지난 10월 독일 슈투트가르트에서 열렸던 Vision 2016은 초분광( hyperspectral) 시스템과 임베디드 비전, 3D 기술들이 총망라한 기술 열전이라고 해도 과언이 아니다. 포토다이오드 센서, 제조용 하이엔드 케이블, 액체 렌즈 등 머신비전 기업들은 보다 혁신적인 기술을 개발해 제4차산업혁명과 스마트팩토리 시대에 대응해 나가고 있다. 그렇다면 올해의 트렌드는 무엇일까?
시장조사기관에 따르면, 카메라, 프레임 그래버, 렌즈, 조명, 소프트웨어 및 하드웨어를 포함한 머신비전 콤포넌트의 글로벌 시장은 2016년 90억 달러에서 2020년 125억 달러로 성장할 것으로 예상되고 있다. 이러한 머신비전은 공장자동화에서 중요한 역할을 담당하며 비 산업 분야인 보안, 엔터테인먼트, 농업 및 의료 등으로 그 영역을 확장했다. 머신비전은 인간의 시각을 대신하는 단순한 대체물로 간주되었지만 오늘날에는 다차원의 보이지 않는 정보를 미크론까지 캡처할 수 있는 기능으로 고품질 및 생산성을 높일 수 있는 원동력으로 인식되고 있다. 올해 머신비전의 핵심 기술 동향을 5가지로 요약해 본다.
1. 산업인터넷(IIoT)
IIoT는 산업 전반에서 강력한 추진력을 얻고 있으며, 그에 따라 머신비전이 크게 향상될 것이다. 2020년까지 IIoT에 대한 기업의 지출이 5,000억 달러에 달할 것으로 예상됨에 따라 기업은 생산성과 수익을 높이기 위해 큰 기대를 가지고 있다. IIoT는 생산기술과 정보기술을 연결하므로 광범위한 데이터 캡처 및 분석을 통해 공장 운영을 지속적으로 최적화한다. 머신비전은 IIoT에 정보를 제공하는 가장 중요한 기본 기술 중 하나다. 매뉴팩처링이 IIoT로의 신속한 적응은 로봇 공학의 르네상스와 머신비전의 새로운 필요성을 이끌어냈다. 궁극적으로 IIoT는 로봇 및 인간을 연결하는 비전기술의 사용을 확대하지 않으면 이러한 일이 발생할 수 없다.
2. CoaXPress(CXP)
CoaXPress는 카메라 사이의 동축 케이블을 통해 데이터를 프레임 그래버를 통해 컴퓨터로 전송 및 수신하는 비대칭 고속 직렬 통신 표준이다. 작은 크기의 CXP 싱글 링크 카메라는 풋프린트가 적고 전력 요구량이 적으며 발열량이 적어 통합 업체가 CXP 인터페이스를 기반으로 시스템을 설계할 때 장벽을 낮추고 있다.
CoaXPress는 카메라 대 컴퓨터 인터페이스다. 7년 전 처음 제안된 CXP는 75Ω 동축 케이블의 전통적인 단순성과 고속 직렬 데이터 기술을 결합한다. 저렴한 가격의 동축 케이블 및 ‘XPress’ 속도와 같은 이 두 기능을 결합하면 IIoT 데이터 전송 솔루션이 될 수 있다.
IIoT의 백본은 빅데이터를 빠르고 안정적으로 전송하므로 다른 컴퓨터에서 처리할 수 ??있다. CoaXPress는 카메라에서 프레임 그래버로 단일 동축 케이블을 통해 최대 6.25Gbit/s의 비트 전송률을 지원하므로 초당 최대 300프레임에서 2메가 픽셀 이미지를 얻을 수 있다. 프레임 그래버에서 카메라까지 20.833Mbit/s로 작동하는 저속 업 링크 채널을 카메라 제어 또는 트리거링에 사용할 수 있으며 케이블을 통해 24V 전원 공급 장치를 사용하여 최대 13W를 카메라에 전달할 수 있다. 더 빠른 속도의 경우 링크를 결합해 단일 동축 대역폭의 배수를 제공할 수 있다.
