레이저 프로파일 센서 / 오토 스캔 3D 센서

레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 비접촉 방식의 형상(프로파일) 측정이 가능합니다.
접촉식 측정기와 달리, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 접촉 시 손상될 수 있는 부드러운 소재나 민감한 대상 물체의 형상(프로파일)을 정확하게 측정할 수 있습니다. 또한, 프로파일 측정을 자동화함으로써 작업자에 대한 의존도를 낮출 수 있으며, 측정 방식의 편차나 인적 오류를 방지하여 신뢰성을 높이고 검사 시간을 단축할 수 있습니다.

접촉식 측정기는 스크래치에 민감한 제품이나 정밀 PCB에 장착된 전자 부품과 같은 대상 물체에는 적용하기 어렵습니다.
반면, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 생산 라인에서 부품의 운반을 멈추지 않고도 앞서 언급한 민감한 대상 물체를 측정할 수 있습니다.
이러한 비접촉 측정 방식 덕분에 고무 제품, 식품 등 쉽게 변형되는 부드러운 물체도 압력에 의한 변형 없이 정확하게 측정할 수 있습니다.
레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 다양한 산업, 공정, 제품에 대해 100% 자동화된 검사 솔루션을 제공합니다.

1D 레이저 변위 센서(1D laser displacement sensors)는 한 지점만 측정하기 때문에, 단차 측정이나 뒤틀림 같은 2차원 또는 3차원 측정을 수행하는 데 한계가 있습니다.
레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 넓은 영역을 한 번에 스캔할 수 있으므로, 복잡한 측정도 고속으로 수행할 수 있습니다.

예를 들어, 1D 레이저 변위 센서(1D laser displacement sensors)로 단차를 측정하려면 여러 개의 센서를 사용하거나, 정밀 스테이지를 설치하여 센서 위치를 조정해야 합니다.
하지만 이러한 방식은 시간과 공간의 제약이 따르며, 부품의 위치·배치에 따라 정밀도가 제한될 수 있습니다.
반면, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 레이저 라인을 이용해 표면 전체의 높이를 측정하므로, 모션 제어나 여러 대의 센서 없이도 넓은 영역의 단차를 측정할 수 있습니다. 생산 라인에 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)를 설치하면, 라인을 멈추지 않고도 단차, 뒤틀림 등 2D/3D 측정을 수행할 수 있어 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

카메라 기반의 검사 방식은 조명 조건, 색상 대비(콘트라스트) 부족, 대상 물체의 높이 차이(단차)등으로 인해 특정 환경에서는 정확한 검사가 어려울 수 있습니다. 특히 카메라는 2D 정보만 제공하기 때문에, 높이를 측정하기 위해서는 별도의 장비나 공정이 필요합니다. 에어리어 카메라나 라인 스캔 카메라의 경우, 별도의 조명 장치를 설치해야 하며 대상 물체의 색상 불균일, 복잡한 패턴, 표면의 광택 등으로 인해 검사 조건을 설정하는 데 많은 시간이 소요될 수 있습니다. 또한, 카메라를 비스듬히 설치하더라도 피사체 전체에 초점을 맞추기 어렵기 때문에 신뢰도 높은 검사를 하기 어렵습니다.
반면, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 외부 조명 없이도 모든 소재에 대한 3D 측정·검사를 실시할 수 있습니다.

센서 헤드만 설치하면, 대상 물체의 형상을 위에서 스캔하여 높이를 포함한 여러 가지 3D 데이터를 실시간으로 취득할 수 있습니다. 색상, 패턴, 광택 등 대상 물체의 특성에 영향을 받지 않으므로, 다양한 소재에 대해 안정적인 인라인 검사를 수행할 수 있습니다. 복잡한 설정 없이도 정밀한 3D 측정과 결함 검출이 가능하다는 점에서, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 다양한 산업 현장의 품질 향상과 검사 효율을 동시에 실현할 수 있는 최적의 솔루션입니다.

고속 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors) 는 디스펜서 노즐과 함께 이동하면서, 실란트나 갓 도포된 접착제의 3D 형상(프로파일)을 실시간으로 측정 및 검사할 수 있습니다. 또한, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors) 는 외란광의 영향을 받지 않으므로, 용접 로봇의 토치를 따라가며 용접 직후의 비드 측정도 가능합니다.
그 외에도, 부품 및 제품의 외관 검사뿐만 아니라 기존에는 인라인 방식을 통한 자동 검사가 불가능했던 다양한 3D 형상(프로파일) 측정에도 활용됩니다.
KEYENCE는 이러한 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors) 를 통해 100% 자동화된 차세대 검사 시스템을 시장에 선보이고 있습니다.

