4차 산업혁명 시대 다양한 산업 분야에서 자동화 기술이 접목되고 있다. 공장 자동화의 핵심은 로봇의 눈을 담당하는 ‘3D 로봇 비전’이다. 로봇은 3D비전 시각 센서를 통해 인간처럼 정확하고 빠르게 작업을 수행할 수 있다. Pickit(픽잇)의 3D비전은 제조 프로세스의 효율성과 유연성을 높여준다. 제조 지능화 선도 사례로 픽잇코리아의 빈피킹 및 자동화를 위한 3D 로봇 비전 솔루션에 대해 소개한다.
3D비전으로 로봇 자동화 구축 돕는 ‘픽잇’
픽잇은 인터모달릭스(intermodalics)라는 로봇 소프트웨어 회사에서 시작해 ‘로봇의 눈을 달기 위한’ 3D비전을 개발한 기업이다.
픽잇은 산업 자동화 시장에서 제조 분야 빈피킹, 조립, 로봇 가이던스 솔루션 개발에 중점을 두고 다양한 솔루션을 제공하고 있다. 코딩 없는 사용이 간편한 3D 로봇 비전을 필두로 다양한 로봇비전 플랫폼을 출시하고 있다.
픽잇의 3D 카메라는 높은 수준의 정확도를 가진 구조광 카메라다. SD, HD 해상도 카메라를 보유하고 있으며 각 제품은 고정식 및 로봇 마운트가 가능하다. 코딩이 필요 없는 픽잇의 소프트웨어 통합플랫폼에는 원격 및 클라우드 지원 도구가 내장되어 있어 고객 친화적인 경험을 제공한다.
또한 응용 프로그램에 특정 기능을 추가하거나 사용자 환경을 극대화하고 운영 체제와 호환되는 사용자 지정 UI를 구축하는 맞춤형 개발이 가능하다.
3D 로봇 비전이란
3D 로봇 비전 동작 원리에는 3D비전 소프트웨어, 3D비전 카메라, 로봇, 캘리브레이션이 필요하다. 고정밀 로봇카메라 보정 엔진을 통해 픽잇은 연결된 로봇과 공통 3D 좌표계에서 물체를 표현할 수 있다. 로봇은 추가 계산 없이 픽잇에서 받은 포즈로 바로 이동할 수 있어 로봇 프로그래밍이 더 간단하고 쉬워진다.
애플리케이션① 빈피킹 솔루션
픽잇의 3D비전 애플리케이션은 3D 빈피킹, 3D 로봇 가이던스, 3D 어셈블리, 3D 디팔렛타이징 등으로 이뤄졌다.
빈피킹은 무작위로 겹쳐 쌓인 여러 물체를 순차적으로 파지해 지정된 장소로 옮기는 작업이다. 픽잇의 빈피킹 엔진은 고정 또는 로봇에 장착된 3D 카메라를 사용해 물체의 3D포즈를 감지할 수 있다. 감지된 물체의 위치로 캘리브레이션이 완료된 로봇의 TCP를 이동한다. 3D비전을 이용한 빈피킹은 기존의 로봇이 할 수 없던 무작위로 적재된 제품의 피킹을 가능하게 해 작업 환경을 개선한다. 빈피킹 솔루션은 기구적 장치를 최소화해 공간을 절약하고 작업의 위험도도 제거할 수 있다.
빈피킹 솔루션은 단순히 물체의 위치 좌표만을 알려주는 것이 아니다. 픽잇의 빈피킹 솔루션은 충돌 여부까지 확인 후 좌표를 알려준다. 충돌 여부까지 확인해야 실질적인 빈피킹이 가능해지기 때문이다.
애플리케이션② 로봇 가이던스 솔루션
로봇이 특정 좌표를 가지고 피칭된 정보를 동일하게 사용하고자 할 때 로봇 가이던스 작업을 거치게 된다. 대상물의 위치가 변경될 경우 비전을 통해 수정된 정보를 다시 촬영해 좌표를 갱신시키면 로봇이 티칭된 정보를 그대로 따라 할 수 있게끔 세팅해 주는 작업을 가이던스라고 부른다. 로봇 가디언스 작업을 통해 3D비전의 시야(Field Of View, FOV)가 부족하더라도, 상대물의 중요 부분을 기준으로 전체의 모델을 예측해 작업 위치를 정확히 파악할 수 있다. 로봇 가이던스는 픽잇의 애플리케이션 모듈로 다양하게 응용돼 하드웨어의 한계를 극복한다.
3D비전을 사용하는 가장 큰 이유는 대상 제품이 항상 고정된 위치로 정렬시킬 수 없기 때문이다. 매번 위치가 틀어지기 때문에 로봇의 눈, 3D비전을 통해 고정된 위치 여부와 상관없이 로봇이 자신의 피칭 포인트를 제품에 맞게 조절해 세팅할 수 있게 돕는 것이다.
애플리케이션③ 어셈블리
어셈블리 단계에서는 비전을 활용해 위치를 찾고, 정렬시켜 최종적으로 위치에 도달할 수 있게 하는 단계다. 감지된 두 개의 물체 위치(P1, P2)를 사용하고 로봇(플랜지) 모션을 계산해 한 부품을 상대 고정 부품에 맞춘다. P1과 로봇 플랜지 사이의 상대 포즈를 직접 감지하기 때문에 플랜지 오프셋 또는 로봇 TCP 오류는 로봇 플랜지의 계산된 핏업 모션에서 자동으로 보상될 수 있다.
애플리케이션④ 디팔렛타이징
픽잇의 디팔렛타이징 솔루션은 박스, 버킷, 상자, 토트백과 같은 비혼합 제품을 처리할 수 있는 고효율 디팔렛타이제이션 엔진 ‘DeepAL’을 갖췄다. 어떤 패턴으로 배열된 부품도 감지할 수 있다.
컬러 패턴 유무 상관없고, 움직이거나 기울이는 등 변화하는 조명 조건 상태에서도 안정적으로 감지할 수 있는 솔루션이다. 또한 배포가 쉽고 사용자 친화적인 특징으로 기존 프로세스와 원활하게 통합할 수 있다. 3D 로봇 비전으로 작업자는 부가가치가 높은 작업에 집중하고 디파렛타이징할 수 있다.
픽잇 솔루션의 애플리케이션 UI는 사용자 편의성을 극대화하기 위해 직관적인 인터페이스로 구성됐다. UI 커스터마이징도 가능하다.
로봇 자동화를 위한 최적의 선택 ‘픽잇’
저출산·고령화 사회로 인한 산업 인구 감소화는 제조업의 로봇 자동화를 야기시킨다. 픽잇의 3D비전 솔루션은 로봇 자동화에서 티칭이 필요 없는 스마트 자동화 구현에 도움을 준다. 픽잇의 솔루션을 활용하면 고객은 사용 공간의 최소화, 다운타임 감소, 쉬운 유지보수, 엔지니어링 비용 최소화 등의 이점을 누릴 수 있다.
헬로티 함수미 기자 |
