완벽한 추적 기능으로 비용 절감하기

한 자동차 부품 제조 업체는 제품 완성도와 문서화를 위해 포괄적인 머신 비전 시스템을 도입하였다. 이를 위해 카메라 유닛이 패키징할 터보 유닛 바로 위에 설치했으며, 제품 결함이나 원청의 부당한 불만을 증명할 수 있다.

공학박사(FH) 카밀로 바이스(Kamillo Weiß): 전문 저널리스트

핵심 내용

  • 통합 비전 솔루션을 사용하면 품질이나 택트 타임 그이고 배송 측면에서 조립 생산 유연성을 확보할 수 있다.
  • 개발된 애플리케이션으로 내부 고객 서버를 통해 우회 없이 전 세계 모든 지역에서 바로 사용할 수 있다.

변형 모델이 많은 부품 생산이나 조립 과정에서 제품 완성도와 문서화를 위해 ID 코드 시스템이 있는 강력한 이미지 처리가 필요하다. 하지만 이러한 시스템을 도입하려면 극복해야 하는 문제들이 많다. 이에 대한 부가 가치를 모두 활용하려면, 머신 비전 시스템이 포장 단계까지 완전히 추적할 수 있어야 하며, 감사 추적도 통합되어 있어야 한다. 또한 글로벌 기업 커뮤니케이션에 적합한 표준화된 구조의 소프트웨어 플랫폼이 필요하다. 한 글로벌 자동차 부품 업체가 이 시스템을 도입하였다. 해당 업체는 Cretec와 협력하여 자사 Turbo PCS 시스템에 있는 고급 IPC 기반 자동화 플랫폼에 비전 소프트웨어 패키지 Halcon을 통합하였다.

수많은 장점을 지닌 전략적 단계

조립 생산의 유연성이 비전 자동화 솔루션의 도입으로 품질과 택트 타임 그리고 배송 측면에서 크게 향상되었다. 애플리케이션이나 매개변수 변경 사항은 중앙에서 제어되고 현재 설정에 관계없이 언제든지 조정할 수 있다. 예를 들어, 더 나은 품질 요건에 더 나은 해상도나 컬러 카메라가 필요한 경우 변경 사항을 매우 빠르게 구현할 수 있다. 현재 이 자동차 부품 업체는 이 작업을 직접 수행할 수 있으며 시스템 통합자가 필요하지 않게 되었다. 머신 비전 스테이션의 결과 데이터가 디지털 연속성을 확보하고, 복잡한 터보차저 조립 제조를 100% 역추적할 수 있다. 모든 데이터와 이미지는 문서화되어 추가의 분석과 통계 또는 딥 러닝과 같은 기타 응용 프로그램에 언제든지 사용할 수 있다.

Cretec은 이 자동차 부품 업체의 전체 생산 라인에 비전 애플리케이션 솔루션을 단계별로 구현했으며, 애플리케이션은 고객의 TurboPCS 시스템에 완전히 통합하였다. 이번 프로젝트에는 더 나은 품질과 유연성 그리고 커뮤니케이션으로 이어지는 복잡한 사용자 요건이 많았으며, 터보차저 어셈블리 전체 조립 라인에 PC를 기반으로 하는 완전한 비전 애플리케이션 솔루션이 완전하게 만들어졌다. 또한 모든 조립 스테이션의 안정성과 처리량을 크게 높일 수 있었다. 해당 자동차 부품 업체는 기능적 신뢰성과 경제적 효율성에 대한 성공적인 경험으로 전 세계 35개 공장에서 Cretec 솔루션을 표준으로 채택했으며, 이미 개발된 애플리케이션은 내부 고객 서버를 통해 우회 없이 전 세계 모든 지역에서 직접 사용할 수 있게 되었다.

모니터에 대한 명확한 정보: 비전 애플리케이션은 포장 상태를 최종 확인하는 동안 최대 12개의 특성을 감지한다. NOK로 빨간색으로 표시된 부분은 작은 플러그가 없음을 나타낸다. 모든 데이터와 이미지는 문서화된다.

불가능이란 없다

해당 자동차 부품 업체가 관심을 두는 것은 바로 결함이 없는 완벽한 제품 생산이다. 따라서 전체 터보 장치는 배송을 위해 형태에 맞게 제작된 플라스틱 트레이에 담겨 최종 고객이 받을 때까지 그 안에 보호된 상태로 유지된다. 네 개의 상자가 하나의 층을 형성하고, 세 개 층이 팔레트에 배치된다. 팔레트에 운반 상자가 정리되면, 첫 번째 층과 세 번째 층 사이의 높이는 약 1m 차이가 난다. 이는 다른 많은 물류 분야의 상황과 비슷하다.

새로운 머신 비전 애플리케이션은 일부 기능을 확인하기 위해 높이를 자동으로 조정해야 했다. 이러한 모든 복잡한 요건이 원활하게 작동하려면 기술이 통합되어야 한다. 이렇게 변화된 방식으로 완성된 터보 어셈블리를 통합하여 보다 효율적인 자동화를 완성할 수 있다. 생산 단계에서 이론적으로 터보 어셈블리에 플러그가 설치되지 않았거나 플러그 하우징이 손상되었을 수 있어, 절대적으로 빈틈없는 데이터와 이미지 문서가 필요하다.

