AI 때문에 광학 거리 측정 센서에 대한 정밀도가 더욱 향상되었습니다
Leuze에서는 모던한 인공 지능(AI) 방법을 사용하여 광학 거리 측정 센서에 대한 측정 정확성을 크게 향상시키고 있습니다. 이 혁신은 작동 중 추가 컴퓨팅 리소스 없이도 측정 불확실성을 절반으로 줄여줍니다. 모든 컴퓨팅 작업은 생산 단계에서 실시됩니다. 개발된 방법론에서는 차세대 정밀 광학 거리 측정 센서의 기반을 형성하는 것입니다.
본 거리 측정 과제: 물체 표면에 대한 효과
광학 거리 측정 센서에서는 비행 시간(TOF) 기술을 사용하여 빛을 방출해 내며 반사된 빛이 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 측정해 보실 수 있는 것입니다.
비행 시간(TOF) 거리 측정 센서에서는 빛을 방출해 내며 반사된 신호가 돌아오는 데 걸리는 시간을 기록하여 거리를 측정합니다.
이것은 짧은 빛 펄스를 방출하여 달성되는 것이며, 그 반사를 사용하여 물체로부터 다신 수신되는 것입니다. 해당 거리는 빛 펄스의 이동 시간, 즉 빛 펄스가 전송된 시점으로부터 반사 신호가 감지된 시점까지의 시간을 바탕으로 하여 계산되는 것입니다. 물체 표면의 반사율은 전자 수신 신호에 대한 진폭과 모양 모두에 영향을 끼치는 것입니다. 이것으로 인하여 신호 감지 시간이 달라지게 되는 것이며 펄스 너비도 달리지게 되는 것입니다. 밝은 표면은 더 넓은 펄스 너비와 더 빠른 감지를 사용하여 더 강한 신호를 생성해 내는 것에 비하여, 어두운 표면에서는 더 약하고 좁은 펄스와 더 늦은 감지를 유발하게 되는 것입니다.
이는 반사되는 신호의 세기가 물체의 표면, 예를 들면 밝거나 어두운 표면에 따라서 강도가 달라진다는 점을 의미하는 것입니다. 이것으로 인하여 측정 오류가 발생될 수 있습니다.
반사된 빛 신호의 세기는 물체 표면의 밝기에 따라서 달라집니다
이전의 솔루션 접근 방식: 계산 모델
최근까지 이러한 오류들을 보정하기 위해서 고전적인 수학적 모델이 사용되고는 했습니다. 다양한 표면과 거리를 위한 보정 값이 계산된 이후 이는 나중에 자동적으로 적용되는 것입니다. 이 모델은 소위 다항식 작동 방식을 기반으로 합니다.
새로운 솔루션: AI가 보정을 대신합니다
이제는 Leuze에서는 엄격한 공식 대신에 인공 지능의 한 형태인 신경망을 사용합니다. 샘플 데이터를 사용해서 밝기 및 표면 질감이 측정에 미치는 영향을 끼치게 되는지를 학습하여 측정값을 훨씬 더 정확하게 보정해 드릴 수 있는 것입니다.
신경망을 사용하여 보정 작업이 이루어진 이후에 목표 거리와의 편차
5차 다항식을 보정 작업한 이후에 목표 거리와의 편차. 주문
신경망에 대한 장점들
- 다양한 센서 유형 및 표면에 유연하게 적용해 보실 수 있는 것입니다
- 강하게 진동하는 3D 곡선 특성을 가지고 있음에도 불구하고 실제 데이터에서 더 잘 학습합니다
- 훨씬 더 정확한 결과 제공해 드리는 것입니다
배경의 기술 – 간단하게 설명해 드립니다
생산 공정이 진행되는 도중에 밝거나 어두운 표면, 다양한 질감의 표면 뿐만 아니라 다양한 거리에 대한 많은 측정값을 수집하는 것입니다. 이러한 측정값들은 생산 시설의 제어 시스템으로 전달됩니다. 이를 통해 생산 시설에서의 신경망에서는 센서에 필요한 보정 값을 계산하는 것입니다. 본 센서에서는 작동이 진행되는 도중에 추가적으로 컴퓨팅 성능이 요구되지는 않습니다. AI에서는 이미 모든 것을 "학습"한 상태이기 때문입니다.
이에 대한 결과는 하기와 같습니다. 오류가 감소되고 신뢰성은 향상되는 것입니다
이러한 테스트 결과로 새로운 방법에서는 AI 기반 교정을 사용하여 체계적인 측정 오류(즉, 표면 및 거리에 대한 측정 결과에 의존하는 점)를 절반 이상 줄여주는 것으로 나타난 것입니다. 이는 센서가 어려운 표면에서도 더욱 안정적으로 측정한다는 점을 의미하는 것입니다.
내부 물류의 거리 측정 센서: 팔레트 사이에서 일정한 거리를 확보하기 위해서는 셔틀 및 보관된 팔레트 사이에서의 거리가 표면, 색상 또는 각도와는 관계없이 상관없이 정확하게 결정되어야 하는 것입니다.
정확한 측정이 필요한 것입니다. 팔레트를 집을 때에는 팔레트 및 화물 수납구에서의 끝면 사이의 거리를 정확하게 결정지은 후 전진 이동을 적시에 멈춰야만 하는 것입니다.
이점 한눈에 보기
- 측정 오류 감소 – 더욱 신뢰하실 수 있는 결과물
- 작동이 진행되는 도중에 추가적으로 컴퓨팅 부하가 발생되지 않습니다
- 다양한 재료를 사용하여 유연하게 사용하실 수 있습니다
- 미래 지향적 – 최신 AI 기술을 활용함
요약
Leuze에서는 인공 지능을 사용하여 광학 거리 측정 센서에 대한 정밀도를 새로운 수준으로 끌어올리고 있는 것입니다. 고객님은 작동이 진행되는 도중에 특별한 노력을 하지 않으셔도 더욱 강력하고 정확한 측정을 통한 이점을 누려보실 수 있는 것입니다. 지능형 보정 및 효율적인 사용의 조합을 통하여 해당 솔루션에서는 까다로운 산업용 어플리케이션 분야에 이상적인 것입니다.