또 다른 주요 장점은 더 길고 유연한 케이블 링을 사용한다는 것이다. 허브, 중계기 또는 기타 중개자없이 100m이상의 케이블 길이를 얻을 수 있다. 또한 아날로그 카메라에서 디지털 카메라 시스템으로 업그레이드 할 때 기존 동축 케이블을 재사용 할 수 있으므로 CXP는 비용 효율적으로 추가 장착할 수 있다.
3. 비(非) 산업 분야
3차원 컬러 카메라 및 머신비전 기술과 같은 비전 콤포넌트의 비용 절감 및 지속적인 개선은 머신비전 분야를 무인자동차 시스템, IP 비디오 감시, 지능형 교통 시스템, 물류, 농업, 의료 수술과 같은 비 산업 틈새 응용 분야로 더욱 확대되고 있다.
일단 환경 친화적인 실내 공간에서 사용하기에는 너무 섬세한 것으로 간주되면서 오늘날 머신비전 콤포넌트는 까다로운 실외용 애플리케이션으로 활용범위를 넓히고 있다.
일례로, 열차가 지나가는 철도 차량의 하체 및 측면을 검사하기 위한 3D 컬러 카메라의 배치다. 따라서 차량을 정비 센터로 옮겨 점검할 필요가 없다. 견고한 스캐너 박스에 들어감으로써 3D 카메라는 먼지, 먼지 및 물로부터 보호됩니다. 이 혁신적인 시스템은 유지 보수 승무원에게 정확한 입체 3D 이미지를 제공함으로써 다양한 잠재적 결함을 감지하고 조치를 취하도록 한다. 또 다른 예는 농부가 멀리 떨어진 들판을 방문할 필요없이 해충, 질병, 날씨와 같은 작물 문제를 시각적으로 평가할 수 있는 머신비전 기반의 무인기를 사용하기도 한다.
4. 사용 편의성
머신비전 시스템 운영자는 공장 현장에서 보다 사용자 친화적이고 직관적인 환경을 갖춘 제품에 대한 선호도가 높은 것으로 나타났다. 동시에 비전 센서 입력은 그 어느 때보다 복잡해지기 때문에 장치 및 소프트웨어 설계자는 인터페이스를 단순화하는 데 큰 어려움을 겪는다.
제품의 표준화는 사용자가 비전 시스템을 통합하고 운영하는데 도움을 줄 뿐만 아니라 장치의 교환 가능성에 대한 비용 상충 관계를 제공한다. 또한 사용자가 애플리케이션 설정, 부품 배치 및 검사, HMI, PLC 및 로봇 장비와의 통신을 통한 구성을 간단한 프로세스를 통해 사용자를 안내하는 인터페이스로 발전하게 되면 소프트웨어 설계자에게 성공적일 것이다.
5. 의약품 규제
세계적으로 규제가 강화됨에 따라 제약 업계는 의약품 합성에서 최종 포장에 이르는 모든 제조 단계에서 품질, 추적성 및 보안성을 보장하는 머신비전 시스템을 설치해야 한다. 예를 들어, FDA 규정에서는 일련번호와 특정 제조 시설, 배치 번호 및 날짜에 대한 추적이 가능해야하며, 책임성을 제공하고 궁극적으로 소비자 신뢰도를 높여야 한다.
2010년 유럽연합(European Union)은 맹인 등을 위한 점자 인쇄용 의약품를 요구했다. 보다 엄격한 규정의 주요 이유 중 하나는 위조 의약품 때문이다.
세계보건기구(WHO)는 개발도상국에서 처방되는 의약품의 최대 30%가 위조품이며, 선진국에서는 위조 약품이 전체 시장의 1%를 차지하는 것으로 추정하고 있다.
김진희 기자 (atided@hellot.net)
