Beckhoff Korea 백경현 과장

 

 

Q. Beckhoff에서 TwinCAT Vision을 출시한 이유는 무엇인가? TwinCAT Vision에 대한 간단한 소개도 부탁한다.

A. 이미지 처리 및 머신 비전과의 인터페이스를 기반으로 하는 TwinCATVision 및 광학계와 Beckhoff 비전시스템 은 Beckhoff에서 최근 출시한 솔루션 중 하나다. 인더스트리 4.0의 활성화에 따른 품질 최적화, 제품 및 부품의 실시간 추적, 이력관리와 같은 머신 비전의 역할이 강조되면서, Beckhoff는 PC를 기반으로 하는 이상적인 비전 솔루션인 TwinCAT Vision을 출시하게 됐다.

500개가 넘는 PLC 명령어를 제공하며, 측정(distances, diameters, roundness), 검출 (pattern recognition, position detection, color recognition), 식별 등의 어플리케이션에서 사용할 수 있는 전용 PLC 명령어를 사용할 수 있다.

TwinCAT Vision은 어플리케이션에 적합한 알고리즘(PLC 명령어)을 기반으로 하는 10여 종류의 패키지로 분류되어 있다.

TwinCAT3 GigE Vision Connector, TF700x 패키지를 사용하여 최대 16개의 머신 비전과의 인터페이스가 가능하다. 또한 OCR 기능을 위한 TwinCAT3 Vision OCR, TF7260 및 데이터 분석을 위한 머신 러닝 알고리즘에 활용할 수 있는 TwinCAT3 Vision Machine Learning, TF7800 등의 패키지를 제공한다.

이러한 비전 솔루션에 대한 패키지들은 비전 전문가가 아닌 일반 PLC 및 PC 엔지니어들에게 머신 비전 기능을 효과적으로 사용할 수 있게 지원하고 있다.

 

Q. 머신 비전 하드웨어와 자동화 소프트웨어가 완벽하게 일치할 때 무엇이 가능한가?

A. 물론, 하드웨어와 소프트웨어의 완벽한 일치는 사용자에게 많은 편의성을 제공한다. 그러나 특정 하드웨어와 소프트웨어의 조합이 필수 요건이 되면, 다른 시스템이나 구성요소와의 호환성이 제한되거나, 특정 밴더에 종속되는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 경우 범용성을 잃게 되어 다양한 환경에서의 유연한 적용이 어려워질 수 있다.

Beckhoff 비전 솔루션은 EtherCAT 범용 필드버스 인터페이스를 활용하여 브랜드에 독립적인 프로토콜을 사용함으로써, 범용성을 보장하면서도, 하드웨어와 소프트웨어 일치에 따른 동기화를 구현했다는 점이 장점이다. 또한 머신 비전과 TwinCAT 소프트웨어의 통합, 또는 TwinCAT 소프트웨어 내 머신 비전 기능의 통합을 통해 머신 비전과의 동기화뿐만 아니라, TwinCAT이 제공하는 확장성을 머신 비전에 적용할 수 있어 더 많은 이점을 얻을 수 있다.

예를 들어, TwinCAT 3 HMI 프로그램과 머신 비전 시스템이 통합되어 HMI에서 비전 영상을 구현하거나, 머신 러닝 기능과 통합하여 영상 데이터를 분석하는 것도 쉽게 구현할 수 있게 됐다.

 

Q. Vision과 제어가 통합이 되면 사용자는 어떤 이점을 얻을 수 있나?

A. TwinCAT Vision의 출시 전에는 TwinCAT과 머신 비전 기능 활용에 많은 제약 사항들이 있었다. 이 제약 사항들을 구성(Configuration), 사용(Usage), 유지보수(Maintenance)의 관점에서 보면, 제품을 구성할 때 머신 비전을 위한 컨트롤러 또는 IPC와 TwinCAT에서 사용하는 컨트롤러 또는 IPC를 분리해야 하며, 이들 간의 인터페이스를 구축하기 위해 추가적인 노력이 필요하다. 사용 단계에서는 머신 비전 전문가와 제어 엔지니어의 역할이 다르기 때문에 여러 전문가가 필요하며, 서로의 이해 기반이 다르기 때문에 오류가 발생할 수 있다. 유지보수 단계에서도 이러한 인적 자원의 문제와 그로 인한 오류가 발생할 수 있다. TwinCAT Vision 솔루션과 같은 머신 비전 통합형 컨트롤러는 TwinCAT 솔루션을 기반으로, 머신 비전 시스템과 자동화 시스템을 하나의 통합 도구에서 구성 및 개발할 수 있다. 또한, 하나의 하드웨어(컨트롤러 또는 IPC)에 통합하여 운영할 수 있어, 하드웨어 설치로 인한 불필요한 공간을 절약하고 시스템 자원을 최소화할 수 있다.

 

TwinCAT Vision Configuration. © Beckhoff

 

자동화 전문가는 머신 비전 시스템의 구성 및 프로그래밍도 수행할 수 있어, 인적 자원을 줄일 수 있다. 이에 더해, 서로 간의 인터페이스로부터 발생하는 문제를 최소화하는 데에도 적합하다.

 

Q. Automate 2024 데모에서 Beckhoff Automation의 비전 제품 관리자인 Todd Jarvey는 EtherCAT 기능을 카메라와 조명에 통합한 새로운 비전 하드웨어를 소개했다. Beckhoff는 이를 통해 산업계에 어떤 메시지를 전달하고자 했나?

