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스마트 줄자에 적용된 노르딕 블루투스 LE 기술

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베이글랩스의 스마트 줄자 ‘파이’

베이글랩스의 스마트 줄자 ‘파이’는 노르딕 세미컨덕터의 nRF52832 SoC를 사용하여 사용자의 스마트폰이나 태블릿으로 측정 정보를 무선으로 전송할 수 있다.

노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor, 한국지사장: 최수철, www.nordicsemi.com)는 한국의 기술 스타트업 기업인 베이글랩스(Bagel Labs)가 자사의 스마트 줄자 ‘파이(PIE)’의 무선 연결 기능을 위해 노르딕의 nRF52832 블루투스 LE(Bluetooth® Low Energy) SoC(System-on-Chip)를 채택했다고 밝혔다.

스마트 줄자 ‘파이’는 소비자들이 단순한 체중 모니터링을 넘어 전반적인 건강지표를 확인할 수 있도록 해주는 것은 물론, 의류 제조업체와 같은 비즈니스 고객의 경우 신체 치수를 측정 및 기록할 수 있는 보다 빠르고 효율적인 방법을 제공한다.

베이글랩스의 스마트 줄자 ‘파이’

베이글랩스의 스마트 줄자 ‘파이’

이 스마트 줄자는 80mm x 65mm x 24mm의 폼팩터로, 곡면 물체와 직선을 모두 측정할 수 있는 유연한 유리섬유 테이프를 사용하고 있다. 이 줄자는 최대 1500mm 범위에서 ±0.5mm의 정확도로 측정값을 표시할 수 있는 디지털 디스플레이를 갖추고 있으며, mm, cm, inch 단위를 지원한다.

스마트 줄자 ‘파이’는 판독 정확성을 위해 축-방향(On-Axis) 자기 회전 위치 센서를 사용하고 있으며, 노르딕의 nRF52832 SoC를 채택하여 스마트 줄자와 사용자의 블루투스 4.0 이상의 스마트폰 또는 태블릿에서 실행되는 iOS 및 안드로이드 앱 ‘파이 건강관리(PIE for Healthcare)’ 간의 무선 연결을 제공한다. 이 앱은 소비자들이 목표를 설정하고, 시간 경과에 따라 변화하는 신체 치수를 관리 및 기록할 수 있도록 해주며, 사이즈 변화를 그래프로 확인하는 것은 물론, 이를 가족이나 친구, 또는 코치나 건강관리 전문가와 공유할 수 있도록 해준다.

‘파이’는 nRF52832 SoC의 초저전력 특성 덕분에 완전히 충전된 후 20시간 동안 지속적으로 사용할 수 있는 400mAh 리튬 폴리머 배터리를 이용한다. nRF52832 SoC는 2.4GHz 무선의 경우 피크 RX/TX 전류가 5.5mA에 불과하며, 노르딕의 nRF51 시리즈 SoC에 비해 전력소모를 최대 80%까지 줄일 수 있는 완전 자동 전력관리 시스템 기능을 지원함으로써 전력소모를 최소화할 수 있도록 설계되었다.

노르딕의 nRF52832 SoC는 블루투스 LE 및 2.4GHz 초저전력 무선 애플리케이션에 이상적인 강력한 멀티 프로토콜 SoC이다. nRF52832는 64MHz, 32bit Arm® Cortex™ M4F 프로세서를 기반으로 2.4GHz 멀티 프로토콜 무선 기능(블루투스 5, ANT™, 독자적인 2.4GHz RF 소프트웨어)을 갖추고 있으며, -96dB RX 수신감도와 512kB 플래시 메모리 및 64kB RAM을 지원한다.

이 SoC는 진보된 블루투스 LE 애플리케이션을 구현할 수 있는 블루투스 5 인증 RF 소프트웨어 프로토콜 스택인 노르딕의 S132 SoftDevice가 제공된다. S132 SoftDevice는 Central, Peripheral, Broadcaster, Observer 블루투스 LE 스택을 갖추고 있으며, 최대 20개의 연결을 동시에 수행할 수 있다. 노르딕의 독보적인 소프트웨어 아키텍처는 RF 프로토콜 소프트웨어와 개발자의 애플리케이션 코드를 명확하게 분리할 수 있도록 함으로써 제품 개발을 용이하게 해준다.

