다양한 어플리케이션 적용되는 머신 비전

맞춤형, 임베디드, 시스템 등 요구충족

어두운 터널을 지나면 광명이 오듯이 머신 비전 시장에 새로운 비전이 떠오르고 있다. 주요 분야인 반도체, LCD 시장에서 수요가 증가하고 있으며, 식품, 의약, 포장 등 다양한 어플리케이션으로 확장되고 있는 것. 이런 시장의 요구를 충족시키기 위해 머신 비전 제품은 맞춤형 어플리케이션, 임베디드, 모션 시스템과의 통합 등 다양한 변신을 꾀하고 있다. 시련을 변화로, 변화를 성장으로 이끌고 있는 머신 비전 업체들의 변화와 주요 제품들을 알아본다.

글·이진수 기자(LJS@motioncontrol.co.kr)

머신 비전 시장의 성장 가능성이 그 가능성을 넘어 수요의 폭발이라는 상황으로 다가왔다. 반도체와 전기전자 분야를 중심으로 발전해온 국내 머신 비전 시장은 반도체 산업의 투자가 지연되고 기대했던 FPD 분야의 실질적인 투자가 이뤄지지 않으면서 침체기를 겪었다. 시련을 극복하기 위해 머신 비전 업체들은 식품, 약품, 화장품 이른바 3품 업계를 비롯한 포장, 의료, 솔라 등 다양한 분야로 시장확장을 위해 노력해 왔다.

이러한 노력의 결실로 다양한 어플리케이션 분야에서 머신 비전의 수요가 증가되고 있으며, 특히 주요 시장인 반도체, FPD 분야에서의 수요가 증가되면서 머신 비전 시장은 새로운 호황기를 맞이하고 있다.

시련을 변화로
변화를 성장으로 이끌어

자동화 공정 및 제품의 선진화를 위한 머신 비전의 다양한 어플리케이션의 확대란 시장상황에 대응하기 위해 비전 업체들도 특화된 어플리케이션에 맞추기 위해 총력을 기울이고 있는 상황이다. 독립형 비전과 머신 비전을 이용한 시스템을 비롯한 임베디드, 모션 시스템과의 통합 등 다양한 제품으로 시장을 공략하고 있는 것.

오므론의 지용우 마케팅 세일즈 담당은 “독립형 비전의 경우 간단한 세팅과 다양한 기능을 가지고 여러 어플리케이션에 쉽게 접근할 수 있다는 장점이 있는 반면, 상품이 지원하는 처리기능이나 능력이 못 미치는 부분에 대해서는 비전 알고리즘 노하우가 축적되고  시스템화된 검사장비의 제작이 늘고 있다.”며, “물론 현재에도 이런 두 분야의 구분은 존재하지만 앞으로 어플리케이션이 증가하고 증가에 따른 접근방법이 구분되면서 독립형 비전의 어플리케이션과 머신 비전을 활용한 검사 시스템의 갭은 벌어질 것으로 보인다.”고 전했다.

다이트론의 이종찬 대리는 “대기업의 투자 시기가 곧 비전 관련 시장의 매출과 직결이 되어 결국 비전과 관련된 장비와 부품 업체들은 대기업들의 투자에 집중할 수 밖에 없고 투자가 항상 이루어지지는 않기에 향후 시장의 향방에 주목하며 각자의 먹거리를 준비하는 실정”이였다며, “비전 업체들이 진출하기에 용이한 시장은 현재 장비와 비슷한 OLED 시장과 산업의 핵으로 급부상 하고 있는 태양광 산업이고 특히 새로운 어플리케이션과 연계하여 안정적인 수입원을 만들어 가야 한다.”고 강조했다.

다트비젼의 조현기 대표이사는 “머신 비전 업체들의 기술력도 상당한 수준에 올라와 있으며, 비전 전문업체와 토탈 솔루션을 공급하는 업체들은 각각 추구하는 특화된 분야를 갖고 있기 때문에 당분간은 문제가 없어 보인다.”고 말하며, “그러나 상용 라이브러리 응용기술에 머물러 있는 업체들과 가격 중심의 경쟁체재에서 벋어나 특화된 기술력을 바탕으로 장기적인 투자에 신경을 써야 할 시점”이라고 비전 시장을 진단했다.

