Pick-it-Case-Study-Zivid

Pickit
로봇 비전으로 강화된 제조 자동화 

협동 로봇 
빈피킹
디팔레타이징
부품 조립 
픽 앤 플레이스 

Pickit M-HD
Zivid One+ Medium 3D 컬러 카메라
Pickit, Heverlee
벨기에

요약

회사
Pickit

국가
Belgium

어플리케이션
Pickit M-HD
빈피킹 자동화

특징
유연한 솔루션
로봇 애그노스틱 (agnostic) 기술
고 해상도 3D 카메라

3D 카메라
Zivid One+ Medium

발행 날짜
2 Apr 2020

01 개요

자동화된 피킹 솔루션으로 작고 복잡한 제품을 더 빨리 감지하여 사이클 시간을 줄이려는 Pickit 사의 과제는 점점 늘어가고 있습니다. 수준 높은 자동화와 고품질 제조 요구 사항을 충족하기 위해서는 고성능 3D 카메라가 필요했습니다. Zivid One+ 중형 카메라는 Pickit이 찾고 있던 만족스러운 성능을 제공했습니다.

 

02 배경

2016년 벨기에, 루벤 (Leuven)에 설립된 Pickit사는 플러그 앤드 플레이 (Plug and Play) 로봇 솔루션의 선구자입니다. 3D 카메라, 최첨단 3D 비전 소프트웨어, 그리고 사전 설치된 산업 프로세서가 결합된 Pickit 솔루션은 다양한 픽 앤 플레이스 (Pick and Place) 로봇 어플리케이션에 사용되고 있습니다.

로봇 제어용 맞춤형 소프트웨어를 개발하는 회사 인 Intermodalics에서 분사 된 Pickit은 많은 회사들의 제조 공정 자동화를 크게 단순화 할 수있는 잠재력을 인지했습니다. 'Robot Vision Made Easy'라는 슬로건은 Pickit 회사를 잘 요약하고 있습니다. Pickit의 CEO, Peter Soetens는 덧붙이길,

새로운 3D 카메라 기술과 소규모 협업 로봇이 생기면서 제조 공정 자동화에 새로운 기회가 열렸습니다. 비전 소프트웨어 전문 회사로서, 저희는 자연스럽게 새로운 3D 비전 로봇에게 어떻게 부품에 가장 안정적으로 인식하고, 접근하고, 피킹하는지 가르치는 방법을 찾기 시작했습니다.

“하지만 그 당시에는 그런 방법을 찾는 것이 어려웠습니다. 이 분야에서 전문적 지식을 가진 저희조차도 쉽지 않았습니다. 그래서 기본으로 돌아가 처음부터 다시 작업하기로 하고 표준화된 3D 피킹 소프트웨어와 고객이 사용하기 쉬운 웹과 같은 인터페이스를 만들기 시작했습니다. 간단히 말해, 저희는 3D 카메라와 로봇 사이의 빠진 연결 고리를 발견했습니다."

개념에서 제품 개발 그리고 철저한 현장 테스트까지 거친 Pickit의 첫 플러그 앤드 플레이 제품은 3년이 걸렸습니다. 출시 이후 그 제품은 세계 곳곳의 수백가지 픽 앤 플레이스 어플리케이션에 성공적으로 쓰였습니다.

수상 경력에 빛나는 혁신 기술로 Pickit은 다양한 회사에서 쓰이는 3D 로봇 처리를 훨씬 수월하게 만들었습니다. 이는 포괄적인 로봇 비전 소프트웨어 교육, 경험 및 전문 지식이 새로운 3D 로봇 처리 기술을 사용하기위한 전제 조건이 더이상 아님을 의미했습니다.

03 도전 

Pickit의 첫번째 혁신 제품은 화물 운반대 같이 큰 물건을 피킹하는데 쓰이는 ‘Pickit L’과 중간 크기 상자와 테이블을 피킹하는데 쓰이는 ‘Pickit M’이었습니다. 이 두 제품은 협업 로봇 시장에 있는 사용자와 시스템 통합 파트너들에게 큰 호평을 받았습니다.

