공장 자동화를 위한 3D 스마트 센서
현재 우리는 제4차 산업혁명의 시대를 맞이하여 다양한 분야에서 자동화시스템 구축사업이 확대되고 있음을 실감하는 세대이다. 매출의 성장과 생산성 극대화라는 목표를 가지고 많은 산업 현장에서 자동화 시스템 구축 또는 계획을 진행하고 있지만, 자동화 시스템을 구축하기 위해서는 수많은 시행착오와 제어시스템 개발이 필수적이다.
자동화 시스템을 구축하기 위해서는 제품개발에서부터 생산관리, 품질관리, 물류, 안전관리까지 실시간 모니터링과 제어 시스템을 구축해야 하지만, 모든 부분에서 최적의 시스템을 구현하는 것이 생각처럼 쉽지만은 않다. 개발비용, 안정성, 유지관리 등 자동화 시스템을 구축하는데 많은 부분에서 고려해야하는 것이 현실이다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 솔루션 중 최고의 성능과 최적의 솔루션을 제공하는 LMI사의 Gocator 3D Smart 센서를 이용한 자동화 시스템 적용사례를 소개하고자 한다.
Gocator 3D 센서의 기능은 크게 레이저 프로파일러와 스냅샷 센서 두 가지의 3D기술로 나누어진다.
레이저 프로파일러
Gocator Line Profilers 및 Point Sensor는 1.1㎛의 고 분해능과 32㎑의 샘플링 속도로 목표물을 정밀하게 스캔 후 내장된 툴을 이용하여 측정할 수 있으며, 다양한 통신 프로토콜을 제공함으로써 시스템과의 I/O 인터페이스를 쉽게 할 수 있는 완벽한 자동화 솔루션이다.
스냅샷 센서
Gocator Stereo Snapshot Sensor는 Structured Light 방식으로 One Snapshot을 통해 3D 형상과 Surface data를 생성한다. 스냅샷 센서는 로봇 제어기능을 이용한 자동 조립, 비접촉 볼륨 게이지, 다양한 공장 프로세스 등에 적합한 3D 센서이며 실시간 빠른 측정으로 최적의 성능을 구현할 수 있다.
Gocator의 특징
- Gocator의 손쉬운 사용
웹브라우저 기반의 손쉬운 설정이 가능한 개발 환경과 내장 툴을 지원하며, 다양한 I/O 지원 기능 등을 통하여 작업자의 손쉬운 개발 Needs를 충족시킬 수 있다.
- 인라인 생산을 위한 실시간 데이터 프로세스
Gocator 시리즈는 실시간 데이터 처리가 가능한 프로세스를 탑재하여 데이터 획득과 출력 값 사이의 지연을 최소화하여 공정의 생산성을 지속적으로 유지할 수 있다.
- 차별화된 커스터마이징 개발
Gocator 센서는 펌웨어를 통해 커스터마이징이 가능하여 내장 툴과 동일한 기능 및 편리함 측정 툴을 직접 개발하고 내장 할 수 있어 다양한 분야에 적용할 수 있으며, 활용성도 뛰어나다.
- 유연한 확장성
다양한 공정환경 유연하게 연결되어 측정 결과 및 웹브라우저를 통해 실시간 모니터링이 가능하며, 인터넷을 통해 센서의 최신 펌웨어로 업그레이드 할 수 있으며, PLC등 타 기기와의 호환성을 가지고 있어서 상호간 데이터 통신으로 최적화된 결과를 얻을 수 있다.
- 로봇 제어기능
로봇과 직접 연동을 통해 단일 모델 생산 라인 대비 복잡한 생산라인에 보다 빠르고 더 효율적으로 작동 할 수 있도록 지원 기능을 가지고 있다.
Gocator 3D 센서는 이러한 장점을 앞세워 다양한 공정에 적합하도록 설계되어 사용자의 편의성을 강조한 고성능 머신 비전을 제공하고 있다. 또한 Gocator 3D 센서의 기능들은 이미 공정 자동화 시스템에 최적화 되어 많은 산업현장에서 활용되고 있다.
왜 3D센서가 자동화 시스템에 필요한가?
“왜 자동화 시스템에 3D센서가 필요한가? 일반 고해상도 센서를 통해서도 실현할 수 있지 않을까?” 이런 의문점을 갖는 독자들이 있을 것이다. 이 글을 통해 자동화 시스템에서 3D센서가 필요한 이유와 로봇제어시스템, 인라인 시스템에서 어떻게 활용되고 있는지 알아보자.
오늘날의 자동화 시스템은 단순하게 생산 라인에서 품질 검사와 모니터링만 하는 것이 아니다.
반복 및 수동적인 생산 작업이 아닌, 로봇과 PLC 등 자동화 장비 및 제어 시스템을 통해 생산 성능을 높이고 상품의 품질 및 비용절감을 위한 공장 자동화 애플리케이션 시스템을 구축하는 것이다.
이러한 산업 환경에서 단순한 2D 측정만으로는 현실적인 실현이 어렵기 때문에 제품의 정확한 위치 및 크기를 측정하는 높은 정확도의 3D 센서를 탑재한 자동화 시스템이 필요한 것이다.
차별화된 SMART 3D
Gocator 3D 센서는 단순히 3D 측정만을 하는 것이 아닌, 용적 측정 (X, Y, Z축) 을 통해 로봇 핸들링에 필요한 형상 및 위치를 제공하며, 낮은 밝기의 환경에서도 정확한 측정이 가능하다. 또한, 조명 변화 및 주변의 빛에 영향을 받지 않아 광집적 회로, 조명, Pre-Calibration (공장 출하 전 센서 스펙에 맞는 Calibration 셋업 완료)를 통한 반복적인 측정이 가능하다. 이러한 기능들은 로봇 및 PLC 등의 제어를 위해 필요한 기술이고 이러한 기능을 갖추고 있는 Gocator의 3D 센서는 어떠한 환경에서도 정밀하게 측정 제어할 수 있다.
