LMI Technologies / 3D 스마트 센서가 적용된 비전 가이드 로봇 시스템

소개

3D 스마트 센서는 로봇 품질 검사 시스템에 ‘보는 힘’을 발휘한다.

로봇의 수요 증가

대량 생산 환경에서 산업용 로봇을 사용하면 입증된 이점을 많이 얻을 수 있다. 수동으로 수행하던 작업을 로봇이 자동으로 한다는 점이 가장 중요하다. 로봇은 높은 수준의 속도와 반복성으로 오랜 시간 작업할 수 있다. 그러므로 비용을 최소화하면서 제품 품질과 생산성이 크게 올라간다.

비전 가이드 로봇 시스템

VGR(Vision-Guided Robot, 비전 가이드 로봇) 시스템은 머신비전 센서가 하나 이상 장착된 로봇이다. 센서는 로봇을 가변 목표 위치로 이동시킨 다음, 빈에서 대상을 집어 다른 위치에 배치하는 것과 같이 미리 결정된 기능을 수행한다. VGR 시스템은 로봇의 적응력이 뛰어나고 구현하기 쉽도록 해서 생선 공정을 빠르게 변화시키는 한편, 이전에 고정 로봇 세포의 설계나 설정과 관련된 비용과 복잡성을 획기적으로 줄이고 있다.

산업 응용 분야

3D 비전 가이드 로봇은 전통적으로 수동 산업 응용 분야에 혁명을 일으키고 있다.

픽 앤 플레이스 (Pick & Place)

픽 앤 플레이스는 공장에서 매우 일반적이다. 이 애플리케이션에서 로봇은 파트의 정확한 위치와 3D 방향이 가변적인 경우에도 한 번에 하나씩 제시된 파트를 픽업해 미리 설정된 순서와 위치에 배치해야 한다. 3D 스마트 센서를 온 보드 소프트웨어와 함께 사용하면 산업용 로봇이 이전에 숙련된 작업자만 수행할 수 있었던 작업을 자율적으로 수행할 수 있다.

개별 부품 조립과 검사

로봇은 자동차와 같은 산업 분야에서 3D 스마트 센서로 장착되며, 삽입을 위해 중요한 위치(예 : 도어와 유리창)로 부품을 집어 들고 안내한다. 또한 VGR 시스템은 패널 갭 혹은 플러시 허용 오차 확인과 같은 완성된 어셈블리 기능 검사에 사용된다.

애플리케이션 과제

3D 스마트 센서 기술은 기존 2D 해결책이 갖는 한계를 해결한다.

객체 인식

대다수의 VGR 애플리케이션에서 3D 스마트 센서는 로봇을 정확한 위치로 안내할 뿐만 아니라 개별 객체를 감지하고 검사하며, 수집된 데이터를 바탕으로 실시간 제어 결정을 센서 내부에서 실행한다.

물체 반사율과 저조도

물체 반사율과 낮은 콘트라스트(contrast)는 일반적으로 2D 기반 비전 시스템의 한계를 실험했다. 그러나 3D 스캐닝 기술의 출현으로 로봇 시스템은 형상을 기초로 객체를 식별하고 위치를 파악할 수 있게 돼 낮은 콘트라스트 또는 복잡한 형상, 특히 조명 상태가 좋지 않은 객체를 안정적으로 탐지할 수 있게 됐다.

3D는 차별화 요소이다.

로봇이 생산 속도에서 3D로 불연속 물체를 ‘볼’ 수 있으면 VGR 시스템이 사용자 정의 툴링(tooling) 없이 작업을 수행할 수 있다. 다시 말해서 일반 상자, 랙, 컨베이어 시스템은 로봇이 크기 또는 위치 변화에 ​​따라 동적으로 조정되는 수준이 될 수 있다.

3D 스마트 센서에 내장된 측정 도구를 사용하면 로보틱스 시스템이 다양한 구조와 크기 그리고 대비와 색상의 객체를 감지하고 조작할 수 있으며, 항목을 만지거나 겹칠 수도 있다. 결과적으로 로봇 작업 셀은 더욱 똑똑해지고 다양한 제품 혹은 짧은 실행과 빠른 전환을 지원할 수 있다.

