Curious about the robots used?
![[비전카메라] 캠브리안 Cambrian AI 3D 비전 시스템 Cambrian Vision (Standard·Wide·Ultra-Wide)](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fd1fchzsdhim61l.cloudfront.net%2FStore%2Fthumbnail%2F8jGIk6FTZ4P9XAg36Ri5%2Fcce6e2a6-a06f-4ff1-8050-f7e3aafd071d%2F%E1%84%8F%E1%85%A2%E1%86%B7%E1%84%87%E1%85%B3%E1%84%85%E1%85%B5%E1%84%8B%E1%85%A1%E1%86%AB%20Cambrian.png&w=256&q=75)
Process layout
공정 개요
바이오 및 의료 실험실 공정에서 널리 사용되는 반투명 플라스틱 파이펫 팁(Pipette Tips)을 ABB 6축 다관절 로봇과 Cambrian AI 3D 비전을 활용해 벌크 상태에서 취출하고 컨베이어 벨트에 정렬하는 3D 빈 피킹(Bin Picking) 자동화 사례입니다. 반투명 플라스틱은 빛의 난반사와 투과로 광학 인식 난이도가 높고, 원뿔 형태가 서로 얽히기 쉬운 부품입니다. Eye-in-Hand 방식의 Cambrian 3D 비전이 개별 파이펫 팁의 6D 포즈를 200ms 미만으로 인식해, 파손 없이 안정적으로 부품을 공급합니다.
프로젝트 배경 및 목적
의료 및 바이오 소모품 산업은 위생과 품질 관리가 엄격하며, 다품종 소량 생산 요구가 늘면서 생산 라인의 유연성과 자동화 수준이 핵심 경쟁력이 되었습니다. 기존 공정에서는 파이펫 팁 공급에 진동형 파트 피더를 사용하거나 수작업에 의존해야 했습니다.
• 반투명 소형 부품의 인식 한계: 파이펫 팁은 얇고 반투명한 플라스틱 소재로 빛의 난반사와 투과가 심합니다. 구조광이나 레이저 기반의 기존 3D 센서는 이러한 표면에서 정확한 데이터를 얻기 어려워, 6D 포즈 인식이 불안정했습니다.
• 형태적 얽힘 현상: 속이 빈 원뿔 형태의 부품이 박스 안에서 서로 겹치거나 깊게 끼이는 현상이 빈번했습니다. 취출 시 부품 간 간섭을 피해 안전하게 뽑아낼 수 있는 대상을 판단해야 하는 과제가 있었습니다.
• 파트 피더의 한계: 진동 볼 피더 방식은 제품 간 마찰로 미세한 스크래치나 파티클을 유발할 위험이 있었고, 부품 걸림이 잦아 라인 가동률을 떨어뜨렸습니다. 제품 교체 시 하드웨어를 통째로 바꿔야 하는 제약도 있었습니다.
• 공간 제약과 충돌 회피: 좁고 깊은 바구니 내부로 로봇이 진입할 때, 그리퍼가 바구니 벽면이나 다른 부품과 충돌하지 않도록 정밀한 동선 제어가 필요했습니다.
이러한 한계를 극복하기 위해, 반투명 소재를 안정적으로 인식하는 3D 비전과 유연한 로봇 제어를 결합해 벌크 상태의 부품을 손상 없이 공급하는 3D 빈 피킹 시스템 구축을 추진했습니다.
