조립 최적화:4가지 산업용 로봇 픽 앤 플레이스 기술에 대한 비교 연구

20
5월

4가지 산업용 로봇의 조립용 픽 앤 플레이스 기술 비교 및 대조

• 작성자 :브라이언 맥모리스
• 3D 쓰레기통 따기
• 댓글:0

2024년 5월 Simple Solutions 뉴스레터

오늘날의 산업 환경에서 자동화는 노동 수요/비용을 줄이고 대부분의 시장 부문과 응용 분야에서 제조 생산성과 효율성을 향상시키는 데 중추적인 역할을 합니다. 엔지니어의 무기고에 있는 수많은 자동화 기술 중에서 산업용 로봇 픽 앤 플레이스 작업은 자동화가 가능하고 노동 수요를 줄일 수 있는 제조 및 물류 프로세스의 중요한 기술로 두드러집니다. 이러한 작업에는 물체나 부품을 한 위치에서 다른 위치로 이동하는 작업이 포함되며, 종종 정밀도와 속도가 필요합니다. 이 비교에서는 유연한 피더, 4D 빈 피킹, 진동 피더 보울, 컨베이어 라인 추적 등 네 가지 주요 선택 및 배치 기술을 자세히 살펴봅니다.

1. 유연한 피더:

유연한 피더는 공압, 진동 또는 로봇 시스템과 같은 다양한 메커니즘을 활용하여 로봇 픽 앤 플레이스 작업을 위한 머신 비전 시스템에 부품을 제공합니다. 이러한 피더는 다양한 모양과 크기의 구성 요소에 적용 가능하므로 다양한 제품 라인이 있는 제조 환경에서 다재다능하게 사용할 수 있습니다. 유연한 피더의 주요 장점 중 하나는 불규칙한 모양의 물체와 복잡한 기하학적 구조를 가진 부품을 처리할 수 있는 능력입니다. 그러나 머신 비전에 의한 개별화 및 위치 지정을 위한 공간이 있도록 부품은 피드 플레이트 너비의 1/3보다 클 수 없습니다. 일반적으로 부품의 가장 긴 치수는 1mm에서 100mm 사이여야 하며 무게는 각각 1kg(2.2lbs) 미만이어야 합니다.

크기 제한 외에도 유연한 피더에는 다른 잠재적인 제한이 있습니다. 특히 정확한 방향이 필요한 복잡한 부품을 처리할 때 다른 부품 선택 기술에 비해 속도가 느릴 수 있습니다. 또한 유연한 피더의 초기 설정 및 교정에는 시간이 많이 걸릴 수 있으며 로봇 공학 및 비전 전문 지식을 갖춘 숙련된 인력이 필요할 수 있습니다. 부품은 단단해야 하며 부품을 개별화하는 데 필요한 기계 진동이나 진동에 반응하지 않으므로 부드럽거나 고무질이어서는 안 됩니다.

성공적인 유연한 피더 애플리케이션의 핵심 중 하나는 피킹할 부품을 식별, 검증 및 찾아 부품 좌표와 회전을 로봇 컨트롤러에 보내는 머신 비전 시스템의 적절한 선택, 교정 및 통합입니다. 이와 함께 적절한 조명 선택, 상단 조명 또는 백라이트, 피드 플레이트 디자인 선택 및 대량 공급 옵션을 통한 무인 작동 시간 연장이 가능합니다. 그런 다음 로봇이 부품으로 이동하여 적절한 그리퍼를 사용하여 부품을 집어 올리도록 프로그래밍해야 합니다. 부품을 선택하면 추가 처리 또는 조립을 위해 맞춤형 고정 장치나 네스트에 부품이 배치됩니다. 전체 작업을 통해 분당 10~30개의 부품을 집고, 방향을 지정하고 배치할 수 있습니다.

2. 4D 쓰레기통 따기:

4D 빈 피킹에는 인공 지능(AI)과 통합 로봇 공학을 포함한 고급 비전 시스템을 사용하여 너비(X), 길이(Y), 높이(Z)와 조명 강도의 3차원 모두에서 빈이나 컨테이너에서 물체를 식별하고 선택합니다. 이 기술은 대량 자재를 ​​처리하고 깊은 상자에서도 무작위로 겹치는 부품 방향을 처리하는 데 매우 효율적입니다. 비전 센서와 정교한 알고리즘을 채택한 4D 빈 피킹 시스템은 조명이 매우 다양하고 어수선한 환경에서도 물체를 정확하게 찾고 잡을 수 있습니다.

4D 빈 피킹의 주요 과제 중 하나는 대량의 시각적 데이터를 실시간으로 처리하는 데 수반되는 계산 복잡성입니다. 여기가 애플리케이션 서버의 고급 수학 처리 칩과 함께 AI(부품 방향 및 조명 가능성에 대한 대규모 교육)가 작동하는 곳입니다. 다양한 조명 조건에서 안정적인 개체 인식을 달성하고 파악 계획 알고리즘을 실시간으로 생성하려면 상당한 컴퓨팅 리소스와 전문 지식이 필요합니다. 4D 빈 피킹 시스템의 경우 비용은 카메라가 아닌 고급 GPU 계산에 있습니다.

4D 빈 피킹은 적당한 공급 속도를 위한 탁월한 기술입니다. 이 접근 방식은 플렉스 피더의 효율성이 떨어지거나 불가능한 불규칙하거나 큰 부품을 해결할 수 있는 경우가 많습니다. 긴 부품은 고전적인 "픽업 스틱" 방식으로 서로 겹칠 수 있지만 비전은 선택하기에 가장 적합한 후보를 식별하고 로봇이 적절한 자세로 지시하여 분당 10~30개의 빠른 속도로 부품을 선택하고 배치할 수 있습니다.

