A. 거리센서는 다양한 기술을 조합하여 만들어진다. 초음파 이미터와 광 IR 이미저 그리고 점차 각광받고 있는 광전(Photoelectric) 혹은 레이저/LED 기반 플랫폼 등이 대표적이다. 이 중 레이저 기반 센서는 거리 및 정확도라는 관점에서 여타 센서보다 높은 정밀도를 보장한다. 
 

거리센서의 주요 기술로는 삼각검증(Triangulation)과 TOF(Time of Flight) 및 펄스 타입 TOF 그리고 변조 빔 시스템(Modulated Beam Systems) 등이 있다. 이 중 가장 적합한 기술이 응용사례에 따라 달라진다. 

예를 들어 삼각검증은 수 ㎜에서 수 m에 이르는 짧은 거리에서 검사하며, 정확도를 중요시하는 응용사례에 적합하다. 

이들 기술은 대상을 정확히 조준하기 위해 레이저에 의존한다. 이후 레이저가 (보통 CMOS 기반의)수신기 배열에 반사됨으로써 거리를 측정할 수 있다.

TOF 및 펄스 타입 TOF의 경우 빛이 다시 돌아오는 시간을 바탕으로 거리를 측정할 수 있다. 하지만 ‘라운드 트립(직역하자면 왕복 여행)’을 측정하는 대신 레이저의 강도를 변조한다. 시간에 따라 신호의 세기를 조절하는 것. 이후 신호의 변화폭을 통해 거리를 계산한다. 
 

이러한 타입의 레이저 센서는 일반적으로 수 ㎜에서 수 m에 이르는 거리 범위에 사용할 수 있다. 이러한 신서에 사용되는 빔 스팟은 검측 대상의 크기에 따라 크기를 확대 및 축소할 수 있다. 또한 목표까지의 거리(Distance to Target)가 증가함에 따라 크기가 작아질 수 있다.

 

A. 레이저 기반 광전센서의 하우징 및 내구성은 제품을 사용하는 산업분야 및 환경 등의 요인에 좌우되는 경향이 있다. 예를 들어 TOF 및 삼각검증 기술을 기반으로 한 레이저 센서를 식품 제조 및 포장 혹은 의약품 제조공정에 사용한다면 스테인리스강 재질이며 FDA 승인을 받은 MIL-STD-202G 규격 하우징을 사용하는 것이 적절한 선택이다. MIL-STD-202G 하우징은 기계적 충격에 강하며 심한 진동에도 장비를 안정적으로 보호할 수 있다.

응용사례에 따라 IP69K 등급을 적용할 수도 있다. IP69K 등급은 제조 혹은 포장 공정에서 발생할 수 있는 먼지를 비롯한 이물질이 유입되는 것을 막아준다. 또한 고온(최대 약 80℃) 및 고 압력(최대 1450psi)의 물에도 견딜 수 있다. 위생 공정을 거쳐야 하는 식품 등의 분야에 적합하다.

 

A. 색상과 대비 모두 센서 감지에 큰 영향을 미친다. 

포장 공정에서 상자의 모양과 색상 변경 그리고 거리 등은 제품 검출 정확도에 영향을 미칠 수 있는 요소로 작용한다. 예를 들어 검체의 색상이 배경 색과 동일할 경우 표준 센서(음향 센서, 자기 센서 등)로는 감지하기 어려울 수도 있다. 제품의 형상과 색상의 대비 그리고 거리 등의 요소는 배경과 뒤섞여버리는 경향이 있다. 설령 검체 색상이 무지개색이라 하더라도 이러한 현상을 방지할 수 없다. 이는 센서 성능에 제한을 주는 요소다.

 

A. 레이저 센서는 제품의 투명도나 반사체에 영향을 받지 않는다. 레이저 기반 센서의 아름다움이다. 

광전자 기술은 검체를 차별하지 않는다. 색상이나 투명도 혹은 반사 특성이 어떻든 동일한 성능을 발휘한다. 

광전 센서는 세 가지 감지 방식 중 하나를 사용한다. 투과, 반사 및 역반사, 근접 및 확산 등이 그것이다. 각 기술은 반투명한 물체 혹은 반사체를 검출하는 데 이점을 가지고 있다.

 

투과 센서는 일반적으로 한 쪽에는 방사기(이미터)를, 다른 쪽에는 수신기(리시버)를 부착하고 있다. 검체가 방사기와 수신기 사이를 지나가면 레이저 광선을 가로막게 되고, 이를 통해 검체를 검출한다.

 

역반사 센서는 방사기와 수신기를 동일한 하우징 내에 탑재하고 있다. 이 센서의 특징은 반사장치(리플렉터)를 활용해 는 광선을 수신기로 반사한다는 것. 검체가 반사장치와 수신기 사이를 지나갈 때 레이저 광선을 가로막게 되고, 이를 통해 검체를 검출한다.

 

근접 센서 역시 방사기와 수신기를 한 하우징 내에 탑재하고 있다. 역반사 센서와 동일한 구조다. 하지만 검체를 반사장치처럼 활용하여 물체를 검출한다. 일부 광전 플랫폼에서는 감지에 필요한 광선을 특정 거리에 맞추어 조절할 수 있다. 이를 바탕으로 광선에 부딪히는 검체만 검출한다. 이 방법을 활용하면 반사율 혹은 대비가 높은 검체의 경우에도 안전하게 검출할 수 있다. 단, 검사 가능한 거리를 넘어서면 아무것도 검출할 수 없다.

 

레이저 센서의 경우 센서와 반사장치 사이의 거리가 증가할수록 감지 정확도가 낮아진다. 하지만 Q4X는 검체 및 검체 움직임을 추적하고 감시하는 과정에 반사장치를 필요로 하지 않는다. Q4X는 합격·불합격 판정을 내릴 수 있다. 색상 혹은 대비에 의존하지 않고 거리 정보만을 활용하는 것. 

Q4X는 또한 대상과 배경 색상을 구분할 수 있다. 이를 바탕으로 300㎜ 범위에서 최대 초당 2천 개의 이벤트를 감지할 수 있다.  

 

A. 레이저 기반 센서 플랫폼을 선택하기 위한 몇 가지 요인이 있다.

 

활용할 분야에 적절한 기술인지를 확실히 한다. 예를 들어 음향 센서(Acoustic Sensor)를 활용해 물체와 센서의 거리 및 물체의 윤곽을 검출한다면 색상 혹은 대비와 관련한 자료를 얻을 수 없다. 근접 및 확산 센서를 활용하면 검체의 크기와 윤곽 그리고 거리에 대한 정보를 얻을 수는 있지만 그 밖의 정보를 얻을 순 없다.

 

센서가 검출 작업을 수행할 산업분야 및 환경을 명확히 한다. 자동차 제조분야에서는 제품의 배치를 검출하기 위한 삼각검증 기법이 필요한 반면 식품 제조공정에는 상자 안의 내용물을 확인하기 위한 TOF 기술이 필요하다.

 

어떤 기술이 필요한 작업 수행에 보다 효율적이고 이로운지 결정한다. 속도와 정확도를 필요로 한다면 높은 검지율을 가진 광전 역반사 센서가 적절한 선택이다. 대상의 색상 및 대비가 줄어들까 걱정이라면 삼각검증 기반 플랫폼이 보다 적합하다.