오웬스 코닝의 DataMan 바코드 리더기 도입
리퀴드 렌즈 기술로 75% 바코드 판독률을 100%로 향상
75% 정도의 판독률을 보이던 수축 포장된 섬유유리 롤(Roll)상의 바코드가 리퀴드 렌즈 기술 도입으로 100% 판독률을 달성했다. 오웬스 코닝(Owens Corning)은 초점길이 변화에 따라 리더기의 초점을 자동으로 조정하기 위해 리퀴드 렌즈 기술을 갖춘 DataMan 바코드 리더기를 구축했다. 이 기술은 세밀하게 설정값을 조율하고 명암 및 밝기를 조정할 수 있어 투명한 수축포장재로 인한 반사광을 해결했다. 이에 따라 거의 100%의 판독률을 달성함으로써 자동화된 시퀀스에 작업자가 수동으로 개입할 필요가 없어졌으며 라벨을 롤의 상단에 유지시킬 수 있게 됐다. 자유로워진 작업자는 생산 공정에서 다른 작업을 수행할 수 있는 것이다.
온타리오 소재 오웬스 코닝(Owens Corning)공장에는 롤 회전 장치를 선적 시 바코드가 잘 보이도록 스키드(Skid)상의 섬유유리 롤의 방향을 제어하고 있다. 지금까지는 2개의 서로 다른 바코드 리더기를 함께 사용하여 75%의 통합 판독률을 보여왔으며, 남아 있는 불합격된 롤은 적합한 판독을 위해 롤의 방향을 재조정하는 등 상당한 물리적인 노력이 필요했다. 시간과 돈, 노력이 모두 소비되는 것이다.
오웬스 코닝의 전기 지원 전문가인 프랭크 필(Frank Peel)은 “카메라의 초점을 자동으로 조정하고 설정값을 미세조정하기 위해 컴퓨터와 연결할 수 있는 리퀴드 렌즈 기술을 갖춘 코그넥스 DataMan 바코드 리더기로 대체했다”며, “그 결과 거의 100%의 판독률을 달성했으며, 작업자의 업무시간을 상당히 줄여줌으로써 다른 일을 수행할 수 있게 되었다”고 밝혔다.
오웬스 코닝은?
5대륙, 30개국에 1만 6,000여명의 직원을 두고 있는 오웬스 코닝은 주거용 및 상업용 건물 소재를 비롯한 강화 섬유유리 및 복합 시스템을 위한 가공 소재 분야의 세계적인 선도 생산업체로 주거용 및 상업용, 산업용 빌딩을 위한 단열재, 지붕재, 조적재, 아스팔트 등의 제품을 만들고 있다. 이들의 복합 시스템은 교통, 풍력에너지, 전자장치, 이동통신, 인프라 등 매우 광범위한 고성능 솔루션을 제공한다.
섬유유리 제조설비의 공정은 매우 간단하다. 섬유유리 재료는 롤에 감겨있고 완제품 롤은 계량 및 라벨링 그리고 스트레치 필름으로 포장하기 위해 컨베이어를 따라 이동한다. 패키징 공정의 마지막 부근에서 롤 회전 장치는 판독이 용이하도록 각각의 바코드를 위쪽으로 향하여 롤을 회전시킨다. 그런 다음 작업자는 리프트 장치를 이용하여 바코드를 판독하는 스키드 상에 롤을 배치하고 제품을 인수하게 된다.
코드 판독에 몇 가지 문제 발생
롤 상의 코드 판독은 여러 문제들이 발생한다. 그 중 하나는 롤의 직경이 9인치에서 22인치에 이르기까지 다양하다는 것이다. 이는 리더기의 초점길이가 지속적으로 변하게 되면서 카메라의 성능을 저하시킨다. 또 다른 문제는 코드가 투명한 수축포장재로 덮여 있어 반사광을 유발하기 때문에 코드 검출을 더욱 어렵게 만든다는 것이다.
과거에 오웬스 코닝은 바코드 리더기와 비전 시스템을 함께 사용했다. 바코드 리더기는 상단에서 코드를 확인하고 비전 시스템은 측면에서 코드를 확인했다. 이 2개의 시스템은 약 25%의 롤에서 코드를 검출하는데 실패했으며 그 결과 수동으로 롤의 방향을 재조정해야 했다. 회사의 생산율이 증가함에 따라 롤에 대한 수동 방향 조정작업은 작업자에게 상당한 부담이 되었다. 오웬스 코닝은 솔루션이 필요했고 코그넥스에 요청했다.
