[헬로티]

국내 머신비전 전문기업인 다트비젼(대표 조현기)이 자체 개발한 FPGA-Auto Focus Solution이 업계의 주목을 받고 있다. FPGA-Auto Focus Solution은 일정 Working Distance 범위 내에 위치한 물체를 촬영하였을 때, 촬영한 이미지 중에서 해당 물체에 포커스가 가장 일치하는 이미지를 검출하여 출력하는 솔루션이다.

다트비젼에 따르면, FPGA-Auto Focus Solution은 Liquid Lens와 Lens Controller를 사용하여 Lens의 Focus를 일정 주기마다 변경하여 이미지를 취득한다. 취득된 이미지는 Silicon Software FPGA Frame Grabber에서 각 이미지의 선명도를 계산하고 취득된 이미지 중에 선명도가 가장 큰 값을 포커스가 가장 일치하는 이미지로 선별하여 출력한다.

 

최종적으로 원본 이미지(Raw Image)와 Auto Focus 결과 이미지가 PC로 동시에 전송되며, 카메라와 Lens Controller는 Silicon Software FPGA Frame Grabber에서 출력하는 Trigger 신호에 동기화되어 동작한다.

그림1

FPGA-Auto Focus Solution의 구현 방식은 일정 작업거리(WD)범위 내에서 가변 렌즈<그림1>를 통해 얻어지는 n개의 이미지를 FPGA에서 실시간 분석하여 포커스가 제일 잘 맞는 이미지를 검출하여 PC로 전송하는 방식으로 <그림2>, <그림3>과 같이 구현이 가능하다. 본 기능은 가변 렌즈 없이 표준 렌즈를 사용한 모터기반의 환경에서 Z축으로 이동되는 구성에서도 응용이 가능하다.

그림2. 단일 초점(다수의 이미지에서 단일 Best 포커스 이미지 출력)

그림3. 멀티 초점(다수의 이미지에서 두 곳의 Best 포커스(Top & Bottom) 이미지 출력, FPGA Image Stitching 기능으로 두 이미지를 하나의 영상으로 결합하여 출력)

여기서 Focus tunable lenses 작동 원리는 가변 초점 렌즈(Optotune Tunable Lens) , 전기신호를 통한 액체 렌즈 제어 방식으로, 물리적 전기 신호를 렌즈에 주면서 렌즈를 오목 또는 볼록하게 변이를 주어 초점 거리를 가변시켜 주는 방식으로 함께 사용하는 렌즈에 따라서 다양한 검사 환경을 구축할 수 있다.

FPGA-Auto Focus Solution은 Silicon Software 사의 제품 중 FPGA 구현 Tool인 FPGA Frame Grabber + Visual Applets을 활용하여 FPGA 알고리즘이 설계됐다. 이 툴의 장점은 FPGA에 대한 전문 지식 없이도 프로그램이 가능하여 빠르게 알고리즘을 구현할 수 있으며, FPGA 애플리케이션을 개발하기 위한 완벽한 그래픽 인터페이스(GUI)를 이용한 프로그래밍 방식이다.

특히, ▲인터페이스는 GigE, Camera Link , CoaxPress 지원 ▲200여가지 Operator를 활용 하여 다양한 FPGA 영상처리 솔루션 구현 가능 ▲FPGA 활용으로 실 시간 처리 가능(CPU 부하 없음) 등의 특징을 갖고 있다.