스마트 제조를 핵심으로 하는 4차 산업혁명의 배경 아래, 중국 제조 2025 전략이 심화됨에 따라 산업용 지능형 로봇 시장이 폭발적인 성장세를 보이고 있으며, 이 중 머신 비전은 산업용 로봇에서 중요한 역할을 합니다. 그렇다면 머신 비전은 산업용 로봇에 어떤 종류의 '시야'를 제공하는 것일까요? 미래에 산업용 로봇이 산업 자동화와 지능형 산업 4.0의 발전에 크게 기여할 수 있을까요?
산업용 로봇의 "뇌 중추 신경계"로써, 인공지능은 최근 몇 년간 지속적으로 고속 발전 단계에 있었다. 많은 산업용 로봇들이 이미 상당히 높은 지능적 특성을 갖추었지만, 인간이 상상해온 지능 수준에는 아직 멀리及하지 못하고 있다. 로마가 하루아침에建成되지 않듯이, 로봇도 한 번에 매우 지능적으로 될 수는 없다.
실제적인 산업 자동화의 실현을 위해서는 높은 수준의 지능을 가진 산업용 로봇들이 일부 인간의 작업을 대체해야 한다. 분명히, 로봇이 인간의 작업을 잘 대체하려면 첫째로 그들을 "보게" 만들어야 한다. 그것뿐만 아니라, 일상 생활에서 우리는 드론이나 스마트 청소기와 같은 다양한 지능형 제품들도 볼 수 있다.
물론, 산업용 로봇도 예외는 아니다. 산업용 로봇이 사물을 관찰할 수 있는 능력을 갖추면, 잘 판단하여 지능적이며 유연하게 행동할 수 있으며, 일부 문제를 스스로 해결할 수 있다. 더욱이, 4차 산업혁명의 큰 힘 아래에서, 지능형 제조가 산업용 로봇에 대한 요구도 점점 더 높아지고 있다. 특정 동작을 프로그래밍을 통해 실행하는 전통적인 로봇은 더 이상 제조 산업의 발전 요구를 충족시킬 수 없게 될 것이다.
많은 경우, 우리는 로봇이 식별, 분석, 처리 및 기타 고급 기능을 수행할 수 있도록 해야 합니다. 즉, 산업 기계에 사람의 눈을 대체해 측정과 판단을 할 수 있는 "금눈"을 설치해야 합니다. 기계 시각은 산업용 로봇에 "눈"을 설치하는 것과 같아서, 물체를 명확하고 지치지 않게 보고 인간의 눈으로 검사하고 감지하는 기능을 수행하게 합니다. 이는 높은 자동화 수준의 대량 생산에서 매우 중요합니다.
머신 비전 시스템은 머신 비전 제품(즉, 이미지 캡처 장치)을 통해 포착된 객체를 이미지 신호로 변환하고 이를 특수한 이미지 처리 시스템으로 전송하여 객체의 형상 정보를 얻습니다. 픽셀 분포, 밝기, 색상 등의 정보에 따라 이미지 시스템은 이러한 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이후 이 신호들에 다양한 연산을 수행하여 대상의 특징을 추출합니다. 식별 결과에 따라 현장에서 장비 동작이 제어됩니다.
일반적으로 말해, 머신 비전은 컴퓨터를 이용해 인간의 시각 기능을 모방하는 것입니다. 이는 인간 두뇌의 일부 기능을 가지고 있으며, 객관적인 사물의 이미지에서 정보를 추출하고 이를 처리 및 이해하여, 최종적으로 산업용 지능 제조에서 실제 검출, 측정 및 제어 자동화에 사용됩니다.
스마트 제조는 산업용 로봇과 머신 비전을 긴밀히 결합합니다. 머신 비전은 인공지능의 다음 방향이 될 것입니다.
머신 비전은 산업에서 널리 사용되며 네 가지 주요 기능이 있습니다
1. 안내 및 위치 지정, 비전 위치 지정은 측정할 부품을 빠르고 정확하게 찾아 그 위치를 확인하는 것을 요구합니다. 적재 및 하역에서는 머신 비전을 사용하여 위치를 파악하고 조작기를 정확히 유도합니다.
반도체 패키징 분야에서는 머신 비전으로 얻은 칩 위치 정보에 따라 픽업 헤드를 조정하여 칩을 정확히 선택하고 연결하는 것이 필요합니다. 이는 머신 비전 산업 분야에서 시각 위치 지정의 가장 기본적인 응용 사례입니다.
2. 외관 검사: 생산 라인에서 제품의 품질 문제를 탐지하는 것으로, 이는 또한 가장 많은 노동력을 차지하는 부분입니다. 기계 비전은 의약품 분야에 적용되며, 주요 검사 항목에는 크기 검사, 병체 외관 결함 검사, 병어 결함 검사, 병 입구 검사 등이 포함됩니다.
3. 고정밀도 검출: 일부 제품의 정밀도가 매우 높아 0.01-0.02m 또는 심지어 마이크로 수준에 달하며, 이를 인간의 눈으로는 검출할 수 없고 반드시 기계로 완성해야 합니다.
4. 인식은 기계 비전을 사용하여 이미지를 처리, 분석, 이해하여 다양한 패턴을 가진 목표물과 객체를 식별하는 것입니다. 자동차 부품, 식품, 의약품 등에 사용될 수 있습니다.
일반적으로 기계 시각 시스템의 특징은 생산의 유연성과 자동화를 향상시키는 것이다. 기계 시각은 수작업이 어려운 위험한 작업 환경에서 인공 시각을 대체하거나, 인공 시각이 요구사항을 충족하기 어려울 때 사용된다. 동시에 대량의 산업 생산 과정에서 인공 시각으로 제품 품질 검사를 할 경우 효율性和 정확性이 낮기 때문에, 기계 시각을 사용한 감각 검출 방법은 생산 효율성을 크게 향상시키고 생산의 자동화를 높일 수 있다. 또한 기계 시각은 정보 통합을 실현하기 쉽다. 이는 컴퓨터 통합 제조의 기본 기술이다.
중국 산업용 로봇 산업의 급속한 발전은 세계 최고가 되었다. 제조업의 지능형 제조로의 업그레이드 수요, 제조업의 거대한 시장 규모, ‘메이드 인 차이나 2025’ 전략의 추진, 그리고 다양한 산업들의 레이아웃은 산업용 로봇의 발전을 위한 ‘좋은 시기, 좋은 장소, 화목한 사람들’을 창출했다. 모든 대형 제조 회사들이 지능형 공장을 경쟁적으로 구축하고 있다. 로봇 산업의 발전은 강력한 리듬을 가지고 있으며, 전체 제조업의 수요 규모는 허락하지 않는다. 산업용 로봇 산업의 발전은 기계 시각의 응용에 많은 기회를 제공할 것이다.
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