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수직 다관절 로봇이란?

수직형 다관절 로봇은 사람의 손처럼 움직일 수 있는 산업용 로봇의 일종입니다.

구동을 위한 축이 적은 로봇에 비해 자유도가 높아 사람이 손으로 하던 작업이나 자유도가 낮은 로봇으로 시간을 들여 하던 작업을 효율적으로 진행할 수 있습니다. 수직형 다관절 로봇은 동작 범위가 넓기 때문에 정밀한 작업을 반복적으로 수행하는 것이 강점입니다. 이러한 특성을 살릴 수 있는 생산 현장에 도입하면 업무 효율화를 기대할 수 있습니다.

수직 다관절 로봇의 사용 용도

수직형 다관절 로봇은 자동차, 가전제품, 식품 등 사용 분야가 다양합니다. 생산라인에서 다음과 같은 공정에 사용됩니다.

1. 용접

자동차 차체 등을 부재의 금속을 녹여 접합하는 작업입니다. 로봇이 수행함으로써 정확하고 균일한 용접이 가능해져 품질 향상을 기대할 수 있습니다.

2. 이송

제품이나 부품을 일정한 간격으로 고속으로 정렬하거나 고중량 화물을 이동시키는 작업입니다.

3. 조립

잡은 부품을 다른 부품에 조립하거나 나사를 조이는 작업입니다. 수직형 다관절 로봇은 사람이 손으로 하는 작업도 대응할 수 있기 때문에 숙련된 장인정신과 같은 작업을 정확하게 재현할 수 있습니다.

4. 도장

수직형 다관절 로봇의 손아귀에 장착된 스프레이 건으로 자동차 차체 등에 색을 칠하는 작업입니다.

5. 검사

검사용 카메라나 센서의 측정 범위 내에 부품을 접근시켜 외관이나 품질의 좋고 나쁨(OK/NG 등)을 판단하게 하는 작업입니다.

수직 다관절 로봇의 원리

수직 다관절 로봇은 매니퓰레이터와 컨트롤러, 티칭 펜던트로 구성되어 있습니다.

1. 매니퓰레이터

매니퓰레이터는 로봇 팔 본체 부분입니다. 관절에 장착된 서보모터에 의해 다양한 동작을 수행합니다. 매니퓰레이터 끝에는 수직형 다관절 로봇이 작업을 수행하기 위해 다음과 같은 도구를 장착합니다.

• 용접기
• 드라이버
• 검사용 카메라
• 도장용 스프레이 건
• 로봇 핸드
• 세척 장치

2. 컨트롤러

컨트롤러는 매니퓰레이터를 제어하기 위한 장치로 다음과 같은 기능이 있습니다.

PLC 등 상위 장치의 지령에 따라 로봇의 다음 동작을 결정합니다.
로봇이 정밀하게 움직일 수 있도록 모터의 동작을 연산, 지령합니다.
동작상의 이상을 감지하여 정지합니다.

최근에는 AI가 탑재된 제품도 많이 출시되고 있습니다. 티칭을 하지 않아도 로봇이 스스로 다음 동작을 판단하여 동작하는 제품도 있습니다.

3. 티칭 펜던트

티칭 펜던트는 수직형 다관절 로봇을 사람이 조작하기 위한 장치입니다. 키보드나 터치패널을 통해 로봇에게 동작을 기억하게 하거나(티칭), 로봇에 이상이 발생했을 때 알람 내용을 확인할 때 사용합니다.

수직 다관절 로봇의 기타 정보

1. 수직형 다관절 로봇과 수평형 다관절 로봇의 차이점

수직 다관절 로봇과 수평 다관절 로봇의 차이는 ‘할 수 있는 동작의 복잡성’에 있습니다.

• 수직 다관절 로봇
  수직형 다관절 로봇은 일반적으로 6개의 축을 가지고 있으며, 각 축을 회전시켜 3차원 공간에서 자유롭게 움직일 수 있는 동작을 할 수 있다. 즉, X, Y, Z와 같은 수평, 수직 동작뿐만 아니라 Rx, Ry, Rz와 같은 회전 동작도 할 수 있습니다.
• 수평 다관절 로봇
  수평 다관절 로봇은 기본적으로 수평방향으로 동작하는 축이 3개, 수직방향으로 동작하는 축이 1개인 4축 구성으로 이루어져 있습니다. 즉, 3개의 축으로 수평방향(3차원 방향으로 표현하면 X, Y)을 자유롭게 이동하고, 나머지 1개의 축으로 수직방향(3차원 방향으로 표현하면 Z)으로 이동한다. 이러한 구조로 인해 수평 다관절 로봇은 3차원 공간에서 회전 동작(Rx, Ry, Rz)을 할 수 없습니다.

2. 수직 다관절 로봇 도입의 이점

수직형 다관절 로봇을 도입하여 사람이 하던 작업을 로봇으로 대체하면 다음과 같은 장점이 있습니다.

• 수직 다관절 로봇
  로봇은 정밀한 작업이나 단조로운 반복 작업(예: 제품 픽앤플레이스)에 능숙하다. 이러한 작업을 수직형 다관절 로봇에 맡기면 작업자는 보다 부가가치가 높은 작업에 집중할 수 있습니다. 이를 통해 공장의 생산성을 높일 수 있습니다.
• 로봇을 도입한 공정의 품질이 높아진다
  로봇은 사람과 달리 같은 작업을 반복할 때 편차가 적어 품질 향상을 기대할 수 있습니다. 수직형 다관절 로봇을 도입하면 반복적으로 ±0.1mm 정도의 오차범위에서 용접을 하거나 매번 정확한 양으로 도포하는 것이 가능해집니다.

병렬 로봇이란?

병렬 링크 로봇은 병렬로 연결된 팔을 이용해 한 지점에 대해 고속, 정밀한 동작을 하는 산업용 로봇입니다.

팔은 링크와 조인트라는 부품으로 구성되며, 3팔 제품이 주류를 이루고 있습니다. 병렬 링크 로봇은 구성이 단순해 유지보수성이 우수합니다. 여러 개의 모터 출력이 팔 끝부분의 한 지점에 집중되는 구조로, 고출력으로 고정밀도의 동작을 실현할 수 있습니다.

자동화 설비의 픽업 작업 등에 활용되고 있습니다. 또한, 병렬 링크 로봇의 암에는 카본 파이프/CFRP 파이프가 사용됩니다.

병렬 로봇의 사용 용도

병렬 로봇은 산업에서 널리 사용되는 기계입니다. 다음은 병렬 로봇의 사용 용도의 일례입니다.

• 식품의 팔레트 적재 및 정렬
• 화장품 등의 라벨 부착 작업
• 경량 반도체 부품 등의 픽업 작업

빠르고 정밀한 동작이 가능하기 때문에 공작물 분류나 이동을 포함한 픽업 등 비교적 가벼운 작업에 활용됩니다. 스카라 로봇을 제외한 산업용 로봇은 일반적으로 고성능인 만큼 도입 비용이 높고, 복잡한 유지보수 작업이 필요한 경우가 많습니다.

