[첨단 헬로티]

고속 정밀 3D 측정 모듈 CUBE 3D 출시 및 광학모듈 AFM(Auto Focus Module) 개발

4차 산업혁명시대의 시작으로 글로벌 머신비전 시장의 패러다임이 변화하고 있다. 지금까지 대부분의 비전 시스템은 2D 비전 시스템이 주를 이루고 있다. 그러나 제품의 정밀화, 다양화로 2D 시스템만으로 비전 검사 시스템을 구성하기에 기술적으로 한계가 있다.

3D비전시스템 분야의 꾸준한 기술 개발을 통해 다양한 측정 환경과 니즈에 대응 가능한 기술들이 출시되고 있다. 2D비전시스템의 경우 환경 변화에 따라 광학계의 추가 및 변경이 필요한 경우가 많으나 3D비전시스템의 경우, 모듈 형태의 설비로 간소화하여, 환경 변화에 대응하기 쉬워 높은 활용도 면에서 장점이 되고 있다. 이러한 이유로 특수 분야에 국한된 것이 아닌, 다양한 공정에서 3D비전시스템을 검토 및 도입하고 있는 것이다.

2D비전시스템은 부품의 문자를 읽어주고, OCR 및 바코드를 점검하고, 극성, 틀어짐 등 평면의 검사만을 해왔다. 이는 단지 품질검사에 국한되어 있다는 것이다. 3D비전시스템 기술은 직접적으로 제품 및 부품의 품질 검사인 높이의 들뜸, 필렛(곡면)을 검사할 수 있는 Z축 직접측정방식뿐만 아니라 한발 더 나아가 부품의 결합 및 포장, 분류, 유통 분야에서도 적용하고 제품 제작의 불량을 낮추어 생산성을 높일 수 있기 때문에 3D센서 및 관련 기술이 대안으로 주목받고 있다.

하지만 3D비전시스템이 2D비전시스템 모두를 대체할 수 있다는 것은 아니다. 2D비전시스템에 비해 높은 설비 비용 및 측정 속도 등 차이점은 분명히 존재한다. 그럼에도 3D비전시스템이 글로벌 시장에서 주목받는 이유는 앞으로 더욱 다양한 환경에 적용될 기술적 효과가 높기 때문이다.

이와 같이 3D비전시스템을 정확하게 알고 적정한 환경에 3D비전시스템을 적용한다면, 더욱 높은 품질과 공정의 불량을 알려주는 단계를 넘어 문제점을 진단하고 해결 방법까지 찾을 수 있다.

㈜이오비스는 이 같은 3D비전시스템을 다년간의 연구와 개발을 통하여 고객에게 솔루션을 제안하고 있는 기업으로 수년간의 연구개발을 통해 디지털 프로젝션 모아레 방식의 고해상도 고속 사양 3D 측정 모듈인 CUBE와 각종 3D 센서들로부터 받은 3D 데이터를 쉽고 빠르게 측정 및 분석을 할 수 있는 GoVis 3D Development Library 소프트웨어를 국내 대기업들에 공급하여 그 기술과 성능을 인정받고 있다. 

고속 정밀 3D 측정 모듈 CUBE 3D 출시

㈜이오비스의 CUBE 3D 모듈은, 광삼각법을 기본으로 하는 디지털 패턴 DLP 프로젝터를 통해 측정 대상물의 표면에 비추어진 패턴 이미지를 고해상도 고속의 카메라로 영상 획득에서 3D 데이터 처리까지 0.3초(3M 카메라 기준) 이내의 고속처리가 가능한 모듈로서 자체적으로 개발 양산한 제품이며 고객 요구인 해상도 FOV 3D 검출력 등의 사양에 맞춰 커스터마이징이 가능한 확장성 좋은 3D 센서 모듈이다.

또한 CUBE 3D는 레이저 센서 방식이 아니기 때문에 2D와 3D 측정이 동시에 가능하며, CUBE 3D는 광효율이 뛰어나 1000:1 이상의 명암비로 선명하고 반복능 1µm 이내의 정밀한 측정이 가능하다.

