실시간 자동화 공정제어에 필요한 인공지능 피드백 제공
FLIR A-시리즈 열화상 카메라
머신 비전 시스템을 구축하고 포함되는 모든 부품들이 원활하게 작동하도록 하는 것은 결코 간단한 일이 아니다. 하드웨어와 소프트웨어를 통합시켜야 하며, 그렇게 하기 위해서 대부분의 시스템에서는 여러 대의 카메라를 사용하게 된다. 산업용 실시간 모니터링 솔루션을 전문적으로 제공하고 있는 캐나다의 아이겐 이노베이션은 하드웨어와 소프트웨어, 여러 대의 카메라를 쉽게 통합할 수 있도록 해주는 스마트 하드웨어 모듈을 개발했다. 아이겐은 이 모듈을 고객에게 납품, 설치할 때에 항상 FLIR 카메라를 사용하고 있다.
아이겐 이노베이션은 산업현장에서 데이터를 실시간으로 수집하여 공정을 자동적으로 개선할 수 있는 솔루션을 제공해 스마트 공장을 구축할 수 있도록 지원한다. 그 결과로 공장의 생산성이 향상되고 품질을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 운전비용도 크게 절감할 수 있다. 스코트 에버렛씨는 아이겐 이노베이션의 공동 설립자겸 CTO이다.
아이겐 이노베이션은 2012년, 한 대학교의 벤처기업(Spin-off)으로 출범했다. 아이겐 이노베이션의 공동설립자인 스코트 에버렛씨의 설명에 의하면, “우리는 핵심 산업에서 생산설비의 소프트웨어 제어 솔루션을 개발하는 사업부터 시작했다. 예를 들어 많은 숫자의 센서를 사용하는 사출성형기 등이 좋은 예이다. 사출성형되어 취출되는 성형품의 온도 프로파일을 모니터링 하는 것은 품질관리를 위해 필수적인 일이다. 하지만 온도를 측정하기 위해서는 성형품이 어느 정도 식을 때까지 기다려야 한다. 그러나 비접촉 방식으로 제품의 온도를 측정할 수 있는 열화상 카메라를 사용하면 기다릴 필요가 없다. 즉 실시간으로 품질을 검사할 수 있는 것이다. 우리는 한 무역전시회에서 FLIR의 열화상 카메라를 보고는 일반 카메라와 달리 실시간 공정제어에 필요한 인공지능 피드백을 제공할 수 있는 획기적인 첨단 기술제품이라는 것을 즉시 알 수 있었다”고 밝혔다.
낮은 통합비용
자동화된 라인에 고정식으로 설치되는 모니터링 및 알람 시스템을 구축하는 것은 높은 기술 수준과 상당한 비용이 소요되는 일이다. 또한 시설 자동화는 공정과 설비에 따라서 맞춤형으로 설계, 제작, 시공되어야 하므로 센서, 통신 및 컴퓨터 등 하드웨어뿐만 아니라 전용 소프트웨어 솔루션이 필요하다.
아이겐사의 스마트 모듈(Eigen Smart Module; 이하 ESM)은 이처럼 복잡하고 기술과 비용이 수반되는 자동화를 쉽고 간편하게 할 수 있도록 개발된 것이다.
스코트 에버렛씨는 “고객들에게 낮은 통합비용을 가진 모니터링 시스템을 제공하기 위해서는 카메라, 하드웨어, 소프트웨어를 훨씬 더 쉽게 통합시킬 수 있는 수단을 개발해야 했으며, 그래서 우리는 스마트 모듈을 개발한 것이다”라고 말했다.
또한 그는 “FLIR의 열화상 카메라를 사용한 덕분에 스마트 모듈을 쉽게 개발할 수 있었다. 우리 회사의 주업인 고객 전용으로 개발 설치되는 자동화 시스템 사업은 한 프로젝트에서 시작부터 완료까지 상당한 기간이 걸리는 것이 보통이다. 그러므로 FLIR 카메라로 고객의 생산라인을 촬영하고 그 열화상을 보여주면서 구체적인 자동화 방안을 설명하면 고객의 신뢰를 얻을 수 있게 된다”고 덧붙였다.
아이겐 스마트 모듈
(Eigen Smart Module)
아이겐 스마트 모듈은 안정적이며 GigE Vision을 이용하는 열화상 카메라 모듈로서, 고정 설치식 자동화 시스템에서 모니터링 및 알람 기능을 담당한다. 이 모듈은 온도 기준값을 쉽게 설정할 수 있으며 PLC와 통신할 수 있다. 모니터링 및 경보 발신용 고정 설치식 열화상 카메라를 쉽고 빠르게 현장에 배치할 수 있도록 설계되어 있으며, 고객이 별도로 자체 시스템에 통합하기 위한 작업이 필요하지 않다. 이 모듈은 GigE Vision 열화상 카메라와 통신할 수 있으며 지정된 관심 구역에서 온도와 관련된 계산도 수행할 수 있다. 또한 모듈 자체적으로 학습 능력도 가지고 있다. 독립적인 시스템으로 설치 사용할 수도 있지만, 큰 시스템이나 복잡한 처리 시스템에 연결 통합하면 열화상 카메라로부터 수집한 데이터를 클라우드에서 학습 처리하여 모듈로 다시 피드백할 수 있다. 이 모듈의 소프트웨어 프로그램은 자체 ‘Write’ 능력을 가지고 있기 때문이다. 각종 부품 제작, 펄프 및 제지, 식품 가공, 화재 예방, 상태 모니터링 등 거의 모든 산업분야에서 설비 자동화에 사용할 수 있는 모듈이다. 아이겐 이노베이션은 항상 새로운 용도를 개척하고 있다.
