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적용사례

레이더센서를 활용한 지게차 속도제어 시스템

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레이더센서를 활용한 지게차 속도제어 시스템

독일의 린데 (Linde)사는 배너엔지니어링의 QT50 레이더 센서를 사용하여, 지게차가 실내 진입 시 천장을 감지하고, 자동으로 운행 최대속도를 감속하는 시스템을 구현했다. 린데(Linde)의 스피드어시스트 시스템은 지게차 사용 고객이 사내 안전성을 높일 수 있도록 도와준다. [편집자 주]

레이더센서를 활용한 지게차 속도제어 시스템

린데(Linde)의 스피드어시스트 시스템은 지게차 사용 고객이 사내 안전성을 높일 수 있도록 도와준다. 스피드 어시스트는 지게차의 실내/외 위치 여부에 따라 최대 속도를 미리 설정된 값으로 자동 조절할 수 있는데, 배너의 QT50 레이더 센서가 천정을 감지하면 실내 작동모드로 전환된다. QT50 센서는 견고한 디자인과 다양한 설정 옵션으로 뛰어난 성능을 제공하며, 대부분의 공장 건물 특성에 맞게 설정 및 적용이 가능하다.

공공도로의 운전자에게 적용되는 교통 규범처럼 보통 공장 출입문에는 운전 규칙을 명시하는 회사 자체의 보건 안전 규정이 붙어 있다. 사내에서의 최대 속도 역시 규정해놓지만 도로 위의 다수 운전자와 마찬가지로 일부 지게차 운전자들은 잘못된 운전 습관으로 위험한 상황을 만들기도 한다.

지게차의 과속 운전은 일반도로 과속과 마찬가지로 매우 위험한데, 특히 생산라인과 자재창고 등은 제한된 공간에서 많은 직원들이 동시에 작업하기 때문에 사고 위험이 높다. 지게차 운전자들은 장비, 선반이나 벽, 기둥 등에 의해 시야가 가려져 서로를 발견하기 어려운데, 이는 현재 지게차 현장에서 직면한 안전증대를 위한 최우선 과제로 대두된다.

수동 속도변환기 사용은 실패
이러한 작업에 착수한 지게차 제조업체는 KION 그룹에 속한 Linde Material Handling 이다. 린데(Linde) 사는 유럽의 지게차 및 적재 장비 업계 내 세계적인 제조사 중 하나로, 오래 전부터 지게차의 적정 운행속도를 중요한 안전 문제로 생각해왔다. 지게차 및 산업용트럭 담당 엔지니어인 제니퍼는 ”일반적으로 운행속도 감속은 쉽게 가능하지만 고객은 감속으로 인해 하역 용량이 줄어드는 것을 원치 않는다”고 전했다. 린데 사는 이에 대한 초기 솔루션으로 운전자가 최대 속도를 2단계로 나누어 스스로 조절할 수 있게 하였다. 규정에 따라 지게차 운전자들은 실내로 진입할 때, 최대 속도를 약 6km/h로 낮춰 주행해야 하지만, 이는 현실에서 일관성 있게 수행되지 못했고, 다시 안전담당 부서의 과제가 되어 돌아왔다.

배너엔지니어링의 QT50 레이더 센서

SpeedAssist: 안전과 하역용량을 동시에
제니퍼와 고객 서비스부 매니저인 마이클은 다수의 고객이 지게차 운전자의 판단에 따른 속도 조절을 선호하지 않는다는 점을 확인하여, 실내에서 최대 속도를 자동으로 조절하는 스피드어시스트(SpeedAssist)를 개발했다. 마이클은 ”스피드어시스트는 실내 안전성 향상은 물론 실제 플랜트 환경에 필요한 요구사항을 모두 만족하며, 동시에 최적의 하역용량도 보장하는 솔루션”이라고 만족감을 드러냈다.

