비전 소프트웨어 선택시 고려할 10가지 사항

개요

내쇼날인스트루먼트는 십 여년동안 머신 비전 및 이미지 프로세싱에 있어 선도적인 위치를 지켜왔습니다. NI 비전 소프트웨어에는 NI Vision Development Module과 NI Vision Builder for Automated Inspection (AI)의 두 가지 모듈이 있습니다. Vision Development Module에는 수 백개의 비전 함수가 있어 NI LabVIEW, NI LabWindows/CVI, C/C++, 또는 Visual Basic과 함께 사용하면 강력한 비전 검사, 정렬, 식별 및 측정 어플리케이션을 프로그램할 수 있습니다. Vision Builder AI는 프로그래밍 없이 머신 비전 어플리케이션을 구성, 벤치마크 및 배포하는 인터랙티브한 소프트웨어 환경입니다. 두 가지 소프트웨어 패키지는 모든 종류의 NI 비전 프레임 그래버 및 NI Compact Vision System과 함께 작동합니다. 다음의 10가지 토픽은 비전 소프트웨어를 선택할 때 고려해야 하는 중요한 사항을 설명합니다.

내용

 

카메라 선택


비전 소프트웨어를 선택할 때 고려해야 할 첫 번째 사항은 소프트웨어가 어플리케이션에 최적합한 카메라와 함께 작동하는지 여부입니다. 저가의 아날로그 카메라는 흔하게 구할 수 있지만, 일부 어플리케이션은 VGA 해상도, 30 frames/s 이상의 프레임 속도 및 표준 아날로그 카메라의 이미지 품질 이상을 요구하기도 합니다.


내쇼날인스트루먼트의 하드웨어 및 소프트웨어는 저가의 표준 아날로그에서부터 고속 라인 스캔에 이르는 수 천종의 카메라와 호환합니다. ni.com의 산업용 카메라 어드바이저를 통해 사용자의 어플리케이션에 적합한 카메라를 선택하고 적합한 수집 하드웨어에 대한 도움말도 얻으십시오.

 

하드웨어 확장성


모든 어플리케이션에 있어 적합한 카메라를 선택하는 것은 중요한 단계이지만, 카메라 확장성 역시 고려해야 할 중요한 요소입니다. 카메라 기술은 매우 빠르게 진보하고 있기 때문에, 이미지 품질을 향상하거나 추가 기능을 측정하기 위해 카메라를 업그레이드해야 할 경우가 있습니다. 내쇼날인스트루먼트의 NI-IMAQ 드라이버 소프트웨어는 모든 NI 프레임 그래버를 지원하며, 사용이 편리한 단일 인터페이스를 통해 수 천대의 카메라와 인터페이스합니다. 아날로그 카메라에서 Camera Link 카메라로 업그레이드 하더라도 소프트웨어는 변경되지 않습니다. IEEE 1394 카메라용 NI-IMAQ 소프트웨어의 경우에도 마찬가지입니다. 즉, 본 소프트웨어는 프레임 그래버없이 100개 이상의 다른 IEEE1394 (FireWire) 카메라로부터 이미지를 수집하고 통신합니다.


내쇼날인스트루먼트의 드라이버 소프트웨어는 수 천대의 카메라만을 지원할 뿐 아니라, PC, CompactPCI/PXI에서 NI Compact Vision System에 이르는 모든 NI 하드웨어 플랫폼에서도 작동합니다. 따라서 실험실의 PC에서 저가의 IEEE 1394 (FireWire) 카메라로 어플리케이션을 프로토타입한 후, 수집 또는 이미지 프로세싱 코드 변경없이 제조 라인의 견고한 Compact Vision System으로 배포할 수 있습니다.

 

편리한 소프트웨어 사용


이미지를 일단 수집하면 그 후의 단계는 프로세싱입니다. 오늘날 선택 가능한 수많은 알고리즘을 고려해 볼 때, 시행착오의 과정을 통해 올바른 도구를 선택하는 것은 매우 진부하고 비효율적일 수 밖에 없습니다. 따라서 알고리즘에서 최상의 이익을 이끌어내기 위해 비전 소프트웨어 툴을 사용해야 합니다.

