1.1 캠브리안 비전 시스템이란?

캠브리안 비전 시스템은 기존 산업용 및 협동 로봇과 통합되어 지능형 픽킹 작업을 수행할 수 있는 AI 기반 기술입니다. 

이 시스템은 실제 세계(부품과 물체가 매우 혼란스러운 상태일 수 있는)와 로봇 세계(물체가 로봇이 이동할 수 있는 좌표로 정의됨) 사이의 간극을 메워줍니다.

캠브리안 비전 시스템은 카메라와 감지 알고리즘을 사용하여 대부분의 물체를 감지할 수 있으며, 다음과 같은 다양한 애플리케이션을 가능하게 합니다:

• 3D 부품의 위치 및 방향 검사
• 툴링에 끼인 작업물 확인
• 부품의 올바른 삽입 방향 검사
• 빈 피킹(Bin Picking)
• 기계 관리(Machine Tending)
• 박스 적재 및 하역
• 컨베이어에서 박스로 또는 박스에서 컨베이어로 이동
• 케이블 삽입
• 여러 개별 부품을 픽킹하여 복잡한 부품 조립

1.2 작동 원리 및 워크플로우

캠브리안 비전 시스템은 딥 뉴럴 네트워크를 활용한 AI 기술을 기반으로 합니다. 

AI 모델은 로봇에 장착된 카메라 모듈에서 이미지를 수신하고 사전 정의된 그래스프 포인트(grasp point)에 해당하는 예측을 생성합니다.

부품은 최대 30개의 그래스프 포인트를 가질 수 있습니다. 예측된 포즈는 로봇에 반환되어 해당 위치로 이동하고 원하는 작업을 수행할 수 있습니다.

이 시스템은 스테레오 카메라로 캡처한 2개의 이미지만을 사용하며, 구조화된 조명이나 적외선 조명과 같은 맞춤형 외부 조건을 필요로 하지 않습니다. 

부품이 육안으로 볼 수 있다면 AI 모델이 예측을 할 수 있습니다.

이 흐름도는 캠브리안 비전이 정보를 처리하는 방법을 보여줍니다. 뉴럴 네트워크는 사전에 훈련되어야 합니다.

위 그림은 캠브리안 시스템의 작동 방식을 보여줍니다. 카메라 모듈이 이미지를 캠브리안 AI 모델에 전달하고, 이 모델은 주어진 부품에 대한 그리핑 위치를 "예측"합니다. 이 정보는 로봇에 전송되어 부품을 픽킹할 수 있습니다.

AI 모델은 로봇이 집을 실제 부품(들)을 나타내는 하나 이상의 CAD '부품'으로 훈련됩니다. 부품에는 그래스프 포인트가 정의되어 있으며, 모델은 이러한 그래스프 포인트를 기반으로 예측을 반환합니다. 실제 로봇이나 실제 이미지로 학습할 필요가 없습니다. 이 훈련 단계 후, 모델은 실제 이미지를 사용하여 실제 부품에 대한 픽 포즈를 예측할 수 있습니다.

1.2.1 워크플로우

캠브리안 비전 시스템의 일반적인 워크플로우는 다음과 같습니다:

1. CAD 모델을 가져와 캠브리안 PC의 캠브리안 훈련 소프트웨어에서 설정합니다.
2. 완성된 설정 부품을 훈련 포털에 업로드합니다.
3. 훈련이 완료되면 파일을 다운로드하여 캠브리안 비전 시스템에 설치합니다.
4. 로봇 및 적절한 캠브리안 API를 구성합니다.

로봇 내부에서는 다음과 같은 과정이 진행됩니다:

1. 로봇 프로그램이 TCP/IP 연결을 통해 캠브리안 비전에 예측을 요청합니다.
2. 캠브리안 비전이 이미지를 캡처합니다.
3. 이미지가 AI 모델에 입력됩니다.
4. AI 모델이 사용 가능한 픽 포인트에 대한 예측을 반환합니다.
5. 각 그래스프 포인트는 완전한 6D 포즈와 연관됩니다.
6. 캠브리안 비전 소프트웨어가 예측된 픽 포인트를 해당 플랜지 프레임으로 로봇에 전달합니다.
7. 로봇 프로그램이 이 정보를 사용하여 픽킹을 수행합니다.

1.3 주요 구성요소

캠브리안 비전 시스템은 다음과 같은 주요 구성요소로 구성됩니다:

Bild anzeigen

표준 캠브리안 비전 시스템의 개요. 특수 하드웨어는 요청 시 제공 가능합니다.

