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디팔레타이징: 3D 스냅샷 기술로 간단하게 더 많은 것을 보는 로봇

2020. 8. 18

상품 입고장의 자율성 향상: 업계의 새로운 도전 과제에 대응하기 위해 자동차 제조사는 생산 공정의 현대화에 대한 투자를 강화하고 있습니다. 체코 공화국의 한 대형 자동차 제조사는 Neadvance의 스마트한 알고리즘과 시너지를 내는 SICK의 3D 비전 센서 Visionary-T를 투입함으로써 이미 물류 구조에 대한 투자를 강화했으며 이로써 미래에도 적합한 상품 입고장을 구축하고 있습니다. 두 회사는 상품 입고장에서 더 진보한 자동화 단계를 실현하고 고객의 공정 효율을 극대화하기 위해 힘을 합쳤습니다.

The central element of the solution is using articulated robots combined with the Visionary-T 3D camera.
The central element of the solution is using articulated robots combined with the Visionary-T 3D camera.

 

전체 시스템의 일부인 상품 입고장

솔루션의 핵심 요소는 3D 비전 센서 Visionary-T가 장착된 다관절 로봇입니다. 로봇의 임무는 팔레트로 공급된 상품을 픽업하여 벨트에 전달하는 것입니다. 그리고 벨트는 물류 창고와 연결됩니다. 자동 상품 입고 시스템이 도입되기 전에는 나사, 미러, 계기판 요소 같은 부품을 화물차에서 내린 후 팔레트에서 손으로 집어 자동차 생산 공정으로 보냈습니다. 현재 이 OEM 사에서는 상품 입고장, 하이베이 창고, 생산 공정을 전체적으로 통합하는 물류 시스템을 사용합니다.

이를 위해서는 공급된 팔레트에 있는 개별 소화물의 위치를 어떤 포장 단위에서도 스스로 감지하여 확실하게 집는 자율화된 디팔레타이징 로봇이 필요했습니다. SICK의 3D 비전 제품은 이러한 까다로운 과제를 해결했습니다. 스트리밍 카메라 Visionary-T CX는 3D 스냅샷 기술 덕분에 로봇 제어기에 삼차원 이미지를 제공합니다.

 

Visionary-T takes a 3D snapshot to calculate the gripping coordinates for the robot
로봇의 그리핑 좌표를 계산하기 위해 3D 스냅샷을 찍는 Visionary-T
Visionary-T takes a 3D snapshot to calculate the gripping coordinates for the robot
로봇의 그리핑 좌표를 계산하기 위해 3D 스냅샷을 찍는 Visionary-T

 

형태와 거리를 결정하기 위한 time-of-flight 측정

이러한 삼차원 이미지를 만들기 위해 장치는 3D time-of-Flight 기술을 사용합니다. 이 기술은 비행 시간 측정법을 기반으로 합니다. 통합된 광원에서 방출된 빛이 물체의 표면에서 반사된 후 카메라로 돌아옵니다. 방출된 빛이 돌아올 때까지의 짧은 시차를 이용하여 반사면과의 거리를 계산합니다. 수집된 데이터는 이어서 특수한 알고리즘을 통해 삼차원으로 변환되어 나타납니다. 카메라의 높은 이미지 반복률 덕분에 이 과정이 초당 최대 50회 이루어집니다. 카메라는 강력한 성능의 능동형 주변 조명을 탑재하여 완전히 깜깜한 곳에서도 사용할 수 있으며 반사 특성이 거의 없는 물체도 감지합니다.

OEM 사의 상품 입고장에서 Visionary-T CX는 로봇 팔에 장착된 상태로 항상 함께 움직이며 경계를 게을리하지 않습니다. 따라서 이 스트리밍 카메라는 로봇의 동적 가속과 반전 동작과 진동을 직접 파악하고 구체적인 정보를 제공합니다. 이 애플리케이션에서 3D 스냅샷 기술은 Neadvance에 대단히 중요했습니다. 이 기술을 사용하면 이미지에 있는 모든 개별 픽셀의 심도 및 강도 정보를 동시에 수집할 수 있기 때문입니다. 그리고 Visionary-T는 움직이는 부품 없이 심도 정보를 수집하기에 외부 진동과 충격에 굉장히 강한 카메라입니다. 이러한 특성은 일반적인 상품 입고장처럼 공급된 상품의 자동 픽업이 빠르게 이루어져야 하는 경우에 특히 중요합니다.

