사례 연구

산업 분야: 항공우주 제조
제품: IP67 등급 하우징을 갖춘 Triton 5MP 및 20MP 카메라
SDK: Cognex Vision Library

Triton 카메라를 활용한 고정밀 드릴 측정

산업용 로봇은 다양한 산업 분야에서 보편화되어 있으며 첨단 제조 시스템의 핵심 요소로 인식되고 있지만, 항공우주 제조 분야는 여전히 숙련된 수작업에 많이 의존하고 있습니다. 로봇 도입의 주요 장벽 중 하나는 정밀도의 부족이었지만, 기술 발전에 따라 유연한 자동화 시스템의 도입이 항공우주 분야에서도 점차 확대되고 있습니다.

도전 과제

항공기 조립 공정의 많은 단계는 여전히 자동화되어 있지 않기 때문에, 상당한 수작업이 요구됩니다. 그 중 하나는 복잡한 형상의 드릴에 대한 정밀 측정으로, 이는 고정밀도 및 반복 정밀도가 요구되는 작업입니다. 스페인에 본사를 둔 산업 자동화 엔지니어링 기업 NUTAI는 이 과제를 해결하기 위해 협업 로봇과 결합된 비전 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 수동 및 자동 작업을 모두 지원하며, 드릴의 정밀한 측정을 가능하게 합니다.

드릴 형상이 복잡한 만큼, 조명 조건, 잡음 제어, EMI, 진동 등 산업 환경 특유의 요소를 고려해야 했고, 8마이크론 해상도의 측정 정밀도도 필수 조건이었습니다.

항공기 조립 공정에서는 여전히 많은 제조 단계가 자동화되어 있지 않지만, 기술의 발전으로 인해 항공우주 산업에서의 자동화는 점점 더 정밀하고 신뢰성 있게 이루어지고 있습니다.

NUTAI의 고급 비전 시스템은 정밀한 드릴링 작업을 가능하게 합니다. 측정의 속도, 정밀도, 반복성은 LUCID의 산업용 고해상도 카메라 기술을 통해 효과적으로 구현되었습니다.

솔루션

NUTAI의 비전 시스템은 LUCID의 산업용 Triton GigE PoE 카메라 4대로 구성되어 있으며, 이 장비는 스페인 현지 유통사인 ClearView Imaging S.L을 통해 공급받았습니다. 드릴의 팁을 측정하기 위해 사용된 두 대의 20MP Triton TRI200S-MC 카메라는 Sony의 IMX183 CMOS 센서를 탑재하고 있으며, 해상도는 5472×3648 픽셀, 프레임 속도는 6fps, 시야각(FOV)은 49.22×32.82 mm입니다. 해당 구성은 8μm/pixel의 광학 해상도를 제공하며, 측정 대상의 위치에 따른 왜곡을 방지하기 위해 바이-텔레센트릭 렌즈가 함께 사용되었습니다.

해당 시스템은 운영자의 개입을 최소화하며, 단순히 드릴을 고정 장치에 올려 놓고 버튼을 누르기만 하면 측정이 자동으로 수행됩니다.

드릴의 측면 길이를 측정하기 위해서는 5MP Triton TRI050S-MC 카메라 두 대가 사용되었습니다. 이 카메라는 Sony IMX264 CMOS 센서를 기반으로 하며, 해상도는 2448×2048 픽셀, 프레임 속도는 24fps, FOV는 48.8×40.82 mm이며, 광학 해상도는 20μm/pixel입니다. 카메라의 노출 시간과 트리거 모드는 Cognex Designer Vision Library를 통해 간편하게 제어할 수 있으며, 조명 시스템 역시 카메라의 디지털 출력을 통해 제어되어 전체 시스템이 완전하게 통합된 형태로 동작합니다.

의 광자 전달 곡선(Photon Transfer Curve) 특성을 고려해 녹색 LED 조명이 선택되었고, 산업 환경에서의 주변광 영향을 줄이기 위해 각 C-마운트 카메라 내부에 그린 밴드패스 필터를 삽입해 렌즈와 센서 사이에 설치하였습니다. 보정 과정은 4μm 이하 정밀도의 유리 보정 플레이트를 이용하여 수행되었습니다.

Triton camera, GigE PoE and IP67 ready.

결론

정밀 드릴링과 고정밀 로봇과 같은 기술의 발전은 항공기 및 우주선 제조 분야에서 유연하고 효율적인 자동화 생산 시스템을 가능하게 하고 있습니다. 로봇과 근접한 거리에서 작업해야 하는 인간의 역할, 그리고 고도로 복잡한 제품에 대해 수많은 고유 작업을 프로그래밍해야 하는 과제 또한 함께 고려되어 왔습니다. 측정의 속도, 정밀도, 반복성과 같은 핵심 요소는 오늘날의 산업용 고해상도 카메라 기술을 통해 해결되며, 이를 통해 비전 시스템은 서브픽셀 수준의 정밀도를 1초 이내에 안정적으로 확보할 수 있습니다. 작업자는 단지 드릴을 고정구에 올려놓고 버튼을 누르기만 하면 되므로 수동 작업은 최소화되며, 시스템은 측정 결과를 화면에 표시하고 저장하여 반복 작업을 가능하게 합니다.