비전검사: 산업용 카메라 및 렌즈 선택 시 고려해야 할 주요 요소

서론

이 글은 비전검사 프로젝트를 처음 접해보거나 아직 익숙하지 않은 분들을 위한 글입니다.

아무쪼록 읽어보시고 도움이 되면 좋겠네요.

 

비전 검사란?

비전 검사 시스템은 다양한 산업 분야에서 품질 검사, 제품 분류, 위치 정밀 조정 등의 작업에 이용되며, 이를 구성하는 핵심 요소 중 하나는 바로 산업용 카메라와 렌즈입니다.

이번 글에서는 산업용 카메라와 렌즈 선택시 고려해야 할 주요 요소들에 대해 살펴보겠습니다.

 

 

1. 카메라 센서

카메라의 센서는 그림을 형성하는 주요 부품입니다. CCD와 CMOS가 대표적인 센서 유형입니다.

CCD는 높은 품질의 이미지를 제공하지만, 전력 소비량이 크고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다.

반면, CMOS는 비용 효율적이며 속도가 빠르지만, 노이즈가 더 많을 수 있습니다.

그러나 요즘에는 CCD의 단가가 많이 낮아져서 대부분의 산업용 카메라 제품이 CCD센서로 만들어 지고 있습니다.

 

2. 롤링셔터 / 글로벌셔터

위의 그림을 보면 이해가 가실 겁니다.

롤링셔터는 시간 흐름에 따라 한줄씩 갱신되어 프레임이 만들어집니다.

반면에 글로벌 셔터는 모든 줄이 갱신되길 기다렸다가 프레임이 만들어집니다.

정지되어 있는 피사체를 찍는다면 상관없겠지만 발광체 또는 움직이는 물체를 찍는다면 글로벌 셔터를 고려해야합니다.

그리고 롤링셔터방식이지만 Firmware단에서 글로벌셔터모드로 변경이 가능한 모델도 있으니 제조사의 스펙을 잘 확인하세요.

 

3. 해상도

해상도는 산업용 카메라가 수집할 수 있는 픽셀 수를 의미합니다.

원하는 세부 정보 수준과 속도를 고려하여 결정해야 합니다.

더 높은 해상도는 더 많은 세부 정보를 제공하지만, 더 많은 데이터를 처리해야 하므로 프로세싱 속도에 영향을 미칠 수 있습니다.

이는 곧 프레임속도에 영향을 끼친다고 생각하시면 됩니다.

 

4. 프레임 속도

프레임 속도는 카메라가 초당 얼마나 많은 이미지를 캡처할 수 있는지를 나타냅니다.

시퀀스 점등 검사 또는 디스플레이의 프레임스킵검사 등에는 고속촬영이 필수입니다.

프레임속도에 영향을 주는 인자는 아래와 같습니다.

1) 해상도

고해상도일수록 속도는 당연히 느립니다. 어떤 검사를 하는지에 따라 적절한 해상도를 고르는 것이 중요합니다.

 

2) 인터페이스

GigE,USB,CameraLink 등이 있으며 GigE(125MB/s) < USB(3.0기준 625MB/s) < CameraLink(255(기본모드)~680(전체모드)MB/s) 이며 USB의 경우 이론적인 속도이며 실제 구동시에는 이론치보다 느릴 수도 있다는 점 참고하세요.

 

3) 센서속도

센서 자체의 이미지 프로세싱 속도도 영향을 끼칩니다. 다만 위 2가지 인자보다는 영향이 크지는 않습니다.

그래도 제조사마다 약간씩 속도차이가 있으므로 확인이 필요합니다.

 

5. 렌즈

렌즈 선택은 검사하려는 제품의 크기, 거리, 필드 오브 뷰(Field of View, FOV), 환경 등을 고려해야 합니다. 또한 렌즈의 광학 품질, 해상도, 왜곡 등을 고려해야 합니다.

 

6. 환경

카메라와 렌즈는 작업 환경에 적합해야 합니다. 먼지, 빛, 온도, 습도 등이 카메라의 성능에 영향을 줄 수 있으므로 이를 반드시 고려해야 합니다.

 

7. 인터페이스

왼쪽부터 GigE(LAN), USB(3.0), Camera Link

 

카메라의 인터페이스는 카메라와 컴퓨터 사이의 통신을 담당합니다. GigE, USB, Camera Link 등이 있습니다. 여기서는 전송 속도, 케이블 길이, 가격 등을 고려해야 합니다.

 

이처럼 산업용 카메라와 렌즈 선택은 고려해야 할 것이 많고 잘못 선정하면 비용의 로스가 발생하므로 매우 중요한 작업입니다.

다양한 요소를 신중하게 고려하여 최적의 선택을 내리는 것이 중요합니다.

이 포스트가 그 선택에 도움이 되기를 바랍니다.

 

다음 시간에는 FOV, Working Distance 를 고려하여 렌즈 선정을 어떻게 하는 가에 대한 내용을 포스트하도록 하겠습니다.