Support Center
사례 연구
산업: 목재(lumber)/목재 가공(Wood Processing)
제품: Triton 5 MP 카메라
SDK: 사용자 정의 소프트웨어
머신 비전 카메라를 사용한 자동화 목재 표면 검사
목재의 검사 작업은 소재 특성의 다양성과 복잡한 등급 분류 기준으로 인해 까다로울 수 있습니다. 목재 패널이나 보드의 옹이, 갈라짐, 제조 공정 중 발생하는 크랙 등의 결함을 감지하고, 이로 인한 반품 및 자재 낭비를 방지하기 위해서는 고정밀 검사가 필수입니다.
자동화된 등급 판정 장비는 목재를 등급별로 분류하는 데 효과적이지만, 잘못 조정된 절단 칼날이나 기타 생산상의 문제로 발생하는 표면 결함은 놓칠 수 있습니다. 특히, 마감 품질의 결함은 시각적으로 미세하고 발견이 어려워 적절한 조명이 매우 중요합니다.
이러한 점을 고려할 때, 조명 환경을 제어하고 고해상도의 이미지를 캡처하여 검사자가 정지된 보드 화면을 확대·분석할 수 있도록 지원하는 비전 시스템이 검사 품질을 높이는 데 큰 도움이 됩니다. 이를 통해 검사자는 제조상의 문제를 신속히 진단하고, 같은 문제가 반복되는 것을 예방할 수 있습니다.
고품질의 검사 프로세스는 비용이 많이 드는 반품 및 낭비를 방지하고 옹이, 분할 및 제조 공정 중에 발생하는 갈라짐을 포함하여 목재의 결함을 감지하는 데 필요하다.
과제
더긴 & 크로웰 목재회사(Durgin and Crowell Lumber Company)는 이스턴 화이트 파인(Eastern White Pine)을 사용해 실내용 판넬과 외장 사이딩을 전문으로 생산하는 기업입니다. 소비자들은 벽, 천장, 바닥 등에 눈에 띄는 줄무늬나 흠집이 없는 완성도를 기대하기 때문에, 출하 전 모든 보드의 표면을 철저히 검사하는 것이 중요합니다.
이 제재소는 그동안 작업자를 고용해 수작업으로 등급을 매기고 검사를 진행해왔습니다. 그러나 인력 부족과 운영 효율성 향상 필요성을 고려해, 기존 품질 관리 프로세스를 보완할 수 있는 원격 검사 시스템 도입을 검토하게 되었습니다.
자동화 등급 판정기는 보드의 등급을 빠르게 분류할 수 있지만, 제조 결함까지는 감지하지 못합니다. 이에 따라, 제재소는 생산 라인에서 성형기를 지난 보드를 실시간으로 검사할 수 있는 머신 비전 시스템을 추가해, 검사자가 필요한 시점에 신속하게 대응할 수 있도록 했습니다.
솔루션
이미징 솔루션 전문 기업인 보드킨 디자인 & 엔지니어링(Bodkin Design & Engineering)은 생산 중 발생할 수 있는 미세한 표면 결함을 고속으로 감지할 수 있는 머신 비전 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 Surface Finish Inspector라는 이름으로 불리며, 품질 관리자는 제어실, 생산 현장 또는 원격지에서 컴퓨터 모니터를 통해 실시간으로 보드를 확인할 수 있습니다.
시스템은 2 x 1.5 x 6피트 크기의 인클로저에 설치되어 있으며, 외부 광원이 이미징 품질에 영향을 주지 않도록 설계되었습니다. 보드는 컨베이어를 따라 인클로저 내부를 통과하며 이미지가 촬영됩니다.
비전 시스템에는 5MP Sony Pregius IMX264 센서가 탑재된 LUCID의 Triton 카메라가 사용됩니다. 프레임 속도는 보드의 이동 속도와 시야각에 따라 조정되며, 끊김 없이 이미지를 연결할 수 있도록 구성되어 있습니다. 픽셀 해상도와 블러 허용치는 요구되는 최소 결함 감지 기준에 따라 정밀하게 설정되었습니다.
표면 마감 검사기를 통해 품질 관리 직원은 제어실에서 또는 원격으로 컴퓨터 모니터를 통해 보드를 볼 수 있다.
각 생산 라인에는 1대씩 총 2대의 비전 시스템이 설치되어 있으며, 성형기 바로 다음 단계에 배치되어 있습니다. 이를 통해 검사자는 성형 이후 즉시 이미지를 확인하고, 문제가 발견될 경우 생산 라인을 멈출지 여부를 빠르게 결정할 수 있습니다.
구조화된 조명 시스템을 통해 결함 부위를 명확하게 부각시킬 수 있으며, 분당 약 842피트로 이동하는 보드를 정지 이미지로 확인할 수 있습니다. Bodkin 팀은 물체 거리 750mm, 초점 거리 16mm, 프레임 속도 21fps 조건에 맞춘 시스템을 설계했습니다. 촬영 영역은 보드 폭 12인치에 맞춰 16인치로 설정되어 있습니다.
두 라인의 이미징 시스템은 하나의 프로세서를 통해 연결되어 있으며, 단일 PC에서 실시간으로 이미지 데이터를 처리합니다. 자체 개발된 영상 처리 소프트웨어는 보드를 따라 연속적으로 촬영된 이미지를 하나의 긴 이미지로 자동 연결하여, 작업자가 전체 보드를 한눈에 확인할 수 있게 해줍니다. 또한, 제재소에서는 필요 시 카메라 설정을 원격으로 조정하거나, 작업자와 협업해 시스템을 실시간으로 튜닝할 수 있습니다.
표면 마감 검사기는 5MP Sony Pregius IMX264 센서가 장착된 LUCID의 Triton 카메라를 사용한다.
인클로저에 수용된 시스템에 의해 주변의 빛은 이미징 프로세스를 방해하지 않는다.
결론
수작업으로 검사할 경우 전체 결함의 약 70~80%만 감지되지만, 머신 비전 기반 자동화 시스템을 사용하면 최대 98%까지 정확도를 높일 수 있습니다. 따라서 표면 마감 검사에 첨단 비전 기술을 도입하면 검사 품질을 크게 향상시킬 수 있으며, 생산성 증가, 인건비 절감, 자재 낭비 최소화 등의 효과를 기대할 수 있습니다.