김명종 베이글랩스 수석매니저는 “노르딕의 nRF52832 SoC를 사용하기로 결정한 핵심적인 요인은 이 솔루션이 높은 수준의 설계 유연성과 강력한 Arm 프로세서, 플래시 메모리 할당, 비용 효율성을 제공하기 때문이었다.”고 전하며, “스마트 줄자의 배터리 수명은 스마트폰 만큼 민감한 요소는 아니지만, 전력 효율은 언제나 중요하게 고려되어야 한다. 따라서 전력 효율이 뛰어난 칩을 사용하는 것이 매우 중요하며, 이것이 바로 노르딕 SoC를 통해 얻은 것이다.”고 말했다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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오토닉스 자동화 솔루션, 압출성형 전선 제조 공정을 혁신하다

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인쇄공정

전선 제조 공정에서 사용되는 성형법은 ‘압출성형(Extrusion Moulding)’이란 성형법이다. 이는, 원료를 압출성형기에 공급하고 금형에서 밀어내어 일정한 모양의 단면을 가진 연속체로 변환시키는 성형법이다. 다양한 고무 제조 공정 중에서도 현대의 전선 산업은 일상 생활에서부터 특수 산업까지 우리 실생활에서 빼놓고는 이야기할 수 없는 부분이 되었다. 특히, 날이 갈수록 전력망과 통신망 등의 발전에 따라 가정용 전선, 소방용 케이블, 해저케이블, 초고압케이블 등 전선의 종류와 산업에서의 요구는 더욱 많아지고 있는 추세다.

산업용 센서∙제어기기 전문기업 오토닉스는 최근 단순 제조를 넘어서 공장 자동화의 통합 솔루션을 개발 및 제공하는 기업으로 성장했다. 오토닉스는 뛰어난 기술력과 업력, 그리고 다양한 제품들을 통하여 전선 제조공정에 효율적인 자동화 솔루션을 제공한다.

신선 공정 : 로터리 엔코더

신선 공정
전선 제조공정에서의 첫번째 단계는 신선 공정이다. 우리가 흔히 아는 일반적인 전선은 수 많은 구리선 여러 가닥을 꼬아서 하나의 선으로 만들어진 제품이다. 이 작업을 위해 구리 선을 각 케이블의 사이즈에 맞게 늘려주고 배분하는 공정이 필요한데, 이것이 바로 신선 공정이다.
오토닉스의 로터리 엔코더는 이러한 신선 공정에서의 구리선 이동 시 이동 속도를 제어하는데 사용될 수 있다.

연선 공정 : 근접 센서와 펄스메타

연선공정

연선공정


구리선 여러 가닥을 한 개의 선으로 집합, 일정 가닥(수)를 꼬아주는 연선 공정에서 구리선이 권취되는 보빈의 회전 속도 측정을 위한 도그 검출에 로터리 엔코더와 더불어 함께 활용되는 것이 근접센서다. 다양한 사이즈 및 검출거리와 라인업을 갖추고 있는 오토닉스의 근접센서를 활용하여 회전하고 있는 보빈의 날개 부분을 감지하고, 일정한 구간에서 보빈이 멈추도록 하는 위치 센싱의 역할을 수행한다.
이렇게 구리 선이 권취되는 보빈의 회전 수와 속도를 측정하여 한 눈에 알아보기 쉽게 디지털 신호로 출력을 내보내는데 사용되는 것이 고기능 디지털 펄스메타 MP5 시리즈다. 해당 제품은 회전 수와 속도 측정 외에도 주파수, 절대 비율, 통과 시간 등 16가지 동작 모드로 다양한 측정이 가능하며 50kHz의 고속 측정이 가능한 제품으로 빠르게 권취되는 연선 공정에서 각종 속도 및 회전 수 등을 손 쉽고 효과적으로 측정해낼 수 있다.

