비전 로봇 절삭기의 눈 역할 수행하는 카메라

세계에서 가장 빠르게 성장하고 있는 식품 보관 용기 브랜드 중 하나인 시스테마(Sistema)의 플라스틱 제품에 부착돼 있는 우수한 플라스틱 클립은 현재 뉴질랜드 내 대부분의 가정에서 즐겨 사용하고 있는 아이템 중 하나로서, 최근에는 글로벌 시장에도 점차 그 인지도를 높이고 있다.

그동안에는 용기 하부에 클립을 부착한 형태로 판매되는 것이 일반적이었다. 하지만 시스테마가 식품 용기의 뚜껑에 기존보다 작은 크기의 클립을 부착한 새로운 형식의 제품을 소개하기 시작하면서 수작업 생산공정에서 발생할 수 있는 문제를 해결해 원가절감과 효율증대를 실현할 수 있는 솔루션의 필요성이 대두됐다.

이에 시스테마는 이를 실현할 수 있는 자동화 솔루션을 찾아 나서게 됐다. 당시 뚜껑에 클립을 부착하는 작업을 수행하던 작업자들은 육체적으로 무척 힘들어 했다. 만약 클립핑 공정에 신경을 쓸 필요가 없게 된다면, 하나의 자동화 솔루션으로 복수의 생산라인을 운용할 수 있게 된다. 시스테마의 클립핑 공정 자동화를 실현할 수 있는 솔루션 공급은 컨트롤비전(ControlVision)이 맡게 됐다. 컨트롤비전은 최근 시스테마와 협력해 카메라를 이용한 로봇 라벨링 시스템을 성공적으로 설치한 바슬러의 파트너사이다.

고해상도 이미지 통해 속도와 정밀성 확보
이번 프로젝트에서 가장 어려웠던 점은 속도와 정밀성을 모두 유지하는 것이었다. 일반적으로 클립을 제대로 사용하기 위해선 이동하는 컨베이어에서 신속한 속도를 유지하는 동시에 클립 배치 전체 허용오차 0.5mm 미만의 정밀성을 확보해야 한다. 또한, 다양한 색상, 형태, 크기의 클립을 다룰 수 있어야 한다는 점도 필수조건이었다.

이렇듯 솔루션의 엄격한 허용오차 요건 충족이라는 난제를 해결하기 위해선 고화질 이미지를 확보하는 것이 최우선 과제였다. 이에 컨트롤비전은 클립과 뚜껑 이미지를 촬영할 4대의 Basler scout 카메라를 사용하기로 결정했으며, 두 대의 컨베이어 벨트가 뚜껑과 클립을 분류해 나란히 운반하도록 구성했다. 또한, 컨베이어가 이동 중 클립과 뚜껑의 정확한 추적을 할 수 있도록 인코더 피드백을 도입하기도 했다.

로봇 위쪽에서는 Basler scout scA640-74gm 카메라가 클립 이미지를 캡처하고, 이를VisionServer 소프트웨어로 전송해 위치를 파악하게 한다. 일단 위치를 파악하면, VisionServer가 클립을 픽업할 수 있도록 Dual Adept Cobra s600 로봇 한 대가 이를 안내한다. 이후, 별도의 고해상도 카메라가 뚜껑 이미지를 캡처하고, VisionServer 소프트웨어가 위치를 파악한다. 이러한 데이터는 로봇이 클립을 부착할 수 있도록 안내하는 역할을 수행하며, 이러한 공정은 두 번째 클립 작업 시에도 반복 진행된다. 이후, 각 뚜껑에 3~4 가량의 클립이 부착 완료되면, 두 번째 로봇이 세 번째 혹은 네 번째 클립 아래쪽을 부착한다.

다양한 클립 적용 가능해 작업의 유연성 확장
컨트롤비전의 VisionServer 프레임워크는 이처럼 로봇 동작을 관리하면서 시스템을 위한 인간-기계 인터페이스 역할도 동시 담당해 매개변수 구성과 모니터링 구현 등 전체 작업의 효율성을 높이고 있다. 또한, 클립퍼의 설치도 상당한 장점으로 다가온다. 이를 통해 뚜껑과 클립 하나의 부착에 초 단위의 시간밖에 걸리지 않게 됐다. 이러한 생산속도는 이전과 비교해 두 배에 달하는 공정결과를 기록하는 데 결정적으로 기여했다. 이를 통해 작업자는 두 배 분량의 제품을 처리할 수 있게 됐으며, 결과적으로 시스테마가 즉각적인 노동력 절감 효과를 거둘 수 있게 됐다.

시스테마의 엔지니어링 부문 올리버 옌센(Oliver Jensen) 매니저는 이 시스템의 가장 큰 장점으로 다재다능한 점을 강조했다. 옌센 매니저는 “이 시스템의 특징은 제품 전환 절차가 필요하지 않는다는 점이다. 컨베이어에 어떤 모양과 크기의 뚜껑을 배열하든 시스템이 뚜껑의 어느 부위에 클립을 부착해야 할지 찾아낸다”며, “예를 들어, 둥근 모양의 뚜껑을 처리하려는데 사각형 모양의 뚜껑이 배치됐다고 하더라도 클립을 부착할 수 있다”고 설명했다.

이처럼 유연한 클립 부착이 가능했던 요인으로 시스테마는 바슬러의 Basler Scout 카메라를 강조했다. 컨트롤비전의 데이비드 베리(David Berry) 상무이사는 Basler scout 카메라를 완벽한 솔루션이라 평가하고 있다. 베리 이사는 “이동하는 컨베이어 두 대에서 운영하는 비전 가이드형 조립 시스템에서 가장 중요했던 것은 고화질 이미지의 확보였다”며, “이러한 점에서 Basler scout 카메라는 최고의 기능을 발휘했으며, 시스테마는 무척 만족스럽고 성공적인 솔루션을 보유할 수 있게 됐다”고 전했다.

바슬러 제공

FA Journal 편 집 국 (fa@infothe.com)

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