또한, 전문적인 티칭 작업이 필요한 경우가 많기 때문에 많은 비용 부담을 고려해야 합니다. 반면, 병렬링크 로봇은 스칼라 로봇을 제외한 산업용 로봇에 비해 구조가 단순합니다.

따라서 도입비용이 저렴하고 유지보수 및 관리가 용이하다는 장점이 있습니다.

병렬 로봇의 원리

병렬 링크 로봇은 주로 모터와 베어링, 링크 암 등으로 간단하게 구성됩니다. 일반적으로 3개의 링크 암이 병렬로 연결되어 있으며, 각각의 링크 암에 각각 모터가 장착되어 있습니다.

본체 베이스 부분은 천장에 고정되어 있고, 링크 암 등에 의해 암 끝부분이 매달려 있는 상태입니다. 병렬 로봇은 병렬 링크 메커니즘을 가지고 있다는 점이 가장 큰 특징입니다. 병렬 링크는 여러 개의 모터 출력이 팔 끝부분의 한 지점에 집중되어 동작하도록 하는 메커니즘입니다. 일반적으로 다관절 로봇은 로봇 팔의 끝부분을 움직이기 위해 각 관절을 순차적으로 작동시켜야 합니다. 이것이 직렬 링크 메커니즘입니다.

반면, 병렬 링크 구조는 여러 개의 관절이 동일한 최종 출력처에 연결되어 있기 때문에 각각을 병렬로 동작시켜 최종 출력처를 움직이게 됩니다. 이를 병렬 링크 메커니즘이라고 하며, 직렬 링크 메커니즘으로 동작하는 로봇보다 더 빠르게 동작할 수 있습니다. 병렬 링크 메커니즘은 암과 모터, 베어링으로 구성됩니다. 따라서 구조가 간단하고 저렴하게 도입할 수 있습니다.

각 제조사에서 판매하는 병렬 링크 로봇도 다른 다관절 로봇에 비해 가격이 저렴합니다. 저렴하게 도입할 수 있기 때문에 제조 현장 담당자가 쉽게 접근할 수 있는 제품입니다. 고속 동작이 가능하다는 점을 활용하면 픽앤플레이스와 같은 작업을 자동화할 수 있습니다. 적절한 곳에 여러 대를 도입하면 공장의 여러 공정을 자동화하는 효과를 기대할 수 있습니다.

병렬 로봇의 기타 정보

스칼라 로봇과의 차이점

스칼라 로봇은 수평으로 움직이는 회전축을 3축, 상하로 움직이는 1축을 갖춘 수평 다관절형 산업용 로봇입니다. 병렬 링크 로봇과 스칼라 로봇은 벨트 컨베이어에서 공작물을 운반하는 작업에서 비슷하게 적용되고 있습니다. 이 둘의 차이점은 수평 작업과 고속성입니다.

스칼라 로봇은 일명 수평 다관절 로봇이라고 불리는 직렬 링크 메커니즘의 로봇입니다. 이는 지면에 대한 수평 방향의 움직임에 강점을 가진 로봇으로, 수평 방향의 나사 조임이나 공작물 흡착과 같은 작업을 할 수 있습니다.

반면, 병렬 로봇은 기본적으로 지면에 수직으로 움직이는 작업을 잘하는 로봇입니다. 즉, 스칼라 로봇이 할 수 있는 나사 조임 작업 등을 수행하기 어렵습니다. 하지만 병렬 로봇은 스칼라 로봇보다 빠른 속도로 작업을 할 수 있기 때문에 수직 방향의 작업에 있어서는 스칼라 로봇보다 더 효율적입니다.

네트워크 스캐너란?

네트워크 스캐너는 컴퓨터 네트워크에 연결할 수 있는 스캐너의 일종입니다.

스캐너 본체에 직접 연결하지 않고 네트워크를 통해 컴퓨터에 연결합니다. 이를 통해 컴퓨터나 네트워크상의 다른 기기에서 쉽게 접근하고 조작할 수 있습니다.

네트워크 스캐너는 종이 문서를 디지털 데이터로 변환하는 데 사용합니다. 인보이스, 영수증, 계약서 등 일상 업무에 사용되는 종이 문서를 전자화하는 데 가장 적합한 방법입니다.

이를 통해 문서를 이메일로 보내거나 파일 공유 서비스에 저장하거나 다른 기기에서 볼 수 있도록 할 수 있습니다.

네트워크 스캐너의 사용 용도

네트워크 스캐너는 종이 문서를 디지털 데이터로 변환하는 데 사용할 수 있습니다. 다음은 그 주요 사용 사례를 몇 가지 소개하고자 합니다.

1. 사무처리 자동화

네트워크 스캐너는 문서의 디지털화를 자동화하여 사무 업무를 획기적으로 효율화할 수 있습니다. 이를 통해 데이터 입력 시간을 줄이고 인적 오류를 최소화할 수 있습니다.

2. 원격지와의 정보 공유

네트워크 스캐너를 사용하면 문서와 이미지를 디지털화하여 즉시 네트워크에 업로드할 수 있습니다. 이를 통해 원격지에 있는 팀원 및 파트너와 쉽게 정보를 공유할 수 있습니다.

3. 문서 백업 및 보관

네트워크 스캐너를 사용하면 중요한 문서를 쉽게 백업하고 보관할 수 있습니다. 이를 통해 데이터 손실의 위험을 줄이고 필요한 정보를 즉각적으로 얻을 수 있습니다.

4. 계약서 및 법적 문서 관리

법률 문서와 계약서는 종종 종이로 보관되는 경우가 많은데, 이를 디지털화하면 검색과 접근이 용이해집니다. 일부 고급 네트워크 스캐너는 스캔한 데이터에 대한 접근 권한을 제한할 수 있는 기능도 있습니다.

5. 친환경적인 사무실

데이터를 디지털화하면 종이 기반 문서 생성 및 보관과 관련된 환경 영향을 크게 줄일 수 있습니다.

이는 네트워크 스캐너의 일부 사용 사례에 불과합니다. 적절하게 선택하고 도입하면 모든 업무 환경에서 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

네트워크 스캐너의 원리

네트워크 스캐너는 이름에서 알 수 있듯이 네트워크에 연결된 스캐너이지만, 그 원리를 이해하려면 스캐닝과 네트워킹이라는 두 가지 주요 요소를 고려해야 합니다.

1. 스캐닝

스캐너의 기본 기능은 종이 문서나 이미지를 디지털 데이터로 변환하는 것입니다. 이 프로세스는 일반적으로 CCD(전하 결합 장치) 센서를 사용하여 물리적 문서를 한 줄씩 읽고 그 정보를 디지털 신호로 변환합니다. 이 디지털 신호는 나중에 이미지로 재구성되어 컴퓨터에서 표시하거나 편집할 수 있습니다.

2. 네트워킹

네트워크 스캐너의 고유한 요소는 스캔한 데이터를 네트워크에 직접 전송할 수 있다는 점입니다. 이는 이더넷 연결 또는 Wi-Fi를 통해 스캐너가 네트워크에 직접 연결되어 있을 때 가능합니다.

