[Machine Vision] 바슬러(Basler) “머신 비전은 자동화의 필수 구성 요소될 것”

[산업일보]
정밀하고 정확하게 작업을 수행해야 하는 다양한 분야에서 사람의 ‘눈’과 같은 ‘머신비전 카메라’의 채용이 증가하고 있다. 제조 분야뿐만 아니라 의료 분야, 로봇 분야, 물류 분야를 비롯해 다양한 분야로 확산되고 있는 머신비전 카메라 시장의 최근 사용자 요구와 트렌드에 대해 종합 머신비전 솔루션 공급기업 바슬러(Basler)의 르네 폰 핀텔(Rene von Fintel) 제품 관리 대표(Head of Product Management)를 통해 들어본다.

‘해상도와 인터페이스’ 균형 이뤄야

독일에 본사를 두고 있는 글로벌 기업 바슬러는 최근 차세대 모델인 에이스(ace) 2 시리즈를 출시했는데 특히 ace 2 Pro는 CCD 센서를 쓰는 단종된 카메라의 특성을 재현할 수 있어 주목되고 있다.

르네 폰 핀텔 제품 관리 대표(이하 르네)는 “바슬러는 기존 머신비전 시장에서 잘 알려진 에이스(ace) 시리즈 포트폴리오의 차세대 모델인 ace 2 시리즈를 출시했다. 모듈화 콘셉트를 지닌 ace 2 제품 플랫폼은 개발시간에 따른 인력 소모를 단축시킬 수 있다.”고 말했다.

이어 “ace 2 시리즈 중 ace 2 Pro는 ‘Pixel Beyond’와 ‘Compression Beyond’라 불리는 새롭고 독특한 기능들을 카메라 안에 탑재했다.”며 “Pixel Beyond는 사용자가 소수점 비닝을 통해서 단종된 CCD 센서의 특성을 시뮬레이션 할 수 있다. 이에 따라 CCD 센서를 쓰는 단종된 카메라의 특성을 재현할 수 있다.”고 설명했다.

즉, 기존 머신비전 시장에서 CCD 센서 카메라를 쓰던 사용자들도 ace 2 시리즈 카메라를 사용하면 카메라를 1:1로 교체 할 수 있다는 것.

그는 “Compression beyond 기능은 GigE 인터페이스의 대역폭을 전송되는 데이터의 무손실 압축을 통해 최대한으로 끌어올려주는 기능”이라며 “카메라에서 획득된 이미지들은 카메라 내부에서 처리해 이미지를 받는 호스트 쪽 PC에서의 시스템 리소스를 사용하지 않는다.”고 전했다.

또한 “바슬러는 CoaXPress 2.0(CXP-12) 인터페이스를 적용한 boost 시리즈를 보유하고 있는데 산업에서 이 기술을 적용한 회사로서는 첫 사례이다. 최근 45MP(메가픽셀)의 고해상도 카메라로 포트폴리오 업데이트도 2021년 1월에 실시할 계획이다.”고 밝혔다.

르네는 “최근 정확성과 정밀도 요구가 높아지고 있어서 고해상도 카메라로 해상도를 확장했다.”며 “단순히 카메라 센서의 해상도만 중요한 것이 아니라 고해상도에 따른 이미지를 전송할 수 있는 인터페이스 또한 카메라의 중요한 요소 중 하나이다. 이 두 가지가 균형을 잘 이루어야 데이터 전송이 원활할 수 있다.”고 강조했다.

이어 “바슬러가 CXP-12를 채택한 이유는 기존 카메라 링크 인터페이스에 비해 가격과 복잡한 시스템 구성 측면에서 경쟁력을 갖출 뿐만 아니라 더 빠른 대역폭과 최대 40m의 케이블 길이에서 이점이 있기 때문이다.”고 설명했다.

이 회사는 2D 카메라뿐만 아니라 3D 카메라 영역에도 블레이즈(blaze)라는 카메라 제품을 보유하고 있다. VGA 해상도에 ToF(Time-of-Flight) 방식을 사용한 이 카메라는 적외선이 피사체에 반사되어 센서에 돌아오는 빛의 속도를 계산해 사물을 인식한다.

적외선은 보통 일광에 쉽게 영향을 받아서 약하지만 이 회사는 자체 기술력을 통해 일광에서도 사용할 수 있으며 야외에서의 사용을 고려해 IP67 등급을 충족시키는 제품을 내놓았다. 이 회사의 3D 카메라는 팔레타이징(Palletizing)이나 빈피킹(Bin Picking) 애플리케이션에 특화돼 사용되고 있다.

2D와 3D 비전카메라, 공통점 있지만 차별점 분명해

2D 머신 비전카메라는 이미지의 기본 특성을 검사하고, 3D 머신비전 카메라는 높이나 깊이 정보까지 함께 활용한다는 점이 일반적이다. 바슬러에서 바라보는 2D와 3D 카메라의 특성은 어떨까?

르네는 “2D와 3D 카메라 모두 높은 프레임 속도를 중시한다는 데서 공통점이 있지만 몇 가지 차이점이 있다.”며 “2D 카메라에서는 고속 처리와 더불어 대역폭을 높이는 것이 중요하기 때문에 카메라 센서와 인터페이스 간의 균형이 중요한 요소이다.”고 말했다.

