3D 카메라 시장은 향후 5년 동안 전 세계 머신비전 시장의 성장을 주도할 것으로 예상된다. 특히 모바일 로봇 및 로봇 피킹 분야의 급속한 성장으로 인해 연간 성장률 13%라는 놀라운 성장을 보일 것으로 전망된다.

이는 전체 머신비전 시장의 연간 성장률 6.4%에 비해 상당히 높은 수치다.

 

Interact Analysis 보고서에 따르면, 3D 머신비전 카메라 시장은 2022년 7억 6,700만 달러에서 2028년에는 거의 16억 달러로 시장 규모가 확대될 전망이며, 특히 시간 비행 카메라(ToF)와 스테레오 비전 카메라 분야가 활발한 성장을 보일 것으로 예측된다.

 

Interact Analysis는 최근 2023년 기준 62억 6천만 달러 규모(2022년 대비 -2.8% 감소)인 글로벌 머신비전 시장에 대한 첫 번째 보고서를 발표했다. 이러한 약간의 축소에도 불구하고 전체 예측 기간 동안 6.4%의 안정적인 성장률을 보이며, 2024년에는 1.4%의 낮은 성장이 예상된다.

 

 

3D 머신비전 카메라 종류

 

3D 카메라는 각각 고유한 특징 및 장점을 갖춘 4가지 제품 유형으로 구분된다.

 

구조화 조명 3D 카메라: 알려진 패턴이나 순서의 빛을 표면에 투사하고 이 패턴이 물체와 상호작용할 때 변형 또는 왜곡을 분석한다. 카메라는 구조화된 빛이 변형되는 모습을 관찰하여 장면 내 물체의 깊이와 모양을 계산한다. 이 카메라는 일반적으로 정밀한 측정 및 이미지 획득이 필요한 경우 사용되며 현재 빈 선별 작업에 사용되고 있다. 구조화 조명 3D 카메라는 다른 3D 카메라 유형보다 일반적으로 비싸다는 단점이 있다. 대표적인 제품은 Zivid 2이다.

 

스테레오 비전 카메라: 이중 카메라로 장착된 이미지 장치로 쌍안 시차를 통해 깊이를 인식한다. 이 카메라는 같은 장면의 약간 시각 차이가 나는 이미지 쌍을 캡처한다. 이미지에서 서로 대응하는 지점 간의 차이는 장면 내 물체의 깊이 정보를 계산하는 데 사용된다. 이 카메라는 주로 로봇 분야에서 사용되며 특히 자율 주행 분야에서 활용 가능성이 높아 빠른 성장이 예상된다. 대표적인 제품은 바슬러(Basler)의 스테레오 카메라가 있다.

 

시간 비행 3D 카메라: 빛이 카메라에서 물체로 이동하여 다시 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 장면 내 물체까지의 거리를 결정하는 이미지 장치다. 이 카메라는 주로 높은 속도로 낮은 품질의 이미지 획득이 필요한 경우 사용된다. 시간 비행 3D 카메라는 모바일 로봇이 장애물을 피하고 다른 로봇을 따라가도록 하여 저렴한 옵션이기도 하다. 대표적인 제품은 루시드비전랩의 Helios 2가 해당된다.

 

레이저 삼각 측정 3D 카메라: 레이저 삼각 측정 원리를 이용하여 거리를 측정하고 물체 또는 장면의 3D 표현을 만든다. 이 카메라는 레이저를 사용하여 대상 표면에 레이저 선이나 패턴을 투사하며 카메라는 이 선/패턴이 물체와 상호작용할 때 변형 또는 이동하는 모습을 관찰한다. 캡처된 정보를 처리하여 물체의 깊이 또는 3D 구조를 결정한다. 이 카메라는 높은 정확도와 해상도를 제공하여 주로 품질 검사에 사용되지만 모바일 로봇 안내에도 사용될 수 있다. 대표적인 제품은 LMI Technologies의 Chroma-Scan이 해당된다.

