XPlanar 무버가 최적의 3초 사이클로 테스트 프로세스에서 부품을 이송하고 있다. © Beckhoff
일련 생산에서는 여러 부품에 대해 작업을 수행하는 경우에도 검사 시간을 최대한 단축하는 것이 무엇보다 중요하다. 독일 Memmingen에 소재한 Stoba Sondermaschinen GmbH는 딥러닝을 기반으로 하며 컨베이어 시스템 코어에 Beckhoff 의 XPlanar 모터 시스템을 적용한 InspectorONE 광학 검사 시스템을 통해 이를 실현하고자 한다. InspectorONE 광학 검사 시스템을 사용하면 자동차 공급업체들이 고압 분사 밸브를 검사할 때 3초라는 극히 짧은 사이클 타임을 구현함으로써 3교대 근무 체제 하에서 연간 약 600만 개에 달하는 부품을 검사할 수 있다.
Stoba에서 레이저 기술 영업 전문가로 근무하고 있는 Michael Berkner에 따르면, Memmingen에 본사를 두고 있는 이 특수 기계 제작사는 자동화 생산 분야에서의 전문성을 바탕으로 차별화를 기하고 있다. Berkner는 다음과 같이 강조한다. “이러한 전문성은 높은 수준의 정밀도와 자동화, 레이저 기술 및 광학 테스트 시스템 간의 최적의 조합을 요구하는 레이저 소재 가공 분야에서 축적해 온 광범위한 경험을 바탕으로 구축된 것입니다. 그 결과물이 모든 종류의 부품 및 제품을 시각적으로 검사할 수 있는 자가 학습 머신인 InspectorONE 테스트 시스템입니다.” 모듈화 또한 중요한 요소인데, Stoba의 레이저 기술 전문가인 Simon Mohr는 다음과 같이 얘기한다. “어플리케이션과 테스트 프로세스에 따라 시스템은 표면 검사용 카메라, 부품 측정 기술, 코드 판독기 등의 스테이션 유형과 수량이 달라질 수 있습니다. 이는 요건에 따른 모듈화를 기반으로 구현할 수 있는데, XPlanar 의 경우 중앙 처리 장치로서 해당하는 수의 타일 및 무버를 통해 최적으로 조정할 수 있습니다.”
CX2072 임베디드 PC는 직접 연결된 EtherCAT 및 TwinSAFE 터미널을 사용하여 모든 동작 및 테스트 시퀀스를 제어한다. © Beckhoff
신속하고 오류가 없는 테스트
현재 구현 중인 시스템은 한 자동차 제조사를 위해 특별히 고안된 고압 분사 밸브용 광학 검사기이다. 로봇에 의해 로딩 및 언로딩이 이루어지며 최종 고객의 생산라인에 직접 통합된다. 부유식 무버가 필요에 따라 공정 최적화 방식으로 부품을 다양한 카메라 및 측정 스테이션으로 이송하는 XPlanar는 제품 이송을 위한 컨베이어 기술의 핵심이다. XPlanar를 사용하면 검사 시간을 대폭 단축하여 3초라는 요구 사이클 시간을 달성함으로써 3교대 근무 체제 하에서도 연간 600만 개에 달하는 부품에 대한 검사를 실현할 수 있다.
카메라 및 딥러닝 소프트웨어가 탑재된 InspectorONE 테스트 시스템은 부품 스캔 및 이상치/특징 감지와 같은 지속적으로 개선되는 기능을 통해 신속하게 자동으로 작동한다. 기능으로는 360도 회전 부품 검사, 단일 기계의 여러 부품에 대한 동시 검사, 표면 결함, 오염, 액체 내 입자, 재료 내 기포 검출 등이 있다.
XPlanar 이송 시스템은 Stoba 테스트 설비의 콤팩트한 설계를 지원한다. © Beckhoff
속도와 유연성이 뛰어난 XPlanar
XPlanar 무버는 부품을 개별 검사 스테이션으로 이송할 뿐만 아니라 높은 수준의 이송 각도 자유도를 통해 공정 흐름도 최적화한다. Simon Mohr에 따르면 무버의 회전은 전방위 부품 측정을 단순화하고 측정 속도를 가속한다. Mohr는 Beckhoff 이송 시스템 선택의 목적과 관련하여 다음과 같이 설명한다. “XPlanar 덕분에 로터리 인덱싱 머신으로도 구현하기 어려운 짧은 사이클 타임의 구현이 가능해졌습니다. 또한 유연성이 매우 뛰어나고 간편하게 맞춤 설정할 수 있는 모듈형 시스템입니다. 부유식 무버는 마모 및 마손이 없는 컨베이어 기술로 청정실에서 사용하기에 이상적입니다. 리니어 가이드 또는 로터리 인덱싱 머신으로는 실현하지 못했을 것입니다.”
