왜 머신 비전이 산업용 품질 검사의 주류가 되었을까?

누군가  될 수 있음 왜 머신 비전이 산업용 품질 검사의 주류가 되었는지 궁금할 것입니다.

기존의 수작업 검사는 미세 결함을 식별하지 못하고, 고속 생산 라인에 따라가지 못하며, 비용이 지속적으로 증가하는 등의 문제로 어려움을 겪어 왔습니다. 반면, 머신 비전은 '기계로 인간의 눈을 대체'함으로써 산업 품질 관리의 새로운 주류 방법이 되었습니다.

I. 세 개 기존 검사 방식의 주요 문제점: 교체 필요성의 원인

1. 정확도 부족

인간의 눈은 최소 약 0.1mm까지 구분할 수 있습니다. 그러나 1μm 크기의 반도체 핀홀이나 5μm 크기의 배터리 코팅 누락은 인식할 수 없으며, 피로로 인해 오류 판단률이 2시간 후에는 5%에서 15%로 급증합니다.

2. 낮은 효율성

인간의 눈은 초당 2~3개 제품을 검사할 수 있습니다. 시속 3m/s로 가동되는 고속 라인에서는 샘플링(10~20%)만 가능하여 불량 누락 위험이 높아집니다.

3. 높은 비용

품질 검사원을 교육하는 데 3~6개월이 소요되며, 연간 급여는 8%~10% 상승하고 있습니다. 불량 검사를 누락해 발생하는 리콜로 인한 손실은 더욱 심각합니다(예: 한 자동차 회사가 검사 누락으로 천만 단위 이상의 손실을 본 적 있음).

Ii. 다섯 핵심 장점: 머신 비전이 주류가 된 이유

1. 인간의 눈을 초월하는 정확도: 밀리미터에서 마이크론 수준으로

(1) 장점: 고해상도 카메라와 알고리즘을 통해 1~5μm 크기의 결함을 탐지 가능(인간의 눈보다 20~100배 우수), 24시간 내내 정밀도 유지(오진률 <0.5%).

(2) 사례 연구: 반도체 웨이퍼 검사에서 1μm 핀홀을 탐지하여 미검출률을 8%에서 0.1%로 감소시켰으며, 휴대폰 유리 검사에서는 0.5μm 긁힘을 찾아 불량 제품 유출을 90% 줄였습니다.

(3) 적용 분야: 반도체, 정밀 전자제품, 광학 부품.

2. 수작업보다 빠름: 샘플링에서 100% 전수 검사로

(1) 장점: 초당 20~100개의 이미지를 처리 가능하며, 초속 1~5m의 고속 라인과 호환되어 100% 전수 검사가 가능합니다(수작업은 샘플링만 가능).

(2) 사례 연구: 초속 3m의 배터리 전극 라인에서 비전 시스템은 초당 80개를 검사하며(수작업: 1개), 전수 검사 후 누락 탐지율을 0.2% 미만으로 낮추어 연간 불량 제품을 10만 개 이상 줄였습니다.

(3) 적합 대상: 신에너지 배터리, 전자 부품, 식품 포장.

3. 수작업보다 낮은 비용: 일회성 투자, 장기적 비용 절감

(1) 장점: 하나의 비전 시스템이 3~5명을 대체할 수 있습니다. 인당 평균 연봉을 10만 위안으로 가정하면, 투자 회수 기간은 1~2년입니다. 또한 교육 필요성이 없고 인력 이직 문제도 해소됩니다.

(2) 사례 연구: 자동차 부품 공장에서 2대의 시스템을 도입해 6명의 작업자를 대체했습니다. 투자 금액: 80만 위안, 연간 절감액: 60만 위안, 14개월 만에 투자 회수 달성, 재작업 손실도 200만 위안 감소시켰습니다.

(3) 적합 대상: 자동차 제조, 식품 가공, 하드웨어 부품.

4. 데이터 추적성: 전과정 디지털화

(1) 장점: 결함 유형과 위치를 자동으로 기록하며, MES/ERP와 연동되어 배치 결함을 원인까지 추적 가능 (예: 잘못된 장비 파라미터).

(2) 사례 연구: 한 PCB 공장에서 특정 배치의 결함률이 10% 증가한 것을 발견. 데이터 분석을 통해 노광 장비의 파라미터 이상을 확인하고 1시간 내 조치하여 배치 폐기를 방지함.

(3) 적합한 분야: 자동차, 전자제품, 의료기기.

5. 열악한 환경에서도 견딤: 사람이 갈 수 없거나 가지 않을 곳에도 작동

(1) 장점: 고온(-20°C ~ 80°C), 먼지/방수(IP65), 진동에 강하여 용접 작업장, 고온 라인 등에서 작동 가능.

(2) 사례 연구: 심한 연기가 발생하는 60°C 이상의 자동차 용접 공장에서 비전 시스템이 24시간 내내 용접 누출 여부를 99.5% 정확도로 검사. 철강 공장에서는 먼지와 진동 속에서도 강판을 검사하여 효율을 5배 향상시킴.

(3) 적합한 분야: 용접, 도장, 철강, 제련.

Iii. 세 개 피해야 할 오류: 잘못 사용하지 마세요

과도한 사양을 쫓지 마세요: 0.1mm 흠집 검출에는 20MP 카메라를 사용하면 충분하며, 50MP는 필요하지 않습니다(비용이 50% 증가함).

하드웨어 적합성에 집중하세요: 금속 흠집 검사에는 저각 조명을, 투명 부품 검사에는 배면 조명을 사용하세요. 잘못된 조명은 오진율을 10% 이상 높일 수 있습니다.

정기적인 유지보수를 수행하세요: 렌즈는 매주 청소하고, 조명 장치는 1~2년마다 교체해야 합니다. 그렇지 않으면 정확도가 떨어지며, 한 공장의 사례에서는 노후화된 조명으로 인해 오진율이 0.2%에서 5%로 증가했습니다.

IV. 요약: 비전 검사는 "품질 검사 시스템 업그레이드"입니다

이는 단순히 수작업을 대체하는 것이 아니라, 고정밀, 고효율, 데이터 디지털화를 통해 품질 검사 프로세스를 재구축하며, 산업 4.0에 부합하고 생산과 품질 관리 사이의 "핵심 연결 고리"가 됩니다.