NI 비전이란?

지난 30여 년간, 내쇼날인스트루먼트는 측정 및 자동화의 선두주자로서, 전세계의 엔지니어 및 과학자들을 위한 강력한 하드웨어 플랫폼과 유연성 있는 소프트웨어를 제공해 왔습니다. 10여 년 전에 NI는 제품 라인에 머신 비전을 추가하였습니다. NI 머신 비전 플랫폼에는PCI 및 PXI 보드형 프레임 그래버부터 NI 스마트 카메라까지 센서에서 이미지 프로세싱에 이르는 다양한 하드웨어가 있습니다. 소프트웨어 옵션에는 수 천대의 카메라에서 이미지를 수집하는 이미지 수집 소프트웨어, 최고 수준의 이미지 프로세싱 라이브러리, 산업용 머신 비전 어플리케이션을 위한 구성 가능한 인터페이스 등이 있습니다.

왜 머신 비전을 선택합니까?

엔지니어 및 과학자들은 다른 여러 기존의 도구에서 찾아볼 수 없는 고유한 기능을 제공하기 때문에 머신 비전을 사용합니다.  예를 들어, 제품이 분당 300 개의 부품이 이동하는 컨베이어에서 제품의 폭을 측정하려고 합니다. 기존 도구의 경우 정확하게 수치를 읽기 위해 측경 도구를 사용해야 합니다. 그러나 모든 파트를 효율적으로 측정할 수 없으므로 샘플링을 사용해야 하고, 모든 부품을 측정해야 하므로 컨베이어에서 물체를 꺼내어서 측정하고 다시 되돌려놓는 데에 각 파트당 20초가 소요됩니다. 운영자 또는 로보트 팔을 사용하여 컨베이어의 제품을 꺼내고 되돌려놓는 작업을 진행하더라도 제품에 손상을 가할 위험이 있습니다.

머신 비전을 사용하면, 임의 샘플링만으로 나머지 파트도 양호할 것이라고 추정하는 것이 아니라, 모든 파트를 조사할 수 있습니다. 머신 비전 도구는 비파괴적 (nondestructive) 특성이 있으므로 어떤 파트도 측정 과정 동안 손상되지 않는 동시에 매우 높은 정확도를 지닌 측정을 수행할 수 있게 됩니다.

그림1. 머신 비전 어플리케이션의 예

여러 태스크는 기존의 센서를 사용해서 효율적으로 수행될 수 없거나, 진행 자체가 불가능할 수도 있습니다. 라벨 확인, 병에 들어가는 알약 개수, 총알 모니터링, 패키지의 텍스트 읽기/확인, 1D/2D 바코드 읽기, 및 여러 다른 어플리케이션의 경우, 유연성 있는 머신 비전 소프트웨어와 측정 수행에 충분할 정도의 강력한 하드웨어가 있으면 모든 작업이 매우 간단해집니다. 기존의 도구를 사용하여 여러 다른 어플리케이션을 실행할 수 있지만 머신 비전을 사용하면 모든 작업이 훨씬 더 수월해집니다. 예를 들어, 기존의 도구로는 탱크 전체에 있는 열전대를 연결하여 각 열전대를 관찰함으로써 온도 불규칙을 살펴보기 위해 압력 탱크의 상태를 모니터하게 됩니다. 머신 비전이 있으면, 한 대의 적외선 카메라가 전체 탱크를 관찰합니다. 따라서 배열의 일부 위치에서가 아니라 탱크의 전체 지점에서 정확한 온도를 감지할 수 있습니다.

NI 비전 하드웨어

NI 비전 하드웨어는 유연성을 갖춘 동일한 소프트웨어로 구동되는 여러 다른 어플리케이션의 요구에 적합한 옵션을 제공합니다.  측정에 비전 데이터를 추가하고자 하는 여러 엔지니어 및 과학자들은 플러그인 NI 프레임 그래버의 고속 및 동기화 옵션을 선호합니다. NI는 Camera Link (표준 카메라 인터페이스에서 현재 가능한 최고의 대역폭을 가지는 인터페이스 방식), IEEE 1394, GigE Vision, 아날로그 및 병렬 디지털 버스 등 다양한 인터페이스에 대응하는 플러그인 보드를 제공합니다. 각 버스의 장점을 비롯한 각 버스에 대한 정보는 적합한 카메라 버스 선택하기를 참조하십시오. PC 버스의 경우, NI 비전 하드웨어는 PCI Express, PCI, 및 PXI를 지원합니다.

그림 2. 플러그인 인 NI 프레임 그래버

다른 NI 머신 비전으로는 견고한 산업용 솔루션인 NI Compact Vision System과 NI 스마트 카메라의 두 가지 옵션이 있습니다.  NI Compact Vision System은 최대 세 대의 IEEE 1394 카메라로 직접 연결을 제공하며, 정밀 타이밍 및 맞춤형 디지털 I/O 인터페이스를 위한 FPGA(field-programmable gate array) 뿐만 아니라 온보드 프로세서를 제공합니다. NI의 IEEE 1394 프레임 그래버와 마찬가지로, NI Compact Vision System 또한 DCAM-준수 머신 비전 카메라를 지원합니다. NI는 다양한 온보드 메모리 및 프로세서 속도를 갖춘 세 가지 NI Compact Vision System 버전을 제공합니다. 상세한 정보는 NI Compact Vision System 페이지를 참조하십시오.        

