[쉽고 간단한 안내서] TwinCAT Vision 구현하기

 머신 비전이란 사람이 눈을 통해 판단하던 부분을 카메라와 컴퓨터로 대체하여 판단하도록 하는 기술입니다. 머신 비전은 일반적으로 독립적인 비전 컨트롤러가 존재하여 별도의 시스템 구성이 필요하며, PLC와 같은 산업용 제어기기와 인터페이스를 통해 활용이 되었으나, TwinCAT Vision은 PLC와 비전을 하나의 시스템으로 통합하여 PLC에서 직접 이미지 처리가 가능하도록 설계되었습니다.

이 문서에서는 TwinCAT Vision에 대한 설명과 앞서 말씀드린 TwinCAT에서의 통합제어로 인한 장점 등에 대해 간단히 알아보도록 하겠습니다.

 

TwinCAT Vision (TF700x)

TwinCAT Vision의 이점

TwinCAT Vision은 별도의 비전 컨트롤러를 두고 PLC와 인터페이스를 하던 기존의 방식과 다르게 TwinCAT이라는 하나의 제어 소프트웨어에서 PLC, Motion 등과 같이 통합된 제어가 가능한 환경을 제공하고 있습니다. 이미지 처리 또한 PLC언어를 통해 할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 영상처리 전문가가 아닌 일반적인 PLC 프로그래머가 설계할 수 있습니다.    

TwinCAT Vision에서는 다른 Vision의 기능과 동일하게 표면검사, 결함 체크, 크기 및 모양 확인, 배치 검사, 바코드 리딩 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 기능들을 제공합니다.

 

-       Matching: 학습된 특징점이나 속성을 기반으로 하여 이미지내에서 개체를 찾아 비교

-       Code Reading: Bar Code, QR Code 등의 코드를 인식

-       Metrology 2D(계측): 이미지 내의 물체 가장자리, 구멍 등을 감지하고 길이, 지름, 각도 등을 결정

또한, 앞서 말씀드린 것처럼 TwinCAT Vision은 PLC, Motion등과 같은 소프트웨어 내에서 통합제어 되기 때문에 모두 동일한 사이클 내에서 동작하게 됩니다. 즉, 서로 간의 동기화가 이루어지게 되고, 컨트롤러와 연결하던 통신으로 인한 지연을 최소화하여 Tack Time 감소와 동일한 이미지 품질을 얻는 것이 가능해집니다.

 

TwinCAT Vision 구성하기

TwinCAT Vision을 구성하기 위해서는 TF7xxx-Vision을 설치해야 합니다. 설치파일은 [링크]를 통해 받으실 수 있습니다.

 

TwinCAT Vision에서는 File Source 또는 GigE Vision을 이용하여 개발이 가능합니다.

‒      File Source: PLC로 저장된 이미지 불러오기

‒      GigE Vision: 물리적인 카메라를 연결하여 이미지 사용

TwinCAT에서 Vision 노드를 구성하는 방법은 [링크]를 통해 자세히 확인할 수 있습니다.

 

TwinCAT Vision – Matching

매칭(Matching)은 소스 이미지(Source Image) 내에서 템플릿 이미지(Template Image)와 동일하거나 유사한 영역을 찾아내는 작업으로, 템플릿 이미지에 패턴 또는 색상, 문자 등이 있을 경우 비교할 이미지 내부에서 유사한 정도를 판단하여 템플릿과 유사한 이미지를 포함하고 있는지를 확인합니다.

매칭을 확인하는 여러 방법들을 지원하며 각각의 Function Block으로 구현할 수 있습니다. 각 Function Block에 따라 유사한 정도를 나타내는 매칭 값이 다르기 때문에 사용시 유의해야 합니다.

 

이미지 매칭 구성에 관한 내용 및 샘플은 [링크]에서 자세하게 확인하실 수 있습니다.

 

TwinCAT Vision – Code Reading

Code Reading은 Bar Code(바코드), QR Code, Data Matrix 등과 같은 특정 코드를 감지하여 코드에 들어있는 데이터를 읽는 것이 가능합니다.

‒      1D Code

Bar Code : Code-39, Code-128, EAN-13 등

Parma Code

‒      2D Code

Data Matrix Code

QR Code

사용자는 코드의 검색 방향이나 종류를 지정해주게 되며, TwinCAT Vision에서는 이미지 처리과정에서 코드를 인식하게 되면 코드의 Data 인식 결과와 처리시간, 코드의 위치 등을 반환해줍니다.

 

Code Reading 구성 방법 및 샘플은 [링크]에서 자세하게 확인하실 수 있습니다.

 

TwinCAT Vision – HMI

TwinCAT HMI에서는 TwinCAT Vision을 활용하기 위한 기능이 제공됩니다. Nuget Package 형태로 HMI에 추가하여 활용할 수 있으며, TwinCAT HMI Vision Package를 설치하여 TwinCAT Vision의 이미지를 HMI에 표시할 수 있고, TwinCAT HMI Vision Controls Package를 설치하여 Vision 관련 툴을 사용할 수 있습니다.

이를 통해 사용자는 Vision 처리과정을 제어 어플리케이션에 통합하는 과정에서 엔지니어링에 관한 노력과 시간을 절약할 수 있습니다. 또한 Javascript 프로그래밍을 통해 새로운 이미지 처리 기능을 설정할 수 있습니다. TwinCAT HMI에서 활용할 수 있는 기능은 다음과 같습니다.

-       다수의 이미지 표시 및 전환

-       이미지 크기 조정 및 이동 기능

-       관심영역(ROI)설정을 위한 표시 기능 (크기 및 위치 수정 가능)

 

또한, TwinCAT HMI Vision패키지를 통해서 다음의 기능들이 제공됩니다.

‒      컬러 값을 입력, 표시하는 기능

‒      화면 표시 방향 선택

‒      Gray Scale, RGB, HSV와 같이 다양한 컬러 포맷 변환

 

마치며

이번 문서에서는 TwinCAT에서 구현할 수 있는 Vision에 대해 살펴보았습니다. TwinCAT Vision은 하나의 시스템에서 Motion과 Vision을 사용할 수 있어, 동기화가 가능합니다. 따라서 Vision으로 판단된 내용을 Motion으로 수행하기 까지의 지연시간을 최소화할 수 있습니다. 또한 TwinCAT에서 제공되는 HMI, IoT 등의 기능들을 접목하여 다양한 곳에 사용할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

위 내용에 대해 심화 내용이 필요하신 경우, 해당 내용을 댓글로 적어 주시면 다음 연재 시 반영하도록 하겠습니다.   문의사항은 아래 연락처로 연락 부탁드립니다. 전화 : 02-2107-3242 (대표전화, 내선번호 1번: 영업 및 마케팅, 내선번호 2번: 기술) 홈페이지 : https://www.beckhoff.com/kr/ 제품문의 : Info-KR@beckhoff.com 기술문의 : support-kr@beckhoff.com

 

참고자료

TwinCAT Vision Node & Application Configuration [링크]

TwinCAT Vision – Matching Sample [링크]

TwinCAT Vision – Code Reading [링크]

 

 

 

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2021.11.30

Beckhoff Korea / Evan Kim