Components
| Robot | ABB 6축 다관절 로봇 : 3차원 공간에서 유연한 자세 제어와 매끄러운 모션 플래닝이 가능한 산업용 다관절 로봇 |
|---|---|
| Peripherals | Cambrian AI 3D 비전 (로봇 장착) : 로봇 끝단에 장착되어 벌크 상태의 반투명 부품을 고속으로 인식하고 정밀한 6D 포즈를 제공. 구조광 없이 동작해 난반사, 투과 소재에 강건 진공 흡착 그리퍼 : 파이펫 팁 형태에 맞는 가늘고 긴 진공 흡착 툴로, 좁고 깊은 바구니 내부에서도 안정적인 픽업이 가능 이송 컨베이어 : 취출된 부품을 다음 공정(포장, 조립 등)의 요구에 맞춰 일정한 간격으로 이송하는 반송 시스템 |
Workflow
| STEP 1. | 3D 인식 및 위치 파악 : 로봇이 바구니 상단의 지정된 뷰포인트로 이동해 Eye-in-Hand 비전으로 내부를 인식합니다. 얽혀 있는 반투명 파이펫 팁의 6D 포즈(위치 X, Y, Z와 회전 Rx, Ry, Rz)를 취득합니다. |
|---|---|
| STEP 2. | 대상 선정 및 경로 생성 : 인식된 부품 중 안전하게 취출 가능한 대상을 선정하고, 로봇 툴과 바구니 벽면 간 충돌이 없는 진입 경로를 계산합니다. |
| STEP 3. | 정밀 취출 (Pick) : 로봇이 계산된 궤적을 따라 바구니 내부로 진입해 특수 롱 툴로 타겟 파이펫 팁을 진공 흡착합니다. |
| STEP 4. | 정렬 및 이송 (Place) : 로봇이 부품을 간섭 없이 빼내어 컨베이어 벨트 위의 지정된 위치와 방향으로 정밀하게 내려놓고, 작업을 반복합니다. |
Features
난소재(반투명, 투명) 인식: 투명 플라스틱 특유의 빛 난반사와 투과 문제에 강건해, 인식 오류에 따른 라인 정지를 줄입니다. 구조광 없이 동작하기 때문에 소재 특성에 크게 구애받지 않습니다.
볼 피더 대체를 통한 유연성: 다품종 생산 전환 시 하드웨어를 교체할 필요 없이 범용 바구니(Bin)를 그대로 사용합니다. 로봇의 레시피 프로그램만 변경하면 되어 라인 재구성 부담이 줄어듭니다.
부품 손상 없는 취급: 강한 진동으로 부품을 이송하던 기계적 방식과 달리, 3D 비전으로 개별 부품을 정확히 타겟팅해 부드럽게 흡착하므로 외관 스크래치와 불량을 줄입니다.
고속 인식: 200ms 미만의 인식 속도로 공급 단계가 라인 병목이 되지 않습니다.
Results
| Key Benefits | 설비 설치 면적 감소: 부피가 큰 진동 피더 시스템을 없애고 콤팩트한 로봇과 바구니 조합으로 라인을 구성해, 생산 라인의 공간 효율이 향상되었습니다. 제품 전환 시간 단축: 물리적인 파트 피더 교체 작업이 생략되어, 다품종 전환 세팅 시간이 기존 수 시간 단위에서 수 분 내외로 줄어 가동률이 상승했습니다. 작업자 피로도 경감과 인력 최적화: 진동 피더의 잼을 수동으로 풀어주던 번거로움이 사라지고 바구니만 교체하면 되므로, 한 명의 작업자가 다수의 셀을 운영할 수 있어 인건비 절감 효과가 있습니다. |
|---|---|
| Client Feedback | 실험실용 파이펫 팁은 소재가 얇고 반투명해 비전 시스템이 3D 형상을 인식하기 가장 까다로워하는 대상입니다. 게다가 원뿔 형태라 바구니 안에서 서로 깊게 맞물려 있어 로봇 자동화가 어려운 대상으로 여겨졌습니다. 이번 3D 빈 피킹 솔루션은 인식률과 얽힘이라는 두 과제를 비전 인식과 충돌 회피 기술로 해결했습니다. 볼 피더가 유발하던 소음, 잼, 미세한 제품 손상 문제가 개선되었고, 바구니째 부품을 넣으면 로봇이 대상을 판단해 정렬합니다. 다품종 생산 환경에 부합하는 기술로, 다른 형상의 부품 공급 공정에도 도입을 검토하고 있습니다. |
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3D 빈피킹 자동화 사례 | 키엔스 3D 비전으로 알루미늄 부품 로봇 피킹 구현
본 솔루션은 알루미늄 부품이 적재된 빈에서 로봇이 부품을 자동으로 인식하고 집어내는 3D 빈피킹 공정자동화 시스템입니다. 해당 공정은 키엔스의 3D 비전 시스템인 3D VGR series를 중심으로 구성되었으며, 상부 고정형 3D 비전이 빈 내부에 무작위로 쌓인 알루미늄 부품의 위치와 자세를 인식하고, 산업용 로봇이 해당 좌표를 기반으로 부품을 자동 피킹하는 방식으로 운영됩니다.
