현대 창고 환경 자동화를 위한 새로운 머신 비전 기술

기업이 효율성을 높이고, 처리량을 늘리며, 경쟁력을 유지하기 위해 수익을 창출할 수 있는 수단을 모색함에 따라 창고 및 물류 분야의 자동화 채택이 계속 증가하고 있습니다. 세계 최대의 산업용 로봇 시장인 중국에서는 창고 자동화가 빠른 속도로 성장할 것입니다. 13.5%의 복합 연간 성장률 시장 정보 회사인 Interact Analysis에 따르면 향후 5년 동안

창고의 자동화 시스템은 머신 비전, 자율 모바일 로봇, 자동 가이드 차량, 기존 산업용 로봇, 협업 로봇, 모션 제어 등과 같은 기술을 활용하여 다양한 형태와 크기로 제공됩니다. 특히 머신 비전 영역 내에서도 기업이 다양한 프로세스를 최적화할 수 있도록 다양한 유형의 기술이 배포됩니다. 다음에서는 고해상도 및 고속 카메라, 바코드 스캐너, 소프트웨어를 포함한 머신 비전 기술이 오늘날의 물류 및 창고 환경에 가치를 더하는 다양한 방식을 살펴봅니다.

현대 창고 및 물류 환경에서는 산업용 로봇, 자율 이동 로봇, 머신 비전 카메라, 바코드 리더기, 스마트 카메라, 3D 카메라 및 다양한 유형의 소프트웨어. 상품이 물류 시설에 들어가는 순간부터 배송을 위해 트럭에 포장되는 순간까지 머신 비전은 중요한 역할을 합니다. 

팔레타이징 및 디팔레타이징, 치수 측정부터 고속 분류 및 스캔 터널까지 다양한 애플리케이션 유형이 존재합니다. 물론 각 애플리케이션의 요구 사항은 크게 다르며 모든 창고 애플리케이션이 Emergent Vision Technologies에서 제공하는 고속, 고해상도 카메라와 일치하는 것은 아닙니다. 그러나 애플리케이션이 발전하고 속도가 빨라짐에 따라 창고 현장의 특정 작업은 이러한 카메라의 이점을 누릴 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

도착 시 상품의 손상 여부를 검사하는 것부터 배송 전 포장이 완전하고 최적화되었는지 확인하는 것까지 물류 시설 내에는 여러 유형의 자동화된 검사 작업이 존재합니다. 머신 비전 소프트웨어와 결합된 영역 스캔 카메라는 문서화를 포함하여 이러한 프로세스와 그 이상을 안정적으로 자동화하는 데 도움이 됩니다. 여기에는 전반적인 품질과 상태를 평가하기 위해 팔레트, 상자, 트레일러 및 기타 장비의 이미지를 캡처하는 것이 포함될 수 있습니다. 

머신 비전 기술은 창고 보관, 재고 확인, 손상 감지, 자동 보관 및 검색 시스템과 같은 로봇 안내 등의 작업을 수행하는 데도 도움이 됩니다. 한편, 이행 과정에서 머신 비전은 패키지의 상태 및 크기 확인, 선택 및 분배 확인, 아웃바운드 배송 문서화 등 여러 작업에 도움이 됩니다.

물류 및 창고업은 마진이 낮은 산업이므로 머신 비전 카메라를 선택할 때 속도와 정확성이 중요합니다. 글로벌 셔터 영역 스캔 카메라는 제품이 빠른 속도로 움직이기 때문에 일반적으로 물류 애플리케이션에 배치됩니다. 따라서 이 프로세스를 중단하면 생산성이 저하됩니다. 고속 카메라를 사용하면 창고 환경의 머신 비전 시스템이 이러한 요구 사항에 적응하고 프로세스를 계속 진행할 수 있습니다.    

패킷이나 프레임 손실 없이 안정적인 이미지 전송이 필요한 창고 자동화 애플리케이션의 경우 Emergent Vision Technologies 카메라는 최적화된 이미지 전송을 지원합니다. GigE 비전 스트림 프로토콜(GVSP) 접근 방식. 이는 모든 Emergent 카메라가 제로 복사 이미지 전송 및 제로 데이터 손실 이미징 기능을 제공하여 다중 카메라 시스템 및 실시간 처리에 중요한 CPU 오버헤드를 최소화하면서 효율적인 이미지 전송을 보장한다는 것을 의미합니다.

최신 Sony Pregius S 및 Gpixel CMOS 센서를 갖춘 Emergent의 5GigE, 10GigE, 25GigE 카메라 및 100GigE 카메라는 품질 관리 및 기타 여러 창고 자동화 애플리케이션에 대한 광범위한 옵션을 제공합니다. 5GigE Eros 및 10GigE HR 시리즈의 카메라는 다음 Sony Pregius S CMOS 이미지 센서를 활용합니다. 

