21장 왜 엔코더 처리 구조가 검사 정확도를 결정하는가?

머신비전의 모든 좌표는
‘엔코더 처리 구조’에서 시작된다

머신비전에서 좌표(X 위치)는 곧 검사의 기준점입니다.
그 기준점을 만드는 핵심은 바로 엔코더 처리 구조입니다.

엔코더 처리 구조가 흔들리면

• 2D는 위치가 어긋나고
• 3D는 프로파일이 찢어지고
• 속도 변화 시 검사 결과가 달라지고
• 라인별로 품질이 다르게 나옵니다

👉 즉, 엔코더 처리 품질 = 검사 품질입니다.

 

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1️⃣ 엔코더는 단순 ‘신호’가 아니라 ‘좌표 생성기’다

엔코더는 회전 또는 선형 이동을
펄스(A/B 위상) 형태로 변환합니다.

이 펄스를 기준으로 장비는 다음을 계산합니다.

• 몇 개의 펄스가 발생했는지
• 어떤 순서로 들어왔는지
• 간격이 일정한지
• A/B 위상이 정확한지

✔ 엔코더 품질이 일정해야
✔ 트리거 타이밍이 일정하고
✔ 검사 위치가 매번 동일해집니다.

 

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2️⃣ 문제는 ‘엔코더’가 아니라 ‘엔코더 처리 구조’다

현장에서 가장 흔한 오해
“엔코더는 문제 없어 보이는데, 검사 결과가 흔들립니다.”

실제 원인은 대부분 엔코더 자체가 아니라,
그 신호를 처리하는 하드웨어 구조입니다.

 

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3️⃣ 엔코더 처리 방식 4가지 비교

— PLC / MCU / Frame Grabber / FPGA의 구조적 차이

 

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① PLC 기반 엔코더 처리

PLC는 공정 제어용이지, 정밀 타이밍용이 아닙니다.

• Scan Time 존재 (수백 µs ~ ms)
• 지터 발생
• 펄스 누락 가능
• 고속 펄스 처리 어려움
• A/B 위상 정확도 낮음

➡ 속도 변화 시 위치 틀어짐
➡ 트리거 타이밍도 함께 흔들림

 

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② MCU 기반 엔코더 처리

MCU는 상대적으로 빠르지만 구조적 한계가 있습니다.

• 인터럽트 기반 처리 → 부하에 따라 지연
• 노이즈에 취약
• 타이밍 기준점 불안정

➡ 펄스 폭 불일치
➡ 가짜 펄스 처리 불가

 

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③ Frame Grabber 기반 엔코더 처리

카메라와의 동기화는 좋지만 한계가 존재합니다.

• 외부 노이즈에 취약
• 필터링 구조 단순
• 다채널 처리 어려움
• B상 위상 보정 불가
• 오버로드 시 트리거 지터 증가

➡ 3D 라인에서는 안정성 부족

 

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④ FPGA 기반 엔코더 처리 (정답 구조)

FPGA는 하드웨어 로직으로 엔코더를 직접 처리합니다.

• Zero Delay
• 펄스 재구성
• A/B 위상 자동 보정
• 가짜 펄스 필터링
• 펄스 드롭 감지
• µs / ns 단위 동기화
• 고속 라인에서도 안정

➡ 속도 변화와 무관한 X 좌표 기준점 생성
➡ 3D 프로파일이 항상 동일

📌 FPGA만이 엔코더를 ‘좌표 기준점’으로 재구성할 수 있습니다.

 

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4️⃣ 엔코더 처리 구조가 검사 정확도를 결정하는 이유

 

① X 좌표가 흔들리면 모든 검사 결과가 흔들린다

• 2D → 검사 위치 밀림, ROI 변화
• 3D → 프로파일 찢어짐, Z값 변화, 단차 불안정

👉 엔코더 불안정 = 검사 결과 불안정

 

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② 속도 변화가 엔코더 처리 구조에 직접 영향

• 속도 증가 → 펄스 폭 감소
• 노이즈 영향 증가
• B상 위상 깨짐 증가

PLC/MCU는 이를 처리 못 하지만
FPGA는 하드웨어 클럭으로 직접 처리 → 결과 변화 없음

 

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③ 엔코더 노이즈는 타이밍을 파괴한다

가짜 펄스, 드롭, 위상 깨짐은
X 좌표를 망가뜨리는 대표적 원인입니다.

FPGA만이 이 모든 문제를 동시에 잡아냅니다.

 

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④ 타이밍 구조의 기준점은 엔코더에서 시작된다

3D에서는 타이밍 = 좌표입니다.

• 조명 On / Off
• 카메라 Exposure
• 트리거 지연
• 프로파일 스캔 라인

➡ 이 모든 기준은 엔코더 처리 구조에서 시작됩니다.

 

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5️⃣ 엔코더 처리 품질을 높이면 생기는 변화

• 2D / 3D 모두 위치 기준 고정
• 속도 변화에도 결과 동일
• 라인별 검사 품질 통일
• 보정치 감소 → 유지보수 비용 절감
• 클레임 대폭 감소
• AI 학습 데이터 품질 상승
• 알고리즘 로버스트니스 증가

 

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📌 핵심 요약

• ✔ 엔코더는 검사 좌표의 출발점
• ✔ 문제는 엔코더가 아니라 엔코더 처리 방식
• ✔ PLC·MCU 구조는 3D에 부적합
• ✔ Frame Grabber도 고속·정밀 환경에서는 한계
• ✔ FPGA만이 Zero Delay 기반으로 엔코더를 기준점으로 재구성
• ✔ 엔코더 처리 품질이 곧 검사 품질

 

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🔜 다음 글 예고
👉 No.22 – 3D 검사에서 가장 많이 발생하는 10가지 문제와 원인 분석

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