[현장적용사례] 3D 로봇 비전 시스템, 자동차 업계 어셈블리 라인 효율성 향상 방법

Basler의 고객사인 Alsontech는 레이저 이미징 기술과 SmartVision 소프트웨어와 같은 3D 비전 솔루션을 주로 생산하는 중국 내 하이테크 기업이다. 이 회사는 자동차 자동화 분야에서 널리 사용되는 3D 로봇 비전 시스템을 디자인하고 구축한다.

폭스바겐(Volkswagen)은 속도, 정밀도 및 목표로 설정된 결과를 통해 경쟁에서 우위를 확보하기 위해 Alsontech의 3D 로봇 비전 시스템을 적용, 자동차 섀시의 배기관 어셈블리 라인을 자동화했다.

어플리케이션의 경우 사실 빛을 반사하는 오브젝트 표면과 넓은 FOV(Field of View)은 배기관 길이가 약 2m이고 끝 부분이 넓으며 표면에서 빛이 반사된다. 빈 피킹 작업에서 정확한 위치 지정을 위해서는 실시산의 3차원 공간 정보가 필요하다.

로봇 비전 시스템이 설치된 어셈블리 라인은 다양한 유형의 자동차 섀시 작업을 수행할 수 있을 정도로 충분히 유연해야 한다. 게다가 일일 생산량 목표를 충족하기 위해 산업용 로봇 작업에 요구되는 정확도는 99.9%, 3D 비전 위치 지정 시스템에 필요한 정확도는 ±1mm여야 할 정도로 높은 정밀도가 요구된다.


Alsontech가 개발한 3D 비전 시스템은 첨단 어셈블리 라인에 비전을 적용할 때 나타나는 이같은 주요 문제점을 해결할 수 있었다. 비전 시스템은 두 대의 Basler ace 2.3MP 카메라를 사용했다.

공장 현장에서 3D 비전 시스템은 로봇 암에 장착돼 로봇의 손이 닿을 수 있는 범위 내에서 로봇에 시력을 부여한다. 이 비전 시스템은 Basler ace 산업용 카메라와 라인 레이저 모듈을 사용해 배기관을 검사하고, 이미지 기능으로 맨드릴-벤드(Mandrel-bend)가 포함된 상세 클라우드 이미지를 생성한다. 로봇 암이 배기관을 집어 차량의 섀시에 올바르게 배치할 수 있도록 최적의 고유 좌표를 계산하는 세가지 작업을 수행한다.

3D 로봇 비전 솔루션은 비전 가이드 로봇이 작업실의 제한된 공간에서 문제 없이 작동할 수 있도록 소형 비전 시스템을 갖추는 것이 중요하다. 산업용 작업 로봇은 가장자리 부분을 따라 경로를 정교하게 탐색할 수 있는 정교한 시각적 정보를 통해 정확하고 안정적으로 피킹 작업을 한다.

비전 시스템 디자인의 유연성 덕분에 해당 어플리케이션을 동일한 어셈블리 라인의 다른 자동차 구성 요소에 대해 확장할 수 있다. 자재 취급에 필요한 인력을 줄여 전반적인 생산 비용을 절감한다.

Alsontech의 총책임자인 Miao(Mr. Miao, General Manager of Alsontech)는 현장 적용 사례를 공유한 자료에서 '소형화는 스마트 제조 분야의 지배적인 추세로, 통합 비전 시스템에서 고도화된 견고성을 요구하기 때문에 Alsontech에는 안정적인 소형 비전 구성 요소가 필요하다'라고 설명했다.

그는 '이 프로젝트에서 비전 기능이 탑재된 로봇은 100% 정확도로 4초 안에 산업용 로봇 작업을 완료해야 한다. 비전 시스템 디자인 경험은 비전 가이드 산업용 로봇 작업 설치 작업에서 Basler의 비전 제품이 얼마나 안정적이고 효과적으로 사용할 수 있는지를 보여줬다'라고 덧붙였다. [정리=김지성 기자]