Opel O3D: 위에서 보기
O3D 센서
ifm의 O3D302 비전 센서는 이미지 평가 기능이 통합된 3D 카메라입니다. PMD 이미지 센서의 해상도는 176 x 132 픽셀입니다.
센서는 23,232 픽셀 각각에 대해 초당 최대 25회까지 정밀한 거리값을 제공합니다. 레이저 스캐너와는 달리 ifm 3D 센서에는 움직이는 부품이 없습니다. 따라서 특히 견고하고, 작으면서 비용 효율적입니다.
3D 이미지가 센서에서 평가되므로 외부 이미지 평가가 필요하지 않습니다. 클램프와 센서 사이의 거리는 카메라 이미지에서 정의 가능한 위치 (ROI, 관심 영역이라고 함)를 통해 평가됩니다. 통합 평가는 장력 레버가 "열림" 또는 "닫힘" 상태인지 감지합니다. 이벤트는 통합 이더넷 인터페이스를 사용하여 TCP/IP, PROFINET IO 또는 EtherNet/IP로 컨트롤러에 전송됩니다. Live 카메라 이미지도 제공할 수 있습니다.
예를 들어, 사용자는 "Vision Assistant" 소프트웨어를 사용하여 센서 파라메터를 쉽게 세팅하고, ROI를 정의하거나 출력 기능을 설정할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 Windows PC와 iPad 모두에서 사용할 수 있습니다.
위에서 아래로 내려다보기
이 센서 중 두 개는 용접 시스템 위에 설치되며, 하나는 배치 영역 (구성요소 배치)에, 다른 하나는 실제 용접 영역에 설치됩니다. 양쪽 모두 위에서 용접되는 금속 시트와 설치 장비의 클램프를 내려다 봅니다.
Opel의 공장 건설부서에서 이미지 처리 및 로봇 공학 어플리케이션 엔지니어인 Fabian Gulla씨가 센서의 기능을 설명합니다: "우리는 거리 측정을 위하여 센서를 사용합니다. 이를 위하여, 우리가 감지하는 여러 관심영역 (ROI)을 정의했습니다. 한편으로는 클램프와 클램프의 최종 위치가 있고, 다른 한편으로는 구성요소의 존재여부가 결정되어야 하는 구성요소 그 자체가 있습니다. 물론 센서가 각 영역에 정렬되어 있는 경우, 여러 1차원 포토 센서를 사용하여 이를 감지할 수도 있습니다. O3D 장점은 센서 하나만 있으면 소프트웨어를 사용하여 여러 ROI를 원하는대로 배열할 수 있다는 점입니다. 클램프의 최종 위치와 공작물에 ROI를 정렬한 다음, 간단히 감지를 위한 거리 측정을 사용하기만 하면 됩니다: '구성 요소가 존재합니까' 또는 '클램프가 최종위치에 도달했습니까?'"
그림 1: 3D 센서는 여러 위치를 동시에 모니터링합니다. 그림 2: 바디-인-화이트 (body-in-white) 영역의 용접 시스템
비용 절감
여러개의 센서 대신 단 하나의 3D 센서가 장비의 여러 지점에서 동시에 위치를 감지합니다. 이 설비에 O3D 비전 센서를 사용하는 경우, 기존 센서의 약 80%를 대체할 수 있습니다.
컨트롤러에서 케이블, 설치 액세서리 및 컨트롤러의 I/O 포인트를 줄임으로 더 많은 비용이 절감됩니다.
시각화
프로세스의 투명성을 위해 Opel은 공장에 시각화용 모니터를 설치했습니다. O3D는 그래픽 프로세스 시각화 외에도 라이브 이미지를 제공합니다.
ifm 센서의 장점은 라이브 이미지로 이미지에서 시각화되는 클램프 및 구성요소에 최종 위치를 지정되는 점입니다. 적색-녹색 색상 변화는 공작물이 배치되고 클램프가 열렸는지 닫혔는지 여부를 작업자에게 상징합니다.
센서의 파라메터화는 어차피 수행해야 하고 라이브 이미지는 이러한 방식으로 센서에서 출력되므로 프로그래밍에 추가적인 노력이 필요하지 않습니다."
설치 공간 확보: 용접 텅 및 용접 스패터 영역에 더 이상 센서가 필요하지 않습니다.
공간 절약
여러개의 센서 대신 이제 여러 위치 쿼리에 하나의 센서만 필요하게 되는데, 이 센서를 설비 위쪽에 배치하면 설비 설계에 장점이 있습니다.
Claus Moog는 말합니다: "O3D 센서의 사용은 우리에게 완전히 새로운 가능성이 열립니다; 예를 들어, 시공 공간이 더 넓어지고 용접 텅 액세스를 위한 더 많은 공간을 확보할 수 있습니다. 또한 기존 센서의 고장에 대한 취약성을 제거할 수 있습니다. 이 센서는 용접 부위보다 높은 곳에 설치되어 용접 스패터가 닿지 않으므로, 용접 텅에 가깝게 설치된 기존 센서에서처럼 시간이 지남에 따라 손상되지 않습니다."
그림 1: 관심 영역이 색상으로 표시된 3D 센서의 라이브 이미지 그림 2: 시각화는 투명성을 보장하고, 작업자에게 작업 단계를 표시해 줍니다.
전망
이 개척자적인 공장에서의 Opel 경험은 전반적으로 긍정적입니다. 이는 향후 설비 건설 개발에 영향을 줄 것입니다.
O3D 비전 센서는 비전 센서 개발자와의 긴밀한 협력을 통해 도입되었습니다.
Fabian Gulla는 말합니다: "ifm과의 협력은 매우 훌륭합니다. 개발자와 직접 여러 차례 회의를 가졌습니다. 이를 통해 '센서가 어떻게 작동하는가', '주의해야 할 점은 무엇인가', '클램프의 크기는 어느 정도여야 신뢰성있게 감지할 수 있는가' 등 중요한 발견에 대한 인사이트를 얻을 수 있었습니다."
결론
더 적은 수의 센서, 더 간단한 설비 구성, 용접 스패터로 인한 장애 없음 등 모니터링 시스템으로서의 비전 센서는 수많은 장점을 제공하며 설비 비용을 크게 절감합니다. 다른 생산 공장에도 비전 센서를 장착하여 최적화할 수 있습니다.