공장 자동화
공장 자동화는 스마트 조명과 센서 솔루션을 사용해 개방형 작업 환경에서 기능적 안전을 보장하고 현대 제조 프로세스 내에서 효율성과 제품 품질을 개선합니다. ams OSRAM은 고객이 생산 공정을 개선할 수 있도록 포괄적인 광학 솔루션 포트폴리오를 제공합니다.
공장 자동화를 위한 ams OSRAM의 솔루션
기계의 더 나은 비전 지원
머신 비전용 ams OSRAM 광학 솔루션을 사용하면 기계가 이미지를 정확하게 분석할 수 있습니다. 머신 비전은 다양한 분야에 광범위하게 적용될 수 있습니다. 그 한 가지 예로 품질 관리를 위한 자동 광학 검사를 들 수 있습니다. 바람직한 이미지 품질을 달성하기 위해 이미저 해상도, 초당 프레임의 이미지 샘플링 속도, 라인 또는 2D 장면 스캔, 글로벌 또는 롤링 셔터 기술과 장면 조명의 조화로운 조합은 필수적입니다. 장면 조명이 일광을 보완하는 경우에는 센서로 제어되는 스펙트럼 적응형 조명이 필요할 수 있습니다. ams OSRAM은 오늘날 다양한 머신 비전 애플리케이션 및 용도를 지원하는 광범위한 최첨단 제품 솔루션을 제공합니다. 투광 일루미네이터와 고대비 도트 일루미네이터를 모두 포함하는 근적외선 조명은 민감한 NIR 이미지 센서와 결합되어 우리가 통제할 수 없는 주변 조명 조건에 영향을 받지 않는 소형의 비용 효율적인 고성능 비전 시스템을 가능하게 합니다.
ams OSRAM은 다양한 출력 등급, 스펙트럼 및 패키지 옵션을 제공하는 LED 및 레이저 기반 일루미네이터(VCSEL 및 EEL 기술) 분야의 선두업체입니다. ams OSRAM의 포트폴리오는 가시 스펙트럼 및 일광의 영향을 받지 않는 근적외선 제품군으로 이루어진, 높은 양자 효율과 저해상도부터 두자리수 메가픽셀의 고해상도에 이르는 해상도 범위를 지원하는 이미지 센서를 제공합니다. ams OSRAM의 이미저와 일루미네이터는 1mm² 미만 크기의 완전 통합형 미니 카메라 또는 광학 필터와 이미저 센서 모듈이 장착된 렌즈를 갖춘 사전 패키징된 이미저를 포함하는 다양한 통합 수준과 폼 팩터로 제공됩니다.
ams OSRAM은 카메라 감지 시스템의 모든 구성 요소에 대한 전문 지식을 제공하는 원스톱 숍으로, 머신 비전 시스템의 모든 광학 측면에 대한 전문적인 역량을 갖춘 단일 창구를 제공할 수 있습니다. 당사의 파트너 에코시스템과 구축이 쉬운 설계 키트는 고객의 설계 출시 시간을 단축시킵니다. 이를 통해 고객은 머신 비전 솔루션을 기본 애플리케이션의 요구 사항과 이러한 하드웨어 시스템 위에서 작동하는 고급 머신 러닝 알고리즘의 이미징 제약 조건에 정확히 맞출 수 있습니다.
존재 감지 및 객체 위치 감지를 위한 3D 센싱
정확하고 신뢰할 수 있는 3D 센싱은 공장 자동화의 많은 생산 작업에 필수적이며, 특히 자동 조정식 픽 앤 플레이스 작업에 필수적입니다. 3D 센싱은 기계가 특정 환경에서 작업해야 하는 개체를 정확하게 식별할 수 있게 합니다. 비전 기반 3D 센싱 솔루션은 스테레오 비전을 위해 듀얼 카메라를 사용하거나 구조화 조명을 위해 사전 정의된 패턴 프로젝션이 결합된 싱글 카메라를 사용하여 구현됩니다. 더욱 향상된 3D 스캔 성능을 위해 구조화 조명 프로젝션과 스테레오 비전을 결합한 것을 "액티브" 스테레오 비전이라고 합니다. 그 밖에도, 비행시간 거리 측정(ToF) 기반 3D 스캔이 방출된 광자와 물체에 반사된 광자 사이의 단일 펄스(직접 ToF) 또는 연속 변조(iToF) 런타임이 측정되는 곳에 사용되고 있습니다.
