SICK, 소재 길이와 속도 비접촉식 측정

비접촉 센서를 사용하여 민감한 표면의 움직이는 물체 길이와 속도를 손상이나 오염 없이 측정할 수 있다. 최근 SICK는 차세대 비접촉 센서를 새롭게 출시했다.

슈테판 슈나이더(Stefan Schneider): Sick Stegmann GmbH 글로벌 비즈니스 센터 모션 컨트롤 센서 소속, 인코딩 및 기울기 센서 제품 매니저

감수: 씨크코리아 ㈜ 산업용센서부 문일 부장

핵심 내용

  • SICK의 비접촉식 센서 SPEETEC은 차세대 모션 리니어 컨트롤 센서의 선두주자이다.
  • 스피텍은 레이저 1등급으로 추가적인 안전조치 없이 원활하게 작동한다.

제품 소재에 손상을 주지 않고 이를 예방하는 차원에서 측정하기 위해서는 비접촉으로 측정해야 하는 경우가 있다. 이에 대해 SICK는 비접촉식으로 물체의 속도와 길이를 마이크로미터 단위로 측정하는 SPEETEC 센서를 개발했다.

비접촉 SPEETEC은 선로, 연속 소재 측정, 몇 개의 색션을 마이크로미터 단위로 측정할 수 있다.

어려운 어플리케이션을 원활하게 측정할 수 있다.

민감한 표면 손상 및 소재의 마모의 여지가 있을 경우, 소재의 손상, 측정체의 마모, 미끄러짐 없이 그리고 크기 조절 장치나 표시장치 없이 대상을 측정할 수 있다. 이를 통해 기존의 어플리케이션이나 어려운 어플리케이션에서도 손쉽게 측정이 가능하다. 우리가 박물관에 방문했다고 가정해보자. 그림과 조각을 볼 수는 있지만 만져서는 안 된다는 것을 잘 알고 있다. 산업용 철도와 같이 끊임없이 공급되는 원자재의 경우도 마찬가지이다. 우리는 박물관의 전시품이 얼마만큼의 가치가 있는지 잘 모른다. 만약 우리가 비싼 인테리어 피캐징을 가지고 있다면 이는 고가 제품이며 종종 그만큼의 가치가 있다고 여길 것이다. 디지털 프린팅의 경우도 마찬가지이다. 이런 고가의 소재 제품을 측정하기 위해 센서가 접촉할 경우 손상될 여지가 있다. 이런 경우 비접속식 센서인 SPEETEC으로 측정이 가능하다.

고가의 소재는 비접촉 방식의 측정이 필요하다.

사실 박물관과 산업 환경이 같을 수는 없다.  박물관 관람객들은 조용하고 안정된 분위기에서 전시물을 관람하지만, 산업 군은 경우는 다르다. 여기서의 산업 군은 철도, 끊임없이 공급되는 원자재 분야 또는 고농도 분야, 역동적인 작업을 하는 분야를 의미한다. 이러한 경우 속도와 길이 그리고 위치에 대한 정보는 고속으로 측정하지 않으며, 광범위하게 검사가 이루어지지도 않는다. SICK의 측정 휠 엔코더는 각 측정 과제에 적합하게 다양한 방법으로 맞춤형 측정 솔루션을 제공한다. 하지만 민감한 소재와 광택 소재, 미끄러운 소재는 사용이 제한적이다. 디코드 프린팅과 같은 민감한 표면은 측정 휠에 마모나, 점착, 부식의 요소로 작용한다. 따라서 이런 경우 소재와의 접촉 없이 비접촉식으로 직접 검사하는 것이 바람직하다. 생산성, 분해능 및 정밀도 측면은 물론이거니와 높은 경제성과 안전성을 확보할 수 있다. 이러한 요건은 비접촉식 센서인 SPEETEC이 충족할 수 있다.

중요한 애플리케이션을 구현할 수 있다.

SICK는 스피텍을 통해 소재의 표면을 직접 측정하는 기술을 사용하여 선형 움직임 속도와 위치를 검출하는 기존 포트폴리오를 확장하였다. 이제 스피텍을 사용하여 중요한 측정 휠 어플리케이션을 측정할 수 있다. 특히 이 센서는 인크리멘탈 인코딩에 의해 잘 알려진 TTL 또는 HTL 인터페이스를 제공하며 그와 동시에 특별한 기능들이 추가되어 완전히 새로운 어플리케이션이 측정 가능하다. 이는 시장의 관점에서 간접적으로 측정하는 경제적인 엔코더 솔루션과 레이저 속도계 사이의 틈새를 메우고 있다. 레이저 속도계 역시 비접촉 방식으로 레이저 클래스 3이며, 비교적 높은 가격과 운영 비용이 커서 비용 측면에서 적합하지 않은 경우가 많다. 여기에 기술적 궁극적 보호 조치가 필요하다.