스캔한 데이터는 지정된 네트워크 위치(예: 서버 또는 특정 PC)로 직접 전송됩니다. 또한 이메일이나 클라우드 스토리지에 직접 업로드할 수도 있습니다.

네트워크 스캐너는 이 두 가지 기능을 결합하여 물리적 문서를 디지털화하고 그 데이터를 네트워크 전체에서 즉시 공유할 수 있는 기능을 제공합니다. 이를 통해 정보의 접근성과 공유성을 크게 향상시켜 전체 비즈니스 프로세스의 효율성을 높일 수 있습니다다.

네트워크 스캐너에 대한 추가 정보

네트워크 스캐너의 기능

네트워크 스캐너의 주요 기능은 다음과 같습니다.

• 디지털화
  가장 기본적인 기능은 물리적 문서와 이미지를 디지털 포맷으로 변환하는 것이다. 이를 통해 종이 기반 정보를 전자적으로 저장, 편집 및 공유할 수 있습니다.
• 네트워크 연결
  네트워크 스캐너는 Wi-Fi 또는 이더넷을 통해 네트워크에 연결됩니다. 이를 통해 스캔한 데이터를 네트워크의 어느 위치로든 직접 전송할 수 있습니다.
• 자동 피드 및 양면 스캔
  많은 네트워크 스캐너에는 자동 급지 장치가 장착되어 있어 한 번에 여러 페이지를 자동으로 스캔할 수 있습니다. 또한 양면 스캔 기능을 갖춘 모델도 있어 양면 인쇄된 문서도 쉽게 디지털화할 수 있습니다.
• OCR (광학 문자 인식)
  고급 네트워크 스캐너는 OCR 기술을 사용하여 스캔한 문서의 텍스트를 인식하고 편집 가능한 텍스트 파일로 변환할 수 있습니다. 이를 통해 검색 가능한 PDF를 생성하고 데이터 입력 시간을 크게 절약할 수 있습니다.
• 보안
  네트워크 스캐너는 데이터를 안전하게 전송할 수 있는 보안 기능을 갖추고 있습니다. 여기에는 데이터 암호화, 사용자 액세스 제한, 안전한 네트워크 통신 등이 포함됩니다.
• 클라우드 연동
  일부 네트워크 스캐너는 클라우드 스토리지 서비스와의 연동 기능을 가지고 있습니다. 이를 통해 스캔한 데이터를 구글 드라이브, 드롭박스, 원드라이브와 같은 클라우드 서비스에 직접 업로드할 수 있습니다. 이를 통해 원격지에 있는 팀원들과의 정보 공유를 용이하게 할 뿐만 아니라 데이터 백업 및 접근성을 향상시킬 수 있습니다.
• 이메일 전송
  스캔한 문서를 직접 이메일로 전송하는 기능도 있습니다. 이를 통해 정보 공유가 더욱 빠르고 쉬워집니다.
• QR 코드 인식
  일부 네트워크 스캐너는 스캔한 문서에서 QR 코드를 읽을 수 있습니다. 이는 문서의 자동 분류 및 데이터 입력을 단순화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이는 네트워크 스캐너가 제공하는 기능 중 일부에 불과합니다. 사용 시나리오와 비즈니스 요구 사항에 따라 다양한 추가 기능과 사용자 정의가 가능한 모델을 선택할 수 있습니다.

고품질 네트워크 스캐너는 정보의 접근성과 공유성을 크게 향상시켜 전체 비즈니스 프로세스의 효율성을 높일 수 있습니다.

세이프티 라이트 커튼이란?

세이프티 라이트 커튼은 설비 내 사람의 침입을 감시하는 광센서입니다.

주로 작업자의 안전대책을 목적으로 설비 출입구 및 위험 구역에 설치됩니다. 안전성을 중시하는 특성상 국제표준 IEC61496-1/2의 센서 일반 안전규격에 따라 설계 및 평가되어 제3자 인증기관에서 안전용 장비로 인증을 받은 제품이 많습니다.

세이프티 라이트 커튼의 사용 용도

세이프티 라이트 커튼은 주로 산업에서 사용되는 장치 중 하나입니다. 다음은 세이프티 라이트 커튼의 사용처의 일례입니다.

• 프레스기 개구부 주변
• 제품 반전 장치 주변
• 파쇄기, 선별기 개구부 주변
• 박물관, 금고 등의 방범

대형 구동 기계 주변에서 사람의 침입을 감지하는 용도로 많이 사용됩니다. 기계에 끼이거나 끼임으로 인한 사고를 방지합니다.

대형 구동 기계에 대한 침입을 방지할 때는 울타리나 펜스로 덮어 물리적으로 침입이 불가능하도록 하는 방법이 일반적입니다. 하지만 사람의 출입이 잦은 곳이나 정기적인 유지보수가 필요한 곳을 완전히 가리는 것은 불편합니다. 이러한 부분에는 안전 라이트 커튼을 설치하여 사람이 침입했을 때 설비가 정지하도록 합니다.

산업 용도 외에도 사람의 출입이 잦고 야간에 방범이 필요한 박물관 등에 사용되기도 합니다.

세이프티 라이트 커튼의 원리

세이프티 라이트 커튼은 광센서, 하우징, 리드선 등으로 구성됩니다.

1. 광센서

광센서는 투광과 수광 유닛이 한 쌍으로 구성된 구조가 일반적입니다. 광전 센서나 레이저 센서와 마찬가지로 투광된 빛을 차단하여 수광 기기가 물체를 감지하고 신호를 발신하는 방식입니다. 투광된 여러 개의 평행광을 수광할 수 있도록 광축을 맞춰서 설치해야 합니다.

투광기의 광원은 파장 400nm~1,500nm의 범위를 사용하도록 규정되어 있습니다. 주로 파장이 900nm 정도의 적외선을 출력하는 LED가 주로 사용됩니다.

세이프티 라이트 커튼은 안전을 중시하는 기기이기 때문에 만약 센서가 고장 나더라도 이상 징후를 감지하면 설비를 정지시키는 동작을 하기 때문에 안심할 수 있습니다. 헬스 신호를 광센서에 섞어 발신하고 있으며, 응답 시간 내에 수신하지 못하면 회로 고장으로 고장 신호를 발신합니다.

2. 하우징

하우징은 광센서와 내부 기판을 보호하기 위한 외피입니다. 일반적으로 단단한 합성수지나 금속 등이 사용된다. 안전 대책 제품임을 알리기 위해 호랑이 무늬로 도장되어 있는 경우도 있습니다.

3. 리드선

리드선은 센서와 외부 제어기기를 연결하기 위한 부품입니다. 일반적으로 다심 이동 케이블 등이 사용됩니다. 커넥터 케이블로 되어 있는 경우도 많습니다.

안전 라이트 커튼을 선택하는 방법

안전 라이트 커튼의 선정 기준은 감지 높이, 광축 피치, 감지 거리 등입니다.

1. 감지 높이

감지 높이는 안전 라이트 커튼의 광선이 방출되는 폭입니다. 개구부 크기에 따라 선택해야 합니다.