여러 어플리케이션에 있어, 완벽한 머신 비전 시스템 구축에는 프로그래밍 언어가 필요하지 않습니다. 비록 C, Visual Basic, LabVIEW로 프로그래밍하는 것보다 유연성은 떨어지지만, NI Vision Builder AI와 같은 구성가능한 소프트웨어는 검색이 편리하며 인터랙티브한 환경을 제공하므로 머신 비전 어플리케이션을 구성하고 벤치마킹하며 배포할 수 있습니다. Vision Builder AI에는 거의 50개에 이르는 보편적인 머신 비전 툴 (패턴 일치, OCR, DataMatrix 리더, 컬러 매칭 등)이 포함됩니다. Vision Builder AI은 또한 NI가 지원하는 모든 카메라로부터 이미지를 수집하며, 통용되는 산업 프로토콜을 사용하여 이더넷, 시리얼 또는 디지털 I/O에서 다른 디바이스와 검사 결과를 통신합니다.


비전 어플리케이션을 프로그래밍하는 것이 Vision Builder AI을 사용하여 구성하는 것보다 더욱 복잡하지만, 내쇼날인스트루먼트의 NI Vision Assistant를 사용하면 LabVIEW, C, Visual Basic에서 편리하고 단순명료하게 어플리케이션을 개발할 수 있습니다. NI Vision Develoment Module에 포함된 Vision Assistant는 다른 비전 함수를 인터랙티브하게 실험하여 어플리케이션에 적합한 기능 및 함수 실행에 걸리는 시간을 파악할 수 있는 프로토타입 환경입니다.

어플리케이션 문제 해결 적합성을 판단하였다면, 버튼을 클릭하기만 하면 Vision Assistant는 바로 실행가능한 LabVIEW, LabWindows/CVI, C/C++, 또는 Visual Basic 코드를 생성합니다. 코드 라인을 타이핑하기 이전에 이미 비전 어플리케이션 대부분을 완성하게 됩니다. 따라서 Vision Assistant가 자체 생성한 코드를 실행하거나, 대규모의 산업 컨트롤, 데이터 수집 또는 모션 컨트롤 시스템에 코드를 추가하기만 하면 됩니다.

비전 사용 경험에 상관없이 NI Vision Assistant를 사용하면 최단 시간에 효율적이며 신뢰할 수 있는 비전 어플리케이션을 생성할 수 있습니다.

또한 다음을 참조하십시오.
Vision Assistant 튜토리얼

 

알고리즘 폭 및 정확도


비전 소프트웨어를 선택할 때 고려해야 할 여러 요소들이 있지만, –소프트웨어 도구가 중요 부분 또는 객체 기능을 서브픽셀로 정확하고 적절하게 측정하는 능력 또한 중요합니다. 소프트웨어가 정확하지 않고 신뢰할 수 없다면, 컴퓨터가 얼마나 빠른지 또는 카메라 화소가 얼마인지는 중요하지 않습니다. 여기서 정확한 코드를 신속히 만드는 것이 신속한 코드를 정확하게 만드는 것보다 훨씬 쉽다는 사실을 잊지 마십시오.

NI Vision Development ModuleVision Builder AI에는 정확하고 신뢰할 수 있는 수 백개의 비전 함수가 포함되어 있습니다. 가장 보편적인 5가지 머신 비전 어플리케이션 분야 및 가장 통용되는 알고리즘이 아래에 기재되어 있습니다.

이미지 향상 – 필터링 도구를 사용하여 엣지를 날카롭게 만들고, 노이즈를 없애며, 주파수 정보를 추출할 수 있습니다. 이미지 교정 도구를 사용하면, 렌즈 왜곡 및 카메라 배치로 인해 발생하는 비선형 에러 및 예상되는 에러를 제거할 수 있습니다. 이미지 교정 도구를 사용하면 또한 실제 유닛을 측정에 적용할 수 있으므로, 도구는 화소 대신 마이크론, 밀리미터, 또는 마일로 값을 반환합니다.







유무 확인 – 이것은 비전 검사의 가장 단순한 형태입니다. 파트 또는 기능 유무를 확인하기 위해서, 어떠한 색상, 패턴 매칭 또는 히스토그램 도구도 사용할 수 있습니다. 유무 확인은 항상 네/아니오 또는 합격/불합격으로 나타납니다.









Locating 기능 – Locating 기능은 객체를 정렬하거나 정확한 객체 배치를 결정하는 데에 중요하므로, 모든 검사에 표준 역할을 합니다. 엣지 감지, 그레이 스케일 (grey-scale) 패턴 매칭, 형태 매칭, 기하 매칭 및 색상 패턴 매칭은 기능을 검색하는 데에 사용할 수 있는 도구들입니다. 도구는 객체 위치 (X, Y) 및 화소의 10분의 1로 회전 각도를 반환합니다. 기하 매칭은 객체 overlapping 또는 스케일이 변하는 객체의 영향을 받지 않습니다.







