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3D 검사를 2D 검사만큼 간단하게 실시할 수 있는 이유

machine vision camera lens up close behind checkmarks and x's

제조되는 대부분의 제품은 3차원(3D) 물체이므로, 3차원으로 작동하도록 설계된 자동화 시스템이 조립, 품질 관리, 기타 산업 작업에서 보다 효과적입니다. 오늘날 3D 머신 비전 시스템은 일반적으로 물체를 픽업하기 위한 자동화 가이드(예: 로봇), 물체의 결함 검사, 조립 프로세스의 일환으로 물체의 측정 등 3가지의 기본 작업을 수행합니다.

유연한 3D 레이저 스캔 기술을 통한 까다로운 애플리케이션 문제 해결

오늘날 3D 머신 비전 설계자들은 레이저 스캔, 입체적, ToF(time-of-flight) 솔루션을 포함하여 다양한 옵션을 자유롭게 선택할 수 있습니다. 이 3가지 솔루션 중에서 레이저 스캔은 단연코 가장 일반적으로 사용되는 솔루션으로, 가장 빠르고, 가장 정확하며, 가장 비용 효율적인 3D 데이터 수집 솔루션을 제공합니다.

레이저 스캐너의 3가지 주요 유형은 레이저 프로파일러, 변휘 센서, 영역 스캔 시스템이 있습니다. 레이저 프로파일러는 개별 프로파일을 연속 이미지로 쌓아서 표면 맵을 생성합니다. 변위 센서는 기본적인 높이 맵보다 정확성과 유용성을 개선하여 전체 물체의 트루 3D 포인트 클라우드를 생성할 수 있습니다.

각 3D 레이저 스캔 솔루션이 가진 개별적인 강점 때문에 자동차(플러시 갭, 부품 검사, 로봇 가이드), 소비자용 제품(개수 산정, 포장, 검증), 식음료(검사, 개수 산정, 분류, 포장), 전자 부품(존재유무, 품질 관리) 등 광범위한 분야에서 채택되고 있습니다.

3D의 3가지 난제

3D 비전 솔루션에는 3가지의 주요 난제가 있습니다. 즉, 자유도 6도에 대해 각 축 둘레로 회전을 포함하여 3차원으로 측정해야 하는 것과 진정한 3D 툴의 부재, 포함된 처리의 제한과 컴퓨팅이 집중된 3D 애플리케이션에 대한 영향이 해당됩니다.

대부분의 3D 시스템은 트루 3D 포인트 클라우드 스캔보다는 높이 맵을 사용하기 때문에 3D 비전 시스템에서 트루 6도 자유도를 가진 물체를 측정하는 것은 도전적인 일입니다. 높이 맵에서는 열적 이미지에서 온도가 인코딩되는 방식과 유사하게 높이 정보가 컬러로 인코딩됩니다. 안타깝게도 사람은 높이를 컬러로 볼 수 없으므로 이러한 솔루션을 이해해서 프로그램하기가 힘듭니다. 대부분 3D 애플리케이션에는 몇몇 이동이 요구되며, 3D 비전 시스템이 회전, 기울기, 기울기 방향을 수용할 수 있어야 합니다. 마지막으로 포인트 클라우드만이 “실제 환경” 에서 나타나는 것처럼 물체를 표현할 수 있기 때문에 3D 표면 맵과 트루 포인트 클라우드를 사용할 때 측정 정확도가 저하될 수 있습니다.

2D-2D 높이 맵만큼 간편한 3D, 3D 맵 비교

진정한 3D 비전 툴의 부재는 많은 3D 솔루션 개발자들이 2D 툴을 사용해 3D 애플리케이션 해결을 시도하고 있음을 의미합니다. 그 결과, 데이터의 정확도가 떨어지고, 엔지니어링 투자가 높아지며, 개발 및 런타임 작업에 더 오랜 시간이 걸립니다.

3D 비전 솔루션은 다량의 데이터를 처리할 수 있습니다! 이러한 이유로 대부분 3D 솔루션은 산업용 PC 또는 고가의 산업용 PC 처리 장치에 좌우됩니다. 이러한 프로세서는 배선과 개보수를 복잡하게 만들며, 특히 로봇 장착형 솔루션의 경우 이미 케이블 마모 문제가 추가로 우려되며 로봇 암 끝의 무게를 제한할 필요가 있습니다.

보다 나은 3D 솔루션 구축

3D 비전 솔루션에 대한 필요의 증가를 감안하여, 코그넥스는 광범위한 배포에 대한 기본적인 문제들을 해결하는 데 집중하였습니다. 예를 들어 신형 3D-L4000 솔루션은 스페클 없는 레이저를 이용해 높이 맵 대신 완전한 3D 포인트 클라우드를 생성하고, 각각의 회전과 기울기에 대해 자세한 정보를 제공합니다.

또한 새로운 3D 솔루션은 작업자에게 완전한 3D 렌더링 포인트 클라우드를 제공함으로써 어떤 방향으로든 물체를 회전하고 기울이거나 돌릴 수 있습니다. 이로써 부품의 특징을 디스플레이상의 특징과 보다 쉽게 연관시킬 수 있습니다.

코그넥스는 3D 포인트 클라우드에서 직접 작동하는 비전 툴을 개발하여 보다 나은 정확도를 제공하고 수행할 수 있는 검사의 범위를 넓혀주었습니다.뿐만 아니라 3D로 검사가 진행되므로 사용자가 비전 툴이 실제 부품 또는 구성품에서 어떻게 작동하는지를 즉시 경험할 수 있습니다. 3D-L4000은 Blob3D, PatMax 3D, Edge3D, ExtractSphere 3D, ExtractCylinder 3D 등을 포함하여 여러 가지의 전용 3D 알고리즘을 제공합니다. 이러한 모든 툴은 직관적인 프로그래밍과 작동을 위해 특허를 취득한 In-Sight의 스프레드시트 기반 사용자 인터페이스를 통해 액세스할 수 있습니다.

2D 및 3D 포인트 클라우드 물체 스캔

오늘날, 첨단 3D 검사 시스템을 사용해 고객은 간단한 비접촉식 솔루션을 배포하여 결함과 리콜을 없앨 수 있습니다. 예를 들어, 자동차 제조업체는 브레이크 패드 검사에 3D 비전 시스템을 사용하여 갭 너비, 비스듬한 엣지 각도, 리벳을 검증하여 마찰을 일으키는 재료들이 올바로 탑재되었는지를 확인할 수 있습니다. 또한 이러한 시스템은 판독 날짜, 로트 코드, 라벨 확인과 같은 2D 검사를 수행합니다. 이것은 간단하고 사용하기 쉬운 3D 솔루션으로 가능한 여러 애플리케이션 중 한 가지 예에 불과합니다.

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