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3D 기본 교육 - 기본 용어 정리 안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 오늘은 머신비전 3D 검사 기본 용어에 대해 포스팅하겠습니다. 1. 데카르트 좌표 머신비전 3D 검사를 볼 때 가장 기본인 좌표입니다. 데카르트 3D 좌표계라고 하는데 이름은 어렵지만 아래 이미지와 같이 AutoCad 는 물론 3D Tool 에서 항상 보던 그 녀석입니다. <사진 1> 데카르트 좌표 X, Y, Z 축의 하나의 점으로 표현하여 위치를 나타냅니다. 2. Depth Map(Height Map, Range Map, 깊이 맵) 이미지의 각 픽셀에 세 번째 좌표가 Gray Value 로 표현 된 2D 이미지입니다. 픽셀 값은 물리적 높이 값이 아닌, 광 삼각 측량의 레이저 라인 프로파일의 변위를 나타내고 Calibration 단계를 거쳐 Point Cloud, ZMap 으로 변환하는데 사용됩니다. Depth Map 은 아래와 같은 이미지입니다. <사진 2> Depth Map Image 3. Point Cloud Data(PCD) 스캔 된 객체를 나타내는 3D 점 좌표의 집합이라고 생각하시면 됩니다. 3D Processing 에 사용됩니다. <사진 3> Point Cloud Data(PCD) 4. Mash 3D Point Cloud Data 점들을 연결하여 3D 표현으로 만드는 표현방식입니다. 단어 그대로 그물망처럼 점을 이어 표현하는 방식입니다. <사진 4> Point Cloud Data 와 Mash 표현 5. ZMap 3D 데이터 표현 방식 중 다른 방식입니다. 2.5D Image 라고 부르기도 합니다. 메트릭 및 Calibration이 적용된 이미지이며, 픽셀 값에 물리적 높이 값이 적용되어 있습니다. ZMap에서는 우리가 일반적으로 사용하는 2D Processing 가능합니다. <사진 5> ZMap 6. LLE(Line Laser Extraction) 카메라 센서로 획득된 레이저 프로파일로 Dpeth Map을 생성할 수 있습니다. LLE 알고리즘에 따라 정확도가 달라질 수 있는 점은 숙지하셔야 합니다. <사진 6> LLE 생성 과정 아래 EURESYS 에서 출시한 Coaxlink LLE Framegrabber에 알고리즘이 탑재되어 있습니다. <사진 7> EURESYS Coaxlink Quad 3D-LLE CoaxPress Interface Camera만 있다면 3D Camera처럼 사용이 가능합니다. 무료 소프트웨어 머신비전 3D 무료소프트웨어를 소개해 드릴까 합니다. 1. ImageJ Software 간단한 이미지 분석이 가능한 무료 소프트웨어이며, 16Bit Image View 가 가능합니다. 실제로 3D Depth Map Image 는 16Bit 이미지로 윈도우 기본 뷰어에서는 제대로 보이지 않습니다. <사진 8> ImageJ 이미지 뷰어 차이 2. CloudCompare Software 3D 포인트 클라우드 데이터 프로세싱 무료 소프트웨어입니다. 3D (Point Cloud Data) 확장자 : .PCD .PLY .CSV .XYZ ... 등 지원을 합니다. <사진 9> CloudCompare Software CloudCompare는 3D 포인트 클라우드 프로세싱 소프트웨어입니다. 3D 포인트 클라우드 데이터를 편집하고 랜더링하기 위한 기본 도구 세트를 제공하며 통계 계산, 색상, 거리 측정, 리샘플링 등의 고급 기능도 제공하는 소프트웨어입니다. 오픈소스 프로젝트이며 무료 소프트웨어이기 때문에 누구나 사용할 수 있습니다. 머신비전 3D 검사 기본 용어에 대해 살펴봤습니다. 도움이 되셨길 바라며, 다음 포스팅 때 뵙겠습니다.
