다품종 소량 생산을 위한 머신 비전 시스템의 진화
포장 라인에서는 점점 작은 크기의 상품을 작업하고 있으며, 이를 위해 초 분광 이미징과 같은 새로운 비전 기술이 선보이고 있다. 영국에 본사를 둔 자동화 전문가 Brillopak는 이 기술을 로봇 포장 및 팔레타이징 시스템에 통합했다. 초 분광 카메라는 고유의 대역으로 확장된 색상 정보를 제공하는 카메라에서 부터 광범위한 전자기 스펙트럼을 통한 데이터를 기록하는 카메라까지 다양하다.
이 기술은 사과의 타박 부분이나 조리된 음식의 탄 부위와 같은 식품의 사소한 흠집과 결함까지 감지할 수 있다. Brillopak은 작업자가 상품 품질을 식별해왔던 이전 포장작업과 케이스 적재 작업 사이에 하이퍼 스펙트럼 이미징을 사용했다. 사람은 빠른 포장라인에서 멍이나 흠집과 같은 눈에 보이는 결함조차 놓칠 수 있기 때문이다.
Brillopak의 David Jahn 이사는 “오늘날의 초 분광 비전 시스템은 인간의 눈에 없는 공정성을 갖도록 프로그래밍이 되어 있다. 현재 최종 포장 스테이션이 자동화되고 분당 100개가 넘는 생산물을 처리하면서 비전 통합이 점점 보편화되고 있다” 말했다. Brillopak은 EU 이주 노동자들을 크게 의존했지만 현재는 코로나19 등으로 인해 인력 부담을 겪으면서 자동화된 품질 검사를 도입하고 있다.
사양을 벗어난 제품이 공장에서 소매점으로 향하는 위험을 최소화하기 위해 Brillopak는 Unipaker 로봇에 의한 포장 시스템에 하이퍼 스펙트럼 이미징을 통합하기 시작했다. 이 기술 또는 비전 기술은 제품을 선택하여 포장 로봇에 신속하게 제공하는 방법을 향상시킨다.
Jahn은 “카메라를 사용하여 제품의 중심과 방향을 찾을 수 있다. 이 정보는 로봇에 전달되어 컨베이어의 위치에 관계없이 정확하게 응답하고 속도와 위치를 조정하여 팩을 들어 올린다. 그 결과 병목 현상을 해결하고 라인 중단이 줄었다.”고 말했다
Brillopak은 라벨, 포장 상태, 인쇄 검사, 2D 및 3D 이미징을 통한 위치 감지, 바코드 및 데이터 코드 판독에 대한 비전을 통합한다. 상대적으로 초 분광 기술을 채택한 기업은 적지만 Brillopak은 식품 가공 및 농업이 이미징 기술의 발전으로 상당한 혜택을 받을 것으로 예상된다.
Jahn은 “식품 안전, 품질 보증 및 음식물 쓰레기가 매우 중요한 의제이므로 하이퍼 스펙트럼 이미징이 조만간 식품 가공 라인의 비전 시스템이 될 것”이라고 밝혔다.
유연한 품질 검사 시스템
덴마크 회사인 Novio Packaging은 생산하는 병 종류에 대처할 수 있는 유연한 품질 검사 시스템을 완성하기 위해 머신 비전으로 전환했다. Novio Packaging은 Omron에서 제공하는 비전 솔루션을 선택함으로 작고 가변적인 배치를 포함한 폭 넓은 포트폴리오를 확보할 수 있다. 이는 또한 신제품 개발의 지연을 방지하는 데 도움이 됐다.
Novio는 100,000개 중 결함이 있는 하나의 병까지 찾을 수 있는 솔루션을 찾았다. Omron 솔루션은 회사의 FH 비전 시스템과 FQ2 카메라를 결합했다. 이 시스템은 모든 면에서 다른 각도로 설정된 조명과 카메라를 통합하여 병의 품질에 영향을 미칠 수 있는 긁힘, 먼지 등의 결함을 감지할 수 있다. 결함이 있는 것으로 확인된 병은 자동으로 폐기된다.
Omron 비전 시스템은 매우 정확하고 확장 가능하며 적응성이 뛰어나 생산 변화에 쉽게 대처할 수 있다. 또한 Novio 직원이 쉽게 구성할 수 있는 단일 소프트웨어 프로그램을 제공한다. Novio Packaging 기술 관리자 Peter Lykke는 “기본 프로그래밍을 수행하고 카메라를 설정한 후에는 직원이 새로운 병에 맞게 프로그램을 쉽게 조정할 수 있었다. 이렇게 하므로 시간과 비용을 절약했다. 변경 사항을 처리하기 위해 전문가와 시스템 업체를 호출할 필요가 없었다.”고 말했다.