하지만 다른 머신비전 업체에는 이에 대한 솔루션이 없었다. Cretec은 타당성 조사에서 이러한 요건에 대해 기능적으로 안정적인 시스템 솔루션을 제공했다. Cretec 애플리케이션은 프로젝트를 시작할 때에는 생각지도 못했던 추가 기능들을 제공한다. 이 시스템은 2021년 1월부터 순조롭게 운영되고 있다. 사용자에 따르면 단 6개월 만에 투자 비용의 몇 배를 절약할 수 있었다.

현실 가능성의 한계에서

확인해야 할 12가지 특성 중 3가지가 빨간색 원으로 표시된다. 3mm 너비의 플라스틱 막대, 크기가 약 5x5mm에 불과한 DM 코드 및 명판이 최대 3.5m 거리에서도 정확하게 감지된다.

비전 시스템은 핸들링과 크레인 영역 외부에 위치해야 한다. 이를 위해 최소 3.5m의 높이가 필요했으며, 이 작업은 고객의 Turbo PCS 소프트웨어 환경의 시스템 솔루션에 완전히 통합된 고성능 IPC로 해결되었다. 홀 천장 아래에는 카메라가 통합된 4개의 LED 링 모듈이 각각의 상자 위에 배치되고, LED 플래시 조명은 이미지 녹화와 카메라를 통해 직접 제어할 수 있다. 이 방식은 조리개 값이 더 크고 이미지 노이즈가 있는 연속 조명에 비해, 빛의 양이 크게 증가한 플래시 조명으로 선명도는 훨씬 크지만 조리개 값은 더 작다는 장점이 있다. 짧은 플래시 지속 시간은 300% 정도 높은 공칭 전류로 LED 작동을 가능하여 조도를 상당히 증가시키고, 외부 조명(홀 조명/일광/반사)의 영향을 제거할 수 있었다.

각각 20Mpx의 해상도와 자동 초점 렌즈를 갖춘 4개의 줌 카메라의 고해상도는 3.5m 거리에서 3mm 두께의 작은 플라스틱 막대의 무결성을 감지할 수 있으며, 작은 데이터 매트릭스 코드(5mm x 5mm)와 고객 데이터가 포함된 명판도 정확하게 읽을 수 있다. 또한 코드를 이용하여 빠르게 100% 추적도 보장된다. 점검해야 할 12가지 기능에는 플러그가 있는지와 올바르게 장착되었는지 확인할 수 있다.

또한 컬러 평가 기능도 포함시킬 수 있다. 이를 위해 하드웨어 변경 없이 소프트웨어만 추가하면 된다. 2,000만 화소 흑백 카메라와 LED 플래시 조명의 적/녹/청 채널의 순차적 전환을 통해 이미지를 결합하고 RGB 컬러 이미지를 형성할 수 있으며, 이는 높은 수준의 이미지 정보가 필요한 Bayer 필터 없이 가능하다. 이렇게 플러그와 같이 색상이 다른 부품 또는 기타 기능을 정확하게 감지할 수 있으며, 이미지 물리적 해상도는 6,000만 화소 컬러 카메라의 해상도에 해당한다.

결함이 없는 상품을 보장한다

마지막 조립 스테이션 후 작업자는 크레인을 사용하여 상자4개가 있는 트레이에 터보차저를 분배한다. 각 팔레트에는 상자가 세 층으로 쌓인다.

따라서 트레이에 포장된 터보 기능에 결함이 있는 경우, 모니터에 나타나는 이미지에 빨간색으로 원이 표시된다. 동시에 상자에는 카메라에 의해 직접 제어되는 Vision 라이트에 의해 녹색 또는 빨간색으로 집중적으로 조명된다. 작업자는 모니터를 보지 않고 오류를 인식할 수 있으며, 원인을 바로 수정할 수 있다. 각 상자에서 얻은 데이터와 이미지는 중앙에 저장되며 회사 전체에서 사용할 수 있다. 이러한 방식으로 해당 자동차 부품 업체는 개별 터보 장치의 품질을 보장받으며, 트레이에 정확하게 포장되어 고객에게 발송된다. 클레임 발생 시 각 조립 및 품질 스테이션에서 수집된 생산 체인의 모든 값과 이미지를 24시간 이내에 고객에게 전달할 수 있도록 6단계 계획이 있다. 이 시스템은 작동이 시작된 이후, 추가 교대를 포함하여 주 7일, 하루 3교대로 교대 근무조 당 15개의 팔레트를 연속적으로 처리하고 있다.

개별 제품의 무결성, 무오류 및 올바른 포장 여부를 점검하는 QS 스테이션의 ROI(투자금 회수)와 관련해서, 짧은 시간에 인상적인 결과를 확인할 수 있었다. 결함이 있다고 고객 클레임이 들어온 24개 배송 건에 대해서는 제품에 결함이 없음을 입증할 수 있었고, 올바르게 포장되었음을 기록한 사진을 통해 100% 추적 가능하였기 때문에, 클레임에 바로 대응할 수 있었다. 이것만으로도 최종 검사와 포장 시스템 비용을 상각할 수 있었고, 해당 자동차 부품 업체는 고객에 대한 기업 이미지를 크게 개선할 수 있었다. 이는 제품 품질 100%를 의미하는 것이다.