완벽히 통합된 비전 솔루션과 함께 유연한 소프트웨어 패키지를 사용하여

머신비전 어플리케이션을 훨씬 쉽게 생성, 유지 관리 및 진단할 수 있다.(사진. B&R)

4차산업혁명 및 스마트 팩토리라는 새로운 제조 트렌드와 맞물려 머신비전(Machine Vision)이 더욱 각광을 받고 있다.

머신비전은 이미지를 캡처하고 프로세싱하는 기능을 실행하는 장치(하드웨어) 및 소프트웨어의 조합으로 이루어진 모든 산업 및 비산업 어플리케이션으로, 사람이 인지하고 판단하는 기능을 하드웨어와 소프트웨어의 시스템이 대신 처리하는 기술이다.

4차산업혁명 시대가 도래하면서, 미래에는 더 많은 부분이 자동화되고 기계화될 것으로 예상이 된다. 특히 인건비 상승, 치열해진 가격 경쟁으로 인해 공장의 효율화가 필요해진 제조업 분야에서 스마트 팩토리는 발전할 수밖에 없는데, 이 스마트 팩토리에서 반드시 필요한 것이 바로 머신비전이다. 머신비전은 생산부터 포장 출하까지 모든 공정에 적용되어, 조립, 검사 등에 활용될 뿐만 아니라, 추적관리 시스템에 있어서 핵심적인 역할을 한다. 라온피플 김명균 상무는 “스마트 팩토리에서의 머신비전은 과거의 단순한 데이터 수집 및 분석을 넘어서, 수집된 데이터를 가공하고 재해석해서 전체 공정을 개선하는 데 중추적인 역할을 한다.”고 설명한다.

이렇듯 머신비전의 중요성이 커지면서 오므론(Omron)이나 코그넥스(Cognex), 발루프(Balluff) 등 자동화 업체들은 관련업체를 인수하고, 머신비전 업계에서의 자사의 경쟁력을 강화해 나가고 있다.

오므론은 일본 머신비전 카메라 업체인 센텍(Sentech) 사를 인수해 PC Vision 시장으로까지 진출하는 한편, 2017년 미국의 마이크로스캔 사를 인수해 바코드 인식 및 검증 라인업을 강화했다. 또 발루프는 매트릭스 비전(Matrix Vision)을 인수 합병하고, 산업용 카메라 역량을 대폭 강화했다. 특히 코그넥스는 딥러닝 소프트웨어 제조업체인 ‘비디 시스템즈(ViDi Systems)’ 인수로 이미지 분석기능을 향상 시킨데 이어, 수아랩이라는 국내 업체를 2,300억 원에 인수하고, 자사의 딥러닝 기술 역량을 대폭 강화하면서, 업계의 이슈가 되기도 했다.

현재 머신비전 시장에는 코그넥스를 비롯한 오므론, 키엔스 등이 업계 강자로 시장을 주도하고 있고, 라온피플이 솔루션 위주의 영업을 전개하면서 일정한 시장을 점유하고 있으며, 이외에도 발루프와 바슬러, 바우머, 뷰웍스 등의 업체가 시장에 가세하고 있다. 특히 최근 국내 제어기기 업계를 대표하는 오토닉스에서도 비전센서를 선보인데 이어, 머신비전 제품 포트폴리오를 강화해 나가고 있는 것으로 알려져 있다.

머신비전이 제어시스템에 통합된 통합형 머신비전 등장

이러한 시장 판도에 변화를 예고하는 부분은 통합형 머신비전의 등장이다.

PC 베이스 자동화 업체인 백호프(Beckhoff) 및 B&R은 자사의 소프트웨어 내에 비전 알고리즘을 통합해 다른 외부 디바이스 없이도 PLC 프로그램으로 비전 알고리즘을 쉽게 구현할 수 있도록 기술을 전개해 나가고 있다.

