비전 센서란?

비전 센서는 카메라로 촬영한 이미지에 이미지 처리를 적용하여 물체의 면적, 무게 중심, 길이, 위치 등 물체의 특성을 계산하고 데이터 또는 판단 결과를 출력합니다. (자세한 내용은 『이미지 처리의 기초: 렌즈』(카탈로그 번호 Q234)를 참조하십시오.)

이미지 처리의 기초

1. 카메라의 이미지 신호

프레임/필드

인터라인 전송 카메라의 경우, 이미지 신호를 홀수 필드와 짝수 필드로 나누어 출력하여 단일 이미지를 전송합니다. 이 두 필드 이미지를 결합하여 하나의 프레임 이미지를 만듭니다.

읽어야 할 라인 수 (부분 스캔 기능)

불러올 이미지 범위를 좁히면 이미지 스캔 시간을 단축할 수 있습니다. 부분 스캔을 지원하는 카메라가 연결된 경우 부분 스캔을 사용할 수 있습니다.
측정 대상의 오프셋을 고려하여 범위를 설정하세요.

2. 필터링

필터링

카메라에서 획득한 이미지를 측정하기 쉽도록 처리합니다. 필터링을 반복적으로 수행하거나 여러 유형의 필터링 항목을 조합하여 측정에 가장 적합한 이미지를 얻을 수 있습니다.

(자세한 내용은 Vision Express Vol. 1: 필터 기본 사항 및 응용 프로그램(카탈로그 번호 Q212)을 참조하세요.)

배경 억제

배경 억제(BGS)는 측정 과정에서 측정 대상의 배경을 제외하여 측정을 용이하게 합니다.
이미지를 모니터링하면서 BGS 농도의 상한과 하한을 설정합니다.
BGS는 하한보다 낮은 농도를 갖는 이미지 영역을 하한으로, 상한보다 높은 농도를 갖는 이미지 영역을 상한으로 변경합니다.

예: 하한을 100으로 설정하고 상한을 220으로 설정합니다.

100~220 사이의 밀도를 가진 이미지만 측정됩니다.

3. 직위 보상

측정 대상의 위치와 방향이 고정되지 않은 경우, 기준 위치와 현재 위치 사이의 위치 편차를 계산하고 보정 후 측정을 수행합니다. 특정 용도에 맞게 다양한 위치 보정 방법을 선택할 수 있습니다.

4. 실제 색상 감지

OMRON에서 개발한 이미지 처리 기술로, 색상 변환 없이 컬러 이미지를 처리할 수 있습니다. 기존의 컬러 비전 센서는 색상을 필터링된 회색조 이미지로 변환하여 처리합니다. Real Color Sensing은 1,677만 개의 실제 색상 정보(RGB 각 256개 톤)를 처리합니다. 이를 통해 사람의 눈에 더 가까운 더욱 정밀한 검사가 가능합니다.

5. 회색 처리

이 방법은 이미지를 256단계의 흑백 밝기로 처리합니다. 색상 분할에 비해 더욱 정밀하고 안정적인 결과를 얻을 수 있습니다.

컬러 이미지 처리: 컬러 이미지를 256단계의 흑백 밝기로 변환합니다.

흑백 이미지 처리: 흑백 이미지는 어떠한 변환 없이 256단계의 흑백 밝기로 처리됩니다.

6. 세분화 처리

카메라로 촬영한 컬러 이미지를 흑백 픽셀로 변환하여 처리합니다. 최소한의 정보를 기반으로 고속 처리가 가능합니다.

색상 분할 처리: 색상, 채도, 명도의 지정된 범위 내에 있는 색상을 추출합니다. 추출된 색상은 흰색으로, 나머지 색상은 검은색으로 표현됩니다.

단색 분할 처리: 지정된 범위 내의 밝기는 흰색으로 표현하고, 그 외는 검은색으로 표현합니다.

측정 처리

비전 센서는 물체의 특징을 측정하기 위해 다양한 유형의 측정 처리 항목(알고리즘)을 제공합니다.
다음은 이러한 알고리즘의 몇 가지 예입니다.

1. 실제 색상 감지를 이용한 측정

측정은 카메라가 수집한 1,677만 개의 실제 색상 정보(RGB 각 256개 톤)를 변환 없이 처리하여 수행됩니다. 이를 통해 기존 방식보다 더욱 안정적인 측정 결과를 얻을 수 있습니다. 검사 대상과 처리된 이미지가 일치하기 때문에 이미지 처리 준비에 필요한 조정(예: 조명) 횟수를 크게 줄일 수 있습니다.

특징

• 동일한 색상이라도 재질이 다르거나 대비가 낮은 이미지에서도 미묘한 색상 변화를 인식할 수 있습니다.

