상품을 분명하게 식별하고 표시해야 할 경우, 바코드는 비용 효율적이고 다용도의 솔루션이다. 그러나 이 광학적 검출 방법은 공정 중에 라벨이 더러워지거나 손상이 생기면 곧 한계에 부딪히고, 판독이 어려워지거나 판독 자체를 할 수 없게 되기도 한다. 이것은 오류 허용 오차가 매우 낮은 2D 바코드에도 적용된다.

여기에 해결책으로 RFID(Radio Frequency Identification)를 사용할 수 있는데, 스위스 Hinwill에 위치한 Ferag AG는 Skyfall 컨베이어 시스템의 특수 버전으로 실리콘 카트리지 충진, 분류, 포장에서 이 기술이 성공적임을 보였다. 운반 및 가공 시스템 개발 및 제조를 전문으로 하는 스위스의 가족 경영 회사인 Ferag AG는 발루프의 입증된 산업용 RFID 기술을 사용하고 있다. 

혁신적인 운반 시스템은 다재다능하다

내부 생산 및 유통 프로세스의 관리 및 최적화에서, 운반시스템은 더 긴 거리 이동과 다양한 높이 차이를 극복하고, 단말기를 연결 또는 분리하며 충진, 분별 및 포장 기능을 동시에 통합한다.

이 시스템은 중력을 지능적으로 사용하고 자유낙하 구역을 자체 드라이브 없이 이동하게 만든다. 이는 에너지를 절약하고 필요한 드라이브의 수를 감소하게 한다. 500mm의 거리 반경과 최대 6°의 넓은 경사각을 가진 라인 레이아웃 덕분에, 시스템은 비교적 적은 면적만을 필요로 한다. 그리하여, 여유 공간과 충진 및 포장하는 장비를 위해 바닥에 비교적 많은 공간이 생긴다.

Skayfall로 배로 증가된 생산량

이 시스템은 또한 사용자의 특별 요구사항을 충족한다. 즉, 충전소와 배치 포장기 사이에 있던 기존의 병목현상을 제거한다. 이것은 Skyfall이 카트리지의 운송뿐만 아니라 누적 버퍼도 처리함으로써 가능해졌다.

Ferag사의 개발 매니저인 Roberto Fenile은 “이러한 방법을 통해 충진과 포장 공정의 차이나는 속도가 보완될 수 있고, 지속적으로 높은 시스템 출력이 가능하게 되었다. 기존 방법과 비교하여, 우리는 두 배의 생산 능력을 낼 수 있게 되었다”고 설명했다.

운반시스템은 시간당 12,000카트리지를 생산하고, 관찰자는 놀랍도록 빠르게 움직이는 카트리지를 따라 갈 수 없을 정도로 부드럽게 운행된다. 오버헤드 디자인의 핵심은 셔틀이라 불리는 3차원 동역학과 롤러 바디의 견고한 레일 시스템이다. 여기에는 표면뿐만 아니라 양에서도 차별적인 실리콘 카트리지가 장착되어 있다.

▲ 컨베이어 시스템은 시간당 12,000 카트리지의 아주 빠른 출력을 선보인다.

▲ Overhead 디자인의 핵심은 셔틀이라 불리는 3차원 동력학과 롤러 바디가 있는 견고한 레일시스템이다.

빈 카트리지는 저장창고로부터 가져온다. 운반하고 분류하는 공정의 마지막에서 일정량의 실리콘 구성으로 채워진 뒤, 배치 포장기로 운반된다. 각각의 셔틀을 식별하는 신뢰할 수 있는 방법은 공정에 절대적으로 중요하다. 이는 Ferag가 RFID를 기반으로 한 식별 방법을 결정한 이유이기도 하다.  

발루프의 세일즈 엔지니어인 Rolf Werner는 “데이터 캐리어가 실리콘에 의해 오염되었을 때도 안정적으로 작업을 한다”고 강조했다. 

셔틀 어댑터를 개별적으로 구성하고 해당 애플리케이션에 적용하는 것이 가능하기 때문에 Skyfall에 구현된 전송 방식은 카트리지에만 국한되어 있지 않다. 또한, 모듈러 시스템은 연속 컨베이어, 상향 및 하향 컨베이어, 선적과 하역소, 또는 주입구 및 배출 환승구와 같은 사용 가능한 표준 요소로 필요한 만큼 항상 확장될 수 있으며 새로운 환경에 적용될 수 있다.

높은 주기율로 신뢰할 수 있는 식별

센서와 RFID 전문기업인 발루프의 BIS M 산업 RFID 솔루션은 13.56MHz의 주파수에서 작동된다. Rolf Werner는 시스템 특징에 대해 “주기율과 견고함에 대하여 까다로운 요구를 맞출 수 있을 뿐만 아니라, 어려운 금속 환경에서도 안정적으로 작업할 수 있다”고 설명했다. 