또한 그는 “모션과 비전 두 분야는 필수불가결한 관계로 지속 발전할 것이다. 임베디드 비전 시스템에 대한 많은 시도가 있어 왔지만 모션 컨트롤과 자유롭게 결합할 수 있는 스마트 카메라, 임베디드 비전 등의 좀 더 많은 개발이 필요한 것 같다.”며, “한동안 장비시장의 포화, 투자의 보류 등으로 국내 장비업체들이 곤란을 겪어 왔으나 Solar Cell, LED, AMOLED 시장 등 지속적으로 시장이 창출되어 당분간 머신 비전시장의 전망은 밝을 것으로 예상된다.”고 덧붙였다.

다트비젼은 향후 수요증가에 대응하기 위해 부설연구소 개설 과 벤처기업등록, ISO9001등 기술개발 기반을 확보하고 첨단제품의 국산화, FPGA Pre-Processing 기술, 특화된 기술개발에 주력하고 있다.

대곤 코퍼레이션
비전 보드 장착가능한 POWER PMAC
임베디드 머신 컨트롤러 e-RT3

대곤 코퍼레이션은 새로운 개념과 기술로 모션 업계를 선도하고 있는 Deltatau사의 Turbo PMAC(UMAC)으로 국내 오토메이션 시장에서 좋은 반응을 얻고 있다. 2010년 기존의 제품보다 한층 업그레이드된 POWER PMAC을 출시하여 선보였다.

UMAC 축카드 및 시스템을 그대로 사용할 수도 있으며, 새로운 DSP GATE3으로 구성된 축카드 이용 시 향상된 하드웨어를 100% 사용할 수 있다. 이 제품은 1Ghz CPU 적용, RTOS(Real Time Operating System)으로 Linux 사용, 한층 진화된 PID 알고리즘 제공, 비전 보드를 장착할 수 있는 PCI Express 확장 포트의 제공으로 모션과 연계처리 가능 등이 주요 특징이다.

또한 대곤 코퍼레이션에서는 요꼬가와전기의 e-RT3 2.0 머신비전 솔루션을 공급하고 있다. e-RT3 2.0 머신 비전 솔루션은 기존 e-RT3 2.0의 고성능과 확장성을 활용해 기존 머신 제어에 새롭게 화상처리 기능을 추가한 제품이다. 특히 최근에는 생산장치에 탑재요구가 매우 높아지고 있는 화상처리 기능과 모션 제어를 한 프레임에 통합 가능한 ‘eMbedded Machine Controller e-RT3’를 선보였다.

다변화하는 장치개발 요청에 PLC만으로는 처리가 어려운 화상처리 기술을 비롯한 다양한 생산기술이 자체 생산 보드와 다양한 보드 컴퓨터 또는 PC 등으로 실현되어 왔지만 개발 공정 증대, 장치 구성부품과 품종의 증대, 나아가 이들의 비용증가에 고심하고 있는 생산설비 개발자도 적지 않다. 이것을 해결하는 솔루션으로 개발된 것이 eMbedded Machine Controller e-RT3이다.

대곤 코퍼레이션 측은 “장비의 설계와 운용 현장에서의 문제를 생각할 때, 컨트롤러는 장비에 더 깊게 빠져들고 일체화하여야 유용성이 높다. 컨트롤러 자체의 스펙(명세서)이 장치 설계와 운용에 어떤 메리트를 제공할 수 있는가가 중요하다.”며, “이러한 관점에서 e-RT3 2.0과 그것을 소재로 활용하는 화상처리 솔루션은 만들어지고 있다. 장치를 효율적으로 운영한다는 관점에서 화상처리는 향후 더욱 필요하게 되는 것은 분명하다. e-RT3 2.0 기반의 화상처리 솔루션을 이러한 추세 속에서 하나로서 검토 바란다.”고 전했다.