이어 “고해상도는 과거나 현재나 당연한 트렌드이며 이미지 처리속도의 발전으로 인해 많은 애플리케이션이 고해상도의 이점을 누리고 있다. 하지만 3D 카메라는 조금 다르며, 작동 방식에 따라서 세분화되고 나누어진다.”고 지적했다.

또한 “바슬러가 3D 카메라에 사용하고 있는 ToF 기술을 중심으로 살펴보면, 표면 검사보다는 사물을 포인트 클라우드(Cloud)를 통해 인식하는 것이 핵심이므로 정확성과 정밀성, 그리고 외부 환경 요소에 의한 영향을 얼마나 덜 받는지가 가장 중요한 요소이다.”고 덧붙였다.

임베디드 비전이 통합된 IoT 장치

인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 클라우드, 엣지컴퓨팅(Edge Computing) 등은 4차 산업혁명과 함께 떠오르고 있는 기술들이다. 이러한 기술들이 머신비전과 결합하면 어떤 결과를 가져올까? 바슬러는 임베디드 비전이 통합된 사물인터넷 장치에 주목하고 있다.

르네는 “검사 애플리케이션에도 점차 많은 고객들이 작은 사이즈를 선호하는 방향으로 흘러가고 있다. 새로운 임베디드 프로세서를 사용할 경우 에지 프로세싱(Edge Processing)이 가능해지지만 PC 기반 비전 구성요소는 지속적으로 사용자의 니즈가 있다. 그 이유는 애플리케이션에서 필요한 요구조건이 변경될 때마다 기존 PC 기반 비전 구성요소는 통합이 편하고 유연하기 때문이다.”고 언급했다.

이어 “FPGA 기반 이미지 처리 또한 매력적인 방법 중 하나이다. FPGA의 경우 딥러닝 네트워크에 대한 추론을 빠르고 저렴한 비용으로 사용할 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 고객의 비전 시스템에 쉽게 적용 할 수 있는가가 핵심이다.”고 강조했다.

그는 “예를 들어 제조업 분야로 한정할 경우 고속, 고해상도의 카메라가 가장 높은 우선순위일 것이다. 바슬러는 항상 새로운 카메라 센서를 적용하고 인터페이스 기술을 차용함으로써 고객의 니즈에 적극적으로 대응하고 있다.”며 “다른 예로, 의학 분야인 경우에는 ISO13485:2016과 같은 국제 표준을 통과한 카메라인지 표준 준수 여부와 색상을 잘 구분할 수 있는 카메라가 우선 고려 사항일 것”이라고 덧붙였다.

르네는 “AI와 딥러닝을 통한 스마트한 카메라가 현재 트렌드라는 것은 알고 있다. 이 뿐만 아니라 매년 클라우드를 이용한 연결성 또한 강조되고 있다. 하지만 스마트 카메라 하나만 가지고 모든 것을 해결 할 수 있는 솔루션은 존재하기 어려울 것으로 본다.”고 전했다.

적용 분야 확장되는 ‘머신비전’

4차 산업혁명시대가 되면서 IoT와 임베디드 분야에서 머신비전 카메라와 관련된 구성요소들에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 기존에는 단순히 스마트팩토리에서 검사나 검출을 위한 용도로 사용되었다면 현재는 다양한 분야에서 '비전'의 필요성이 높아지고 있다.

르네는 “인더스트리 4.0은 현재 뜨거운 관심을 받고 있는 주제라고 본다. IoT, 스마트팩토리, 빅데이터, 디지털트윈 및 AI와 같은 기술들은 생산 공장에서 확산되고 있는 자동화뿐만 아니라 정보기술을 최대한 종합적으로 산업에 통합하려는 목적을 지닌 다양한 시스템의 포괄적인 네트워킹을 가리킨다.”고 말했다.

이어 “정보기술의 영향력 속에서 컴퓨터 비전은 중요한 역할을 하고 있으며 머신비전은 모든 자동화 환경에 반드시 필요한 구성 요소가 되고 있다. 특히 로봇 공학을 포함한 하드웨어나 이미지 분석을 목적으로 한 인공신경망 교육 소프트웨어(딥러닝)가 여기에 해당 된다.”며 “향후 자동화에서 중요한 요소 중 하나는 카메라가 달린 비전 시스템이 될 것이다.”고 피력했다.

바슬러는 넓은 카메라 포트폴리오 이외에도 '비전 툴박스'를 제공하고 있다. 이 툴박스의 구성요소에는 카메라 조명, 렌즈, 인터페이스 카드와 딥러닝 프로그래밍이 가능한 프레임 그래버 등이 포함된다. 즉 ‘원스톱 쇼핑’이라는 콘셉트로, 머신비전 시스템 구축을 위한 다양한 액세서리를 통합적으로 제공하고 있다.

르네는 “머신비전 시스템 설계시 카메라뿐만이 아닌 수 백 개가 넘는 카메라 액세서리들을 선택하고 호환성을 확인하는데 많은 시간이 소요된다.”며 “바슬러는 이를 원스톱 쇼핑이라는 콘셉트를 가지고 테스트를 마친 검증된 액세서리를 제공함으로써 고객의 딜레마를 해결해주고 있다. 특히 바슬러 홈페이지에서 제공하는 비전 시스템 구성 어드바이저와 비전 솔루션 가이드는 몇 번의 클릭만으로 온라인 툴을 제공해 고객이 원하는 비전 시스템 설계를 제품 구매 전에 시뮬레이션 해볼 수 있다.”고 소개했다.