AI를 활용한 디지털 전환 등이 가속화되면서 모든 산업은 빠르게 변화하고 있다. 머신비전 시장 또한 마찬가지다. 고객의 니즈는 다양해지고 있으며, 다양한 설비들이 등장하고 있기 때문이다. 최종 제품의 외형·색상·디자인 등 빠른 사이클 변화로 인해, 소비 업체는 원하는 이미지 결괏값을 추출하는 과정에서 여러 한계점에 도달하게 된다.

 

첫 번째, 설비 내에서 검출하려는 Target의 외형·특성에 따라 광학 조건이 변화하며, 이런 변화에 맞는 신규 광학계의 필요성이 대두되고 있다.  

 

예를 들어 Target의 특정 부분에 대한 결괏값을 추출하고자 하는 목적이 있어 제품들을 비교·분석하거나 광학적 검증 결괏값 추출이 어려운 특정 Target만을 위한 제품 구매하는 등, 이 과정에 발생하는 누적 비용 및 재고 관리·폐기에 대한 추가 비용이 증가한다.

 

두 번째, 신규 구성된 광학 하드웨어의 검증을 위해선 여러 번의 테스트가 필요하다. 테스트에 대한 작동 명령을 수동적으로 진행하게 되면, 테스트 준비 기간이 증가하며 이는 곧 검사 설비 개발 효율성의 감소로 이어진다. 특히 고성능을 요구하는 설비의 사전 테스트 시, 단시간 내에 광학 데이터를 추출하는 것은 어려움이 존재한다.

 

세 번째, 사용자별 최적화된 광학 소프트웨어의 제공에 한계가 있다. 제공이 가능하더라도, 사용자의 전문적인 지식 없이는 사용이 어려운 소프트웨어가 대다수를 차지한다. 사용자 측면에서는 별도의 Customized Program을 개발할 수도 있지만, 이 작업 또한 개발 인력 및 기간이 필요하다는 한계에 부딪힌다.

 

요약하자면, SI 개발사 고객 입장에서는 검사 대상체 표면의 외관 검사용 알고리즘 개발을 위해 유연하고 효율적인 광학 하드웨어 조건을 찾을 수 있도록 많은 채널을 다분할하여 순차적인 발광을 만들어 내는 조명이 필요하다. 

 

알트시스템은 그리고 이를 제어할 수 있는 특정 UI Program들이 필요하다 느꼈고, 기존 제품들을 보완한 제품인 ‘420CH Multi Dome Lighting(ADML2-W220-50FV2-420CH)’을 개발했다. 

 

S Link (초당 10,000회 고속 검사 가능)

 

 

420CH Multi Dome Lighting은 고속으로 제어하기 위한 내부 인터페이스 방식인 ‘S Link’ 기능을 사용한다. S Link는 420개의 모든 채널을 효율적으로 관리하기 위해 Page라는 데이터 저장 방식을 사용하며 총 256개의 Page가 존재한다. 그리고 각 Page에 420CH 각각의 Strobe 출력값이 저장되어 있다. 

 

따라서 인터페이스를 통해 트리거에서부터 신호를 송신할 때마다 256개(0 ~ 255 Page)의 페이지를 찾고 변환해 조명 Strobe 출력을 발생시키는 과정이며, 이는 초당 10,000번 제어가 가능한 고속 신호 변환 체계다. 예를 들어, S Link는 Hardware 상 트리거를 수신받아 설정된 페이지까지 고속(10,000회/s)으로 접속하고 각 페이지에 설정된 420CH의 Strobe 출력값을 발생시키는 과정을 이끌어내는 기능이다.

 

PCC UI (Page Control Customizing UI)

 

 

Page의 수가 많을 경우 Strobe를 사용할 때 매번 수동적으로 데이터를 저장하는 것은 시간 및 비용 측면에서 효율적이지 못하다. 이러한 상황을 보완하기 위해 GUI(Graphical User Interface)를 통해 페이지 설정 및 저장을 할 수 있는 프로그램인 ‘PCC UI(Page Control Customizing UI)’라는 user interface Program을 기능을 제공한다.