Pickit의 제품은 Time-of-flight, 스테레오 비전, 레이저 삼각측량 (laser triangulation) 등 제한된 대안 방법 대신 구조화 광 (structured light) 원리에 기반한 3D 머신 비전 카메라를 통합하여 다양한 로봇 제조 분야에 성공적으로 쓰였습니다.

동시에, 빠른 수익을 내기 위해 최초의 플러그 앤 플레이 (Plug and Play) 3D 비전 로봇 솔루션을 제공하겠다는 약속을 이행하였습니다. Pickit은 광범위한 어플리케이션을 처리하기에 충분한 이미지 해상도를 가진 다목적 카메라를 출시하였습니다.

첫 두 제품의 성공에도 불구하고 훨씬 더 어려운 픽 앤 플레이스 처리 방법을 더 나은 해상도로 처리하는 고객들의 요구가 증가하는 것을 Pickit은 곧 인지하게 되었습니다. Soetens가 설명하길,

많은 제조 업체들은 매우 작은 부품을 처리해야 합니다. 그것들은 플라스틱 또는 금속, 반사를 하거나 빛을 흡수하는 재질로 만들어졌을수도 있습니다. 때로는 다른 부품을 오직 색으로만 구별해야 하는 경우도 있습니다. 이런 경우들은 일반적으로 3D 카메라 이미징을 하기 쉬운 대상이 아닙니다.

“제품 포트폴리오를 확장하고 중, 소형 부품을 위한 Pickit 솔루션을 개발하는데 있어 저희의 과제는 3D 카메라를 찾는 것이었습니다. 저희는 모든 제조업 고객분들이 요구하는 높은 수준의 성능과 안정성을 가진 3D 카메라가 필요했습니다.”

그는 이어서 말하길, “작은 부품이 담긴 통이 예측가능한 곳에 그대로 있는것이 아니라는 점을 이해하는 것이 매우 중요합니다. 이것은 완전한 임의적 피킹 (a completely random bin-picking) 문제를 제시합니다. 그러므로 피킹은 매우 확정되지 않는 과정을 이릅니다."

"더 작고 복잡한 부품을 처리하기데 걸리는 사이클 타임과 분당 픽 (picks-per-minute)에 대한 고객의 기대에 부응하기 위한 저희의 목표는 정확성, 의사 결정, 그리고 반응 속도면에서 저희 제품으로 최상의 기능을 제공하는데 있습니다. 그래야만 제조 시나리오에서 요구하는 안정성을 확보할수 있습니다. "

Pick-it M-HD Zivid One Plus
“New 3D camera technology was happening, smaller collaborative robots were happening, and it opened up whole new opportunities for manufacturing process automation.”
Peter Soetens, CEO of Pick-it

Peter Soetens
CEO of Pickit

04 해결책 

Pickit은 좀더 작고 더 복잡한 부품을 위한 픽 앤 플레이스 어플리케이션으로 확장하기 위해 Zivid One+ 중형 카메라를 선택했습니다. Pickit의 새로운 로봇 솔루션은 Pickit M-HD라고 합니다.

Pickit에서 사용된 이전 빈피킹 솔루션과 같이 Zivid One+ 중형 카메라 역시 구조화 광 (structured light) 측정 기술을 사용하고 있습니다. 그러므로 시간 영역에 기반된 Time-of-flight이라든지 공간 영역에 기반된 스테레오 비전 또는 레이저 삼각측량 (laser triangulation)의 기술적 한계를 피하고 있습니다.

기술 사양 측면에서 Zivid One+ 카메라는 향상된 카메라 속성, 해상도, 속도, 색상과 같은 개선 사양을 새로운 Pickit 솔루션에 더했습니다. 그 솔루션은 예전에 비해 1.25배 빠른 탐지율, 30배 향상된 정확도, 10배 작은 물체 감지를 할수 있습니다.