Michael Berkner에 따르면, 로터리 인덱싱 머신과 같은 대안 기술의 경우 훨씬 더 많은 기계 설계를 요구하는 반면 XPlanar는 높은 수준의 소프트웨어 기능으로 이를 대체한다. 로터리 인덱싱 머신에서도 다수의 부품을 동시에 측정하는 것이 가능하겠지만, 회전 검사를 구현하기 위해서는 해당하는 회전 축의 결합이 필요하다. 이러한 결합과 후속 분리를 시도하면서 3초의 요구 검사 시간을 구현하기란 불가능할 것이다. 반면에 XPlanar를 사용하면 360° 회전을 위한 소프트웨어 기능을 통해 이를 간단히 구현할 수 있다.
CP29xx 시리즈의 내장형 멀티 터치 컨트롤 패널을 통해 간편한 기계 조작 및 공정 제어가 가능하다. © Beckhoff
유지보수와 오류를 최소화하는 테스트 시스템
Michael Berkner는 다음과 같은 두 가지 측면에 대해서도 설명한다. “XPlanar가 기계 마손을 제거하여 전제 시스템의 유지보수 비용을 대폭 절감시켜 줍니다. 이는 특히 연중에 제품 변경이 잦은 경우에 긍정적인 효과를 발휘합니다. 또한 XPlanar를 사용하면 기계 설계를 간소화하여 기존 시스템에 비해 바닥 면적을 15~20% 정도 절약할 수 있습니다.” Simon Mohr는 시스템 접근성 또한 개선되었다고 설명한다. “새 설계를 채택함으로써 XPlanar 타일 표면 아래에 컨트롤 캐비닛을 수용할 수 있게 되었습니다. 이는 서비스 도어를 기계의 네 면에 모두 장착하여 시스템 접근성을 높이는 유일한 방법입니다.”
유지보수 시간이 줄어들면 궁극적으로 유효한 테스트를 위한 시간이 많아지기 때문에 유지보수에 대한 필요성 축소 또한 시스템의 전반적인 효율에 영향을 미친다. Stoba의 전문가들에 따르면, 이러한 효과는 테스트 작업에서 직접적으로 나타나는데, 부유식 제품 이송 방식이 마손을 방지하고 미세입자에 의한 부품 오염을 최소화해 준다. 이러한 속성을 지닌 입자가 존재하는 경우 실제 부품 결함이 아니더라도 고정밀 딥러닝 기반 소프트웨어에 의해 이상치로 검출된다.
전문가 팀: (왼쪽에서 오른쪽으로) Markus Günther(전기 공정 책임자, Stoba), Markus Gleich(IT 시스템 엔지니어, Stoba), Günter Herbrik(기술 제품 설계자, Stoba), Christopher Kleinert(켐프텐 영업 사무소 책임자, Beckhoff), Michael Greiner(어플리케이션 엔지니어, Beckhoff), Tobias Steidele(견습 직원, Stoba), Michael Schneider(전기 플래너, Stoba). 사진에 없는 Stoba 직원: Michael Berkner, Simon Mohr © Beckhoff
적응성을 높여 주는 소프트웨어 기능
Simon Mohr는 변화하는 요건에 대한 테스트 시스템의 적응성과 관련하여 XPlanar의 뛰어난 소프트웨어 기능을 주요한 이점으로 간주하면서 다음과 같이 설명한다. “시스템의 긴 사용 수명과 다양한 제품 수명 주기를 고려할 때, 기계적 요소를 XPlanar의 소프트웨어 기능으로 대체하는 것이 더욱 중요해졌습니다. InspectorONE과 같은 유연한 시스템은 간단히 해당하는 검사 스테이션을 교체하거나 추가함으로써 작업을 거의 수행하지 않고도 새로운 부품 또는 시간이 지남에 따라 변화하는 검사 요건에 적응할 수 있습니다. 제품 이송 요건이 변경되더라도 소프트웨어 업데이트를 수행하는 것만으로 충분합니다.” Michael Berkner는 다음과 같이 부연 설명한다. “이는 미래에도 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 생산 공정을 중단하지 않고 배치별로 각기 다른 부품을 테스트할 수 있도록 XPlanar 무버의 모션 프로필에 대한 부품별 공식을 모색하고 있습니다. 기계적 전환으로는 이를 실현하기 불가능할 것입니다.”
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연락처:
Beckhoff Automation Co., Ltd
www.beckhoff.com