• 5.1MP IMX547: HE-5000-SBL 5GigE 카메라 (45.5fps), HR-5000-SBL 10GigE 카메라 (99fps)
• 8.1MP IMX546: HE-8000-SBL 5GigE 카메라 (36.5fps), HR-8000-SBL 10GigE 카메라 (73fps)
• 12.4MP IMX545: HE-12000-SBL 5GigE 카메라 (34fps), HR-12000-SBL 10GigE 카메라 (68fps)
• 16.13MP IMX542: HE-16000-SBL 5GigE 카메라 (26fps), HR-16000-SBL 10GigE 카메라 (52fps)
• 20.28MP IMX541: HE-20000-SBL 5GigE 카메라 (21.5fps), HR-20000-SBL 10GigE 카메라 (43fps)
• 24.47MP IMX540: HE-25000-SBL 5GigE 카메라 (17.5fps), HR-25000-SBL 10GigE 카메라 (35fps)

25GigE Bolt 시리즈는 또한 5.1MP IMX537을 활용합니다. HB-5000-SB (269fps), 8.1MP IMX536 HB-8000-SB (201fps), 12.3MP IMX535 HB-12000-SB (192fps), 20.28MP IMX531 HB-20000-SB, 그리고 24.47MP IMX530 HB-25000-SB (98fps).

그림 1 : 비전 가이드 로봇은 진공 그리퍼를 활용하여 컨베이어 라인에서 상자를 선택하고 배치할 수 있습니다.

로봇을 단독으로 배치하면 다양한 산업 분야에서 반복 가능하고 사전 프로그래밍된 작업을 안정적으로 자동화할 수 있습니다. 그러나 로봇이 머신 비전과 결합되면 시스템은 훨씬 더 유능하고 유연해지며 새로운 애플리케이션 세트가 가능해집니다. 창고 및 물류 환경에서 이는 재고 관리, 주문 피킹 및 포장, 분류, 팔레타이징 및 디팔레타이징, 품질 검사 등의 작업을 위해 로봇이 물체를 찾고, 인식하고, 선택하고, 배치하도록 안내하는 것을 의미합니다.

많은 바코드 판독 응용 분야는 스마트 카메라와 바코드 판독기로 수행되지만 머신 비전 카메라를 1D 및/또는 2D 바코드를 디코딩할 수 있는 소프트웨어와 결합하는 것이 적합한 시나리오도 있습니다. 예를 들어, 현재 코드 판독 및 패키지 라벨 확인이 필요한 팔레타이징/디팔레타이징 애플리케이션을 위해 비전 가이드 로봇이 이미 배포되어 있다고 가정해 보겠습니다. 기존 카메라에서 획득한 이미지를 사용하면 두 가지 문제를 모두 해결하는 효율적인 접근 방식을 얻을 수 있습니다. 

또한 머신 비전 카메라는 일반적으로 전용 바코드 판독 장치보다 더 높은 속도와 해상도를 제공하므로 팔레트가 이동 중이거나 멀리서 이미지를 촬영하는 경우 이미지 획득에 도움이 됩니다. 또한 작은 바코드를 멀리서 읽어야 하는 경우나 시설에서 사진 문서화를 위해 이미지를 캡처하거나 도크 도어에 관한 전체 팔레트의 보기를 획득하려는 경우를 포함하여 특정 응용 프로그램에는 고해상도 카메라가 필요할 수 있습니다. 

그러한 경우를 위해 Emergent는 다양한 카메라 제품군에 걸쳐 다양한 고해상도 모델을 제공합니다. Zenith HZ-100-G 100GigE 카메라 (103.7MP Gpixel GMAX32103) 및 볼트 HB-127-S 25GigE 카메라 (127.7MP Sony IMX661) 카메라.

그림 2 : 스캔 터널은 고속 바코드 판독 및 품질 검사를 위해 머신 비전 기술을 활용합니다.

라인 스캔 카메라는 오랫동안 물류 산업에도 사용되어 왔습니다. 비트로닉예를 들어, 는 1990년대 UPS의 세계 최대 소포 유통 센터에 소포 식별 기술을 설치했습니다. 이 설정에서 작업자는 컨베이어 벨트에서 이동하는 소포의 바코드와 라벨을 읽는 Vitronic의 고정 라인 스캔 카메라 시스템에서 읽지 않은 소포를 수동으로 코딩했습니다. 오늘날 이 회사는 여전히 Vipac 식별 시스템에 라인 스캔 카메라를 사용하고 있으며 읽기 어려운 바코드에 대해 작업자 대신 머신 비전 소프트웨어를 활용하여 100%에 가까운 식별률을 달성하고 있습니다. 

오늘날 창고 환경의 고속 요구 사항을 충족하기 위해 Emergent의 10GigE, 25GigE 및 100GigE 라인 스캔 카메라 제품군을 안정적으로 배포하여 복사 및 데이터 손실 없는 이미징 기능을 제공할 수 있습니다. 모델 범위는 다음과 같습니다. 4K LR-4KG35 10GigE 라인 스캔 카메라 172KHz까지 가능 LZ-16KG5 100GigE 라인 스캔 카메라, 400KHz에 도달할 수 있습니다.