2021.10.12빛의 파장과 카메라 이미지 안녕하세요? 화인스텍 마케팅 팀입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 이번 포스팅은 빛의 파장에 따른 카메라 이미지에 대해 포스팅하겠습니다. 렌즈의 색수차에 대해서는 아래 글을 참고해 주세요. 우리가 일상에서 만나는 조명은 대부분 백색입니다. 형광등, LED 조명 등, 태양은 사람 눈에 보이는 가시광과 그 외의 파장도 갖고 있는 것은 모두 알고 있는 사실이죠. 조명의 색에 따라 색을 판단하기 어려운 경우도 있죠 노래방의 파란 형광등이나, 빨간 정육점의 빨간 형광등이 그 예죠 빨간 형광등은 고기를 더 빨갛게 보이게 해서 고기가 신선해 보이도록 눈속임하죠 우리가 검사를 하기 위해 검사 대상체를 보는데 조명이 중요합니다. 하지만 필터를 사용하여 우리가 원하는 마크나 이물을 더욱더 쉽게 찾아낼 수 있습니다. 아래 이미지를 한번 볼까요? <그림 1> 파란 물체 어렸을 때 분명 배운 내용입니다. 하지만 이걸 써먹을 줄을 몰랐습니다. 파란 물체는 빨간색, 녹색은 흡수하고 파란빛을 반사시키기 때문에 저희 눈에 파란색으로 보이는 거죠? <그림 2> 빨간 물체 빨간 물체 또한 위와 마찬가지입니다. 빨간색은 반사하고 나머지는 흡수하죠. <그림 3> 흰색 물체 흰색 물체는 모든 빛을 반사하기 때문에 하얗고 <그림 4> 검정 물체 검정 물체는 모든 빛을 흡수하기 때문에 까맣습니다. 아래 이미지처럼 파란 배경에 빨간색 원을 찾아내고 싶다면 아래 경우로 사용할 때 확실하게 찾을 수 있을 것입니다. <그림 5> 블루필터 사용 블루필터를 사용하면 파란 배경에는 파란광만 물체에 도달하고 파란색 부분만 반사하기 때문에 빨간원은 까맣게 배경은 하얗게 나옵니다. <그림 6> 레드 필터 사용 레드 필터를 쓰면 위와 같이 원이 하얗게 나올 것입니다. 어떤 검사를 할 때 배경색과 검사할 색도 같이 검토한다면 여러분은 다른 사람들 보다 더 나은 비전 솔루션을 제공할 수 있을 것이라 생각이 듭니다. 어떠신가요? 이번에는 어릴 때 배웠던 것을 리마인드 하여 머신비전에 활용하는 시간을 가지게 되었습니다. 다음에 더 나은 포스팅으로 인사드리겠습니다.
2021.10.06Bayer Color VS 3-Sensor Color 안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀 입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 이번 포스팅은 Bayer Color 카메라와 멀티센서 Color 카메라의 이미지를 비교하도록 하겠습니다. 구조적으로 먼저 설명드리면 Bayer Color Sensor 는 아래와 같은 이미지 입니다. <사진 1> Bayer Color Sensor 멀티센서는 아래와 같이 프리즘으로 RGB 파장을 나눠 3장의 센서에 데이터를 넘겨줍니다. <사진 2> Multi Color Sensor Bayer Color Camera 의 경우 한 픽셀에 RGB 값중에 하나의 필터에 맞는 하나의 값만 가져올 수 있지만 Multi Sensor Camera 의 경우 R,G,B 값을 모두 가져올 수 있습니다. 색감이 뛰어나며, 분해능에 대해 손실이 없습니다. 인쇄물, 바이오, 의료 산업에는 Multi Sensor Camera 를 우선 검토하는 것이 맞습니다. Bayer Color Camera 의 경우 필터 배열로 인해 직선이 제대로 표현되지 않을 수도 있습니다. 