비전 소프트웨어를 선택할 때 고려해야 할 10가지

비전 소프트웨어를 선택할 때 첫 번째 고려사항은 어플리케이션에 가장 적합한 카메라와 함께 작동하는지 확인하는 것입니다. 보급형 아날로그 카메라는 쉽게 찾을 수 있지만, 종종 어플리케이션에는 VGA 분해능, 30 fps 이상의 프레임 속도, 표준 머신 비전 카메라보다 더 높은 전체 이미지 품질이 필요합니다.

National Instruments 하드웨어 및 소프트웨어는 보급형 USB3 Vision부터 고속 라인 스캔 및 열화상에 이르기까지 수천 개의 카메라와 호환됩니다.

올바른 카메라를 선택하는 것은 모든 어플리케이션에서 매우 중요한 단계이지만, 카메라 확장성은 또 다른 중요한 고려사항입니다. 카메라 기술이 빠르게 발전하고 있기 때문에, 언젠가는 이미지 품질을 향상시키거나 추가적인 특징을 측정하기 위해 카메라를 업그레이드해야 할 수도 있습니다. NI Vision Acquisition Software는 모든 NI 프레임 그래버와 함께 작동하며 하나의 사용하기 쉬운 인터페이스를 사용하여 수천 대의 카메라에 연결할 수 있는 드라이버 소프트웨어입니다. Camera Link 카메라 제조업체를 변경하거나 100개 이상의 GigE Vision, IEEE 1394 및 USB3 Vision 카메라 사이에서 전환해도 소프트웨어는 그대로 유지됩니다.

National Instruments 드라이버 소프트웨어는 수천 대의 카메라뿐만 아니라 PC 및 PXI/CompactPCI, CompactRIO 컨트롤러와 같은 모든 NI 하드웨어 플랫폼과 함께 작동합니다. 이는 저렴한 카메라를 사용하여 PC의 실험실에서 어플리케이션의 프로토타입을 제작한 후 수집 또는 이미지 처리 코드를 변경하지 않고도 견고한 NI 비전 시스템의 생산 현장에 배포할 수 있다는 것을 의미합니다.

이미지를 수집한 후, 다음 단계는 그 이미지를 처리하는 것입니다. 오늘날의 알고리즘에서 선택할 때, 프로그래밍 언어에서 시행착오를 통해 올바른 도구를 찾는 것은 번거롭고 비효율적일 수 있습니다. 이를 염두에 두고, 알고리즘을 최대한 활용하는 데 도움이 되는 비전 소프트웨어 도구가 필요합니다.

많은 어플리케이션의 경우, 완전한 머신 비전 시스템을 구축하기 위해 프로그래밍 언어가 필요하지 않습니다. C, Visual Basic 또는 NI LabVIEW로 프로그래밍하는 것보다 유연성이 낮지만, NI Vision Builder AI와 같은 설정 가능한 소프트웨어는 머신 비전 어플리케이션을 설정, 벤치마크 및 배포하기 쉬운 대화식 환경을 제공합니다. Vision Builder AI는 패턴 일치, OCR, DataMatrix 판독기 및 색상 일치와 같은 인기 있는 머신 비전 도구를 50개 가까이 포함합니다. NI가 지원하는 모든 카메라에서 이미지를 수집하고 이더넷, 시리얼 또는 디지털 I/O를 통해 일반적인 산업용 프로토콜을 사용하여 다른 디바이스와 검사 결과를 통신할 수 있습니다. 또한 LabVIEW 및 TestStand에서 Vision Builder AI 검사를 제어할 수도 있습니다. 


Vision Builder AI를 사용하여 비전 어플리케이션을 설정하는 것보다 비전 어플리케이션을 프로그래밍하는 것이 더 복잡한 반면, National Instruments는 LabVIEW, C 및 Visual Basic에서 어플리케이션을 개발하는 것을 NI Vision Assistant로 쉽고 간단하게 만들었습니다. NI Vision Development Module에 포함되어 있는 Vision Assistant는 다양한 비전 함수를 대화식으로 실험하여 어플리케이션에 적합한 기능과 각 함수가 실행되는 시간을 확인할 수 있는 프로토타이핑 환경입니다.

