Mobac - 최종위치에 근접하면 멈춤
센서는 반사율 값을 바탕으로 와이어 또는 보빈 (bobbin)을 지켜보고 있는지를 인식합니다.
O3D 센서의 반사 트릭을 통한 리와인딩 어플리케이션 해결
Mobac GmbH는 와이어 및 케이블 지급 시스템을 전문으로 합니다. Mobac은 선도적인 와이어 및 케이블 제조업체의 모토 "와이어 및 케이블의 생산을 위해서는 브레이크 제동이 가능해야 합니다"에 따라 기계의 완벽한 제동 지점에 각별한 주의를 기울이고 있습니다. 이유: 만약 와이어 최종위치에 도달하기 전 빠른 속도로 이루어지는 언와인딩 프로세스가 중단되지 않을 경우, 보빈에 부착된 와이어가 와인딩 메커니즘과 스풀을 파손시키기 때문입니다. 이를 예방하기 위해 Mobac은 보빈의 최종 소재 레이어를 신뢰성있게 감지하고 적시에 브레이크 이벤트를 발동시키는 ifm의 카메라 센서를 사용합니다.
Mobac의 기술 책임자인 Michael Will은 이렇게 말합니다. “당사는 모든 타입의 소재에 대한 와인딩, 언와인딩 및 리와인딩 기계를 제작합니다. 전통적인 와이어 및 케이블 산업계에서 자리를 잡았으며, 오늘날에도 필름, 압출기 제품, 로프 또는 심지어 탄소 섬유와 같은 섬유 또한 생산합니다. 기본적으로 어떤 방식으로든 감겨지거나 풀려져 사용이 가능해야 하고 유연해야 합니다.”
용접 와이어 리와인딩
Mobac의 맞춤 제작 기계 중 하나는 다양한 타입의 용접 와이어를 가공하는 리와인딩 장치입니다. 기계는 대형 공급 스풀에서 다수의 소형 고객별 스풀로 용접 와이어를 분배합니다.
Michael Will은 문제를 다음과 같이 설명합니다. “고객의 요청사항은 공급 스풀의 와이어 최종위치에 도달하기 전에 리와인딩 프로세스를 자동으로 중단하는 것이었습니다. 보통 와이어의 최종위치는 공급 스풀에 단단히 부착되어 있습니다. 언와인딩 프로세스 도중 와이어 최종위치에 고속으로 도달하게 되면 용접 와이어의 높은 인장 강도 때문에 리와인딩 스테이션의 스풀 또는 기타 부품이 파손됩니다.
과거에는 작업자가 공급 스풀을 지켜보며 적시에 해당 공정를 수동으로 중지시켰습니다. 작업자는 이후 수동 조그 (jog) 모드를 통해 스풀에 아직 감겨 있는 재료를 풀거나 끝을 절단하여 폐기했습니다. 이 작업은 안전하지 않고 또한 효율적이지도 않습니다. 문제는 와이어가 최종위치에 고속으로 접근하면서 공급 스풀의 마지막 레이어가 풀리기 시작할 때, 이를 자동으로 인식하는 언와인더를 개발하는 것이었습니다.”
센서 브레이크
솔루션을 찾고 있던 Mobac은 자동화 전문사인 ifm을 찾게 되었습니다. 요구 조건: 공급 스풀의 마지막 감긴 바퀴를 감지하고 리와인딩 장치가 적절한 시간에 부드럽게 끊어지도록 하는 센서입니다.
다양한 보빈의 와이어 최종위치를 감지하기 위하여 다양한 타입의 포토 센서를 테스트한 결과, ifm의 O3D 센서가 Mobac의 어플리케이션용으로 가장 신뢰성있고 보편적인 솔루션임이 입증되었습니다. 원래 물체 및 장면에 대한 3D 감지를 위해 개발된 이 센서의 완벽하게 다른 기능이 Mobac 어플리케이션에 적용됩니다.
