안녕하세요. (주)이프입니다. 검사 장비 노하우 두 번째 글은 롤투롤 장비에 CIS 카메라(밀착형 이미지 센서)를 쓸 때 주의할 점입니다. CIS 는 렌즈 없이 센서 바로 앞의 짧은 거리에서 폭 전체를 1:1 로 읽는 막대형 센서입니다. 조명까지 들어 있어 설치가 간단하고 폭이 넓은 필름 · 시트 검사에 잘 맞지만, 그 "가까움" 때문에 생기는 문제가 분명합니다.
핵심
CIS 는 작업 거리와 피사계 심도가 매우 짧습니다. 웹이 조금만 흔들려도 흐려지므로, 롤러 위에서 웹을 고정한 채 찍고, 폭 전체 거리를 똑같이 맞추고, 센서 면을 깨끗하게 유지하는 것이 전부라 해도 과언이 아닙니다.
1. CIS 와 라인스캔 카메라, 무엇이 다른가
| 항목 | CIS | 라인스캔 카메라 + 렌즈 |
|---|---|---|
| 작업 거리 | 수 mm ~ 십수 mm 로 매우 짧음 | 수백 mm 까지 자유롭게 |
| 피사계 심도 | 좁음 (제품마다 다르나 대개 1 mm 안팎) | 렌즈 · 조리개로 조절 |
| 분해능 | 센서 고정 (예 : 600 dpi ≈ 42 µm, 1200 dpi ≈ 21 µm) | 렌즈 배율로 선택 |
| 조명 | 내장 (각도 고정) | 외부 조명을 자유롭게 구성 |
| 설치 공간 | 작고 가벼움, 광경로 공간 불필요 | 렌즈 거리만큼 높이 필요 |
2. 웹 흔들림 : 백업 롤러 위에서 찍는다
롤 사이 자유 구간(스팬)에서 필름은 장력 변화와 공기 흐름으로 위아래로 펄럭입니다. CIS 의 짧은 피사계 심도로는 이 흔들림을 감당하기 어렵습니다.
- CIS 는 백업 롤러 위, 웹이 롤에 감겨 지지되는 구간을 보게 설치
- 롤러 곡률 때문에 폭 방향이 아니라 진행 방향으로 초점이 달라지므로, 센서 읽기 선을 롤 꼭대기 선에 정확히 맞춤
- 장력 제어가 흔들리는 구간(기동 · 정지 · 롤 교체)은 판정 제외 또는 별도 기준
3. 폭 전체 거리 · 평행 정렬
CIS 길이가 수백 mm ~ 1 m 를 넘으면, 한쪽 끝만 0.5 mm 떠도 그쪽이 흐려집니다.
- 양 끝 높이를 따로 조절할 수 있는 정렬 기구와 기준 게이지로 설치
- 설치 후 폭 전체에 같은 패턴(차트)을 통과시켜 위치별 선명도를 기록해 두고, 정기 점검 기준으로 사용
- 온도 변화로 프레임이 휘는 설비는 계절 · 가동 시간에 따른 차이를 확인
4. 분해능과 이송 속도 맞추기
가로 분해능은 센서 dpi 로 고정되므로, 세로 분해능을 그에 맞게 라인 레이트와 엔코더로 맞춥니다(정사각 화소).
- 예시 : 600 dpi(약 42 µm) 에서 이송 1 m/s → 1,000 ÷ 0.042 ≈ 23,600 라인/초 필요
- 속도가 빨라질수록 한 줄 노출이 짧아져 내장 조명 밝기가 부족해지기 쉬움. 최고 속도에서 밝기 여유를 반드시 테스트
- 원하는 결함 크기가 센서 화소의 2 ~ 3배 이상인지 먼저 확인 (그보다 작으면 CIS 대신 렌즈형 라인스캔 검토)
5. 내장 조명의 한계와 보완
| 상황 | 주의할 점 |
|---|---|
| 반사 필름 · 금속박 | 내장 조명 각도가 고정이라 정반사로 하얗게 날리거나 결함이 묻힐 수 있음. 샘플로 반드시 확인 |
| 투명 필름의 이물 · 기포 | 반사광보다 투과 조명이 잘 보일 때가 많음. 반대편 투과 조명을 별도로 설치 |
| 미세 스크래치 · 요철 | 저각 암시야가 필요하면 CIS 내장 조명만으로는 어려움. 외부 저각 조명 또는 렌즈형 라인스캔 병행 |
| 색 검사 | 컬러 CIS 의 색 편차를 기준 시편으로 보정 |
6. 오염 · 접촉 · 정전기
- 센서 면이 제품과 가까워 분진 · 이물이 쉽게 쌓임 : 보호 유리, 에어 나이프, 청소 주기를 설계에 포함
- 웹이 튀거나 접착 이음부가 지나갈 때 센서와 닿을 수 있음 : 이음부 통과 시 후퇴 기구 또는 충분한 간격
- 필름 정전기는 이물을 끌어당김 : 촬상 전 제전 장치 배치
- 센서 면의 오염은 매 프레임 같은 위치에 세로줄로 나타남 : 세로 줄무늬 감지를 "장치 이상" 알람으로 분리해 제품 불량과 섞이지 않게
7. 모듈 이음 · 균일도 보정
긴 CIS 는 여러 개의 센서 칩이 이어진 구조라 칩 경계에서 밝기 · 위치 차이가 생길 수 있습니다. 설치 후 흰 기준 시트로 쉐이딩 보정을 하고, 이음 위치에 결함 검출 감도가 달라지지 않는지 확인합니다.
8. 점검 체크리스트
| No | 항목 | 확인 방법 |
|---|---|---|
| 1 | 촬상 위치 | 백업 롤러 위인지, 롤 꼭대기 선과 읽기 선 일치 |
| 2 | 폭 방향 거리 | 양 끝 · 중앙 선명도 기록 (차트 통과) |
| 3 | 최고 속도 밝기 | 최고 속도에서 밝기 여유 · 노이즈 |
| 4 | 결함 대비 화소 | 최소 결함이 2 ~ 3 화소 이상 |
| 5 | 조명 적합성 | 반사 · 투과 · 암시야 중 필요한 방식 |
| 6 | 오염 대책 | 보호 유리 · 에어 · 청소 주기 · 세로줄 알람 |
| 7 | 균일도 보정 | 쉐이딩 보정과 칩 이음부 감도 확인 |
마치며
CIS 는 잘 맞는 자리에 쓰면 설치가 간단하고 유지비가 적은 좋은 선택입니다. 다만 "가까워서 생기는 문제"를 처음부터 기구와 운영에 반영해야 합니다. 다음 글에서는 멈추지 않고 지나가는 제품을 찍는 플라잉 촬상에서 스트로브와 트리거 타이밍을 어떻게 잡는지 정리하겠습니다.