특화된 리퀴드 렌즈
프랭크 필은 “우리는 코그넥스의 엔지니어에게 우리의 애플리케이션을 검토해 달라고 요청했다”며, “코그넥스는 특히 가변 초점 길이로 인해 문제가 유발되는 애플리케이션을 해결하기 위해 최근 리퀴드 렌즈 기술을 DataMan 리더기에 추가했다”고 말했다. 그는 “문제를 해결할 수 있는 솔루션임을 확인하기 위해 공동으로 작업하는데 동의했다”고 덧붙였다.
리퀴드 렌즈 모듈은 대부분의 코그넥스 DataMan 이미지 기반 바코드 리더기에서 제공되는 전자적으로 제어가 가능한 가변 초점 시스템이다. 코그넥스는 이러한 새로운 기술에 기반한 산업용 고정형 코드 리더기를 출시한 최초의 기업이다. 리퀴드 렌즈에는 동일한 밀도의 2개의 리퀴드를 사용하며 인슐레이터는 오일과 컨덕터인 물이다.
전압 변이는 결과적으로 렌즈의 초점 길이를 변화시키는 리퀴드 간 인터페이스의 곡률 변화를 유도한다. 이 리퀴드 렌즈의 주요 장점은 크기, 높은 광학품질, 낮은 전력소모 그리고 다른 자동초점 메커니즘 대비 매우 빠른 반응속도다. 그리고 렌즈는 움직이는 부품이 없어 견고하며 렌즈를 수동으로 조작할 필요가 없어 설치 및 설정, 유지관리를 간소화시킬 수 있다. 또한 부품에서 부품까지 혹은 부품전환 시 판독거리가 변화하는 애플리케이션에 이상적이다.
롤의 하부 가까이에 리더기를 탑재
한편 DataMan 리더기는 인터넷 커넥티비티를 포함하고 있어 컴퓨터와 손쉽게 연결하고 리더기의 이미지를 디스플레이할 수 있다. 이는 빠른 설정을 위해 실시간 피드백을 제공한다. 코그넥스와의 논의 후 오웬스 코닝은 DataMan 바코드 리더기로 대체했고, 엔지니어는 수축 포장으로 인해 유발되는 반사광을 효과적으로 보정하기 위해 명암 및 밝기를 조정함으로써 설정을 세밀하게 조정했다. 또한 이러한 기능을 롤에 상응하여 리더기의 위치를 조정하는 데에도 사용했다.
코그넥스와 코닝 엔지니어는 상단에 비해 롤의 맨 아래 쪽에 가깝게 리더기를 탑재하는 아이디어를 공동으로 개발했다. 이는 롤 직경의 변동에 따라 초점길이의 변화를 줄여주는 장점이 있다. 하지만 맨 아래 쪽에 리더기를 탑재하는 것은 복잡한 요인을 유발한다. 코드가 롤의 맨 아래쪽에 위치하기 때문에 바코드가 검출되었을 때 회전을 간단하게 정지시키는 것은 더 이상 불가능하다. 해답은 코드를 두 번 판독하는 것이며 얼마나 빨리 롤이 회전하고 있는지를 판단하기 위해 두 판독 간의 시간 차이를 계산한다. 그런 다음 코드가 재차 판독된 후 롤의 상단으로 코드가 다가가도록 하면 절반의 회전으로 롤 회전이 가능해진다.
완벽 판독률 달성 기능
이 솔루션은 컨베이어 및 회전장치, DataMan 코드 리더기를 구동하는 PLC(Programmable Logic Controller) 간 통신을 통해 구현된다. DataMan 리더기는 두 개의 개별입력 및 출력을 제공한다. 롤이 회전장치 상의 위치로 이동하면 PLC는 리더기가 코드를 찾도록 출력을 내보낸다. 리더기가 코드를 찾으면 다시 PLC로 출력을 전송한다. PLC는 회전 속도를 결정하기 위한 계산을 수행하고 코드가 상단에 오면 회전이 멈추도록 명령을 내린다.
완벽에 가까운 판독률에 기여하는 또 다른 요소는 각도, 크기, 명암이 변경된다 하더라도 코드를 찾는데 도움을 주는 DataMan의 특허받은 코드 판독 알고리즘을 사용하는 것이다. 이 기술은 픽셀 그리드와 관련이 없는 일련의 경계곡선을 이용해 객체의 형상을 습득한 다음 특정 그레이 레벨에 의존하지 않고 이미지 내에서 비슷한 모양을 찾는다. 결과는 정확하게 객체를 찾는 능력을 획기적으로 향상시켰다.
코그넥스 알고리즘은 서로 다른 소재종류 및 표면으로 인해 DPM 코드 품질을 상당히 악화시키는 다양한 형태의 코드 외형의 품질저하를 처리할 수 있다. 이 애플리케이션은 드문 경우로 판독 후 코드를 사용하지 않고도 코드의 위치를 간단히 식별하기 위해 바코드를 판독하는 것이다.
자료제공 | 코그넥스(www.cognex.com)