감지 높이가 클수록 넓은 범위를 감지할 수 있지만, 가격이 비싸고 장비가 커져 비경제적입니다. 일반적으로 개구부 크기를 최소화하여 안전 라이트 커튼의 크기를 작게 설계합니다.

2. 광축 피치

광축 피치는 광축이 발사되는 간격입니다. 최소 감지 물체라고도 하며, 값이 짧을수록 작은 물질의 침입도 감지한다. 그러나 광축 피치가 짧을수록 가격도 비쌉니다.

손가락의 침입도 감지하고 싶다면 10mm~20mm 폭을 선택합니다. 손의 침입을 감지하려면 20mm~40mm 폭을 선택합니다. 팔이나 인체의 침입을 감지하려면 40mm 이상의 폭을 선택합니다.

3. 감지 거리

감지 거리는 투광기와 수광기의 설치 간격입니다. 개구부 크기에 따라 선택합니다. 일반적으로 감지 거리가 길수록 가격이 비싸지는 경향이 있습니다.

감지 거리가 5m 이하의 짧은 제품이 있습니다. 최대 50m 이상 감지할 수 있는 제품도 판매되고 있다. 일반적으로 감지 피치가 짧을수록 감지 거리도 짧아지는 경향이 있습니다.

세이프티 라이트 커튼의 기타 정보

세이프티 라이트 커튼의 기능

안전성을 보장하는 세이프티 라이트 커튼이지만, 일부 비활성화하는 기능으로 뮤팅 기능이나 블랭킹 기능이 있습니다. 다만, 사용법을 잘못 사용하면 사망사고로 이어질 수 있으므로 사용 시 주의가 필요합니다.

뮤팅 기능은 세이프티 라이트 커튼을 일시적으로 비감지 상태로 만드는 기능입니다. 감지 영역의 일부를 대상으로 실시합니다. 예를 들어, 제조 중인 제품이나 부품 등이 세이프티 커튼을 통과할 때만 통과하는 부분만 비검출 상태로 만드는 것입니다.

블랭킹 기능은 세이프티 라이트 커튼의 일부를 상시 비활성화하는 기능입니다. 작업대 등 고정물에 의해 광축이 상시 차광되는 장치에서 사용됩니다.

안전 컨트롤러란?

안전 컨트롤러는 안전 입력 기기에서 받은 신호로 기계가 안전하게 작동하는지 여부를 판단하고 제어하는 기기를 말합니다.

위험할 경우 기계를 가동하지 않거나 기계를 강제 정지 제어하는 기능이 있습니다. 기능 안전 기준에 따른 전자 부품과 소프트웨어로 안전성이 입증된 제품이라고 할 수 있습니다.

안전 컨트롤러의 사용 용도

안전 컨트롤러는 입력기기, 출력기기, 안전 컨트롤러 자체에 이상이 없는지 확인합니다.

기계 가동 중 입력 기기에서 신호를 받습니다. 입력 장비의 예로는 비상 정지 푸시 버튼 스위치나 라이트 커튼이 있습니다. 입력 기기가 온/오프 2값 신호를 출력하고, 이 신호의 상태에 따라 출력 기기에 대해 강제 정지 제어 신호를 보내거나 입출력 기기의 상태를 모니터링합니다.

기계에 고장이 발생하면 자가 진단을 통해 고장을 감지하고 출력을 정지시켜 기계의 동력을 차단합니다. 이상 발생 시 작업자가 위험한 상태에서도 안전하게 출력기기를 정지시킬 수 있습니다.

안전 컨트롤러의 원리

안전성 측면에서 하드와이어 구성의 장비가 주류를 이루었으나, 안전회로 구성이 가능해짐에 따라 전자식 장비에서도 하드와이어 구성과 동등한 품질을 확보할 수 있게 되었습니다.

안전 컨트롤러의 내부 구조는 기능적 안전성을 고려하여 설계 및 제조되고 있습니다. 입력단자와 출력단자 사이의 내부에 입력회로, CPU, 출력회로가 있으며, CPU가 입력회로와 출력회로에 대해 상호 체크와 백체크를 하고, 장비 내부에서 CPU끼리 진단과 감시를 합니다. 이러한 점검을 통해 정상일 때만 기계가 동작하는 구조입니다.

안전 컨트롤러의 종류

안전 컨트롤러는 프로그래밍의 유무에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

1. 프로그래밍이 가능한 유형

프로그래머블 세이프티 컨트롤러라고도 하며, 기계에 맞는 안전 제어 프로그램을 만들 수 있습니다. 따라서 복잡한 로직 구축이 필요한 경우에도 유연하게 대응할 수 있습니다.

2. 프로그래밍이 불가능한 유형

일반적으로 안전 릴레이 유닛이라고 불리는 것으로, 입력과 출력을 한 쌍씩 대응하는 것부터 여러 개의 입력과 출력을 가지고 간단한 안전 제어 회로를 구축할 수 있는 것까지 다양합니다.

제품에 따라서는 프로그램 없이도 쉽게 안전 제어 회로를 구축할 수 있으며, 전체 정지 및 부분 정지를 실현할 수 있습니다.

안전 컨트롤러의 기타 정보

1. 안전 컨트롤러의 안전성

안전 컨트롤러가 안전하다는 것을 입증하기 위해서는 기능 안전 표준에 근거해야 합니다.

기능 안전 기준은 물건은 언젠가는 고장나고 사람은 반드시 실패한다는 생각을 바탕으로 합니다. 고장이나 실수로 인해 발생하는 피해의 규모에 대해 허용 가능한 위험을 감소시키는 대책을 결정합니다.

피해 규모에 따른 대책의 수준을 안전도 수준(영문: Safety Integrity Level)이라고 합니다. 안전도는 4단계로 나뉘며, 안전도 4가 가장 높은 수준의 대책을 요구하고, 안전도 1이 가장 낮은 수준의 대책을 요구하게 됩니다.

‘기능안전기준에 따른’이란 피해의 크기에 따라 대책의 수준을 정하고, 설계 근거와 제조 과정 등의 기록을 통해 대책이 제대로 반영되었음을 제3자에게 설명할 수 있도록 하는 것으로 정의하고 있습니다.

2. 안전 컨트롤러에서 사용하는 프로그램

안전 컨트롤러의 프로그램에는 사다리 방식, 플로우 차트 방식, 스텝 사다리 방식, SFC(영문: Sequential Function Chart) 방식 등 4가지가 있는데, 이 중 가장 많이 사용되는 것은 릴레이 시퀀스처럼 기술할 수 있는 사다리 방식입니다. 기술 형식이 사다리(영어: ladder)를 닮았다고 해서 사다리도 또는 사다리 프로그램이라고 불립니다.

릴레이는 외부의 전기 신호로 스위치를 켜고 끄는 전자 부품입니다. 릴레이 시퀀스에서는 센서 등의 외부 입력에 의해 제어되는 입력 릴레이와 모터 등의 외부 출력을 제어하는 출력 릴레이의 상태에 따라 타이머나 카운터의 조건에 일치할 때 출력 릴레이의 온/오프를 수행합니다.

래더 프로그램의 단점은 안전 컨트롤러 제조사마다 프로그램 작성 소프트웨어가 다르기 때문에 시스템 변경이 어렵다는 점입니다.