어플리케이션 문제를 가장 잘 해결할 방법을 결정하고 버튼을 클릭하기만 하면 Vision Assistant가 즉시 실행 가능한 코드를 생성합니다. 코드 한 줄을 입력하기도 전에 대부분의 비전 어플리케이션을 완성합니다. Vision Assistant가 생성한 코드를 독립적으로 실행하거나 더 큰 산업용 제어, 데이터 수집 또는 모션 제어 시스템에 추가할 수 있습니다.

비전 초보자든 비전 통합 전문가든 Vision Assistant를 사용하면 효율적이고 안정적인 비전 어플리케이션을 더 짧은 시간에 생성할 수 있습니다.

비전 소프트웨어를 선택할 때, 소프트웨어 도구가 중요한 부품이나 객체 기능을 서브픽셀까지 정확하고 정밀하게 측정할 수 있는지 여부를 결정해야 합니다. 소프트웨어가 정확하지 않고 안정적이지 않다면, 컴퓨터의 속도나 카메라의 픽셀 수는 중요하지 않습니다. 빠른 코드의 정확도를 높이는 것보다 정확한 코드를 더 빠르게 만드는 것이 훨씬 더 쉽다는 점을 명심하십시오.

Vision Development Module 및 Vision Builder AI에는 수백 개의 정확하고 안정적인 비전 기능이 포함되어 있습니다. 가장 일반적인 5가지 머신 비전 어플리케이션 영역이 가장 인기 있는 알고리즘과 함께 아래에 나열되어 있습니다.

이미지 향상하기 – 필터링 도구를 사용하여 에지를 선명하게 하거나, 노이즈를 제거하거나, 주파수 정보를 추출합니다. 이미지 교정 도구를 사용하여 렌즈 왜곡 및 카메라 배치로 인해 발생하는 비선형 및 원근 오류를 제거합니다. 또한 이미지 교정 도구를 사용하여 측정에 실제 단위를 적용할 수 있으므로, 도구는 픽셀 대신 미크론, 밀리미터 또는 마일로 값을 반환합니다.







존재 확인 – 이것은 가장 간단한 비전 검사 타입입니다. 색상, 패턴 일치 또는 히스토그램 도구를 사용하여 부품이나 기능이 있는지 확인할 수 있습니다. 존재 확인은 항상 예/아니오 또는 통과/실패로 결과가 나타납니다.









특징 찾기 – 객체를 정렬하거나 정확한 객체 위치를 결정할 때 특징을 찾는 것이 중요하며 모든 후속 검사에 대한 표준 역할을 합니다. 에지 감지, 회색 스케일 패턴 일치, 형태 일치, 기하 일치, 색 패턴 일치는 모두 특징을 찾는데 사용할 수 있는 도구입니다. 이 도구는 객체 위치(X, Y)와 회전 각도를 픽셀의 1/10까지 반환합니다. 기하 일치는 겹치는 객체 또는 스케일이 변경되는 객체에 영향을 받지 않습니다.







측정 기능 – 비전 시스템을 사용하는 가장 일반적인 이유는 측정을 수행하는 것입니다. 일반적으로 에지 감지, 입자 분석, 기하 함수 도구를 사용하여 거리, 직경, 전체 카운트, 각도, 넓이를 측정합니다. 현미경 아래 놓인 전체 세포 수를 계산하든 두 브레이크 캘리퍼 에지 사이의 각도를 계산하든 이러한 도구는 항상 위치 또는 통과/실패 값 대신에 숫자를 반환합니다.







부품 식별하기 – 부품 식별은 부품 규정 준수, 추적 및 검증에 중요합니다. 간단한 식별 방법에는 바코드 또는 DataMatrix 및 PDF 417과 같은 데이터 코드 읽기가 포함됩니다. 새로운 방법은 학습 가능한 OCR 또는 객체 분류를 사용합니다. 부품을 식별하면 종종 측정이나 통과/실패 결정이 아닌 텍스트나 문자열로 결과가 나타납니다.





