[Beckhoff 어플리케이션] 종자 산업용 광학 선별기에 적용된 EJ 시리즈 EtherCAT 플러그인 모듈
콤팩트한 I/O 모듈로 하드웨어 요구사항, 장비 조립 시간 및 비용을 절반으로 단축하다
VMek은 종자 분류 자동화 솔루션에 EtherCAT을
사용하고 있다. 빠른 실시간 통신 기술은 비전 기반 분류기의 높은 데이터 속도를 최적으로 지원한다. EtherCAT 플러그인 모듈로 I/O 레벨을 전환하여 비용과 디바이스 설치
공간을 절감하고 시운전 시간을 단축시켰다.
2012년 버지니아 주 미들로디언 지역, VMek™ Sorting Technology의 책임자인 Kent Lovvorn은 명확한
비전을 가지고 직장 생활을 그만두었다. 그는 다음과 같이 말한다. "저는
고속 머신 비전의 일부 분야를 전문으로 하고 싶었습니다” 2014년, 그가
설립한 회사는 광학 분류를 위한 수많은 소프트웨어와 하드웨어 솔루션을 제공한다. Metrix Analytics Lab
Color Sorter™ 및 Element Analytics Production Color Sorter™를
포함한 이 기계는 새로운 기술을 활용해 미국 3대 종자 생산업체를 비롯한 농업 분야 고객의 요구를 충족시키고
있다.
이 Metrix 기계는 2개의 풀 컬러 GigE 카메라를 사용해 초당
600개의 종자를 처리할 수 있으며, 4개의 카메라가 장착된
Element 분류기는 초당 12,000개의 종자를 처리할 수 있다.
제품을 양품과 불량품으로만 구분하는 다른 컬러 분류기와는 달리 VMek 시스템은 모든 종자에
대한 중요 데이터를 실시간으로 제공할 수 있다. Kent Lovvorn은 다음과 같이 설명한다. “저희 소프트웨어는 각 항목의 앞면, 뒷면 이미지를 사용해 복합적으로 분석합니다. 이 소프트웨어는 각 부분을 분리하고 함께 결합해 360도 전체 분석을 완료합니다”
이 데이터를 통해 종자 생산자는 개별 제품이 불량품으로 분류된 이유를 분석하고 실험실 결과와 실질적인 조건에서의 결과를 비교할 수 있다. 또한 Kent Lovvorn은 결과 분석을 통해 미래를 계획할 수 있다며 다음과 같이 덧붙였다. "종자 회사는 구체적인 특성을 향상시키거나 제거하기 위해 다음 성장주기를 계획할 수 있습니다”
I/O 솔루션을 위한 지속적인 개선
이 회사의 설립자인 Kent Lovvorn은 처음부터 상위 공급업체와 협력해야만 이러한 첨단 시스템의 지속적인 개선이 가능할 것이라고 생각했다. 그는 다음과 같이 말했다. “VMek를 위한 기반을 다지기 시작했을 때, 저는 고품질 구성요소를 올바른 방식으로 개발하는 하드웨어와 소프트웨어 파트너를 찾고 있었습니다. 그때 Beckhoff를 알게 되었습니다” Kent Lovvorn은 EtherCAT 산업용 이더넷 프로토콜에 대한 프레젠테이션을 통해 PC를 실시간 기계 제어기로 사용하는 네트워크의 능력에 대해 알게 되었다. 이후 그는 EtherCAT이 그의 고속 비전 기계에 사용하기에 가장 좋은 기술이라고 판단했고, Beckhoff의 EtherCAT I/O 터미널로 표준화하는 결정을 내렸다.
2017년 VMek는 여러 시스템을 재설계하면서, 비용 및 공간 요구사항을 더욱 줄이고자 노력하는 동시에EtherCAT 하드웨어를 계속 사용하고자 했다. 2015년, 첫 출하된 기계가 지속적이고 안정적으로 작동했기 때문에 신뢰성을 높일 필요가 없었다. 목표는 하드웨어 모듈 수와 지점 간 배선 요구사항을 줄여 제품을 향상시키고 출시 시간을 단축하는 것이었다.
EtherCAT 플러그인 모듈로 설치 공간, 조립 시간 및 비용 단축
Lovvorn은 Chuck Padvorac(Beckhoff 지역 영업 엔지니어)과 논의하며, 적합한 솔루션인 플러그형 EJ 시리즈 EtherCAT 모듈을 알게 되었다. 이러한 I/O 모듈은 표준 EtherCAT 터미널 크기의 약 절반이지만 동일한 기능을 제공한다. 이 어플리케이션을 위해 Vmek이 선택한 JST 커넥터와 함께 이 모듈은 직접 맞춤형 PCB 보드에 장착되며, 전체 신호 배전반은 조립식 케이블이나 코드화 된 플러그 커넥터를 통해 더 큰 PC 기반 시스템에 연결된다. 보드는 기본적으로 미리 제작되어 있기 때문에 기존 유선 터미널에 비해 계열 생산이 더 효율적이고, 비용 부분에 있어서도 효율적이다.
Lovvorn은 다음과 같이 이야기한다. "가장 중요한 이점은 논리적이라는 점이며 우리가 필요로 하는 정확한 기능, 크기, 커넥터, 라벨링으로 배전반을 구축할 수 있는 사용 용이성이었습니다. 각 기계마다 신호 배전반을 설계 및 공정에 맞게 맞춤 제작하기 때문에 EJ 부품을 구입하기 전에 기계를 제작할 수 있어 장비 비용과 적시에 조립할 수 있습니다”
주요 파트너십을 통한 분류 기술 발전
VMek는 분류기마다 표준화된 신호 배전반을 갖춘 EJ 시리즈 EtherCAT I/O 모듈을 구현함으로써 출시 기간을 대폭 단축할 수 있었다. Kent
Lovvorn은 다음과 같이 이야기했다. “장비 조립 시간이 50%
단축된 것으로 추정됩니다. 필요한 경우엔 서비스 시간도 최소화했습니다” 하드웨어 수준의 작은 조정 덕분에 VMek는
I/O 세그먼트 당 약 700달러(약 7만원)의 비용을 절감했으며, 이 절감액을 R&D에 재투자해 광학 분류기와 소프트웨어를 지속적으로 개선했다.
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