측정 기능 – 비전 시스템을 이용하는 가장 일반적인 이유는 측정을 수행하기 위해서입니다. 보통 엣지 감지, 입자 분석, 기하 함수 도구를 사용하여 거리, 직경, 총 카운트, 각도 및 영역을 측정합니다. 현미경으로 세포의 총 갯수 또는 두 개의 브레이크-측경 엣지간의 각도를 계산할 때에, 본 도구는 위치 또는 합격/불합격 값 대신 항상 숫자를 반환합니다.







파트 식별 – 파트 식별은 파트 준수, 트랙킹 및 검증에 중요합니다. 단순명료한 식별 방법은 바코드 또는 DataMatrix, PDF 417과 같은 데이터 코드를 읽는 것입니다. 더욱 최신 방법으로는 학습가능한 OCR(문자인식) 또는 객체 분류가 있습니다. 파트 식별은 측정 또는 합격/불합격 판정이 아닌 텍스트 또는 문자열로 나타납니다.





모든 NI Vision Development ModuleVision Builder AI 함수는 서브픽셀 정확도를 활용하여 위치, 거리 및 측정을 픽셀과 각도(degree)의 10분의 1로 보간(interpolation)합니다.

NI 비전 알고리즘 기능, 작동 원리, 최상의 사용법에 관한 정보는 NI 비전의 개념 매뉴얼을 참조하십시오.

 

알고리즘 성능


정확도 및 편리한 사용은 비전 시스템을 선택하는 데에 중요한 두 가지 요소이며, 그 다음으로는 실행 속도를 고려해야 합니다. 수 백개의 알고리즘 중에서 선택하거나, 알고리즘을 사용하여 매우 신속하게 어플리케이션을 구축하더라도, 검사 도구가 효율적이지 못하고 실행에 너무 많은 시간이 소요된다면 대부분의 작업이 쓸모없게 됩니다.

NI 비전 소프트웨어는 모든 가능한 소스로부터 최고의 성능을 끌어내도록 최적화되었으므로, 세계에서 가장 빠른 속도를 자랑하는 비전 소프트웨어 패키지와 대등한 소프트웨어를 구현합니다. 사실상, 최고의 비전 소프트웨어 공급업체와 비교하더라도 NI 비전 소프트웨어가 여러 항목에서 더욱 빠른 속도를 구현합니다.

NI 비전 소프트웨어 속도 (ms) 세계 최고 비전 소프트웨어 속도 (ms) NI 속도 증가치
히스토그램
0.91
2.03
2.2X
기하 전환
3.1
10.3
3.3X
형태
1.8
5.9
3.3X
OCR
3.3
5.9
1.8X
기하 일치
93.0
149.8
1.6X
객체 분류
7.5


NI 비전 벤치마크를 반복하려면 NI Vision Development Module 또는 Vision Builder AI 평가판을 요청하여, 포함된 몇 가지 이미지에서 도구를 실행하면 됩니다.

 

다른 디바이스와 통합


비전 어플리케이션을 완성해 본 적이 있는 사용자라면, 비전이 종종 더욱 큰 규모 컨트롤 시스템의 일부가 됨을 알 수 있을 것입니다. 산업 자동화에 있어, 비전 어플리케이션은 제품 분류를 위해 액추에이터를 컨트롤하며/로봇 컨트롤러, PLC, PLC, 또는 프로그램가능한 자동화 컨트롤러(PAC)로 검사 결과를 통신하며/네트워크 서버에 이미지 및 데이터를 저장하고/로컬 또는 원격 사용자 인터페이스로 검사 파라미터 및 결과를 통신해야 합니다.

흔히, 과학 이미지 어플리케이션에 있어서는 비전을 모션 스테이지, 데이터 수집 시스템, 현미경, 특화된 광학, 고급 트리거링과 반드시 통합해야 합니다.

내쇼날인스트루먼트는 업계 선도의 산업 컨트롤, 데이터 수집 및 모션 컨트롤 제품 공급업체로써, 이 같은 제품 및 다른 일반적인 컴포넌트와 작동하도록 설계된 NI 비전 제품을 공급하고 있습니다. DeviceNet에서 PLC와 통신하거나 시리얼 버스에서 현미경과 통신해야 하는 경우, NI 비전 제품을 통해 가능합니다.

비전을 데이터 수집 및 모션과 통합하는 방법에 대한 자세한 정보는 “측정을 비전 및 모션과 통합하기” 기술백서를 보십시오.

다른 일반적인 산업용 디바이스와 통신에 대한 자세한 내용은 ni.com의 산업용 통신 페이지를 방문하십시오.