3D 스마트 센서로 가능한 고속, ‘자기 인식’ 로봇

3D 스마트 센서 기술은 로봇 시스템을 고유한 응용 환경에 적용할 수 있도록 한다.

무작위 빈 피킹 (Random Bin Picking)

VGR의 주요 과제 중 하나는 3D 센서가 장착된 로봇이 빈에서 임의로 배치된 부품을 찾아서 고르는 무작위 빈 피킹이다. 과거에는 무작위 빈 따기가 단계별로 분리됐다. 먼저 각 부품에 대한 전용 시스템을 사용해서 부품을 분리하고 감지하고 검색했다.

자기 인식 로봇

3D 스마트 센서 기술을 사용하면 로봇을 ‘스스로 인식’하고 환경에 대응할 수 있으므로 쓰레기 수거 작업이 크게 빨라졌다. 로봇 자기 인식은 기구학, 공구 위치, 부품과 결합하는 방법, 빈 벽이 센서와 관련돼 있는 위치, 부품이 6자유도를 갖는 위치에 대한 지식을 센서에 제공한다. 최첨단 3D 센서는 이러한 모든 기능을 계산하고 로봇 동작을 직접 제어할 수 있다.

비전 안내 로봇 시스템의 미래

3D 스마트 센서는 비전 기반 로봇 기술의 발전을 계속 추진할 것이다.

VGR 선택의 증가

비전 가이드 로봇 시스템의 안정성과 사용 편의성이 높아짐에 따라 이와 같은 해결책은 수동 검사, 그리고 분류와 조립을 위한 비용 효율적인 대안으로 점차 자리를 잡아가고 있다. 많은 최종 사용자가 생산성 향상과 비용 절감 효과를 발견해 전체 시스템 업그레이드를 보증할 만큼 충분히 중요하다.

대량 맞춤 VGR 수요 주도

대량 생산에 대한 요구가 전 세계에서 빠르게 증가함에 따라, 오류 방지 조립은 많은 제조업체의 목표이다. 새로운 제품 모델을 자주 도입하는 곳, 생산 실행 시간이 짧은 곳, 또는 전환이 더 자주 일어나는 곳에서는 고급 VGR 시스템을 최대한 활용할 수 있다.

VGR을 위한 새로운 시장

업계 관계자는 VGR에 새로운 시장이 등장할 것으로 기대한다. 현장에서 근무하는 비전 가이드 로봇을 사용한 농업 애플리케이션에서 생산품과 곡물 수확, 수유, 제초와 운송, 로봇이 제조공장 또는 물류와 포장 작업에서 인간과 함께 작업하는 협업 시나리오에 이르기까지, 가능성이 무한하다.

비전 머신의 힘

3D 스마트 센서는 기존의 2D 방법보다 빠르고 정확하며 경제적인 해결책을 제공한다.

사용하기 쉬움

신속한 구성을 위한 웹브라우저 기반의 포인트 앤 클릭 환경, 내장된 측정 도구와 결과를 전달하기 위한 풍부한 I/O 따위의 기능을 통해 공장 기술자는 필요한 결과를 쉽게 얻을 수 있다.

낮은 대기 시간

실시간 측정 기능은 데이터 수집과 결정 출력 사이의 지연을 최소화하므로 공장에서 지속적으로 처리량 목표를 달성할 수 있다.

빌트인 측정 도구

내장된 애플리케이션 관련 도구는 완벽한 3D 시각화 기능을 갖춘 드래그 앤 드롭 환경을 제공해 부품 감지와 측정을 지원하며 매우 정확하고 반복할 수 있는 결과를 제공한다.

맞춤 설정 가능

센서 사용자 지정을 통해 사용자는 내장된 기본 도구와 동일한 기능과 사용 편의성으로, 자신의 사용자 지정 측정 도구를 직접 개발하고 펌웨어 자체에 포함할 수 있다.

FactorySmart^®

오늘날의 3D 스마트 센서는 네트워크와 원활하게 연결돼 결과를 전달하고 웹브라우저를 통해 진단과 통계를 표시한다. 또, 인터넷을 통해 업그레이드에 액세스하고 공장 장비와 상호 작용한다.

자료 제공 : LMI Technologies(www.lmi3D.com)