모든 Vision Development Module 및 Vision Builder AI 함수는 서브픽셀 정확도를 활용하여 위치, 거리, 측정값을 1/10픽셀 및 1/10도까지 보간합니다.

NI 비전 알고리즘 기능, 작동 방법, 최상의 사용 방법에 대해 알아보려면 NI Vision Concepts Manual을 참조하십시오.

머신 비전의 가장 큰 발전 중 하나는 처리 능력입니다. 프로세서 성능이 2년마다 두배로 증가하고 FPGA와 같은 병렬 처리 기술에 지속적으로 집중함으로써, 이제 비전 시스템 설계자는 고도로 정교한 알고리즘을 적용하여 데이터를 시각화하고 보다 지능적인 시스템을 만들 수 있습니다.

이러한 성능 향상으로 인해 설계자는 더 높은 데이터 처리량을 달성하여 더 빠른 이미지 수집을 수행하고, 더 높은 분해능의 센서를 사용하며, 가장 높은 다이나믹 범위를 제공하는 시장의 최신 카메라를 최대한 활용할 수 있습니다. 성능이 향상되면 설계자가 이미지를 더 빠르게 수집할 수 있을 뿐만 아니라 이미지를 더 빠르게 처리할 수 있습니다. 임계점 및 필터링과 같은 사전 처리 알고리즘 또는 패턴 일치와 같은 처리 알고리즘은 훨씬 빠르게 실행될 수 있습니다. 이를 통해 설계자는 그 어느 때보다 더 빠르게 시각적 데이터를 기반으로 의사 결정을 내릴 수 있습니다.

유감스럽게도 FPGA 기반 비전 시스템을 구현할 때 가장 큰 과제 중 하나는 FPGA의 프로그래밍 복잡성을 극복하는 것입니다. 비전 알고리즘 개발은 본질적으로 반복적인 프로세스입니다. 설계자들은 모든 태스크에 대해 몇 가지 접근 방식을 시도해야 한다는 것을 미리 알고 있습니다. 대부분의 경우 어떤 접근 방식이 작동하는지가 아니라 어떤 접근 방식이 가장 잘 작동하는지 결정해야 하며, “최상”은 어플리케이션마다 다릅니다. 생산성을 극대화하려면, 사용되는 프로세싱 플랫폼에 관계없이 알고리즘에 대한 즉각적인 피드백 및 벤치마킹 정보가 필요합니다. 알고리즘의 결과를 리얼 타임으로 보면 반복적인 탐색 접근 방식을 사용할 때 시간을 크게 절약할 수 있습니다. 그러나 기존 FPGA 개발 접근 방식은 알고리즘의 설계 변경 사이에 컴파일 시간이 필요하기 때문에 혁신이 느려질 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하는 한 가지 방법은 FPGA 컴파일 시간에 얽매이지 않으면서 동일한 환경에서 CPU와 FPGA를 모두 개발할 수 있도록 돕는 알고리즘 개발 도구를 사용하는 것입니다. NI Vision Assistant를 Vision Development Module과 함께 사용하면 설계자는 CPU 또는 FPGA에 배포할 알고리즘을 개발할 수 있습니다. Vision Assistant를 사용하여 타겟 하드웨어에서 컴파일 및 실행 작업을 하기 전에 알고리즘을 테스트하면서 처리량 및 리소스 사용 정보에 쉽게 접근할 수 있습니다.

비전 어플리케이션을 완성한 적이 있다면, 비전이 종종 훨씬 큰 제어 시스템의 일부라는 것을 알고 있을 것입니다. 산업 자동화에서 비전 어플리케이션은 다음과 같은 것이 필요할 수 있습니다.

• 제품 정렬을 위한 액추에이터 제어
• 검사 결과를 로봇 컨트롤러, 프로그램 가능한 로직 컨트롤러(PLC) 또는 임베디드 시스템에 전달
• 이미지와 데이터를 네트워크 서버에 저장
• 검사 파라미터와 결과를 로컬 또는 원격 사용자 인터페이스에 전달

종종 과학 이미징 어플리케이션의 경우, 비전을 모션 스테이지, 데이터 수집 시스템, 현미경, 특수 광학 장치 및 고급 트리거링과 통합해야 합니다.