 

PCC UI는 256개의 Page를 효율적으로 관리하고 설정을 할 수 있도록 만들어 준다. 이 프로그램은420CH의 위치를 직관적인 그래픽으로 표현하였다. 그래픽으로 표현된 조명 채널에 마우스 커서를 위치 및 클릭하여 Strobe 출력 데이터를 설정할 수 있고, 사전에 준비된 카메라를 통해 페이지별 이미지 특장점을 실시간으로 확인 가능하다.

 

MACRO Editor Program

 

 

PCC UI를 통해 설정된 총 256개의 Page를 ‘MACRO Editor’ Program을 사용하여, Page별 검사 순서에 대한 로직 시퀀스를 작성할 수 있다. 사전에 작성된 MACRO Program을 통해 한 번의 명령으로 반복적인 일을 자동으로 수행시킨다. 이때 작성된 MACRO 내용들은 펌웨어 레벨에서 초고속 동작 구현이 가능하다. 이 기능을 통하여 모든 초고속 검사 스펙에도 적용이 가능하다.

예를 들어 ‘시작 → 3Page → 1Page → 5Page → 종료’라는 로직 시퀀스를 MACRO Editor Program 통해 시작부터 종료까지의 내용을 자동적으로 수행할 수 있도록 도와주는데, 이 과정이 외부 인터페이스가 아닌 ‘펌웨어 단계’에서 진행되어 모든 고속 검사 스펙에도 적용이 가능하다는 강점을 갖고 있다.

 

경쟁 기술 대비 특장점

 

 

발광 면인 돔 영역을 420개의 조명으로 세분화하여 타사 대비 많은 채널을 가지고 있으며, 검사 대상체의 미세한 특정 영역에 빛을 비출 수 있기 때문에 검사에 필요한 이미지 결괏값 추출에 디테일한 접근을 가능하게 한다.

검출하고자 하는 시료의 외형 및 특징이 변경되어도 하드웨어 추가 및 변경 없이 대응 가능하여 한 번의 초기 투자 이후 발생하는 추가 비용이 불필요하다. 특히 하드웨어 재고 누적으로 인한 관리 및 폐기 비용이 발생하지 않아 사용자 입장에서 상대적으로 최종 비용 부담을 완화할 수 있다. 

420CH Multi Dome Lighting은 별도의 프로그램을 사용하지 않는다면 시료를 촬영할 때마다 총 256개 Page를 수동으로 설정해야 하기 때문에 많은 시간 및 인력 비용이 발생한다. 수동 설정의 한계에 벗어나기 위해 자사 개발자들이 개발한 ‘GUI(Graphical User Interface)’ 방식인 PCC UI(Page Control Customizing)가 제품에 적용되었다.

 

이는 사용자가 Page를 설정할 때, 마우스만으로도 충분히 작업이 가능하여 원하는 설정값을 짧은 시간 안에 사용할 수 있다. 또한 총 256개의 Page를 여러 가지 하드웨어로 굳이 바꿔가며 설정하지 않고, 소프트웨어 한 가지만으로 모든 설정이 가능하다. 

 

사용자가 한 가지의 결괏값 추출을 위해 다양한 하드웨어 및 소프트웨어를 변경하는 과정들이 줄어든 셈이다. 사용자가 설정했던 페이지 값들에 대해서도 저장이 가능하여 작업이 한결 수월해질 수 있다.

 

‘S Link’는 조명을 고속으로 발광시킬 수 있는 내부 신호 변환 체계이다. 이는 저장된 420CH의 데이터를 하드웨어로 출력시키기 위해 S1~S3(각 144 bit)로 나눠 이동되어 효율적인 접근이 가능하다.

 

저장된 Page를 단 한 번의 명령으로 사용자가 원하는 시퀀스를 반복적으로 동작시키 위해 개발된 ‘Macro Editor Program’을 통해 페이지의 고속 스위칭이 가능하다. 이는 초고속 검사에 적용할 수 있도록 설계되었는데, 이는 S Link와 연동되어 초당 최대 10,000회 고속 검사가 가능하여 타사 제품 대비 속도가 월등하게 빠르다.

 

주요 타겟 시장

 

주요 타겟 시장 Semicondutor,  PCB, Robot, Battery 분야다. 

