자유낙하 방식의 광학 식품 선별은 독특한 도전 과제를 제시합니다. 제품은 다양한 속도로 이동하고 예측 불가능하게 회전하며, 최고 수준의 품질과 식품 안전 기준을 유지하면서 밀리초 단위로 검사되어야 합니다. 동시에 선별 시스템은 표면 수준의 색상 결함뿐만 아니라 육안으로 보이지 않는 이물질 및 내부 결함까지 감지해야 한다는 요구가 점점 더 높아지고 있습니다.
이때 프리즘 기반 다중 스펙트럼 라인 스캔 카메라가 강력한 장점을 제공합니다.
도전 과제 1: 자유 낙하 시스템에서의 다중 스펙트럼 데이터 캡처
현대 식품 선별기는 정확한 등급 분류 및 불량품 제거 결정을 위해 다중 스펙트럼 이미징에 의존합니다. 가시광선 RGB 데이터는 정밀한 색상 등급 분류에 필수적이며, 근적외선(NIR) 또는 단파장 적외선(SWIR) 이미징은 돌, 줄기, 잎과 같은 이물질은 물론 멍이나 부패와 같은 표면 아래 결함 감지를 가능하게 합니다.
차잎 속 이물질
커피 생산 과정에서의 불량 원두
그러나 자유낙하 환경에서 다중 스펙트럼 검사를 구현하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 기존 방식은 종종 서로 다른 각도에 배치된 다중 카메라를 필요로 하여 시스템 복잡성, 정렬 노력 및 비용을 증가시킵니다. 카메라 간 동기화 문제로 인해 검사 결과가 일관되지 않을 수도 있습니다.
해결책: 단일 다중 채널 프리즘 기반 카메라
JAI의 Sweep+ 시리즈 프리즘 기반 라인 스캔 카메라는 여러 스펙트럼 채널을 하나의 완벽하게 정렬된 광학 시스템에 통합함으로써 이 문제를 해결합니다.
4개의 센서가 장착된 프리즘 설계를 통해 이 카메라는 동시에 다음을 캡처합니다:
- 정확한 색상 보정을 위한 적색, 녹색, 청색(RGB) 이미지
- 이물질 탐지 및 표면 하부 검사를 위한 근적외선(NIR) 또는 단파장 적외선(SWIR) 이미지
모든 이미지 데이터는 단일 카메라를 통해 동일한 광축으로 동시에 획득됩니다. 이는 복잡한 다중 카메라 설정을 필요 없게 하면서도 일관되고 반복 가능한 검사 결과를 보장합니다.
결과: 단일 카메라로 구현하는 완벽한 검사 데이터
단일 다중 채널 카메라로 필요한 모든 파장대를 커버함으로써 식품 선별기 제조사는 시스템 설계를 크게 간소화할 수 있습니다. 여러 대의 카메라, 렌즈 및 정렬 절차를 관리할 필요 없이 모든 검사 데이터가 하나의 동기화된 이미지 스트림으로 포착됩니다.
이러한 접근 방식은 기계적 복잡성을 줄이고 시운전 시간을 단축하며 장기적인 시스템 안정성을 향상시킵니다. 이는 특히 대량 처리 산업 환경에서 매우 중요합니다.
도전 과제 2: 흐릿한 이미지와 헤일로 효과
자유 낙하 분류 시스템은 또 다른 주요 장애물인 화질 문제에 직면합니다.
제품이 서로 다른 속도로 회전하거나 뒤집히거나 떨어질 수 있어 선명하고 흐릿함 없는 이미지를 포착하기 어렵습니다. 다중 카메라 또는 비정면 촬영 환경에서는 센서 간 시차 차이로 인해 헤일로 현상(색상 테두리 또는 공간적 정렬 불량)이 발생할 수 있으며, 이는 화질을 저하시키고 등급 분류 정확도를 떨어뜨립니다.
이러한 인공적 결함은 특히 둥근 형태나 불규칙한 모양의 식품을 검사할 때, 또는 색상 데이터와 적외선 데이터 간의 정확한 공간적 상관관계가 요구될 때 문제가 됩니다.
해결책: 단일 광학 축
JAI의 프리즘 기반 라인 스캔 카메라는 단일 광학 축을 사용하여 입사광을 별도의 파장으로 분할합니다. 프리즘은 적색, 녹색, 청색 및 적외선 광을 완벽하게 픽셀 정렬된 개별 센서로 각각 유도합니다.
모든 스펙트럼 대역이 동일한 광학 평면을 공유하기 때문에:
- 시차 문제가 제거됩니다
- 후광 현상이 제거됩니다
- 채널 간 공간 정렬이 본질적으로 유지됩니다
물체가 회전하거나 다양한 속도로 떨어질 때에도 각 센서의 각 픽셀은 항상 동일한 물리적 지점에 초점을 유지합니다.
결과: 더 나은 이미지, 더 나은 선별 결정
그 결과, HALO 현상이 제거된 이미지와 함께 탁월한 색상 정확도 및 공간 정밀도를 확보합니다. 이는 더 신뢰할 수 있는 등급 분류, 향상된 불량품 판별 정확도, 그리고 더 일관된 제품 품질로 직접 이어집니다.
식품 선별 응용 분야에서는, 이는 가짜 불량품 판별 감소, 수율 향상, 그리고 까다로운 자유 낙하 조건에서도 자동화된 의사 결정에 대한 더 큰 신뢰를 의미합니다.
가시광선 및 적외선 검사, 완벽한 동기화
JAI Sweep+ 시리즈 다중 채널 라인 스캔 카메라를 사용하면 검사 시스템이 다음을 동시에 독립적으로 분석할 수 있습니다:
- 가시광선 RGB (400–700 nm)
- 근적외선(NIR) (700–1000 nm) 또는
- 초단파 적외선(SWIR) (약 800–1700 nm)
모든 데이터는 완벽한 시간적·공간적 정렬 상태로 캡처되어, 후속 알고리즘이 스펙트럼 정보를 결합하고 실시간으로 정확한 분류 결정을 내리는 것을 용이하게 합니다.
고성능 라인 스캔 애플리케이션을 위해 설계됨
프리즘 기반 라인 스캔 기술은 자유 낙하 식품 선별과 같은 고속 연속 검사 작업에 특히 적합합니다. Sweep+ 시리즈는 광학 선별기의 까다로운 요구 사항을 충족하도록 설계되어 안정적인 성능, 높은 화질 및 간소화된 시스템 통합을 제공합니다.
다중 스펙트럼 이미징, 정밀 픽셀 정렬, 단일 카메라 아키텍처를 결합한 프리즘 라인 스캔 카메라는 차세대 식품 선별 시스템을 위한 견고하고 미래 지향적인 솔루션을 제공합니다.