비전 검사 시스템: 디지털 기술로 정밀도와 효율을 높이는 측정 기술

비전 검사 시스템은 오늘날의 디지털 및 데이터 중심 기술로 엄청난 변화를 겪었습니다. 어떻게 진화했고, 오류를 줄이며, 부품 품질을 효율적이고 자동화된 방식으로 향상시켰는지 알아봅니다.

부품 검사용 도구와 기계는 상당히 큰 방향으로 진화했습니다. 오늘날의 비전 검사 시스템 기술을 더 잘 이해하려면 어떻게, 왜 변화했는지 아는 것이 도움이 됩니다.

미쓰도요의 엔지니어링 및 제품 전문가와 이야기를 나눠봤습니다.

측정 장비의 진화: 프로파일 프로젝터 콤파레이터 vs 비전 검사 시스템

초기 콤파레이터는 흔히 '섀도그래프'로 불렸습니다. "확대된 공작물 이미지에서 드리워진 그림자를 오버레이 차트가 있는 스크린에 투영해 측정한다"고 Quality Magazine의 '콤파레이터: 눈에 보이는 것 이상' 기사에 나옵니다.

"이 기술은 1950년대부터 존재했지만 여전히 현장에서 쓰입니다."라고 미쓰도요 제품 스페셜리스트 마크 소코는 말합니다. 그는 15년 근무했으며 전직 광학 애플리케이션 엔지니어입니다.

미쓰도요는 여전히 콤파레이터를 판매하지만, 기술 자체는 크게 발전했습니다. 과거에는 6~7피트(약 1.8~2.1m) 크기의 대형 기계에 후방에서 부품을 비추는 큰 조명이 달렸습니다.

오늘날의 콤파레이터는 더 작아졌습니다.

출처: 미쓰도요

"사람들은 여전히 콤파레이터를 좋아하는데, 사용하기 쉽기 때문입니다."라고 소코는 말합니다. "평생 직업 현장에서 콤파레이터를 써왔습니다. 익숙한 방식을 고수하려는 숍도 있습니다."

오늘날의 콤파레이터는 디지털화됐습니다. 화면의 십자선을 부품 한쪽 가장자리에 맞추고 디지털 판독값(DRO)을 읽습니다.

"십자선을 부품 한쪽에 대고 DRO의 X값을 0으로 맞춘 뒤, 반대쪽으로 이동해 숫자를 읽으면 그게 거리입니다. 인치, 밀리미터 등 원하는 단위로 나옵니다."라고 소코는 설명합니다.

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컴퓨터와 데이터가 비전 검사 시스템에 미친 영향

콤파레이터는 측정의 직관적인 방식으로 제 역할을 잘합니다. 하지만 내재된 한계가 있습니다.

"콤파레이터의 정확도는 작업자가 십자선을 부품 가장자리에 얼마나 잘 맞추느냐에 달려 있습니다."라고 소코는 말합니다. "비전 시스템은 작업자 개입을 배제해 콤파레이터보다 훨씬 높은 정확도를 얻습니다."

비전 시스템에서는 부품 가장자리가 자동으로 결정됩니다. 첨단 컴퓨터 소프트웨어와 카메라가 후방 투영 부품보다 훨씬 많은 디테일을 포착합니다.

"카메라는 콤파레이터보다 빛을 더 잘 모읍니다."라고 소코는 말합니다. 콤파레이터는 프로파일 조명을 써서 외곽선은 잘 보이지만 부품 표면은 보기 어렵습니다.

오늘날 일부 콤파레이터는 광원이 여러 개지만 여전히 투영 방식이라 거울 반사광의 한계가 있습니다. 좋은 카메라를 단 비전 시스템이면 프로파일 조명과 균일한 표면 조명(카메라 가장자리의 링 라이트 등)을 모두 활용해 부품을 더 많이, 더 확실하게 보고 측정할 수 있습니다.

자동화된 오늘날의 비전 검사 시스템 덕분에 부품 품질 측정이 훨씬 효율적이 됐습니다. 오류 여지가 줄고 검사 과정이 훨씬 빠릅니다. 제조업계 누구나 알듯 속도가 중요합니다.

"대부분 비전 시스템은 CNC, 즉 모터 구동에 컴퓨터 제어입니다. 프로그램을 짜면 기계가 자동으로 움직이며 가장자리와 표면을 측정합니다."라고 소코는 말합니다.

오늘날 검사 기술의 또 다른 동향은? "측정학이 오늘날의 정밀 제조를 만나다"를 읽어보세요.

최첨단 비전 검사 시스템은 팔레타이징이 가능해 콤파레이터보다 한 번에 훨씬 많은 부품을 검사할 수 있습니다. 기계 프로그래밍이 가능해 효율이 극대화됩니다.

"프로그램을 짜면 소프트웨어가 기계와 카메라에 '이 위치로 이동, 측정, 다음 위치로 이동...' 식으로 지시합니다. 작업자가 부품을 비전 기계에 올리고 프로그램을 불러와 '실행' 버튼만 누르면, 그 사이 다른 일을 할 수 있습니다. 여러 부품이 팔레트에 올려져 있다면 그것들도 자동 측정됩니다."라고 소코는 설명합니다.

비전 시스템의 다양성 이해

미쓰도요는 제품군을 세 가지로 나눕니다. 항상 CNC 기반인 '퀵 비전(Quick Vision)'. 속도와 자동화가 필요 없거나 예산이 작은 숍을 위한 '퀵 스코프(Quick Scope)'와 '퀵 이미지(Quick Image)'. 스코프 라인은 항상 수동 조작입니다. 퀵 이미지는 수동 또는 모터 구동이 가능합니다.

'퀵 비전'은 정확성을 최우선으로 하는 숍을 위한 것입니다. 최상위 '울트라' 모델은 미쓰도요에 따르면 '세계에서 가장 정확한 비전 시스템 중 하나'로, NIST(미국 국립표준기술연구소) 같은 정부 기관의 정교한 표준 측정에 쓰입니다.

광섬유 제조업체도 하이엔드 울트라 시스템을 사용합니다.

"작은 광섬유 다발로 빛을 보낼 때, 한 섬유 끝과 다른 섬유 끝이 정확히 맞물리지 않으면 빛이 다 통과하지 못해 신호 손실이 발생합니다. 이 커넥터들은 공차가 매우 엄격해 섬유가 최대한 정확하게 결합되도록 해야 합니다."라고 소코는 설명합니다.

반면 퀵 이미지는 '텔레센트릭' 광학계를 써서 피사계 심도 샷을 빠르고 정확하게 얻습니다.

"측정되는 동안 부품 전체가 계속 초점에 있습니다. 콤파레이터보다 훨씬 빠르고 부품을 더 많이 봅니다."라고 소코는 말합니다.

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