아래 그래프는 Bayer Color Camera 와 Multi-Sensor Color Camera 의 파장 차이 그래프이니 참고해주시면 됩니다. <사진 3> Bayer-Mono Camera <사진 4> Prism Base Color Camera <사진 4> Prism Base Camera 의 파장별 감도 그래프는 <사진 3> Bayer Color Camera 파장별 감도 그래프에 비해 파장대별 겹쳐지는 구간이 매우 적습니다. 이것이 가장 중요한 부분이고 실제 RGB가 가공되지 않은 데이터를 사용할 수 있다는 이야기입니다. 하지만 카메라 원가에 가장 큰 영향을 미치는 이미지 센서가 3개로 가격이 높은 편입니다. 머신비전이나 특별한 상황 아니면 멀티센서 컬러는 안 써도 될 것 같네요^^ 이상으로 이번 포스팅을 마치겠습니다. 모노 센서와 컬러 센서의 차이가 궁금하시면 아래 포스팅을 참고하세요^^ 링크
2021.10.05머신비전 조명의 종류 안녕하세요. 화인스텍 마케팅 팀입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 오늘은 경험이 가장 많이 필요한 조명에 대해 포스팅하겠습니다. 머신비전 조명 자체에는 특별함이 그다지 크기 않습니다. 어느 조명업체를 통해 구매하던지 모양은 정해져 있습니다. 많은 테스트를 통해 조명을 설치할 수 있는 공간과 보고자 하는 시료에 알맞은 조명을 사용하는 것이 중요합니다. 실제 조명은 아래 예시보다 더 많이 있지만 대표적으로 사용되는 조명만 다루었습니다. 1. 바 조명 (DB, DB2, DBS Series) <사진 1-1> 바 조명 (DB, DB2, DBS Series) <출처:www.lvs.co.kr> 조명 (DB, DB2, DBS Series)은 아래와 같은 형태로 사용합니다. <사진 1-2> 바 조명 (DB, DB2, DBS Series) 사용 예시 <출처:www.lvs.co.kr> 바 조명은 개인적으로 테스트할 때 많이 사용했습니다. 어떤 각도에서 어떤 조명이 좋을지 감잡기 딱 좋습니다. 2. 면발광 원형 조명 (IFRK Series) <사진 2-1> 면발광 원형 조명 (IFRK Series) <출처:www.lvs.co.kr> 면발광 링 조명 (IFRK Series)은 아래와 같이 사용합니다. <사진 2-2> 면발광 링 조명 (IFRK Series) <출처:www.lvs.co.kr> 면발광 링 조명 (IFRK Series)은 면을 밝게 반사시켜 빛 반사의 차이로 검사할 때 사용합니다. 3. 직사광 원형 조명 (DRT/DRF Series) <사진 3-1> 직사광 링 조명 (DRT/DRF Series) <출처:www.lvs.co.kr> 직사광 - 링 조명 (DRT/DRF Series)은 아래와 같이 사용합니다. <사진 3-2> 직사광 링 조명 (DRT/DRF Series) <출처:www.lvs.co.kr> 면발광 링 조명 (IFRK Series)과 쓰임은 크게 다르지 않지만 직사광 링 조명 (DRT/DRF Series)은 LED 소자의 각도에 따라 원하는 이미지를 얻고자 할 때 사용합니다. DRF의 경우는 각도 없이 평면으로 꺾임 없이 발산합니다. 반사가 잘 되는 물체에서는 LED 소자가 반사되어 확산판을 추가로 장착해야 합니다. 4. 직사광 Low Angle 링 조명 (DLA2/DL Series) <사진 4-1> 직사광 Low Angle 링 조명 (DLA2/DL Series) <출처:www.lvs.co.kr> 직사광 Low Angle 링 조명 (DLA2/DL Series)는 아래와 같이 사용합니다. <사진 4-2> 직사광 Low Angle 링 조명 (DLA2/DL Series) 사용 예시 <출처:www.lvs.co.kr> 직사광 Low Angle 링 조명 (DLA2/DL Series) 조명은 금속과 같이 반사가 잘 되는 물체의 모서리를 반사시켜 원하는 이미지를 얻고자 할 때 사용합니다. 