3. 안전 컨트롤러에 요구되는 기능

안전 컨트롤러는 기능 안전 기준을 충족하는 것이 최소한으로 요구되지만, 그 외에도 다음과 같은 사항이 요구됩니다.

기계가 강제 정지한 경우의 원인 규명
실제로는 위험한 상태가 아님에도 불구하고 입력 기기나 안전 컨트롤러가 위험하다고 판단하여 기계를 강제 정지시키는 경우가 있습니다. 그 원인이 무엇인지, 정말 위험한 상태였는지, 오작동에 의한 것인지 등 원인 규명을 단기간에 할 수 있어야 합니다.

조작성이 좋을 것
안전 컨트롤러를 구입하면 배선 및 프로그램 구현 등이 필요합니다. 생산라인을 가동하거나 재조립할 때 이러한 작업에 많은 시간이 소요되면 생산 효율이 떨어지기 때문에, 즉시 가동할 수 있고 조작이 용이해야 한다는 점이 중요합니다.

센서 컨트롤러란?

센서 컨트롤러는 센서에 전류를 흐르게 하여 제어 신호를 출력하는 장치입니다.

직류용과 교류용이 있으며, 트랜지스터 출력과 릴레이 출력이 있어 센서의 신호를 받아 신호를 출력합니다. 소형 센서 등은 컨트롤러가 내장되어 있는 것도 있습니다.

센서 자체가 매우 다양하기 때문에 용도에 맞는 컨트롤러를 선택해야 합니다. 패널에 표시하는 패널 컨트롤러 등도 있습니다.

센서 컨트롤러의 사용 용도

센서 컨트롤러는 광전 센서, 레이저 센서, 유량 센서 등 다양한 센서가 있으며, 각각의 센서를 컨트롤러에 연결하여 제어하고 있습니다.

전류나 전압, 플러그 모양 등 규격만 맞으면 서로 호환되는 컨트롤러가 판매되고 있으며, 최근에는 하나의 컨트롤러로 여러 개의 센서를 제어할 수 있는 제품도 늘고 있다. 단, 센서와 동일한 제조사가 아니면 작동하지 않는 경우도 있으니 주의해야 합니다.

예를 들어, 공장에서 병뚜껑의 캡 유무를 센서로 감지할 때, 두 개의 센서의 입력 신호를 컨트롤러가 받아 종합적으로 유무를 판단하여 출력을 켜거나 끄는 방식입니다.

센서 컨트롤러의 원리

컨트롤러는 센서에 전원 공급은 물론, 센서가 설치된 장소가 좁아도 멀리 떨어진 곳에서 센서의 값을 확인하고 제어할 수 있는 기능을 가지고 있습니다.

또한, 센서가 측정한 값으로부터 짧은 시간 내에 충분한 정밀도로 제어할 수 있는 높은 정보처리 능력이 요구된다. 전류, 회전수, 위치 등의 제어 변수와 시스템 정밀도의 선정이 중요합니다.

또한, 센서 컨트롤러에는 접점이 릴레이 접점, 트랜지스터 접점 두 가지가 있으며, 용도에 따라 적합한 제품을 선택하는 것이 중요합니다.

1. 릴레이 출력

릴레이 출력은 기계적인 접점 메커니즘을 가지고 있으며, 직류와 교류 모두에 대응할 수 있는 출력 방식을 말합니다. 기계적 접점으로 스위치를 ON/OFF하기 때문에 접점의 수명이 길다는 점과 후술하는 트랜지스터 출력 방식에 비해 접점 개폐 응답이 느리다는 점이 단점으로 꼽힙니다.

반면, 출력 유닛에 여러 개의 단자가 있는 경우 직류와 교류 모두에 대응할 수 있기 때문에 AC200V와 DC24V 등 서로 다른 회로 전압의 부하를 연결할 수 있다는 장점이 있습니다.

2. 트랜지스터 출력

트랜지스터 출력은 기계적 접점이 없는 무접점 출력으로 DC12V~24V의 부하에 대응할 수 있는 출력 타입입니다. 대응 가능한 전류값이 1점당 0.5A로 릴레이 출력 타입의 2A에 비해 작다는 점이 단점입니다. 그러나 기계적인 접점이 없기 때문에 수명이 길고, 접점 개폐의 응답성이 릴레이 타입에 비해 빠릅니다.

직류 부하만 지원하지만, 릴레이를 통해 교류 부하를 구동할 수도 있습니다. 기본적으로 외부에서 입력된 설정 신호와 센서에서 보내는 신호를 비교하여 신호가 일치하도록 제어하여 동작을 안정화시킵니다.

센서 컨트롤러의 기타 정보

1. 센서 컨트롤러 사용법

센서 컨트롤러는 광전 센서 등에 많이 사용되는데, 가장 큰 장점은 센서 부분과 출력 부분을 분리할 수 있다는 점입니다. 이러한 특성으로 인해 센서 컨트롤러는 다음과 같은 용도로 사용됩니다.

첫째, 센서의 종류를 변경할 때 사용합니다. 예전에는 AC200V의 접점 전환을 하는 광전 센서도 많이 판매되었으나, 현재 계장용 전원은 DC24V가 주류입니다. 최신형으로 바꿀 때 전원이 AC200V로 사용할 수 없는 경우 센서 컨트롤러에서 DC24V로 전압을 센서에 공급하면서 AC200V의 릴레이 접점으로 전기 신호를 보낼 수 있습니다.

다음으로 접점을 늘리는 경우 등에 사용합니다. 일반적으로 현장의 센서는 접점이 1개밖에 없는 경우가 많습니다. 센서 컨트롤러를 사용하면 현장과 제어반의 전원을 분리하면서 다수의 접점 출력을 구현할 수 있습니다. 릴레이로 대체할 수 있지만, 응답 속도는 센서 컨트롤러가 더 빠릅니다.

또한 센서 컨트롤러는 다기능인 경우가 많습니다. 센서의 채터링 방지를 위해 타이머를 설치하는 경우가 있는데, 타이머가 내장된 컨트롤러를 사용하면 공간을 절약할 수 있습니다. 이외에도 종류에 따라 센서의 감도를 변경할 수 있는 것도 있습니다.

2. 센서 컨트롤러의 I/O 커넥터

센서 컨트롤러와 센서를 I/O 커넥터로 연결하는 경우가 있습니다. 기본적으로 센서는 리드선이 나와 있을 뿐이며, 압착 연결하거나 단자를 올려서 사용합니다. 압착 플라이어를 사용하여 전기 작업을 해야 하기 때문에 교체하려면 교육이나 훈련이 필요합니다.

그래서 센서 컨트롤러에 배선에 I/O 커넥터를 사용하면 센서를 원터치로 연결할 수 있어 교육이 필요 없습니다. 설치 공사의 공수 절감은 물론, 유지보수가 용이해집니다.

스퍼터링 장치란?

스퍼터링 장비는 대상물 표면에 아주 얇은 막을 균일하게 형성하는 스퍼터링을 하는 장비입니다.

