사례 연구

산업 분야: 창고 / 제조 자동화
제품: Helios2 Time-of-Flight 카메라
SDK: Arena SDK 기반 사용자 정의 소프트웨어

3D Time-of-Flight 카메라, 로봇 팔레타이징 시스템을 지원하다

팔레트를 자동으로 적재하거나 하역하는 작업을 효율적으로 수행하기 위해서는 다양한 크기와 형태의 팔레트를 정밀하게 빠른 속도로 처리할 수 있는 자동화 시스템이 필요하다. 팔레트는 항상 평평하게 쌓여 있지 않으며, 부피가 큰 물체가 포함되거나 경사진 채로 도착하는 경우도 있어 층 자체가 기울어질 수 있다. 어떤 방식의 팔레타이징이든, 공급망 운영의 핵심 목표는 가능한 한 많은 제품을 출하하는 것이다. 그러기 위해서는 팔레트 공간을 최대한 활용해야 하며, 경우에 따라 팔레트당 단 한 개의 박스를 더 실을 수 있는 것만으로도 큰 차이를 만든다.

codesolo Greifer Forklift with LUCID Helios2

독일에 위치한 MSB Dürencodesolo GmbH는 로봇의 도움을 받아 팔레트를 정해진 구조와 위치에 정확하게 배치하는 컨베이어 시스템을 사용하고 있다. 이를 위해 로봇은 여러 개의 팔레트 타워를 작동시키며, 각 타워는 서로 다른 유형의 팔레트로 구성된다. 지게차가 새로운 팔레트 타워를 운반해오면, 로봇 헤드에 장착된 LUCID의 Helios2 3D Time-of-Flight 카메라가 새로운 타워를 인식하고 팔레트의 치수를 측정해 20가지 형식 중 어떤 팔레트인지 판별한다.

과제

기존의 유사한 팔레타이징 시스템은 LiDAR 라인 스캐너 기반으로 구현되었지만, 속도 측면에서 큰 제약이 있었다. 이에 비해 Time-of-Flight(ToF) 카메라를 활용한 새로운 솔루션은 정확도, 해상도, SDK 활용도 측면에서 뛰어나면서도 합리적인 가격을 제공해 최적의 대안으로 입증되었다.

ToF 솔루션의 주요 과제 중 하나는 크기가 조금씩 다른 20가지 이상의 팔레트 유형을 구분해 처리하는 것이었다. 또한, 일부 팔레트는 제조 정밀도가 떨어지거나 약간 손상된 상태로 도착하는 경우도 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 논리 연결 로직이 구현되었으며, 예를 들어 기본 측정값만으로 정확한 식별이 어려운 경우, 추가 속성을 조합하여 최종 판별이 가능하도록 설계되었다.

또한 팔레트의 재질도 과제로 작용했다. 일부 팔레트는 반투명한 비닐로 덮여 있어 ToF 카메라가 LiDAR 시스템과 마찬가지로 측정 오류나 ‘유령 데이터(ghost data)’를 생성할 수 있다. 그러나 Helios2가 동시에 제공하는 3D 측정 이미지와 강도 이미지(intensity image)를 조합하고 논리 로직과 결합함으로써, 높은 신뢰성을 확보할 수 있었다.

Helios2 Time of Flight Camera

기존 LiDAR 라인 스캐너는 팔레타이징 시스템에서 속도에 제약이 있었지만, Helios2 3D Time-of-Flight 카메라는 원하는 속도는 물론 높은 정확도, 해상도, IP67 보호 등급을 제공하여 신뢰성 높은 성능을 구현한다.

솔루션

새로운 팔레트가 요청될 때마다 Helios2 ToF 카메라는 선택된 팔레트 타워의 최상단 팔레트 위치를 정확히 측정해 로봇이 이를 정밀하게 들어올릴 수 있도록 지원한다. 이는 팔레트가 이상적인 위치에 정렬되어 있지 않은 경우에도 작동한다.Helios2 카메라는 로봇 헤드의 그리퍼 구조 중앙에 통합되어 있으며, Power over Ethernet(PoE)을 통해 단일 케이블로 IPC(산업용 PC)와 연결된다. 이 IPC에는 분석 소프트웨어가 설치되어 있고, 로봇 및 Siemens PLC와는 두 번째 LAN 포트를 통해 통신한다. Helios2는 스트리밍 모드와 단일 이미지 캡처 모드를 혼합하여 사용되며, 단일 이미지 모드에서는 최대 32장의 이미지를 촬영해 평균 이미지를 계산한 후 IPC로 전송한다.

codesolo Greifer Forklift with LUCID Helios2

Helios2 ToF 카메라는 팔레타이징 로봇의 헤드에 위치한 그리퍼 구조 내부에 장착되어 있다.

3D Intensity Image
3D Distance Heat Map Image Forklift
3D AI Vision characterization forklift image

Helios2가 제공하는 3D 측정값과 강도 이미지를 결합함으로써, 반투명하거나 반사 재질로 덮인 팔레트를 포함해 20가지 이상의 팔레트 유형을 안정적으로 식별하고 측정할 수 있다.

결론

이전에는 팔레트가 수동으로 장비에 배치되었고, 이는 5교대 근무 체제에서 이뤄졌다. 일부 팔레트는 매우 무거워 작업자의 부담도 컸다. 하지만 자동화된 팔레타이징 프로세스를 구현하고 Time-of-Flight 카메라를 도입함으로써, 이제는 표준 근무 시간 내에 팔레트 타워 준비가 가능해졌고, 수작업 개입도 최소화되었다.

그 결과 비용 절감과 빠른 사이클 타임도 달성되었다. 비교 테스트를 통해 Helios2 Time-of-Flight 카메라는 팔레트를 효율적으로 적재 및 하역하는 데 있어 정확도, 해상도, SDK 활용도 측면에서 최적의 솔루션으로 입증되었다.

자세히 알아보기:

MSB Düren GmbH는 컨베이어 시스템 제조업체로, 감지, 데이터 수집 및 추적, 측정 등의 다양한 기능을 함께 제공한다.

msb-dueren.de

개별 소프트웨어 개발이 필요한 경우 codesolo에 문의: codesolo.net