머신비전, 기판 제작에서 효율성 입증
성능·비용을 모두 잡다… 컴퓨터·자동화기술 활용
자동화 생산 라인이나 자동화 시스템에 머신비전 장비를 설치하지 않았다면, 작업자들은 자신도 모르는 사이에 비용 효율적인데다 성능도 뛰어난 솔루션을 놓치는 꼴이 된다. 반대로 머신비전 장비를 사용한다면 머신비전이 주는 혜택을 십분 누릴 수 있다. 단순한 알고리즘 안에서 데이터를 원활히 처리할 수 있는 머신비전 시스템을 소개한다.
자료제공 | Teledyne DALSA(www.teledynedalsa.com)
ISTECH의 자동화 엔지니어링 매니저인 앤디 라이트(Andy Wright)는 고급 컴퓨터 및 자동화 기술을 사용함으로써 산업 분야에 적합한 턴키 맞춤형 자동화 솔루션을 선보인다.
라이트는 “ISTECH은 오래 전부터 머신비전 장비들을 우리 시스템에 통합해왔다”며, “우리의 고객인 Faber Industrial Technologies는 Teledyne DALSA의 비전시스템을 통합한 장비를 제공함으로써성능 및 비용에서 만족할 성과를 얻었기에 향후에도 Teledyne DALSA의 머신비전 제품을 사용할 것”이라고 말했다.
완벽 정렬
ISTECH이 Teledyne DALSA의 머신비전 제품을 사용한 첫 프로젝트는 의료기기 업계의 오랜 고객인 Conductive Technologies에 제공하기 위한 것으로, 사용자 어셈블리 기계로 설계 및 구성되었다. 이 기계는 플라스틱 기판 제조 공정 중 덮개를 덮는 역할을 맡는다. 제작 공정에서 손쉽게 뗄 수 있는 투명한 플라스틱 재질의 덮개를 기판 위에 부착한다. 플라스틱 기판 한 장에는 여섯 개의 실크스크린 기판 혹은 쿠폰이 있다. 생산 목표를 달성하기 위해서는 각 제품에 덮개를 안정적이고 정확하게 적용해야 하는데, 각 덮개마다 다른 형태 및 기능을 가지고 있으므로 기판과 덮개를 일치시키는 작업이 필요하다.
지금까지는 공장 직원들이 수작업으로 이 일을 해결해왔다. 하지만 수작업은 일관성이 전혀 없어 시간이 많이 들어감은 물론이고 처리량과 정확도 면에서도 뒤떨어졌다. ISTECH은 이를 극복하고자 이 조립기계에 사용할 머신비전 시스템을 설계했다.
이 시스템 구성은 다음과 같다. 우선 4 대의 고해상도 GigE 비전 카메라를 Teledyne DALSA의 GEVA 산업용 컨트롤러에 연결한다. GEVA는 GigE 카메라 인터페이스를 확장할 수 있는 장비로, 여러 카메라를 사용하는 애플리케이션의 시스템 비용을 줄일 수 있다. 이 시스템은 두 대의 카메라는 덮개의 각 끝에 설치하고 다른 두 대는 기판을 보고 마주보게 설치함으로써 총 4대의 카메라를 활용한다. 편의상 이들을 ‘기판 카메라’와 ‘덮개 카메라’로 분류한다.
움직이는 진공 테이블 위로 기판이 올라오면 기판 카메라가 기판에 놓인 총 여섯 개의 쿠폰을 찾는다. 덮개 카메라는 덮개가 잘 덮여있는지, 그리고 각각의 덮개가 기판 에 맞게 잘 덮여있는지 확인한다. 그 다음, Teledyne DALSA의 Sherlock 비전시스템 소프트웨어가 계산 작업을 수행하며 X·Y·회전 보정 값을 제공한다. Sherlock은 계산을 마친 수치를 Epson 로봇에 전달하고, Epson 로봇은 이 결과에 따라 각 쿠폰에 덮개를 배치한다. 덮개 위치를 결정하면 열접착기가 덮개를 부착한다. 총 여섯 개의 쿠폰을 덮고 나면 추가 작업을 위해 다음 단계로 이동시킨다.
손쉬운 동기화
Teledyne DALSA가 제공한 머신비전 시스템의 정보 처리 능력은 비동기인 것이 특징이다. 더 나은 응용프로그램을 구현하기 위해선 비동기가 필요하기 때문이다.
ISTECH은 시스템이 요구하는 사이클 속도를 달성하기 위해 로봇이 시스템의 앞부분에서 작업하도록 프로그래밍했다. ISTECH의 기술적인 보정 작업을 거친 이 시스템은 진공 테이블 위에서 기판 한 장을 촬영하는 동안에도 다음 기판에 즉시 설치할 수 있도록 덮개를 준비한다.
머신비전 시스템은 작업대 위에 있는 쿠폰을 가장 먼저 촬영하지만, 기판을 교환하는 동안 시간이 남기 때문에 덮개의 데이터를 기판보다 앞서 계산할 수 있다. 따라서 카메라가 획득한 정보를 비동기적으로 전송해야 한다. 이런 상황에서 Teledyne DALSA의 소프트웨어가 빛을 발했다.
라이트는 “Sherlock을 사용함으로써 Teledyne DALSA의 시스템이 비동기 통신을 아주 원활하게 처리한다”며, “이 응용프로그램의 알고리즘은 단순하다. Teledyne DALSA는 이런 단순한 알고리즘 안에서 데이터를 원활히 처리할 수 있는 머신비전 시스템을 제작한 것”이라고 이야기했다.
만족스러운 성능
ISTECH의 고객(즉, Conductive Technologies)이 시스템을 처음 도입할 당시 엄격한 평가 작업을 진행했다. 이 제품을 사용할 수 있을지 확신하기 위해서는 실험이 필요했던 것. 그리고 정확도와 처리량이라는 기준 모두에서 우수한 성능을 발휘한다고 결론지었다. 이후 Conductive Technologies의 조립 기술자가 시스템을 설치하고 각 기판에 덮개를 정확히 덮을 수 있도록 설정하기까지 고작 몇 분밖에 걸리지 않았다.
라이트는 “우리는 한 장의 기판을 만드는 데 30초 정도 걸리는 시스템을 필요로 했고, 이 시스템을 통해 시간을 더욱 앞당길 수 있었다”고 말했다. Conductive Technologies는 기판 제작 속도 뿐 아니라 덮개 배치 정확도 면에서도 프로젝트의 초기 목표를 초과 달성했다고 이야기했다.
라이트는 “이 전체 시스템 중에서도 특히 Sherlock 소프트웨어에 큰 감동을 받았다”고 말했다. 비용 효율적인 제품이며 동시에 강력한 프로그래밍 도구들을 제공하기 때문이라는 것이 그의 설명이었다. 라이트는 “앞으로의 프로젝트에도 Sherlock 소프트웨어를 포함할 예정”이라는 말로 Teledyne DALSA를 추켜세웠다.
