머신 비전 분석을 사용하여 프로세스 최적화 정보 제공

머신 비전 시스템 제품을 검사하는 데 자주 사용됩니다. 연결되면 머신 비전 카메라 공장 현장에서 소프트웨어는 파이프의 균열이나 잘못된 색상의 알약 또는 약물과 같은 시각적 이상 현상을 감지할 수 있습니다. 일부 소프트웨어는 프로세스를 모니터링하고 오류, 비효율성 및 결함으로 이어지는 패턴을 감지할 수도 있습니다. 제조업체가 문제의 근본 원인을 식별할 수 있으면 프로세스를 조정하여 문제를 해결하기 위해 노력할 수 있습니다.

머신 비전 솔루션에서 컴퓨터는 카메라로부터 시각적 입력을 받고 소프트웨어는 보고 있는 내용을 분석합니다. 그런 다음 규칙 기반 알고리즘이나 AI 기반 소프트웨어를 사용하여 시스템은 사람의 개입 여부에 관계없이 정보에 따라 조치를 취할 수 있습니다. 제조 분야에서 머신 비전은 품질 관리 검사부터 안전 및 보안 모니터링까지 다양한 응용 분야를 갖고 있습니다.

그림 1 : 머신 비전 시스템은 인쇄 회로 기판 조립과 같은 영역의 절차를 모니터링하여 프로세스를 최적화할 수 있습니다.

머신 비전은 프로세스를 최적화하고 자원 활용을 극대화하는 데에도 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 카메라는 소비재 제조 공장의 로션병과 같은 포장 상품의 이미지를 캡처하여 안전 씰 파손이나 라벨 누락과 같은 불규칙성을 인식하는 소프트웨어로 전송합니다.

머신 비전 소프트웨어를 사용하면 기계는 사람의 지속적인 감독 없이도 분석하고 결정을 내릴 수 있습니다. 그러나 이러한 솔루션은 모델이 고품질 데이터를 사용하여 훈련된 경우에만 제대로 작동합니다. 이는 고품질 이미지를 생성한다는 것을 의미합니다. 여기서는 쓰레기를 넣으면 쓰레기가 나온다는 표현이 딱 맞습니다. 시스템이 개별 규칙 기반 알고리즘을 기반으로 하든, 기계 학습을 기반으로 하든 관계없이 고품질 이미지는 성공을 보장하는 데 도움이 됩니다. 이머전트 라인의 10GigE, 25GigE및 100GigE 머신 비전 카메라 배달하다 데이터 손실 없는 이미징 기능을 갖추고 배포할 수 있습니다. GPU다이렉트 이미지를 GPU 메모리로 직접 전송할 수 있는 기술입니다. GPUDirect는 CPU 사용률 및 메모리 대역폭 이미징을 제공하지 않으며 Emergent의 eCapture Pro 소프트웨어를 통해 활용할 수 있습니다.

그림 2 : 로봇에 머신 비전 카메라를 추가하면 상당한 유연성이 추가되어 시스템이 태양광 패널 조립과 같은 프로세스를 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 로봇의 정확한 움직임을 안내할 수도 있습니다.

머신 비전 솔루션은 공장 조립 라인과 같은 프로세스를 모니터링하면서 해당 프로세스 중에 일반적으로 발생하는 일에 대한 기준을 만드는 데 사용할 수 있는 대량의 데이터를 수집합니다. 이 소프트웨어는 인텔리전스를 적용하여 효율성을 높이고 이상 현상을 줄입니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

• 불량원료 제거 머신 비전 소프트웨어는 제조 공정 초기에 제품의 시각적 결함을 인식할 수 있습니다. 예를 들어 식품 생산에서 머신 비전 솔루션은 다음과 같은 근적외선(NIR) 또는 단파 적외선(SWIR) 카메라를 활용할 수 있습니다. Emergent의 영역 스캔 카메라, 버릇없는 농산물의 높은 수분 밀도를 인식합니다.
• 문제가 있는 프로세스 인식 제조업체는 머신 비전을 사용하여 자동차 제조 공장에서 자동차 차체에 페인트를 칠하는 등 기존 프로세스의 패턴을 관찰하고 평가할 수 있습니다. 카메라가 청소, 프라이밍, 밀봉 및 도장 과정을 캡처하면 소프트웨어는 시각적 데이터를 수집하고 분석하여 기계 고장 및 결함의 근본 원인을 추적합니다. 다른 연결된 센서와 함께 머신 비전은 예측 유지 관리(예: 장비가 너무 많이 진동하는 시기를 인식)에 활용되어 제조업체가 가동 중지 시간이 발생하기 전에 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.
• 지속적인 프로세스 개선 시간이 지남에 따라 머신 비전 솔루션의 알고리즘은 이상 현상과 비효율성을 더 잘 찾아내도록 훈련될 수 있습니다. 기계 학습 소프트웨어는 제조업체의 특정 프로세스의 미묘한 차이를 학습하고 최적화를 위한 목표 조정 및 제안을 제공할 수 있는 능력을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

오늘날 시장의 광범위한 머신 비전 솔루션을 프로세스 최적화에 활용할 수 있습니다. 사용 사례에 따라 비전 솔루션은 다양한 형태의 아날로그 및 디지털 신호를 검사해야 합니다. 대부분의 솔루션은 다음 범주 중 하나에 속합니다.

