AI 이미지 프로세싱을 활용한 빛 반사가 심한 부품의 품질 관리

배경: 까다로운 표면과 엄격한 요구 사항

EVVA에서 생산되는 금속 부품들은 여러 제조 공정을 거치며 매우 엄격한 품질 규격을 충족해야 합니다. 이러한 부품에는 출입 보안 기술에 사용되는 잠금 실린더, 실린더 코어, 그리고 정밀하게 가공되거나 도금 처리된 기타 정밀 부품 등이 포함됩니다. 육안으로는 거의 보이지 않는 0.1mm 미만의 미세한 스크래치 같은 기계적 결함이나 도금 불량까지도 반드시 잡아내야 합니다.

핵심적인 어려움은 바로 빛 반사가 심한 표면이 빛을 반사하여 중요한 결함 정보를 가려버릴 수 있다는 점입니다. 신뢰할 수 있는 평가를 내리기 위해 종종 여러 각도에서 관찰해야 합니다. 실제로 이는 수동 검사의 일관된 높은 품질 유지를 복잡하게 만듭니다. 이에 따라 결함을 안정적으로 감지하고, 작업자를 지원하며, 생산 공정에 안정적으로 통합될 수 있는 솔루션이 요구되었습니다.

솔루션: 밀폐형 검사 박스, 맞춤형 조명, 그리고 AI

이 까다로운 검사 과제들을 안정적으로 해결하기 위해, Danube Dynamics와의 협업을 통해 AI 기반의 검사 시스템이 개발되었습니다. 이 시스템은 400 × 300 mm 크기의 Eurobox에 정렬된 부품들을 한 번에 캡처하고, 표면 결함을 자동으로 평가하며, 이를 통해 재현 가능한 품질 관리 체계를 생산 공정에 안정적으로 통합합니다. 상자 안에는 최대 126개의 부품이 정렬되어 담기며, 이 모든 부품이 단 한 번의 공정으로 검사됩니다. 빛 반사에도 불구하고 일정한 조건을 유지하기 위해, 맞춤형 조명이 장착된 밀폐형 테스트 상자가 사용됩니다. 개별 제어가 가능한 4개의 RGBW 바는 다양한 색상과 조명 각도를 허용하여 다양한 결함 패턴을 가시화합니다. 조명과 이미지 품질, 그리고 AI 평가의 조화로운 상호작용이 이번 솔루션의 핵심이었습니다.

이미지 캡처는 IDS uEye 제품군의 흑백 산업용 카메라 모델 U3-36P0XCP-M-GL Rev. 1.2를 통해 수행됩니다. 이 카메라는 19.80 MP onsemi 센서 AR2020을 기반으로 하여, 5136 × 3856 픽셀의 5K UHD 해상도를 제공하고, 미세한 표면 디테일을 검사하는 데 매우 적합합니다. 4:3 화면비의 1/1.8인치 롤링 셔터 센서로 아주 작은 결함까지도 상세하게 촬영할 수 있습니다. 이 시스템은 초점 거리가 8.5 mm인 IDS 렌즈(20M11-C08528 모델)를 장착하고 있습니다.

카메라는 Eurobox 전체를 고해상도로 캡처합니다. 이렇게 획득한 이미지 데이터는 AI를 활용하여 각 개별 부품의 아주 미세한 결함까지도 감지할 수 있습니다. 여기서 중요한 것은 픽셀 수뿐만 아니라, 규정된 조명 조건 아래에서의 반복 정밀도입니다. 모노크롬 버전 모델은 표면 특징의 고대비 표현을 추가로 지원합니다.

“특히 빛 반사가 심한 표면의 경우, 미세한 차이를 안정적이면서도 상세하게 묘사하는 것이 필수적입니다.“라고 IDS 2D 카메라 제품 책임자 Jürgen Hejna는 강조합니다. “이 카메라의 높은 센서 해상도와 손쉬운 통합 편의성은 산업용 애플리케이션을 위한 견고한 기반을 제공합니다.”

통합의 편의성 또한 Danube Dynamics가 이 제품을 선택한 결정적인 요인이었습니다. 이 카메라는 표준 인터페이스를 통해 전체 시스템에 간편하게 통합할 수 있습니다. 덕분에 개발에 드는 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 실제 가동 중에도 안정적인 검사 결과를 보장합니다.

측정 가능한 이점

이 솔루션의 잠재력은 첫 번째 실제 현장 투입 때부터 곧바로 증명되었습니다. AI는 숙련된 전문가조차 거의 알아차리지 못했던 미세한 불량까지 감지했습니다. 무엇보다도 검사 시간이 대폭 단축되면서 도입 효과를 수치로 즉각 확인할 수 있었습니다.

기존에 유로박스당 30초 이상 걸리던 수동 육안 검사 시간이 5초 미만으로 단축되었습니다. 이는 규정된 4가지 조명 시나리오를 바탕으로 부품당 4장의 이미지를 생성하는 방식을 기반으로 합니다. 이후 진행되는 AI 추론은 실린더당 약 10밀리초의 실행 시간 내에 이루어집니다.

이와 동시에 검사 프로세스의 완전한 디지털화가 이루어졌습니다. 이제 검사 결과는 체계적으로 문서화되며 통계적으로 평가됩니다. 과거에는 기록되지 않았던 불량품과 편차 데이터가 이제는 투명하게 추적 가능해졌습니다. 결과적으로 수동 품질 관리를 완전히 대체하는 것이 아니라, 작업자를 정밀하게 지원하는 체계가 구축된 것입니다. 이를 통해 직원들의 업무 부담은 줄어들고, 검사 프로세스는 재현성을 갖추게 되었으며, 품질은 생산 공정 내에 측정 가능한 형태로 완벽히 통합되었습니다.

또 다른 이정표는 AI를 자체적으로 재훈련시킬 수 있는 기능입니다. EVVA는 새로운 제품 라인업이나 새로운 유형의 불량 패턴을 시스템에 스스로 추가할 수 있습니다. 이는 솔루션의 미래 지속 가능성을 높여주며, 시스템의 기본 구조를 변경하지 않고도 늘어나는 요구사항에 맞춰 유연하게 조정할 수 있도록 해줍니다.