센서 그래프 QE(Quantum Efficiency)와 Relative response의 차이는?

센서 감도 그래프

파장대 별로 카메라 센서 감도를 확인하기 위해 사양서 들여다 봅니다.

그래프를 보고 더 나은 센서라고 생각하고 어렵게 카메라를 구했는데 이미지가 영 좋지 않은 경우도 있는데요.

 

어느 정도 머신비전에 익숙해졌을 때 렌즈의 사양만 가지고 밝은 렌즈, F 값이나 NA 등 전문적인 사양을 가지고 이야기하게 됩니다.

시간이 지나면 카메라는 거기서 거기라는 생각을 갖게 되죠.

이 이야기는 사실 맞는 말이기도 합니다.

머신비전 카메라를 계속 다루다 보면 센서는 거기서 거기거든요.

 

결국 카메라 제조사는 센서를 사 와서 제조하는 것이기에 말이죠.

 

파장별 센서 감도 그래프만 보고 이미지 품질을 판단하면 안 되는 이유





만일 특별한 솔루션을 제공해야 하는데 센서 그래프 모양만 보고 선택한다면 잘못될 수 있습니다.

세로 축의 명칭을 확인해야 하는데요.

대부분 아래 두 가지로 나타냅니다.

QE(Quantum Efficiency)와 Relative response

QE(Quantum Efficiency)

이 두 명칭의 차이는 무엇일까?

빛은 전기이고 전기 또한 빛이라고 이야기하는데요. 태양전지는 바로 이 논리에서 개발된 전지입니다.

QE는 광자 효율을 나타내는 것으로 빛은 광자인데 이 광자가 센서에서 전자로 바뀌는 효율입니다.

100의 광자가 센서에 닿았을 때 70%만 전자로 바뀌었다면, QE는 70%가 되는 것입니다.

 

Relative response

Relative response는 상대값입니다. 센서 스스로 평가를 하는 것인데요.

내가 가장 많이 전자로 바꿀 수 있는 수치를 1로 봤을 때 나머지 파장별 수치를 나타냅니다.

 

위 내용이 이해가 가지 않는다면 아래 그래프를 참고하세요.

QE(Quantum Efficiency)와 Relative response의 차이
QE(Quantum Efficiency)와 Relative response의 차이

위 그림에서 왼쪽은 광자 효율 기준으로 세축이 설정되어 있고 오른쪽은 상대 수치로 표현이 되어 있습니다.

500nm에서 가장 감도가 좋지만 효율은 70%를 믿도는 데요 Relative response 기준으로 보면 100%입니다.

 

따라서 센서의 감도를 비교할 때는 QE를 보고 판단하는 것이 좋습니다.

지금까지 카메라 센서 감도 그래프 보는 방법에 대해 알아봤습니다.



머신비전 카메라 인터페이스별 장점과 단점

머신비전 카메라 인터페이스의 종류

머신비전 카메라 인터페이스의 종류

머신비전 카메라는 여러가지 인터페이스가 있지만 최근에는 4가지 인터페이스만 사용된다.

Camera Link (카메라링크), CoaXPress(코엑스프레스), USB, GIGE(POE)

이 네 가지의 장점과 단점은 명확하다.  아래 표는 인터페이스의 버전별 속도까지 표기를 했는데 어떤 장점과 단점이 있는지 한눈에 알아볼 수 있다.

인터페이스 규격 데이터 전송량 케이블 길이 PD(Power delivery) 프레임그래버
Coaxpress CXP-3 / 1lane 3.125 Gbit/s (325MB/s) 100m 가능 필요
CXP-6 / 1lane 6.25 Gbit/s (625 MB/s) 72m 가능
CXP-12 / 1lane 12.5 Gbit/s (1,250 MB/s) 30m 가능
Camera Link Base 2.04 Gbit/s (255 MB/s) 7m 가능
Midium 4.08 Gbit/s (510 MB/s) 5m 가능
Full 6.8 Gbit/s (850 MB/s) 5m 가능
USB USB 2.0 480Mbit/s (60MB/s) 5m 가능 2대이상
동시 사용시
전용보드
필요
USB 3.0 5 Gbit/s (625MB/s) 3.5m 가능
GIGE GIGE 1 Gbit/s (125MB/s) 100m 가능
5GIGE 5 Gbit/s (625MB/s) 100m 가능
10GIGE 10 Gbit/s (1,250MB/s) 37m 가능

카메라를 선택할 때 위 표에서 주로 봐야 하는 것은 데이터 전송량과 케이블 길이이다.

CCD 센서에서 CMOS 센서로 넘어오면서 카메라는 더욱 빨라지고 고해상도가 되었는데 데이터 전송량을 보면 내가 사용하려고 하는 카메라는 어떤 인터페이스를 사용하면 될지도 가늠이 가능하다.

 

머신비전 인터페이스별 사용 환경




CoaXPress

CoaXPress는 가장 진화된 인터페이스이다.