5. 면발광 - 플랫 조명 (IFS, IFS2 Series) <사진 5-1> 면발광 - 플랫 조명 (IFS, IFS2 Series) <출처:www.lvs.co.kr> 면발광 - 플랫 조명 (IFS, IFS2 Series)는 아래와 같이 사용합니다. <사진 5-2> 면발광 - 플랫 조명 (IFS, IFS2 Series) 사용 예시 <출처:www.lvs.co.kr> 면발광-플랫 조명(IFS, IFS2 Series)는 흔히 이야기하는 백라이트입니다. 실루엣을 보고 외형 혹은 투과하여 내부에 배선 등을 볼 때 사용합니다. 6. 돔형 무영 조명 (IDM Series) <사진 6-1> 돔형 무영 조명 (IDM Series) <출처:www.lvs.co.kr> 돔형 무영 조명 (IDM Series)의 사용 예시는 아래와 같습니다. <사진 6-2> 돔형 무영 조명 (IDM Series) 사용 예시 <출처:www.lvs.co.kr> 돔형 무영 조명 (IDM Series) 은 돔 조명이라고 흔히 부릅니다. 금속, 유리와 같은 반차체에 빛을 골고루 분산하고 인쇄된 글씨 확인할 때 가장 많이 사용합니다. 7. 면발광 - 동축 조명 (ICFV Series) <사진 7-1> 면발광 - 동축 조명 (ICFV Series) <출처:www.lvs.co.kr> 면발광 - 동축 조명 (ICFV Series)의 사용 예시는 아래와 같습니다. <사진 7-2> 면발광 - 동축 조명 (ICFV Series) <출처:www.lvs.co.kr> Display Panel Align 설비에서 많이 사용되는 형태의 조명입니다. 필름의 엣지나, 패널의 엣지를 확인할 때 그리고 그 안의 마크를 확인할 때 유용하다고 보시면 됩니다. 8. 고휘도 콤팩트 스포트라이트 (SHL, SHL2 Series) / 동축 조명 <사진 8-1> 고휘도 콤팩트 스포트라이트 (SHL, SHL2 Series) <출처:www.lvs.co.kr> 고휘도 콤팩트 스포트라이트 (SHL, SHL2 Series)를 사용하는 예시는 아래와 같습니다. <사진 8-2> 고휘도 콤팩트 스포트라이트 (SHL, SHL2 Series) <출처:www.lvs.co.kr> 스폿 조명은 프리즘(빔 스플리터)이 내장된 렌즈에 사용합니다. 대부분 텔레센트릭 렌즈이며, 렌즈 옆에 아래 사진과 같이 동축 삽입구가 있습니다. 동축은 렌즈의 축과 빛의 축을 같은 선상에 맞췄다고 보시면 됩니다. <사진 8-3> 텔레센트릭 렌즈 동축 조명 삽입구 <출처:www.vst.co.jp> 면발광 - 동축 조명 (ICFV Series) 과 비슷한 형태이며, 면발광 - 동축 조명 (ICFV Series)은 외부에 동축 조명을 부착한다고 보시면 됩니다. 지금까지 머신비전 조명의 종류에 대해 포스팅했습니다. 다음 시간에는 조명별로 좀 더 디테일하게 해볼 까 합니다. 그럼 오늘도 좋은 하루 보내세요~