 

가격


비전 소프트웨어 패키지에는 여러 다양한 형태가 있습니다. OEM 고객을 위해 개발 라이브러리를 분리하고 알고리즘을 개별로 (a la carte)로 판매하는 여러 제품이 있습니다. 각 개별 알고리즘 번들은 가격면에서 저렴한 반면 전체 비전 개발 패키지의 가격은 꽤 높은 편입니다. 각 컴포넌트에 대한 라이센스 비용을 추가하면, 어플리케이션 배포는 비싼 가격 만큼이나 복잡해집니다.

NI Vision Development Module에는 매우 복합적인 비전 관련 문제 해결에 필요한 모든 알고리즘이 포함되어 있으므로 여러 개의 소프트웨어 번들을 조사, 구입, 유지할 필요가 없습니다. 또한, 단일의 비전 배포 라이센스로 어플리케이션 배포 비용이 저렴하며, 비전 알고리즘(수에 무관)을 사용하는 실행파일을 배포할 수 있습니다. 또한 NI Compact Vision System에는 어플리케이션을 배포하는 데에 필요한 모든 라이센스가 포함됩니다. 따라서 얼마나 많은 Compact Vision System을 사용하느냐에 상관없이, NI Vision Development Module, 또는 Vision Builder AI의 한 제품만 구입하면 됩니다.

 

협력 업체 및 시스템 통합업체


내쇼날인스트루먼트는 이미지 프로세싱 및 머신 비전 하드웨어/소프트웨어를 제공합니다. 그러나 조명, 카메라, 광학 등은 NI에서 생산되지 않으므로, 해당 전문 업체와 긴밀히 협조하고 있습니다. 비전 시스템 완성을 위해 판매 대행 또는 컴포넌트 공급업체를 검색하고자 하는 경우 NI vision 제품 파트너 페이지를 방문하십시오.

지난 십 여년간, 내쇼날인스트루먼트의 비전 제품은 자동차 컴포넌트 검사에서부터 암 연구에 이르기까지 수 천가지의 다양한 어플리케이션 관련 문제를 해결해왔습니다. NI 비전 도구가 최종 사용자를 위해 설계되었지만, 대형 어플리케이션에 경우에는 비전 전문가의 도움이 필요할 수 있습니다. 어플리케이션 개발을 돕기 위해 내쇼날인스트루먼트의 600개 이상의 NI 협력 업체에서는 사용자의 적합한 컴포넌트 선택 또는 완벽한 턴키 솔루션 구축을 돕고 있습니다. 지역 컨설턴트 또는 통합업체를 검색하려면 NI 비전 시스템 통합 페이지를 참조하십시오.

 

기술 지원


NI 비전 소프트웨어는 사용하기 편리하도록 설계되었지만, 도움이 필요할 때 적절한 도움을 받는 것 역시 중요합니다. 내쇼날인스트루먼트는 비전 소프트웨어를 고객에게 직접 판매하며 직접적인 제품 지원을 제공하고 있습니다. 다시 말해, 판매점 또는 제 삼자가 고객님과 NI 전문 엔지니어 사이에 개입되어 있지 않습니다. 전문가의 도움이 필요하면 전화 또는 이메일을 통해 수 백명의 전문성을 갖춘 어플리케이션 엔지니어와 연락하십시오.

NI 기술 지원 웹사이트를 방문하거나, LabVIEW 사용자 커뮤니티, 마이랩뷰(mylv.net) 에 질문을 게시하면 24시간 지원을 제공받으실 수 있습니다. 왕성하게 활동하는 회원들이 이미 관련 문제를 해결했을 수도 있습니다.


 

기업 성장 및 안정도


머신 비전 소프트웨어에 투자할 때, 소프트웨어를 당장 실행하는 것 만큼이나 중요한 것은 향후에도 계속 사용할 수 있느냐 입니다. 여러 중소 전문 머신 비전 회사들이 존재하며 그 회사의 도구가 현재 어플리케이션에 적합하다 하더라도, 향후 5년 후에 검사 스테이션을 업데이트해야 할 경우, 회사 및 소프트웨어가 지속적으로 제품을 제공하고 성장하고 있을지를 알아야 합니다.

거의 30년에 이르는 기간 동안 내쇼날인스트루먼트는 성장 및 이익 창출을 거듭해왔습니다. 과감한 R&D 투자를 통해 NI는 기술적인 비전 소프트웨어 및 하드웨어의 선두로 그 위상을 확고히 하고 있습니다. 따라서 NI가 앞으로도 머신 비전 및 이미지 프로세싱에 대한 투자를 확장하고 더욱 향상해 나갈 것을 믿어 의심치 않으셔도 됩니다.