전기 자동차의 핵심 부품인 배터리는 높은 품질과 안전 기준을 충족해야 합니다.
레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors) 는 리튬 이온 배터리 제조 시의 코팅 품질 검사, 전극 및 사각형 케이스의 리드 씰링을 위한 용접 비드의 3D 형상(프로파일) 측정 등 다양한 공정에서 100% 자동 검사를 수행할 수 있습니다.

스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기의 수요 증가와 함께 소형화 및 고기능화가 진행되면서 검사 수요 또한 증가하고 있습니다.
KEYENCE는 PCB의 휨 검사, 솔더 페이스트 도포 검사, 케이스의 오일 씰 및 O-링의 삽입 검사, 핀의 동일 평면도 검사 등 다양한 전자 부품 제조 공정에서 레이저 프로파일 센서를 활용하여 100% 자동 검사를 실현하고 있습니다.

레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 대상 물체의 광택이나 색상 변화에 영향을 받지 않고 측정할 수 있으므로, 높은 정밀도와 안정성이 요구되는 반도체 공정에서 매우 효과적입니다. 특히, 웨이퍼의 에지 형상(프로파일)을 측정할 수 있다는 점과 위치 결정을 정확하게 할 수 있다는 점은 생산 수율을 높이고 고품질의 칩을 효율적으로 생산하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
KEYENCE는 특유의 광택을 가진 웨이퍼의 노치(Notch) 위치 검사 및 에지 형상(프로파일) 검사를 위해, 신뢰할 수 있는 정밀한 측정 및 검사가 가능한 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)를 시장에 선보였습니다.

검사 시 자주 발생하는 문제 중 하나는 대상 물체가 기울어져 있어 측정 오류가 발생하는 것입니다. KEYENCE는 기울기 보정 기능이 탑재된 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)를 사용하여 높이 및 단차를 보다 정확하게 측정한 사례를 제공합니다. 투명하거나 반사되는 표면이 포함된 측정 예시 및 접촉식 측정기와의 비교를 통해, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)의 작동 원리와 장점을 구체적으로 설명하고 있습니다.

레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 어느 위치에서든지 대상 물체의 폭을 인라인으로 측정할 수 있습니다. KEYENCE는 *엘라스토머(Elastomer)의 폭을 측정한 사례를 포함하여 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)를 활용한 다양한 폭 측정 사례를 제공합니다. 비접촉 방식으로 폭을 측정하기 위한 대체 솔루션도 함께 설명합니다.
*엘라스토머란 고무와 같이 탄성을 가진 고분자 물질을 총칭하는 용어입니다.

레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 여러 개의 센서 헤드를 사용하거나 외부 계산을 실시하지 않고도 빠르고 정밀하게 각도를 측정할 수 있습니다. KEYENCE는 자동 용접기 토치 앞의 홈 형상, 위치 및 각도를 빠르게 측정하고 시스템에 피드백을 실시함으로써 용접 품질을 향상시킨 사례를 제공합니다.

레이저 라인으로 측정한 높이 데이터를 활용함으로써, 한 대의 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)만으로도 대상 물체의 휨(Warpage)과 평탄도(Flatness)를 정확하게 측정할 수 있습니다. 획득한 프로파일 데이터를 통해 높이의 최고점과 최저점, 휘어진 부분의 폭을 감지하고 측정할 수 있으므로, 간단하고 빠르게 측정과 검사를 수행할 수 있습니다.

단일 샷 HDR 기능이 탑재된 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 타이어가 움직이는 동안에도 색상 대비(콘트라스트)가 낮은 트레드의 2D 프로파일을 빠르고 정밀하게 측정할 수 있습니다. 회전하는 타이어의 전체 둘레에 대한 프로파일 데이터를 취득한 후, 이를 이미지 처리함으로써 3D 프로파일도 획득할 수 있습니다.

레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 모든 물체에 대하여 인라인 3D 검사를 수행할 수 있습니다. 고속 샘플링, 고정도, 고성능 위치 보정 기능을 활용하면 사이클 타임에 영향을 주지 않으면서도 신뢰할 수 있는 100% 검사가 가능합니다.

