수평 케이스 포장기 제품 결함 검사 ‘자동화’ B&R의 ‘통합’ 머신비전 시스템 도입으로 해결
B&R
패키징 기업 Christ Packing Systems은 제품 검사를 보다 유연하고 효율적으로 수행하는 동시에 비용을 절감하기 위해서, 자동화된 수평 케이스 포장기(packer)를 도입해야 했다. Christ Packing Systems은 종전에 수평 및 수직 케이스 포장기에 라이트 커튼과 카메라 시스템을 사용해 제품을 검사해왔다.
수직형 케이스 포장기에서는 라이트 커튼을 사용하여 번들 제어를 매우 간단하고 효율적인 비용으로 구현할 수 있다. 제품 레이어가 적층 구역에서 카톤 상자 안으로 밀려들어가면, 라이트 커튼의 빔은 제품 유무를 확인한다. 커튼은 레이어에 수직으로 빔을 향한다. 레이어가 완성되면, 레이어가 밀려 통과하고 라이트 빔은 일정시간 동안 중단된 채로 유지된다. 제품이 누락되어 빔이 통과할 수 있는 경우 빔 중단 시간의 변경으로 오류 메시지가 표시된다.
라이트 커튼, 단순하지만 유연성 부족
라이트 커튼은 낮은 가격 뿐만 아니라, 다른 포맷으로 변경할 때 작동자 인터페이스를 통해 검사 프로세스를 새로운 조건으로 쉽게 적응시킬 수 있다. 단지 해야 할 일은 필요한 빔의 수 및 일치하는 빔 중단 시간과 함께 스택의 시작과 끝 위치(폭)를 설정하는 것뿐이다.
그러나 실제 본격적인 생산이 시작되면 먼저 몇 번의 시험 운전을 수행해야 한다. 라이트 빔 구성이 신뢰할 수 있는 결과를 제공하는지 확인하기 위해서다. 만약 레이어에 둥근 제품이 포함된 경우, 빔이 통과할 수 있는 간격이 생겨 오류 메시지가 발생하고 이를 방지하기 위해 작동자는 각각의 빔을 비활성화 시켜야 한다.
Christ Packing Systems의 전기 엔지니어링 책임자인 Bochtler는 “생산을 원활하게 유지하기 위해 때론 각각의 끝에서 두개의 빔을 비활성화 해야 할 때도 있었다. 그렇게 할 때마다 검증 결과의 질도 떨어졌다”며 “포맷을 변경할 때, 작동자가 빔을 다시 활성화하는 것을 잊어버릴 위험도 있다.”고 말했다.
이처럼 라이트 커튼은 작은 제품의 레이어를 스캔하고 변경을 처리하는데 어려움이 있다.
종전 카메라 솔루션, 복잡하고 번거로워
수평 케이스 패킹 프로세스는 라이트 커튼을 사용할 수 없다. 지금까지 Christ는 수평 케이스 포장기의 패킹 완성도를 검증하기 위해 픽 앤 플레이스 축에 장착된 카메라를 사용해 왔다. Christ는 이미지 처리를 위해 필요에 따라 카메라, 렌즈, 이미지 처리 시스템(일반적으로 PC), 이미지 처리 소프트웨어, 조명 요소들로 구성된 시스템으로 고전적인 접근 방식을 취했다.
이 솔루션은 라이트 커튼 보다 더 복잡하고 비싸지만 유연성, 성능과 신뢰성을 제공한다. 또한 위치와 패턴을 인식하고, 코드와 텍스트를 읽어내는 것과 같은 번들 검사뿐만 아니라, 더 복잡한 검사들도 수행할 수 있다.
카메라 솔루션의 단점은 많은 하드웨어와 소프트웨어에 따른 비용이다. 과소평가해서는 안 되는 또 다른 요소는 기계의 소프트웨어 개발자의 시간과 노력이다. 머신 비전은 독립형 시스템이므로 프로그래머는 소프트웨어와 추가 인터페이스에 대한 사용법을 익혀야만 했다. 또한 소프트웨어와 기계 어플리케이션이 얼마나 잘 통합될 수 있을 것인가에 대한 제한도 있다. 무엇보다도 이미지 처리 소프트웨어를 사용하는 사람은 누구나 훈련이 필요하다.
이는 제조업체의 경우 써드파티 지원에 의존한다는 의미이다. 따라서 시스템이 설치되고 하드웨어를 교체할 때마다 현장에서 교정을 수행해야만 한다. Bochtler는 “우리는 숙련된 기계 엔지니어 이지만, 카메라 전문가는 아니다. 상황에 맞게 어떤 조명이 필요한지를 잘 모른다.”고 말했다.
