미래는 스마트합니다 - 화상 처리는 Industry 4.0의 중요한 구성 요소입니다.
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Industry 4.0에서의 섬유 생산은 대신 효율적인 데이터 처리를 활용해 맞춤형 개별 의류를 생산할 수 있습니다. 고객이 모델을 결정하면 화상 처리 시스템(머신 비전 시스템)을 통해 치수를 측정할 수 있습니다.
이는 신체 전후좌우를 촬영할 수 있는 네 대의 카메라를 벽면마다 부착한 작은 탈의실 형태가 될 것입니다. 소프트웨어가 생산을 위한 측정 및 절단 형태를 처리합니다. 나머지 생산 공정은 배송까지 모두 자동으로 실행됩니다.
따라서 미래의 옷가게들은 더 이상 선반에 수많은 상품을 진열해 두지 않고 신속하고 신뢰할 수 있는 생산과 방대하고 실질적인 선택을 통해 서비스를 판매할 것입니다.
산업용 카메라 시스템은 미래형 생산 공정의 비전을 어떻게 실현할 수 있을까요?
산업용 카메라를 중심으로 구축되는 화상 처리 시스템은 이미 자동 생산에서 필수 요소입니다. 원자재 검사와 생산 모니터링(즉, 결함 검사)으로부터, 최종 검사 및 품질 보장에 이르는 모든 생산 단계에서 높은 효율과 품질 기준을 달성하기 위한 필수 요소입니다.
Industry 4.0이라는 용어는 산업 생산의 새로운 공정 형태 및 구조를 나타냅니다. 핵심 요소는 네트워크로 연결된 광범위한 데이터 통신입니다. 목표는 종합적인 데이터 수집 및 효과적인 정보 교환을 바탕으로 자체적으로 구성되는 보다 강력하게 사용자 정의된 효율적인 생산입니다.
화상 처리는 여기에서 구체적인 정보를 파악하는 데 있어 결정적인 역할을 할 수 있습니다. 한 가지 중요한 점은 카메라의 성능이 꾸준히 향상됨에도 불구하고 계속 소형화되고 가격이 저렴해지고 있다는 점입니다.
과거에는 복잡한 시스템이 필요했지만, 오늘날에는 작고 효율적인 시스템으로도 동일한 또는 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 기술 발전은 끊임없이 확장되는 네트워킹의 가능성과 함께 Industry 4.0에서 새로운 어플리케이션의 잠재력을 열어줍니다.
소량 맞춤 생산의 기회
Industry 4.0의 중요한 효과 중 하나는 제어 자동화를 통해 많은 작업물을 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 훨씬 더 작은 로트 단위로도 비용 효율적으로 생산할 수 있다는 점인데, 여기서는 '배치 사이즈 1'이 유행어입니다. 위에서 언급한 직물 생산이 그 예이며, 우체통이나 난간과 같이 고객 사양에 맞게 개별적으로 디자인된 금속 부품을 생산할 수도 있습니다.
하지만, 정밀한 산업용 카메라 시스템이 이러한 시도를 어떻게 지원할 수 있을까요?
예를 들어 이러한 종류의 시스템은 새로 생산된 금속 부품의 코팅에 사용될 수 있습니다. 자동 스프레이 노즐은 일반적으로 사전 프로그래밍이 된 도장 동작에 따라 작동합니다. 이러한 사전 프로그래밍이 된 동작은 맞춤형 작업을 위해 미리 계획하기 어렵습니다. 원칙적으로 설계 사양에서 이를 결정하는 것이 가능할 수 있습니다. 그러나 최종 스프레이 패턴을 계산하는 것은 매우 복잡하고 부정확합니다. 반면 산업용 카메라는 현장에서 부품을 정밀하게 측정하여 개별적인 모양과 위치를 파악하고 그에 따라 스프레이 암에 지시를 내릴 수 있습니다. 동시에 착색을 평가하거나 코팅의 더 복잡한 반사 특성을 측정하여 도장 결과를 광학적으로 제어할 수도 있습니다. 이 제어 데이터는 실시간으로 제어 장치로 전달될 수 있습니다. 따라서 자동 도장 시스템은 자가 학습 시스템이 될 수 있습니다. 그러면 새롭지만 유사한 구성 요소를 이전 경험을 바탕으로 더 효율적으로 처리할 수 있습니다.
지치지 않는 공정 감시자, 카메라
또한 센서 데이터는 변경되거나 결함이 있는 장치 동작을 조기에 감지하여 자동화된 대응 조치(예: 공정 매개변수 변경, 교체 자재 주문 및/또는 서비스 요청)로 이어질 수 있도록 도와줍니다. 이는 생산 장비뿐만 아니라 완제품에도 적용됩니다. 산업용 카메라는 대형 공작물 및 제품의 색상, 구조 및 기하학적 특성의 정확성이나 편차를 끊임없이 감사할 수 있는 방법을 제공하기 때문에 이 과정에서 중요한 역할을 합니다. 윤활, 마모, 녹과 같은 '소프트(Soft)' 요인도 고려할 수 있어 기업의 전사적 자원 관리 시스템에 데이터를 제공할 수 있습니다.
생산에서의 화상 처리 - 로봇과 인간의 협력
생산 직원들도 산업용 카메라를 사용하는 어플리케이션의 이점을 누릴 수 있습니다. 자동화가 아무리 발전해도 산업 생산에서 사람이 일할 자리는 항상 존재할 것입니다. 여기에는 '인간'의 감각 능력, 유연성 및 경제성이 포함됩니다.
그럼에도 불구하고 Industry 4.0의 일환으로 미래의 워크플로우도 변화할 것입니다. 헬멧, 의류 및 도구에 통합된 지능형 머신 비전 시스템을 통해 사람의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 카메라가 계속 작고 가벼워지고 있기 때문에 기술적으로 충분히 실현 가능한 일입니다. 렌즈와 케이스를 포함해 무게가 30g이 채 되지 않는 우표 크기의 고정밀 산업용 카메라는 이미 시중에 나와 있습니다. 이러한 비전 시스템은 활동 및 작업 상태를 시각적으로 기록하고, 결과를 감사하며, 합리적인 후속 조치 또는 정보를 식별하여 '증강 현실' 기능을 갖춘 스마트 글래스(smart glasses를 통해 알림 형태로 사람에게 전달합니다. 이를 통해 작업 자재를 적시에 제공하여 생산성을 더욱 높일 수 있습니다.
요약
현재 'Industry 4.0'이 어떻게 정의되든 이미지 처리는 미래의 생산 및 비즈니스 프로세스에서 중요한 역할을 할 것입니다. 다음을 보장할 것으로 예상됩니다.
화상 처리 시스템을 이용하는 애플리케이션을 통한 새롭고 보다 효율적인 비즈니스 모델
방대한 데이터 수집 및 시각적으로 파악되는 정보를 바탕으로 하는 자체적으로 구성되는 생산 자동화
운영 프로세스에서의 광범위한 비전 시스템 네트워크 연결을 통한 보다 효율적인 생산.
데이터 공급원으로서의 비전 시스템
자동화된 공장 환경에서 가장 중요하고 강력한 센서 중 하나는 카메라가 장착된 비전 시스템입니다. 비전 시스템은 이미 현대의 자동화 기술에서 핵심적인 역할을 하고 있으며 일반적으로 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다.