3. 진동 피더 그릇:

진동 피더 보울은 정밀하게 제작된 보울의 진동을 활용하여 부품이 따라가는 트랙을 갖추고 픽 앤 플레이스 작업을 위해 로봇에 부품을 공급하고 방향을 정합니다. 이러한 보울은 진동력을 사용해 쉽게 조작할 수 있는 중소형 부품에 특히 효과적입니다. 진동 피더 보울은 고속 작동과 공급 공정 중 부품 방향 유지에 대한 신뢰성으로 잘 알려져 있습니다. 광센서와 공기 분사 장치는 잘못 추적되는 부품을 감지하고 트랙을 "폭발"시키거나 트랙의 전략적 개구부를 통해 부품을 제거하는 데 사용됩니다.

효율성에도 불구하고 진동 피더 보울은 특히 과도한 진동으로 인해 손상되기 쉬운 섬세하거나 민감한 부품을 다룰 때 한계가 있습니다. 또한 다양한 부품 형상에 대한 피더 볼을 설계하고 맞춤화하는 것은 어려울 수 있으며 전문적인 엔지니어링과 장인의 전문 지식이 필요할 수 있습니다. 조립을 위해 다른 부품이 필요한 최종 제품 전환이 자주 발생하는 경우 해당 부품에 대해 고유한 피더 보울을 설계해야 하며 모든 보울을 교체하고 재보정해야 합니다. 이는 비용이 많이 들고 시의적절한 작업이므로 진동 보울은 연간 수십만 또는 수백만 개의 부품이 포함된 고정 최종 제품의 높은 생산 속도에 가장 적합합니다. 진동 보울은 분당 60~200개 부품의 속도로 피킹용 부품을 배치할 수 있으며, 이 속도는 대부분의 로봇 팔의 성능을 초과하므로 일반적으로 전용 "하드 자동화"를 통해 피킹합니다.

4. 컨베이어 라인 추적:

컨베이어 라인 추적에는 로봇의 동작을 움직이는 컨베이어 벨트와 동기화하여 생산 라인을 따라 이동할 때 물체를 선택하고 배치하는 작업이 포함됩니다. 이 기술은 지속적인 작업과 빠른 처리량이 필수적인 대량 제조 환경에서 일반적으로 사용됩니다. 컨베이어 라인을 추적함으로써 일반적으로 Fanuc 및 ABB와 같은 회사에서 설계한 "델타" 로봇인 로봇은 부품이 제공될 때 정확한 위치를 지정하여 부품을 선택할 수 있습니다.

컨베이어 라인 추적의 주요 장점 중 하나는 가동 중지 시간을 최소화하면서 대량의 부품을 처리할 수 있는 확장성과 효율성입니다. 이 기술은 베이커리 제품, 포장 스낵 식품 또는 포장 의류와 같은 식품 포장에 널리 사용됩니다. 델타 로봇을 사용하면 분당 최대 120개의 속도를 달성할 수 있습니다. 그러나 이 기술은 정확한 부품 방향 지정이 필요하거나 불규칙한 모양의 물체를 다루는 응용 분야에는 적합하지 않을 수 있습니다. 일반적인 4축 델타는 하나의 평면에서만 작동하고 "Z" 또는 수직 모션이 많지 않으므로 평평한 물체를 집어 포장 라인으로 옮기는 데 가장 적합합니다. 하지만 Fanuc M-1iA와 같이 4축 델타에 3축 손목과 그리퍼가 추가된 하이브리드도 있습니다.

요약

각 산업용 로봇 픽 앤 플레이스 기술은 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 뚜렷한 장점과 제한 사항을 제공합니다. 유연한 피더는 다용도성이 뛰어나지만 특정 작업에서는 속도와 정밀도가 부족할 수 있습니다. 4D 빈 피킹은 대량 자재를 ​​처리하는 데 이상적이지만 상당한 계산 리소스가 필요합니다. 진동 피더 보울은 고속 작동을 제공하지만 섬세한 부품에는 적합하지 않을 수 있습니다. 컨베이어 라인 추적은 지속적인 작동을 보장하지만 특정 응용 분야에서는 정밀도가 부족할 수 있습니다. 궁극적으로 제조업체는 자신의 요구 사항을 신중하게 평가하고 생산 목표 및 제약 조건에 가장 적합한 픽 앤 플레이스 기술을 선택해야 합니다.

Futura Automation은 조립 애플리케이션을 위한 선택 및 배치의 각 범주에서 구성요소 또는 완전한 솔루션을 제공합니다. Futura Automation은 Flexfactory 플렉서블 피더의 미국 대표자이며 전체 시스템에 대한 Fanuc 및 Brooks Automation 공인 로봇 딜러입니다. 비전 구성 요소의 경우 Cognex의 독점 Feedware CX 소프트웨어를 사용하여 쉽게 통합할 수 있으며 Fanuc IR Vision 또는 Keyence 비전 시스템을 사용할 수 있으며 기존 시스템에 통합됩니다.

4D 빈 피킹을 위해 Futura는 빠르고 오류 없는 비전과 로봇 경로 처리 기능을 갖춘 고도로 발전된 시스템을 갖춘 Apera.ai와 함께 작동합니다. 진동은 적절한 기술인 경우 진동 피더 보울의 좋은 소스입니다. 라인 추적 애플리케이션의 경우 Futura Automation은 Apera.AI, Cognex 또는 Keyence와 협력하여 시각 문제를 해결하고 Fanuc은 델타 로봇을 위해 협력할 수 있습니다. 가장 어려운 선택 및 배치 문제가 있는 경우 Futura Automation에 문의하시면 탁월한 솔루션을 제공해 드리겠습니다. tech@futura-automation.com