비용을 줄이려고 조명을 사용하지 않는 기계제작자는 결국 나중에라도 조명을 집어넣어야 상황이 발생할 수 있다. 반면 꼭 필요하지 않은 조명을 설치하면 비용이 낭비된다.
B&R의 ‘통합’ 머신비전 시스템
Christ Packing Systems의 관리팀에 B&R의 통합 머신비전 시스템을 제시했다. B&R Automation Studio의 엔지니어링 소프트웨어로 깔끔하게 구성된 비전시스템은 기계제작자와 개발자의 접근과 관리가 쉽다. 친숙한 자동화 환경에서 모든 카메라 기능에 액세스할 수 있고 기계 어플리케이션에 쉽게 통합할 수 있다. 전문적인 이미지 처리 노하우가 필요치 않기 때문에 입문 교육은 최소한만 받으면 된다.
또한 어떠한 조건에도 적합한 조합을 제공한다. 통합 조명과 다양한 해상도, 그리고 외부 조명과 같은 액세서리들로 구성된 다양한 카메라도 포함한다. 차별화된 머신비전 솔루션을 결정하는 것은 바로 ‘통합 수준’이다.
B&R의 통합 머신 비전은 공통 네트워크로 연결되고 동일 어플리케이션에서 제어된다. 마이크로초(ms) 미만의 범위에서 플래시와 셔터 타이밍을 동기화하고, LED 구성요소를 가장 효율적으로 활용할 수 있도록 한다.
확장 가능하며 쉬운 사용이 강점
QR코드 판독과 위치 감지와 같은 이미지 처리 기능이 요구되는 상황에서는 B&R 카메라의 Smart Sensor 버전이 올바른 선택이다. 동급의 다른 디바이스들과 달리 필요한 기능마다 별도의 카메라 하드웨어를 추가 설치할 필요가 없다.
대신에 사용자는 Automation Studio 엔지니어링 환경에서 Smart Sensor 기능을 구성하기만 하면 된다. 여러 기능이 요구되는 경우에는 보다 강력한 Smart Camera로 쉽게 업그레이드 할 수 있다. 이미 개발된 어플리케이션 소프트웨어, 파라미터, 모델도 계속해서 사용할 수 있다. 카메라와 렌즈는 공장에서 보정된 상태로 제공되므로, B&R 비전 제품을 시운전할 때 이 단계를 반복할 필요가 없다. 카메라가 모든 설정을 컨트롤러에서 가져오기 때문에 설치가 매우 쉽다.
버튼 하나로 전환할 수 있는 획기적 성능
B&R 솔루션은 긴밀하게 통합돼 사용자에게 다양한 장점을 제공한다. 초점 설정을 포함한 모든 파라미터를 레시피로 저장하고 버튼을 누르면 새로운 케이스 형식을 수용할 수 있다.
Bochtler는 “제품이나 케이스 데이터를 아직 사용할 수 없더라도 문제될 것이 없다. 새로운 제품에 대해 가르치고, 레이어에서 제품이 어떻게 배열되는지 입력하면 된다. 나머지는 시스템이 처리해준다. 이 부분이 가장 매력적”이라고 말했다. B&R 컨트롤러는 제품 전환을 구현하는 것이 매우 쉽다. 시스템 관리 및 레시피 관리 시스템은 HMI 어플리케이션에 직접 통합될 수 있다.
또한 Automation Studio 환경의 친숙한 툴을 사용할 수 있다. B&R의 mapp Vision 소프트웨어 컴포넌트는 프로그래머에게 MVTec의 HALCON 머신 비전 라이브러리에 액세스할 수 있도록 한다. 이 라이브러리는 위치 감지, 완전성 검증, 품질 평가 및 사용 가능한 알고리즘으로 가득하다.
Christ Packing Systems은 B&R의 새로운 머신 비전 솔루션을 통해 자동화된 수평 케이스 포장기를 도입하기로 결정했다. 아울러 모든 2차 포장 기계를 새로운 기술로 전환한다는 목표로 B&R 시스템을 새로운 검사 작업에 추가할 계획이다.
Bochtler는 “B&R의 확장 가능한 솔루션을 통해 이전에 필요로 했던 개별적인 제어 시스템을 머신 비전을 위한 완전 통합된 단일 솔루션으로 교체할 수 있었다.”고 말했다.
자료 제공: B&R(www.br-automation.com)
