[기초] Area-scan 영상 취득 방식

머신 비전 카메라에는 크게 Area-scan, Line-scan 두 가지가 있는데요.

가장 쉽게 접근하고 사용하기 편한 것이 Area-scan 카메라입니다.

Line-scan 카메라는 조명, 모션 속도, 엔코더 신호 등 연관지어 알아야 할 것들이 많기 때문이죠.

그런데 Area-scan 카메라를 잘못 사용하고 있는 사용자가 은근히 많습니다.

Trigger Mode와 Continuous Mode의 차이점을 모르거나, S/W Trigger와 H/W Trigger의 차이점을 모르는 사용자도 있었습니다.

정말 중요한 내용인데 말이죠.

그래서 이번에 Area-scan 카메라를 어떻게 사용하는지 몇 가지 사례를 소개하고자 합니다.

먼저, 아래 동영상을 하나 보여드리겠습니다.

<출처: Euresys YouTube>

2분 54초의 영어로된 짧은 동영상입니다.

Camera Link 및 CoaXPress 인터페이스 Frame Grabber 기준의 설명이지만, 기초적인 내용은 인터페이스와 상관 없이 도움이 될 거라 생각합니다.

아래 내용은 동영상의 전체 설명을 번역하여 작성했으며, 중요한 내용은 굵게 표시했습니다.
(짧은 영어 지식이라 오역이 있을 수 있습니다 ^^;)

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이 동영상은 Euresys 프레임 그래버 카드의 카메라, 센서 그리고 조명 컨트롤러의 동기화에 관한 기능을 보여주는 비디오 시리즈 중 첫 번째이며,

Area Scan 또는 2D 카메라로 영상 취득에 관한 것입니다.

여기서 몇 가지 사례를 구분하려고 합니다.

① 물체가 FOV내에 정지해 있거나 움직이고 있을 때

② 카메라가 움직이고 있을 때

③ 스트로브 조명을 사용하거나 그렇지 않을 때

④ 근접 센서와 모션 컨트롤러를 사용할 때

여기서 설명하는 모든 어플리케이션은, 카메라가 전기 트리거 신호(Electric trigger signal)를 수신할 때마다 하나의 이미지를 획득합니다.

이것을 카메라 트리거(Camera trigger)라고 부릅니다.

카메라 트리거는 프레임 그래버에 의해 발생됩니다.

그리고 Camera Link 또는 CoaXPress 케이블을 통해 카메라로 보내집니다.

이 카메라 트리거는 소프트웨어 명령(Software command)에 응답하여 생성되기도 하고,

보드의 GPIO 입력 라인중 하나에 전기 신호를 입력 받아 생성되기도 합니다.

> 0분 53초

첫 번째 예시로, 카메라는 물체의 앞에 연속적인 위치에 배치되는 경우입니다.

트리거는 모션 제어 카드를 제어하는 어플리케이션에서 소프트웨어 명령일 수도 있고,

또는 모션 제어 카드 자체에서 오는 전기 트리거 신호일 수도 있습니다.

카메라가 특정 위치에 이동하면 모션 카드에서 Software 또는 Hardware Trigger를 발생하는 방식입니다.

> 1분 9초

두 번째 예시로, 검사할 물체는 컨베이어 벨트 또는 핸들러 위에서 이동하는 경우입니다.

물체는 모션 제어 카드의 제어 하에, 이미지를 획득하는 데 필요한 시간 동안 카메라 앞에 멈춥니다.

물체가 특정 위치에 도달하면(카메라의 FOV내에) 모션 제어 카드는 이동을 멈추고, 트리거를 발생시키는 방식입니다.

> 1분 20초

세 번째 예시로, 근접 센서가 물체가 있는지 감지하는 경우입니다.

센서는 전기 트리거 신호를 프레임 그래버로 보냅니다.

아마 가장 많이 사용되는 Hardware Trigger 방식이라 생각합니다. 

센서에 물체가 감지되면 H/W Trigger 신호를 발생시켜 영상을 취득하는 것입니다.

이러한 모든 어플리케이션 사례들은 모두 지원됩니다.

모션 컨트돌러 또는 센서의 전기 출력 신호는 프레임 그래버와 연결되어 있습니다.

프레임 그래버는 전기적 노이즈를 제거해 깨끗한 신호를 사용할 수 있으며,

이는 영상 획득에 신뢰할 수 있는 일관된 트리거 이벤트를 제공합니다.

설명이 매끄럽지 않은데요. 보드로 입력되는 전기 신호의 노이즈를 제거하여 안정된 트리거 이벤트를 받을 수 있다는 의미입니다.

> 1분 47초

만약 FOV 내에 물체의 위치를 조정해야 하거나, 센서를 한 참 옆에 배치해야 하는 경우

프레임 그래버는 프로그램적으로(Programmable) 영상 취득을 지연시킬 수 있습니다.

Coaxlink 보드를 사용할 때, 인크리멘탈 모션 엔코더(Incremental motion encoder)를 사용하여 

센서 위치 옵셋에 해당하는 설정(Configurable) 가능한 엔코더 틱(Encoder ticks)을 통해 영상 취득을 지연할 수 있습니다.

> 2분 10초

Coaxlink 보드를 사용할 때, 센서를 여러 물체 앞에 위치할 수 있습니다.

보드의 Delay Tool 파이프라인 아키텍쳐(Pieplined architecture)는 카메라의 FOV에 도달할 때 각 개별 물체가 적절하게 촬영되도록 보장합니다.

> 2분 23초

마지막으로, 조명은 프래임 그래버에 의해 제어될 수 있습니다.

이 경우, 카메라 노출 시간 동안 조명이 터지게(Strobe) 됩니다.

스트로브 펄스의 폭(Duration)과 위치(Position)는 프로그램적으로 조정될 수 있습니다.

보드에서 스트로브 신호의 위치와 On Time 조절이 가능하다는 의미입니다.

유레시스 프레임 그래버는 비전 시스템 또는 기계의 전체적인 설계를 단순화하는 수많은 기능이 포함되어 있습니다.

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동영상에서 보여주는 동작을 이해하여 카메라를 적절하게 사용하시길 바랍니다.