머신비전 기초

고속 검사에서 프레임과 노출 시간의 관계

샵테크 sharptech 2026. 3. 13. 10:50

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고속 검사에서 프레임과 노출 시간의 관계

고속 검사에서 프레임(Frame Rate)과 노출 시간(Exposure Time) 은 서로 매우 밀접한 관계가 있습니다....

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고속 검사에서 프레임(Frame Rate)과 노출 시간(Exposure Time) 은 서로 매우 밀접한 관계가 있습니다.

특히 머신비전에서는 검사 속도, 이미지 밝기, 모션 블러에 직접적인 영향을 줍니다.

1. 프레임(Frame Rate)이란

프레임은 카메라가 1초 동안 촬영하는 이미지 수입니다.

​

  • 단위 → FPS (Frames Per Second)

​

예시

  • 30 FPS → 1초에 30장 촬영
  • 100 FPS → 1초에 100장 촬영

​

즉, FPS가 높을수록 더 빠른 공정에서도 검사가 가능합니다.

2. 노출 시간(Exposure Time)이란

노출 시간은 카메라 센서가 빛을 받아 이미지를 만드는 시간입니다.

​

예시

  • 10 ms (0.01초)
  • 1 ms (0.001초)
  • 100 µs (0.0001초)

​

✔ 노출 시간이 길면

→ 이미지 밝기 증가

→ 대신 움직이는 물체가 흐려짐 (Motion Blur)

​

✔ 노출 시간이 짧으면

→ 움직임이 정지된 것처럼 촬영 가능

→ 대신 이미지가 어두워짐

3. 프레임과 노출 시간의 기본 관계

노출 시간은 프레임 간격보다 길 수 없습니다. (이동하는 고속 검사 시)

​

공식적으로는 다음 관계가 있습니다.

1 / FPS ≥ Exposure Time

​

예시

FPS
프레임 간격
최대 노출시간
30 FPS
33 ms
33 ms 이하
100 FPS
10 ms
10 ms 이하
1000 FPS
1 ms
1 ms 이하

즉

  • FPS가 높아질수록
  • → 사용 가능한 노출 시간은 더 짧아집니다.

​

이유

→ 다음 프레임이 시작되기 전에 센서가 이미 노출을 끝내야 하기 때문입니다.

​

✔ 멈춰있는 물체를 촬영할 때는 노출 시간을 길게 가져가도 큰 문제가 없습니다.

하지만 프레임(FPS)과의 물리적인 관계는 여전히 존재합니다.​

4. 고속 검사에서 발생하는 문제

고속 공정에서는 보통 다음과 같은 상황이 됩니다.

​

공정 속도 증가

→ 높은 FPS 필요

→ 노출 시간 짧아짐

→ 이미지 어두워짐

​

그래서 다음 문제가 발생합니다.

1. 이미지 노이즈 증가

2. 불량 검출 정확도 감소

3. 조명 부족

5. 고속 검사에서 해결 방법

현장에서 주로 사용하는 방법입니다.

​

1. 고출력 조명 사용

​

노출 시간이 짧아지기 때문에

→ 밝은 조명 필요

​

예

  • High Power LED
  • Strobe Lighting

2. 스트로브 조명 사용

​

짧은 순간에 강한 빛을 발광합니다.

​

예

  • 노출 50 µs
  • 조명 펄스 50 µs

​

→ 고속 물체도 정지된 것처럼 촬영 가능

3. 글로벌 셔터 카메라 사용

​

고속 검사에서는 Rolling Shutter보다 Global Shutter가 유리합니다.

​

이유

→ 이미지 왜곡 방지

6. 고속 검사 실제 예

예를 들어

​

컨베이어 속도

→ 1 m/s

​

검사 물체 길이

→ 10 mm

​

검사 영역에서 물체가 지나가는 시간

10 mm / 1000 mm/s = 0.01 s

​

즉

→ 10 ms 안에 촬영해야 함

​

따라서

  • FPS : 최소 100 FPS 이상
  • 노출 : 보통 1 ms 이하

✔ 핵심 정리

1. FPS가 높을수록 노출 시간은 짧아져야 함

2. 노출이 짧으면 이미지가 어두워짐

3. 고속 검사는 조명이 성능을 좌우

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