Bin Picking Studio 1.4.0: CAD 파일 없이 로봇 환경 구축

환경 빌더(Environment Builder)

로봇 환경을 조정해야 하는데 도와줄 CAD 엔지니어가 없어 난감했던 적이 있으신가요? 이제 Bin Picking Studio에서 간단한 충돌 객체를 직접 그려서 모두 혼자서 해결할 수 있습니다!

어떻게?

다음 글에서 여러분을 위해 포괄적이면서도 이해하기 쉬운 가이드를 준비했습니다.

Bin Picking Studio 1.4.0에는 새로운 사용자 친화적 도구 "환경 빌더"가 탑재되었습니다. 이 도구로 작업 셀의 3D 모델을 구축하고, 로봇의 작업 공간을 정의하며, 이동 능력을 테스트할 수 있습니다. 또한 보정된 스캐너의 포인트 클라우드와 비교하여 환경 모델을 검증할 수도 있습니다.

"환경 빌더"는 3D 시각화 도구와 서로 다른 기능을 가진 3개의 탭으로 나뉜 제어 패널로 구성됩니다:

• Scene(씬): 로봇 환경의 3D 모델 구축
• Robot(로봇): 로봇 움직임 테스트
• Vision(비전): 보정된 비전 시스템에 연결하여 가상 환경을 현실 세계와 비교

Scene(씬)

로봇이 작업 공간을 벗어나지 못하게 가상 상자로 감싸세요 - 빠르고 수월하게! 로봇이 환경 구성에 표시되고 환경 객체 크기 조절 및 스케일링 기능이 추가되어 작업이 더욱 쉬워집니다.

충돌 없는 빈 피킹을 위해서는 실제 로봇 셀의 정밀한 3D 모델을 관리해야 합니다. Bin Picking Studio에서 생성된 가상 환경은 최소한 로봇 도달 범위 내에서는 현실 세계와 일치해야 합니다. 궤적이 충돌 검사를 받지만 스캐너가 씬의 모든 객체를 보는 것은 아니므로 현실과 일치하는 정적 충돌 객체를 정의해야 합니다.

객체 목록(Object List)

"Scene" 탭에는 계층 구조를 지원하는 "객체 목록"이 있습니다. 각 객체는 자식 객체를 가질 수 있어 객체 그룹을 더 쉽게 조작할 수 있습니다. 부모 객체 옆의 +/- 버튼으로 자식 객체 목록을 펼치거나 접을 수 있습니다.

이미 정의된 객체의 계층을 변경하려면 "객체 목록"에서 객체를 잡아 원하는 위치로 이동하면 됩니다(다른 객체 위로 이동할 때 나타나는 + 아이콘을 통해 자식으로 만들 수 있음).

예시:

여러 객체가 있는 팔레트를 생각해 보세요. 각 객체를 부모 객체의 자식으로 정의하면 부모 객체의 위치 속성만 변경하여 모든 객체를 조작(이동, 회전 등)할 수 있습니다.

"객체 목록"의 모든 객체는 옆에 왼쪽부터 세 가지 옵션을 제공합니다:

• 동기화 아이콘: 객체가 저장(동기화)되었는지 여부 표시
• 가시성 토글: 객체 표시/숨김
• 제거 버튼: 객체 제거 (부모 객체 제거 시 모든 자식 객체도 함께 제거됨)

"Scene" 탭에 하이라이트된 "객체 목록"과 "+ 객체 추가" 버튼

3D 시각화 도구 왼쪽 하단의 "+ 객체 추가" 버튼을 클릭하여 새 객체를 추가할 수 있습니다. 사용 가능한 기본 도형(박스/구/실린더)으로 충돌 객체를 정의하거나 STL 파일을 업로드할 수 있습니다.

기본 도형 선택 시 "편집 폼"과 "3D 객체 도구 패널"에서 속성을 정의할 수 있습니다.