일반적인 머신비전은 별도의 비전 컨트롤러를 두고 PLC와 같은 산업용 제어기와 인터페이스를 해서 활용을 하는 구조로 되어있다. 백호프코리아 정명오 차장은 “이러한 구조에서는 필연적으로 비전 시스템과 제어기 간에 지연이 발생하고, 시스템 구축 문제, 유지 보수 문제 등 안정성 확보 등에서 많은 문제들이 있을 수 있다.”라고 말한다. 또 “시스템 엔지니어들이 여러 다른 밴더들의 하드웨어와 소프트트웨어를 통합해야 하는 번거로움이 따르게 되는데, Beckhoff의 TwinCAT3 Vision은 별도의 추가 구성요소 없이 PLC 명령어로 이미지 프로세싱을 할 수 있도록 구성되었기 때문에, 영상 전문가가 아닌 일반 PLC 프로그래머가 쉽게 영상 처리 알고리즘을 설계하여 다양한 제품에 적용할 수 있는 유연한 알고리즘을 제공한다.”라고 설명했다.

이와 함께 “비전 설비들은 동일한 품질의 이미지를 얻기 위해서 많은 반복 촬영과 시간을 소비하게 된다. 동일한 품질을 얻기 위한 제약 요소들 중 모션과의 연동 부분에서의 일정하지 않은 지연 요소들로 인해서 둘 간의 적절한 조건들을 찾기 위한 힘든 과정을 겪게 된다. TwinCAT Vision은 하나의 시스템에서 모션과 Vision을 같이 사용함으로써 둘 간의 동기화를 할 수 있기 때문에 지연을 최소화하여 택타임(Tack time)을 줄일 수 있고, 동일 품질의 이미지를 취득하는 것이 용이하다. 뿐만 아니라 하나의 시스템 (제어기)에서 사용할 수 있기 때문에 비전을 위해서 별도의 PC가 차지하는 공간도 줄일 수가 있다.”고 강조했다.

또 B&R코리아 서승철 차장은 “B&R은 카메라, 렌즈, 조명 장비 및 소프트웨어로 구성된 지능적이고 유연한 비전 포트폴리오를 제공한다. 머신비전이 제어시스템에 완벽하게 통합되어 전체 시스템에서 동기식 데이터 교환이 가능하다.”고 말하고, “완벽히 통합된 비전 솔루션과 함께 유연한 소프트웨어 패키지를 사용하여 머신비전 어플리케이션을 훨씬 쉽게 생성, 유지 관리 및 진단할 수 있는 강력한 솔루션이 제공되면서, 통합형 머신비전에 대한 수요는 크게 늘어날 것으로 예상한다.” 피력했다.

스마트 카메라 BVS시리즈(사진. 발루프코리아)

AI 기반 머신비전 속속 출시...머신비전 수요 확대에 동인으로 작용

또 한가지 머신비전 업계의 중요한 변화는 AI 기반 머신비전의 잇따른 출시다.

코그넥스는 ‘비전프로 비디(VisionPro ViDi)’라는 공장 자동화 전용으로 개발된 최초의 딥러닝 기반 이미지 분석 소프트웨어를 출시한데 이어, 올해 4월 딥러닝 기반의 산업용 스마트 카메라 ‘인사이트 D900’을 내놨다. 또 이에 앞서 라온피플은 2016년 NAVI AI라는 AI 소프트웨어를 개발하고, 스마트 카메라 등의 딥러닝이 적용되 엣지 디바이스들을 공급하고 있다. 또 오므론은 자사의 기존 Super FH 시리즈 하드웨어 베이스에 AI 기능을 추가해서 AI FH 시리즈라는 AI 기반의 머신비전을 새롭게 릴리즈했다.

인공지능(AI) 기법을 이용하면 산업용 비전 시스템의 이미지 분석 성능을 향상시킬 수 있다. 육안검사의 정교함과 유연성에 컴퓨터 시스템의 신뢰성, 일관성, 속도를 결합시키기 때문에, 기존 머신비전의 접근방식으로는 유지관리가 거의 불가능했던 까다로운 검사들을 해결할 수 있다.

최근의 급성장하고 있는 AI 기술과 융합되면서, 스마트 팩토리에서의 머신 비전의 활용도 및 역할은 더욱 높아지고 있다.

코그넥스의 이형규 전무는 “AI 머신비전을 사용하면 정확한 비전 이미지 데이터 획득은 물론이고 이를 정확하게 분석하는 기능까지 고객에게 함께 제공할 수 있어 생산성을 높이고 공정 데이터에서 더 많은 가치를 발견할 수 있다.”라고 설명한다.

