Beckhoff EtherCAT 플러그인 모듈로 종자 산업용 광학 선별기 효율 배가
  • 최정훈 기자
  • 승인 2021.11.18 08:30
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콤팩트한 I/O 모듈로 하드웨어 요구사항, 장비 조립 시간 및 비용 절감

[인더스트리뉴스 최정훈 기자] 미국 VMek은 종자 분류 자동화 솔루션에 EtherCAT 네트워크를 사용하고 있다. 빠른 실시간 통신 기술로 머신비전 기반 분류기의 높은 데이터 속도를 지원한다. VMek은 EtherCAT 플러그인 모듈로 I/O 레벨을 전환해 비용과 디바이스 설치 공간을 줄이고 시운전 시간도 단축하는 효과를 톡톡히 누렸다.

미국 최고의 종자 회사 VMek의 소프트웨어 및 하드웨어 솔루션을 사용해 컬러나 크기 표준을 충족하는 종자와 충족하지 못하는 종자를 구분한다. [사진=Kevin Blackburn]
VMek의 소프트웨어 및 하드웨어 솔루션을 통해 컬러나 크기 표준을 충족하는 종자와 충족하지 못하는 종자를 구분할 수 있다. [사진=Kevin Blackburn]

2012년 버지니아 주 미들로디언 지역에 소재한 VMek Sorting Technology의 책임자인 Kent Lovvorn은 명확한 비전을 가지고 직장인 생활에 마침표를 찍었다. 그는 "저는 고속 머신비전의 일부 분야를 경쟁력으로 삼고 싶었다”고 회고했다. 2014년 그가 설립한 회사는 광학 분류를 위한 수많은 소프트웨어와 하드웨어 솔루션을 제공하고 있다. Metrix Analytics Lab Color Sorter 및 Element Analytics Production Color Sorter를 포함한 이 제품군은 미국 3대 종자 생산업체를 비롯한 농업 분야 고객사의 니즈를 충족시키고 있다.

이 Metrix 기계는 2개의 풀 컬러 GigE 카메라를 사용해 초당 600개의 종자를 처리할 수 있으며, 4개의 카메라가 장착된 Element 분류기는 초당 1만2,000개의 종자를 처리할 수 있다. 제품을 양품과 불량품으로만 구분하는 다른 컬러 분류기와는 달리 VMek은 모든 종자에 대한 중요 데이터를 실시간으로 제공할 수 있다. Kent Lovvorn은 “자사 소프트웨어는 각 항목의 앞면·뒷면 이미지를 사용해 복합적으로 분석한다. 각 부분을 분리하고 함께 결합해 360도 전체 분석을 완료한다”고 설명했다. 

이 데이터를 통해 종자 생산자는 개별 제품이 불량품으로 분류된 이유를 분석하고 실험실 결과와 실질적인 조건에서의 결과를 비교할 수 있다. 또한 Kent Lovvorn은 결과 분석을 통해 미래를 계획할 수 있다며 “종자 회사는 구체적인 특성을 향상시키거나 제거하기 위해 다음 성장 주기를 계획할 수 있다”고 덧붙였다. 

소형 EJ 보드는 VMek 하드웨어 솔루션의 설치 공간을 줄여준다. 기계의 윈도우를 통해 EtherCAT 플러그인 모듈의 LED 표시등을 볼 수 있으며 중요한 EtherCAT 진단 정보를 한 눈에 볼 수 있다. [사진=Kevin Blackburn]
소형 EJ 보드는 VMek 하드웨어 솔루션의 설치 공간을 줄여준다. 기계의 윈도우를 통해 EtherCAT 플러그인 모듈의 LED 표시등을 볼 수 있으며 중요한 EtherCAT 진단 정보를 한 눈에 볼 수 있다. [사진=Kevin Blackburn]

I/O 솔루션 위한 지속적인 개선

이 회사의 설립자인 Kent Lovvorn은 처음부터 상위 공급업체와 협력해야만 이러한 첨단 시스템의 지속적인 개선이 가능할 것이라고 생각했다. Kent Lovvorn은 “VMek를 위한 기반을 다지기 시작했을 때, 저는 고품질 구성요소를 올바른 방식으로 개발하는 하드웨어와 소프트웨어 파트너를 찾고 있었다”고 언급했다. 그때 Beckhoff Automation(이하 Beckhoff)를 알게 됐다고. Kent Lovvorn은 EtherCAT 산업용 이더넷 프로토콜에 대한 프레젠테이션을 통해 PC를 실시간 기계 제어기로 사용하는 네트워크 성능에 대해 알게 됐다. 이후 그는 EtherCAT이 그의 고속 비전 기계에 사용하기에 가장 좋은 기술이라고 판단했고, Beckhoff의 EtherCAT I/O 터미널로 표준화하는 결정을 내렸다.