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공정 개요
바이오 및 의료 실험실 공정에서 널리 사용되는 반투명 플라스틱 파이펫 팁(Pipette Tips)을 ABB 6축 다관절 로봇과 Cambrian AI 3D 비전을 활용해 벌크 상태에서 취출하고 컨베이어 벨트에 정렬하는 3D 빈 피킹(Bin Picking) 자동화 사례입니다. 반투명 플라스틱은 빛의 난반사와 투과로 광학 인식 난이도가 높고, 원뿔 형태가 서로 얽히기 쉬운 부품입니다. Eye-in-Hand 방식의 Cambrian 3D 비전이 개별 파이펫 팁의 6D 포즈를 200ms 미만으로 인식해, 파손 없이 안정적으로 부품을 공급합니다.
프로젝트 배경 및 목적
의료 및 바이오 소모품 산업은 위생과 품질 관리가 엄격하며, 다품종 소량 생산 요구가 늘면서 생산 라인의 유연성과 자동화 수준이 핵심 경쟁력이 되었습니다. 기존 공정에서는 파이펫 팁 공급에 진동형 파트 피더를 사용하거나 수작업에 의존해야 했습니다.
• 반투명 소형 부품의 인식 한계: 파이펫 팁은 얇고 반투명한 플라스틱 소재로 빛의 난반사와 투과가 심합니다. 구조광이나 레이저 기반의 기존 3D 센서는 이러한 표면에서 정확한 데이터를 얻기 어려워, 6D 포즈 인식이 불안정했습니다.
• 형태적 얽힘 현상: 속이 빈 원뿔 형태의 부품이 박스 안에서 서로 겹치거나 깊게 끼이는 현상이 빈번했습니다. 취출 시 부품 간 간섭을 피해 안전하게 뽑아낼 수 있는 대상을 판단해야 하는 과제가 있었습니다.
• 파트 피더의 한계: 진동 볼 피더 방식은 제품 간 마찰로 미세한 스크래치나 파티클을 유발할 위험이 있었고, 부품 걸림이 잦아 라인 가동률을 떨어뜨렸습니다. 제품 교체 시 하드웨어를 통째로 바꿔야 하는 제약도 있었습니다.
• 공간 제약과 충돌 회피: 좁고 깊은 바구니 내부로 로봇이 진입할 때, 그리퍼가 바구니 벽면이나 다른 부품과 충돌하지 않도록 정밀한 동선 제어가 필요했습니다.
이러한 한계를 극복하기 위해, 반투명 소재를 안정적으로 인식하는 3D 비전과 유연한 로봇 제어를 결합해 벌크 상태의 부품을 손상 없이 공급하는 3D 빈 피킹 시스템 구축을 추진했습니다.