GIGE의 장점에 Camera Link의 장점, USB의 장점 모두 포함되어 있다.

길이는 가장 길게 사용할 수 있고 전원도 케이블을 통해 공급되어 외부 어댑터를 사용할 필요가 없다.

예전에는 카메라 종류가 적어 단점이였지만 이제는 전혀 그렇지 않다.

 

Camera Link

Camera Link는 CoaXPress가 나오기 전까지는 머신비전 카메라의 대부분은 카메라 링크 인터페이스가 자리 잡고 있었다.

단점이라면 케이블이 두껍고 길이 제한이 있어 10미터가 넘는다면 중간에 리피터를 달아야 사용 가능했다.

 

USB

USB 카메라는 Plug in Play 기능으로 PC에 꼽기만 해도 인식이 되고 전원이 공급된다.

하지만 사용 길이가 짧기 때문에 의료용 설비나 현미경 등에서 주로 사용한다.

 

GIGE

GIGE 인터페이스 역시 속도 빼면 빠지는 것이 없었다.

케이블도 길게 사용 가능하고 전원이 공급되는 POE 카메라로 인해 자유도가 높아졌으며, 이미 보편화된 인터페이스로 여러 대 카메라를 연결하는데 큰 문제가 없다.

전송량이 가장 적은데 최근 5GIGE, 10GIGE가 나와 속도도 따라잡았다. 하지만 5GIGE, 10GIGE의 경우 전용 보드를 사용해야 하고 발열도 심하다.

게다가 미싱 패킷이 자주 발생해 아직 안정화가 필요하다.

 

머신비전 카메라 인터페이스에 대해 알아봤는데 다음에는 인터페이스별로 더 깊게 알아보도록 하겠다.




 

요즘 인기 있는 머신비전 CIS(Contact Image Sensor) 카메라의 특징

CIS 카메라의 구조

최근 자동차 배터리 시장이 커지면서 주식으로 돈 많이 버신 분들 많으시죠?

부럽습니다. 진심입니다.

이 글을 보는 여러분도 돈 많이 버셨으면 좋겠습니다.





본론으로 들어가겠습니다.

배터리 시장이 커지면서 머신비전 시장에는 CIS 카메라가 뜨겁습니다.  SK on, LG Energy Solution, Samsung SDI 뿐만 아니라 중국의 CATL까지 모두 CIS 카메라로 배터리 전극 검사를 합니다.

대체 CIS 카메라가 무엇이기에 이 난리일까?

 

CIS 카메라란 무엇인가?

CIS 카메라는 Contact Image Sensor의 앞자를 딴 약자인데요. 이렇게 이해하면 쉽겠습니다.

집에서 혹은 사무실에서 사용하는 스캐너와 복사기의 구조와 동일합니다.

 

조명과 센서가 일체형이고 물체가 지나가거나 CIS가 지나가면서 이미지를 취득하는 것인데요.

LED와 렌즈, 센서가 일체형으로 구성되어 있습니다.

 

CIS 카메라와 라인 스캔 카메라의 차이

CIS와 라인스캔 카메라의 스캔 방식은 Fly Vision과 같이 비슷하지만 다른 점이 있는데요.

닮은 점은 Roll to Roll 과 같이 흐르는 물체의 이미지를 얻는데 최적화되어 있다는 것입니다.

 

그렇다면 다른 점은 무엇일까?

라인 스캔 카메라와 CIS 카메라의 다른 점

  1. 라인 스캔 카메라는 조명과 렌즈, 카메라를 하나하나 조합해야 하지만 CIS 카메라는 일체형입니다.
  2. 라인 스캔 카메라는 넓은 면적을 볼 때 렌즈에 화각이 있지만 CIS는 텔레센트릭 입니다.
  3. 라인 스캔 카메라는 픽셀 분해능이 가변되지만 CIS 카메라는 고정되어 있습니다.
  4. 라인 스캔 카메라는 렌즈에 따라 WD가 변경되지만 CIS 카메라의 WD는 고정되어 있습니다.
  5. 라인 스캔 카메라의 FOV는 렌즈에 따라 변경되지만 CIS 카메라는 FOV에 맞게  카메라를 제작해야 합니다.

위와 같은 점이 가장 크게 다른점 입니다.

위 내용과 같은 다른점에서 특징에 대해 자세히 이야기해 보겠습니다.

CIS 카메라의 특징

분해능(Resolution)




CIS 카메라는 분해능이 정해져 있는데요.

일반적인 머신비전 카메라와 같이 이야기 하지 않고 스캐너와 같이 이야기합니다.

과거에는 100dpi, 200dpi가 있었지만 지금은 300dpi, 600dpi, 1200dpi가 있습니다.

300dpi는 84um이고, 600dpi는 42um입니다. 그리고 1200dpi는 21um으로 되어 있습니다.

 

이제는 300dpi도 잘 사용하지 않습니다.