2017년 VMek는 여러 시스템을 재설계하면서, 비용 및 공간 요구사항을 더욱 줄이고자 노력하는 동시에 EtherCAT 하드웨어를 계속 사용하고자 했다. 2015년, 첫 출하된 기계가 지속적이고 안정적으로 작동했기 때문에 신뢰성을 높일 필요가 없었다. 목표는 하드웨어 모듈 수와 지점 간 배선 요구사항을 줄여 제품을 향상시키고 출시 시간을 단축하는 것이었다.

EtherCAT 플러그인 모듈로 설치 공간, 조립 시간 및 비용 단축

Lovvorn은 Chuck Padvorac(Beckhoff 지역 영업 엔지니어)과 논의하며, 적합한 솔루션인 플러그형 EJ 시리즈 EtherCAT 모듈을 알게 되었다. 이러한 I/O 모듈은 표준 EtherCAT 터미널 크기의 약 절반이지만 동일한 기능을 제공한다. 이 어플리케이션을 위해 Vmek이 선택한 JST 커넥터와 함께 이 모듈은 직접 맞춤형 PCB 보드에 장착되며, 전체 신호 배전반은 조립식 케이블이나 코드화 된 플러그 커넥터를 통해 더 큰 PC 기반 시스템에 연결된다. 보드는 기본적으로 미리 제작되어 있기 때문에 기존 유선 터미널에 비해 계열 생산이 더 효율적이고, 비용 부분에 있어서도 효율적이다.

VMek 책임자인 Kent Lovvorn (오른쪽)과 Beckhoff 지역 영업 엔지니어인 Chuck Padvorac, P.E.는 EtherCAT 솔루션 선택에 대해 긴밀히 협력했다. [사진=Kevin Blackburn]
VMek 책임자인 Kent Lovvorn (오른쪽)과 Beckhoff 지역 영업 엔지니어인 Chuck Padvorac, P.E.는 EtherCAT 솔루션 선택에 대해 긴밀히 협력했다. [사진=Kevin Blackburn]

Lovvorn은 “가장 중요한 이점은 논리적이라는 점이며 우리가 필요로 하는 정확한 기능, 크기, 커넥터, 라벨링으로 배전반을 구축할 수 있는 사용 용이성이었습니다. 각 기계마다 신호 배전반을 설계 및 공정에 맞게 맞춤 제작하기 때문에 EJ 부품을 구입하기 전에 기계를 제작할 수 있어 장비 비용과 적시에 조립할 수 있다”고 밝혔다.

주요 파트너십 통한 분류 기술 발전

VMek는 분류기마다 표준화된 신호 배전반을 갖춘 EJ 시리즈 EtherCAT I/O 모듈을 구현함으로써 출시 기간을 대폭 단축할 수 있었다. Kent Lovvorn은 “장비 조립 시간이 50% 단축된 것으로 추정된다. 필요한 경우엔 서비스 시간도 최소화했다” 하드웨어 수준의 작은 조정 덕분에 VMek는 I/O 세그먼트 당 약 700달러(약 7만원)의 비용을 절감했으며, 이 절감액을 R&D에 재투자해 광학 분류기와 소프트웨어를 지속적으로 개선했다. 

Kent Lovvorn은 “농업 분야의 선구자로서, 고객은 복잡한 정렬 알고리즘과 모든 부분에 대한 데이터 수집 기능이 필수적이라고 생각한다”고 말했다. VMek는 Beckhoff와 함께 협력하듯, 업계를 선도할 수 있는 파트너와 함께 앞으로도 지속적인 솔루션 개발에 힘쓸 예정이다.

 



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