▲ (주)이오비스 디지털 패턴(DLP) 프로젝터 CUBE 3D LITE 모듈

㈜이오비스에서 취급하는 모든 3D 디바이스는 3D 전용 소프트웨어인 GoVis 3D Development Library와 호환된다. 이 3D 라이브러리는 디바이스와 사용자의 application software 사이를 연결해 주는 인터페이스 역할을 하는 소프트웨어로서, 사용자가 손쉽게 3D 디바이스를 제어해서 3D 데이터를 취득하게 돕고 또 그 데이터를 처리해서 검사 알고리즘에 적용하기까지의 일련의 과정을 지원하는 제품이다. 3D 영상 기술에 익숙하지 않은 시스템 개발자에게 제조사의 SDK를 이용해서 이런 인터페이스를 직접 개발하는 것은 시간과 기술 면에서 큰 부담이 된다. 

▲ 구조광 3D측정 원리

▲ CUBE 3D DLP

그리고 기존에는 3D 센서에 맞는 뷰어 및 캘리브레이션 툴 등의 프로그램 개발이 필수적이었다. 이러한 3D 비전시스템 개발의 난점을 해결하기 위해 ㈜이오비스는 3D 시스템 개발자에게 필요한 항목들을 탑재한 소프트웨어 개발에 주력하였으며 다양한 테스트를 통하여 2018년 초에 GoVis 3D Development Library를 출시하게 되었다. GoVis 3D 라이브러리는 C++ / C# .NET (32bit, 64bit)을 지원하며 3D 디바이스를 매우 쉽게 제어하고 3D 영상을 취득하게 해주고, 개발자의 편의를 위해 쉬운 사용법과 빠른 툴, 표준화된 유저 인터페이스, 단순한 프로그램 코드와 유용한 예제, 상용 이미지 라이브러리 연동 등의 기능을 제공해서 개발 생산성을 높여주고 시스템 개발 시간을 획기적으로 단축시켜 준다.

특히 Profile Viewer, Surface Viewer, 3D Viewer 기능들은 까다로운 명령어를 활용해야 하는 복잡한 개발 단계없이 신속하게 원하는 영상 데이터 처리 작업이 가능하게 해준다.

▲ GoVis 3D Development Library를 이용한 커넥터 핀 3D측정 이미지

최고 성능의 광학모듈 AFM(Auto Focus Module) 개발

㈜이오비스는 3D 비전시스템 분야 뿐만 아니라 2D 비전시스템 분야에서도 연구개발에 노력을 다하고 있다. 자동 초점 모듈인 AFM(Auto Focus Module)과 0.5µm Pin-hole 결함 검출 장치는 특허 출원 및 등록이 완료되어 향후 다양한 활용이 기대되고 있다. AFM(Auto Focus Module) 방식은 경통 내부로 Ray folding 광학방식으로 이오비스 특허 기술이며, 고속카메라로 이미지를 취득한 한 후에 레이저 이미지를 분석한 변위량으로 Detection 하는 장치이다. 이 AFM을 포함한 광학모듈 장치는 한 플레이트에 카메라, 렌즈, AFM, 동축부, 조명부, 렌즈 셋팅 Unit을 모두 장착한 토탈 솔루션으로 제공하며, 픽셀 해상도 1.0um에서 0.4~0.5um 크기의 Pin-hole 결함을 검출 가능하다. (ViewWorks 카메라에서 Gray Level Threshold 10 기준)  

이를 통해 현존하는 최고 수준의 광학기술을 구현하여 Wafer검사 및 마이크로 LED 디스플레이 검사 등 초정밀 검사 분야에서 활용되고 있다.

㈜이오비스는 최첨단 머신 비전 산업 분야에서 세계적인 고객사들의 선도적인 기술 프로젝트들의 2D, 3D 비전 광학계 및 SW를 컨설팅, 개발, 공급하며 고객사들의 장비 기술 업그레이드를 지원하고있다. 

▲ (주)이오비스 독자개발 특허 획득한

AFM(오토포커스모듈) 광학모듈

이오비스