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머신비전 시장 동향/(3)Beckhoff Korea “TwinCAT Vision은 하나의 시스템에서 모션과 Vision을 같이 사용함으로써, 둘 간의 동기화가 가능” 최교식 기자입력 2020-09-28 15:38:43

 

 

 

Beckhoff Korea 정명오 부장

 

 

Q. TwinCAT Vision은 독립형 머신비전에 비해 어떤 이점을 제공하나?

A. 일반적인 독립형은 별도의 비전 컨트롤러를 두고 PLC와 같은 산업용 제어기와의 인터페이스를 해서 활용을 하는 구조로 되어있다. 이러한 구조에서는 필연적으로 비전 시스템과 제어기간에 지연이 발생하고, 시스템 구축 문제, 유지 보수 문제 등 안정성 확보 등에서 많은 문제들이 있을 수 있다. 왜냐하면 이러한 시스템 들은 함께 작업하도록 설계되지 않았기 때문이다.

시스템 엔지니어들이 여러 다른 밴더들의 하드웨어와 소프트트웨어를 통합해야 하는 번거로움이 따르게 되는데, TwinCAT3 Vision은 별도의 추가 구성요소 없이 PLC 명령어로 이미지 프로세싱을 할 수 있도록 구성되었기 때문에, 영상 전문가가 아닌 일반 PLC 프로그래머가 쉽게 영상 처리 알고리즘을 설계하여 다양한 제품에 적용할 수 있는 유연한 알고리즘을 제공하고 있다.

 

Q TwinCAT Vision은 장비 설비에 어떠한 이점을 제공하나?

A. 비전 설비들은 동일한 품질의 이미지를 얻기 위해서 많은 반복 촬영과 시간을 소비하게 된다. 동일한 품질을 얻기 위한 제약 요소들 중 모션과의 연동 부분에서의 일정하지 않은 지연 요소들로 인해서 둘 간의 적절한 조건들을 찾기 위한 힘든 과정을 겪게 된다.

TwinCAT Vision은 하나의 시스템에서 모션과 Vision을 같이 사용함으로써 둘 간의 동기화를 할 수 있어서 지연을 최소화하여 택타임(Tack time)을 줄일 수 있고, 동일 품질의 이미지를 취득하는 것이 용이하다. 뿐만 아니라 하나의 시스템 (제어기)에서 사용할 수 있기 때문에 비전을 위해서 별도의 PC가 차지하는 공간도 줄일 수가 있다.

 

 

 

TwinCAT Machine Vision

 

 

 

Q. 기계와 모션 제어와의 긴밀한 동기화는 기계 제작자들에게 어떤 의미를 지니나?

A. 앞서 얘기한 것과 같이, 이들과의 동기화는 많은 시너지를 낼 수 있다. 택타임 감소를 통한 생산성 향상과 제품의 품질을 높일 수 있는 것과 같은 직접적인 이점뿐만 아니라, 기계 제작자들 에게는 비전시스템과의 협업에서 소요되는, 시간도 줄일 수가 있다.

 

Q. TwinCAT Vision의 어플리케이션의 범위는 어떻게 되나?

A. 다른 머신비전에서의 기능과 동일하게 표면 검사(이물질 검사), 결함 검출, 크기 및 모양 확인, 부품 누락 여부 검사, 올바른 장착, 배치 검사, 바코드 리딩 등 다양한 응용 분야에 TwinCAT Vision을 적용할 수 있다. 이와 같은 머신비젼의 독립적인 기능뿐만 아니라 TwinCAT이 가진 다른 기능들, TwinCAT HMI, IoT, Machine learning 등의 기능들을 접목하여 더 다양한 어플리케이션에 사용될 것으로 본다.

 

Q. TwinCAT Vision은 어떤 펑션블록을 제공하나?

제공하는 미지 프로세싱 관련 함수는 500 개가 넘으며 기존의 PLC 언어를 알고 있는 고객이라면 누구나 쉽게 이용할 수 있다. 기본적인 Code reading에 필요한 ‘F_VN_ReadBarcodeExp’ 평션블록이나 외곽 검출 ‘F_VN_MatchContours1vsN’ 및 패턴 매칭을 위한 ‘F_VN_MatchTemplateAndEvaluate’ 펑션블록 등이 제공된다.