네, 2D 레이저 프로파일 센서(2D laser profile sensors)와 카메라는 작동 방식과 목적이 근본적으로 다릅니다.
일반적인 카메라는(고급 3D 이미징 카메라가 아닌 이상) 평면적인 2D 이미지만을 촬영합니다. 반면, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 물체의 높이 데이터를 측정해 정확한 형상과 치수를 파악하며, 이 데이터를 조합하면 부품의 3D 이미지를 만들 수 있습니다.

또한 카메라는 주변 조명에 의존하여 이미지를 촬영하지만, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 자체적으로 빛을 조사하여 물체를 비추고, 반사된 빛을 분석해 형상을 캡처합니다.

출력되는 데이터 형식도 크게 다릅니다. 카메라는 사진이나 영상을 디지털 이미지로 저장하지만, 이는 3D 정보를 2D 화면에 표현한 것에 불과합니다. 반면, 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 실제 2D 또는 3D 데이터를 생성하며, 일반적으로 포인트 클라우드나 표면 모델 형태로 제공됩니다. 이 데이터는 물체의 형상에 포함된 특징들에 대한 정확한 치수와 위치 관계를 나타냅니다.

레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 비접촉 방식으로 정밀한 측정을 할 수 있으므로, 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

제조업의 경우, 생산 공정의 핵심 단계에서 제품의 치수 및 형상의 정확도, 그리고 조립 부품의 유무 감지 위해 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)에 크게 의존하고 있습니다.

자동차 업계에서는 용접 검사, 360도 표면 검사, 균일성 검사, 차체 및 섀시 검사 등 다양한 작업에 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)가 활용됩니다.

전자 업계는 부품의 소형화가 지속됨에 따라, PCB 부품의 납땜 전후의 위치 및 정렬(얼라인먼트) 상태를 검사하기 위해 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)를 사용합니다.
(이는 납이 녹는 과정에서 일부 부품이 이동할 수 있기 때문입니다.) 또한 균열, 냉간 납땜 접합, PCB 자체의 결함 여부를 확인하는 데에도 사용됩니다.

이 외에도 항공우주, 건설, 식음료 업계 등에서도 제조 및 품질 보증, 품질 검사 등의 작업에 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)가 폭넓게 활용되고 있습니다.

KEYENCE의 LJ-V7000 시리즈 초고속 인라인 프로파일 측정기와 LJ-X8000 시리즈 초고해상도 인라인 프로파일 측정기는 모두 고급 3D 프로파일 측정 및 검사를 지원하며, 인라인 프로파일 측정을 통한 2D 프로파일 검사도 가능합니다.
LJ-X8000 시리즈 레이저 형상 측정기는 프로파일당 X축 방향을 따라 3200픽셀을 구현하므로, X 축과 Z 축 양방향에서 초고해상도 프로파일 측정을 실현합니다. 이를 통해 아주 미세한 형상도 정밀하게 캡처할 수 있습니다.
LJ-V7000 시리즈 초고속 3D 프로파일 센서는 최대 64kHz의 고속 샘플링을 제공함으로써, 빠르고 정밀한 인라인 측정 및 검사를 통해 사이클 타임을 단축할 수 있습니다.
두 시리즈 모두 블루 레이저를 탑재하고 있으므로, 측정 대상 물체의 재질, 색상, 온도 조건에 영향을 받지 않고 안정적으로 측정·검사할 수 있습니다.

LJ-X8000 시리즈 초고해상도 인라인 프로파일 측정기는 한 대의 센서 헤드로 최대 720 mm 폭까지 측정할 수 있습니다. KEYENCE의 레이저 프로파일 센서(Laser profile sensors)는 한 대의 센서 헤드 또는 여러 대의 센서 헤드를 조합하여 시트, 필름과 같은 넓은 대상 물체의 전체 폭과 길이를 자동으로 검사할 수 있습니다.
설치가 간편하여 기존 시스템에 쉽게 연동할 수 있으며, 고속 샘플링 기능 덕분에 롤 투 롤(Roll-to-roll) 장비를 멈추지 않고도 표면의 미세한 요철까지 정밀하게 감지할 수 있는 뛰어난 검사 장비입니다.
또한, 레이저 프로파일 센서는 기존 카메라와 달리 시트의 두께나 색상이 달라져도 센서 헤드의 위치를 다시 조정할 필요가 없으므로, 다양한 제품을 쉽고 빠르게 측정할 수 있습니다.

