3차원 제어 및 감시 - 최초의 안전 카메라 시스템인 SafetyEYE가 안전 및 보안 분야에 새로운 지평을 열었습니다.

SafetyEYE는 단순한 센서가 아닙니다. 3차원 영역에서 객체를 안전하게 감지하는 기술입니다. "사용자가 생산성을 늘리고 비용을 줄일 수 있도록 도와주는 혁신적 솔루션을 다시 한번 우리가 제공할 수 있게 되었습니다."라고 필츠(Pilz)의 경영 파트너 Renate Pilz씨는 안전 카메라 시스템의 장점을 콕 찍어 말하였습니다.

안전 카메라 시스템은 가공 센터에서 타이어 및 패키징 산업, 하이베이 창고 시스템에서 자동 주차 시스템까지 광범위한 종류의 산업에 적합합니다.

현재의 안전 관련 솔루션들의 한계
그러나 현재의 안전 관련 솔루션들은 몇 가지 중요한 단점이 있습니다. 광전자적 보호 장치들은 3차원 영역을 감시할 수 없습니다. 기껏해야 평면을 감시할 뿐입니다. 시각적인 접촉이 없을 경우 압력 반응형 매트를 사용하여 작업장을 보호하여야 합니다. 따라서 로봇의 작동 범위에 대한 중단 없는 감시는 상당한 수준의 기술적 투자가 있을 경우에만 가능합니다. 또하나의 단점은 일반 보호 장치들은 위험이 있을 경우 즉시 로봇을 정지시킨다는 사실입니다. 로봇을 다시 시작하려면 멈추기 전의 원래 위치로 돌려놓아야 합니다. 여기에는 시간이 필요하고 생산라인의 다음 작업장에도 영향을 줍니다. 그리고 세 번째 단점이 있습니다. 많은 수의 다양한 부품 및 그와 관련된 배선의 복잡성으로 인해 로봇 작업장을 보호하는 비용이 늘어날 뿐만 아니라 작업장의 가용성에도 부정적인 영향을 미칩니다.

이러한 사실은 하나 이상의 로봇으로 구성되고 안전 펜스로 보호된 로봇 작업장의 예를 보면 명백해 집니다.
로봇은 일반적으로 영역 리밑 스위치와 함께 라이트 그리드 및 레이저 스캐너와 같은 부가적인 보호 장치를 필요로 합니다.. 누군가가 위험 지역에 들어가면 이러한 장치들이 이를 감지하게 됩니다.

혁신적인 솔루션을 위한 협력
이것이 바로 필츠(Pilz)가 새로운 개념의 영역 감시를 생각해내고 안전 카메라 시스템에 대한 아이디어를 발전시켜 나간 이유입니다. 또한 Sindelfingen에 위치한 DaimlerChrysler의 프로세스 개발, 자동화 및 제어 기술 부서에서도 새로운 감시 방법을 찾고 있었습니다. 이들은 다수의 카메라를 사용하여 대상 감시 영역을 3차원으로 재구성하는 아이디어를 생각해냈습니다. 그러면 이미지 프로세싱 알고리즘을 사용하여 위험 지역에 침입한 객체를 감지하는 것이 가능해질 것이기 때문입니다. 여기에는 시각적 보조 시스템이 출발점으로 사용되었습니다. 이 시스템은 Ulm에 위치한 DaimlerChrysler 연구 센터의 기술 이미지 프로세싱 연구소에서 운전자들이 위험을 인지할 수 있도록 하기 위해 개발한 것입니다. 여기까지가 이상적인 협력 파트너 둘이 함께 모이게 된 경위입니다. DaimlerChrysler에서 3차원 이미지 평가를 위한 알고리즘을 제공한 반면, 필츠(Pilz)에서는 이러한 알고리즘을 산업 용도에 맞게 수정하고 시스템을 개발 및 제조하였습니다.

하나의 시스템을 사용한 제어, 감시 및 보호

전체 시스템은 3개의 구성 요소로 이루어져 있습니다. 이 세 구성 요소는 감지 장치, 고성능 컴퓨터 그리고 프로그램 가능한 안전 및 제어 시스템입니다. 감지 장치는 3개의 동적 카메라로 이루어져 있으며 감시 대상 지역에서 이미지 데이터를 얻습니다.
고성능 컴퓨터는 분석 기기로 작동하며, 광케이블을 통해 카메라의 이미지 데이터를 받아들이고 고도로 복잡한 알고리즘을 사용하여 3차원 이미지를 만들어냅니다. 이러한 방식을 통해 객체를 3차원으로 보고 그 위치를 정확히 파악하는 것이 가능해집니다. 파악된 정보는 그 다음에 시스템에 설정된 감지 구역과 비교되어 예를 들어 감지 구역이 침범당했는지 여부를 판단하는데 사용됩니다. 고성능 컴퓨터는 이미지 프로세싱 결과를 프로그램 가능한 안전 및 제어 시스템 PSS에 전달합니다. PSS는 입력과 출력을 수행하여 기계 컨트롤러의 인터페이스로 작동하고 전체 SafetyEYE 작동 과정을 제어합니다. 분석 기기가 감지 구역을 침범하였다는 신호를 전송하면 설정 가능한 출력이 차단됩니다. 주변 장치에 대한 연결은 SafetyBUS p 세이프 버스 시스템을 통해 수행될 수도 있습니다. 앞으로는 SafetyNET p 이더넷을 통해서도 가능해질 것입니다. 감지 구역과 경고 구역은 물론 안전 카메라 시스템을 작동하는데 필요한 모든 변수들을 설정 PC와 특별 소프트웨어 패키지를 사용하여 설정할 수 있습니다.