다양한 타입의 스풀을 통합하는 Pay-off 디바이스
반사율 값 및 ROI
ifm의 위치 센서 수석 영업 엔지니어인 Stefan Leimann은 그에 대한 비결을 다음과 같이 설명합니다: “센서는 카메라 이미지의 각 픽셀에 대한 반사율 값을 제공하며, 이 값을 사용합니다. 이 값은 센서에서 0에서 65,536까지의 진폭 값으로 표시됩니다. 센서가 전선을 바라보게 되면 밝은 흰색 선을 보게됩니다. 이것은 와이어로부터 반사된 빛입니다. 이를 통해 매우 높은 진폭 값을 생성하게 됩니다. 만약 해당 수치가 정의된 임계값 밑으로 떨어지게 되면 반사율이 감소했음을 의미합니다. 정확히, 더 이상 와이어가 없을 때 발생하는 현상입니다.
카메라 센서에는 두가지 관심 영역 (ROI)이 정의되어 있습니다. 바로 스풀의 좌측과 우측입니다. 이것은 최종 레이어가 죄측에서 풀리는지 우측에서 풀리는지의 여부는 중요하지 않다는 것을 의미합니다. 센서의 두 ROI 중 하나가 보빈을 "바라보게 되면" 즉시 반사율 값이 떨어집니다. 센서 신호를 통해 보빈에 부착된 마지막 와인딩에 도달하기 직전에 언와인딩 프로세스가 중단됩니다. 이를 통해 기계에 손상이 가해지는 것을 확실하게 방지할 수 있습니다.
최대한의 유연성
해결해야 했던 과제: 공급 스풀은 서로 다른 캐리어 타입으로 구성됩니다. 일부는 강체라고 불리는 소재로 구성된 플라스틱 스풀이고, 또다른 일부는 철망으로 제작된 용접 와이어 스풀입니다. 또한, 다양한 타입의 와이어가 있었습니다. 빈 와이어 또는 여러 색상으로 코팅된 와이어 등이 있습니다.
“고객은 기계를 사용하여 직경이 서로 다른 와이어 및 캐리어 스풀을 가공합니다. 센서의 범용 파라메터 세팅으로 서로 다른 와이어 / 스풀 조합을 사용해도 파라메터를 조정할 필요가 없습니다. 반사율 값을 바탕으로 항상 마지막 레이어가 신뢰성있게 감지됩니다. 이것이 바로 우리가 ifm의 센서를 선택한 이유라 할 수 있습니다. 이 센서를 사용하면 전체 범위가 커버됩니다. 당사의 고객은 모든 타입의 스풀, 심지어 이 기계에서 미리 테스트하지 않은 스풀 또한 적재할 수 있습니다.”라고 Michael Will은 말합니다.
Mobac은 필요 시, 자동 정지 기능을 향후 모든 기계에 장착하고자 합니다. “당사의 기계는 고객의 요구사항에 맞추어 제작됩니다. 이 카메라는 현장에 작업자가 없거나 한 작업자가 동시에 여러 대의 기계를 관리할 경우에 적합합니다. 이러한 경우, 우리는 고객에게 이 센서를 옵션으로 제공합니다.”
빈 보빈은 와이어보다 훨씬 적은 광선을 반사합니다. 센서는 "와이어 없음" 신호를 보냅니다.
결론
때로는 틀 밖에서 생각해야할 때가 있습니다. 전혀 다른 목적으로 개발된 센서가 문제의 완벽한 해결책이 될 수 있습니다. Michael Will은 감격해 하며 말합니다: “작고 견고하며 사용이 간편한 ifm의 O3D는 당사의 어플리케이션에 완벽합니다. 이는 당사의 모든 기대를 충족시키는 솔루션이라 할 수 있습니다. 우리가 조금만 더 일찍 생각해 낼 수 있었더라면 더 좋았을 텐데 말입니다. 다른 센서를 테스트하는 데에 사용했던 많은 시간을 절약할 수 있었을 겁니다. 센서가 어떤 사용 사례를 커버할 수 있는지 확인하는 것은 매우 흥미로웠습니다.”