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머신 비전 시스템은 제조 공정에서 검사와 품질 관리를 자동화하는 데 필수적입니다. 이러한 시스템은 제품의 이미지를 캡처하고 분석하기 위해 정밀한 광학 설계에 의존하며, 정확성과 효율성을 보장합니다.
ImSym – Imaging System Simulator는 머신 비전 시스템을 설계, 시뮬레이션, 최적화할 수 있는 통합 플랫폼입니다. 전체 이미징 프로세스를 모델링함으로써, ImSym은 엔지니어가 잠재적인 문제를 식별하고, 다양한 구성을 테스트하며, 실제 프로토타입을 제작하기 전에 설계를 개선할 수 있도록 지원합니다.
이 글에서는 머신 비전의 기본 개념, 이러한 시스템을 모델링하는 과정, 그리고 ImSym을 활용하여 조립 라인 응용 분야의 광학 설계를 시뮬레이션하고 향상시키는 방법을 살펴보겠습니다.
머신 비전에 대하여
머신 비전 시스템은 현대 제조업의 핵심 구성 요소로, 제품의 자동 검사, 측정, 분류를 가능하게 합니다. 이 시스템은 일반적으로 카메라, 렌즈 시스템, 조명 장치로 구성되며, 모두 함께 작동하여 조립 라인 위의 물체를 고품질 이미지로 캡처합니다.
캡처된 이미지는 알고리즘을 통해 처리되어 결함을 감지하거나, 치수를 측정하거나, 특정 특징을 식별합니다. 예를 들어, 나사를 생산하는 조립 라인에서는 머신 비전 시스템이 사람 검사자를 대체하여 카메라와 이미지 신호 처리 알고리즘을 사용해 나사의 품질을 검증할 수 있습니다.
머신 비전의 응용은 제조업을 넘어 확장됩니다. 재활용 센터에서의 소재 분류, 제약 생산에서의 품질 관리, 농업 공급망에서의 농산물 검사 등 다양한 산업에서 활용되고 있습니다. 이 시스템의 다재다능함은 여러 산업에서 없어서는 안 될 존재로 만듭니다.
효과적인 머신 비전 시스템을 설계할 때는 여러 난제가 따릅니다.
머신 비전 시스템은 어떻게 모델링하는가?
머신 비전 시스템을 모델링하는 과정은 장면의 물체부터 최종 이미지에 이르기까지 전체 이미징 과정을 시뮬레이션하는 것을 포함합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
시스템의 가상 프로토타입을 생성함으로써, 엔지니어는 다양한 구성을 테스트하고 잠재적인 문제를 식별하며, 실제 프로토타입을 만들기 전에 성능을 최적화할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 시간과 비용을 절약하며, 설계 과정에서 중요한 단계가 됩니다.
End-to-end 모델의 예
ImSym을 활용한 광학 시스템 모델링
광학 시스템 상세 설명
ImSym은 광학 시스템을 설계하고 테스트할 수 있는 통합 시뮬레이션 환경을 제공합니다. 예를 들어, PCB 검사용 머신 비전 시스템에서 광학 시스템은 다음으로 구성됩니다:
ImSym은 CODE V 및 LightTools와 매끄럽게 통합되어 정확한 방사선 시뮬레이션과 광학 모델링을 지원합니다. 엔지니어는 렌즈 설계를 가져오고, 센서 속성을 정의하며, 단일 플랫폼 내에서 전체 광학 시스템을 시뮬레이션할 수 있습니다.
PCB를 분석하는 광학 시스템에 대한 설명
이미지 시뮬레이션
ImSym은 장면에서 센서까지 광선이 광학 시스템을 통과하는 경로를 시뮬레이션합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
예를 들어, PCB 검사 시스템에서 ImSym은 주변광과 라이트 바가 PCB의 홀 가시성에 어떤 영향을 미치는지 시뮬레이션할 수 있습니다. 조명 각도나 센서 설정과 같은 파라미터를 조정함으로써, 엔지니어는 더 나은 감지 정확도를 위해 시스템을 최적화할 수 있습니다.
정반사로 인한 제약
머신 비전 시스템에서 흔히 발생하는 문제 중 하나는 정반사입니다. 정반사는 빛이 반짝이는 표면에서 반사되어 센서를 포화시키는 현상으로 PCB의 홀과 같은 중요한 특징을 가릴 수 있습니다.
ImSym은 이러한 효과를 시뮬레이션하고 다양한 해결책을 테스트할 수 있도록 합니다.
다양한 각도의 추가 조명에서 ImSym의 이미지 결과
예를 들어, 시뮬레이션 결과 특정 조명 각도가 PCB의 일부 홀을 가리는 정반사를 유발한다는 것이 드러날 수 있습니다. ImSym에서 대체 조명 설정을 테스트함으로써, 엔지니어는 값비싼 물리적 프로토타입 없이 최적 구성을 식별할 수 있습니다.
결론
ImSym은 머신 비전 시스템을 설계하고 최적화하기 위한 강력한 도구입니다. 가상 프로토타이핑을 통해, 엔지니어는 잠재적인 문제를 식별하고, 다양한 구성을 테스트하며, 실제 프로토타입 제작 전에 설계를 개선할 수 있습니다. 이는 개발 비용을 줄일 뿐만 아니라 제품 출시 속도도 가속화합니다.
조립 라인 자동화, 의료 영상, 기타 광학 응용 분야 중 어디에서 일하든, ImSym은 성공을 위한 도구를 제공합니다. CODE V 및 LightTools와의 통합은 정확한 시뮬레이션을 보장하며, 유연한 기능은 엔지니어링 팀 간 협업을 지원합니다.
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