1등급 레이저로 작동하는 센서

그에 비해 SICK의 속도 센서 SPEETEC은 레이저 클래스가 1등급이다. 가장 낮은 위험 등급인 1등급의 경우, 송신기 출력이 경미하여 인간의 눈에도 크게 영향을 끼치지 않아, 안전을 위한 추가 조치가 필요 없으며 손쉽게 기존 시스템을 통합할 수 있다. 비용 절감, 생산성의 향상, 낭비 감소 및 마모 관련 수리 및 서비스 비용 절감이 이루어져 빠르게 감가상각이 이루어진다. 보통 투자금 회수는 수개월 내에 이루어진다. 스피텍의 측정 원리, 콤팩트한 크기, 그리고 통합의 편의성을 통해 또 다른 장점을 제공한다. 비접촉식 측정은 최대 10m/s 이하의 속도로 레이저 도플러 방법으로 측정이 이루진다. 두 개의 송신기가 레이저 광을 방출하며, 이것은 진행 방향에 따라 결정된다. 적어도 한 번 감지 대상 물체의 표면에 레이저 광이 닿으면 움직이는 방향에 따라서 측정한다. 스피텍의 송수신기 유닛에서 방출된 파장이 방출된 파장이 송신된 파장과 비교하여 그 차이로 표면 속도가 계산되며 이 값은 높은 정밀도를 가지고 있다. 4µm의 해상도일 때 대상체의 길이 1m에서 1mm의 정밀도를 가지며, 반복 정밀도는 0.5mm이다.

비접촉 센서 SPEETEC은 선형으로 움직이는 물체의 물체의 속도와 길이를 측정할 수 있다.

두 개의 레이저가 독립적으로 작동한다.

스피텍의 2개의 레이저는 독립적으로 동작한다. 이는 마운팅 톨러런스를 가지게 된다. 예를 들어 표면이 주름진 물체를 보정하여 보다 높은 정밀도를 나타낼 수 있다. 따라서 센싱하고 자 하는 대상체가 전진과 후진을 할 때보다 정밀하게 측정할 수 있다. 감지 대상체의 이동 시작과 측정값 출력 사이에 소요되는 시간은 3ms이며, 이는 유사한 다른 시스템 대비하여 훨씬 빠른 편이다. 빠른 반응속도를 지닌 스피텍은 특히 운동 역학이 높은 애플리케이션에 새로운 해결책을 제공한다. 짧은 속도 측정에서도 마찬가지이다. 대부분의 속도계는 짧은 재료의 속도를 측정할 수 없는 경우가 많다. 일반적인 속도계는 충분히 정확하게 측정하려면 재료가 수 미터는 되어야 가능하지만 SPEETEC은 명함 크기의 부품도 속도와 위치 값 등의 측정이 가능하다.

스피텍은 길이, 속도 위치 등 가속 및 출발/정지 어플리케이션에서 선형 움직임을 측정한다. 동시에, 소재의 무손상, 마모 및 미끄럼 방지 측정은 다양한 소재의 측정에 적합하며, 절삭기와 짧은 소재에도 적합하다. 이러한 기능은 SPEETEC이 다양한 센서로써 활용이 가능하다는 것을 입증한다. 포장 산업 군이나 디지털 인쇄 분야에서 필름, 골판지의 민감한 표면이나 장식 등의 측정이 가능하며, 플라스틱 사출이나 폐기물 • 파이프 • 프로파일 관련 기계류, 건축재 생산, 목재 가공 또는 타이어 산업의 어플리케이션에서도 스피텍의 사용이 가능하다. 측정 휠 엔코더의 경우는 소재의 특성에 따라 사용할 수 있다. 주변 환경으로 인하여 측정 휠 엔코더가 한계가 드러나는 경우에도 SPEETEC은 사용이 가능하며, 동시에 새로운 어플리케이션에서도 스피텍은 솔루션을 제공할 수 있다.

차세대 모션 컨트롤

물론 다른 도전 과제들도 경제적으로 합리적인 수준에서 구현할 수 있다. 부품 길이가 일정해야 하고, 부품 길이를 기록해야 하는 절단 프로세스와 품질 검사 애플리케이션과 고속으로 이미지 처리하는 어플리케이션도 SPEETEC의 넓은 사용 스펙트럼에 포함된다. 따라서 SPEETEC은 높은 수준의 보안을 제공하고, 계획된 제품군의 확장과 추가적인 인터페이스 변형으로 좀 더 새로운 버전이 계속 출시될 예정이다. 마모에 민감한 소재인 경우, 측정 휠 엔코더를 사용하면 점착 또는 부식으로 인해 측정 오류가 발생할 수 있다. 이때 비접촉 센서인 SPEECTEC을 사용하면 공정상 안정적으로 측정할 수 있다.