STL 파일 선택 시 팝업 창이 나타나 새 객체 이름 입력, 파일 선택, 객체 유형 선택을 요청합니다. 사용 가능한 3가지 객체 유형:

• Bin(빈): 빈을 나타내는 CAD 모델용 (파란색으로 렌더링)
• Environment(환경): 로봇 근처의 실제 객체에 해당하는 기타 충돌 객체 (회색으로 렌더링)
• Virtual collision object(가상 충돌 객체): 로봇의 실제 환경에 반드시 존재하지 않을 수 있는 객체 - 주로 빈 피킹 시 로봇 작업 공간 제한용이지만 셀 벽을 정의하여 (가상) 로봇 내부를 투시 검사할 때도 사용 (빨간색 반투명으로 렌더링, 유일한 객체 유형)

이 모든 객체 유형은 "픽업된 객체가 충돌하지 않는 객체"라는 의미에서 '충돌 객체'를 나타냅니다.

"객체 목록"에서 객체를 선택하면 목록에서 파란색, 시각화 도구에서 빨간색으로 하이라이트됩니다. 또한 "편집 폼"과 "3D 객체 도구" 패널이 나타납니다. 3D 시각화 도구에서 직접 클릭하여 객체를 선택할 수도 있습니다. "객체 목록"에서 객체를 한 번 더 클릭하거나 "3D 객체 도구" 패널에서 "닫기" 옵션을 선택하면 선택 해제됩니다.

편집 폼 & 3D 객체 도구

"객체 목록" 또는 3D 시각화 도구에서 객체를 선택하면 "편집 폼"과 "3D 객체 도구" 패널이 나타납니다.

"Scene" 탭에 하이라이트된 "편집 폼", "3D 객체 도구" 패널, "씬 저장" 버튼

"편집 폼"에서 다음 객체 속성을 입력할 수 있습니다:

• 이름 (객체)
• 유형 (위에 설명된 객체 유형)
• CAD 파일(메시): STL 객체 다운로드 가능
• 스케일: STL 객체 스케일링
• 치수: 객체 크기 조절 (기본 도형만): 박스의 너비/높이/깊이, 구의 반지름, 실린더의 반지름/높이
• 위치: 부모 객체 원점 기준 객체 원점의 상대 위치 변경
• 회전: 자체 원점 기준 객체 회전

"3D 객체 도구"로 객체를 동적으로 조작할 수도 있습니다:

• 이동: 마커 화살표 표시로 원하는 축을 따라 객체 위치 변경
• 회전: 마커 원 표시로 원하는 축을 따라 객체 회전 변경
• 스케일: 마커 화살표 표시로 객체 스케일링
• 크기 조절: 마커 화살표 표시로 원하는 축을 따라 객체 치수 변경 (박스와 실린더만)
• 자체/부모 토글: 마커로 회전 시 회전 원점 변경: "자체" 선택 시 자체 원점 기준, "부모" 선택 시 부모 원점 기준 회전

마커를 통해 각 축의 위치/회전 값에 증분을 추가할 수도 있습니다. 마커를 드래그하는 대신 특정 축의 화살표/원을 클릭하고 원하는 값을 입력한 후 "확인" 버튼을 클릭해 적용합니다.

"+ 자식 객체 추가" 버튼으로 현재 선택된 객체의 자식 객체를 생성할 수 있습니다. "x 닫기" 버튼으로 객체 선택 해제(편집 종료).

"씬 저장" 버튼을 클릭하여 작업을 완료하세요. 가상 환경이 로봇과 동기화됩니다. 그 후에야 "로봇" 탭의 로봇 제어 기능을 사용할 수 있습니다.

Robot(로봇)

"로봇" 탭에 접근하기 전에 먼저 데이터베이스에서 로봇과 그리퍼를 선택하고 툴포인트를 정의해야 합니다. 그런 다음 로봇을 가상으로 조그(jog)하고 작업 공간을 정의할 수 있습니다.

로봇 제어

세 가지 모션 모드 중 선택 가능:

• Joint(조인트)
  개별 로봇 조인트를 두 가지 방식으로 가상 조그:
  
  • 해당 조인트의 슬라이더 이동
  • 입력 필드에 조인트 위치 직접 입력

• Linear(선형) (툴 좌표계 / 로봇 베이스 좌표계)
  로봇의 툴포인트를 툴 또는 로봇 베이스의 좌표계에서 이동. 세 가지 이동 방식:
  
  • 로봇 툴포인트의 마커를 드래그하여 원하는 위치로 이동
  • 화살표 드래그로 각 축 이동, 원 드래그로 회전
  • "툴포인트 위치" 패널에 TCP 위치와 방향 직접 입력

"홈 포즈" 버튼 클릭 시 로봇이 기본 위치로 자동 이동. 충돌 검사 기능 활성화는 "충돌 하이라이트 ON/OFF" 토글 버튼 사용.