다양한 적용 문제를 해결하기 위해 ams OSRAM 이미저와 일루미네이터 또는 도트 프로젝션 포트폴리오로 구현할 수 있는 비전 기반 3D 센싱 솔루션 외에도 ams OSRAM의 센서를 사용하여 비-비전 기반 3D 센싱을 구현할 수도 있습니다. 완전 통합형 멀티존 dToF 센서는 개체와의 거리를 감지하고 측정하며, 단순한 이동 경로 예측 알고리즘을 지원합니다. ams OSRAM의 멀티존 3D dToF 센서 제품군의 모든 제품은 칩상의 관련 거리 및 구역 설정(zoning) 정보를 처리하여 외부 컨트롤러에 히스토그램 기반으로 제공하기 때문에 센서 통합이 매우 간단하고 관리 마이크로컨트롤러가 수행해야 하는 많은 기본 알고리즘 계산 작업을 덜어줍니다.
iToF 카메라 및 LiDAR 스캐너를 위한 ams OSRAM의 통합 VCSEL 및 단면 발광 레이저(EEL) 제품은 다양한 스펙트럼, 출력, 패키지 또는 통합 옵션을 제공하는 최고의 선택입니다.
바코드 리더
자동 식별 및 데이터 캡처(AIDC)는 개체를 정확하게 식별하고 ID, 대상/목적지 주소 데이터 등과 같은 주요 정보를 얻는 기능을 의미합니다. AIDC 스캐너는 소매점, POS 단말기, 택배 픽업 및 창고에서 바코드 또는 QR-코드를 판독하는 데 사용되며, 일반적으로 선형 이미지 센서 또는 2D 어레이 이미저를 기반으로 합니다. AIDC 스캐너는 QR 코드와 패키지 부피가 모두 모니터링되는 물류 센터의 고속 컨베이어 벨트에서도 찾아볼 수 있습니다.
추가 매개변수가 일부 주요 메트릭을 설정합니다. 예를 들어, 소매점, POS 단말기, 택배 픽업 및 창고에서 사용되는 핸드헬드 AIDC 스캐너는 선형 이미지 센서 또는 2D 어레이 이미저를 기반으로 합니다. 또 다른 예로, QR 코드와 패키지 부피가 모두 모니터링되는 물류 센터의 고속 컨베이어 벨트 내 고급 고정 카메라가 있습니다. 이러한 설치는 일반적으로 고급 고속 라인 스캔 또는 글로벌 셔터 카메라의 고정 설치로 구현됩니다.
AIDC 시스템은 조명 시스템, 광 센서, 디코더의 세 부분으로 구성됩니다. 조명 시스템은 보통 적색 스펙트럼의 레이저 또는 LED 조명으로 바코드 또는 QR 코드의 흑백 요소를 비춥니다. 첨단 시스템에서 센서는 조명 시스템에서 반사된 빛을 감지하고 디코더로 전송되는 디지털 신호 스트림을 생성하는 이미지 센서로 구성됩니다. 좀 더 단순한 시스템은 획득된 반사 신호의 아날로그 신호를 제공하는 개별 포토다이오드의 어레이로 센서 기능을 구현합니다. 마지막으로, 보통 작은 마이크로컨트롤러인 디코더는 캡처된 바코드 또는 QR 코드의 신호 응답을 해석하고 검증하여 제어 호스트 시스템에서 추가 처리될 수 있는 숫자 코드로 변환합니다.
ams OSRAM은 AIDC 시스템의 조명 및 센싱 부분을 구현하는 완전한 제품 포트폴리오를 제공합니다. 적합한 CMOS 이미지 센서는 이러한 스캐너에 쉽게 통합될 수 있습니다. 고속 라인 스캐너를 사용하면 1D 판독이 가능하고, 고속 컨베이어 벨트에 쉽게 통합할 수 있습니다. 높은 양자 효율을 제공하는 글로벌 셔터 이미지 센서는 스캔된 이미지 데이터의 왜곡 없이 전력 효율적인 판독을 지원합니다. 이러한 글로벌 셔터 이미지 센서를 스테레오 비전 또는 구조화 조명을 사용하는 3D 비전 시스템에 통합할 경우 3D 부피 측정도 가능해집니다.
ams OSRAM의 레이저 다이오드는 바코드 또는 QR 코드 스캔에 이상적인 광원입니다. 새로운 녹색 레이저 다이오드는 적색 레이저의 기능은 물론 적색에 비해 4배 더 밝은 녹색 레이저 외관의 이점을 누릴 수 있도록 합니다. 더 나은 가시성은 장거리 스캐너에 적합합니다. 거리 제어 측면에서 광학 솔루션은 에너지 절약을 위해 자동 초점 및 제어된 시스템 웨이크업을 지원하는 정밀 근접 또는 존재 감지 솔루션으로 보완될 수도 있습니다.