실내 진입 시 최대 속도를 자동으로 줄이는 솔루션을 적용하면, 고객은 기존 설비를 변경하지 않아도 되며, 이는 지게차에 센서를 달아 실내 천장을 감지하는 간단한 방법으로 해결할 수 있다.

옥외 사용이 가능한 레이더 센서 솔루션
제니퍼는 ”시스템 구축을 위해 여러 제조업체의 다양한 센서 기술을 검토했다. 우리는 신속한 시장 진출을 위해 이미 검증된 솔루션을 적용하기를 원했다. 광학 센서의 경우, 센서의 오염으로 인한 문제가 자주 발생하였고, 레이더 센서를 테스트한 결과 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있었다.”고 전했다.

센서가 실외에서 사용되고, 충격을 포함한 강한 진동에 노출되는 경우가 많으므로 견고한 디자인과 컴팩트한 사이즈가 필수적이었다. 자체 테스트를 진행했고, 터크(Turck)의 글로벌 파트너인 배너의 QT50 레이더 센서가 가장 좋은 결과치를 나타냈다.

컴팩트하고 견고한 디자인의 배너 QT50 레이더센서가 스피트어시스트 센서로 선정되었다. 린데 브랜드 라벨링으로 커스터마이즈된 제품의 모습.

최대 24미터까지 감지 가능한 QT50 레이더센서
스피드어시스트의 센서는 운전석 지붕 뒤쪽에 위치하여 높이 24미터까지 실내 천장을 감지한다. 천장감지 여부는 스위칭 출력을 통해 컨트롤러로 전달되며, 천장 감지 시 컨트롤러는 천천히 운행속도를 감소시키고, 실외환경에서는 자동으로 운행속도를 최대 속도로 변경한다.

린데는 초기에 스피드어시스트를 전세계 스페어파트 유통망에 시범적으로 출시했으나 성공적인 시스템 구축으로 아샤펜부르크 공장에서 새로 출시되는 모든 지게차의 장비 옵션으로 소개되고 있다.
현장에서 직접 센서를 설정한다.

린데 사의 엔지니어 제니퍼는 이 센서의 장점으로 고객의 요구사항에 따라 쉽게 설정이 가능하다는 점을 꼽았다. 이 제품은 고객의 작업 조건이 크게 달라질 때마다 민감도, 감지 범위 및 딜레이 타이머 등을 센서에서 직접 조정할 수 있고, 린데 사의 서비스 엔지니어의 도움을 받아 시스템 역시 특정 조건으로 조정이 가능하다.

현장 조건에 맞춘 커스터마이즈 설정
센서의 응답속도 지연(최대 3초)기능을 사용하면 지게차가 파이프 또는 나무 아래를 지나갈 때, 속도를 줄이지 않도록 설정이 가능하다. 장애물 아래에서 감속 없이 정상 속도로 운행할 수 있다. 감속설정은 센서 자체적으로는 불가능하지만 서비스 엔지니어의 도움을 받아 컨트롤러로 설정할 수 있다. 이 커스터마이즈 설정 기능은 고객의 시스템에 이점을 제공하며, 맞춤 설정 후에는 운전자의 조작에 의해 변경되지 않는다. 일단 센서를 설치하면 센서의 설정을 운전자 임의로 변경할 수 없으며, 린데의 스피드어시스트가 장착된 지게차의 경우 센서의 케이블이 분리되면 지게차의 속도가 감속 되도록 컨트롤러가 프로그래밍 되어 있다.

린데의 스피드어시스트 개발 시, 터크와 배너의 센서 스페셜리스트들이 시스템 구축을 위해 지원을 아끼지 않았는데, 특히 센서의 감도 설정 시 고인 물로 인한 오류 해결에 큰 도움이 됐다. 돔 형태의 디자인에도 불구하고 센서 내로 수분이 침투하는 경우가 생기는데 비가 내릴 때는 괜찮지만 밤 사이 결로가 발생할 때 문제가 된다. 제니퍼는 “터크 배너의 센서 스페셜리스트들과의 회의를 통한 경험 수집으로 린데 서비스 네트워크 내로 공유할 수 있었다.”고 덧붙였다.

