조명으로 감지하는 표면 결함

OLIGO Lichttechnik Surface Controls는 색상과 표면처리의 시각적 및 디지털 평가에 사용되는 혁신적인 조명 및 영상처리기술 전문 기업이다. B&R의 기술을 기반으로 한 제어 시스템의 최신 기술로 이 회사는 조명 시스템의 유연성을 증가시킬 수 있었고, 검사 시스템의 자동화 수준을 증가시킬 수 있었으며, 더 기본적인 애플리케이션으로 쉽게 축소시킬 수 있는 제어 솔루션을 작성할 수 있었다.

편집자 주

OLIGO는 최근 미국 자동차 제조업체에 100m 길이의 조명 터널을 제작해 제공했는데, 이는 2014년 초부터 가동됐다. 완성된 차량은 엄격한 육안 검사를 위해 터널을 지나간다. 작업자들은 64개의 빛나는 조명 아치 아래에서 자동차 표면의 손상된 도장, 처리 잔류물 또는 기타 표면 결함의 흔적을 찾는다.

조명의 구성은 지나가는 각각의 차량에 따라 자동으로 최적화된다. OLIGO의 독일 렌첸(Lenzen) 공장의 매니저인 하이코 리크(Heiko Rieck) 상무는 “육안으로 결함을 쉽게 찾아낼 수 있도록 다른 표면 질감과 색상뿐만 아니라 서로 다른 유형의 검사에 따라 매우 구체적인 조명이 필요하다”고 말했다.

제어 광학의 전체 스펙트럼

조명 터널뿐만 아니라 표면 검사 및 색상 매칭용 워크스테이션과 같은 다양한 다른 OLIGO 제품들에 필요한 자원들을 제공하고자 회사는 표면 제어 애플리케이션을 위한 포괄적인 범위의 조명 솔루션을 개발했다. 이 선택 사항들은 업계에서 고유하며 미국의 자동차 제조업체를 위해 조명 터널을 구성하는 64개의 아치가 선택됐다.

OLIGO 제어 시스템은 차량이 각각 4개의 조명 아치로 이뤄진 16개의 스테이션을 지남에 따라 적합한 조명 구성을 보장한다. 여기서 가장 중요한 도전은 작업자가 특정 스테이션에서나 차량에 필수적인 수리를 수행하기 위해 차량의 속도를 줄일 수 있도록 한다는 것이다.

OLIGO의 요아힘 베커(Joachim Becker) 개발 매니저는 “차량이 다른 속도로 움직일 때 우리는 주어진 시간에 최고의 조명 조건이 각 차량에 사용되도록 조명 아치의 타이밍을 조정할 필요가 있다”면서, “이를 위해서는 제어 시스템에 높은 수준의 유연성을 필요로 하는데, 이는 B&R 기술을 기반으로 한 우리의 최신 제어기술을 사용하는 경우에만 가능하다”고 말했다.

더 높은 유연성을 위한Power Panel과 X20 System

시스템에 대한 제어와 HMI 플랫폼은 Intel Atom 프로세서를 사용하는 10.4인치 터치스크린을 가진 Power Panel에 의해 제공된다. 소프트웨어는 모두 Automation Studio 4를 사용해 개발한다.

개발 매니저인 베커 씨는 “이 통합 엔지니어링 환경은 우리가 매우 빠르고 쉽게 언제든지 사용자 인터페이스를 포함한 제어 시스템을 수정할 수 있다는 것을 의미한다”고 말했다.

각각의 OLIGO 시스템은 고객의 특정 요구사항 뿐만 아니라, 고객 사이트의 로컬 및 기술적 요구사항을 충족하도록 만들기 때문에 이것은 특히 중요하다. 그는 “시운전 중에 발생하는 문제들을 완전히 제거하는 것이 항상 가능하지는 않지만, 제어 시스템의 유연성 덕분에 우리는 그것을 신속하게 해결할 수 있다”고 밝혔다.

하드웨어의 측면에서도 유연성은 필수적이다. 왜냐하면 조명 제어와 연관된 터널을 통해 차량을 이동시키는 컨베이어 시스템과 같은 상위 레벨 시스템이 서로 다른 다양한 센서와 네트워크화 돼야 하기 때문이다. 이것은 다양한 모듈의 폭넓은 선택을 제공하는 X20 I/O 시스템의 모듈형 디자인에 의해 지원된다. B&R의 I/O 시스템은 모든 일반적인 필드버스와 CAN, Ethernet/IP, Profinet, 그리고 Power Panel HMI와 제어 시스템을 연결하는데 사용되는 실시간 Ethernet POWERLINK와 같은 산업용 Ethernet 시스템을 위한 버스 컨트롤러를 포함하고 있다.