Sick의 AppSpace 소프트웨어 플랫폼은 점점 유연해지는 새 포장 라인의 자동화를 위해 개발됐다. 이 솔루션은 슈퍼마켓에 공급하는 단일 숫자 생산을 수행하는 등 맞춤형 주문을 제공한다. 제품을 간단히 주문할 수 있다면 회사는 더 이상 대량의 제품을 만드는 것에 대해 걱정할 필요가 없다.
Sick의 제품 관리자 Neil Sandu는 “AppSpace 소프트웨어 플랫폼은 기술 개발 방식에도 영향을 미치고 있다. 생산 및 포장으로 인한 문제를 해결할 수 있는 유연한 시스템을 설계할 수 있다.”고 설명했다.
Sandu는 단일 제품을 위한 긴 생산 라인을 보유하는 대신 자율 이동 로봇이 워크스테이션에서 다양한 유형의 제품을 운송할 수 있다며 “단일 생산 시스템이 여러 유형의 제품을 처리할 수 있게 됐다. 기존의 생산 라인은 생산 매트릭스로 변모하고 있으며, 현장에는 여러 워크 스테이션이 조성됐다”고 덧붙였다.
또한, “Sick은 광범위한 작업도 머신 비전에 대한 전문 지식 없이 쉽게 구성할 수 있다. 새로운 작업을 위해 카메라를 설계할 필요 없이 AppSpace 플랫폼 앱을 스마트 카메라에 직접 다운로드하고 웹 브라우저에서 구성할 수 있다. 카메라는 생산 및 포장의 시간에 따라 움직일 수 있을 만큼 유연하다.”며 “라벨 확인을 하는 카메라를 공장의 다른 픽 앤 플레이스 작업을 위해서 사용할 수 있도록 로봇 앱에 재배포 할 수 있다.”고 말했다.
Sick은 MVTec 또는 Microsoft와 같은 소프트웨어 거대 기업의 앱 개발 경로를 따라 가고 있으며 이러한 회사와 협력하여 역량을 강화하고 있다.
다목적 3D
창고 자동화 분야의 물류 산업이 중량을 기준으로 배송료를 평가하는 것에서 용적 중량으로도 부과하는 방식으로 전환하고 있다. LMI Technologies의 3D 프로파일러는 상자 치수를 측정하고 열린 상자를 스캔한다. 3D 높이 지도 데이터를 기반으로 충전량을 결정한다.
최근 출시된 이 넓은 시야각 Gocator 2490 3D 레이저 프로파일러는 두 작업 모두에 사용할 수 있다. Gocator 2,490은 1m2 스캔 영역을 갖고, 모든 3차원에서 800Hz는 속도 및 2.5MM 해상도로 동작한다.
이 3D 프로파일러는 센서의 데이터를 사용하여 패키지 크기에 따라 각 위치로 분류할 수 있다. 동일한 센서를 사용하여 열린 상자의 충전량을 측량할 수도 있으므로 개별 상자를 효율적으로 포장할 수 있다.
세 번째 용도는 로봇 팔레타이징 및 디 팔레타이징으로 센서가 로봇 팔에 장착되고 정확한 위치 좌표를 제공하여 팔레트에서 처리할 상자를 알려준다. 여기에서 Gocator 2490 센서의 넓은 시야각은 전체 팔레트와 그 내용물을 한 번에 스캔할 수 있다. 통합의 용이성을 높이기 위해 로봇 보정 알고리즘이 센서에 내장되어 있다.
입고 및 분류하는 공장라인에서는 품질 검사를 수행하기 위해 상자의 움푹 들어간 곳, 찢어짐, 구멍 및 접힘과 같은 표면 검사를 실시한다. 여기에서도 3D 센서를 사용하여 컨베이어를 따라 이동하는 상자의 노출된 측면을 스캔하여 손상된 패키지에 플래그를 지정하는 실시간 결함 감지 결과를 제공한다. 합격 또는 불합격 결정을 위해 모든 상자에 시간 및 위치 정보가 찍혀 있으며, 각 결정 태그는 다운 스트림 분류 장비에 결과를 제공한다.
LMI의 Gocator 센서에 내장 소프트웨어를 사용하면 엔지니어가 2D 비전 카메라 또는 특수 바코드 리더가 없이도 1D 바코드로 인코딩된 데이터 또는 3D 스캔의 OCR 데이터를 스캔하고 읽을 수 있다.
비전의 유연성은 포장 라인과 창고를 모두 자동화하는 데 매력적인 도구임을 입증하고 있다.