레이더센서를 활용한 지게차 속도제어 시스템

안전사고 예방 솔루션
린데는2015년 7월부터 스피드어시스트를 적용하고 있는데, 이미 이 시스템을 사용하고 있는 고객들의 피드백은 매우 긍정적이다. 린데는 스피드어시스트 외의 안전 시스템도 갖추고 있는데, 이는 블루 스팟 (BlueSpot)이라는 시스템으로 공장 내의 보행자들에게 경고 메시지를 전달하는 역할을 한다. 지게차가 후진할 때, 후면 바닥 부분에 블루 스팟이 표시되고, 작업자들은 지게차를 보기 전에 블루 스팟을 먼저 확인함으로써 안전사고를 피할 수 있다. 이 시스템은 조용히 이동하는 지게차 또는 시끄러운 환경에서의 사고 예방에 매우 효과적이다.

70 m까지 감지 가능한 레이더센서 개발예정
여전히 극복해야 할 과제는 남아있다. 해운 업계의 경우 높이 최대 70m인 천장을 보유하여 다른 산업 건물 기준을 초과한다. 배너의 QT50 레이더센서는 이 정도 높이의 천장 감지는 어렵다. 이에 현재 배너엔지니어링은 보다 높은 천장을 감지할 수 있는 레이더센서 개발에 착수했고, 40 m까지 감지가 가능한 제품이 이미 출시되었다. 린데의 생산라인 및 창고 내 지게차 운전자와 직원의 안전은 앞으로 계속해서 개선될 것으로 보인다.

[제공. 터크 코리아]

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스마트시티/빌딩

전기자동차 충전소 주차구역, 앱으로 확보한다… 블루투스LE 기반 무선 주차제한장치

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마카이오, 스마트 주차제한장치 ‘파키터(Parketeer)’

마카이오는 스마트 주차제한장치인 ‘파키터(Parketeer)’를 개발하기 위해 노르딕 세미컨덕터의 nRF52832 SoC를 채택했으며, 이는 주차장의 가용공간 데이터를 클라우드에 전달하기 위해 nRF51822 SoC 기반 게이트웨이와 무선으로 통신한다.

독일 바드 홈부르그(Bad Homburg)에 있는 스마트 시스템 개발업체 마카이오(Makaio)는 전기자동차를 위한 자사의 스마트 주차제한 솔루션을 혁신적으로 구축했다. 별도로 구획된 주차구역에 전기차용 충전기를 설치하고, 이구역에 다른 차량들의 주차를 제한하기 위해 주차 차단기를 설치했다. 그리고 자동차 운전자들은 스마트폰을 앱을 통해 주차장을 간편하게 사용할 수 있게 했다. 여기에 저전력의 블루투스 LE 기술을 채택한 무선 주차 제한 장치를 구축한 것이다.

마카이오, 스마트 주차제한장치 ‘파키터(Parketeer)’

독일의 바드 홈부르그 시정부가 추진하고 있는 시험 계획 중 하나는 스마트 주차제한장치를 통해 전기자동차가 지정된 주차 공간과 충전소를 사용할 수 있도록 보호하는 것을 자동화하는 것이다. 각 주차제한장치는 전기자동차 운전자의 블루투스 4.0 이상의 스마트폰과 블루투스 LE 연결은 물론, 인접 주차제한장치와도 게이트웨이를 통해 블루투스 LE 연결을 했다. 이러한 주차제한장치들은 상호 연결되어 있기 때문에 운전자의 스마트폰 RF 범위를 벗어난 주차 구역이라 하더라도, 범위 내에 있는 주차제한장치를 통해 원하는 해당 주차제한장치가 열리도록 명령을 보낼 수 있다. 게이트웨이는 주차장의 가용공간 데이터를 LoRaWAN(Long Range Wireless Area Network) 기술을 통해 클라우드와 통신할 수 있다. 미국의 데지그네이티드 파킹(Designated Parking Corp.)에서 생산되는 이 주차제한장치는 원래 868MHz 원격 제어로 동작했지만, 추가 기능을 제공하기 위해 블루투스 LE로 업그레이드 됐다.