한국내쇼날인스트로먼트
고속 리얼타임 임베디드 비전 시스템
CompactRIO에 머신 비전 기능 구현

내쇼날인스트루먼트는 제조 엔지니어와 시스템 통합 업체가 제품 분류, 조립 확인 및 패키징 검사와 같은 어플리케이션에 고속 리얼타임 머신 비전 시스템을 구축할 수 있는 새로운 임베디드 비전 시스템 버전을 출시했다.

NI EVS-1464RT Embedded Vision System은 고성능의 멀티코어 컨트롤러로서 여러 IEEE 1394 및 GigE Vision 카메라의 이미지를 처리할 수 있다. 또한 EVS-1464RT는 확장된 온도 범위, 리얼타임 운영체제, 솔리드 스테이트 하드드라이브와 팬이 없는 설계가 특징으로 거친 산업환경에 사용하는데 이상적이다.

EVS-1464RT는 다양한 카메라 연결 옵션을 갖추고 있어 엔지니어들이 여러 유형의 카메라를 사용하여 고해상도 영역 스캔에서 고속 라인 스캔 그리고 컬러에서 적외선에 이르는 동시 검사를 수행할 수 있다. 또한 EVS-1464RT는 광범위한 디지털 I/O와 산업용 통신 옵션을 포함하고 있어 시스템이 프로그래밍 가능한 자동화 컨트롤러, 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러, 휴먼 머신 인터페이스, 센서, 액추에이터 같은 자동화 디바이스와 통신 및 통합하여 보다 빠른 검사를 수행할 수 있다.

내쇼날인스트루먼트는 하드웨어 정의 타이밍, 컨트롤 및 이미지 이전 처리를 위한 고성능 병렬 처리 아키텍처를 제공하는 PXI 플랫폼용 비전 모듈을 새로 출시했다. NI 1483 Camera Link 어댑터 모듈은 NI FlexRIO FPGA 보드와 결합되어 비전 및 컨트롤 알고리즘을 FPGA에 직접 임베드하기 위한 솔루션을 제공한다. 엔지니어와 과학자들은 FPGA를 이용하여 CPU 개입 없이 실시간으로 이미지를 처리하고 분석할 수 있다. 또한 FPGA를 이용하면 하드웨어를 직접 디자인해야 하는 필요성을 없애준다.

내쇼날인스트루먼트는 CompactRIO에서 저렴한 비용으로 머신 비전 기능의 구현을 가능하게 했다. 이로써 내쇼날인스트루먼트는 산업용 및 임베디드 시스템을 위한 일체형 측정 및 컨트롤 플랫폼을 제공할 수 있게 되었으며, CompactRIO는 비전 기능을 수행하는 PAC로 자리잡게 되었다.

내쇼날이스트루먼트의 PAC 솔루션은 고성능 지능형 임베디드 플랫폼인 CompactRIO와 영상수집 및 처리함수를 지원한는 NI LabVIEW를 통해 비전 기능을 추가함으로써 차별화된 임베디드 플랫폼과 통합 시스템을 구현할 수 있게 한다.

다트비젼
독일 Basler의 한국 공식대리점
초소형 Area Scan Camera인 ACE 시리즈

여러 산업현장에서 축적된 경험과 노하우를 바탕으로 개발자에게는 최적의 개발환경을 제공하며, 사용자에게는 편리한 사용환경을 제공하고자 힘을 쓰고 있다. 최근 부설연구소 개설 및 벤처기업 인증, ISO9001 등의 공신력을 확보하고 기술개발과 기술지원에 노력을 하고 있다. 또한 다트비젼은 독일 Basler사의 10여년 이상의 한국 공식대리점이다.

다트비젼은 독일 Basler사의 국내 공식대리점으로서 올해 초 출시된 BASLER의 초소형 Area Scan Camera인 ACE 시리즈로 시장확대에 힘쓰고 있다. 이 제품은 GigE 디지털 인터페이스 방식의 산업용 카메라로서 CCD 센서를 적용했으며, Sugar Cube Size의 초소형(29mm×29mm), 초저가격의 고품질 제품을 실현한 산업용 카메라다.