절연 공정 : 근접 센서와 온도조절기

절연공정

절연공정


그 다음으로는, 구리 선에 피복을 입히는 절연 공정 과정이 진행된다. 절연 공정이란, 전기가 불필요한 부분으로 흐르지 않도록 도체를 부도체로 지지하거나 둘러싸는 과정을 뜻한다. 쉽게 말해서, 연선 과정을 거쳐 여러 가닥으로 감겨진 구리 선에 피복을 입히는 과정을 뜻한다. 이때 사용되는 제품이 원주형 정전 용량형 근접센서 CR 시리즈다. CR 시리즈는 철, 금속, 플라스틱, 물, 돌, 분체 등 유전율을 갖고 있는 물체를 검출하는데 특화된 근접센서로서 레벨 및 위치 제어에 주로 사용된다. 해당 공정에서는, 피복 원료를 압출기에 투입 시 원료 투입량을 검출하며 제어하는 역할에 사용된다.

절연공정2

절연공정2


압출기에 원료가 정상적으로 투입되었다면, 이제는 구리 선에 피복을 입히는 과정에서 원료 가열을 할 차례이다. 플라스틱 제조에 사용 되는 원료인 펠릿(Pellet)이 섭씨 180-190도의 실린더 안에서 분해되고 녹여지게 되는데, 이렇게 액체화가 된 펠릿을 압출기 속 실린더의 스크류가 일정한 속도로 밀어내며 구리 선과 만나게 되어 피복이 입혀지는 것이다.
해당 공정에서 가장 중요한 것은, 피복을 입히기 위해 펠릿을 녹이는 과정에서의 온도를 얼마나 정확하고 정밀하게 제어하느냐이다. 오토닉스의 고기능 PID 온도조절기 TK 시리즈는 50ms의 고속 샘플링과 ±0.3% 표시 정도를 실현해 고정도의 온도 제어를 실현한다. 뿐만 아니라, 가열과 냉각을 동시에 제어하며 자동과 수동 제어 선택이 가능해 정밀함이 요구되는 해당 공정의 온도제어에 최적화 되었다.

냉각/건조 공정 : 압력센서

냉각/건조 공정

냉각/건조 공정


그 다음 공정은 냉각/건조 공정으로써 열에 의해 강도가 약해진 플라스틱을 빠르게 식히며 고체화 시키는 단계다. 압출기를 통해 나온 피복이 입혀진 전선은 일정한 열과 압력을 받았기 때문에 쉽게 변형이 이루어질 염려가 있다. 이와 같은 상황이 발생되지 않도록 순환되는 냉각수를 통해 1차적으로 열을 식히는 작업이 필요하다. 냉각수를 거친 전선은 다음 단계로 수분을 제거하는 에어 분사 건조 과정을 겪게 된다. 이 때 일정한 에어 분사의 압력을 제어하는 것이 디지털 압력센서 PSQ시리즈다.
PSQ 시리즈는 현재 값과 설정 값을 동시에 표시할 수 있는 2단 디스플레이 디지털 압력센서로써, 해당 공정에서 입력 해 놓은 압력 값과 출력되고 있는 현재의 에어 분사 압력 값의 차이가 어느 정도인지 한 눈에 쉽게 알아볼 수 있어 오차를 손 쉽게 제어할 수 있다.

인쇄 및 이동 공정 : 레이저마킹기와 포토센서

인쇄공정

인쇄 공정


전선 제조 공정의 마지막 단계는 인쇄 및 완제품 이송 과정이다. 냉각과 건조 등의 절연 공정을 거친 피복 전선에 오토닉스의 레이저 마킹기 ALF 시리즈를 이용해 규격 및 인증마크, 제조사, 케이블 번호 등 제품의 가장 중요한 정보를 기입하면 이제 완제품으로 태어날 수 있는 모든 준비를 다 갖춘 셈이다.
레이저 마킹기 ALF 시리즈는 플라스틱은 물론 금속 및 비금속 재질에도 마킹이 가능한 제품으로서 블랙마킹이 가능할 뿐만 아니라, 컴팩트한 사이즈로 생산 공정에서도 설치가 용이하다는 장점이 있다.

인쇄 과정을 마친 피복 전선은 다시 한번 권취의 과정을 거친 후 완제품 포장이 되어 이동하게 된다. 이때 컨베이어 벨트 내 이송 시 포토센서를 적용하여 완제품을 검출하거나, 에어 실린더를 이용하여 이송 경로를 변경하는 과정이 진행된다.