 

노출(Exposure)

CIS 카메라는 노출 제어가 되지 않는 것이 특징인데요.

인코더 신호를 받아 라인 레이트 조절은 할 수 있지만 라인 레이트가 낮아진다고 해서 노출을 늘릴 수 없습니다.

센서 세팅에서 소절이 되지만 제품화되면서 설정값이 숨어져 있습니다.

 

Telecentric Image

CIS 카메라 이미지는 텔레센트릭 이미지 입니다.

이 특징이 좋은 점은 넓은 면적을 촬상 할 때 일반적인 라인 스캔 카메라는 렌즈 화각을 넓혀 카메라 렌즈의 왜곡이나 픽셀 분해능에서 불리했습니다.

CIS 카메라는 센서 Array를 늘려나가기 때문에 해상도 변경 없이 물체와 1:1인 텔레센트릭 이미지를 얻을 수 있습니다.

 

Interface

인터페이스는 다행히 잘 따라오고 있습니다.

GigE(POE 아님), Camera Link Base, Camera Link Full, CoaxPress 인터페이스 구성으로 되어 있습니다.

 

CIS 카메라를 사용하기 좋은 설비

CIS를 사용하기 적합한 설비는 Roll to Roll 설비에서 가장 좋은데요.  배터리 설비 중 노칭기나 스태킹, 코터, 모듈 라인에서 사용하고 있습니다.

이 밖에 스테이지 이물검사 시스템이나 디스플레이 패널 이물검사에서도 사용하기 좋습니다.

 

지금까지 CIS(Contact Image Sensor) 카메라에 대해 소개해 드렸습니다.




이거 하나면 갤럭시 S21, S22, S23 카메라 무음 설정 오케이!

Galaxy-camera-sound-off-setting

해외에서는 카메라 찰칵 소리가 무음이 된다고 하는데 한국은 법으로 무음이 되지 않는다고 합니다.

예전에는 카메라 무음을 하기 위해 루팅까지 했었는데

지금은 이거 하나 설치하면 갤럭시 기본 카메라 앱의 무음 설정이 바로 됩니다.




어떻게 하는지 알아보세요.

 

갤럭시 기본 카메라 무음 설정하는 방법

갤럭시 카메라 무음 설정을 위해 Google Play에서 앱을 하나 설치해야 합니다.

이 어플은 이미 많은 사람이 사용 중인 앱으로 안드로이드 설정을 변경할 수 있는 애플리케이션 입니다.

SetEdit 설치하기

google-play-screen-shot
SetEdit Setting Database Edit 설치

 

용량도 매우 작기 때문에 설치는 금방 되는데요.

이 앱을 열고 딱 한 가지 설정만 바꾸면 됩니다.

galaxy-setedit-screen-shot
갤럭시 카메라 무음 설정하는 방법

애플리케이션을 실행한 뒤 아무것도 누르지 말고 스크롤을 해줍니다.

 

SetEdit 설정값 변경 하기

A to Z 순서이기 때문에 C가 나왔을 때 천천히 올려가며

csc_pref_Camera_forced_shuttersound_key “1”

를 확인하세요

이 값을 1 -> 0으로 변경해 주면 됩니다.

 

터치한 후 Edit Value를 눌러 값을 변경합니다.

galaxy-screenshot
갤럭시 카메라 무음 설정하는 방법

 

Delete Row를 할 경우 값이 지워져 위 값을 하나하나 써서 추가해야 하기 때문에 절대 누르지 마세요.

실수로 지웠더라도 추가하면 정상적으로 사용 가능하니 걱정 안 해도 됩니다.

Galaxy-Screenshot
값을 1에서 0으로 변경

 

값을 1에서 0으로 변경했다면 Save Changes를 눌러 저장해 주세요.

 

시스템 볼륨 0으로 조절

이제 소리 설정에서 시스템 소리를 0으로 줄여주면 되는데요.

galaxy-screenshot
시스템 소리 볼륨을 0으로 조절하기

 

시스템 볼륨을 0으로 조절하면 이제 카메라 소리가 나지 않습니다.

위에서 변경한 값은 카메라 카메라 소리가 시스템 소리와 연동되도록 변경한 것인데요.  키보드 소리와 같은 시스템 소리가 함께 조절되는 점은 알고 계셔야 합니다.




만일 카메라 소리는 끄고 싶고 키보드 소리는 켜고 싶다면?

빅스비 루틴을 이용해 카메라 사용 시 시스템 볼륨 0으로 설정한다면, 카메라 실행 시에는 시스템 볼륨이 0으로 꺼지게 되니 이용해 보세요.

 

설정이 되었다면 SetEdit 앱은 삭제해도 되지만 시스템 업데이트 후에는 설정이 원복이 되기 때문에 저는 지우지 않고 사용합니다.

 

지금까지 갤럭시 카메라 소리 무음하는 방법에 대해 소개해 드렸습니다.
 



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