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[사진] 자동차 조립 공장에 있는 자동차의 강철 프레임

사례 연구

자동차 부품 공급업체: A사

많은 비전 시스템이 필요한 외관 검사. 검사 정확도의 변동. 이 업체가 대형 부품 관리에 고유한 문제를 어떻게 해결했는지 알아보십시오.

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A사는 대형 부품의 경우 기존 기록을 바탕으로 주요 자동차 제조업체에 부품을 제공합니다. 이 회사는 최근 품질 표준이 더 높아지고 납품 기간도 더 짧아지는 추세에 따라 정확도와 효율성을 한층 개선하여 외관 검사 시스템을 구축하고자 했습니다. 그러나 이 회사는 대형 부품에 고유한 문제가 있었습니다.

상황

  • 여러 비전 시스템이 동시에 제어되므로 시스템 간 차이가 우려됩니다.
  • 비전 시스템을 다수 구매하는 것은 비용이 많이 들 수 있습니다.

'4D 고해상도' 렌즈 도입 후

  • 시스템 간 차이가 후지필름의 렌즈를 사용함으로써 억제되고 그렇게 하여 차이가 제거되었음.
  • 시야가 넓고 해상도 성능이 균일한 렌즈를 사용함으로써 카메라의 수를 줄였음.

문제 1: 렌즈 성능의 차이로 인해 포착된 이미지의 변화와 그러한 차이를 보정하는 데 필요한 공수

A사가 제조한 대형 부품은 자동차의 다양한 부품에 부착되는 제품입니다. 모양과 크기는 부착 부위와 자동차 유형에 따라 다릅니다. 외관 검사를 효율적으로 수행하기 위해 처음에는 각 구성 요소 전체를 동시에 촬영하여 부품을 검사하도록 계획했습니다. 일부의 경우, 다수의 비전 시스템을 사용하여 좌측, 우측, 상부 및 하부 또는 다른 각도에서 촬영하는 것이 포함됩니다. 대형 부품 검사를 위한 검사 시스템에는 20개 이상의 비전 시스템이 필요했습니다. 그러나, 사용한 렌즈는 성능에 차이가 있어서 이미지 검사 결과에 변동이 있었습니다. 일관된 결함 탐지 능력을 얻기 위해 조정 작업을 반복 수행했지만, 결국 소용이 없었습니다.

[사진] 차량 내부의 빈 바디 프레임

문제 2: 촬영 영역을 확장하면 균일한 이미지를 얻을 수 없음.

목표는 비전 시스템 간의 성능 차이를 줄이는 동시에 비전 시스템의 수를 줄임으로써 관리에 필요한 공수와 비용을 줄일 수 있는 새로운 검사 시스템을 구축하는 것이었습니다. 그러나 더 적은 비전 시스템으로 이전과 동일한 방식으로 큰 부품을 검사하려면 광각 렌즈를 사용하여 촬영 영역을 확장해야 했습니다. 그것만이 아닙니다. 이미지 프레임의 가장자리에서 가장 작은 불규칙성까지도 감지할 수 있는 고성능 렌즈가 필요했습니다.

문제 해결의 열쇠…
렌즈 간 해상도 성능의 차이를 제거하고 촬영 영역을 확장해야 함.

[로고] 금색 배경에 흑색으로 표시된 4D High Resolution 텍스트

A사는 이미지 검사 결과의 차이를 없애고 카메라 수를 줄이기 위해 최신 고해상도 카메라를 도입하기로 결정했습니다. 성공의 열쇠가 어떤 렌즈를 선택하는가에 달려 있다고 생각한 A사는 염두에 두고 있던 카메라 공급업체와 상의했습니다. 이 카메라 제조업체는 '4D 고해상도' 성능을 갖춘 후지필름의 머신 비전 카메라 렌즈를 권장하며 "이 렌즈가 카메라의 성능을 최고로 이끌어낼 것"이라고 말했습니다.

상황 1에 대한 해결책: 개별 렌즈 간에 차이가 거의 없는 렌즈 채택

여러 비전 시스템을 사용한 검사에서는 모든 시스템이 동일한 성능을 갖고 있지 않는 한 검사 결과가 달라집니다. 특히 렌즈는 저마다 품질이 다른 경향이 있기 때문에 특별한 주의가 필요합니다. A사는 개별적으로 차이가 나지 않는 품질 보장 렌즈를 원했습니다. 머신 비전 카메라에 사용되는 후지필름의 모든 '4D 고해상도' 렌즈는 성능면에서 렌즈 간 차이를 억제하기 위해 후지필름에서 자체 개발한 검사 장치로 엄격하게 검사합니다. 이외에도 각 렌즈의 철저한 품질 관리를 위해 모든 렌즈에 일련 번호가 부여됩니다. 또한 이 고해상도 렌즈는 촬영 거리 또는 조리개를 바꿀 때에도 해상도 저하를 억제할 수 있기 때문에, A사의 경우 카메라를 조건이 다른 여러 위치에 설치하여 이미지 검사 결과의 차이를 성공적으로 줄일 수 있었습니다. 이들 렌즈는 성능이 균일하므로 검사 시스템을 조정하는 데 걸리는 시간을 단축할 수 있어 작업자의 부담을 줄일 수 있습니다.

[이미지] 부유식 디자인의 초점 조정 그룹과 기존 렌즈의 초점 조정 그룹을 나란히 배치한 렌즈 내부의 도면

상황 2에 대한 해결책: 광각에서 촬영할 때 고해상도 성능을 제공하는 렌즈 채택

일반적으로 렌즈는 미리 정해진 표준 촬영 거리에서 최상의 해상도를 갖도록 설계되어 있습니다(설계 거리). 따라서, 거리가 변경되면 이미지의 가장자리가 흐려질 수 있습니다. 이러한 특성은 특히 광각 렌즈에서 두드러지는 경향이 있습니다. '4D 고해상도' 렌즈에는 부유 설계 기술이 사용됩니다. 렌즈 요소는 전방 및 후방 그룹으로 구성되고, 조리개 뒤의 렌즈 요소만이 초점으로 이동합니다. 이는 촬영 거리의 변화로 인한 해상도 저하를 억제합니다. 또한, 조립 과정에서 전체 렌즈 구조를 마이크로미터 수준으로 정렬하면 렌즈 축의 오정렬이 제거됩니다. 후지필름 렌즈는 이미지 전체에서 고해상도를 유지하므로 각 렌즈가 처리하는 영역이 확장될 수 있습니다. 그 결과, A사는 필요한 비전 시스템의 수를 크게 줄일 수 있었습니다.

[사진] 후지논 HF6XA-5M 시리즈 렌즈

HF6XA-5M 시리즈는 '4D 고해상도' 성능을 갖추고 있으며, 초점 길이가 6mm인 광각 렌즈이지만 이미지 중앙에서 가장자리까지 높은 수준의 해상도를 유지합니다. 따라서 이 렌즈는 A사와 같이 대형 부품을 검사하는 경우에 가장 적합합니다. A사의 일부 비전 시스템은 검사 대상 부품과 거리를 두고 설치해야 합니다. A사의 경우 HF6XA-5M을 도입한 주요 이유는 넓은 촬영 구역을 보장하면서 가장자리에서도 고해상도 성능을 자랑하는 제품이기 때문입니다. 또한 엄격한 품질 검사 및 모든 렌즈에 일련번호를 부여하는 관리 형태도 이 회사의 신뢰를 얻는 데 중요한 역할을 했습니다.

  • * 이 사례는 실제 사실을 바탕으로 정리된 것입니다.