1. 캠브리안 PC: 사전 설치된 소프트웨어가 있는 Linux(Ubuntu) PC로, 비전 시스템을 설정하고 실행하는 데 필요합니다.
2. 카메라 리그: 스테레오 이미지를 제공하기 위한 듀얼 카메라 시스템입니다. 표준 리그는 8mm 렌즈를 사용하며, 다양한 작업에 맞는 다양한 크기의 카메라 리그가 제공됩니다.
3. 카메라 케이블: USB 또는 이더넷 연결을 위한 케이블입니다.
4. 이더넷 케이블: 로봇 연결용 케이블입니다.
5. 이더넷 PoE 스위치: 이더넷 카메라만 사용할 경우 필요합니다.
6. 캘리브레이션 보드: 카메라 캘리브레이션에 사용되는 체스보드 또는 차루코보드입니다.
7. Unimount (카메라 플랜지 장착 어댑터): 카메라 모듈을 로봇 손목에 장착하기 위한 범용 부착 플레이트입니다.
8. 무선 마우스 및 키보드: PC 인터페이스 용도입니다.

추가로 필요한 하드웨어:

• 캠브리안 비전과 통신하기 위한 외부 시스템, 일반적으로 로봇 (지원되는 로봇 목록 참조)
• 모니터

참고: 다양한 종류의 PC를 공급했기 때문에 귀하의 키트는 위 이미지와 다를 수 있습니다. 산업용 PC 키트도 요청 시 제공 가능합니다.

1.4 기술적 사양

카메라 시야 (Field of View)

표준(8mm) 카메라 리그는 약 200-800mm의 시야 범위를 가집니다. 이 범위를 벗어난 거리도 가능하지만 정확도가 떨어지기 시작합니다. 결과 정확도는 부품 크기, AI 모델의 해상도, 카메라까지의 거리 간의 절충점입니다. 일반적으로 부품당 더 많은 픽셀은 더 높은 정확도를 제공합니다.

예를 들어, 20mm 너비의 퓨즈를 살펴보겠습니다:

Bild anzeigen 20mm 퓨즈

이것이 표준 카메라 리그를 사용하여 200mm 거리에서 보이는 모습입니다:

Bild anzeigen 200mm 거리에서의 20mm 퓨즈

800mm 거리에서는 다음과 같이 보입니다:

Bild anzeigen 800mm 거리에서의 20mm 퓨즈

800mm에서는 퓨즈가 정확하게 인식하기에 너무 작습니다. 이 효과를 보상하기 위해 이미지를 자를 수 있어 본질적으로 확대됩니다. 아래는 동일한 퓨즈를 800mm 거리에서 70% 자른 이미지입니다:

Bild anzeigen 70% 자른 상태에서 800mm 거리의 20mm 퓨즈

아래는 표준 리그의 최대 시야 추정치입니다:

Bild anzeigen 8mm 렌즈가 장착된 카메라의 시야 추정

항상 전체 물체를 보는 것이 필요하지는 않으며, 이는 작업에 따라 달라집니다. 예를 들어, 벽에 있는 구멍을 찾는 경우, 전체 벽이 시야에 들어올 필요는 없습니다.

작동 환경

캠브리안 비전 시스템은 다음과 같은 환경 조건에서 작동합니다:

환경범위

IP 등급

표준 카메라 시스템은 IP 보호 등급 IP 20을 가집니다. 더 높은 보호 등급은 요청 시 제공되거나 특수 하우징으로 달성할 수 있습니다. IP 67 버전도 이용 가능합니다.

1.5 안전 지침 및 작업 환경 요구사항

위험 평가

운영자는 전체 로봇 애플리케이션에 대한 위험 평가를 수행해야 합니다. 캠브리안 제품은 더 넓은 로봇 설치 내의 구성 요소이므로, 운영자가 전체 애플리케이션의 안전 측면을 고려한 경우에만 안전하게 작동할 수 있습니다.

캠브리안 시스템의 구성 요소는 비교적 부드럽고 둥근 디자인으로 설계되어 있으며 날카로운 모서리와 끼임 지점이 제한되어 있습니다. 협동 애플리케이션에서는 로봇의 궤적이 중요한 안전 역할을 할 수 있습니다. 운영자는 인체와의 접촉 각도를 고려해야 합니다(예: 모든 도구와 작업물을 움직임 방향의 접촉 표면이 가능한 한 크도록 배치).