그림 3. NI Compact Vision System (좌측) 및 NI 스마트 카메라는
NI가 제공하는 두 가지 견고한 산업용 머신 비전 솔루션입니다.

머신 비전을 위한 두 번째 산업용 솔루션은 새로운 NI 스마트 카메라로써, 고품질 CCD 이미지 센서와 PowerPC 프로세서를 산업용 환경에 맞게 설계된 하나의 견고한 패키지로 통합되어 있습니다. 스마트 카메라는 사용 편리성과 견고성이 매우 중요하게 여겨지는 여러 산업용 어플리케이션에 이상적입니다. 비디오 튜토리얼, 스펙 및 기타 자세한 정보를 위해 NI 스마트 카메라 페이지를 확인하십시오.

NI 비전 소프트웨어

내쇼날인스트루먼트는 머신 비전을 위한 세 가지 소프트웨어를 제공합니다. NI Vision Acquisition 소프트웨어는 NI 프레임 그래버에 연결된 수 천종의 다른 카메라로부터 이미지를 수집하기 위한 드라이버 및 함수 호출을 제공합니다. 또는 PC, PXI 또는 노트북의 표준 포트에 연결된 IEEE 1394 및 GigE Vision 카메라에도 유용합니다. 지원되는 카메라 목록은 산업 카메라 어드바이저를 참조하십시오. NI Vision Acquisition 소프트웨어는 모든 NI 비전 하드웨어 및 다른 두 종류의 소프트웨어 제품인 NI Vision Development Module과 NI Vision Builder for Automated Inspection (AI)에 포함되어 있습니다.

Vision Development Module은 엣지 감지, 입자 분석, 광학 문자 인식 및 검증, 1D/2D 코드 지원, 기하 및 패턴 매칭, 및 색상 도구와 같은 함수가 있는 강력한 머신 비전 프로세싱 라이브러리입니다. 본 모듈은 C, C++, Microsoft Visual Basic, Microsoft .NET. 뿐만 아니라 NI LabVIEW 및 LabWindows™/CVI 소프트웨어와 함께 작동합니다.  따라서, 프로그래밍 언어를 변경할 필요 없이 기존의 어플리케이션에 머신 비전을 편리하게 추가할 수 있습니다. 또한 Vision Development Module 동기화 함수를 사용하여 모션 또는 데이터 수집 측정과 동기화할 수 있습니다.

그림 4. LabVIEW (좌측) 의 NI Vision Development Module 및 NI Vision Builder AI

비전 어플리케이션을 프로그래밍없이 구성하고자 할 경우, 메뉴를 선택하기만하면 되는 어플리케이션 프로그램 Vision Builder AI를 사용할 수 있습니다. 본 어플리케이션은 사용하기 편리한 상태 다이어그램에 기반하고 있으므로, 검사 결과에 기반하여 분기(branching) 또는 루핑(looping)이 가능합니다. 40개 이상의 강력한 머신 비전 함수 및 PLC (programmable logic controllers), PAC (programmable automation controllers), HMI (human machine interfaces)와 같은 확장 I/O와 통신 기능이 있는 Vision Builder AI는 여러 산업용 어플리케이션에 이상적인 개발 환경입니다. 본 소프트웨어와 관련된 데모, 기술 백서 및 무료 다운로드를 위해 NI Vision Builder AI 페이지를 방문하십시오.

최상의 확장성

NI 비전 하드웨어 플랫폼은 PCI- 및 PXI-기반 시스템에서부터 NI Compact Vision Systems, 새로운 NI 스마트 카메라가 있는 센서에 이르기까지 다양합니다.  Vision Development Module 및 Vision Builder AI는 전 범위의 하드웨어를 지원합니다. 따라서 NI 프레임 그래버에 연결된 상용 머신 비전 카메라를 사용하여 머신 비전 알고리즘을 설계 및 프로토타입하며, 그 동일한 어플리케이션을 LabVIEW 코드 또는 Vision Builder AI 에 최소한의 변경만을 가하여 NI 스마트 카메라에 배포할 수 있습니다. NI 비전 하드웨어 플랫폼은 또한 시스템 요구사항이 변하고 기존 플랫폼이 제공하는 것보다 더욱 높은 수준의 프로세싱 능력과 처리량이 필요한 경우 뛰어난 확장성(upward scalability)을 제공합니다. NI 비전 하드웨어 플랫폼 내에서 다른 옵션을 택하면 기존 코드를 계속해서 사용할 수 있습니다.

LabWindows 마크는 Microsoft사의 라이센스 하에서 사용됩니다.

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