ToF 기술 적용된 소형 Basler blaze 카메라 통해 추가 광원없이 작업 수행

대규모 산업용 베이커리에서 다양한 제과류가 생산되고 포장된다. 인력을 보다 효율적으로 활용하고 피킹 능력을 더욱 효율적으로 계획하기 위해 포장된 제과류의 피킹 작업은 자동화가 필요하다.

제품의 종류가 다양하고 제과류의 모양 및 크기가 서로 다르기 때문에 컨베이어 벨트에서 봉지의 위치와 방향을 판단하기가 어렵다. 투명 플라스틱 포장은 낮은 컨트래스트와 반사 때문에 광학 센서로 감지하기 어렵다. 비전 가이드 로봇 시스템은 이같은 까다로운 문제점을 해결해야 한다.

턴키 로봇 솔루션 공급업체인 KINE Robotics는 바슬러(Basler)의 파트너사인 OEM Finland와 함께 산업용 작업 로봇이 다양한 크기와 모양의 포장된 베이커리를 컨베이어 벨트에서 안전하게 잡아 운송 상자에 넣을 수 있도록 하는 컨베이어 추적 시스템을 개발했다. 따라서 수작업으로 제과류를 피킹하던 기존 작업 방식이 3D 비전 가이드 로봇 솔루션으로 대체되어 시스템의 효율성이 높아지고 오류 발생 가능성이 낮아졌다.

컨베이어 벨트 위에 설치된 Basler blaze-101 3D 카메라는 ToF(Time-of-Flight) 방법을 사용하여 포장물을 300,000개 이상의 XYZ 좌표가 포함된 포인트 클라우드로 기록한다. Matrox Design Assistant X 소프트웨어는 포인트 클라우드를 깊이 맵으로 변환하고, 이 맵은 2D 비전 도구를 통해 분석되어 로봇의 그립 포인트를 결정한다. 로봇 자체의 형태는 4축으로 된 Stäubli TS2-60 SCARA 로봇이다.

로봇은 TCP(전송 제어 프로토콜)를 통해 머신비전의 피킹 좌표 정보와 컨베이어 벨트의 엔코더 신호 및 광학 트리거 센서를 결합하는 Stäubli VALtrack 소프트웨어와 통신한다.

제과류 포장물은 기존의 컨트래스트 기반 2D 분석 대신 컨베이어 벨트의 위치 및 방향을 기반으로 3D 비전을 사용하여 식별되고 포인트 클라우드로 기록된다. 그 결과 애플리케이션이 훨씬 더 강력해지고 포장물의 색상 변형에 영향을 덜 받게 된다.

이러한 시스템 구축을 통해 고객이 누린 이점은 ▲Time-of-Flight 방법을 사용하여 정확하고 빛과 컨트래스트에 영향을 받지 않는 독립적인 3D 이미징 ▲최대 30fps의 프레임 속도를 지원하여 움직이는 오브젝트에 적합 ▲카메라에 이미 통합된 조명과 사전 보정된 광학 장치 덕분에 하드웨어 설치 용이 ▲사람이 볼 수 없는 NIR 대역의 940nm 파장 스펙트럼으로 간섭 없는 작업 ▲업계에서 검증되고 내구성이 뛰어난 IP67 하우징 보호 등급의 카메라 하드웨어 ▲공급업체 간 통신 프로토콜 GigE Vision 및 GenICam(GenTL)을 사용하여 카메라 시스템 통합 용이 등으로 요약된다.

전체 컨베이어 추적 시스템은 포장 라인의 자동화 프로세스와 완벽한 조화를 이른다. KINE Robotics는 ToF 기술이 적용된 소형 Basler blaze 카메라를 통해 추가 광원없이 작업을 수행할 수 있었기 때문에 전체 시스템 비용을 낮추면서 경제적이고 빠른 시스템을 구축할 수 있었다. 결과적으로 로봇은 분당 25~30개의 포장물을 처리할 수 있다. 따라서 산업용 베이커리는 제품 처리량 증가 및 비용 효율적인 생산 프로세스라는 이점을 누릴 수 있다.

오토메이션월드 김진희 기자 |