Melkus 무인운송차량, 혁신에 혁신을 더해 완성되다
Melkus 무인운송차량, 혁신에 혁신을 더해 완성되다
  • 신현성 기자
  • 승인 2022.07.04 11:49
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자료제공: 서보스타, 사진: SIGMATEK
Smart Factory + Automation World 2022에서 시연된 Melkus C4060과 G130 2.0

2015년 SPS IPC Drives 2015(독일 뉘른베르그)에서 처음 시연된 AGUMOS Q40을 시작으로, 지난 2022년 4월에는 서울 COEX에서 개최된 Smart Factory + Automation World 2022 (MSD 5월호 기사 참조)에서 C4060과 G130 2.0 제품으로 한국에서 시연됐다. 그 최초 개발 목적과 주변 환경의 변화 요구, 기술을 알아보기로 한다.

제어 기술 Melkus Mechatronic의 무인이동차량 시스템(FTS) Agumos Q40은 생산 공정의 작은 부품을 적시에 필요한 곳으로 가져온다. 이 제조업체는 Sigmatek의 WLAN 및 카메라 기술을 활용했고, 최첨단 제어, 안전 및 드라이브 기술을 사용하여 무인 자동 이동 차량 시스템(C4060과 G130 2.0 제품)을 생산하고 있다.

Melkus Mechatronic의 Andreas Melkus 대표는 개별 단일 기계 또는 생산 셀을 자동화하는 것만으로는 더 이상 충분하지 않다는 것을 확신하고 있다.

인더스트리 4.0의 비전(변화하는 요구 사항에 적응한 개별 생산과 이를 반영하여 개별 제품의 대량 생산을 가능하게 하는 생산)이 실현되기 위해서는 생산 공장 내의 로지스틱은 물론, 동시에 전체 생산공정의 전체 자동화가 포함되어야 하는데, 이미 고정되어 있는 생산설비 및 지원체제 시스템의 유연성이 빈약하다. 그래서 Melkus Mechatronic은 무인 운송 차량(AGV)을 개발하게 되었다.

2015년 일본을 여행하는 동안 Melkus는 Toyota 원칙의 다양한 구현을 연구하기 위해 공장을 방문했다. 이 원칙에 따라 오늘날 자동차 산업은 특히 전 세계적으로 진행되고 있다.

그림 1. 멜쿠스 메카트로닉은 무인이동차량 Agumos Q40 개발에서 시그마테크의 광범위한 기술을 활용한다.
그림 2. Agumos의 경우 S‑Dias 시스템을 사용하여 폼팩터가 훨씬 축소되었다.
그림 3. 사람들 앞에서 안전하게 정지하고, 예상치 못한 장애물에 대비하기 위하여 통합된 레이저 스캐너와 새로 개발된 지능형 이미지 처리 솔루션에 의해 안전을 확보한다.
그림 4. 완전한 흐름, 자동화 안전기술은 S-DIAS 기반으로 그리고 시각화는 객체 지향 소프트웨어 제품군 Lasal을 사용하여 독점적으로 개발되었다.

이와 관련하여 Melkus는 “많은 변형이 있는 소규모 배치 크기에 적합성을 달성하기 위해 출시되었는데, 이는 필요한 자재 (대부분 작은 부품)를 팔레트로 설치 현장으로 가져오지 않고 40 x 60cm 운송 컨테이너로 가져와야 함을 의미하며, 전 세계 모든 생산 홀에서 실행 중”이라고 설명했다.

거듭 강조하지만 멜쿠스가 지능형 무인 시스템인 Agumos Q40을 개발한 이유는 영구적으로 설치된 핸들링 및 컨베이어 시스템이 유연성이 빈약하기 때문이다.

이 회사의 수송 큐브는 최대 60kg의 페이로드와 40 x 60cm 운송 컨테이너를 위한 공간을 제공하며, 40 x 40 x 40cm의 기본 치수이므로 콤팩트하다. 결과적으로 좁은 생산 통로와 창고 차선에서도 사용할 수 있다는 말이다. 로드 캐리어의 회전 방향과 높이를 유연하게 정렬(정착)하는 기능으로 인체 공학을 최적화하고 기존 시설에 쉽게 적응할 수도 있다. 사람들 앞에 서고 사람들 앞에서 장애물을 안전하게 감지하기 위해 레이저 스캐너도 장착했다.