핵심 장비인 FLIR 열화상 카메라
아이겐의 스마트 모듈은 처음부터 GigE Vision 표준과 FLIR의 A-시리즈 열화상 카메라에 기반을 두고 설계된 것이다.
스코트 에버렛씨의 설명에 의하면, “FLIR의 뛰어난 기술력은 누구나 인정하고 있다. FLIR의 제품 라인과 역사를 살펴본다면 FLIR 열화상 카메라를 선택하는 것은 너무나 당연하다. 뿐만 아니라 FLIR는 우리가 자동화 시스템을 개발하는데 기술적인 자료 제공과 지원을 아끼지 않았으며, 양사는 긴밀한 협력관계를 유지하고 있다. 즉 서로 아주 성공적인 윈-윈 관계를 맺고 있는 것이다”라고 말했다.
또한 그는 “열화상 카메라의 가장 큰 장점은 한 측정 지점의 온도만 측정할 수 있는 서모커플과 달리, 제품 전체의 온도 분포를 한 눈에 보여준다는 것이다. 그 결과로 많은 양의 온도 데이터를 얻을 수 있으며 여기에 압력, 속도, 수분 등 다른 관련 데이터도 함께 수집되는 것이 보통이다. 우리 회사의 스마트 모듈은 이런 데이터를 종합하여 유용한 정보를 제공할 수 있다”고 강조했다.
적용 사례 : 자동차 리어 윈도우 디포거
(Defogger), 야적장 모니터링.
아이겐 이노베이션은 한 자동차 제작사에 스마트 모듈을 납품, 설치했다. 이 자동차 제작사는 조립라인에 아이겐 스마트 모듈과 FLIR 열화상 카메라를 설치하고 리어 윈도우의 김서림 제거장치인 디포거를 검사하고 있다. 이 자동차 조립라인에서는 김서림 제거장치를 켜고 FLIR A-시리즈 열화상 카메라로 열선에 결함이 있는 부분을 찾아낸다.
아이겐 이노베이션 측은 “대부분의 경우, 자동화 설비에서 검사나 제어 대상이 되는 부품은 그 위치가 고정되어 있는 것이 보통이다. 그러나 자동차 뒷유리를 검사하려면 자동차가 카메라 시야에 들어올 때까지 기다려야 한다. 그러므로 스마트 모듈에 탑재되어 있는 알고리즘은 자동차의 위치를 먼저 결정해야 한다”고 말했다.
또 다른 적용 사례는 유황 야적장을 감시하는 곳이 있다. 유황은 자체 발화하기 쉬운 물질이므로 FLIR 열화상 카메라로 야적되어 있는 유황에서 온도가 높아지는 부분이 있는지 계속 감시해야 한다. 여기서도 아이겐의 스마트 모듈은 뛰어난 발열 탐지 성능과 오·경보를 방지할 수 있는 능력을 발휘한다. 예를 들어 다른 모니터링 장비일 경우 지나가는 새 때문에 오·경보가 발신될 수 있다. 그러나 아이겐 스마트 모듈은 데이터를 처리하여 온도가 높게 측정된 부분이 새나 동물인지, 운반 트럭인지, 또는 실제로 화재가 발생하고 있는 것인지 구분할 수 있다.
부담 없는 가격대로 강력한 기능을
제공하는 FLIR A-시리즈
아이겐사에서는 지금까지 많은 스마트 모듈을 납품했지만 FLIR의 A-시리즈 열화상 카메라가 문제가 된 적은 한 번도 없었으며, 그 성능에도 매우 만족하고 있다.
스코트 에버렛씨는 “특히 FLIR A65 카메라와 그 뛰어난 화질을 선호하고 있다. 강력한 기능과 성능이 어떻게 이처럼 작은 크기로 구현될 수 있는지 놀라운 일이다. 더구나 FLIR A35와 A65 열화상 카메라는 가격이 저렴하여 한 자동화 시스템에 3~4대를 부담 없이 설치할 수 있다”고 언급했다.
또한 그는 “FLIR A-시리즈는 뛰어난 가격 대비 성능비로 기존의 라인 스캐너 제품을 완벽하게 대체할 수 있다. 뿐만 아니라 라인 스캐너와 달리 FLIR 열화상 카메라는 스캐닝 기능과 함께 완전한 열화상을 함께 제공한다는 이점이 추가된다”고 설명한다.
A-시리즈 열화상 카메라가 사용하는 GigE Vision은 장거리에서도 저렴한 가격의 표준 케이블을 사용하여 이미지를 고속으로 전송할 수 있도록 개발된 표준이다. GigE Vision을 사용하면 GigE 연결을 통하여 제작사가 서로 다른 소프트웨어와 하드웨어를 연결하여 통합시켜 사용할 수 있다.
또한 A-시리즈는 매우 견고하게 설계 제작되어 거친 산업 현장에서도 안심하고 사용할 수 있다.
사물 인터넷(IoT)
스코트 에버렛씨는 “우리 사업에는 산업 인터넷, 즉 모든 장치를 인터넷으로 연결하여 사용할 수 있는 사물 인터넷(Internet of Things; IoT)이 곧 본격적으로 도입될 것이 확실하다. IoT에서는 많은 설비와 장치, 센서, 소프트웨어를 네트워크로 연결하여 최대한 활용할 수 있도록 한다. 이런 많은 센서의 데이터를 최대한 활용하기 위해서는 당연히 정성적 데이터를 제공할 수 있는 정성적 특성의 센서를 사용해야 한다. 이런 측면에서 FLIR와 아이겐 이노베이션 두 회사는 무한한 가능성을 가지고 있는 것이다”고 강조했다.
자료제공 | 플리어시스템코리아(www.FLIR.com)
