고객 사례

비전시스템으로 결함 있는 목재 적재장치 스틱 검출

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AMS Solutions는 제재소의 목재 적재 장비에서 걸림 현상이 발생할 수 있는 목재 분리기 스틱을 검출하기 위한 머신비전 검사 시스템을 개발하였습니다. 이 비전시스템은 목재 가공 라인에서 품질 관리를 위해 Cognex In-Sight 비전 툴을, 검사 결과를 표시하고 검토할 수 있도록 Cognex VisionView 소프트웨어를 사용합니다. 이 시스템은 기계식 목재 적재장치가 중단 없이 가동될 수 있도록 보장합니다.

제재소 적재

제재소에서 목제품이 일정 크기로 절단되면 묶음으로 적재된 후, 습기를 제거하고 나무 안에 있을 수 있는 곤충을 없애기 위해 목재에 지정된 온도의 열을 가하는 가마 건조 공정으로 전송됩니다. 목재는 층을 이뤄 쌓이고 각 층은 가마 건조 공정 중 일정 간격을 유지하는 데 사용되는 특수 목제품인 스틱이라고 하는 작은 나무판으로 분리됩니다. 특정 요건에 따라 스틱은 여러 가지 크기로 사용되나, 일반적으로는 길이 4 - 5 ft(122-152cm), 너비 1.5 - 2.5인치(3.8-6.4cm), 두께 0.75인치(1.9cm)로 되어 있습니다. 스틱은 제재소, 가마, 플래너밀을 계속해서 순환하며 교체하기 전까지 반복해서 재사용할 수 있습니다.

자동 스틱 배치

자동 스틱 배치 시스템이 개발되기 전에는 묶음이 쌓일 때 각 층 사이에 스틱을 수작업으로 끼우고 필요에 따라 깨진 스틱을 제거해야 했습니다. 자동 스틱 배치 시스템을 사용하면 스틱이 묶음의 길이를 따라 위치한 호퍼에 끼워진 후 자동으로 필요한 위치에 떨어집니다. 이러한 호퍼는 스틱을 호퍼로 안내하는 디버터가 있는 오버헤드 푸셔 시스템을 사용하여 자동으로 재보충됩니다. 오버헤드 푸셔 시스템을 공급하기 위해 먼저 언스크램블러 시스템에 의해 스틱이 각각의 개별 칩으로 분리(singulation)된 후, 오버헤드 푸셔 체인으로 넘어갈 때까지 자체의 러그 공간에 각 스틱을 유지하는 러그 체인을 통해 운송됩니다. 러그 체인 섹션에서 이동하는 동안 스틱이 검사되고 필요하면 거부됩니다.

기계식 목재 적재 작업에 사용되는 자동 스틱 배치 머신은 적재 머신에 걸릴 수 있는 스틱을 발견할 수 있어야 합니다. 연속 작업을 유지하기 위해서는 이 시스템이 깨졌거나 기계에 맞는 올바른 크기가 아닌 스틱을 안정적으로 거부할 수 있어야 합니다. 현재 이와 같이 결함 있는 스틱을 검출하는 데 여러 가지 방법이 사용되고 있습니다. 일부 구형 시스템은 머신으로 유입되기 전에 스틱을 거부하기 위해 수작업 검사에 의존합니다. 수작업 시스템은 비용이 많이 들 뿐 아니라 안전상의 문제가 발생할 수 있고, 자동 시스템만큼 안정적이지 못합니다. 그 밖의 시스템은 일련의 “포토 아이”를 사용하여 몇 군에 위치에서 스틱 특성을 자동으로 측정합니다. 이는 제한된 정보만을 수집하기 때문에 믿을 수 있는 결함 검출 시스템이라 할 수 없습니다.

프로파일 스캔 옵션

결함이 있는 스틱을 검출하는 데 있어 발생하는 문제를 위한 한 가지 제안 해결책은 선형 스캔 기술을 활용합니다. 일반적인 구성에서 다수의 스캐너가 러그 컨베이어에 있는 스틱 주변에 배치됩니다. 각 스캐너는 스틱 일부의 3D 이미지를 캡처하고, 여러 개의 이미지가 컴퓨터에서 결합되어 스틱에 대한 완전한 3D 프로파일을 제공합니다. 이 접근 방법의 비용은 로그 및 보드 옵티마이저 애플리케이션에서는 타당하나 스틱 검사의 경우에는 비용 효율적이지 않습니다. 높은 비용으로 인해 대부분의 제재소에서는 덜 효과적인 다른 스틱 검사 방법을 선택하였습니다.