안전
전통적인 생산 환경에는 사람 또는 장비가 위험하거나 민감한 기계 또는 생산 단계에 접근하는 것을 방지하기 위해 안전 펜스와 같은 수많은 기계적 보호 장치가 혼합되어 있습니다. 보다 개방적이고 유연한 생산 환경에서는 필요한 안전 기능이 2D 또는 3D LiDAR 레이저 스캐너 또는 1D/2D LED 라이트 커튼으로 구현됩니다. 이것은 개별 이미터와 광검출기가 내장된 수신기 유닛으로 구성됩니다. 각 생산 환경에는 수백 개의 LiDAR 스캐너, 라이트 빔/커튼 및 제어된 기계적 안전 펜스가 설치되어 있습니다. 인더스트리 4.0 원칙에 따라 생산 환경은 더욱 개방적이고 유연해지고 있습니다. 설치된 많은 장치에서 검증된 품질과 신뢰성을 제공하는 ams OSRAM의 LED, 레이저 및 포토다이오드를 쉽게 찾아볼 수 있습니다.
전반적인 스캔 복잡성을 줄이기 위한 새로운 추세는 개방적인 환경에서 단일 센서에 관련 존재 감지 측정을 결합하는 진보된 3D 스캔을 지향합니다. 이는 스캔 아키텍처를 단순화하고, 동작 부분 예측 등을 위한 새로운 알고리즘 기회를 열어줍니다. ams OSRAM은 특히 3D 기반 센싱에 적합한 광범위한 비전 기반 센싱 제품을 제공합니다. 여기에는 높은 양자 효율의 근적외선 글로벌 셔터 이미저와 패턴 프로젝터가 포함됩니다. 그 밖에도, 통합이 쉬운 멀티존 ToF 센서는 필요한 3D 위치 정보를 얻기 위한 매우 낮은 계산 오버헤드로 높은 설계 유연성을 제공합니다.
생산 환경에서 기능적 안전성은 위치 측정과 존재 감지만으로는 부족한 면이 있습니다. 사람이 작동하는 위험한 기계는 전용 핸즈 오프/온 감지 기능이 필요합니다. ams OSRAM의 첨단 멀티 채널 정전식 센싱 컨트롤러와 스마트 근접 센서는 전반적인 상태가 기능적으로 안전한 경우에만 기계를 작동할 수 있는 포괄적인 안전 모니터링 시스템의 기반이 될 수 있습니다. 다양한 폼 팩터, 패키지 옵션 및 출력 등급의 멀티 컬러 LED를 선택하여 안전 상태를 시각적으로 표시할 수 있습니다. 사용자가 정의한 패턴 또는 기호를 모니터링되는 생산 장비 주변의 바닥이나 벽에 투사하는 혁신적인 상태 표시를 구현할 수도 있습니다.
상태 모니터링 / 예지 보전
머신 러닝과 인공 지능을 결합한 상태 모니터링 및 예지 보전 알고리즘은 최적의 기계 작동과 적시 유지보수를 위한 데이터 기반 통찰력을 제공합니다. 공장 자동화는 5가지 수준의 유지보수를 구분합니다. 가장 낮은 수준은 반응형 및 예방형 유지보수로, 고장 발생 시 또는 일정 간격으로, 바람직하게는 고장 발생 전에 유지보수를 진행합니다. 상태 기반 유지보수는 지속적인 기계 모니터링을 통해 가능한 한 조기에 기계의 이상을 감지하고 신호를 보내 필요한 유지보수 작업을 진행합니다. 예지 보전은 상태 모니터링에 예측과 예지가 추가된 개념으로, 유지보수 작업이 필요하기 전까지 기계를 작동할 수 있는 기간을 예상합니다. 남은 작동 시간 예측은 과거의 광범위한 통계 데이터를 기반으로 합니다. 머신 러닝은 훨씬 넓은 맥락에서 사용 패턴을 평가하여 유지보수 예측과 기계 작동을 더욱 향상시킵니다. 모든 모니터링 및 예측 알고리즘의 공통점은 스마트하고 정확한 센서가 제공하는 정확한 기계 데이터가 필요하다는 것입니다.
기존의 ams OSRAM 센서 포트폴리오는 광범위한 매개변수를 포함하고 있어 예지 보전 알고리즘에 필요한 데이터를 효과적으로 제공합니다. 그 예로, 기어박스의 마손 감지를 위한 위치 센싱, 먼지, 이물질, 연기 또는 기계적 정렬 불량 감지를 위한 광학 이미터 검출기, 최고 정확도의 온도 센서, 코팅과 도료의 변화를 감지하기 위한 컬러 센싱, 필요한 재료 상태에서 수분 또는 편차를 검출하기 위한 분광 센싱, 필름 두께 측정 또는 적절한 양의 접착제 적용을 위한 정전식 센싱 등을 들 수 있습니다. ams OSRAM 센서는 모터 또는 고전압 전원 공급기 내부의 부분 방전을 감지하는 혁신적인 UV-분광 센싱도 가능합니다. ams OSRAM은 중요한 기계의 작동 상태 및 실제 상태를 명확하게 파악하기 위한 센서 기능을 제공합니다.