무제한의 출력 수 제공하는 X20 System

여러 세대의 컨트롤러에서 사용됐으며, DSI 인터페이스를 갖추고 있는 디지털 안정기와 제어 플랫폼이 통신할 수 있는 것은 OLIGO에 있어 매우 중요한 일이었다.

리크 상무는 “B&R은 DSI 프로토콜을 처리하는 디지털 표준 출력 모듈을 포함하는 우리의 요구를 수용했다”면서, “이로써 우리는 어떤 수의 출력이라도 구현할 수 있는 X20 System을 사용할 수 있게 됐다”고 말했다.

이 새로운 세대의 제어 시스템으로 OLIGO는 더 큰 솔루션을 위해 최대 14개의 DSI 출력을 지원하던 이전 세대를 추가적으로 설치할 필요가 없어졌다. 100m의 조명 터널에서 중요한 요소는 최대 100m에 이르는 I/O 모듈 간 거리가 POWERLINK와 버스 컨트롤러로 비용 효율적으로 될 수 있다는 사실이다. 심지어 최대 2km까지의 더 긴 거리도 광섬유 케이블을 사용해 처리할 수 있다.

또한, X20 System에는 DALI 모듈이 포함돼 있기 때문에 OLIGO는 최소의 비용으로 국제적으로 표준화된 인터페이스를 갖춘 컨트롤러를 갖출 수 있게 됐다.

성공으로 가는 지름길 B&R의 기술로 변경하기 전 OLIGO는 그들의 제어 시스템을 내부적으로 개발했다.

시스템 인증 비용을 제한하기 위해 ETL 승인 외부 전원을 사용했다. 베커 씨는 “B&R이 모든 제어 구성 요소들의 인증을 처리하고 EMC/ESD 규격의 준수를 보장하기 때문에 예전과 같은 방식은 더 이상 필요하지 않다”면서, “우리는 B&R의 장기적인 제품 가용성과 우수한 지원은 물론 높은 수준의 혁신 및 글로벌 기업의 혜택을 누릴 수 있다”고 말했다.

B&R 전문 엔지니어의 도움으로 OLIGO는 조명 터널 제어 시스템에 사용된 것과 같은 B&R의 기술을 사용해 단시간에 머신비전을 색상 매칭 컨트롤러로 통합할 수 있었다. 이미지 처리 소프트웨어는 윈도에서 실행되는데, 여기에는 HMI와 제어를 제공하는 동일한 Power Panel이 사용된다. 이에 대해 OLIGO 개발팀장은 “우리는 카메라를 사용해 색상 온도와 광밀도를 자동적으로 표면에 맞게 조정함으로써 생산과 검사 중에 볼 수 있도록 했다”고 말했다.

최첨단 오퍼레이터 제어 위한 B&R 기술

OLIGO는 업계의 동향을 자동 표면 검사로 이끌고 있다. 리크 상무는 “자동 결함 검출뿐만 아니라, 작업자의 검사 지원으로 우리는 눈부심과 같은 요인들로부터 피로를 방지하기 위해 인체 공학적인 개선을 위해 노력하고 있다”며, 최근 시장 발전에 대해 언급했다.

OLIGO에 있어 B&R로의 전환은 이미 성과를 올리고 있다. 회사는 최첨단 사용자 인터페이스를 만들기 위해 넉넉한 치수의 Power Panel 터치스크린을 사용하고 있다. 이 터치스크린은 가상 워크스테이션에서 사실적인 화면 작화로 조명 구성을 보여주기 때문에 매우 직관적인 조작을 제공한다.

특히, 큰 개체를 검사할 때나 조명 터널 내에서 작업을 할 때, 그리고 차량 내부의 표면을 검사할 때 작업자들은 태블릿 PC를 사용해 그들의 작업을 중지하지 않고 터미널을 걸으며 컨트롤러를 작동시킬 수 있는 편리함에 감사한다.

사용자 지정 솔루션 위한 확장 가능한 제어

리크 상무는 “새 페인트 시스템, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)과 같은 혁신적인 기질뿐만 아니라, 자동화 증가의 경향으로 표면 검사 제어에 더 많은 도전이 요구되고 있다”면서, “여기에는 고성능 컨트롤러가 필요한데, 우리의 새로운 제어 세대는 모듈화된 B&R 하드웨어, 통합 Automation Studio 엔지니어링 환경의 특징을 가지고 있어 서로 다른 애플리케이션 영역의 서로 다른 성능 범주를 가진 사용자 정의 제어 솔루션을 신속하고 용이하게 구축하고 수정할 수 있다”고 말했다.

B&R산업자동화 (Tel. 031-476-4766)

FA Journal 편집국 (fa@infothe.com)

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