체계적인 접근을 통한 스마트 농업: 가족 경영 기업을 위한 경제적인 이미지 프로세싱 기반 자동화

과제: 품질 확보, 비용 절감

감자와 양파를 손으로 선별하는 작업은 시간과 노동력이 많이 소요됩니다. 성장 균열, 선충 피해, 건식 및 습식 부패, 기형, 기계적 손상 또는 녹변 현상과 같은 다양한 유형의 손상은 상당한 노력을 기울여야만 정확하게 식별할 수 있습니다.

Karevo의 공동 창립자이자 대표이사인 Benedikt Keßler는 다음과 같이 강조합니다: "Karevo DUO85는 직거래 판매 업체와 가족 경영 기업에서도 광학 선별 기술을 쉽게 활용할 수 있도록 하기 위해 개발되었습니다. 이를 통해 소규모 기업들도 디지털 전환을 실현하고 공정을 효율적으로 자동화할 수 있습니다. 이 시스템은 제품 품질을 높은 수준으로 일정하게 유지해주며, 선별 작업 시 직원들의 업무 부담을 줄여줍니다.

솔루션: 감자와 양파를 위한 AI 기반 비전 기술

Karevo DUO85는 선별 공정을 완전히 자동화합니다. 시스템 구성에 따라 IDS uEye FA 시리즈 GigE Vision 카메라가 최소 2대에서 최대 8대까지 사용됩니다. 이 카메라들은 모든 각도에서 감자를 촬영하여 표면의 360° 전체 모습을 제공합니다. 이 시스템은 감자 한 개당 15장 이상의 사진을 촬영하여 고성능 컴퓨터를 통해 실시간으로 분석합니다.

이미지 데이터는 특수 개발된 소프트웨어 프로그램으로 전송되며, 이 프로그램은 인공지능을 활용하여 크기, 결함의 유형 및 심각도, 형태 및 기타 품질 파라미터와 같은 특성들을 평가합니다. AI는 가장 빈번하게 발생하는 7가지 품질 결함을 픽셀 단위의 정밀도와 최대 95%의 정확도로 감지하며, 동시에 결함의 강도와 크기를 함께 평가합니다. DUO85는 감자 외에도 노란색과 빨간색 양파를 선별하며, 이물질 감지 기능도 뛰어납니다. 감자와 양파에서 돌과 흙덩이를 확실하게 제거합니다.

사용된 AI 모델은 실제 현장 조건에서도 안정적으로 작동하도록 설계되었으며, 오염이 심한 작물이나 특정 품종과 같이 필요한 경우 추가 이미지 데이터를 활용해 성능을 더욱 최적화할 수 있습니다.

이러한 분석을 바탕으로 시스템은 공압식 핑거 시스템을 제어합니다. 이는 압축 공기로 작동하는 방향 전환 및 선별 시스템으로, 개별 제어가 가능한 손가락 모양의 액추에이터가 이미지 프로세싱과 동기화되어 컨베이어 벨트 위의 제품을 정밀하고 부드럽게 원하는 방향으로 선별합니다. 이를 통해 손상되거나 규격에 미달하는 작물을 확실하게 선별할 수 있습니다.

결과: 일관된 선별 결과, 인력 요구 사항 절감, 그리고 시간당 최대 5톤에 달하는 안정적이고 지속적인 처리량은 모든 규모의 기업에 명확한 경제적 이점을 제공합니다.

경제적 이점: 합리적인 투자 비용으로 도입 가능

DUO85 개발의 주요 목표 중 하나는 진입 장벽을 낮추는 것이었습니다. 이 시스템은 기존에 인공지능 기반의 이미지 프로세싱 및 비전 기술을 접하기 어려웠던 직거래 판매 업체와 가족 경영 기업을 위해 특별히 설계되었습니다. Keßler는 “DUO85를 통해 소규모 기업들도 디지털 전환을 시작할 수 있게 되었습니다”라고 말합니다. "고객은 막대한 투자 비용 없이도 균일한 고품질을 유지하며, 직원의 업무 부담을 대폭 줄이고, 더욱 효율적인 업무 프로세스를 구축할 수 있습니다."

수익성은 개별적인 운영 구조에 따라 달라집니다. Karevo는 일반적으로 1~2명의 (임시) 인력 절감 효과가 있을 것으로 추산하며, 이로 인해 대부분의 경우 투자 회수 기간이 약 2~3년 정도 소요됩니다.

가격은 중소기업이 투자 수익률을 극대화하고 수익성을 확보할 수 있도록 특별히 설계되었습니다. 또한, 이 시스템은 모듈식 확장성을 갖추고 있어 다양한 규모의 기업에 유연하게 적용할 수 있으며, 이는 장기적인 투자 안정성을 보장하는 중요한 요소입니다.

IDS의 카메라 기술: 견고함, 강력한 성능, 손쉬운 통합

Karevo는 Sony Pregius S 시리즈의 5.10MP IMX547 센서를 탑재한 IDS uEye FA 시리즈 GigE Vision 카메라를 사용합니다. 이 카메라들은 글로벌 셔터 및 BSI(뒷조명) 기술 덕분에 선별 및 가공 구역의 까다로운 조명 조건에서도 뛰어난 이미지 품질을 제공합니다. IP69K 등급의 방수·방진 성능, 나사식 커넥터, 그리고 넓은 작동 온도 범위를 갖춘 견고한 설계 덕분에 거친 농업 환경에서 사용하기에 적합합니다. 카메라 자체 전처리와 같은 기능 또한 시스템에 요구되는 연산 부하를 낮춰줍니다.

IDS 2D 머신 비전 제품 매니저 Jürgen Hejna는 이를 다음과 같이 설명합니다: "DUO85와 같은 애플리케이션의 경우, 이미지 품질과 더불어 신뢰성, 견고성, 손쉬운 통합이 핵심 요소입니다. uEye FA 카메라는 바로 이러한 특징들을 제공하며, 통합 및 유지보수 요구 사항을 최소화하면서 안정적인 멀티 카메라 작동을 가능하게 합니다."

IDS peak를 통한 신속한 통합과 미래 경쟁력 확보

IDS peak SDK를 사용함으로써 얻을 수 있는 또 다른 경제적 이점은 다음과 같습니다. "IDS peak를 사용하면 카메라를 시스템에 빠르고 안정적으로 통합할 수 있습니다. 최적화된 제어, 파라미터 설정 및 진단 기능 덕분에 농업 분야에서 높은 이미지 품질과 안정적인 성능을 보장할 수 있습니다. Benedikt Keßler는 “동시에 장기적인 호환성을 확보하고 향후 시스템 업그레이드 시 개발 비용을 절감할 수 있는 이점도 얻게 됩니다”라고 설명합니다.

사용자 친화적인 인터페이스 덕분에 복잡한 AI 기술도 쉽게 사용할 수 있습니다. 파라미터를 직관적으로 조정하고 다양한 선별 프로필을 손쉽게 전환할 수 있으며, 버튼 하나만으로 상세 보고서를 확인할 수 있습니다. DUO85는 기존 선별 라인에 원활하게 통합될 수 있으며, 개별 요구 사항에 맞춰 설계된 독립형 광학 선별 시스템으로 작동합니다.