소개: 스크래치-디그 규격이란?
머신 비전 시스템을 구축하거나 사용할 때는 이미지 품질이 매우 중요합니다. 스크래치-디그 규격은 광학 유리의 표면 품질을 측정하고 설명하는 표준 방법입니다. 렌즈, 윈도 또는 필터 표면에 미세한 긁힘이나 작은 홈과 같은 외관상 결함이 어느 정도까지 허용되는지를 나타냅니다. 간단히 말해 광학 부품의 물리적 표면 품질을 평가하는 등급 체계입니다.
수치 해석: 스크래치와 디그
사양은 일반적으로 60-40 또는 40-20와 같이 하이픈으로 구분된 두 숫자로 표기합니다.
- 첫 번째 숫자(스크래치): 유리 표면의 스크래치에 허용되는 최대 밝기 또는 폭을 나타냅니다. 숫자가 낮을수록 허용되는 스크래치가 더 가늘고 눈에 잘 띄지 않습니다.
- 두 번째 숫자(디그): “디그”는 유리 표면에 있는 미세한 패임이나 구멍입니다. 이 숫자는 패임의 최대 직경을 100분의 1밀리미터 단위로 나타냅니다. 예를 들어 디그 숫자가 20이면 허용되는 가장 큰 패임의 직경은 0.20 mm입니다.
수치가 낮을수록 유리의 결함이 적습니다. 10-5 등급은 매우 정밀하여 레이저 용도에 자주 사용되며, 60-40 등급은 기본 이미징 용도의 표준입니다.
머신 비전에 결함 없는 광학계가 필요한 이유
머신 비전 카메라는 단순히 사진만 촬영하는 것이 아니라 컴퓨터가 분석할 데이터를 수집합니다. 알고리즘은 에지를 찾고 치수를 측정하며 제조된 제품의 결함을 검출합니다.
카메라 광학계에 스크래치나 딕이 있으면 세 가지 주요 문제가 발생할 수 있습니다.
- 산란광: 결함은 입사광을 산란시켜 눈부심을 유발하고 이미지의 전체 대비를 낮춥니다. 대비가 낮으면 소프트웨어가 바코드를 판독하거나 부품을 측정하기가 더 어려워집니다.
- 위양성: 유리의 먼지나 흠집이 이미지 센서에 어두운 그림자로 나타날 수 있습니다. 컴퓨터 소프트웨어가 이 그림자를 검사 대상 제품의 결함으로 오인하여 정상 제품을 불량으로 판정할 수 있습니다.
- 흐림: 큰 결함은 광경로를 왜곡하여 이미지의 특정 부분에 국부적인 흐림을 유발할 수 있습니다.
주요 부품에 미치는 영향: 렌즈 및 광학 필터
스크래치 및 디그 사양은 빛이 카메라 센서에 도달하기 전에 통과하는 모든 유리 부품에 중요합니다.
여기에는 당연히 카메라의 주 렌즈가 포함되지만, 렌즈 전면에 흔히 장착되는 밴드패스 필터나 편광 필터와 같은 광학 필터에도 똑같이 중요합니다. 필터는 흔히 광이 처음 닿는 표면이므로, 높은 등급의 스크래치-디그 사양을 적용하면 필터가 시스템에 산란광이나 원치 않는 아티팩트를 유입하지 않으면서 의도한 대로 정확하게 광을 제어할 수 있습니다. 부품이 실제 이미지 센서에 가까울수록 이러한 결함은 최종 이미지에서 더 선명하게 나타납니다.
시스템에 적합한 표준 선택
항상 가장 비싸고 완벽한 유리가 필요한 것은 아닙니다. 적합한 사양은 머신 비전 시스템이 수행하려는 작업에 따라 결정됩니다.
- 표준 검사(60-40): 대형 바코드를 판독하거나 병에 뚜껑이 있는지 확인하는 등의 기본 작업에는 일반적으로 표준 60-40 사양이면 충분하며 비용 효율도 매우 높습니다.
- 정밀 측정(40-20): 카메라로 매우 세밀한 현미경 측정을 수행하거나 초소형 전자 부품을 검사하는 경우, 40-20 등급으로 높이면 광학적 결함으로 인해 데이터가 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.
- 고급/레이저 시스템(20-10 또는 10-5): 이 엄격한 표준은 일반적으로 레이저를 사용하거나 완벽한 광학 성능이 필요한 시스템에 적용되며, 극미량의 산란광도 시스템 고장을 일으킬 수 있습니다.
요약
스크래치-디그 사양은 광학 부품의 외관 품질을 정의하는 간단한 숫자 코드입니다. 머신 비전 카메라에서 이 수치를 주의 깊게 확인하면 카메라의 ‘눈’을 선명하게 유지하여 눈부심, 그림자 또는 허위 결함으로 인해 소프트웨어가 혼동하는 것을 방지할 수 있습니다. 적절한 스크래치-디그 등급을 선택하면 시스템 비용과 작업에 필요한 정확도 사이에서 균형을 맞출 수 있습니다.
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