머신 비전 조명
적합한 조명을 찾는 방법
비전 시스템에서 조명은 계획 단계에서 간과되는 경우가 많지만, 이미지 품질과 검사 효율성에 매우 중요한 요소입니다. 적절한 광원이 없으면 반사, 과다 노출 또는 지나치게 어두운 영역이 발생할 수 있습니다. 따라서 사용 목적과 시스템에 맞는 적합한 조명 기술을 선택하는 것이 중요합니다. 시스템에 적합한 조명 방식과 조명 선택 시 주의해야 할 점에 대해 알아보세요.
머신 비전에서 사용되는 조명의 종류
검사의 정확도와 효율성은 조명 선택에 달려 있습니다. 균열 검출에는 선명한 대비를 제공하는 조명이, 색상 분류에는 색 왜곡이 적은 조명이 필요합니다. 산업용 머신비전 분야에서는 LED 조명이 표준으로 자리 잡고 있으며, 이는 할로겐이나 형광등보다 경제적이고 에너지 효율이 높아 폭넓게 활용되고 있습니다.
바(Bar) 조명
빛은 직선형 바 조명에서 나와 표면을 고르게 비춥니다. 여러 바 조명을 결합하여 대상, 즉 오브젝트를 다양한 각도에서 비추는 것도 가능합니다. 바 조명은 특정 부위만 집중적으로 조명할 수 있어, 일부 어플리케이션에서 필수적입니다. 특히, 어두운 배경에서 표면의 긁힘이나 이상을 쉽게 검사할 수 있는 암시야 조명과 함께 자주 사용됩니다.
링(Ring) 조명
링 조명은 원형 형태로, 그림자 없이 오브젝트를 고르게 비춥니다. 이는 전면 조명의 대표적인 유형으로, 균일한 빛을 제공해 이미지 대비를 높여줍니다. 이 조명은 조정이 쉬워 조명 기술 분야에서 만능 조명"으로 불리기도 합니다. 특히 원형 구조 덕분에 원통형 오브젝트의 외부를 균일하게 비추기 때문에 품질 검사에서 널리 사용됩니다.
후면(Back 조명
이 조명 기술에서는 오브젝트를 뒤에서 균일하게 비춰 윤곽을 선명하게 드러내거나 투과하여 확인할 수 있게 합니다. 이를 통해 구멍, 기포, 긁힘 등을 쉽게 식별할 수 있습니다. 후면 조명은 라벨과 인쇄물 품질 관리에서 중요하게 사용되는 표준 조명이지만 표면 상태에 대한 모든 세부 정보를 제공하지는 않을 수 있습니다.
조명의 입사각의 영향
물체에 대한 조명의 입사각은 이미지 처리에서 중요한 역할을 합니다. 입사각에 따라 개체의 다른 특징이 표시되거나 숨겨집니다.
스크래치 감지
비전 시스템을 활용해 스크래치를 식별하고자 한다면,'측면에서 조명을 사용하는 것이 좋습니다. 스크래치 부분은 들어오는 광선을 카메라 방향으로 반사하게 되며, 이로 인해 이미지 상에서 밝게 표시되어 쉽게 감지할 수 있습니다.
스크래치 숨기기
스크래치를 감추고자 할 경우, 링 라이트와 같이 다양한 각도, 특히 위쪽에서 조명하는 것이 효과적입니다. 이러한 조명 방식은 그림자를 없애고, 색상이나 인쇄물 등의 다른 특징들을 방해 없이 선명하게 식별할 수 있게 해줍니다.
머신 비전 조명: 색상 및 파장
이미지 처리에서는 빛의 다양한 특성을 활용할 수 있습니다. 빛이 서로 다른 소재에 닿을 때, 파장에 따라 굴절, 흡수, 전도, 반사 등의 현상이 발생합니다. 비전 시스템과 그에 사용되는 조명 기술에서는 특히 흡수와 반사 현상이 중요한 역할을 합니다.
품질 보증에서의 색상
객체가 빛을 반사할지, 굴절시킬지, 흡수할지는 해당 물체의 물리적 특성에 따라 달라집니다. 거울은 빛을 그대로 반사하고, 공기나 물은 굴절시키며, 흡수성 소재는 빛을 열로 바꾸어 표면 온도를 높입니다. 또한, 물체는 자신의 색상을 반사합니다. 빨간색 물체는 빨간빛을 반사하고, 나머지 색상은 흡수합니다.
이러한 조건은 품질 보증에 활용될 수 있습니다. 모노크롬 카메라와 적색 조명을 사용할 경우, 적색 객체는 밝게, 청색 객체는 어둡게 나타납니다. 또한, 단색광(모노크롬 라이트)을 사용하면 렌즈의 색수차(Chromatic Aberration)가 제거되어 더 선명한 이미지를 얻을 수 있는 장점이 있습니다.
비가시광 파장
빛은 400~700nm의 가시광 영역에서 색상에 따라 다르게 인식되며 인간의 눈에 보입니다. 하지만 이 범위를 넘어서는 비가시광 영역의 빛, 특히 SWIR(Short-Wave Infrared) 파장은 육안으로는 식별할 수 없는 디테일(예: 과일의 압흔, 재료 내부의 수분 함유량 등)을 정확히 시각화할 수 있습니다. SWIR 카메라와 전용 조명 솔루션을 결합하면, 고정밀 품질 검사가 필요한 다양한 산업에서 새로운 인사이트를 확보할 수 있습니다. SWIR 조명
조명 기술 조정
조명은 비전 시스템의 한 요소에 불과하지만, 이미지 품질을 좌우하는 결정적인 역할을 합니다. 조명 품질이 낮으면 다른 구성 요소로 이를 보완할 수 없기 때문에, 비전 시스템을 구성할 때는 조명 기술에 대한 충분한 고려와 설계가 필수적입니다.
조명을 선택하는 방법
먼저, 시각화하고자 하는 객체의 특성을 명확히 정의해야 합니다. 그다음으로는 객체의 다양한 물리적 특성이 조명 선택에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 어떤 소재로 이루어졌는지, 빛을 반사하거나 흡수하는지, 어떤 형상, 구조, 색상을 가지고 있는지가 모두 고려되어야 합니다. 뿐만 아니라, 객체의 움직임, 주변 조명 환경, 카메라와의 거리 또한 조명 기술을 결정하는 데 영향을 미칩니다.
이러한 요소들을 기반으로 정확한 조명 솔루션을 선정할 수 있습니다. 추가적인 도움이 필요하다면, 당사의 조명 어드바이저를 통해 개별 제품 추천을 받아보세요. 단계별 안내를 통해 어플리케이션에 최적화된 조명 선택을 지원해드립니다.
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