한편, AI 기술이 머신비전에 접목되면서 머신비전이 적용 가능한 시장이 확대되면서, 관련업계에 기대감이 높아지고 있다.

라온피플의 김 상무는 “AI 기술이 들어오면서 머신비전 시장이 훨씬 더 커졌다. 머신비전은 현재 산업 트렌드와 미래 유망한 여러 분야에서도 반드시 필요한 기술이 됐다.”고 말한다. 또 한국오므론의 최기훈 책임은 “실제로 많은 고객사에서 AI에 관심을 갖고 테스트를 통해 적용하여 좋은 반응을 얻고 있다.”라고 말했다.

물류 및 이차전지 등의 분야에 ‘눈독’

현재 기계 제조, 자동차, 전자제품, 반도체 등의 제품이 과거에 비해 더욱 소형화, 정밀화 되면서 제품 및 부품에 대한 정확한 검사가 더욱 중요해지고 있으며, 전 세계적으로 비정형적 불량 개선 및 작고 정밀한 부품도 빠르고 정확하게 검사할 수 있는 머신비전 솔루션에 대한 수요가 가파르게 증가하고 있다. 올해는 코로나 사태로 인해 투자가 보류되는 부분이 많이 있는데, 업계에서는 코로나 사태가 지나가면 다시 투자가 재개될 수 있을 것으로 기대를 하고 있다.

머신비전 업체들은 최근, 기존의 자동차 및 반도체, FPD 등의 분야 외에 이차전지 및 물류, 식음료 시장을 타깃으로 영업력을 집중하고 있다.

특히 이차전지와 물류시장은 그야말로 미래의 먹거리로 떠오른 ‘핫’한 시장으로 코그넥스 및 오므론, B&R 등의 업체들은 관련 조직을 확대하고 영업과 마케팅을 강화하고 있다.

발루프코리아 최원석 부장은 “EV를 제외한 전통적인 자동차 시장은 줄어들 걸로 예상을 하고, 터닝포인트로 보고 있는 게 배터리, 반도체, FPD 분야다. 이들 분야를 확대하기 위해 역량을 집중하고 있는데, 새로운 동력이 비전 분야다.”라고 말했다. 또 라온피플의 김 상무는 “머신비전은 기존의 반도체, 디스플레이 분야에서 점차적으로 적용 분야가 다양한 산업으로 확대되고 있기 때문에, 지속적인 성장을 기대하고 있다.”고 말하고 라온피플은 올해 한 해 작년 대비 2배 이상의 성장을 예상하고 있다고 밝혔다.

AI 머신비전 ‘AI FH 시리즈’(사진. 한국오므론)

3D 처리 기술과 로봇 가이던스, 머신비전 기술 트렌드로 부상

향후 머신비전 기술 트렌드로는 3D 처리 기술과 로봇 가이던스가 꼽힌다.

현재 머신비전은 2차원 영상의 기본 특성을 분석하는 2D 머신 비전에서 높이나 깊이 방향의 정보까지 함께 활용하는 3D 머신비전으로 진화하고 있다. 최신의 카메라 시스템 및 영상처리기술 등이 적용되는 3D 머신비전은 대상의 입체적인 형상에 대한 분석이 가능해 여러 산업 분야, 특히 스마트 팩토리로 대변되는 지능화된 제조라인에서 생산 제품의 품질 향상과 생산 공정 효율화를 주도하는 핵심 요소로 그 중요성이 증대되고 있다. 라온피플 김 상무는 “최근에는 전기/전자, 자동차와 같은 제조업과 물류업 등에 3D 머신비전 기술이 적용되고 있으며, 제품 품질 평가 및 결함 검출, 제조 생산성 향상을 위한 작업 지시 및 데이터 수집 등의 다양한 정보를 제공함으로써, 공정 수율 및 생산납기를 단축시키고 있다.”라고 말했다.

또 발루프 최부장은 “많은 기업들이 사람들 대체하기 위하여 로봇을 적용하고 있지만 실제로 제약 사항이 많다. 정교하지만 판단의 영역을 대체할 수 없기 때문이다. 해당 영역은 딥 러닝으로 대체하고 있다. 이런 면을 봤을 때 머신 비전의 수요는 더욱 급속도로 성장할 것으로 보인다.”라고 설명했다.