픽 앤 플레이스: 매우 정확합니다
제조 환경을 최적화하는 2D 카메라, AI, 로봇을 갖춘 3D 이미지 프로세싱 솔루션
제조업은 현재 여러가지 어려움에 직면하고 있습니다. 기술 변화, 환경 문제, 세계화 등으로 새로운 기술에 대한 투자, 자원 절약, 공급망 최적화 등 여러가지 조정이 필요합니다. 글로벌 기업은 변화하는 환경에 직면해야 하며, 동시에 공급망 문제를 관리해야 합니다. 국내 제조로의 전환도 점점 더 고려하고 있습니다. 이를 위해서는 회복력과 더불어 환경 규제, 비용에 대한 전략을 갖춘 국내 제조 경쟁력을 높여야 합니다. 또한, 국내 제조 경쟁력을 확보하기 위해서 인력 병목 현상을 극복해야 합니다. 이런 변화에 로봇을 통한 자동화는 원동력이 되어 왔으며, 인공 지능(AI)은 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 이 기술은 자동화에 대한 압박이 증가하며 더 빠르게 발전하고 있습니다. AI를 활용한 생산 프로세스 매핑을 위해 최대한 간단하게 AI를 통합하고 교육 단계를 단축하는 것은 결정적인 요소입니다. 영국의 스타트업 Cambrian Robotics Limited는 제조업의 로봇 어플리케이션을 위한 AI 기반 솔루션을 제공합니다. 조립이나 물류의 효율성을 높이기 위한 빠른 빈 피킹, 픽 앤 플레이스, 기계 부품의 정확한 공급, 자재 취급 등 다양한 솔루션을 제공합니다. 통합하기 쉬운 이 시스템은 로봇 암 모듈, 사전 설치 지능형 소프트웨어를 탑재한 컴퓨팅 장치, 카메라 모듈로 구성되며, 카메라는 IDS의 uEye+ XCP 카메라 두 대를 장착하고 있습니다.
"카메라의 임무는 물체가 있는 영역을 촬영하는 것입니다. 녹화를 기반으로 소프트웨어는 장면을 분석하고, 물체의 정확한 위치를 인식할 수 있습니다"라고 Cambrian Robotics의 설립자 겸 CEO Miika Satori는 설명합니다. 이미지의 추가 처리는 부품의 위치와 피킹 포인트 예측을 위해 특별히 개발된 자가 학습 소프트웨어 Cambrian Vision의 도움을 받아 수행됩니다. 이미지 매칭이 AI 기반으로 처리되어 고전적인 3D 포인트 클라우드가 필요하지 않습니다. 시뮬레이션 데이터를 기반으로 AI는 독립적으로 학습하고, 제거 지점과 부품을 매우 정확하게 찾습니다. 부품 인식 및 통신을 위한 AI 모델과 로봇은 강력한 GPU(그래픽 처리 장치)로 제어됩니다. 그리고 소프트웨어는 빠르게 학습합니다. 창업자 Satori는 "Cambrian 소프트웨어 패키지를 사용하면 새로운 부품에 대한 피킹 포인트를 정의하고 2-5분 내에 어플리케이션을 구성할 수 있습니다"라고 강조합니다.
연결된 카메라 모듈에는 절약형 XCP 산업용 카메라 두 대가 장착되어 있습니다. "두 대의 IDS 카메라는 스테레오 비전 원리에 따라 서로 다른 시야각에서 물체 장면의 이미지를 제공합니다. 이러한 이미지에서 잡을 부품의 위치를 가능한 정확하게 결정하는 것이 중요합니다. 그리고 이것은 다시 AI의 임무가 됩니다." 라고 Miika Satori는 말합니다. 이미지 획득, AI 모델, 특수 이미지 프로세싱의 조합을 통해 특히 정확하게 기록 지점과 위치를 결정할 수 있습니다. "3D 빈 피킹을 위한 표준 CAD 어플리케이션은 이를 위해 종종 구조광이나 센서를 사용하여 환경에 무언가를 투사하고, 포인트 클라우드를 만든 다음 그 부분을 찾고자 합니다. Cambrian은 3D 카메라 대신 두 대의 표준 IDS 산업용 카메라만 사용합니다.
“경쟁 시스템에 비해 Cambrian-Vision은 더 정확하고 동시에 외부의 빛 영향에 대해 더 견고하며, 매우 광범위한 물체를 감지할 수 있으며 특히 빠른 사이클 타임이 가능합니다.”