2021.09.28머신비전 렌즈의 종류 안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀 입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 렌즈 첫 포스트를 자축합니다!! 머신 비전 기초자료 내용은 쉽습니다. 몰라서 어려운 것 중에 하나라고 보시면 돼요. 알고 나면 뭐 이까이꺼 할 수 있죠^^ 머신비전의 기본 용어 정리에 O/I 와 관련이 있습니다. 머신비전 렌즈는 종류로 나눠서 아래와 같이 설명할 수 있습니다. 종류 특징 사용 목적 CCTV (Fixed focal length) 조리개 조절과 배율 변경 가능하며, 무한 광학계이다.(DOF가 무한이다) 렌즈군 중에 저렴한 렌즈이다. MOD(Minimun object distance) 이전 거리는 볼 수 없다. 넓은 FOV를 보고 싶을 때 사용. DOF가 무한이기 때문에 보안, 감시용으로 많이 쓰임. Macro 짧은 물체와 렌즈 간의 거리용으로 설계 CCTV 대비 왜곡이 적음 배율, 조리개 변경 가능 0.5배 이하 저배율에서 1,000mm 이내에 FOV를 보고자 하고 텔레센트릭 보다 가격이 저렴한 구성으로 사용하고자 할 때 사용됨. Telecentric 렌즈의 광축에 평행되게 빛을 받으며, 왜곡이 최소화되어 이미지 취득이 가능 고정 배율, WD가 고정되어 생산되어, 구매할 때 고려 사항이 많음. 0.1배 ~10배까지 다양한 라인업이 있으며, 검사 오차를 줄여야 하는 정밀한 제품의 Align 을 위한 광학계로 많이 사용됨. Varifocal (가변초점 렌즈) 초점거리가 변경이 가능하며, 멀리 있거나 가까이 있는 물체에 유연하게 대응 가능하다. Macro 렌즈는 초점거리 이동 시 카메라 위치를 바꿔야 하지만 줌렌즈처럼 카메라를 움직이지 않고 초점을 맞출 수 있다. 일반적인 DSLR 렌즈가 이와 같으며 초점거리를 바꿔 FOV를 바꾸고 반셔터로 초점을 다시 맞춘다. 머신비전 용 렌즈는 거의 수동으로 제작되어 자동 라인에서는 더 저렴한 CCTV 혹은 Macro 렌즈로 사용됨. Zoom O/I, WD의 변동 없이 배율 변경이 가능 Manual Zoom 과 Motorized Zoom 렌즈가 있음. 카메라와 렌즈를 이동하지 않고 물체를 확대해야 할 때 사용하고 보안 감시용으로 많이 사용됨 Microscope 5배~100배 혹은 그 이상까지 확대하고 정밀하게 보기 위해 사용 NA가 낮아 밝으며, DOF가 짧고, 분해능이 좋은 영상을 취득할 수 있음. 디스플레이 Repair 설비나 현미경에서 주로 사용되며, 연구소에서 많이 사용됨 어떠신가요? 주절주절 쓰긴 했지만 도움이 되셨으리라 생각이 드네요 ^^ 이 중에서 CCTV와 Macro (Low distortion) 렌즈의 차이를 한번 보시죠 <그림 1> LDA Lens 와 CCTV 렌즈의 차이 (출처 : VS Technology 2019-2020 카탈로그) 위 이미지를 보시면 Macro Lens 중에 왜곡을 줄인 Low Distortion 렌즈의 이미지 비교입니다. 차이가 나시죠? 그럼 이제 일반적인 렌즈와 텔레센트릭 렌즈의 이해도를 한번 보실까요? <그림 2> 물체에 따른 렌즈별 형상 (출처 : VS Technology 2019-2020 카탈로그) 어떠신가요? 느낌이 팍 오시죠? 다음에는 렌즈별로 좀 더 디테일하게 알아보도록 하겠습니다. 그럼 오늘도 즐거운 하루 보내세요~^^
2021.09.24머신비전의 화면 배율 (모니터 배율) 안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀 입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 포스팅을 시작한 지 얼마 되지 않았는데 벌써 방문해 주시는 분들이 많네요^^ 오늘은 화면 배율(모니터 배율)에 대해서 포스팅하고자 합니다. 그동안 광학 배율에 대해선 여기저기 많이 나와있고 주면에서 많이 접하시기 때문에 어렵지 않으셨을 것이라 생각 듭니다. 