Gocator SMART 3D 센서 활용 사례
- 스마트팩토리 자동차 생산라인 적용사례
기존의 볼륨 게이징은 느리고 오류 발생이 잦은 접촉 방식의 부피 계산을 통해 이루어졌으나, 이에 반해 Gocator Volume Checker는 비접촉 방식인 G3210 스냅샷 센서의 내장된 측정 알고리즘을 통해 3D 솔루션을 통하여 엔진 실린더 헤드의 볼륨을 ±0.04까지 5초 이내에 측정할 수 있다.
- 로봇 제어를 통한 차량용 앞유리 및 루프 부착 작업 자동화
Gocator 3210 센서는 로봇이 정확하게 차량용 앞 유리 및 루프를 부착할 수 있도록 실시간으로 3D 측정으로 로봇의 위치 및 이동을 제어하는 자동화 시스템으로서 생산성과 안정성 등을 개선 할 수 있다. LMI의 파트너인 글로벌 자동차 회사 B사는 차량용 앞 유리 부착 시스템에 Gocator 2330 line profiler를 적용하여, 로봇에 3D 센서를 적용하여 빠른 속도와 높은 정확성을 갖는 공정 프로세스를 구축하는데 성공하였다.
- 자동 Pick and Place
공정 시스템의 컨베이어를 통해 핸드폰이 이송될 때, Gocator 3D센서를 통하여 3D데이터를 획득한 후 로봇에게 핸드폰의 위치를 전달하여 이송할 수 있게 해준다. 또한, 측정 시 검수를 통한 상품의 품질 및 불량에 대한 검출이 가능하여 생산 안정성 및 품질 관리에 유용한 솔루션을 구현할 수 있다.
이러한 로봇 제어 시스템과 3D 측정 능력은 상품 분류 및 유통환경에도 적용이 가능하다. G2180 line profilers는 컨베이어를 통해 이송되는 상자를 스캔하여 사이즈, 위치, 방향, 무게 등을 스캔 및 측정하여 로봇과 데이터 통신 후, 로봇은 상자를 운송하고 분류 별로 정리한다.
이러한 분류과정을 지나 분류된 상자들은 로봇 팔의 양쪽에 장착된 Gocator 2170이 상자가 적재된 팔레트를 스캔하여, 들어 올려야 할 정확한 위치를 전달하여 로봇을 안전하게 제어한다.
Gocator Smart 3D 내장 툴은 이처럼 복잡한 산업라인에서 장비 사이의 네트워크와 적용 환경에 맞춰 응용프로그램을 쉽게 개발 할 수 있도록 도움을 준다.
또한 빠른 측정 속도로 로봇의 동작과 생산라인의 진동에서도 정확하게 시스템을 제어할 수 있고 자동화 시스템의 안정적인 운영을 제공한다.
LMI 공식 대리점 (주)이오비스 관계자는 “현재 우리 산업 환경에 다양한 상품이 공급, 개발되고 있다. 하지만, 단일 솔루션으로 통합적인 자동화 시스템을 구현하는 것은 현실적으로 많은 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하는 LMI Gocator 3D 센서는 현재 우리의 산업 자동화 시스템에 필요한 3D 솔루션이라 할 수 있다.”고 전했다.
Gocator 라인업
LASER PROFILE SENSORS
Gocator 1300 Series
치수 측정을 위한 초고속 (32㎑) 포인트 프로파일러
내장된 Part detection 및 프로파일 생성
Laser Profile(point) 만이 닿을 수 있는 부분 및 초고속 공정 측정에 적합
Gocator 2100 Series
합리적인 가격, 엔트리 레벨의 라인 프로파일러
자동화 기본의 기능 충족
VGA급 해상도(640 points)
1260㎜ 이상의 FOV(Field of View)
800㎜ 이상 측정 가능
Gocator 2300 Series
강력한 성능의 라인 프로파일러
다양한 애플리케이션에 적용 가능
Megapixel imager(120 points)
1260㎜ 이상의 FOV(Field of View)
800㎜ 이상 측정 가능
Gocator 2400 Series
초고해상도 라인 프로파일러
초고속 애플리케이션에서 작은 부품의 micro-features와 같은 복잡한 목표물을 핸들링
2-Megapixel imager 프로파일 해상도 당 1940 포인트
32㎜ 이상의 FOV(Field of View)
25㎜ 이상 측정 가능
Gocator 2880
큰 물체의 3D 측정에 적합한 광 삼각법을 이용한 2way 프로파일러
두개의 카메라가 스캔 영역을 최대화하고 폐색을 최소화
2-Megapixel imager(1280 points)
1260㎜ 이상의 FOV(Field of View)
800㎜ 이상 측정 가능
SNAPSHOT SENSORS
Gocator 3506
Metrology-grade 12㎛ 스냅샷 센서
빠른 스캔 속도(3 Hz full-field)
5메가픽셀 스테레오 카메라가 폐색을 최소화
생산 속도에서 안정적인 측정이 가능한 2㎛의 높은 반복성
비전 가이드 및 Pick and Place를 위한 로봇 친화적
Gocator 3210
Metrology-grade 35㎛ 센서
빠른 스캔 속도(4 Hz full-field)
2메가픽셀 스테레오 카메라가 폐색을 최소화함
154㎜이상의 넓은 FOV(Field of View)
비전 가이드 및 Pick and Place를 위한 로봇 친화적
자료제공 : 이오비스