이동공정

이동공정


오토닉스의 포토센서는 초소형부터 마이크로형 및 원주형 등 다양한 사이즈와 검출 거리로 컨베이어 벨트 내 포장 및 이송 공정에 적합할 뿐만 아니라, 다양한 검출체의 재질 및 종류에 따라 선택이 가능하기 때문에 공정 환경 및 사용자의 편의에 따라 맞춤형 공정 실현이 가능하다.

이처럼, 하나의 제조 공정에는 거쳐야 할 수 많은 프로세스들이 존재하며 이를 실현하기 위해 다양한 제품들과 솔루션이 요구된다. 기술이 날로 발전하며, 그 수요는 커져감에 따라 전선 산업 및 제조 공정에서의 자동화 기술에 대한 요구 역시 증가할 것이다.

오토닉스는 이러한 자동화의 흐름 속 공정의 첫 시작부터 마지막까지 적용시킬 수 있는 센서, 제어기기 등 다양한 제품 라인업으로 전선 제조 공정 산업을 위한 토탈 솔루션을 제공한다. [제공. 오토닉스 www.autonics.com]

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Lofty prospects – thanks to a digital twin

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The commissioning of the actual machine was also much shorter thanks to virtual commissioning

Responding quickly and flexibly to requirements in the packaging industry is no problem for Tronrud Engineering. Working together with Siemens, the Norwegian machine manufacturer was able to cut the time needed for the programming, design and assembly of a new, extremely flexible, high-speed packaging machine by half.

High in the clouds with a heavenly view of the picturesque Norwegian landscape, it’s easy to let your mind wander. For Olav Tronrud, a flight in his helicopter is more than just a trip from A to B. The CEO of the Norwegian machine builder Tronrud Engineering also sees it as an excellent opportunity for gaining a new perspective. “When I fly, my mindset changes. That’s how I get new ideas,” explains Tronrud. One of these ideas resulted in the world’s fastest packaging machine.

Same size, twice the speed
The new machine helps customers in the packing industry to overcome formidable challenges: shorter time to market, greater flexibility and efficiency, and higher product quality. As a result, the most pressing need is for fast and flexible machines that permit rapid product changeovers. “Development of the new packaging machine began with a demonstration model that was created using NX, Mechatronics Concept Designer (MCD), and the TIA Portal,” says Kjell Erik Meier, Programming Engineer at Tronrud Engineering. This made it possible to put together interdisciplinary project teams from different business units while also expediting development. “By working on the design, mechanical components, and programming simultaneously, we can drastically reduce the time to market. In another project, this approach allowed us to save about 20 percent, or two months,” says Erik Hjertaas, General Manager Packaging Technology at Tronrud Engineering.

It quickly became apparent that the new machine would have to undergo fundamental changes to make it much faster. The goal was to build a machine that could pack 300 flow-wrap bags into boxes per minute, instead of the current industry standard of 160 bags – and to do so without taking up more space than the previous machine versions. A high degree of flexibility was also called for, because the machine had to be able to process bags and boxes of different sizes. Sinamics servo drives and a fail-safe Simatic technology controller from Siemens ultimately made it possible to design a fast, compact machine that can handle different types of packaging.

The commissioning of the actual machine was also much shorter thanks to virtual commissioning

The commissioning of the actual machine was also much shorter thanks to virtual commissioning (@siemens)

The digital twin enables parallelization
Using a digital twin of the new machine, it was possible for designers, engineers, and programmers to work on the same project simultaneously, while constantly exchanging ideas and sharing experiences. This enabled the machine builder to reduce programming time, design effort and assembly time by a total of 50 percent. The commissioning of the actual machine was also shorter thanks to virtual commissioning with NX MCD. Tor Morten Stadum, PLM Manager at Tronrud Engineering, sums up the results of the parallel execution of development steps in an interdisciplinary team: “We shortened the design phase by about ten percent and commissioning by 20 to 25 percent.”

Because the machine and all its components were designed in completely virtual environments, it was possible to use the digital twins to simulate machine and component behavior and test the interoperability of individual components. Collisions occurred only on the computer without causing any actual damage. Other efficiency gains came from the TIA Portal. “It’s fantastic to be able to access visualization, control, and drive technology in the same software environment,” says Kjell Erik Meier, who was responsible for the virtual commissioning of the new machine.