스퍼터링은 진공증착이나 이온 도금과 마찬가지로 물리 기상 성장법(PVD법) 중 하나입니다. 주로 반도체, 액정 성막을 비롯한 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 또한, 대상물의 표면을 깨끗하게 하는 데 사용되기도 합니다.

스퍼터링 장비의 사용 용도

스퍼터링 장비는 반도체, 액정, 플라즈마 디스플레이 등의 박막 제작에 활용되고 있습니다. 또한, 다른 PVD 방식의 증착장치에 비해 스퍼터링 장비는 융점이 높은 금속이나 합금의 성막이 가능하기 때문에 용도가 다양하다는 특징이 있습니다.

최근에는 플라스틱, 유리, 필름의 표면에 금속을 성막하여 전도성을 부여하고, 투명 전극이나 터치패널의 배선으로도 활용되고 있어 스퍼터링 장비의 활용 범위가 더욱 넓어지고 있습니다.

이외에도 광촉매 작용을 하는 산화티타늄을 표면에 코팅하여 항균 작용을 하는 의료기구나 잡화 등도 판매되고 있습니다. 또한, 주사형 전자현미경(SEM)의 시료 준비 등 분석 용도로도 활용되고 있습니다.

스퍼터링 장치의 구조

그림 1. 스퍼터링 장치의 구조

스퍼터링 장비는 주로 다음과 같이 구성되어 있습니다.

• 진공 챔버
• 시료대
• 스퍼터링 타겟
• 배기장치 (로터리 펌프 등)
• 가스 공급계
• 전원 (고주파, 고압 전원 등)

진공 챔버 내에 기판을 고정하는 시료대와 스퍼터링 재료를 공급하는 스퍼터링 타겟이 있으며, 진공 펌프와 가스 공급계가 챔버에 연결되어 있습니다.

스퍼터링 장치의 원리

그림 2. 스퍼터링 원리

스퍼터링 장비의 원리는 진공 상태에서 고전압을 가해 막 재료의 원자를 튕겨내어 대상물 표면에 성막하는 것입니다. 먼저 펌프를 통해 챔버 내부를 충분히 감압한 후, 아르곤과 같은 불활성 가스를 일정한 압력으로 장치 내부에 채웁니다.

박막의 재료가 되는 타겟에 높은 음전압을 걸어 글로우 방전을 일으키면, 장치 내에 미리 채워져 있던 아르곤이 플라즈마화되어 음극 위의 타겟에 충돌하면서 타겟의 원자와 분자가 튕겨져 나오게 됩니다. 튕겨져 나온 타겟 원자가 양전압을 가한 대상물 표면에 증착되어 박막을 제작할 수 있습니다.

스퍼터링 장비의 종류

스퍼터링 방식에는 다양한 종류가 있습니다.

그림 3. 주요 스퍼터링 장비의 종류

1. DC 방식

직류 전압을 전극 사이에 가하는 방식입니다. 구조가 간단한 등 다양한 장점이 있지만, 시료가 고온의 플라즈마에 의해 손상될 수 있고, 스퍼터링 타겟이 절연체일 경우 제막이 정상적으로 이루어지지 않는 등의 단점이 있습니다.

2. RF 방식

고주파의 교류전압을 전극 사이에 가하는 방식으로, DC 방식에서 제막할 수 없는 세라믹, 실리카 등의 산화물이나 금속산화물, 질화물 등의 물질도 제막할 수 있습니다.

3. 마그네트론 방식

타겟 측에 자석으로 자기장을 만들어 플라즈마를 타겟 부근에 머무르게 하는 방식입니다. 시료의 플라즈마에 의한 손상이 감소할 뿐만 아니라, 플라즈마 생성 속도가 향상되어 제막 속도가 빨라집니다. 직류, 교류, 고주파 교류 등 다양한 전원 방식으로 이용할 수 있습니다. 반면, 타겟의 감소가 불균일하여 이용 효율이 낮은 경향이 있습니다.

4. 이온빔 방식

이온을 타겟이나 시료와 다른 곳에서 만들어 타겟에 가속하여 쏘는 방식입니다. 챔버 내에서 방전을 하지 않기 때문에 시료에 미치는 영향을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 불순물 부착이나 타겟의 전도성 등을 고려할 필요가 없습니다.

이 외에도 전자 사이클로트론(ECR) 등 다양한 종류의 스퍼터링 장비가 있으며, 용도와 예산에 따라 적절히 선택해야 합니다.

스퍼터링 장비의 기타 정보

스퍼터링 장비의 특징

스퍼터링 장비에 의한 성막은 막의 두께를 균일하게 만들 수 있고, 전기적 특성을 이용하기 때문에 막의 강도를 높일 수 있습니다. 다른 PVD 방법으로는 어려운 내화 금속이나 합금 소재의 막을 제작할 수 있습니다. 또한, 아르곤과 같은 불활성 가스 대신 산소를 충전하여 산화물을 성막하는 방법도 있습니다.

반면, 성막에 걸리는 시간이 다른 PVD 방식에 비해 길고, 발생된 플라즈마로 인해 스퍼터링 대상물이 손상될 위험이 있다는 단점이 있습니다.

스칼라 로봇이란?

스칼라 로봇은 수평으로 움직이는 회전축을 3축, 상하로 움직이는 1축을 갖춘 수평 다관절형 산업용 로봇입니다.

‘Selective Compliance Assembly Robot Arm’의 머리글자를 따서 ‘SCARA형 로봇’을 통칭 ‘스칼라 로봇’이라고 부릅니다.

스칼라 로봇은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

• 수평 방향의 동작을 빠르게 수행할 수 있다.
• 비교적 저렴한 가격이다.
• 상하 방향의 기계적 강성이 높다 (회전축 3축이 모두 수직으로 배치되어 있기 때문에).

이러한 특징을 살려 스칼라 로봇은 부품 삽입 및 배치, 나사 조임 등의 조립 작업 용도로 활용되어 생산 현장의 자동화에 기여하고 있습니다.

스칼라 로봇의 사용 용도

스칼라 로봇은 식품이나 전자기기 등의 제조 라인에서 사용되는 경우가 많습니다. 이 외에도 부품 등의 Pick & Place 작업, 압입 작업, 디스펜서를 이용한 도포 작업, 조립 작업 등 다양한 용도가 있습니다.

1. 식품 제조 라인에서의 사용 용도

벨트 컨베이어에서 흘러나온 식품(개별 포장된 과자 등)을 플라스틱 트레이에 포장하는 작업
레토르트 포장된 식품을 배송용 케이스에 포장하는 작업

2. 전자 기판 제조 라인에서의 사용 용도

부품 피더로 개별적으로 적재된 부품을 정렬한 후, 트레이에 부품을 픽&플레이스하는 작업
트레이에 있는 전자부품(커넥터 등)을 전자기판 위에 배치하는 작업
조립이 완료된 전자기판을 검사기에 세트하고, 검사 후 기판을 다음 공정에 세트하는 작업

3. 기타 사용 용도

나사 조임 : 로봇의 전동드라이버로 여러 곳의 나사를 조이는 작업
골판지 포장 풀기 : 테이프를 잘라 골판지를 개봉하는 작업
라벨 부착 : 로봇 끝에 전용 라벨 부착용 핸드를 부착하는 작업

스칼라 로봇의 원리

스칼라 로봇은 기본적으로 3축의 회전 동작과 1축의 상하 동작, 총 4축의 동작축으로 구성되어 있으며, 3축의 회전축은 모두 팔의 끝부분을 수평으로 이동시키기 위해 사용됩니다. 이러한 구성으로 볼 때, 스칼라 로봇은 수평방향 동작에 특화된 로봇이라고 할 수 있습니다.

