통합머신비전, 임베디드 이후를 보라

임베디드 이후를 보라
임베디드 이후를 보라

머신 비전은 현대 제조업에서 역할의 중요성의 점증하고 있다. 예를 들어 자체 최적화 생산 프로세스는 영상 기반 검사로부터의 실시간 피드백에 의존한다. 그러나 지금까지 가장 발전된 머신 비전 시스템조차도 대부분 제어 시스템에 대한 불충분한 통합으로 인해 지장을 받아 왔다. B&R의 새로운 완전 통합 솔루션은 머신 비전의 모든 잠재력을 이끌어낼 준비가 갖춰져 있다.

옛 현인들은 “백문이 불여일견”이라고 말했다. 실제로 시각은 인간 감각 중 가장 신뢰되는 감각이고 우리가 세상과 소통할 때 가장 많이 이용하는 감각이기도 하다. “그럼에도 불구하고, 오늘날의 기계는 거의 대부분 눈을 가리고 운행하는 깜깜이 운전과 다름 없습니다.” B&R의 통합 머신 비전 제품 부장인 Andreas Waldl은 말한다.

OEM 업체들은 다년간 머신 비전을 이용하여 이러한 단점을 해결하기 위해 노력해왔다. 기업들이 Industry 4.0의 구현을 향해 움직여올 때, 그러한 비전 시스템은 귀중한 툴이 될 수 있다. “그러나 현재로서 기계 제어와 머신 비전은 여전히 상이한 두 개의 세계에 살고 있습니다.” Waldl은 말한다. 머신 비전 시스템을 어플리케이션에 통합하는 것은 지금도 극단적으로 복잡한 작업으로 남아 있다.

B&R에 의한 머신 비전
“당사는 임베디드 비전 시스템을 개발해왔으며, 이 시스템의 유연성과 전례 없는 통합 수준은 이들 시스템과 관련된 이전의 단점들을 제거하였습니다.” Waldl은 말한다. 이 솔루션의 심장부에는 광범위한 종류의 지능형 카메라 기술의 존재한다. 저급의 옵션은 단순히 머신 비전 센서를 대체하는 데 불과한 반면에, 최고급 범위의 옵션은 하이 엔드 스마트 카메라의 모든 잠재력을 이용할 것이다. 이들 카메라는 현재 아직도 PC 기반 시스템에 의해 수행되는 광범위한 머신 비전 작업을 수행할 수 있다.

B&R 머신 비전 시스템의 핵심 컴포넌트는 스마트 조명 기술로서, 이것은 카메라에 통합되어 외부 장치로써 혹은 카메라와 조명의 조합으로써 이용된다. 자동 조명 변조는 미광(迷光: stray light)과 그 밖의 까다로운 조명 조건이 성능을 떨어뜨리는 것을 방지한다. 또한 고속 이미지 캡처를 위한 극히 정밀한 동기화를 달성하거나 명시야(bright-field) 또는 암시야(dark-field) 조명과 같은 특정 객체 요건을 수용하는 것을 용이하게 한다.

B&R은 머신 비전을 자사의 Automation Studio 엔지니어링 툴에 완전히 통합시켰다.
B&R은 머신 비전을 자사의 Automation Studio 엔지니어링 툴에 완전히 통합시켰다.

완벽한 통합
“B&R의 머신 비전 시스템은 모든 레벨에서 통합되었습니다. 여기에는 엔지니어링 툴, 실시간 운영체제 및 어플리케이션 소프트웨어가 포함됩니다.” Waldl은 강조한다. 전체론적 접근방식은 제어 시스템으로부터 안전 기술까지 그리고 모션 제어로부터 로봇과 CNC에 이르기까지 자동화 솔루션의 모든 측면을 포함한다. “이제 여기에 머신 비전까지도 포함됩니다.”

카메라와 조명이 입출력 모듈, 서보 드라이버 및 안전 컨트롤러처럼 통합되어 있기 때문에 실행 시간 시스템에 대한 인터페이스를 위한 요구는 더 이상 존재하지 않는다. 이미지 프로세싱 루틴의 프로그래밍과 설정 그리고 카메라와 조명의 세팅과 같은 작업은 모두 전체 자동화 프로젝트의 본질적인 일부가 되었다.

제어 프로그래머들은 많은 머신 비전 작업을 스스로 수행할 수 있다. 모든 데이터, 파라미터 및 변수는 전체 시스템을 통해 표준화되었고, 머신 비전을 위한 개별적인 프로세스 변수는 요구되지 않는다. 비전 전문가와의 협의가 필요한 유일한 경우는 예를 들어 까다로운 조명 조건의 처리와 같은 전문가의 특정한 전문 지식이 요구되는 상황뿐이다.