운전 중 주차장이나 충전소를 찾아야 하는 경우, 운전자는 ‘파키터 바드 홈부르그(Parketeer Bad Homburg)’ iOS 및 안드로이드 스마트폰 앱을 통해 이용 가능한 주차 장소를 찾거나 목적지에 도착했을 때 이용할 수 있도록 해당 구역을 예약할 수 있다. 주차 구역을 예약하면, 클라우드를 통해 게이트웨이로 요청이 전송되어 다른 사용자가 해당 주차 구역에 액세스하지 못하도록 해준다. 사용자가 예약된 주차 구역에 접근하면, 노르딕 SoC의 블루투스 LE 무선 연결을 이용하는 파키터 바드 홈부르그 앱을 통해 주차제한장치와 연결된다. 지불이 확인되면, 해당 주차 구역에 액세스할 수 있도록 주차제한장치가 내려간다. 주차제한장치는 이 데이터를 게이트웨이로 다시 전달하여 클라우드를 통해 서버 상의 주차가능 공간에 대한 데이터를 업데이트함으로써 다른 사용자들이 현재의 가용상태를 알 수 있도록 해준다.

운전자가 돌아와 주차장을 나갈 때는 앱에서 ‘주차 종료(Stop Parking)’를 누르면 주차제한장치가 올라가게 되며, 주차한 시간에 해당하는 요금이 고객의 계정으로 청구된다. 운전자는 앱을 통해 충전소에서 주차했던 시간도 확인할 수 있다.

전기자동차 주차장 및 충전소의 액세스 제어

노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor, 한국지사장: 최수철)는 마카이오(Makaio)의 ‘파키터(Parketeer)’ 무선 주차제한장치에 블루투스 무선 연결을 구현하기 위해 노르딕의 블루투스 LE(Bluetooth® Low Energy) 솔루션인 nRF52832 및 nRF51822 SoC(System-on-Chip)를 공급했다.

노르딕의 nRF52832 멀티 프로토콜 SoC는 64MHz, 32bit Arm® Cortex® M4F 프로세서를 비롯해 -96dB RX 수신감도를 갖춘 2.4GHz 멀티 프로토콜 무선(블루투스 5, ANT™, 독자적인 2.4GHz RF 프로토콜 소프트웨어 지원) 기술과 512kB 플래시 메모리 및 64kB RAM을 통합하고 있다. nRF52832 SoC는 첨단 블루투스 LE 애플리케이션을 구현할 수 있는 블루투스 5 인증 RF 소프트웨어 프로토콜 스택인 노르딕의 S132 SoftDevice와 함께 제공된다. nRF52832는 2.4GHz 무선 기술의 5.5mA 피크 RX/TX 전류와 노르딕의 nRF51 시리즈 SoC에 비해 최대 80%까지 전력소모를 줄일 수 있는 완전 자동 전력관리 시스템과 같은 기능을 통해 전력소모를 최소화할 수 있도록 설계되었다.

마카이오의 크리스토프 슈람(Christoph Schramm) CEO는 “노르딕의 블루투스 LE SoC를 사용하기로 결정한 중요한 요소는 잦은 배터리 교체를 방지할 수 있는 낮은 전력소모였다.”고 말하고, “또한 펌웨어를 업그레이드할 때마다 방수 처리된 주차제한장치를 분해하지 않기 위해서는 노르딕 SoC가 지원하는 OTA-DFU(Over-The-Air Device Firmware Update) 기능도 매우 중요했다.”고 밝혔다.