 

 

위 그래프는 3D 카메라 시장 내 각 제품 유형의 예상 시장 점유율 변화를 보여준다. 특히 주목할 만한 점은 스테레오 비전 카메라와 시간 비행 카메라 모두 시장 점유율이 각각 3%와 2%만 증가했지만, 두 카메라 시스템 모두 다른 두 제품 유형보다 훨씬 저렴하다는 점을 감안하면 상당한 성장이다. 우리는 예측 기간 동안 스테레오 비전 카메라의 경우 연간성장률 19%, 시간 비행 카메라의 경우 연간성장률 17.3%로 전체 3D 머신비전 카메라 시장의 전체 성장 예측치보다 훨씬 높은 수치를 보일 것으로 예상된다.

 

3D 머신비전 카메라 시장 급성장 이유는?

 

3D 카메라 시장, 특히 장기적으로 급속한 성장을 보이는 주요 요인으로는 모든 3D 카메라 유형의 예상되는 가격 하락이 있다. 이를 통해 고객들은 시스템을 업그레이드하여 3D 카메라를 포함하고 더 느리고 정확도가 떨어지는 2D 시스템을 교체할 수 있다. 특히 로봇 분야에서 강력한 성장이 예상되며, 단일 3D 카메라로 여러 2D 카메라와 동일한 작업을 수행할 수 있게 하여 로봇을 더 빠르고 컴팩트하게 만든다.

 

또한 3D 카메라 시장은 매년 많은 신규 업체가 진입하면서 지속적으로 성장하고 있다. 이는 가격 경쟁을 유도하여 가격을 낮추고 더 많은 고객이 3D 비전 시스템을 도입할 수 있게 한다. 중국 업체들이 시장 점유율을 확보하기 위해 기존 선도 기업들의 제품보다 저렴한 가격에 제품을 판매하고 있어 주로 가격 경쟁이 치열하며 이는 장기적으로 성장을 촉진하고 있다.

 

시장 성장은 특히 자동 운전 및 빈 피킹과 같은 응용 분야에서 높다. 이 두 가지 머신비전 응용 분야는 보고서의 예측에서 가장 높은 연간성장률을 보이며, 두 응용 분야 모두 3D 카메라 구현으로 실질적인 이점을 얻고 있다. 자율 주행, 특히 모바일 로봇은 엄청난 성장 영역이며, 업체들은 이제 로봇을 안내하기 위해 하나 이상의 3D 카메라를 통합하고 있다. 2022년 시장이 33% 성장한 모바일 로봇과 앞으로 몇 년 동안 크게 성장할 것으로 예상되는 로봇 픽킹 시장도 주목해볼 만 한다. 

 

팔레타이징 및 디팔레타이징을 포함한 빈 피킹 또한 3D 머신비전 카메라 시장의 주요 성장 영역이다. 피킹 로봇 판매 매출액의 연간 대비 상당한 성장은 3D 카메라 시장의 급속한 확장을 촉진하고 있다.

 

 

최근 3D 머신비전 시장의 주목할 제품은?

 

최근 시장에 출시된 3D 카메라 중 주목할 만한 신제품을 살펴보면, 우선 Photoneo MotionCam 3D를 들 수 있다. 병렬 구조화 조명 기술을 사용하여 최대 40m/s의 속도로 고해상도 모션 스캔을 진행할 수 있고 흐릿한 이미지가 발생하지 않는 3D 이미지 획득으로 유명하다.

 

다음으로 Lucid Vision Labs의 Helios2 Ray다. 최대 8.3m 거리에서 0.3M 픽셀 해상도와 30fps 프레임 속도를 지원하는 새로운 ToF 카메라다. 4개의 레이저 다이오드를 탑재하여 햇빛 아래에서도 실시간 3D 점 구름을 생성할 수 있다.

 

뿐만 아니라 Orbecc의 Gemini 2 XL도 주목할 제품이다. 까다로운 조명 조건을 위해 특별히 설계된 스테레오 비전 3D 카메라다. 0.4m ~ 20m 범위의 깊이를 측정하며 최대 20fps의 프레임 속도를 캡처한다. 주로 로봇 및 AI 기반 비전 시스템의 비주얼 시스템을 위해 설계되었다.

 

헬로티 김진희 기자 |