간단한 프로그래밍
B&R의 mapp 기술 기본틀은 이미 만들어진 소프트웨어 컴포넌트를 제공하며, 이들은 최소한의 프로그램으로 머신 비전 어플리케이션을 손쉽게 작성할 수 있도록 한다. mapp 컴포넌트는 직관적으로 다른 컴포넌트들과 통신하기 때문에, 스마트 카메라에 의해 캡처된 이미지를 mapp View HMI 어플리케이션에 통합하는 것과 같은 작업을 수행하는 데 필요한 것은 단 몇 차례의 클릭뿐이다. 당연히 단 한 줄의 코드도 작성할 필요가 없다. 카메라와 조명 파라미터는 트리거(trigger) 조건과 함께 모두 즉석에서 변경이 가능하기 때문에, 제품 변경과 그 밖의 실행 시간 조정은 구현이 매우 용이하다.

B&R 머신 비전 시스템은 그의 모든 자동화 제품들과 마찬가지로 mapp 기술의 미리 만들어진 컴포넌트를 이용하여 프로그램된다. 결과적인 어플리케이션은 프로세스 제어와 모션으로부터 머신 비전과 HMI까지의 모든 것을 커버한다.
B&R 머신 비전 시스템은 그의 모든 자동화 제품들과 마찬가지로 mapp 기술의 미리 만들어진 컴포넌트를 이용하여 프로그램된다. 결과적인 어플리케이션은 프로세스 제어와 모션으로부터 머신 비전과 HMI까지의 모든 것을 커버한다.

무한한 가능성
B&R 머신 비전 시스템의 잠재적 어플리케이션의 범위에는 바코드, OCV 및 OCR 읽기와 같은 상대적으로 단순한 작업으로부터, 인쇄 및 섬유 분야에서 발견되는 가장 까다로운 작업에 이르기까지 다양하다.

여러 가지 카메라 모델은 빈틈 없이 확장 가능하고 모두 동일한 기술을 기반으로 한다. 그 결과 OEM 업체들은 상이한 머신 비전 시스템의 구성을 갖는 여러 가지 기계 변형을 설치할 수 있다. 소프트웨어는 설치되는 하드웨어 구성과 무관하게 단 한 번만 작성하면 된다. 어플리케이션 또한 컨트롤러에 저장되기 때문에, 서비스 과정에서 카메라가 교체되더라도 데이터를 잃어버리는 일은 없다.

마이크로초 단위 미만의 동기화
카메라와 조명은 POWERLINK를 통해 실시간 네트워크에 직접 통합되며, 이것은 기계와 모션 제어와의 긴밀한 동기화를 보장할 뿐만 아니라 HMI 통신도 직접 다룬다.

트리거(trigger) 신호는 과거에 강요되었던 것과 같은 원형 경로를 따라야 했던 것과는 달리 컨트롤러나 모션 어플리케이션으로부터 직접 제공된다. 이미지 트리거와 조명 제어를 – 그것도 경성 실시간(hard real time)으로 그리고 마이크로초 단위 미만의 정밀도로 – 동기화하는 능력은 기회의 신세계를 열었다. 속도가 빈번히 변경되는 동적 어플리케이션에서도 사용자는 더 이상 카메라 입력에 별도의 인코더를 필요로 하지 않는다.

사용자는 다양한 성능 수준, 이미지 센서 및 광학 장치로부터 선택할 수 있다.
사용자는 다양한 성능 수준, 이미지 센서 및 광학 장치로부터 선택할 수 있다.

B&R은 머신 비전과 자동화 시스템의 완벽한 융합을 통해 기계 제작자들로 하여금 단일 툴을 이용하여 제어와 머신 비전 작업을 모두 구현할 수 있도록 한다. Waldl은 다음과 같이 정리하여 설명한다. “기계 제작자들은 불충분한 종래의 비전 시스템과 씨름하기보다는 기계의 부가가치 프로세스를 최적화하는 데 그러한 에너지의 방향을 바꿀 수 있습니다.”

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B&R 코리아에서 고객님들께 제공하는 기술 매거진 오토모션(automotion) 한국어판 에디터입니다. 자동화, 모션, 에너지 관련 최신 기술, 신제품, 적용사례 등의 기사와 B&R의 국내외 뉴스를 한국어로 제공합니다.
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