특히 Frame Grabber를 사용하지 않아 가격적 경쟁력을 가질 수 있으며, 카메라 케이블을 최대 100m까지 설치할 수 있고, PoE(Power over Ethernet)의 신기술을 적용하여 데이터 케이블을 통한 전원공급이 가능해 장비 제작 시, 간편성과 편리성을 도모한 것이 특징이다.

다이트론
IEEE1394b 타입 ‘XCD 시리즈’
올인원 시스템 ‘IntelliEye’

다이트론의 기존 IEEE1394a 타입 시리즈의 후속 모델로 출시된 IEEE1394b 타입의 XCD 시리즈는 기존 1024×768 해상도 대신에 1600×1200를 채택하여 시장의 수요 측면을 고려하였다. 성능은 IEEE1394b 규격을 채택하면서 속도를 기존의 2배로 끌어 올렸으며, 사이즈 또한 작아졌다. 특히 Daisy-Chain 기능의 추가로 PC의 IEEE1394 포트 개수에 대하여 유연하게 대처할 수 있다.

다이트론 코리아의 소프트웨어와 소니의 하드웨어를 결합하여 출시된 IntelliEye는 PC와 프레임 그레버를 카메라 하나로 집적한 올인원(All In One) 시스템이다. 소프트웨어의 개발과 동시에 소니와의 협업을 통하여 이루어졌다. 검사항목은 유무검사, Geometry검사, Barcode검사, OCR/OCV검사, 측정비교검사 등이 가능하며, VGA 60f/s 또는 SXGA 15f/s 타입을 선택할 수 있다.

오므론
리얼 칼라를 구현한 ‘FZ2’
3차원 정보 계측 ‘FZD’

세계 최초로 리얼 칼라 센싱 기술을 구현한 오므론의 FZ2는 멀티카메라 접속 대응(최대 4대까지 흑백 칼라, VGA와 UXGA의 혼재 가능), 오토 포커스 카메라를 통한 정확한 측정, 리얼 칼라 200만 화소 카메라의 장점을 통한 정확하고 안정적인 계측, 예측하지 않은 색 결함을 모델 등록만으로 확실한 검출, 곡면 금속의 결함도 정확하게 검사, 고속 ECM 서치 기능을 제공한다. 또한 워크(Work)의 훼손이 있더라도 초고속으로 검사 등의 특징도 제공한다.

3차원 정보를 인라인으로 계측 가능한 비전 시스템인 FZD는 다양한 위치, 각도의 워크를 라인 상에서 정확히 계측할 수 있도록 오므론의 독자적인 기술이 적용되었다. 3차원 장거리 카메라(최장 2m에서 시야 75mm, 정밀도 0.1mm)와 켈리브레이션 기술을 통한 정밀한 3차원 계측이 가능하며, 2차원과 3차원 동시 계측과 3차원 그래픽 표시가 가능한 특징을 제공한다.

코그넥스
지능적이고 간편한 ‘In-Sight Micro’
강력한 기능 5메가 픽셀 비전 시스템

코그넥스의 In-Sight Micro은 30mm×30mm×60mm 크기의 소형 패키지에 비전 시스템 기능이 탑재되어 있으며, EasyBuilder 소프트웨어와 VisionView 운영자 인터페이스 디스플레이를 갖추고 있다. 이런 특징으로 로봇, 생산라인과 기계의 협소한 공간에서도 활용이 수월하다. 또한 최대 45도까지 각도로 장착할 수 있는 독자적인 비선형 캘리브레이션 툴과 함께 유연한 장착 기능을 제공한다. 5종의 새로운 In-Sight Micro 모델은 코그넥스의 입증된 비전 도구 라이브러리가 탑재되어 있다.

코그넥스의 In-Sight 5605는 풀 5.0메가픽셀 해상도, 기가비트 이더넷 통신 지원, 내부 오염성에 대한 IP67 등급 준수, 쉬운 애플리케이션 설치와 안정적인 성능을 위한 고성능 Cognex 비전 툴 라이브러리를 포함하여 고해상도 비전 시스템에서 이용할 수 있는 가장 광범위한 기능과 이점을 제공한다.