3축의 회전축으로 로봇 끝부분을 수평으로 이동시켜 공작물 바로 위까지 고속으로 이동시킨 후, 상하축을 이용해 로봇 끝부분을 공작물 바로 위로부터 접근합니다. 그리고 공작물을 잡는 등의 작업을 수행합니다.

스칼라 로봇의 팔 끝에는 작업에 따라 다음과 같은 공구를 장착할 수 있습니다.

• 에어 흡착 패드
• 공압 그리퍼
• 전동 그리퍼
• 나사 조임 장비
• 디스펜서

스칼라 로봇을 움직이기 위해서는 동작을 가르치는(티칭) 작업이 필요합니다. 지금까지는 티칭 펜던트라는 전용 툴을 사용하는 것이 일반적이었습니다. 최근에는 PC에서 티칭이 가능한 기종이나 다이렉트 티칭이라는 초보자도 쉽게 티칭할 수 있는 기종도 있어, 사용 편의성을 중시한 스칼라 로봇도 증가하고 있습니다.

스칼라 로봇의 기타 정보

1. 고속 스칼라 로봇

스칼라 로봇에는 고속 동작을 목적으로 한 제품도 존재합니다. 로봇이 고속으로 동작함으로써 라인 전체의 생산성 향상에 기여합니다.

스칼라 로봇이 작업을 빨리 끝낼 수 있다면 후공정에 더 빨리 공작물을 전달할 수 있습니다. 그 결과 하나의 제품을 생산하는 시간이 단축된다. 스칼라 로봇의 고속화로 라인 전체의 생산성이 향상되는 이유입니다.

고속 동작이 가능한 스칼라 로봇을 구현하기 위해서는 다음과 같은 방법이 효과적입니다.

• 모터의 출력을 높인다.
• 팔을 경량화한다.
• 관절의 강성을 높인다.
• 로봇의 진동을 억제하는 제어를 한다.

2. 카메라를 이용한 스칼라 로봇

카메라에서 얻은 정보를 스칼라 로봇에 전송하여 로봇 자체의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 스칼라 로봇으로 공작물에 나사를 조이는 경우를 생각해 봅시다. 공작물은 개별적으로 교차점을 가지고 있고, 엄밀히 말하면 각각 미묘하게 크기가 다릅니다.

따라서 나사를 잡은 스칼라 로봇이 교시 위치로 이동해도 공작물의 나사 구멍과 스칼라 로봇 끝부분의 나사 끝의 위치가 맞지 않는 상황이 발생할 수 있습니다. 이런 상황에서는 나사 조임에 실패하는 경우가 많습니다.

이때 카메라로 나사 구멍을 촬영하여 기준 위치에 대한 오차량을 계산합니다. 그리고 그 오차량을 스칼라 로봇에 전송하여 원래의 교시점에 오프셋을 주어 위치를 보정합니다.

이를 통해 카메라의 촬영 범위 내라면 어느 위치에 나사 구멍이 있더라도 스칼라 로봇이 나사 조임 작업을 할 수 있게 됩니다. 이러한 구조를 ‘영상 위치 보정’이라고 하며, 공장 자동화에 널리 활용되고 있습니다.

시트 검사 장치란?

시트 검사 장치(영어: sheet inspection device)는 시트나 필름의 제조 시 발생하는 결함을 검사하는 장치입니다.

일상생활에서 식재료, 가전제품, 생활용품 등 모든 분야에서 필름이나 시트가 사용되고 있습니다. 한편, 이들은 대부분 매우 얇게 만들어져 있는 것이 대부분입니다. 하지만 충분히 강도가 있어 쉽게 찢어지지 않습니다.

시트 검사 장비를 제조 공정 라인에 추가하여 제조 중 결함을 검사하여 시트의 표준을 준수할 수 있도록 합니다.

시트 검사 장비의 사용 용도

시트 검사 장비는 주로 시트 제조 공정에서 다양한 결함 및 불량 발생 여부를 확인 및 검사하는 용도로 사용됩니다. 시트 제조 공정에서 다양한 공정에 검사 장비를 설치합니다.

제막 공정에서는 기판의 수지 오염 및 피쉬아이 검사, 라미네이션 공정에서는 혼입물 및 주름 검사, 코터 공정에서는 약액 도포 검사, 슬리터 공정 및 검반 공정에서는 최종 출하 검사를 각각 수행합니다. 제조 공정에서 각종 결함을 찾아내어 제품의 품질 유지 및 후공정 불량 방지, 불량률 저하 방지, 생산성 향상 등에 효과적입니다.

최근에는 광학시트, 다층시트, 고기능성 시트, 코팅지, 바닥재, 유리판, 금속박시트, 부직포 등 외관상 눈으로 확인하기 어려운 결함 검사에도 활용되고 있습니다.

시트 검사 장비의 원리

명확한 정의는 없지만, 시트와 필름의 차이는 그 두께로 구분하는 경우가 많다. 여기서는 모두 ‘시트’에 대해 설명합니다.

1. 시트의 제조

시트는 폴리에틸렌 등의 수지를 압출기를 사용하여 제조합니다. 이때 시트는 T 다이에서 슬릿 모양으로 얇게 펴지고, 냉각 롤에 의해 냉각되고, 권취기에 의해 감겨져 제품으로 완성됩니다.

이를 T 다이법이라고 하는데, 이 외에도 공기를 이용하여 냉각 후 공기로 부풀려서 두 장의 시트가 겹쳐진 형태로 만드는 인플레이션 방식도 한 가지 방법입니다.

2. 시트의 결함 검사

이러한 시트 제조 과정에서 두께의 편차, 색의 불균일, 피쉬아이, 쓰레기나 기름 등의 이물질 부착, 주름, 주름, 스크래치, 핀홀, 얼룩, 충진 불량 등 다양한 결함이 발생하게 된다. 이러한 결함을 검출하는 것이 시트 검사 장비입니다.

카메라에 의한 검사에는 검사할 영역 전체를 카메라로 비추는 영역 카메라와 검사 대상 라인을 한 번에 검사하는 라인 카메라가 사용됩니다. 시트가 흐르는 라인에서 연속적으로 검사하는 경우에는 라인 카메라가 가장 적합합니다.

고해상도 라인 카메라를 시트 폭 방향으로 여러 대를 설치하고, 시트의 지형 변동에 따라 각 카메라의 감도 임계값을 설정합니다. 또한, 하나의 스캔 카메라를 사용하여 고속 스캔으로 검사하는 방법도 있습니다.

