좁은 공간에서의 안전한 이동을 보장하는 SICK의 센서 기술

인간과 시스템이 긴밀히 협력하면 할수록, 안전에 대한 요건도 강화된다. 이는 시스템이 작아지고 그 시스템을 적용할 공간이 작아진다면 더욱 까다로워진다.

패트릭 호흐라이트너(Patrick Hochleitner) /Sick AG

감수: 씨크코리아 마케팅 전혜진

핵심 내용

– 무인 운반 시스템, 이동식 플랫폼과 같은 시스템들이 점점 소형화되고 있다. 반면에, 안전에 대한 요구 사항은 점점 강화되기 때문에 안전 기술 장치도 소형화되어야 한다.

– 좁은 공간의 내부 물류에 사용할 수 있도록 특별히 고안한 안전 레이저 스캐너가 있다.

– 이 안전 레이저 스캐너는 강한 태양광뿐 아니라 높은 주파수의 인공조명에서도 사용할 수 있다.

– 또한, 이 제품은 안전 표준 IEC EN 61496-3 및 IEC 61508에 따른 SIL2 또는 EN ISO 13849에 따른 PLd(Performance Level d)의 요건을 충족한다.

무인 운반 차량, 이동식 플랫폼, 자율 주행 차량, 협동 로봇 등에는 하나의 공통점이 있다. 점점 소형화되고 있다는 점이다. 반면, 이들의 안전한 운행에 대한 요구 사항은 높아지고 있다. 조립 공간이 점점 협소해지는 상황에서 안전 센서는 어떻게 대응할 수 있는가? 이에 대한 해결책은 좁은 공간에 적합하도록 고안된 소형 측정 장치이다. Sick의 안전 레이저 스캐너 Nano-Scan 3가 바로 그 솔루션이 된다.

NanoScan3은 무인 차량, 이동식 플랫폼, 자율주행 차량을 위한 혁신적 컨셉트를 지원한다.

독일 발트키르히에 위치한 Sick AG는 20여 년 전부터 안전 레이저 스캐너 등의 안전 솔루션을 제공한다. SICK의 새로운 안전 레이저 스캐너 NanoScan3는 SICK에서 가장 작은 안전 레이저 스캐너로 센서 높이가 80mm에 불과하다. NanoScan3의 안전 기능은 엔코더 신호를 이용하여 역동적으로 전환 가능한 보호 범위와 같은 높은 측정 정확도와 결합되었다. 이 안전 레이저 스캐너는 최고 수준의 검출 안전도를 보장하며, 대상의 거리와 방향에 대한 정밀한 측정 데이터를 제공한다. 이 데이터는 자율 주행 차량의 위치 확인에 사용되며, 이러한 기능을 이용하여 혁신적인 차량 컨셉트를 위해 다방면으로 선구자적 역할을 하고 있다.

NanoScan3는 특히 내부 물류를 위해 개발되었다. 현재 내부 물류에서 사용되는 자율 주행 차량은 점점 더 작아지고, 빨라지며, 다양화되는 추세이다. 2D 안전 레이저 스캐너인 NanoScan3 제품은 101mm × 101mm × 80mm 크기로 시장에 유통되는 안전 레이저 스캐너 가운데 가장 작은 스캐너이다. 이 작은 사이즈로 인하여 이동식 플랫폼에 공간을 절약할 수 있다. 이때, 안전 레이저 스캐너는 275°의 스캔 각도를 제공한다. NanoScan3로 인하여 설계 자유도는 커졌으며, 혁신적인 컨셉트의 소형 자율 주행 차량, 이동식 플랫폼, 협동 로봇 차량 등을 지원할 수 있다. NanoScan3는 기존 SICK의 안전 레이저 스캐너 제품인 MicroScan3의 검출 성능과 기능 그리고 산업 적합성을 자율 소형 차량의 특수한 통합 요건에 맞추어 일관되게 조정한 솔루션을 제공한다. SICK는 특허받은 스캔 기술인 SafeHDDM™을 훨씬 작은 2D 안전 레이저 스캐너에 통합하는 데 성공했다. 안전 지향 시간과 거리 측정을 위한 이 고해상 디지털 솔루션은 일반적으로 time-of-flight 측정을 기반으로 하는 안전 레이저 스캐너에 비해 170배 이상 많은 레이저 펄스를 방출하고, 이동식 적용 사례에도 일련의 장점을 제공한다. 예를 들어 이 센서의 멀티 펄스 기법은 특수한 디지털화 평가와 결합하여 훨씬 안정적인 측정값을 생성하고, 먼지나 오물 등이 있는 거친 환경에서도 혼선 없이, 특히 작업자를 확실하게 감지할 수 있다

이 소형 레이저 스캐너는 작은 사이즈의 차량에 설치 여건이 협소한 경우에 매우 효과적이다.

이 안전 레이저 스캐너는 SafeHDDM™ 스캐닝 기술을 기반으로 최대 40,000lx의 외부 광선에 대한 높은 내성을 유지한다. 따라서 열린 문을 통해 들어오는 태양광이나 창고 등의 내부 운반 경로에 주로 사용되는 고주파 인공조명에 의한 센서 오작동이 거의 일어나지 않는다. 렌즈에 직접 비치는 광원도 사람을 감지하는 데 영향을 주지 않는다. 최고의 광학적 견고성도 보장되어 이로 인해 무인 차량의 안전과 위치 확인 시 신뢰도 역시 최고 수준이라 할 수 있다.