화면 배율(모니터배율)은 솔직히 잘 쓰이는 단어는 아니고 사용하는 곳도 별로 없죠 화면 배율(모니터배율)은 장비 업체에서 실제 오브젝트와 Review용 모니터의 배율 차이를 이야기합니다. <그림 1> 모니터 배율의 이해 (출처: VS TECHNOLOGY Catalogue 2019-2020) 위 이미지를 보시면 필요한 정보가 다 있네요 공식은 아래와 같습니다. 화상의 대각선 / 센서의 대각선 x 광학 배율 = "화면 배율(모니터 배율)" 화장실에서 물 내리는 것 깜빡할 수 있듯!! 당연한 이야기지만 깜빡하면 깜놀할 수 있는 그런 것입니다. 1. 모니터 사이즈가 바뀌면 화면 배율도 바뀝니다. 2. 모니터 대각선이 아니고 화상의 대각선입니다. 3. 모니터에 화상이 잘려서 나오면 안 됩니다. <그림 02> 모니터 배율 주의사항 (출처 : 직접그림) 이것만 알고 계시면 될듯하네요. 그럼 화면배율(모니터 배율)에 대해서 알아봤습니다. 오늘도 즐거운 하루 보내세요~
2021.09.24기본용어 정리 최소한 알아야 하는 용어 머신 비전의 용어 아주 기본 용어입니다. 고객이든 컴포넌트든 우리가 미팅을 하게 될 텐데요. 처음 광학계 콘셉트 잡을 때 나오는 단어들입니다. 이것 역시 그림으로 간단하게 알아보시죠 <그림 1> 광학계 기본용어 앞서 말씀드렸듯이 카메라 렌즈 조명 등 기본적인 것은 이미 알고 계실 겁니다. 그럼 위에 적혀있는 내용을 알아보죠. 용어 요약 설명 보충 설명 Space 카메라 외형 끝과 오브젝트 측 WD까지의 거리 광학계가 설치되는 공간 O/I 카메라 안의 이미지 센서와 물체 측 WD까지의 거리 센서와 센서가 보는 물체까지의 거리 WD 렌즈 끝과 오브젝트 측 WD까지의 거리 조명이 설치될 수 있는 공간 LWD 조명 끝과 오브젝트 측 WD까지의 거리 조명의 셋업 위치 FOV 렌즈를 통해 카메라 이미지 센서에 보이는 영역 실제 검사 영역 DOF 렌즈의 초점이 맞는 영역 검사가 가능한 정도의 초점 범위 용어설명이 잘 되었나요? 이 단어를 알더라도 순조로운 미팅이 되지 않습니다. 하지만 이 단어조차 모른다면 믿음이 안 가겠죠? 위에 나오는 이미지센서(카메라 센서)도 종류가 다양합니다. 1/2.5인치, 1/1.8인치, 1/2인치, 2/3인치, 1인치, 4/3인치 그 이상의 센서와 단일 센서, 멀티 센더 많아도 너무 많아...... 그래도 보다 보면 거기서 거기 그럼 다음 포스팅에서는 좀 더 디테일하게 카메라를 알아보겠습니다.
2021.09.17안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀 입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 머신 비전의 구성은 어떻게 이루어 질까요? 우리가 흔하게 접하는 DSLR 과는 많이 다른 카메라와 렌즈, 그리고 이미지를 PC에서 받을 수 있도록 하는 프레임 그래버 등 여러 가지 구성으로 되어있습니다. 그림으로 간단하게 표현해볼까요? <그림 1> 머신비전의 구성 기본 구성은 이미 여러분이 알고 있는 그 구성입니다. 조명, 카메라, 렌즈, PC, 보드(Frame Grabber, NIC 등), 모니터.... 단지 생김새가 조금 다를 뿐 이미 우리가 접하고 있는 물건들입니다. 차이가 있다면, 카메라는 PC 없이는 이미지를 저장할 수가 없어요. 카메라 안에 저장 공간이 없습니다!! 전문 엔지니어가 직접 코딩을 해서 이미지를 저장하고 그 이미지를 검사해야 합니다. 뭐하나 중요하지 않은 것은 없지만 제 지극히 개인적인 생각으로는 조명이 가장 중요하다고 생각합니다. 머신비전 기본 구성에 대해서 알아봤습니다. 다음 포스팅에는 아주 기본적인 용어를 보도록 하겠습니다.
2021.09.17