선도적인 산업용 제어, 데이터 수집 및 모션 제어 제품 공급업체로서, National Instruments는 이들 및 기타 일반적인 구성요소와 함께 사용할 수 있도록 비전 제품을 설계합니다. DeviceNet을 통해 PLC와 통신하거나 시리얼 버스를 통해 현미경과 통신해야 하더라도, NI 비전 제품을 사용하여 이를 수행할 수 있습니다.

비전 소프트웨어 패키지는 다양한 형태로 제공됩니다. 많은 업체가 개발 라이브러리를 분할하고 알고리즘을 개별적으로 판매함으로써 OEM 고객의 요구에 응답합니다. 각 알고리즘 번들의 비용은 저렴해보이는 반면, 비전 개발 패키지의 총 비용은 종종 상당히 높습니다. 거기에 각 구성요소에 대한 라이센스 비용을 추가하면 어플리케이션 배포가 복잡할 뿐만 아니라 비용도 많이 듭니다.

Vision Development Module은 가장 어려운 비전 과제를 해결하는데 필요한 모든 알고리즘을 제공하므로 여러 소프트웨어 번들을 조사, 구매 및 유지 보수하지 않아도 됩니다. 또한 어플리케이션을 배포하는 것은 매우 저렴합니다. 단일 비전 배포 라이센스를 사용하면 모든 수의 비전 알고리즘을 사용하는 실행 파일을 배포할 수 있습니다.

National Instruments는 이미지 처리 및 머신 비전 하드웨어 및 소프트웨어를 생산합니다. NI는 조명, 카메라 및 광학 제품을 제조하지 않기 때문에 이러한 제품을 제조하는 다른 전문가와 긴밀하게 협력합니다.

지난 10년 동안 National Instruments의 비전 제품은 자동차 부품 검사부터 암 연구 지원까지 수천 개의 다양한 어플리케이션 과제를 해결하는 데 도움이 되었습니다. NI 비전 도구는 최종 사용자를 위해 설계되었지만, 더 큰 어플리케이션에는 비전 전문가의 도움이 필요할 수도 있습니다. 어플리케이션 개발을 지원하기 위해 NI는 올바른 구성요소를 선택하거나 완전한 턴키 솔루션을 구축하는데 도움을 줄 수 있는 1,000개 이상의 NI 파트너와 협력하고 있습니다.

NI 비전 소프트웨어는 사용하기 쉽도록 설계되었지만, 필요할 때 도움을 받는 것이 중요합니다. 전문가가 필요한 경우, 전화나 이메일을 통해 수백 명의 전문 어플리케이션 엔지니어 중 한 명에게 문의할 수 있습니다.

24시간 지원을 위해, NI 기술 지원 웹 사이트를 방문하거나대규모 NI Vision Discussion Forum사용자 커뮤니티에 질문을 제출하십시오. 활동 중인 멤버가 이미 동일한 문제나 어플리케이션 과제를 해결했을 가능성이 있습니다.

머신 비전 소프트웨어에 투자할 때, 미래에 그 소프트웨어를 사용할 수 있다는 점을 아는 것이 오늘 실행하는 것만큼이나 중요합니다. 소규모의 머신 비전 전문 기업들이 많이 있으며, 그 기업들의 도구가 현재 어플리케이션에서는 작동할 수 있지만, 5년 후에 검사 스테이션을 업데이트해야 할 때 그 회사와 소프트웨어가 여전히 존재하며 개선되고 있는지 궁금할 것입니다.

• Vision Development Module 또는 Vision Builder for Automated Inspection을 직접 사용해 보십시오.
• 이미지 처리를 위해 카메라, 프레임 그래버, 조명 또는 컴퓨터 하드웨어가 필요합니까? 검사 시스템에 적합한 비전 하드웨어를 선택하려면 NI Vision Hardware를 방문하십시오.