2D 머신 비전(영역 스캔 이미징)
대부분 머신 비전 애플리케이션의 현재 기본값인 2차원 머신 비전 솔루션은 물체의 표준 XNUMXD 이미지를 가져오며 단일 부품 품목 검사 및 바코드 스캐닝에 매우 적합합니다. 영역 스캔 카메라에는 이미지 센서의 높이와 너비에 해당하는 결과 이미지를 사용하여 한 프레임에 이미지를 캡처하는 직사각형 이미지 센서가 있습니다. Emergent는 전체를 제공합니다. 고속 에어리어 스캔 카메라 생태계 의의 HR 10GigE, 볼트 25GigE및 제니스 100GigE 카메라. 센서 옵션에는 최신 Gpixel 및 Sony Pregius S 시리즈가 포함되며 범위는 0.5MP~100MP+이며 최대 속도는 3462fps입니다.

2D 머신 비전(라인 스캔 이미징)
라인 스캔 카메라, 한편 선형 이미지 센서를 사용하여 고속으로 한 번에 한 픽셀 행의 이미지를 구축합니다. 라인 스캔 비전 시스템에서는 검사 중인 물체가 카메라 아래의 컨베이어 또는 유사한 장치에서 이동하여 한 번에 한 픽셀 행씩 전체 표면을 캡처합니다. Emergent는 10Kx25 GL100에서 4Kx2 GL3504에 이르는 Gpixel CMOS 라인 스캔 센서를 기반으로 하는 16GigE, 16GigE 및 5016GigE 형식의 여러 라인 스캔 카메라 모델을 제공합니다. 회선 속도 범위는 70KHz 단일 회선 속도입니다. 10GigE 속도 LR-16KG35 최대 400KHz 100GigE 피나클 LZ-16KG5.

2D 머신 비전(TDI 라인 스캔 이미징)
TDI 라인 스캔 카메라는 물체의 동일한 라인을 여러 번 노출하여 동일한 조명으로 더 빠른 속도를 구현하거나 조명 요구 사항이 덜 밝을 때 동일한 속도를 구현합니다. TDI(시간 지연 통합)는 센서의 여러 라인을 사용하여 이를 달성합니다. 각 라인은 인코더를 사용하여 컨베이어의 이동과 완벽하게 동기화되는 노출 또는 라인 속도로 여러 번 노출됩니다. 긴급 제안 10GigE, 25GigE및 100GigE TDI 라인 스캔 카메라 5009KHz(121GigE)~10KHz(608GigE) 범위의 속도를 제공하는 Gpixel GLT100BSI 센서를 기반으로 합니다.

3D 머신 비전
스테레오 비전 시스템, 레이저 선 삼각측량, 비행 시간(Time of Flight), 프린지 패턴 투영 등을 포함하여 3D 이미지를 획득하는 여러 가지 방법이 있습니다. 3D 머신 비전은 3D 이미지를 디지털 트윈과 비교할 수 있으므로 복잡한 부품이나 완제품 분석에 특히 유용합니다.

자외선의
가시 스펙트럼에서 볼 수 없는 재료의 결함을 찾아내기 위해 일부 머신 비전 솔루션은 고속 자외선 카메라를 사용합니다. 사용 사례에는 플라스틱, 유리, 반도체 및 LCD에 대한 품질 관리가 포함됩니다. Emergent는 8.1nm에서 487nm까지 UV 파장대에서 향상된 감도를 제공하는 Sony의 200MP UV Pregius S IMX400 CMOS 이미지 센서가 장착된 여러 카메라 모델을 제공합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다. 25GigE 볼트 HB-8000-SB-U 그리고 10GigE HR-8000-SB-U 카메라.

스펙트럼 이미징
다중 스펙트럼 및 초분광 이미징 기술은 가시 스펙트럼 너머의 정보를 캡처할 수 있으며 특히 식품 검사 및 농업 이미징과 같은 응용 분야에 적합합니다.

적외선
적외선 이미징은 열을 감지하고 금속 부품과 물체에서 발견되지 않는 결함을 찾아냅니다.

제조 영역에는 머신 비전을 통한 프로세스 최적화 및 지속적인 프로세스 개선을 위한 수많은 잠재적 응용 분야가 있습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.