In-Sight 5605는 기존의 어떠한 In-Sight 시스템에서 제공되었던 것보다 2배 이상 높은 해상도를 제공한다. 보다 확장된 픽셀과 GigE 통신 지원을 갖춘 In-Sight의 고급 비전 툴은 고정확도 게이징, 매우 작은 에지 결함 검색, 훨씬 더 뛰어난 속도와 정밀도로 수십 개의 팔레타이징(Palletizing) 제품에서 ID 코드 판독 등과 같은 응용 분야를 동시에 처리할 수 있다.

크래비스
초소형 아날로그 카메라
초소형 디지털(USB 2.0) 카메라 ‘MINICAM’

Progressive 방식의 고화질 FA 카메라로 높은 해상도를 아날로그 비디오 신호형태로 출력한다. 초당 15프레임(S-type)/ 30프레임(X-type)의 빠른 전송 속도가 특징이며, ‘High Speed Read Out’ 기능을 이용하면 화면의 중앙부분을 더 빠른 속도로 읽어낼 수 있다. 29mm×29mm×29mm(마운드 제외)의 초소형 크기로 업계 최고의 제품과 비교해도 크기와 성능에서 손색이 없다.

초소형 USB 카메라인 크래비스의 MINICAM 제품은 USB 인터페이스를 사용함으로써 별도의 프레임 그래버 없이 사용이 가능하여, 설비 비용을 절감시켜 준다. C 마운트 렌즈에 VGA급에서 메가급까지 다양한 해상도를 지원하는 3가지 모노크롬 모델로 SXGA, XGA, VGA를 지원하는 이 제품은 29mm×29mm×29mm의 초소형 크기로 초당 최소 15fps에서 240fps의 전송속도를 자랑하며 초당 셔터 스피드는 1/100,000를 지원한다.

지멘스
빠른 개발 속도 ‘Simatic HawkEye’

단계별 확장 가능한 초고속 어플리케이션용 이미지 처리 장치인 지멘스의 Simatic HawkEye 1610T 산업 스마트 카메라는 Visionscape 이미지 프로세싱 소프트웨어 신규 버전 3.7은 이미지 분석 및 프로세싱을 위한 확장 기능을 제공한다. 사용자들은 Visionscape 하드웨어 제품군과 하나의 이미지 프로세싱 소프트웨어 패키지만으로 매우 다양한 스피드와 복잡성을 지닌 작업들을 수행할 수 있다.

IP67의 높은 보호 등급의 HawkEye 1610T 스마트 카메라는 분당 최대 3,600개의 분석을 가능하게 하며 다양한 조명 컴포넌트가 카메라에 직접 연결될 수 있다. 스마트 카메라에는 Ethernet과 RS232, 8개의 자유롭게 설정 가능한 디지털 I/O가 구비되어 있다. 카메라 버전에는 XGA 및 VGA 해상도 버전이 있으며, 이들 제품은 Intellifind 기능을 선택할 수 있다.

현재 Visionscape 소프트웨어의 버전 3.7은 여러 대의 카메라 영상의 동시 보기를 위한 ‘다중-보기’와 같은 새로운 기능을 포함한다. 이 소프트웨어는 신형 디지털 0800 프레임 그레버 및 신형 HawkEye-1610T 카메라뿐만 아니라 아날로그 0300과 0740 프레임 그레버 모두에 적합하다.

싸이로드
200만/500만 화소 GigE 카메라
 
싸이로드는 기존 Grasshopper 카메라를 완전히 새롭게 디자인한 ‘Grasshopper2’ 카메라 시리즈를 출시했다. 고성능 카메라의 다음 세대를 리드할 목적으로 만들어진 Grasshopper2 카메라 시리즈는, 기존의 Grasshopper 카메라와 같은 플랫폼으로 크기가 44×29×58mm이며, 같은 이미지 센서인 소니의 1/1.8″, 2/3″ CCD를 사용했다. 그리고 GigE 비전 디지털 인터페이스, 기존 모델 대비 향상된 Opto-isolated I/O와 이미징 퍼포먼스를 가지고 있다. 200만 화소의 GS2-GE-20S4는 29FPS, 500만 화소의 GS2-GE-50S5는 15FPS를 지원한다.