안전 개념이 완벽하게 호환되어 휴지시간이 감소함
예를 들어 SafetyEYE를 사용하여 보호하는 로봇 작업장은 작동시 완전히 개방되게 됩니다. 침입을 제한하는 차단물은 더이상 필요하지 않습니다. 감지 장치는 작업장 위에 위치하며 로봇의 작동 범위 전체를 내려다 봅니다. 그러므로 조작의 가능성은 처음부터 배제됩니다. 모니터를 한번 보는 것만으로도 안전 기능이 작동 중임을 알 수 있습니다. 색깔이 있는 반투명 입방체들(3차원 경고 구역 및 감지 구역)이 카메라가 잡은 이미지에 겹쳐집니다(기능적 설정을 보여주는 그림 참조). 로봇은 작업 사이클 동안 이 분할 구역 내에서 움직입니다. 위험 지역은 경고 구역과 감지 구역을 포함하는 가상 덮개의 형태로 정의됩니다. 이 구역에 들어가는 객체만이 위험에 노출되게 됩니다.

SafetyEYE에는 특별한 기능이 있습니다: 감지 구역이 침입당한다고 해서 자동으로 비상정지되지는 않습니다. 로봇이 다다르는데 수 초가 걸리는 지역까지 작업자가 가상 감지 구역을 침범할 경우, 제어 기능이 수행되어 로봇은 매우 느린 속도로 움직이게 됩니다. 작업자가 경고 신호를 받고 물러나면 로봇은 정상 속도로 돌아옵니다. 작업자가 위험 지역에 직접 들어올 경우에만 비상정지가 수행됩니다. 이는 위험이 있을 경우 즉시 정지시키는 기존 보호 장치에 비해 아주 좋은 장점입니다. SafetyEYE를 사용하면 프로세스의 정밀 제어가 가능하고 유연한 보호 환경을 구축할 수 있습니다.

PC에서 경고 구역 및 보호 구역 설정
감지 구역과 경고 구역을 복잡하게 조합하여 배열할 수 있으며, PC에서 빠르고 직관적으로 설정할 수 있기 때문에 관리가 쉽습니다. 기계의 다양한 운영 모드로 인해 구역 배열을 바꿀 필요가 있는 경우, 기계의 작업 사이클 동안 동적으로 변경할 수 있습니다. 이러한 변경은 세이프 버스 시스템 SafetyBUS p를 이용하거나 프로그램 가능한 안전 및 제어 시스템 PSS의 디지털 입력을 이용하여 수행됩니다. 일단 감지 구역이 정의되면 SafetyEYE 컨피규레이터에서 마우스로 클릭하여 이들을 고칠 수 있으므로 유연성이 있습니다. 그러므로 감지 구역의 감시는 더이상 기술적 필요에 의존하는 것이 아니라 사용자의 프로세스 사이클의 요구에 의존하게 되며, 이러한 사이클은 아주 유연하게 설계할 수 있습니다(작동 사진 참조).

SafetyEYE를 설치하고 감지 구역을 설정하는 데는 몇 시간이면 됩니다. 반면 기존 보호 장치를 설치, 설정 및 점검하는 데는 적어도 하루는 걸립니다. 또한 SafetyEYE를 사용하는 것이 더 경제적입니다. 감지 구역을 침범하였을 때 통합형 진단 기능이 휴지시간을 최소화해 줍니다.

인간과 기계 사이의 인간 공학적 상호 작용
안전 카메라 시스템은 기존 센서 기술에 비해 더 많은 것을 제공합니다. 한 시스템만으로도 보호, 제어, 감시가 가능합니다. SafetyEYE는 또한 표준 제어 기능을 수행할 수 있습니다. 그리고 SafetyEYE는 다수의 개별 감지 구역을 감시하는 것이 가능합니다. 이는 비용을 낮춰줄 뿐만 아니라 구성 부품의 수도 최소한으로 줄여줍니다. SafetyBUS p(향후 SafetyNET p도 포함)와 같은 버스 시스템에 직접 연결할 수 있으므로 자재와 설치 비용이 더욱 절약됩니다.
SafetyEYE는 작업장 위에서 내려다보면서 작업장을 보호하므로 인간과 기계가 조화롭게 작업할 수 있습니다. 안전 카메라 시스템은 광범위한 종류의 기계 공학 어플리케이션의 요구를 충족시킬 수 있습니다.

귀중품 및 빌딩에 대한 접근의 완벽한 감시
안전은 객체로부터 환경을 보호하는 것과 관련되어 있지만 보안은 환경으로부터 객체를 보호하는 것과 관련되어 있습니다. 여기에는 예를 들어 빌딩에 대한 접근 감시와 박물관의 전시물 감시 등이 포함됩니다. SafetyEYE는 기존 보호 장치들처럼 단순히 하나의 평면만을 감시하는 것이 아니기 때문에 귀중품을 지속적으로 감시 하에 유지할 수 있습니다. "카메라 기반 이미지 프로세싱은 광학 센서 기술을 혁명적으로 변화시킬 것이며 이는 산업 분야에만 국한되는 것이 아닙니다. SafetyEYE의 혁신은 보안 분야에서도 크게 환영받을 것이라고 우리는 생각합니다."라고 Renate Pilz씨는 결론내립니다.