라벨 검사
대부분의 소비자 제품에는 라벨을 인쇄하여 포장에 올바르게 부착해야 합니다. 머신 비전은 라벨이 거꾸로 부착되었거나 잘못된 위치에 부착된 경우를 인식하는 것부터 라벨에 읽을 수 없게 만드는 흠집이나 표시가 없는지 확인하는 것까지 라벨 검사의 많은 요소를 자동화하는 방법을 제공합니다. 많은 라벨 검사 솔루션은 텍스트를 식별하고 미리 결정된 값과 일치시키는 소프트웨어의 기능인 광학 문자 인식(OCR)에 의존합니다.

재고 모니터링
창고 내에 장착되거나 드론에 부착된 머신 비전 카메라를 사용하여 재고를 모니터링하여 상당한 시간과 노력을 절약할 수 있습니다. 드론 기반 솔루션은 극적인 비용 및 노동력 절감 가능성을 제공하며 회사의 기존 창고 관리 시스템(WMS)과 통합되어 인간 의사 결정자에게 직접적인 정보와 권장 사항을 제공할 수 있습니다.

장비 보수
머신 비전은 장비 모니터링 및 유지 관리에 효과적으로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 카메라는 공장 장비의 이미지를 캡처하므로 소프트웨어는 구성 요소가 잘못 정렬될 수 있는 작은 움직임과 진동도 모니터링할 수 있습니다. 그런 다음 관리자는 시각화를 사용하여 부적절한 움직임을 식별 및 측정하고 결함이 있는 장비를 진단할 수 있습니다.

프로세스 최적화를 위해 머신 비전 카메라를 평가할 때 의도된 사용 사례부터 시작하여 해상도, 속도 및 PLC와 같은 기존 장비와의 상호 운용성에 대한 요구 사항을 결정하십시오.

다음은 몇 가지 주요 고려 사항입니다.

EM 방사선 민감도
카메라의 범위는 단색부터 풀 컬러, 적외선 및 자외선까지 다양합니다. 사용 사례와 데이터 유형에 따라 다양한 카메라를 적용할 수 있습니다.

분해능
0.5 MP에서 8KX16까지의 범위에서 사용할 수 있는 카메라 해상도 요구 사항은 해당 사용 사례에 대해 검사가 얼마나 상세해야 하는지에 따라 달라집니다. 최소 시야각(FOV)과 기능 크기는 모두 카메라 해상도 선택과 렌즈 선택에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 마이크로칩을 검사하려면 자동차 공장에서 차체를 검사할 때보다 FOV가 훨씬 작은 카메라 렌즈가 필요합니다.

초당 프레임(FPS)
초당 프레임은 속도에 관한 것입니다. 초당 많은 품목을 처리하는 컨베이어 벨트를 모니터링하는 머신 비전 솔루션의 경우 FPS가 매우 높아야 합니다. 기계 유지 관리와 같은 다른 사용 사례에는 고속 카메라가 필요하지 않을 수 있습니다.

인터페이스
일부 소프트웨어는 특정 카메라 브랜드 및 모델에서만 작동하기 때문에 상호 운용성은 머신 비전을 구현하는 제조업체에게 어려울 수 있습니다. 제조업체는 의도한 소프트웨어 및 PLC와 같은 기존 공장 인프라와 호환되는 카메라를 찾아야 합니다.

픽셀 크기
픽셀은 모든 센서를 구성하는 빛을 포착하는 요소입니다. 대부분의 머신 비전 카메라의 픽셀 범위는 1.85μm~9μm이며, 픽셀 크기가 클수록 향상된 신호 대 잡음비 및 채도를 제공합니다.

새로운 레버리지 GigE 비전 독점 또는 지점 간 인터페이스 및 이미지 획득 보드를 사용하는 대신 동급 최고의 성능으로 안정적이고 강력한 데이터 획득 및 전송을 위한 유비쿼터스 이더넷 인프라입니다. Emergent는 이미지를 GPU 메모리로 직접 전송할 수 있는 NVIDIA의 GPUDirect와 같은 직접 전송 기술을 지원하여 최적화된 GigE Vision 구현을 배포합니다. 시스템 CPU 및 메모리에 부담이나 대용량 데이터 전송을 두는 대신 GPUDirect 기술을 사용하면 GPU가 GigE Vision 표준과의 호환성과 호환 소프트웨어 및 주변 장치와의 상호 운용성을 유지하면서 데이터 처리 작업을 처리할 수 있습니다.

관찰해야 하는 공정 및 재료의 유형에 따라 카메라 요구 사항이 달라질 수 있습니다. Emergent Vision Technologies는 다양한 이미징 요구 사항에 맞는 광범위한 카메라 옵션을 제공합니다.

추가 카메라 옵션에 대해서는 당사를 확인하세요. 대화형 시스템 디자이너 도구.