안전 레이저 스캐너 NanoScan3는 Core I/O 버전과 Pro I/O 버전으로 다양한 응용 요건과 통합 요구 사항을 고려한다. Core I/O 시스템은 구성 가능한 두 개의 모니터링 케이블과 OSSD 출력을 포함한다. 역동성이 큰 응용 사례의 경우, NanoScan3 Pro I/O를 사용하게 되는데, 이 버전은 128개의 모니터링 케이스, OSSD, 그리고 모니터링 케이스를 동적으로 전환하기 위한 엔코더 입력을 제공한다. Pro I/O 버전은 자율 주행 차량이 안전 및 성능 측면에서 주변에 완벽하게 통합될 수 있도록 다양한 옵션을 제공한다. 모니터링 케이스는 화물을 실은 상태와 싣지 않은 상태에서 다양한 반경의 곡선 주행, 가속 및 제동, 출발지에 도킹과 재료 흐름에 합류, 주행 구간의 오르막과 내리막 경사 또는 문 통과 등과 같이 개별적으로 다양한 주행 시나리오에 맞게 조정이 가능하다. 이를 통해 생산성과 차량 가용성을 최적화할 수 있으며, 동시에 특정한 상황에서의 작동 안전이 보장된다. 여기서 실용적인 점은 사용자가 모니터링 케이스를 구성할 경우 라이센스가 필요 없는 소프트웨어, ‘Safety Designer’를 사용하여 각각 이름을 할당할 수 있다. 할당된 이름은 프로그래밍을 보다 직관적으로 이해할 수 있도록, 작동 개시와 서비스 작업을 훨씬 간소화시킨다.

NanoScan3는 Core I/O이든 Pro I/O이든 일련의 다른 특징을 제공한다. 예를 들어 신속한 진단을 위해 탑재된 상태 LED와 디스플레이를 통해 정보를 시각적으로 표시한다. 그리고 보다 심도 있는 진단 데이터는 소프트웨어인 ‘Safety Designer’로 확인할 수 있다. 이를 통해 자율 주행 차량의 생산성은 증대되고 예상치 못한 장애와 고장 시간은 최소화할 수 있다. 또한 무인 이동 차량에 NanoScan3제품을 기계적이고 전기적으로 차량에 스마트하게 통합할 수 있는데, 거친 주변 환경에서도 정렬 브래킷과 고정 앵글을 이용하여 문제없는 설치가 가능하고, 필요한 경우 렌즈 후드를 이용하여 보호할 수 있다. MicroUSB와 이더넷은 네트워크를 통한 구성 및 진단을 위한 물리적인 터페이스로 제공하며, 이더넷은 측정 데이터 인터페이스로도 사용되고, 안전한 로컬 I/O로 다양한 컨트롤 환경에 이 안전 레이저 스캐너를 유연하게 통합할 수 있다. 센서를 교체해야 하는 경우에도 모든 설정은 안전 레이저 스캐너의 시스템 커넥터에서 확인할 수 있다.

스캐닝 기술을 기반으로 최대 40m 거리에서 0.17° 각도 해상도로 고해상 측정 데이터를 생성한다.

안전 기술적 측면에서 NanoScan3의 보호 필드 범위는 최대 3m이며, 경고 필드 범위는 최대 10m로 지정되어 있으며, 20~200mm 사이에서 8가지 해상도를 구성할 수 있다. 또한, SafeHDDM™ 스캐닝 기술을 이용하면 최대 40m 거리에서 각도 해상도 0.17°로 고해상 측정 데이터를 생성할 수 있으며, 최적의 스캔 사이클 시간은 30ms이다. 이 측정값은 차량 앞 또는 차량 주변에서 감지되는 윤곽의 거리와 방향에 대해 정확한 정보를 제공한다. 이 측정 데이터를 이용하면 차량이 사용되는 환경에서 LLS (라이더 로컬라이제이션 소프트웨어) 등을 통해 정확하게 위치를 찾을 수 있다. SICK는 이 소프트웨어를 안전 레이저 스캐너와 함께 통합하여 종합 패키지로 제공한다. 측정값을 차량 제조사나 시스템 통합자와 같은 제3의 로컬라이제이션 솔루션에 전송하는 것도 가능한데, 이를 위해 NanoScan3는 거리와 각도 정보를 가공하지 않은 채 제공한다.

SICK의 새로운 안전 레이저 스캐너, NanoScan3는 소형 무인 차량, 이동식 플랫폼, 자율 주행 차량과 협동 로봇 등 산업 환경에 적합한 안전 솔루션을 제공한다. 이 안전 레이저 스캐너 타입 3은 IEC EN 61496-3, IEC 61508 기준 SIL2 또는 EN 62061, 카테고리 3 기준 SIL2CL2 그리고 EN ISO 13849 기준 PLd를 충족한다. 위치 확인 기능은 안전 측면을 넘어 이동식 내부 물류에 사용하기에 중요한 큰 가치를 제공한다.