In addition, MindSphere – Siemens’ cloud-based, open IoT operating system – facilitated documentation and data analysis for the Norwegian machine builder. From the machine data, a digital twin for performance is created, from which new knowledge can be gained and used to further optimize the machines and initiate predictive maintenance activities. Now the company can offer these maintenance activities to its customers as a new service. According to Tronrud, his company will continue to focus on new opportunities for enhancing its competitiveness. “Digitalization is a tremendous opportunity. The important thing is not to be afraid of challenges, but to take full advantage of the opportunity it gives us to create added value.”

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성공사례

디지털 트랜스포메이션을 위해 에머슨을 선택한 이탈리아 제약 회사

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FIS Montecchio 시설의 연구 및 개발

FIS의 제조 운영에 대한 효율성, 품질 및 규정 준수를 지원하고 개선하는 멀티사이트 자동화 투자

활성 성분 생산을 리드하는 제약 기업 FIS(Fabbrica Italiana Sintetici)가 이탈리아 제조 사이트 3곳의 운영 및 작업 공정 디지털 전환을 위해 에머슨(https://www.emerson.co.kr)을 선정했습니다. 에머슨은 2천만 달러(1,610만 유로) 계약으로 자동화 기술을 제공하며, 효율성과 품질 향상, 규제 준수를 위한 완전한 전자 제조 환경을 조성합니다.

FIS 총괄 책임자인 Franco Moro는 “FIS가 올바른 관계를 맺는 것은 침착하고 신중하게 운영을 확장하는 데 반드시 필요한 일입니다.” 라고 전하며 “에머슨은 FIS에게 신뢰할 수 있는 협업 파트너이며 우리는 함께 작업 공정의 디지털화와 자동화에 대한 투자를 통해서 생산과 효율성을 개선할 것입니다.” 라고 말합니다.

FIS Montecchio 시설의 연구 및 개발

FIS Montecchio 시설의 연구 및 개발(이미지. FIS 제공)

FIS는 성장 전략의 일환으로, Termoli 사이트에 1억 2,300만 달러(1억 유로)를 투자하여 새로운 기지를 건설하고 활성 제약 성분의 생산 능력을 두 배로 확장했습니다. 에머슨은 Montecchio 시설과 Termoli 사이트에 Syncade™ 생산관리시스템(MES)을 구현하여, 자동화된 워크플로우와 서류 없는 기록 유지 절차를 제공할 것입니다. 서류 없는 제조를 통해서 생산 효율성을 개선하고 규제 준수, 제품 품질, 재고, 문서 관리와 관련한 이점을 폭넓게 확보할 수 있습니다. 이는 고도의 규제가 적용되는 제약 산업에서 특히 중요합니다.

두 리드 업체는 이전에도 파트너십을 맺은 경험이 있습니다. 2017년, 에머슨은 Termoli 사이트에 제조 모니터링과 관리를 위한 DeltaV™ 분산제어시스템을 제공했습니다. 에머슨은 이번 최신 계약으로 자동화 시스템을 확장하여 측정 및 제어 계기를 추가로 통합할 예정입니다. FIS는 Termoli, Montecchio, Lonigo 사이트를 아우르는 DeltaV를 표준화하여 효율성을 개선하고 지속적인 운영을 달성하는 것을 목표로 합니다.

에머슨 자동화 솔루션의 사장 Mike Train은 “이 프로젝트는 에머슨과 FIS의 긴밀한 관계를 강화하는 계기가 될 것이며, 에머슨은 믿을 수 있는 조력자로서 계속해서 FIS의 장기적인 비즈니스 목표를 지원해 나갈 것입니다.” 라고 전합니다. 또한 “우리의 전문성을 전사적인 디지털 전환 전략의 한 축으로 활용하여 FIS의 작업 공정을 더욱 자동화하고 이 세 곳의 사이트에서 수익성을 끌어올릴 것입니다.” 라고 말합니다.

에머슨은 10년 전략 협약의 일부인 이 계약을 통해서 DeltaV와 Syncade 시스템, 측정 계기, 제어 밸브, 그리고 세 사이트의 전체 제어 시스템과 Termoli와 Montecchio의 새로운 MES 시스템을 포괄하는 10년 서비스 계약을 제공합니다.

자세한 내용은 Emerson.com/DeltaV 및 Emerson.com/Syncade

 

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