박은주 기자 news@icnweb.co.kr

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업계뉴스

[포토] 인간과 로봇의 상호작용 주제로 실제 산업로봇과 협연

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Fredrik Rydman performs with IRB 6620 robot at Stadsteatern Kulturhuset ©Håkan Larsson

Fredrik Rydman performs with IRB 6620 robot at Stadsteatern Kulturhuset ©Håkan Larsson

저명한 스웨덴 안무가 Fredrik Benke Rydman (프레드릭 벤키 리드만)은 현지시간 기준 9월7일 스톡홀름에서, 획기적인 신작 – 900kg ABB 산업용 로봇 IRB 6620과 섬세한 듀엣을 공연했다. 본 공연은 기술, 자동화 및 인공지능(AI)에 따른 역할 변화와, 인간과 로봇 사이에 가능한 협업과 진보된 상호작용을 묘사하고 있다. \

금번 벤키와 함께 공연한 ABB로봇 IRB 6620은 자동차 생산공장과 같은 중공업 분야에서 사용되는 모델로, 공장 작업자와 함께 긴밀하게 작업이 필요한 용접 및 복잡한 조립공정에 적용된다. ABB 산업용 로봇 중 가장 크고 무거운 대형 로봇이다.

퍼포먼스 준비에 참여한 ABB엔지니어 Erik Hellström (에릭 헬스트롬)는 “음악에 맞춰 매끄럽게 동작시키는 것은 어려운 작업이었지만, 벤키와 함께 작업하면서 실로 놀라운 발전을 이루었습니다. IRB 6620 로봇이 음악과 무용수 두가지 모두 정말로 인지하는 것처럼 보여 정말 놀라웠습니다.”고 소감을 전했다.

벤키의 신작 공연은 북유럽에서 가장 큰 문화센터인 시립극장 Kulturhuset(스톡홀름 소재)에서 11월30일까지 계속된다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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스마트기계

[적용사례] 사람의 개입없이 정밀한 의료 부품을 마킹하는 오스틀링

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UR3 로봇은 z-축 포커싱에 대한 전체 제어 및 레이저 마킹 공정의 회전 제어와 로케이션을 관리합니다.

오스틀링(Oestling)은 세계적인 마킹 시스템을 제공하는 업체다. 오스틀링은 UR 로봇을 활용하여 자동화된 초과 다이오드 펌프 솔리드-스테이트 레이저 마킹 시스템을 선보인다.

브라이언 와츠(Brian Watts) 오스틀링 제품지원 매니저는 “로봇이 레이저 마커 프로세스를 위한 회전 제어 및 위치 뿐만 아니라 Z축에 대한 전체 제어를 관리한다”고 설명한다. 또한 로봇은 육안으로 마크를 검사하거나 절단 또는 용접 시스템을 확인하기 위해 비전시스템과 통합될 수 있다.

UR3 로봇은 z-축 포커싱에 대한 전체 제어 및 레이저 마킹 공정의 회전 제어와 로케이션을 관리합니다.

UR3 로봇은 z-축 포커싱에 대한 전체 제어 및 레이저 마킹 공정의 회전 제어와 로케이션을 관리한다. (이미지. 유니버설로봇)

UR 로봇은 자동화 시스템에 중요한 능력을 가져다 준다. 와츠는 “UR 로봇은 프로그래밍하기가 정말 쉽다. 유닛의 협업 특성을 이용하여 쉽게 설정할 수 있다. 게다가 안전하다. 과거에 사용하던 로봇에서는 수많은 프로그래밍이 필요했고, 안전은 늘 문제였다. UR 로봇의 경우에는 엔드 이펙터를 잡아 원하는 위치로 옮긴 다음 티치 펜던트를 사용하여 세부 설정이 되도록 다이얼을 돌리기만 하면 된다.”라고 밝혔다. [제공. Universal Robots]

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