Cambrian Vision은 경쟁 시스템보다 훨씬 더 정확한 1mm 미만의 정확도를 제공합니다. "이 시스템은 기존의 머신 비전 시스템이 종종 한계에 도달하는 반짝이는, 반사 또는 투명 부품을 포함하여 다양한 부품을 안정적으로 감지합니다. 또한 외부 조명 조건에도 견고합니다"라고 Miika Satori는 솔루션의 기본이 되는 카메라에 대한 특별한 요구 사항을 설명합니다. "또한 추론 속도가 170밀리초 미만으로, 이는 비슷한 솔루션이 1000밀리초 이상 소요되는 경우와 대비해 매우 빠른 속도입니다." 빠른 계산 시간은 빈 피킹 설정에서 2-3초의 사이클 타임을 허용합니다. Miika Satori는 "이는 효율적이고 정확한 실행을 보장합니다"라고 강조합니다. 이로 인해 One-Shot 시스템은 현재 시장에서 가장 빠른 AI 이미지 인식 시스템 중 하나입니다.
이는 주변 조명 조건이 좋지 않거나 변화하는 환경에서도 상세한 이미지 평가를 위한 고해상도 데이터를 안정적으로 제공하는 SuperSpeed USB 5Gbps 카메라 덕분에 가능합니다. BSI(뒷조명) 픽셀 기술을 통해 통합 센서(1/2.5", 5.04 MP, 롤링 셔터 CMOS 센서 onsemi AR0521)는 NIR 범위에서 안정적인 저조도 성능과 높은 감도를 제공하여 uEye XCP가 거의 모든 조명 상황에서 낮은 픽셀 노이즈로 고품질 이미지를 제공합니다. 컴팩트하고 가벼운 하우징(29 x 29 x 17mm, 61g)과 나사식 USB Micro-B 커넥터를 갖춘 USB3 XCP는 자동화 분야의 로봇 및 협동 로봇과 함께 사용하기에 적합합니다.
"고객의 요구 사항에 맞춰 시스템에 다른 IDS 카메라를 사용하기도 합니다. 표준화된 인터페이스 덕분에 다양한 uEye 모델을 사용할 수 있습니다."
USB3 및 Vision 표준 호환성 (U3V/GenICam) 덕분에 XCP 카메라는 모든 이미지 프로세싱 시스템에 쉽게 통합 가능하며, 어떤 적합한 소프트웨어와도 함께 사용할 수 있습니다. 표준 인터페이스를 통한 간단한 통합은 Miika Satori에게 특히 유리합니다. "고객의 요구 사항에 맞춰 시스템에 다른 IDS 카메라를 사용하기도 합니다. 표준화된 인터페이스 덕분에 다양한 uEye 모델을 사용할 수 있습니다." IDS의 다양한 카메라, 카메라와 호환되는 다양한 렌즈는 맞춤형 Cambrian Vision 솔루션의 눈으로써 생산을 극대화합니다.
강력한 IDS 카메라와 지능형 소프트웨어를 통해 시스템은 최고 속도, 높은 감광도 및 넓은 구성 요소 대역폭을 제공하여 생산 환경의 자동화 작업에 특히 유용합니다.
효율성의 또 다른 핵심은 Cambrian Vision의 복잡하지 않은 통합입니다. 이 지능형 3D 비전 시스템은 로봇 훈련 없이 즉시 사용할 수 있습니다. 이는 기존 방법 대비 매우 빨라진 것입니다. 따라서 더 빠르게 자동화의 혜택을 누릴 수 있습니다. 보다 효율적이고, 경쟁력 있고, 지속 가능하게 운영하여 자원을 절약하고 비용을 절감할 뿐만 아니라, 제품의 품질과 직원의 안전을 개선합니다.
전망
Miika Satori는 "로봇 공학에서 AI를 사용하는 것은 아직 초기 단계입니다"라고 말합니다. 수요가 증가함에 따라, AI를 사용한 이미지 프로세싱은 더욱 발전할 것이며, 더 빠르고 큰 센서, 더 높은 데이터 속도를 갖춘 카메라와 기본적인 기능을 갖춘 합리적인 가격 모델도 출시 예정입니다. "산업용 카메라는 점점 더 작아지고, 더 저렴해지고 있습니다. 이를 통해 더 많은 어플리케이션에 사용할 수 있습니다. 인간과 동일한 수준의 로봇 역량을 제공하는 것을 목표로 합니다." 일상적이고 반복적인 작업에 AI 기반 로봇을 사용하면, 보다 창의적이고 생산적인, 더 가치 있는 작업에 많은 인력을 투입할 수 있습니다.
uEye XCP - 업계 최소 C-마운트 하우징 카메라
사용 모델: U3-3680XCP
카메라 제품군: uEye XCP
고객사
Cambrian Robotics는 로봇 공학과 인공 지능을 결합하여 제품 제조 과정에서 사람의 손을 대체할 생산적인 도구를 개발하고 있습니다. 지능형 자동화의 도움으로 비용을 절감하고, 더 많은 시간을 제공할 수 있을 것입니다. Cambrian Vision은 빈 피킹, 조립, 기능 인식, 위치 측정, 픽 앤 플레이스, 배치, 와이어 하네스, 케이블 조립 등 제조업의 다양한 로봇 어플리케이션을 위한 완전한 AI 기반 솔루션입니다.