 

 

 

 

TwinCAT Vision 구조

 

 

 

또한, 현재까지는 PLC 라이브러리 형태로 제공되고 있지만, 향후에는 사용자가 작성한 알고리즘이나 Matlab/Simulink Toolboxes에서 제공하는 외부 알고리즘까지 사용할 수 있는 기능을 추가할 계획이다.

 

Q. TwinCAT에서는 CPU 비전의 퍼포먼스를 높이기 위해 어떤 기능들을 제공하나?

A. 영상 처리는 많은 CPU 자원을 필요로 한다. 그래서 부하를 분산하기 위해서 영상처리는 GPU, 그래픽 카드를 사용한다. 하지만, 산업현장과 같이 열악한 환경에서 견딜 수 있는 그래픽카드는 찾기가 어렵거나 아주 고가다.

그래서 비용을 줄이고, 안정적으로 영상알고리즘을 구현하기 위해서는 영상을 병렬처리하는 기술이 필요하다. TwinCAT3 PC의 코어들을 분산 처리하고, 동기화할 수 있는 기반이 갖추어져 있다.

 

 

 

TwinCAT의 멀티 코어 활용

 

 

이러한 구성을 기반으로 Idle CoreTwinCAT Vision 알고리즘을 활용할 수 있게 구성할 수 있어서 많은 비용을 들이지 않고도 이미지 처리 속도를 높일 수 있다.

뿐만 아니라 필요한 시점에 작동 시킬 수 있는 Job Task와 이를 실행하는 코어들의 병렬 처리를 통해서 더 많은 코어를 활용한 빠른 이미지 처리 결과를 받을 수도 있게 된다.

 

 

 

Job Task를 이용한 병렬 이미지 처리

 

 

Q. LED I/O로는 어떤 것들이 있나?

A. EtherCAT 통신 기반의 LED Illumination Terminal들을 제공하고 있다. 출력 전압 (24VDC, 48VDC)이 고정적인 두 가지 제품, EL2596-0000, EL2596-0010과 출력 전압을 변경할 수 있는 EL2595 등 다양한 제품이 있으며, 모두 펄스 출력 모드와 지속 출력 모드를 제공하고, 펄스 출력 모드는 최대 3A, 지속출력 모드는 1.2A까지 출력 제어가 가능하다.

EtherCAT 통신을 사용하여 프로그램으로 전류 컨트롤이 가능하며 모션과 조명 동기화를 할 수 있다. 정밀한 제어로 인해 에너지 소비가 낮아지고 LED 수명이 연장된다,

하나의 전원공급 장치로 더 많은 조명 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.

 

Q. 통합형 머신비전의 수요전망을 어떻게 하나?

A. 앞서 설명에서와 같이 통합형 머신 버전은 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 기존 제품에 익숙한 고객들이 대다수이고, 현재까지 많은 제품들이 스마트 비전이나 PC 비전과 같은 형태가 주를 이루고 있다. 하지만 점점 더 AI 비전과 같은 제품에 관심이 집중되고 있고, 이러한 기능을 사용자가 주어진 기능들을 조합해서 자신들만의 솔루션을 만들고 기술을 내재화할 수 있는, 통합형 머신비전이 점차 많은 비중을 차지할 것으로 예상한다.

 

Q. 머신비전의 기술 트렌드를 어떻게 전망하나?

A. 4차산업 혁명에 요구되는 완전자동화 시스템으로의 변화에 있어서 머신비전은 이미지 프로세싱에서 그치지 않고 머신러닝에 필요한 데이터 취득 요소로서의 역할까지 폭넓게 활용될 것으로 보인다. Beckhoff 또한 4차산업혁명을 준비하는 기업으로서 TwinCAT 머신 러닝 기능과 머신비전을 하나의 솔루션에서 구현할 수 있도록 준비하고 있다.

 

Q. TwinCAT Vision의 시장확대전략은 어떻게 전개하고 있나?

A. TwinCAT Vision은 현장 테스트를 완료하고 올해 5월 정식 릴리즈가 됐다.

통합형 머신비전의 특성상 시장 진입장벽이 높은 독립형 머신버전 시장보다는, 현재 TwinCAT을 사용하고 있고 머신비전 기능이 필요한 고객들을 대상으로 적용하여 장비의 품질과 제품의 품질을 높일 계획이며, 이후 TwinCAT의 유연하고 다양한 기능을 기반으로 여러 고객들에게 맞춤형 솔루션을 제공하여 시장을 확대할 예정이다.

 

<기획·취재/최교식 기자 cks@engnews.co.kr>

 

최교식 기자
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