산업용 이미지 처리 기술: 2D 및 3D Machine Vision 비교

산업용 이미지 처리를 위한 솔루션은 기계에게 “눈”을 제공합니다. 머신 비전 솔루션을 사용하여 수동 점검 과제를 돕거나 심지어 완전히 대체할 수 있습니다. 이 기술은 수많은 분야와 애플리케이션에서 생산 공정 자동화에 사용됩니다.

이때 자주 제기되는 질문이 있습니다. 2D 비전 솔루션이 필요할까 아니면 3D 비전 솔루션이 필요할까? 이 블로그 글은 언제 어느 기술이 유용한지를 다루며, 기술을 올바르게 사용하기 위한 지침을 제공합니다.

Machine vision solutions give machines the gift of sight

산업용 이미지 처리 분야에서 지난 몇 년 동안 중요한 기술적 진보가 달성되었습니다. 그리고 솔루션이 더 저렴해져서 경제적인 수익성이 향상되었습니다. 이제 산업 애플리케이션의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있습니다. 높아지는 경쟁 압력, 전문 인력 부족, 높은 품질 기준 그리고 개별화된 제품을 더 짧은 주기로 생산할 필요성을 고려할 때 생산 자동화는 추구할 만한 목표입니다. 광학 센서와 이미지 처리를 이용해 품질 관리 같은 작업을 수행하거나 좌표와 위치 데이터를 로봇에 전송하는 솔루션이 여기에 해당하는 기술입니다.

고성능 이미지 처리 기술을 사용하면 물체를 실시간으로 정밀하게 감지하고 분석할 수 있습니다. 그 결과 제품 품질이 향상되고 결함률이 감소하며 공정이 최적화됩니다. 그 밖의 이점으로는 수익, 처리량, 고객 만족도 향상과 자원 소비 감소가 있습니다.

2D 비전 기술이란 무엇인가?

2D 비전 솔루션은 많은 산업 자동화 공정의 기초를 이룹니다. 2D 기술의 큰 이점은 다양한 형태의 물체 표면에서 패턴과 콘트라스트를 정밀하게 감지하고, 이상과 결함을 정확히 인식할 수 있다는 것입니다. 2D 솔루션은 무엇보다 콘트라스트 차이가 중요한 경우에 사용됩니다. 현재 이 기술은 아주 널리 퍼져 있습니다. 2D 비전은 직관적이고 매우 유연합니다. 다양한 종류의 광원을 사용하여 비전 솔루션의 성능을 극대화할 수 있습니다. 그럼 2D 비전 카메라가 원하는 물체 특성을 정확히 감지할 수 있습니다.

2D vision solutions lay the foundation for many industrial automation processes

산업에 사용되는 2D 비전

사용자 친화적인 소프트웨어를 이용해 이 솔루션을 기계와 설비에 간편하게 통합하고 쉽게 조작할 수 있습니다. 솔루션은 안정적이고 적응력이 뛰어나므로 다음과 같이 까다로운 산업 환경과 과제에 적합합니다.

완전성 점검 및 조립 검사
결함 감지
이물질 감지
물체 점검 및 분류
코드 판독 및 라벨 점검

The strengths of 2D vision solutions lie in their simplicity, cost-effectiveness, versatility and easy integration into existing processes.

결론: 2D 비전 솔루션의 강점은 단순함, 비용 효율성, 다재다능함, 기존 프로세스에 대한 쉬운 통합입니다. 하지만 이 기술은 깊이 정보가 필요 없는 애플리케이션에 한정됩니다.

3D 비전 개요

3D 비전 솔루션은 깊이 인식 기능 덕분에 물체 형상을 상세하게 촬영합니다. 물체의 형태나 색상은 애플리케이션에 영향을 미치지 않습니다. 3D 솔루션은 무엇보다 높이 차이가 중요한 애플리케이션에 사용됩니다. 2D 기술과 달리 3D 기술은 물체의 형태와 공간적 배치를 감지하는 것이 목표입니다. 다음과 같은 기술이 서로 구분됩니다.

스캔 기술: 이 기술은 물체를 측정 범위로 통과시키거나 카메라를 물체 위로 움직여 3D 이미지를 프로파일마다 감지합니다. 이 방법을 적용하려면 엔코더 등을 이용해 일정하거나 이미 아는 움직임을 실행해야 합니다.
스냅샷 기술: 이 기술은 단 한 번의 촬영으로 상세한 3D 이미지를 생성합니다. 물체나 카메라가 움직일 필요는 없지만 이미지가 스캔 기술보다 덜 정확할 때가 많습니다.

3D vision solutions utilize depth perception to provide detailed images of an object's geometry.

3D 비전 – 다양한 기술의 상세 정보

레이저 삼각측량

레이저 빔이 물체에 투사되고 카메라가 반사된 빛을 기록합니다. 카메라 센서에서 반사된 레이저 라인의 위치를 측정함으로써 물체의 높이 위치를 계산할 수 있습니다. 카메라는 반사된 빛을 순차적으로 기록하고 수집된 프로파일로 삼차원 물체 이미지를 생성합니다.

A laser beam is projected onto an object and a camera records the reflected light.

Time-of-flight 기술

이 스냅샷 기술은 광선이 목표에 닿았다가 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 실시간으로 3D 이미지를 생성합니다. Time-of-flight 기술은 시야가 넓고 작동 거리가 0.5미터 이상인 애플리케이션에 특히 적합합니다.

This snapshot technology creates a 3D image in real time.

스테레오 기술

이 스냅샷 기술은 서로 다른 위치에서 나온 2D 이미지 두 개를 결합하며 사람의 눈과 비슷하게 작동합니다. 이 기술은 시야가 넓은 애플리케이션과 야외 사용에 아주 적합합니다. 물체에 패턴을 투영하는 추가 광원을 사용하면 측정 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

3D 비전 사용 분야

3D 이미지 처리는 정밀한 측정과 상세한 분석이 요구되는 품질 관리와 로봇 비전 애플리케이션 등에 사용됩니다. 애플리케이션 예는 다음과 같습니다.

완전성 및 조립 검사
결함 감지
이물질 감지
측정
물체 분류
물체 위치 결정
로봇/그리퍼 암 제어

결론: 3D 이미지 처리의 큰 이점은 상세한 3D 물체 이미지를 얻을 수 있다는 것입니다. 이는 깊이, 부피, 정밀한 측정이 결정적인 의미를 지니는 애플리케이션에서 중요한 사항입니다.

The major advantage of 3D vision is that it provides a detailed 3D image of an object.

SICK의 비전 솔루션 포트폴리오

고객의 요구사항과 과제의 복잡성에 따라 SICK는 적절한 솔루션을 제공합니다. 개별 비전 센서부터 이미지 처리 센서를 위한 애플리케이션별 시스템 그리고 머신 비전을 위한 디지털 솔루션과 서비스에 이르기까지, SICK의 비전 포트폴리오에는 산업용 이미지 처리를 위한 다양한 카메라와 솔루션이 다수 포함되어 있습니다. 2D와 3D 카메라 중 무엇을 사용하든 소프트웨어 기반인 SICK Nova가 비전 애플리케이션을 빠르고 쉽게 구성하도록 도와줍니다. SICK는 과제와 사용 분야에 맞춰 폭넓은 최첨단 솔루션과 포괄적인 상담을 제공하므로 고객의 특수한 문제에 적합한 머신 비전 솔루션을 찾을 수 있습니다.