A. TwinCAT Vision은 GigE vision과 인터페이스 되며, GVCP(GigE Vision Control Protocol)를 통한 설정과 제어를 지원하고 있다. UDP를 기반으로 하는 이 프로토콜은 소프트웨어 트리거를 활용하거나 하드웨어 트리거를 할 때 지연 또는 대기시간이 발생하게 되며, 조명과의 동기화에 있어서도 대기시간으로 인해 동기화의 제약이 있을 수 있다. Beckhoff에서는 이러한 불필요한 대기시간을 제거하고 이미지 처리 알고리즘을 실기간으로 실행할 수 있게 EtherCAT 통신 방식을 활용한 머신 비전 카메라와 조명 시스템을 출시했다. 이를 통해Beckhoff 머신 비전 카메라를 최대 64개까지 동기화하여 사용할 수 있게 됐다.

Beckhoff는 2.5MP에 해당하는 VCS2000-0200 제품부터 24.6MP에 해당하는 VCS2031-2400 제품까지 약 20종류의 머신 비전 카메라를 출시했다. 또한, 바형(Bar light) 조명인 VIB2000-0155 제품과, 패널형(Panel illumination) 제품인 VIP2000-1010, 링형(Ring illumination) 제품인 VIR2000-1010에 이르기까지 다양한 오브젝트에 활용할 수 있는 제품도 출시했다.

 

Beckhoff의 비전 광학계는 견고하고 매력적인 디자인, 탁월한 확장성을 자랑한다. © Beckhoff

 

 

Q. Beckhoff Vision 제품군의 새로운 카메라, 조명 및 렌즈 하드웨어는 어떤 특징이 있나?

A. 앞서 설명한 EtherCAT 통신 방식의 통합에 따른 동기화 기능 외에도, 해당 하드웨어는 자체적으로 뚜렷한 가치를 제공한다. 영역 스캔(area scan) 카메라의 일종인 VCS2000 제품은 PoE(EtherCAT P) 방식을 채택하여, 케이블 문제나 잘못된 배선으로 인한 문제를 줄일 수 있도록 설계됐다. 또한, 기존 제품과 비교해 높이가 낮은 폼 팩터를 사용하여 설치 공간을 절약할 수 있다.

C 마운트를 사용하는 VOS2000 렌즈는 사용자가 초점을 쉽게 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 조리개를 고정할 때 나사를 사용해 아주 정확하게 고정할 수 있다. 또한, 이 렌즈에는 가시광선과 근적외선 영역에 해당되는 420nm에서 1050nm에 이르는 넓은 범위의 빛을 반사하지 않도록 하는 반사 방지 코팅이 적용되어 더 정확하고 선명한 이미지를 제공한다. 진동에 강한 설계 덕분에 공장 환경과 같은 장소에서도 신뢰성 있는 측정을 할 수 있다.

조명은 면(VIP2000), 링(VIR2000), 바(VIB2000)의 세 가지 디자인으로 출시되었으며, 모두 다색의 LED(Multicolor LED)를 사용하고 전력제어 장치가 조명에 포함되어, 빛의 색상과 밝기를 각 프로젝트의 오브젝트에 맞게 조절하여 사용할 수 있다. 빠르게 움직이는 물체라도 정확한 이미지를 포착할 수 있다는 장점이 있다. 

 

 

 

Beckhoff의 비전 광학계는 빠르게 움직이는 물체를 정확하게 포착할 수 있다. © Beckhoff

 

 

Q. 최근 Beckhoff Vision 비즈니스 성과는 어떠한가?

A. 안타깝지만, 아직 비전 제품으로 괄목할 만한 성과를 이루지는 못했다. 우리는 기존 고객사인 이차전지, 그리고 가공기 장비사와 함께 검사비전을 개발 및 적용 중에 있다.

또한, 기존 협력사를 통하여, 포장 제조 전문 업체에 TwinCAT PLC, 모션, 비전을 적용한 이젝터를 구성하여 납품한 이력이 있다.

2024년에는 TwinCAT 3 Vision Code Quality와 앞서 언급한 TwinCAT 3 Vision OCR이 출시됐다.

식음료 포장 산업에 우리의 바코드 품질 솔루션과 OCR 판독 솔루션을 이용한 샘플 테스트를 진행 중에 있다.

 

Q. 향후 머신 비전의 기술 트렌드를 어떻게 전망하나?

A. 산업용 장비는 단순한 제어를 넘어서, 직접 보고, 판단하고, 데이터를 학습하여, 행동하는 형태로 진화 중이다. 이에 발맞추어, Beckhoff는 TwinCAT PLC, 모션, 비전 그리고 머신 러닝 솔루션을 지속적으로 출시하고 있다.

 

Q. 통합형 비전의 시장 확대전략은 무엇인가?

A. 그동안, Beckhoff는 당사 제품으로 구성된 비전 컨트롤러 외에, GigE 방식의 카메라 & 액세서리 등의 타사 하드웨어와 통합이 필요했다.

우리는 이미 머신 비전용 C 마운트 렌즈를 출시했고, 산업용 카메라와 LED 조명(라이팅) 출시를 앞두고 있다. Beckhoff는, 곧 머신 비전 구성을 위한 소프트웨어와 하드웨어 부품의 모든 포트폴리오를 완성할 예정이다.

실제로, Beckhoff 한국 지사의 기존 협력사인 BSP(Beckhoff Solution Provider)는 우리의 주력분야인 고속 모션 어플리케이션에 특화되어 있다.

국내의 협력사들이, 새로운 분야인 비전 어플리케이션에 진입하기에는 다소 시간이 필요할 것으로 예상하고 있다. 이와 병행으로 비전 전문업체를 발굴하여, 협업을 모색 중에 있다.

빠른 미래에 국내에서도 비전 제품군의 매출 확대 및 성장을 기대하고 있다.