비전시스템 선택

AMS Solutions의 부사장인 Richard Vetter는 “일반적으로 오늘날 비전시스템은 PC 기반과 완벽한 기능을 갖춘 스마트 카메라 비전시스템의 두 그룹으로 나뉩니다.”라면서, “우리는 비전시스템이 일반적으로 보다 쉽게 구성하고 검증 및 유지관리할 수 있어 이 시스템을 채택하기로 결정하였습니다.”고 말했습니다. 스마트 카메라 비전시스템은 솔리드 스테이트로, 본질적으로 Microsoft® Windows® 기반의 다른 방법에 대해 보다 안정적인 플랫폼을 제공하며 유지보수의 필요가 더 적습니다. 또한 프로그래밍이 아닌 구성 가능한 기능을 갖춘 스마트 카메라 비전시스템은 미래에 나타날 변경 사항을 보다 쉽게 수용할 수 있습니다.

이 계획을 토대로 AMS Solutions는 최대 300 LPM의 속도로 전체 스틱의 기하학적 결함을 비용 효율적인 방식으로 평가하는 IdealSTICK 머신비전 검사 시스템을 개발하였습니다. IdealSTICK 시스템은 여러 위치에 성공적으로 설치되었습니다.

Vetter는 “우리는 약 0.050”(1.3mm)의 정확도로 스틱의 전체 상단 표면을 검사할 수 있는 1600 X 1200 픽셀의 충분한 해상도를 제공하고 고속 프로세서가 제한된 시간 내에 손쉽게 검사 작업을 완료할 수 있다는 이점 때문에 Cognex In-Sight 비전시스템을 선택하였습니다.”라면서, “또한 견고한 다이 캐스트 알루미늄 케이스와 밀폐된 M12 커넥터, 먼지와 습기에 대해 IP67 및 IP68 등급의 보호 기능을 제공하는 보호 렌즈 커버 등을 포함한 견고성이 무척 마음에 들었습니다.”고 말했습니다.

비전시스템 작동

Cognex In-Sight 플랫폼에서 일련의 레이저와 플랜 뷰 이미지 분석을 활용한 IdealSTICK는 스틱의 두께, 폭, 길이, 구부러짐, 휨, 비틀림, 파손 및 전체적인 모양을 평가할 수 있습니다. IdealSTICK 시스템은 원하는 크기의 스틱 이미지 캡처를 통해 간단히 보정됩니다. 작업자가 컨베이어 작동을 멈추고 비전시스템에서 검사할 이 “이상적인” 스틱을 제 위치에 배치한 후, 보정 버튼을 누릅니다. 이 지점에서 비전시스템이 각 스틱을 보정에 사용된 것과 비교한 후 이상적인 스틱과 크기가 매우 차이가 나는 스틱을 거부합니다. 비전시스템 프로그램은 Cognex In-Sight Explorer 스프레드시트 인터페이스를 사용하여 개발되었습니다. 이 인터페이스에서는 코드 라인을 작성할 필요 없이 비전 툴을 매트릭스로 끌어다 놓는 것만으로 비전 애플리케이션을 프로그래밍할 수 있습니다.

포토 아이는 스틱이 카메라 아래에 위치한 때를 감지하여 카메라를 작동시켜 영상을 촬영합니다. AMS 프로그래머는 Cognex 프로그래밍 소프트웨어에서 제공되는 비전 툴을 이용하여 스틱을 분석하고 양/불 판정 결과를 생성하였습니다. 검사한 스틱의 영상을 포함한 분석 결과는 스캐너 프레임에 장착되고 Cognex VisionView® 소프트웨어를 실행하는 산업용 터치스크린 PC를 사용하여 실시간으로 표시됩니다. VisionView 소프트웨어는 분석할 현재 항목을 모니터링할 뿐 아니라 이전에 거부된 스틱을 검토하는 데 사용할 수 있는 동적 실시간 사용자 인터페이스를 생성하는 데 사용되었습니다. 검토 메커니즘을 통해 작업자는 시스템이 이전에 검사된 스틱을 거부한 이유를 쉽게 알 수 있습니다.

Vetter는 “첫 번째 IdealSTICK 시스템을 매우 효과적으로 기능을 수행하고 있습니다.”라면서, “고객은 이 검사 시스템에 매우 만족해하고 있으며, 점점 더 많은 수의 제재소가 상대적으로 저렴한 비용, 높은 정확도, 제재소 환경에서 안정적으로 기능을 수행할 수 있는 기능을 포함하여 머신비전 기반 스틱 검사의 이점을 인식할 것으로 기대합니다.”고 결론을 지었습니다.

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