산업용 비전 시스템의 주요 난제는 데이터 처리 병목 현상이다. 바슬러(Basler)의 FPGA (Field-Programmable Gate Array) 전처리 기술은 이러한 문제를 해결하며 고속 비전 검사의 새로운 패러다임을 제시하고 있다. 특히 현장의 이미지 처리 병목 현상을 맞춤형 FPGA 설계로 극복하는 데 주력하고 있다.
현대 제조 환경에서는 매초 수 기가바이트의 이미지 데이터가 생성되며, 이를 실시간으로 처리해야 하는 과제에 직면해 있다. 고해상도 카메라가 표준화되면서 처리해야 할 데이터는 기하급수적으로 증가했지만, 기존 CPU와 GPU 중심의 아키텍처는 실시간 이미지 처리에 한계를 드러내고 있다. 고성능 연산 장비 도입은 시스템 비용 급증으로 이어지며, 실시간 처리 실패는 생산성 저하의 원인이 되고 있다.
머신 비전 분야의 글로벌 리더 Basler는 이러한 문제를 해결하기 위해 FPGA 기반 전처리 솔루션을 개발했다. 이 솔루션은 프레임 그래버에서 직접 이미지 데이터를 처리해 지연 시간을 획기적으로 줄이고, 호스트 시스템의 부하를 경감시켜 전체 시스템 비용을 최적화한다. Basler의 FPGA 솔루션은 하드웨어 수준에서 영상 데이터를 병렬 처리해 CPU/GPU의 병목 현상을 근본적으로 해결한다. 데이터를 실시간으로 처리해 검사 타이밍을 정확히 맞추고, 시스템 부하도 최소화할 수 있다. 특히 고대역폭 환경에서 탁월한 처리량과 응답 속도를 제공한다.
이상적인 머신 비전 시스템은 FPGA, CPU, GPU를 조합해 각 프로세서의 강점을 최대한 활용하는 것이다. CPU와 GPU는 범용성이 뛰어나지만, 고속 실시간 이미지 처리에서는 한계가 있다. FPGA는 하드웨어 병렬 처리를 통해 빠른 응답 속도와 낮은 전력 소모를 실현한다.
Basler의 VisualApplets는 FPGA 프로그래밍의 장벽을 낮춰 실시간 이미지 처리를 직관적인 그래픽 인터페이스로 구현할 수 있게 한다. 런타임 라이선스 없이도 프레임 그래버를 쉽게 프로그래밍하고, 산업용 카메라를 맞춤형으로 설정할 수 있다.
FPGA 기반 솔루션 도입 시 기대할 수 있는 효과는 하드웨어 비용 절감, 유지보수 비용 감소, 개발 시간 단축, 생산성 향상 등이다. 특히 고성능 CPU/GPU 대신 중간급 CPU와 FPGA 조합으로 비용을 절감하고, 시스템 안정성 향상으로 다운타임 및 유지보수 비용을 줄일 수 있다.
바슬러코리아 SolBiz FAE 김상래 팀장은 “산업 현장마다 직면하는 비전 시스템의 과제는 모두 다르다. 일괄적인 솔루션이 아닌 각 고객의 상황에 맞춤화된 FPGA 기반 전처리 설계가 핵심”이라며 “바슬러는 단순한 하드웨어 공급을 넘어 고객이 직면한 속도, 정확도, 처리량의 문제를 종합적으로 분석하고 최적의 솔루션을 제공하고 있다”고 말했다.
이어 “고성능 비전 처리의 미래는 FPGA와 같은 맞춤형 하드웨어 가속 기술에 있으며, 빠르게 진화하는 스마트 제조 환경에서 바슬러의 FPGA 기반 전처리 솔루션은 기업들이 경쟁력을 유지하고 품질과 효율성을 극대화하는 핵심 기술로 자리매김할 것”이라고 덧붙였다.
