화인스텍, 3D 스캐너와 소프트웨어로 캔음료 검사하기
한 글로벌 음료 제조업체는 음료 충전 및 뚜껑 밀봉 과정에서 발생하는 캔 뚜껑의 곡률 결함으로 인한 공정 중 가동 정지 시간을 줄이고 품질관리 개선을 위해 캔 압력 검사가 필요했다.
이러한 가동 중지 시간을 없애고 공정을 최적화하여 생산량을 늘리기 위해 제조업체는 캔 압력을 검사하는 애플리케이션을 개발하려고 했다. 하지만 문제는 3D 스캐너를 사용하여 컨베이어 벨트에서 최대 속도로 이동하고 있는 캔의 압력을 바로 검사하는 것이었다.
AT(Automation Technology) 및 EVT( Eye Vision Technology) 는 이와 같은 애플리케이션에 대한 3D 솔루션을 제공하고 있다.
과정
소비자가 음료의 캔을 열면 음료가 탄산이든 아니든 ‘쉬익’ 소리가 나게 되어 있다. 그 쉬익 소리는 그냥 나는 것이 아니다. 이 소리를 통해 캔이 적정한 충전량과 충전 압력으로 채워져 있는지를 확인할 수 있다. 충전 기계는 이 과정을 매일 수천번 수행한다. 소비자가 캔을 열 때 쉬익 하는 소리가 들리지 않으면 무언가 이상 하다고 생각할 수 있다. 그렇기 때문에 적정한 충전량과 충전 압력을 유지하는 것은 매우 중요하다.
AT와 EVT는 캔음료를 검사하는 애플리케이션을 만들었다. 24시간 작동하며 초당 40개의 캔(분당 2400캔), 하루 350만개의 캔을 스캔할 수 있다. AT/EVT 솔루션을 적용하기 전에 음료 제조업체는 one-point 센서(한 점의 높이를 측정)를 사용하여 캔을 검사했지만 원하는 결과를 얻지 못했다. One-point 센서가 너무 부정확하여 결국 너무 많은 불량품이 발생했다.
당시 EVT는 이미 라벨 위치 검사, 캔의 목 검사 또는 스크래치 검사와 같은 2D 검사를 이 공장에 공급 중인 업체였다. 제조업체는 EVT가 3D 솔루션도 제공한다는 사실을 듣고 캔 압력 검사용 애플리케이션을 개발하게 되었다.
해결책
이 애플리케이션을 위해서 AT사의 C5-CS 3D센서와 EVT사의 소프트웨어를 사용하였으며 소프트웨어는 현장의 검사 시스템에 연결된 리눅스 컴퓨터에 설치됐다. 데이터는 GigE 인터페이스를 통해 전송된다. 제조업체는 압력을 제어하기 위해서 캔을 운반하는 컨베이어 벨트에 트래커를 장착했다. 이 트래커는 캔의 위치를 실시간으로 추적하며 AT의 3D센서인 C5-2040CS23-100에 신호를 전달한 다.
AT 3D센서는 캔 상단 면의 높이, 형상을 스캔하여 3D 포인트 클라우드 데이터를 생성한다. 그런 다음 EVT 소프트웨어는 이 포인트 클라우드 데이터를 사용하여 높이, 형상 값을 확인하고 캔의 압력이 높은지, 낮은지를 검사한다. 그렇게 3D 포인트 클라우드 데이터를 이용한 캔의 압력 검사 시스템이 완성되었다.
먼저 항상 같은 위치에 있는 캔의 테두리를 기준으로 잡고, 캔 상단에서 가장 높은 위치에 있는 캔마개의 위치를 가지고 캔 상단 면의 불룩함 정도를 측정한다. 캔에는 최소 150μ의 압력이 있어야 하며 100μ 미만이면 압력이 너무 낮기 때문에 캔을 불량으로 처리해야 한다.
이 측정에는 허용 오차가 있으며 캔 곡률 값이 이 허용 오차를 벗어나는 즉시 컨베이어 벨트 측면에 부착된 노즐에서 압축 공기로 캔이 배출된다. 위 검사가 정상적으로 동작하는지 확인하기 위해 하루에 한 캔은 표면 마감 불량으로 인한 불량 처리가 되는지 확인한다.
AT는 프로파일 당 2,048포인트의 해상도와 초당 25,000 프로파일의 속도 때문에 이 애플리케이션에 C5-2040CS-23-100을 사용하기로 결정했다. 센서는 100mm의 X축 FOV를 가지고 있어 센서가 컨베이어 벨트의 캔 위치 변화에도 유연하게 반응할 수 있다. 그리고 이 센서는 GenICam 호환 카메라이기 때문에 소프트웨어는 GenICam을 통해 카메라를 제어하고 포인트 클라우드 데이터를 획득한 다음 소프트웨어가 이 포인트 클라우드 데이터를 처리 및 검사한다. EVT 소프트웨어는 3D 검사 도구가 있는 EYE Vision Standard 소프트웨어로 구성된다.
이 애플리케이션에서는 조명 설치 공간 확보부터 시작하여 여러가지 조명에 관련된 문제를 생각할 필요가 없었다. 그 이유는 AT 3D센서는 카메라와 레이저가 일체형이며 컴팩트하기 때문이다. 그리고 레이저광을 사용한 프로파일 측정은 매우 견고하며 주변 빛의 간섭이 없기때문이다.
자료제공: 화인스텍(www.fainstec.com)