다양한 기술들이 적용되다
Melkus는 “자동화 기술의 풀 서비스 제공업체의 학제간 전문 지식 역량 없이는 이러한 제어, 안전 및 드라이브 기술뿐만 아니라 카메라 기술 및 통신도 포함된 복잡한 새로운 개발이 불가능 했을 것”이라 확신하고 있다.

시그마테크는 고객별 시스템 개발 및 양산에 풍 부한 경험을 보유하고 있으며, S-Slides 제품 라인에는 모듈이 있다. 12.5 x 104 x 72mm의 치수로 S-DIAS 엄청나게 소형화되었다.

Agumos Q40의 경우 폼팩터가 다시 바뀌었다. 서보 드라이브의 경우 시그마테크 개발 엔지니어는 검증된 DC 062 서보 모터 출력 스테이지를 사용했다. 이것은 6A 연속 전류와 15A 피크 전류를 갖고 있고, 위치 피드백 및 ‘Safe Torque off’ 안전 기능(최대 SIL 3/PL e, Cat 4)을 위한 인크리멘탈 인코더 입력이 있다.

멜쿠스에 따르면 이 회사는 기존의 전자 제품을 더욱 축소했는데, 이 변형은 정확히 무인 이동차량의 혁신적인 드라이브 유닛과 매우 일치 한다.

그러고 최근 소형화 단계는 시그마테크 시리즈 제품에 적용되어 Agumos Q40용으로 개발된 제어 CPU도 S-Dias 표준제품에 포함되었다. Aschl Franz 시그마테크 혁신관리 총괄 책임자는 “S-Dias 제품군의 CPU 모듈 회로와 관련하여 처음으로 직접 통합된 WLAN 연결로 상위 수준 제어 시스템이나 원격 유지 관리와 같은 실시간 요구 사항 없이 외부 시스템에 더 쉽게 연결할 수 있다”고 말했다.

안전과 관련된 CPU는 고객별 제어 보드에 탑재 되어있다. 안전과 비안전 제어 기능의 조합에 대한 요구는 산업 자동화 기술의 모든 응용분야에서 나타나고 있으며 증가하는 추세다.

시그마테크 개발자들은 Melkus Mechatronic의 무인 이동 차량를 위한 이미지 처리 시스템을 개발하면서 새로운 지평을 열었다. Aschl은 “여기서 노하우는 칩 수준으로 내려간다. 산업 자동화의 센서 기술과 이미징은 빠르게 발전하고 있으며 시그마테크는 여기서 새로운 기술을 개발할 수 있었다. 공정 모니터링 분야의 첫 번째 프로젝트는 이미 시행 중이다”고 말했다. 장애물이 있는 경우 AGVS의 동작은 최소한 정상 작동만큼 중요하다.

메카트로닉의 Agumos 시스템은 상위 제어 컴퓨터로서 헤드 스테이션 디스패치 기능을 추가 하였다. Melkus Mechatronic의 Agumos 시스템은 디스패처 기능을 수행하는 상위 제어 컴퓨터로서 헤드 스테이션 디스패치 기능을 가지고 있다.

덕분에 개별 이송차량의 상태(예: 배터리 잔량 또는 위치)를 모니터링하고 이동 명령을 충돌 없는 이동 명령으로 변환한다. S-DIAS 구성 요소로 구성된 스테이션은 4중 중복성으로 이중 오류도 방지 할 수 있다. 이 시스템은 시그마테크의 표준 안전 하드웨어만을 사용하여 WLAN을 통해 안전한 비상 정지 기능을 가능하게 한다. 헤드스테이션 은 TCP/IP를 통해 상위 CPU 또는 제어 시스템과 통신한다. OPC UA 프로토콜을 사용하여 모든 타사 시스템과의 통신도 가능하다

시그마테크의 올인원 엔지니어링 도구인 라잘은 응용 프로그램을 만드는데 사용되었다. 프로세스, 이동 및 안전 기술과 시각화는 객체 지향 소프트웨어 제품군으로 개발되었다. 매우 복잡한 움직임 패턴을 구현하기 위해 기술자는 광범위한 시그마테크 라이브러리에서 구현하고 테스트된 템플릿으로 대체 할 수 있었다. 덕분에 작업이 훨씬 쉬워지고 무엇보다도 테스트 노력이 감소했다.


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