로보틱스 혁신: 향상된 모션을 위한 고급 핸드아이 비전 시스템

로보틱스에서 핸드아이 시스템(hand-eye system)은 비전 시스템이 로봇 암에 직접 부착된 설정, 일반적으로 가장 마지막 조인트 뒤에 부착된 것을 의미합니다. 즉, 비전 시스템이 로봇 암과 함께 움직입니다. 이 접근법은 로보틱스에서 비교적 새로운 것으로, 보통 작업 볼륨 위 고정된 위치에 비전 시스템을 장착하는 전통적인 고정 마운트 방식의 대안을 제시합니다. 핸드아이 접근법이 많은 애플리케이션에 이점을 줄 수 있지만, 그 잠재력은 지금까지 표준 비전 시스템에 의해 크게 제한되어 왔습니다. Photoneo는 이러한 비전 기반 한계를 마침내 종식시키는 궁극의 솔루션을 제공합니다.

핸드아이 접근법의 장점

핸드아이 접근법은 특정 애플리케이션에서 매우 유용하며 고정 비전 시스템 방식 대비 여러 이점을 제공합니다. 첫째, 관심 영역을 구체적으로 향할 수 있어 고정 방식보다 훨씬 더 큰 스캔 볼륨을 커버할 수 있으며 훨씬 더 큰 유연성을 제공합니다. 비전 시스템은 자체 스캔 볼륨이 아닌 로봇의 도달 범위에 의해서만 제한됩니다.

스캔 거리는 스캔 정확도를 결정하는 주요 파라미터 중 하나이므로, 짧은 스캔 범위의 핸드아이 비전 시스템이 큰 스캔 거리의 고정 비전 시스템보다 훨씬 높은 디테일 수준을 제공할 수 있습니다. 작은 부품으로 채워진 큰 빈이 있는 경우, 짧은 스캔 범위의 작은 스캐너를 로봇 암에 장착하면 최고 수준의 디테일을 달성할 수 있습니다. 로봇이 최적의 거리에서 다양한 각도와 관점으로 빈 내용물에 접근하여 개별 부품을 스캔할 수 있습니다. 그러나 고정 비전 시스템이 만족스러운 디테일 수준을 제공하는 경우(예: Photoneo PhoXi 3D Scanner XL), 고정 비전 시스템 접근법을 선택하는 것이 바람직합니다.

애플리케이션에 두 개 이상의 컨테이너가 포함된 경우에도 핸드아이 시스템은 유리한 옵션입니다. 고정 비전 시스템을 사용하는 표준 설정에서는 빈 위에 리니어 축이 필요하거나 여러 비전 시스템이 필요합니다. 핸드아이 시스템은 로봇 암과 함께 움직이는 단일 스캐너로 한 컨테이너에서 다른 컨테이너로 이동하며 스캔할 수 있습니다.

가까운 거리에서 어떤 관점으로든 빈 내용물을 스캔할 수 있는 능력은 그림자 관련 문제도 효과적으로 해결합니다. 빈 벽이나 컨테이너 위에 고정된 비전 시스템이 빈의 특정 구역에 그림자를 드리워 일부 부품의 적절한 스캔 획득을 방해할 수 있습니다. 이런 경우 스캐너와 빈의 최적 위치를 타협하여 찾거나 부품을 수동으로 재배치해야 합니다. 핸드아이 접근법은 이 과제를 쉽게 극복합니다.

마지막으로, 일부 애플리케이션은 로봇 셀이 설치된 방의 특수 조정을 요구할 수 있습니다. 특히 주변광 감소 측면에서 그렇습니다. 다양한 뷰에서 컨테이너를 스캔할 수 있는 가능성은 방 전체를 어둡게 할 필요를 최소화하여 빈의 한 면을 먼저 캡처한 다음 다른 면을 캡처할 수 있게 합니다.

핸드아이 시스템은 인기가 높아지는 현대적 접근법으로, 점점 더 많은 로봇 애플리케이션에서 확고한 입지를 다지고 있습니다. 그 이점은 협동 로보틱스의 부상과 함께 더욱 중요해지고 있습니다. 그러나 핸드아이 접근법 배포는 특정 유형의 애플리케이션에서만 실질적인 의미가 있음을 명심해야 합니다.

핸드아이 접근법 배포 전 중요한 고려사항

핸드아이 접근법 선택은 주어진 애플리케이션의 요구사항과 복잡성을 신중히 고려한 후 이루어져야 합니다. 이 설정 유형은 여러 장점을 제공하지만, 핸드아이 접근법 결정 전 고려해야 할 특정 요소들이 있습니다.

핸드아이 시스템은 고정 비전 시스템 설정에 비해 더 어려운 설치가 필요합니다. 배포된 비전 시스템에 전원을 공급하는 케이블을 최적으로 처리하는 방법을 찾는 것도 더 어렵습니다.