이때 Visionary-T CX는 3D 점군을 제공합니다. 이는 Neadvance에서 개발한 적절한 알고리즘(3D 형태 분석 기반)과 함께 박스와 판지 상자의 위치 결정에 사용됩니다. 이어서 특수한 그리핑 장치를 갖춘 로봇이 해당 좌표로 이동한 후 상품을 확실히 픽업하여 벨트에 놓습니다. 다음 박스를 집기 위해 절차가 처음부터 다시 시작됩니다. 로봇이 팔레트 위로 이동하고, Visionary-T CX는 필요한 이미지를 촬영하여 3D 데이터를 제공합니다. 이 데이터는 이어서 다음 목표 좌표를 위해 제어 장치에서 처리됩니다.

 

Therefore, the switch to 3D snapshot technology from SICK, and the close collaboration with Neadvance in the engineering process, resulted in a huge technology breakthrough.
Therefore, the switch to 3D snapshot technology from SICK, and the close collaboration with Neadvance in the engineering process, resulted in a huge technology breakthrough.

 

성공을 가져오는 공동 엔지니어링

이 OEM 사는 성공적인 SICK 솔루션을 도입하기 전에 이미 상품 입고장에서 자율적으로 작동하는 로봇 스테이션을 구현하기 위해 자체적으로 몇 가지 방안을 구상했습니다. 하지만 이러한 방안은 대부분 2D 데이터를 이용하는 것이었으며 원하는 성과를 가져오지 못했습니다. 반면 SICK의 3D 스냅샷 기술을 도입하고 엔지니어링 과정에서 Neadvance과 긴밀히 협력하여 진정한 기술적 돌파구를 마련할 수 있었습니다. 이 협업에서 핵심 목표는 공정을 최대한 원활하고 안정적으로 만드는 것이었습니다. 운반이 어려운 물품 때문에 로봇의 그리핑 공정이 까다로운 경우에 이는 특히 중요한 사항입니다. 따라서 프로젝트팀은 개발 과정에서 무엇보다 복잡한 그리핑 공정을 더욱 정교하게 만드는 데 집중했습니다. 3D 데이터와 해당 점군은 장면을 더 정확히 포착하고 프로젝트 진행 중에 미리 수정을 가할 수 있도록 아주 좋은 가능성을 제공합니다. 현장 커미셔닝 시에야 비로소 그 파급 효과를 알 수 있는 여러 영향 요인 때문에 개발 과정에서 이러한 유연성이 요구되었습니다.

 

로봇의 더 많은 자율성

새로운 솔루션은 아주 확실하고 정밀하고 효율적으로 작동하므로 OEM 사는 다른 공장에서도 이를 사용할 계획입니다. 프로젝트를 위탁받았던 종합 시공자와 시스템 설계 통합자 역시 Visionary-T CX의 3D 스냅샷 기술과 time-of-flight 원리에 깊은 감명을 받았고 이 솔루션을 디팔레타이징 공정에 기본적으로 통합하려 합니다.

 

 

 

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Josef Zimmermann
Josef Zimmermann

Josef Zimmermann 

로봇 시스템 테크니컬 인더스트리 매니저

Josef Zimmermann은 2010년부터 테크니컬 인더스트리 매니저로서 로봇 시스템 주제를 집중적으로 다루고 있다. 레이저 측정 기술과 네트워크 기술 분야의 응용 엔지니어로 2000년에 SICK에 입사했다. 일찍이 자율 주행 차량의 내비게이션과 산업 및 서비스 로봇 시스템 분야의 프로젝트를 통해 현재의 과제 영역과 접하게 되었다.

 

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