로봇 조작 시 조인트 제한이 적용됩니다.

조인트 제한 설정 예시

조인트 제한으로 로봇의 경로 계획 작업 공간을 정의합니다.

로봇은 보통 전체 조인트 범위의 일부분만 움직이면 됩니다. 경로 계획이 로봇 전체 작업 공간의 해당 부분 집합에서만 이루어지도록 조인트 제한을 설정할 것을 강력히 권장합니다. 올바르게 설정된 조인트 제한은 경로 계획 계산 시간과 성공률에 긍정적 영향을 줍니다.

조인트 제한 필드를 비워두면 시스템이 로봇의 기본 하드웨어 제한을 사용합니다.

너무 제한적인 조인트 제한은 경로 계획 실패로 이어질 수 있으니 항상 여유를 두세요. 로봇 도달 범위가 충분한지 확인하려면 "로봇 제어" 패널의 조그 옵션을 사용하세요. 로봇이 다양한 그리퍼 방향으로 빈 모델의 모든 위치에 도달할 수 있는지 확인하세요.

 

Vision(비전)

현실의 빈 피킹 셀과 CAD 버전 간 차이로 인한 어려움을 겪으셨을 수도 있습니다. 이제 스캔을 트리거하여 스캔된 포인트 클라우드가 모델링된 가상 공간과 일치하는지 확인하는 새 옵션으로 이 문제가 해결됩니다. 이제 사용 중인 비전 시스템의 스캔 볼륨도 확인할 수 있어 시야각(FOV) 설정이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다.

"Vision" 탭에서는 구성된 비전 시스템을 조작하여 충돌 객체 배치를 검증할 수 있습니다.

스캐너가 로봇 암에 장착된 경우, 해당 비전 시스템이 목록에 나타나려면 먼저 그 비전 시스템용 로봇 모델을 선택해야 합니다. 그렇지 않으면 경고 메시지가 표시됩니다.

3개의 비전 시스템이 있는 "비전 시스템 목록", 네 번째는 로봇이 선택되지 않아 표시 안 됨

비전 시스템의 상태:

• Available(사용 가능): 스캐너 연결 준비 완료, 비전 시스템 보정됨
• Not available(사용 불가): 스캐너 현재 연결 불가; 전원, 연결, 네트워크 구성 확인
• Not calibrated(미보정): 비전 시스템 아직 보정 안 됨 - "환경 빌더"에서 사용하려면 먼저 성공적인 보정 필요

비전 시스템을 클릭하면 상세 정보(스캐너 ID, 마운트 위치, 모델 유형) 확인 가능. 하단 필드는 비전 시스템의 보정 반영 - 로봇 베이스 기준 스캐너 카메라의 변환과 방향(외부 보정) 또는 로봇 플랜지 기준(핸드아이 보정).

비전 시스템 개요 창의 버튼들:

• 가시성: 각 스캐너 모델, 스캔 볼륨, 스캐너 원점(구체적으로 카메라) 표시/숨김
• 연결: 스캐너 연결 준비 완료되고 비전 시스템 보정되면 "연결" 버튼 클릭
• 연결 해제: 연결 후 이 버튼으로 스캐너 연결 해제
• 트리거: 스캐너 연결 시 스캔 트리거

비전 시스템 상세 정보

한 번에 하나의 스캐너만 연결 가능. 동일한 스캐너가 여러 비전 시스템에 사용되면 모든 시스템에 연결됩니다.

"환경 빌더"는 PhoXi Interface와 스캐너 제어를 공유 - "환경 빌더"에서 연결되면 PhoXi Interface에서도 동일 스캐너가 연결됨.

검증(Validation)

스캐너 연결 및 스캔 트리거로 충돌 객체(주로 빈)를 배치하여 모델이 현실과 정확히 일치하도록 도움.

정확한 객체 배치를 위해 보정된 비전 시스템이 연결 가능해야 함. 스캔을 트리거하고 CAD 모델을 포지셔닝하여 모델과 포인트 클라우드가 겹치도록 할 수 있습니다.