물론 가능합니다.
KEYENCE는 3D 이미지 처리 및 검사 패키지뿐만 아니라, 프로파일 데이터 출력에 특화된 전용 모델(LJ-X8000A)도 제공합니다.
초고해상도 인라인 프로파일 측정기로 측정한 가공되지 않은 프로파일 데이터를 컴퓨터로 직접 가져올 수 있으므로, 별도의 추가 비용 없이 기존 시스템이나 머신 비전 라이브러리를 활용한 3D 검사에 손쉽게 연동할 수 있습니다.
또한, 이 모델에는 HALCON 호환 버전의 샘플링 소프트웨어가 무상으로 제공되며, 다양한 머신 비전 라이브러리를 지원합니다.

2D 프로파일 스캐너(2D laser profile scanners)는 레이저 라인 센서(Laser line sensors)또는 레이저 라인 스캐너(Laser line scanners)라고도 불리며, 주로 물체와 그 표면의 형상 및 기하학적인 구조를 스캔하고 측정하는 데 사용됩니다. 이 스캐너는 대상 물체의 표면에 라인 레이저를 조사한 후, 내장된 카메라나 센서가 표면에서 반사된 빛을 캡처하는 방식을 통해 프로파일을 생성하며, 주로 폭이나 높이, 간격 또는 각도 등을 측정하는 애플리케이션이나 물체 표면의 결함이나 움푹 파인 부분, 돌출된 형상을 감지하는 애플리케이션에 활용됩니다. 또한 재료의 균일성을 모니터링하고, 기계 부품의 마모 상태를 평가하거나 제조 공정 중 용접부를 검사하는 데에도 사용됩니다.

3D 프로파일 센서(3D laser profile sensors)는 2D 레이저 스캐너(2D laser scanners)보다 한 단계 발전된 장비로, 물체와 표면의 형상을 입체적으로 측정하고 시각화할 수 있습니다. 이는 대상 물체를 일정한 경로로 스캔하거나, 여러 개의 2D 프로파일을 조합하여 3차원 형상을 구성하는 방식을 통해 이루어집니다.
이처럼 3차원 정보를 인식할 수 있는 기능 덕분에, 3D 레이저 프로파일 센서(3D laser profile sensors)는 표면 검사, 부피 측정, 변형 및 휨 감지, 역설계, 부품 복제, 대면적의 3D 맵핑 및 지형 분석, 제조 공정의 품질 관리 및 검증 등 다양한 분야에서 활용됩니다.
또한, 자동화 시스템과 쉽게 연동할 수 있으므로 로봇 유도나 자재 이송과 같은 작업에도 효과적으로 적용할 수 있습니다.

네, 가능합니다.
2D 레이저를 사용해 3D 프로파일을 생성하려면, 스캐너 또는 측정 대상 물체를 2D 스캔 방향과 수직인 축의 방향으로 이동시키면 됩니다. 이와 같이 연속적으로 수집한 2D 스캔 데이터들을 전용 소프트웨어가 조합함으로써 실제 대상 물체의 표면을 완전한 3D 형상으로 재구성합니다.
이 과정에서 엔코더와 같은 위치 추적 장치를 함께 활용하면, 대상 물체의 표면을 더욱 정밀하게 3D 매핑할 수 있습니다.

3D 레이저 프로파일 센서(3D laser profile sensors)와 비전 시스템(Vision systems) 각자의 장점이 있지만, 어떤 기술이 더 적합한지는 사용자의 필요와 요구 사항에 따라 결정됩니다.
3D 레이저 프로파일 센서(3D laser profile sensors)는 이름 그대로 깊이와 높이 정보를 정밀하게 측정할 수 있어, 복잡한 표면의 3D 형상을 스캔해야 하는 애플리케이션에 적합합니다.
또한, 비전 시스템(Vision systems)에 비해 데이터의 수집 속도가 빠르고, 복잡하고 미세한 표면 스캔에 더 뛰어나며, 다양한 재질과 표면 조건에서도 안정적으로 대응할 수 있습니다. 다만, 3D 레이저 프로파일 센서(3D laser profile sensors)는 측정을 위해 이동이 필요한 반면, 비전 시스템(Vision systems)은 정지된 대상 물체에 대해서도 검사를 진행할 수 있으며, 고해상도 2D 이미지를 통해 색상 인식이나 패턴 매칭이 중요한 애플리케이션에 효과적으로 대응할 수 있습니다. 그러나 비전 시스템(Vision systems)의 경우, 3D 레이저 프로파일 센서(3D laser profile sensors)에 비해 데이터의 처리 속도가 느리고, 깊이 정보를 정확하게 파악하는 데 한계가 있습니다.