Pickit improvements with Zivid

3D 카메라와 산업용 컴퓨터 연결을 쉽게 하기 위해 Zivid Studio라는 무료 소프트웨어 툴이 지원됩니다. Zivid Studio는 실제 3D 이미지, 포인트 클라우드 그리고 높이 맵을 카메라에서 바로 표시하는 인터페이스를 제공합니다. 사전 구성된 API는 대부분의 머신 비전 소프트웨어, 운영 체제, 그리고 C++, C#, 그리고 .NET과 같은 프로그래밍 언어에서 쓰일수 있습니다.

Zivid의 고품질 3D 카메라에 의한 기술적 이점을 최대한 활용하기 위해 Pickit M-HD는 2세대 프로세서와 머신 비전 소프트웨어를 도입하는 전략적 결정을 내렸습니다.

보다 강력한 Pickit 2.0 랙 장착 프로세서는 별도의 GTX 그래픽 카드와 20% 더 빠른 CPU로 구성되어 있습니다. Pickit 2.0 소프트웨어는 모든 제품의 추가 업데이트를 포함하는 미래 보장 플랫폼입니다.

운영면에서 새로운 M-HD 솔루션의 로봇 교육 방법은 Pickit의 이전 두 제품과 일치합니다. 간단히 말하면 다음과 같이 쉬운 3단계로 이루어져 있습니다:

  1. 3D 카메라에 피킹할 부품과 피킹을 수행하는 그리퍼 (gripper) 도구가 표시됩니다. Pickit은 두 가지를 모두 배웁니다.
  2. Pickit은 부품 빈을 어디에서 찾을수 있는지 알려주고, 최상의 그립 위치를 알려줍니다. 
  3. Pickit은 다음으로 가장 선택 가능한 부품이 어디에 있는지 알려주고, 장애물 및 기타 부품과의 충돌을 예측 및 방지합니다. 

Pickit M-HD는 2018년 10월에 출시되었습니다.

05 결과

Pick-it M-HD solution with Zivid One+

Zivid One+ 3D 카메라로 최초의 HD 비전 로봇 패키지를 개발함으로써, Pickit은 이전 솔루션보다 30배 높은 정확도를 제공하는 제품을 출시할수 있었습니다. Pickit M-HD는 25% 더 빠른 감지 속도로 10배 작은 제품을 감지할 수 있습니다.

Soetens는 다음과 같이 말했습니다.

Zivid One+ 중형 카메라는 우리가 필요로 했던 광학 성능 이상을 제공하는것을 입증했습니다. 잡음비 (signal to noise ratio) 측면에서 Zivid의 색상 획득과 이미지 해상도는 업계 최고 입니다. 특히, Zivid는 우리가 추구해온 매우 안정성있고 쉽게 사용할수 있는 머신 비전 로봇 상용화를 할수 있도록 도와주었습니다. 

새로운 고속 랙 장착 프로세서, 업그레이드된 최첨단 머신 비전 소프트웨어, 그리고 Zivid의 고품질 3D 카메라를 결합하여 Pickit의 세 번째 획기적인 제품은 더 넓은 시장으로 확장하는데 성공했습니다.

Soetens는 이어서 말하길, “우리는 자동화된 픽 앤 플레이스 분야에서 최고가 되는 것을 목표로 하며 Pickit M-HD가 이를 달성하는데 도움이 될 것이라 믿습니다. 제조업체들이 머신 비전과 안전한 인공 지능의 어플리케이션을 확대함에 따른 진정한 장점을 알게되면서 앞으로 더 큰 과제가 있음을 인지해야 할 것입니다.

최적화된 피킹은 예를 들어 적합한 배치를 통해 전체 사이클 시간을 단축시키는 등 추가 개선될 여지가 충분히 있습니다. 근로자 삶의 질을 향상시키는 복잡한 제조 문제를 해결하는 것은 우리 모두에게 가치있는 목표입니다. 더 똑똑하고 인간 친화적인 머신 비전 로봇은 우리가 그 목표를 이루는데 기여할 것입니다. 

About Pickit

Pickit is the 3D robot vision solution that guides your robot to pick and place a wide range of products to automate your processes in a flexible way. → www.pickit3d.com

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