다음과 같은 잠재적 위험을 고려해야 합니다:

• 작동 중 그리퍼에서 물체가 느슨해짐
• 인간과 작업물, 캠브리안 도구, 로봇 또는 기타 물체 간의 충돌로 인한 부상
• 기계의 날카로운 모서리와 모서리로 인한 절단 및 상처
• 느슨한 볼트와 나사로 인한 결과
• 캠브리안 케이블이 다른 물체에 걸리는 결과
• 시스템 매개변수가 제대로 설정되지 않은 경우 특히 잘못되거나 변경된 예측이 발생할 수 있음
• 그래스프 포인트에서 파생된 포인트가 로봇의 범위 제한 또는 다른 물체와의 충돌로 인해 로봇 범위를 벗어날 수 있음

안전 주의사항

제품은 적절한 작동 지침 및 매뉴얼을 숙지한 후에만 설정, 시작 또는 서비스될 수 있습니다. 이 지침 세트는 제품의 일부로 간주됩니다. 설치 및 작동 장소 근처의 안전하고 쉽게 접근할 수 있는 곳에 모든 지침을 보관하세요.

주요 안전 지침:

• 제품 사양에 설명된 대로 제품을 의도된 목적으로만 사용하세요.
• 제품은 ATEX(ATmosphère EXplosive) 인증을 받지 않았으므로 폭발 가능성이 있는 환경에서 작동해서는 안 됩니다.
• 제품의 안전을 방해하는 작업 방법을 허용하지 마세요.
• 항상 장치의 작업 영역을 깨끗하고 정돈된 상태로 유지하여 오염이나 흩어진 부품으로 인한 위험을 방지하세요.
• 각 제품에 지정된 기술적 성능 데이터를 초과하지 마세요.
• 제품이 적절한 환경 조건에서 작동하도록 주의하세요.
• 제품의 모든 안전 주의사항 및 위험, 위험 설명을 읽을 수 있는 상태로 유지하고 필요에 따라 설명을 교체하세요.
• 제품 작동 및 작업은 훈련된 인원만 수행해야 합니다.
• 제품을 변경하거나 분해하거나 원래 목적과 다른 방식으로 사용하지 마세요. 수정되거나 변경된 제품은 제품 안전을 변경할 수 있습니다.
• 제품을 조심히 다루세요. 낮은 높이에서도 충격, 타격 또는 낙하는 결함이 있는 장치를 초래하고 안전 손실로 이어질 수 있습니다.
• 보증 및 보증은 제조 관련 결함 및 오작동에만 적용됩니다.
• 안전 지침 세트 및 작동 지침 외에도 사고 예방 및 환경 보호를 위한 모든 일반 및 지역 규정을 따르세요.
• USB/이더넷 케이블을 설치할 때 최소 굽힘 반경이 45mm임을 유의하세요. 케이블의 가장 취약한 부분이기 때문에 카메라의 케이블 커넥터에 스트레스를 가하지 마세요.
• 케이블이 과도한 굽힘 및 마모를 받지 않도록 적절한 케이블 관리 시스템이 있어야 합니다.

오용 시 위험

시스템의 오용은 위험한 상황을 초래할 수 있습니다. 다음 경고를 고려하세요:

• 카메라의 나사 커넥터는 스트레인 릴리프용이 아닙니다. 로봇 손목이 과도하게 회전하면 케이블이 고장날 것입니다. 캠브리안은 항상 케이블을 스트레인 프리 상태로 유지할 것을 권장합니다.
• 어린이가 사용하기에 적합하지 않습니다.
• 폭발성 대기에서 시스템을 작동하지 마세요.
• 가연성 액체 및 가스를 공정에 결합하지 마세요.
• 시스템 근처에 가연성 또는 폭발성 물질을 보관하지 마세요.
• 안전 장비 또는 안전 구성 요소를 우회하거나 조작하지 마세요.
• 적절한 작동 지침에 지정된 것 이외의 작동 매체 및 공정 화학물질을 사용하지 마세요.
• 시스템의 특정 임계값(온도 및 압력 조건)을 초과하지 마세요.
• 시스템에 승인되지 않은 변경 또는 기타 기술적 수정을 수행하지 마세요.
• 제조업체가 승인한 교체 부품 이외의 것을 사용하지 마세요.
• 시스템을 전기 전류에서 멀리 유지하세요.
• 캠브리안 PC 장치에 추가 소프트웨어를 설치하지 마세요.
• 캠브리안 PC 장치의 Linux 운영 체제를 변경/업데이트하지 마세요.
• 캠브리안에서 요청하지 않는 한 카메라 또는 PC의 펌웨어를 변경/업데이트하지 마세요.