또한 스캐너가 로봇 암에 부착되므로 로봇의 움직임을 제한할 수 있습니다. 따라서 더 작은 비전 시스템 사용이 권장됩니다. Photoneo PhoXi 3D Scanner 제품군 중 가장 적합한 모델은 XS, S, M과 MotionCam-3D 모델 S, S+, M으로, 모두 16cm~1.5m 스캔 범위를 커버합니다.

핸드아이 시스템의 또 다른 단점은 센서와의 충돌 위험이 더 높고, 비전 시스템의 최적 위치를 로봇 암에서 찾는 것이 어렵다는 점입니다(특히 큰 크기인 경우). 또 다른 주요 단점은 로봇 움직임이 진동을 유발한다는 것인데, 표준 고정밀 에어리어 스캔 비전 시스템은 이를 처리할 수 없습니다. 이로 인해 스캔 획득 중 로봇 암이 정지해야 하며, 이는 사이클 타임을 연장시킬 수 있습니다. 결과적으로 핸드아이 접근법은 시간 크리티컬한 애플리케이션에 적합하지 않습니다.

많은 경우, Photoneo PhoXi 3D Scanner XL과 같은 대용량 고품질 3D 비전 시스템을 사용한 고정 비전 시스템 접근법을 선택하는 것이, 어렵게 설정/설치해야 하는 핸드아이 시스템을 선택하는 것보다 낫습니다.

물론 핸드아이 설정이 최상의 옵션이 되고 이 접근법에서 큰 이점을 얻는 애플리케이션도 있습니다. 그런 경우, 위에 설명한 핸드아이 시스템의 단점들을 Photoneo의 혁신적인 "평행 구조광(Parallel Structured Light)" 기술로 극복할 수 있습니다 - 진동을 효과적으로 견뎌내어 모션 아티팩트 없이 움직이는 객체의 고품질 3D 스캔을 가능하게 하는 유일한 3D 센싱 접근법입니다.

움직임 속의 핸드아이 코디네이션

"평행 구조광" 기술은 Photoneo 3D 카메라 MotionCam-3D에 구현되어 어떤 트레이드오프도 없는 핸드아이 코디네이션을 가능하게 합니다. MotionCam-3D는 로봇 암 움직임 중에도 고품질 스캔을 제공하는 유일한 3D 비전 시스템입니다. 카메라는 진동에 강하고 로봇을 정지시킬 필요가 없습니다.

초속 144km(시속 144km)까지 움직이는 객체 캡처가 가능하므로, 로봇 암 움직임으로 인한 진동이 3D 포인트 클라우드 데이터 품질에 전혀 영향을 주지 않습니다. 카메라는 사용 가능한 5개 모델(S, S+, M, M+, L)에서 0.9Mpx 해상도와 300~1250μm 정확도를 제공합니다. 정적 모드로 전환하면 파라미터가 더 높아져 2Mpx 해상도와 150~900μm 정확도를 제공합니다.

이 기술의 최대 이점은 로봇이 스캔을 위해 정지할 필요가 없다는 점으로, 시장에 나온 다른 모든 기술 대비 사이클 타임을 획기적으로 단축합니다. 즉각적인 객체 위치 추적 같은 새로운 애플리케이션의 문을 엽니다.

이 논점은 협동 로보틱스 맥락에서도 유효합니다. 협동 로봇은 본질적으로 산업용 로봇보다 느리고 핸드아이 접근법과 결합하면 사이클 타임이 더 길어집니다. MotionCam-3D는 이 한계를 극복하여 협동 로봇 암에 부착되어도 완벽하게 작동합니다.

MotionCam-3D는 5개 모델로 제공 - 핸드아이 애플리케이션에 가장 적합한 모델은 S, S+, M. 가장 작은 모델 S는 366~558mm 스캔 범위에 적합하며, 같은 본체 치수(80 x 68 x 307mm)의 모델 S+는 630~1574mm의 확장된 시야각 제공. 모델 M은 497~939mm 스캔 거리에 적합.

MotionCam-3D는 정적 또는 동적 장면을 불문하고 모든 종류의 로봇 작업에 대한 궁극의 솔루션입니다. 핸드아이 접근법의 비전 시스템 기반 한계는 이제 과거의 문제가 되었습니다. MotionCam-3D는 고속 스캔을 위한 최고 해상도와 정확도, 진동에 대한 효과적인 저항, 전례 없는 짧은 사이클 타임을 제공합니다.

애플리케이션에 핸드아이 접근법 배포를 고려 중이시라면 주저 말고 연락 주세요. 여러분의 프로젝트를 상담하고 최적의 솔루션을 제안해 드리겠습니다.