조명 주요 용어

비전 시스템은 물체 자체를 보는 것이 아니라 물체에서 반사되거나 통과하는 빛을 분석하여 이미지를 생성합니다. 따라서 적절하고 일관된 조명은 검사하고자 하는 특징을 최대한 부각시키고, 원치 않는 그림자나 반사를 제거하며, 배경과 대상의 대비(Contrast)를 높여 후속 이미지 처리 과정을 단순화하고 시스템의 신뢰성을 높이는 데 결정적인 역할을 합니다.

조명을 선택할 때는 밝기 뿐 아니라, 검사 대상의 특성과 검사 목표를 종합적으로 고려해야 합니다.

  • 대상의 재질 및 표면 상태: 광택이 있는지(반사성), 무광인지(확산성), 투명한지, 표면 질감은 어떠한지 등.

  • 대상의 형상 및 구조: 평면인지, 곡면인지, 복잡한 3차원 구조인지.

  • 검사할 특징: 표면의 긁힘, 이물질, 인쇄 상태, 치수, 색상 등 강조하고자 하는 특징이 무엇인지.

  • 대상의 색상: 대상과 배경 또는 결함과의 색상 대비를 이용할지 여부.

  • 주변 환경: 주변광의 영향 정도, 시스템 설치 공간, 대상의 움직임 유무 및 속도.

주요 광원: 현재 산업용 비전 시스템에서는 LED(Light Emitting Diode)가 가장 널리 사용됩니다. LED는 긴 수명, 높은 에너지 효율, 빠른 응답 속도, 안정적인 광량 출력, 다양한 색상 및 형태 구현 가능 등의 장점을 가지고 있습니다.

주요 조명 기법 비교

다양한 조명 기법을 통해 특정 특징을 효과적으로 강조할 수 있습니다. 각 기법은 빛의 각도, 방향, 확산 정도 등을 조절하여 다른 효과를 만들어냅니다.

조명 기법

원리

주요 용도

장점

단점

명시야 (Bright-Field)

카메라와 같은 방향에서 빛을 비춤. 평평한 표면은 밝게 보임.

고대비 표면 검사, 평면 물체 검사.

높은 대비 구현 용이.

광택 표면 반사, 그림자 발생 가능.

암시야 (Dark-Field)

낮은 각도에서 빛을 비춰, 표면 결함(긁힘, 돌출 등)에서 산란된 빛만 카메라로 들어감. 평탄한 면은 어둡게 보임.

표면 긁힘, 각인, 먼지 등 미세 결함 검출, 저대비 특징 강조.

미세 결함 검출에 효과적.

조명 설치 각도 중요, 균일 조명 어려울 수 있음.

역광 (Backlighting)

대상 뒤에서 빛을 비춰 실루엣 생성.

외곽 형상 측정, 구멍 유무 검사, 투명 물체 내부 결함 검사.

형상 및 치수 측정 정확도 높음, 표면 상태 영향 적음.

표면 정보 얻을 수 없음.

확산 조명 (Diffused Lighting)

돔(Dome), 플랫 돔(Flat Dome), 축(Axial) 등 다양한 형태로 빛을 넓게 확산시켜 균일하고 부드러운 조명 제공. 

반사율 높은 표면, 곡면, 복잡한 형상의 물체 검사, 그림자/반사 최소화.

그림자 및 반사 제거 효과 탁월, 균일한 조명.

빛의 강도가 약해질 수 있음.

동축 조명 (Coaxial Lighting)

빔 스플리터를 이용해 렌즈와 동일한 축으로 빛을 조사.

평평하고 반사율 높은 표면(유리, 웨이퍼 등)의 미세 결함 검사.

렌즈 축과 평행한 표면을 밝게 조명.

조사 면적이 제한적일 수 있음.

구조광 (Structured Light)

특정 패턴(선, 격자 등)의 빛을 대상에 투사.20 대상의 3D 형상에 따라 패턴이 왜곡됨.

3D 형상 측정, 표면 검사(명암 무관), 부피 계산.

3차원 정보 획득 가능, 표면 색상/반사율 영향 적음.

시스템 구성 및 계산 복잡도 증가.

스트로브 조명 (Strobe Lighting)

카메라 노출과 동기화하여 짧고 강한 빛을 순간적으로 발생.

고속으로 움직이는 대상 촬영 시 이미지 흔들림 방지(모션 정지 효과).

고속 라인 적용 가능.

연속 조명보다 평균 밝기 낮음, 동기화 필요.

조명 액세서리

조명 효과를 더욱 최적화하기 위해 다음과 같은 액세서리가 사용될 수 있습니다.

  • 편광 필터 (Polarizers): 렌즈와 조명 앞에 특정 각도로 설치하여 표면 반사(Glare)를 제거하거나 강조하는 데 사용됩니다.

  • 확산판 (Diffusers): 조명 앞에 부착하여 빛을 부드럽게 확산시켜 균일도를 높이고 강한 반사를 줄입니다. 다만, 광량이 감소할 수 있습니다.

  • 컬러 필터 (Color Filters): 특정 색상의 빛만 통과시켜 이미지의 특정 색상 간 대비를 향상시키는 데 사용됩니다.

조명은 시행착오가 필요한 경우가 많으며, 최적의 조명 솔루션을 찾기 위해서는 다양한 기법을 테스트하고 조합하는 것이 중요합니다.

조명 기법에 따른 이미지 비교