 

반도체 생산 과정에는 초정밀 검사 및 다양한 광학적 제어가 필요한 사항이다. ‘420CH Multi Dome Lighting’를 통해 반도체 실리콘 Wafer 표면 및 반도체 Chip 결함에 대한 초고속 검사가 가능하다.

 

 PCB(인쇄 회로 기판) 회로 설계를 근거로 하여 부품을 접속하기 위해 전기 배선을 도형으로 표현한 형태로 작고 복잡한 구조를 가지고 있는 것이 특징이다. 특히 각 회로의 결함 검출이 필요한 상황에 적합하며, 다분할 LED를 통해 특정 영역에 발광시킬 수 있어 유용하다.

 

 Robot Assemble Line은 다양한 부품을 이용하는데, 소형 부품에 대한 검사에는 ‘420CH Multi Dome Lighting’을 이용하여 특정 영역 발광이 가능하다. Robot을 제작하는 과정에서 부품 결합 검사 및 조립 상태 검사 등 각 부품에 대한 검사 영역에 활용이 가능하다.

 

배터리 셀은 ‘420CH Multi Dome Lighting’ 커버할 수 있는 영역보다 작은 검출 시료로, 배터리 외관의 표면적인 부분에 대한 불량과 결함을 실시간으로 검사 및 판별이 가능하다는 점에서 유용하다.

 

도입 시 기대효과

 

고객들은 420CH Multi Dome Lighting의 도입을 통해 제품 검사 과정에서의 혁신적 변화와 다양한 경험을 가질 수 있다. 이 제품은 그동안의 제품 검사 방식에 비해 압도적으로 테스트 시간을 단축시키며 정밀한 테스트 결과 값을 추출하게 만들어 줄 것이다.

 

420CH Multi Dome Lighting의 420개의 LED로 세분화된 발광 영역은 고객들이 높은 수준의 정밀한 검사 결과를 기대할 수 있게 할 것이다. 발광 영역의 세분화를 통해 더욱 정확한 검사 데이터를 얻어내 확보하고자 하는 Target 영역 및 결함에 필요한 조명을 손쉽게 구현할 수 있을 것이다.

 

사용자들은 더 이상 지속적인 하드웨어 교체나 폐기 등의 추가 비용에 대한 부담에서 벗어날 수 있다. 이 제품이 초기에 도입된 시스템은 변경되는 제품 형태와 특징에 유연하게 대응할 수 있으며 단 한 번의 투자로 검사 영역 내 Target에 대한 검사 대응력을 갖추게 될 것이다.

 

또한 이 제품은 PCC UI라는 기술을 도입하여 그래픽으로 구현된 사용자 인터페이스를 통해 누구나 손쉽게 조명을 이용하도록 만들어 준다.

 

‘S Link’를 이용하여 초당 최대 10,000회의 고속 검사를 가능하게 하여, 정밀성을 갖추며 검사 속도까지 충족할 수 있다. 이 고속 신호 변환 체계와 함께 Macro Editor Program을 이용한다면, 일체형 420CH Multi Dome Lighting은 제품 검사 속도의 패러다임을 완전히 바꾸게 될 것이다.

 

420CH Multi Dome Lighting의 출현은 사용자들에게 단순한 조명의 일환을 넘어 머신비전 시장 내에 완전히 혁신적인 제품으로 제공될 것이다. 이 초격차 기술은 머신비전 검사 시스템에 압도적으로 효율적이고 경제적인 비젼검사 방법을 제시해 줄 것이다.

 

향후 추가 개발 로드맵

 

 ‘420CH Multi Dome Lighting’는 신규 광학적 특성으로의 전환을 용이하게 만들어 테스트 기간을 최소화할 수 있으며, 자체 테스트 기능도 제공하여 사용자의 시간 절약이 가능하여 효율성을 극대화할 수 있었다.

 

 다만 검출 시료 크기가 현 하드웨어의 일정한 범위를 넘어가면 모든 부분을 커버하기 어려워진다. 따라서 범위를 확장하여 큰 시료도 커버할 수 있는 420CH Multi Dome Lighting를 개발할 예정이다.

 

최종적으로 사용자에게 믿음을 줄 수 있는 파트너로서 사용자 친화적인 아이디어를 첨가해 제품에 적용할 수 있도록 개발 확장할 예정이다.
 

헬로티 함수미 기자 |