Components
| Robot | ABB 6축 다관절 로봇 : 3차원 공간에서 유연한 자세 제어와 매끄러운 모션 플래닝이 가능한 산업용 다관절 로봇 |
|---|---|
| Peripherals | Cambrian AI 3D 비전 (로봇 장착) : 로봇 끝단에 장착되어 벌크 상태의 반투명 부품을 고속으로 인식하고 정밀한 6D 포즈를 제공. 구조광 없이 동작해 난반사, 투과 소재에 강건 진공 흡착 그리퍼 : 파이펫 팁 형태에 맞는 가늘고 긴 진공 흡착 툴로, 좁고 깊은 바구니 내부에서도 안정적인 픽업이 가능 이송 컨베이어 : 취출된 부품을 다음 공정(포장, 조립 등)의 요구에 맞춰 일정한 간격으로 이송하는 반송 시스템 |
Workflow
| STEP 1. | 3D 인식 및 위치 파악 : 로봇이 바구니 상단의 지정된 뷰포인트로 이동해 Eye-in-Hand 비전으로 내부를 인식합니다. 얽혀 있는 반투명 파이펫 팁의 6D 포즈(위치 X, Y, Z와 회전 Rx, Ry, Rz)를 취득합니다. |
|---|---|
| STEP 2. | 대상 선정 및 경로 생성 : 인식된 부품 중 안전하게 취출 가능한 대상을 선정하고, 로봇 툴과 바구니 벽면 간 충돌이 없는 진입 경로를 계산합니다. |
| STEP 3. | 정밀 취출 (Pick) : 로봇이 계산된 궤적을 따라 바구니 내부로 진입해 특수 롱 툴로 타겟 파이펫 팁을 진공 흡착합니다. |
| STEP 4. | 정렬 및 이송 (Place) : 로봇이 부품을 간섭 없이 빼내어 컨베이어 벨트 위의 지정된 위치와 방향으로 정밀하게 내려놓고, 작업을 반복합니다. |
Features
난소재(반투명, 투명) 인식: 투명 플라스틱 특유의 빛 난반사와 투과 문제에 강건해, 인식 오류에 따른 라인 정지를 줄입니다. 구조광 없이 동작하기 때문에 소재 특성에 크게 구애받지 않습니다.
볼 피더 대체를 통한 유연성: 다품종 생산 전환 시 하드웨어를 교체할 필요 없이 범용 바구니(Bin)를 그대로 사용합니다. 로봇의 레시피 프로그램만 변경하면 되어 라인 재구성 부담이 줄어듭니다.
부품 손상 없는 취급: 강한 진동으로 부품을 이송하던 기계적 방식과 달리, 3D 비전으로 개별 부품을 정확히 타겟팅해 부드럽게 흡착하므로 외관 스크래치와 불량을 줄입니다.
고속 인식: 200ms 미만의 인식 속도로 공급 단계가 라인 병목이 되지 않습니다.
Results
| Key Benefits | 설비 설치 면적 감소: 부피가 큰 진동 피더 시스템을 없애고 콤팩트한 로봇과 바구니 조합으로 라인을 구성해, 생산 라인의 공간 효율이 향상되었습니다. 제품 전환 시간 단축: 물리적인 파트 피더 교체 작업이 생략되어, 다품종 전환 세팅 시간이 기존 수 시간 단위에서 수 분 내외로 줄어 가동률이 상승했습니다. 작업자 피로도 경감과 인력 최적화: 진동 피더의 잼을 수동으로 풀어주던 번거로움이 사라지고 바구니만 교체하면 되므로, 한 명의 작업자가 다수의 셀을 운영할 수 있어 인건비 절감 효과가 있습니다. |
|---|---|
| Client Feedback | 실험실용 파이펫 팁은 소재가 얇고 반투명해 비전 시스템이 3D 형상을 인식하기 가장 까다로워하는 대상입니다. 게다가 원뿔 형태라 바구니 안에서 서로 깊게 맞물려 있어 로봇 자동화가 어려운 대상으로 여겨졌습니다. 이번 3D 빈 피킹 솔루션은 인식률과 얽힘이라는 두 과제를 비전 인식과 충돌 회피 기술로 해결했습니다. 볼 피더가 유발하던 소음, 잼, 미세한 제품 손상 문제가 개선되었고, 바구니째 부품을 넣으면 로봇이 대상을 판단해 정렬합니다. 다품종 생산 환경에 부합하는 기술로, 다른 형상의 부품 공급 공정에도 도입을 검토하고 있습니다. |
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본 솔루션은 알루미늄 부품이 적재된 빈에서 로봇이 부품을 자동으로 인식하고 집어내는 3D 빈피킹 공정자동화 시스템입니다. 해당 공정은 키엔스의 3D 비전 시스템인 3D VGR series를 중심으로 구성되었으며, 상부 고정형 3D 비전이 빈 내부에 무작위로 쌓인 알루미늄 부품의 위치와 자세를 인식하고, 산업용 로봇이 해당 좌표를 기반으로 부품을 자동 피킹하는 방식으로 운영됩니다.