태양광 산업 체인의 실리콘 잉곳 가공 공정에서 실리콘 잉곳 디팔레타이징 및 로딩은 창고와 생산을 연결하는 핵심 단계입니다. 생산 라인의 용량이 지속적으로 증가함에 따라 기존의 수동 운반은 작업 강도가 높고 효율성에 명백한 병목 현상이 있으며, 다양한 규격과 무거운 중량의 실리콘 잉곳 자재를 장기간 안정적으로 정렬 정밀도를 유지하기 어렵습니다.
최근 Transfer Tech의 3D 비전 기반 지능형 로딩 & 언로딩 솔루션이 국내 태양광 자재 생산 라인에 도입되었습니다. 다양한 규격의 실리콘 잉곳과 이중 팔레트 위치 작업 시나리오를 대상으로 고정밀 레이저 3D 비전을 핵심으로 하여 '비전 위치 결정 - PLC 스케줄링 - 로봇 그랩'의 전체 체인을 연결하여 실리콘 잉곳 디팔레타이징의 자동화되고 안정적인 운영을 실현했습니다.
1. 현장 조건
해당 스테이션은 실리콘 잉곳 자동 로딩 스테이션으로, 트레이에 쌓인 실리콘 잉곳을 하나씩 컨베이어 라인으로 그랩하는 역할을 합니다. 현장 조건은 업계의 전형적인 특징을 보입니다:
- 다양한 자재 규격: 실리콘 잉곳은 두 가지 단면을 가지며 길이 범위는 100mm~850mm입니다. 동일 열에 여러 길이의 실리콘 잉곳을 혼합 배치할 수 있으며, 세그먼트 사이는 폼으로 분리됩니다.
- 이중 팔레트 위치 순환 작업: 단일 스테이션에 두 개의 팔레트 위치가 구성됩니다. 카메라는 팔레트 위치 간 전환 작업이 필요하며, 한 팔레트에서 그랩하고 다른 팔레트에서 보충하는 원활한 연결을 구현합니다.
- 높은 내입고 오차 허용: 트레이는 수동/AGV로 공급되며, 비전 시스템은 위치 편차를 자율적으로 적응해야 합니다.
2. 솔루션
현장 요구 사항에 대해 Transfer Tech는 '단일 3D 카메라 + 이동 모듈' 구성 솔루션을 채택하여 단일 비전 시스템으로 이중 팔레트 위치 작업을 커버하며 성능과 투자 비용의 균형을 유지합니다.
하드웨어 배치 및 시야 적응
Epic Eye Laser L 레이저 3D 카메라를 선택하여 팔레트 위치 바로 위에 천장 장착하고 이동 모듈과 함께 이중 팔레트 위치 간 평행 이동 전환을 구현합니다. 카메라 작업 거리는 최대 3000mm의 팔레트 높이에 적응하며 1110mm×920mm의 트레이 범위를 완전히 커버합니다. 팔레트 위치 배치에 편차가 있더라도 3D 포인트 클라우드 계산을 통해 각 실리콘 잉곳의 위치와 방향을 정확하게 식별할 수 있습니다.
통신 및 제어 로직
비전 시스템은 TCP/IP 소켓 프로토콜을 통해 PLC와 직접 통신합니다. PLC가 촬영 명령을 트리거하면 카메라가 신속하게 포인트 클라우드를 캡처하고 실리콘 잉곳의 중심 좌표, 공간 방향 및 길이 정보를 자동으로 식별한 후 데이터를 PLC로 다시 전송합니다. 그러면 PLC가 로봇을 스케줄링하여 해당 그랩 동작을 실행합니다.
레이어별 그랩 적응
현장 복합 흡착 패드 그리퍼와 함께 비전 시스템은 실리콘 잉곳과 검은색 재료 트레이를 구분할 수 있으며, 동일 열의 여러 세그먼트 실리콘 잉곳을 하나씩 위치 지정하고 하나씩 그랩하여 각 세그먼트의 그랩 위치와 방향이 정확하도록 보장하고 자재 끌림이나 오프셋과 같은 문제를 방지합니다.
3. 핵심 성능
솔루션 인도 후 현장 디버깅 및 검증을 통해 모든 성능 지표가 안정적으로 기준을 충족했습니다:
- 위치 정밀도: 정밀도는 ±3mm에 도달하여 실리콘 잉곳 그랩의 정렬 요구 사항을 충분히 충족합니다.
- 사이클 타임: 단일 프레임 이미징, 위치 및 방향 계산 및 데이터 통신의 총 소요 시간은 2초에 불과하며, 팔레트 위치 빠른 전환과 함께 전체 라인의 로딩 효율성을 보장합니다.
- 적응 능력: 모든 규격의 실리콘 잉곳을 안정적으로 식별하며, 트레이의 ±50mm 입고 위치 편차에 대해 우수한 내성을 가지므로 추가적인 엄격한 위치 고정 지그가 필요하지 않습니다.
이 3D 비전 로딩 & 언로딩 시스템의 도입은 기존 수동 디팔레타이징 스테이션을 대체하여 한편으로는 현장 작업자의 노동 강도와 안전 위험을 크게 줄이고, 다른 한편으로는 로딩 사이클을 더 안정적으로 만들고 정렬 오차를 줄여 생산 라인의 후속 전체 공정 자동화를 위한 신뢰할 수 있는 비전 인식 기반을 마련했습니다.
태양광 산업의 경우 실리콘 잉곳, 실리콘 웨이퍼 등 자재의 핸들링 시나리오가 다양하며 일반적으로 다양한 규격과 무거운 중량이 특징입니다. Transfer Tech의 이 재현 가능한 3D 비전 솔루션은 실리콘 잉곳 디팔레타이징에 적합할 뿐만 아니라 태양광 산업의 다른 자재 로딩 & 언로딩 및 위치 결정 시나리오에도 신속하게 적용되어 신에너지 제조 기업의 자동화 업그레이드를 꾸준히 추진할 수 있도록 지원합니다.