또한, 레이저 광과 반사형 레이저 변위계를 이용하여 두께를 검사하는 장치 등 검사하는 대상에 따라 검사 장치를 선택하는 것이 중요합니다.

시트 검사 장비의 기타 정보

1. 시트 검사 장비의 목적

판재 검사장비를 설치하는 목적은 검사의 기계화를 통한 결함의 확실한 검출, 인적 오류를 줄여 제품의 품질 향상, 생산성 향상 등입니다.

2. 판재 검사장비의 검사 사례

시트 결함의 고속 검사

3대의 라인 카메라, 투과형 및 반사형 LED 라인 조명 등으로 구성되며, 2대의 카메라로 시트의 표면과 뒷면을 검사하고, 1대의 카메라로 투과형 및 반사형 LED 라인 조명을 사용하여 검사하여 결함을 고속으로 검출하는 방식입니다.

도장 불균일 결함 검출

시트에 도장할 때, 미세한 두께의 차이로 인해 불균일 결함이 발생합니다. 다파장 카메라를 사용하는 시트 검사 장비를 사용하면 색 성분의 차이가 나타나기 때문에 도장 불균일을 선명하게 검출할 수 있습니다.

주름 결함 검출

투명 시트를 제조할 때, 시트가 흔들리면서 주름 결함이 발생하는 경우가 있습니다. 주름 결함은 평면부와 결함의 차이가 작기 때문에 흑백 영상으로는 결함 검출이 어렵습니다. 다파장 카메라를 사용하여 RGB 이미지를 획득하면 주름 결함을 선명하게 검출할 수 있습니다.

이물질과 기포 판별

시트의 접합을 할 때, 미세한 기포와 이물질을 구분해야 합니다. 흑백 검사에서는 광택이 있는 이물질과 기포는 동일한 명결함이기 때문에 구분이 불가능합니다.

그러나 다파장 카메라로 검사하면 색조 정보의 차이를 감지할 수 있기 때문에 판별이 가능합니다.

항온조란?

항온조는 주로 과학 실험에 사용되는 장비의 일종으로, 장시간 온도를 일정하게 조절할 수 있는 용기입니다.

주로 온도를 변화시키는 타입과 수온을 변화시키는 타입(항온수조)이 있습니다. 탁상에서 사용할 수 있는 타입, 대형 냉장고와 같은 타입, 한 방을 항온조처럼 조절할 수 있는 타입까지 용도와 목적에 따라 크기와 사양이 다양합니다.

항온조 사용 용도

일반적으로 실험실 등에서 많이 사용되는 항온조는 물/오일조 및 항온건조기가 많이 사용되고 있습니다.
항온수/오일조는 주로 화학/생물 실험에서 플라스크 내에 시료를 넣고 교반하면서 온도를 일정하게 유지할 때 등에 사용합니다.

사용법은 간단하며, 기기에 설치된 탱크에 물 또는 오일을 넣고 온도 설정을 하는 방식입니다. 단, 장시간 실험을 진행하기 때문에 물탱크의 경우 물의 증발에 의한 감소에 주의해야 하며, 오일탱크의 경우 100℃ 이상에서 주로 사용하게 되므로 화상에 주의해야 합니다.

또한 항온건조기, 항온고습조는 반도체 건조나 미생물 배양, 실험 외에도 기구의 건조에도 사용됩니다.

사용법은 간단하며, 문을 열고 시료를 넣고 승온 속도, 목적 온도, 유지 시간 등을 설정한 후 건조 및 시료 관찰을 하면 됩니다. 또한, 가열뿐만 아니라 저온 실험에도 사용할 수 있는 냉각기능이 부착된 장비도 있습니다. 단, 냉매로 프레온 등을 사용하는 경우가 있으므로 전문 업체에 위탁하는 것이 필요합니다.

한편, 최근에는 펠티에 소자를 사용한 항온조도 있습니다. 펠티에 소자는 전류의 방향을 바꾸어 냉각과 가열을 할 수 있다. 저전력, 프레온이 없고, 소형이며 미세한 온도 조절이 가능한 것이 특징입니다.

그림 1. 항온조의 방열 및 냉각

항온조의 원리

항온조는 기본적으로 온도를 유지하는 용기, 가열(또는 냉각)기, 온도센서와 온도제어장치로 구성되어 있습니다. 습도를 조절하는 경우 가습기나 제습기, 용기 내 온도를 균일하게 하기 위한 팬이나 교반기 등이 용도에 따라 설치됩니다. 가습기, 냉각기, 제습기에 의해 온도를 변화시키고, 온도 센서에 의해 원하는 온도를 유지합니다.

항온조는 주로 온도를 일정하게 유지하도록 설계되어 있지만, 용도에 따라 온도를 일정 시간마다 상승, 하강을 반복하거나 일정한 경사로 상승, 하강하도록 프로그램을 설정하는 것도 가능합니다.

임의의 프로그램 설정 시 항온조 본체의 플러그 램 장치에 의존하기 때문에 개별 제품의 기능에 따라 달라집니다. 또한, 통신 인터페이스가 내장된 제품이라면 PC를 이용하여 원격 조작도 가능하다. 데이터 기록에 있어서도 항온조 내장 메모리에 직접 기록할 수 있는 타입과 외부 기기에 저장할 수 있는 타입이 있으므로 사용 용도에 따라 사양을 선택해야 합니다.

항온조 구조

그림 2. 항온조의 구조

항온조는 대략 한 변이 30cm~수m 정도의 크기로 실험실 등에 설치가 가능합니다.

일반적인 구조는 탱크의 외곽 프레임, 일부 기기에서는 주변 온도 변화의 영향을 막기 위해 문이나 단열재가 부착되어 있어 탱크 내부를 외부와 차단할 수 있는 구조로 되어 있습니다. 또한, 장시간 동안 온도를 일정하게 유지하기 위한 제어장치가 설치되어 있습니다.

개별 기기에 초점을 맞추면, 항온수조의 경우 수조 전체가 외곽 프레임으로 덮여 있는 것과 그렇지 않은 것으로 나뉩니다. 두 경우 모두 물을 담는 케이스가 설치되어 있으며, 물의 증발 온도 이하로 온도 조절이 이루어집니다. 또한 100도 이상의 실험을 할 경우 물로는 온도를 유지할 수 없기 때문에 오일로 가열을 하는 장치도 있습니다.

그 외 항온건조기 등에서는 타이머나 승온 프로그램이 도입되어 실험 용도에 맞는 온도와 승온 속도를 설정할 수 있습니다.

항온조의 종류

주요 종류는 인큐베이터, 항온건조기, 항온수조, 환경시험기(사이클 시험기, 항온항습조 등)가 있다. 인큐베이터는 과학 실험에서 미생물이나 세포를 배양하는 데 사용됩니다. 또한 산업 분야에서는 알을 부화시키기 위한 부화기, 의료 분야에서는 저체중아의 체온을 적절히 유지하기 위한 인큐베이터도 인큐베이터에 포함됩니다. 항온건조기, 항온수조, 환경시험기는 생화학 분야, 유기화학 분야 등 폭넓게 사용되며 다양한 목적으로 분석 시험에 사용됩니다.