위조 방지 워터마크나 라벨의 보안 코드를 감지하는 등 특수한 이미징 기술이 필요할 수 있는 특정 애플리케이션이 있습니다. 단파 적외선 카메라를 사용하면 이러한 병을 통해 이미지를 촬영하여 정확한 충전 수준을 확인할 수 있습니다. 다음과 같은 카메라 HE-300-SI, HE-1300-SI, HE-3200-SI및 HE-5300-SI - Eros 5GigE 카메라 시리즈의 일부인 – 고급 Sony SenSWIR 센서를 활용하세요. 400~1700nm 범위의 이미지를 캡처할 수 있습니다. 이 카메라는 Sony의 0.33MP IMX991, 1.31MP IMX990, 3.14MP IMX993 및 5.24MP IMX992 센서를 기반으로 합니다. 

창고의 다른 곳에서는 눈부심을 유발하는 반짝이거나 반사되는 재료를 검사하는 응용 분야에서 기존 이미징 기술에 문제가 발생합니다. 예를 들어 반짝이는 캔에 있는 바코드를 읽는 것은 반사로 인해 거의 불가능할 수 있습니다. 다음과 같은 편광 카메라 HR-12000-SP 및 HR-5000-SP 향상된 밝기와 색상을 제공하며 플라스틱 포장 검사와 같은 응용 분야에서 일반 이미지 센서로는 감지할 수 없는 세부 사항도 캡처할 수 있습니다. 이 카메라는 각각 Sony의 5MP Sony IMX250MZR(모노) 및 IMX250MYR(컬러) 및 12MP Sony IMX253MZR(모노) 및 IMX253MYR(컬러)을 기반으로 합니다. 이 센서는 모든 렌즈 위에 미세한 와이어 그리드 편광판을 갖추고 있으며 0픽셀 그룹에서 45°, 90°, 135° 및 4° 편광 각도를 갖습니다. 그룹이 보간되어 센서의 전체 기능 해상도가 XNUMX배 감소합니다. 즉, 각 XNUMX픽셀 블록은 출력의 XNUMX픽셀과 동일합니다.

Emergent는 독점 또는 지점 간 인터페이스 및 이미지 획득 보드에 의존하는 대신 동급 최고의 성능으로 안정적이고 강력한 데이터 획득 및 전송을 위해 최적화된 GigE Vision 접근 방식과 유비쿼터스 이더넷 인프라를 활용합니다. Emergent는 NVIDIA와 같은 직접 전송 기술을 지원합니다. GPU다이렉트, 이는 이미지를 GPU 메모리로 직접 전송할 수 있게 해줍니다. 이 기술은 대용량 데이터 전송이 시스템 CPU 및 메모리에 미치는 영향을 완화하고 대신 데이터 처리를 위해 보다 강력한 GPU 기능을 활용하는 동시에 GigE Vision 표준과의 호환성 및 호환 소프트웨어 및 주변 장치와의 상호 운용성을 유지합니다.

GigE Vision 영역 내에서 TCP(전송 제어 프로토콜) 또는 RDMA(원격 직접 메모리 액세스) 및 RoCE(RDMA over Converged Ethernet)를 사용하게 된 문제 중 하나는 수신기에서 이더넷 패킷을 분석해야 한다는 것입니다. 연속적인 형태로 애플리케이션에 이미지 데이터를 제공하기 위해 이더넷 패킷 헤더를 분리해야 합니다. 그렇게 하는 것은 소프트웨어를 사용하여 가능하지만 메모리 대역폭이 3배 증가하고 CPU 사용률이 높아져 성능 비용이 발생합니다. RDMA 사용자는 기존 GigE Vision 및 RDMA의 장단점을 논의할 때 자랑합니다. 

Emergent Vision Technologies는 고속 이미징의 최고 성능을 위한 필수 요구 사항이 된 무복사 이미지 전송 접근 방식을 활용합니다. 이 접근 방식은 현재 네트워크 인터페이스 카드에서 사용할 수 있는 내장 분할 기능을 사용하여 CPU 및 메모리 대역폭을 최소화합니다. 이 애니메이션은 제로 카피 이미지 전송을 위해 최적화된 GigE Vision Stream Protocol(GVSP)을 사용하는 시스템의 제로 카피 메모리 대역폭 사용량을 보여줍니다. 애니메이션의 첫 번째 부분에서는 시스템이 최적화되지 않아 NIC의 버퍼가 오버플로되는 것을 보여주고, 두 번째 부분에서는 제로 복사 및 시스템 최적화를 통해 데이터가 자유롭고 안정적으로 흐르는 모습을 보여줍니다.

추가 카메라 옵션에 대해서는 당사를 확인하세요. 대화형 시스템 디자이너 도구.