• 금속 표면의 미세한 긁힘도 감지 가능

• 조명 조건이 변동하더라도 안정적인 감지가 가능합니다.

• 다양한 제품 형식에 맞게 설정을 변경할 필요가 없습니다.

에지 감지

색상과 밝기가 크게 변하면 색상 차이가 커집니다. 이러한 색상 차이의 변화는 에지로 인식됩니다.
이는 측정 영역 내에서 특정 색상의 에지 수를 세는 데 사용할 수 있습니다.
이는 유사한 색상의 라벨에서 에지를 감지하는 데 이상적입니다.

(자세한 내용은 Vision Express Vol. 6: 에지 측정 작동 방식 및 사용 힌트(카탈로그 번호 Q217)를 참조하세요.)

결함 검사

이 기능은 측정 영역을 더 작은 결함 검출 영역(요소)으로 나누고, 각 요소와 주변 요소 간의 색상 차이(결함 레벨)를 측정합니다.
이 방법은 배경의 영향을 받지 않으므로 마크 상의 결함, 저대비 결함, 금속 표면의 결함을 검출할 수 있습니다.

(자세한 내용은 Vision Express Vol. 9: Defects and Dirt(Cat. No. Q220)를 참조하세요.)

2. Gray Processing을 이용한 측정

카메라로 촬영한 이미지는 256단계의 흑백 밝기로 처리됩니다. 이렇게 처리된 이미지는 측정에 사용됩니다.

찾다

참조 이미지 패턴을 모델로 등록한 후, 입력 이미지에서 모델과 가장 유사한 부분을 검색합니다. 유사도는 상관 관계 값으로 표현되며, 결함 및 다른 부분이 섞여 있는지 검사할 수 있습니다. 또한, 모델이 발견된 위치(X, Y)를 출력하여 위치 결정에 사용할 수 있습니다.

(자세한 내용은 Vision Explorer Vol. 2: 검색 알고리즘(Cat. No. Q240)을 참조하세요.)

에지 감지

에지는 밀도 변화를 통해 발견됩니다. 에지 검출 조건으로 에지 검출 방향과 밀도 변화를 설정하세요.

표면 결함

이 방법은 밀도 변화를 측정하여 표면 결함을 검사합니다.
단, 전제 조건으로 배경이 완전히 균일해야 합니다. 이 방법은 밀도 변화를 이용하므로 측정 영역 내에 패턴이나 표시가 있으면 결함으로 감지됩니다.

3. 세분화 처리를 이용한 측정

카메라로 촬영한 이미지는 흑백 픽셀로 변환된 후 처리되고 측정됩니다.

중심, 면적 및 축 각도

측정 영역의 흰색 픽셀의 중심, 면적, 축 각도를 측정할 수 있습니다.

라벨링

라벨링은 추출된 각 라벨에 다른 번호를 부여하는 과정입니다.
라벨링 측정을 사용하여 측정 영역에 있는 라벨의 개수를 세고, 지정된 라벨의 면적과 무게 중심을 구합니다.

예: 내림차순으로 지역별로 정렬

4. EC(Edge Code) 이미지 처리를 이용한 측정

밝기 변화는 에지로 추출되고, 밝기 변화의 방향이 계산됩니다. 이 방향을 에지 코드(EC)라고 합니다. EC를 이용한 측정은 에지 코드에 기반한 기하학적 계산을 통해 원이나 사각형과 같은 형상을 검출할 수 있으므로, 변형이나 오염의 영향을 덜 받습니다. 에지 코드를 활용하는 처리의 예로는 EC 결함 검사 및 EC 위치 결정 등이 있습니다.

에지 코드를 사용한 원 추출의 예

EC 결함 검사

이 방법은 원형 또는 선형 측정 대상의 미세한 결함이나 저대비 결함을 높은 정밀도로 검출할 수 있습니다.
고무 패킹과 같이 변형되기 쉬운 대상물에서도 안정적인 검출이 가능합니다.

예: O-링 결함 및 버 검사

EC 포지셔닝

위치 표시는 "둥근" 또는 "각진"과 같은 형태 정보를 사용하여 감지됩니다. 형태가 변형되거나 형태의 일부가 누락된 경우에도 고정밀 위치 지정이 가능합니다.
또한 대비가 낮은 이미지에도 작동합니다.

ECM 검색(Edge Code Model Search)

이 처리 항목은 입력 이미지에서 대상 마크(모델)와 높은 유사도를 갖는 부분을 검색하고, 그 상관관계(유사도)와 위치를 측정합니다.
이 처리는 대비가 낮거나 노이즈가 있는 이미지에서도 신뢰할 수 있는 검색을 보장합니다.