ㆍ이 콘텐츠는 유니버셜로봇에서 진행한 웨비나 '협동로봇을 활용한 쉬운 로봇 자동화 ’에서 '딥러닝 기반 2D 이미지 분석 솔루션(코그넥스 민태희 이사)' 발표내용을 재구성한 것입니다.
정리 | 헬로티 이동재 기자 eltred@hellot.net
머신비전이란?
머신비전은 쉽게 말하면 컴퓨터 자동화 장비에 눈을 달아주는 기술입니다. 머신비전 시스템은 인간의 시각 시스템과 매우 유사하게 작동하는데요.
사실 인간의 눈은 극도로 정교한 광학장치입니다. 눈이 정보를 포착하고 뇌로 보내면, 뇌는 정보를 받아들이고 해석하는 일을 하죠. 머신비전 기술에서는 카메라, 조명, 렌즈가 눈의 역할을 합니다. 데이터를 포착하고 두뇌에 해당하는 프로세서로 전송하면, 프로세서는 알고리즘을 통해 포착된 정보를 해석하게 됩니다.
머신비전 기업이 장기적 성장 동력으로 집중하고 있는 키워드는?
머신비전과 관련된 1000개 이상의 특허권을 보유하고 있는 글로벌 기업 코그넥스는 머신비전 시스템 시장과 관련해 주목해야 할 키워드로 ▲물류 ▲딥러닝 ▲3D ▲4차 산업혁명을 꼽았습니다.
글로벌 리딩 기업이 회사의 장기적 성장 동력이라며 주목하고 있는 키워드라면 분명 그럴 만한 이유가 있겠죠? 그럼 각 키워드를 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
▶ 폭발적으로 성장하는 ‘물류’ 시장
물류 분야는 현재 모든 산업 중에서도 빠른 성장세를 보이고 있는 시장 중 하나입니다. 코로나19로 전자상거래가 폭발적으로 늘면서인데요. 글로벌 기업 아마존은 한해에 100억개 이상의 물품을 배송하고 있고, 경쟁 업체들은 경쟁력 유지를 위해 물류 인프라에 수십억 달러를 투자하고 있죠. 그 결과 소매 분야에서 머신비전을 이용해 공급망을 자동화하려는 수요가 늘고 있습니다.
아마존은 머신비전을 포함한 자동화 시스템 도입에 투자를 집중해 공급망을 혁신하고 배송 속도를 높이며, 비정규직 근무자에 대한 의존성을 줄이기 위해 노력하고 있습니다. 국내의 경우, 대한통운이나 쿠팡, 롯데, 한진 등에서 경쟁적으로 물류 자동화 시스템을 구축하고 있죠.
이외에도 전자 소매, 우편 등 다양한 분야의 업체들이 차세대 자동화를 통해 공급망을 개선하고 창고 운영의 첨단화를 꾀하고 있습니다.
좀 더 자세히 살펴보면, 200m/min 속도의 스캐닝 터널, 재고관리나 주문처리에 사용되는 휴대용 ID리더기, 치수 측정을 위한 3D 비전 시스템, 제품 손상을 검사하는 딥러닝 소프트웨어 등 다양한 비전 시스템이 물류 현장에 설치되고 있습니다.
최근에는 공항에서도 많이 활용이 되고 있는데요, 머신비전을 도입하면 수하물 처리 시스템의 전체적인 효율성이 증가하고 수동작업이 감소해 고객 만족도가 높아지기 때문에, 비전 시스템이 많이 설치되고 있습니다.
▶ 까다로운 검사 작업 자동화하는 ‘딥러닝’
딥러닝은 머신비전 활용 범위를 대대적으로 확장할 수 있는 잠재성을 지녔습니다. 논쟁의 여지는 있지만, 지난 20년간 머신비전 분야에서 개발된 가장 흥미진진한 기술이라고 할 수 있는데요. 딥러닝을 이용하면 예전에는 여러 명의 검사 인원이 필요했던 까다로운 검사 작업들을 머신비전으로 해결할 수 있습니다.
기존 비전 시스템과 딥러닝의 가장 차이점은 뭘까요? 예를 들어 비전 시스템에 10가지 견종의 강아지를 학습시킨다고 하면, 기존 비전 시스템은 10가지 견종을 제외한 다른 종의 강아지는 강아지라고 인식하지 못합니다. 딥러닝에서는 몇 퍼센트의 확률로 10가지 견종 이외의 강아지도 강아지로 인식할 수 있죠.
딥러닝 비전은 사람이 인식하는 것과 더 가까운 판단을 내리기 때문에, 기존의 검사로 발견하지 못했던 부분들을 딥러닝으로 해결할 수 있습니다.
깨끗하게 인쇄된 OCR의 경우, 기존 비전 시스템으로도 인식이 가능하지만, 변형이 일어난 글씨는 인식하지 못하는 경우가 많죠. 딥러닝은 변형된 문자나 구겨진 문자, 곡면에 인쇄된 문자도 읽어낼 수 있습니다.
△딥러닝을 이용해 박스에 스크래치를 확인하는 시뮬레이션. 손상이 있는 부분이 표시되고, 정상 제품이 수치로 표시된다.
▶ 체적 검사 특화된 ‘3D’
3D 영역에서 비전 시스템은 주로 물품의 높이, 부피 등의 측정이 필요한 분야에 활용되고 있습니다.
코그넥스는 2019년 두 개의 3D 비전 하드웨어 플랫폼을 출시했습니다. 구성품 표면의 간격, 높이, 각도 등에 대해 정확한 측정을 요하는 수요가 늘었기 때문인데요. 기존의 라인 스캔 방식보다 사용하기 간편한 스냅샷 방식의 비전 시스템이 많은 사랑을 받을 것으로 예상하고 있습니다.
코그넥스는 레이저 타입, 스테레오 타입의 3D 비전 센서를 모두 보유하고 있습니다. 필요한 정확도 수준과 솔루션에 따라 선택해 사용할 수 있습니다.
△제품의 체적검사에 특화되어 있는 3D-A1000는 박스의 파손 여부도 감지가 가능하다.
▶ 핵심은 연결, ‘4차 산업혁명’
4차 산업혁명의 핵심은 IoT를 이용한 커넥티드 팩토리입니다. 제조 현장의 다양한 설비, 시스템에서 나오는 데이터를 연결해 효율성을 대폭 상승시키는 것이죠.
오랜 세월동안 제조업체는 공장 등의 현장에서 IoT 기술이 적용된 비전 시스템을 사용해 실시간으로 공급망 운영을 개선하고자 노력해왔습니다.
코그넥스의 비전 시스템은 세계 무수한 제조 현장에서 하루 20억개 이상의 제품 생산에 관여하면서 어떤 회사보다도 많은 디지털 이미지를 저장 및 분석하고 있습니다. 코그넥스는 비전 시스템을 연결해 고객이 데이터에 쉽게 접속하고 분석해, 예방적 유지관리와 장치관리 등을 보다 수월하게 할 수 있도록 지원하고 있습니다.