수동적인 데이터 캐리어와 결합한 이 HF 솔루션은 평균 20mm의 인식 범위를 제공한다. 이것은 BIS M이 가까운 범위에서 부품 트래킹, 생산관리를 위한 애플리케이션, 품질관리를 위한 추적에 이상적이다. 이와 같이 Ferag에서 시스템은 연속된 서류화 프로세스가 가능하게 할 뿐만 아니라, 실시간으로 컨트롤러에 데이터를 제공하고 충진과 포장 프로세스를 포함한 전체 자재 흐름을 자동화한다. 전체 프로세스 하는 동안 각각의 카트리지 형태와 현 위치를 알 수 있다. 데이터 관리는 시스템의 중앙 컴퓨터에서 실행하게 된다.

부품 라벨과 비슷한 36mm×8mm×5mm의 자가 접착제식 On Metal RFID 태그는 셔틀의 매우 고른 식별이 가능하다. 데이터 캐리어는 UID 코드(Unique Identification) 라 불리는 메모리에 고정된 시리얼 번호를 가지고 있기 때문에, 셔틀은 언제든지 분명하게 식별할 수 있다.

▲ 자가 접착제 식 발루프의 On Metal RFID 태그는 셔틀의 매우 얇은 마킹을 가능케 한다.

데이터 캐리어는 국제 ISO 표준 15693을 준수하고, 메탈 표면에도 10mm의 보편적인 판독 범위를 제공한다. 이는 Ferag사의 필수 요건 중의 하나이다. 따라서 롤러 바디의 중단 없는 탐지가 전체 자재 흐름에 걸쳐 보장된다. 

UID는 파트 번호 BIS0140인 발루프 RFID 시스템의 관형 M16 판독/기록 헤드에 의해 판독되며, 게이트와 같은 이동 경로를 따라 관련된 모든 장소에 위치한다. 데이터 캐리어는 수동적이며, 판독/기록 헤드로부터 필요한 전원을 공급받는다. 이로 인해 배터리가 필요 없게 되며, 전자기기와 안테나는 태그에 통합된다.

▲ UID는 운송 라인에 관련된 모든 포인트에 위치하고 있는 관형 판독/기록 헤드에 의해서 판독된다. 

맞춤 솔루션을 찾다

Roberto Fenjle 는 “위대한 기술은 올바른 시스템과 태그, 판독 헤드, 그리고 컨트롤러의 최적 조합을 선택하는 것이다. 우리는 발루프-스위스 TecSupport에서 전문가 Willi Brandli의 지원을 받았으며, 그는 우리에게 큰 도움이 되었고, 이 프로젝트 완성을 위해 열심히 일했다”고 말했다. 

Willi Brandli는 “데이터 캐리어의 사이즈와 판독/기록 헤드의 기하학적 구조가 중요한 역할을 한다”고 설명했다. 또한 그는 “애플리케이션에서 생성된 HF 필드는 태그가 충분히 긴 영역에서 높은 속도로 판독할 수 있을 만큼 커야 한다. 그러나 동시에, 이것은 감지 프로세스에서 뒤따르는 라벨과 겹치지 않을 만큼 충분히 작아야 하기도 한다. 이를 위해서는 많은 경험이 필요하다”고 강조했다.

Roberto Fenile은 계속해서 다음과 같이 말했다. “처음에 우리는 다른 RFID 제공사의 솔루션으로 시도했지만, 이는 이러한 복잡한 요구사항에 맞지 않았다. 그 뒤 우리는 다른 제조사와 시스템을 비교하였고 개발자와 제조사로써, 발루프는 제품을 구석구석 잘 알고 있고, 표준 제품에서 고객 요구사항에 맞게 개발하는 것을 주저하지 않기에 발루프를 최종적으로 결정  했다.” 

만족스럽게도, 이 솔루션은 의심의 여지 없이 발루프 제품 라인의 표준 컴포넌트를 사용하여 구현할 수 있었다. 

식별과 감지를 위한 똑똑한 ‘올-인-원’ 솔루션

BIS V RFID 컨트롤러에는 최대 4개의 판독/기록 헤드가 연결 가능한 올-인-원 장치가 시스템에 내장되어 있다. 판독 헤드가 결합된 BIS V RFID는 요구되는 높은 판독 속도를 제공한다. 4개 포트로 필요한 컨트롤러의 수를 줄여, Ferag사의 투자비용을 크게 절약했다. 비록 Skayfall 사례에서는 필요하지 않았지만, 특수 기능으로 다른 기술(LF, HF 및 UHF)을 사용하는 판독 헤드를 연결할 수 있다. 

▲ 읽기 헤드와 태그와의 결합과 함께 BIS V RFID 컨트롤러는 필요한 높은 판독 속도를 제공한다.

RFID 시스템의 시작과 컨트롤러의 조작은 ‘Plug & Play’와 같이 아주 쉽다. 판독/기록 헤드는 플러그를 이용하여 컨트롤러 전면에 간단히 연결되고, 그 후에는 즉시 및 자동으로 감지된다. 각각의 포트에 있는 두 개의 LED는 상태와 작동 현황을 표시한다. 컨트롤러는 표준 주파수 사용하기 때문에, Ferag 시스템이 있는 전 세계 어디서든지 사용할 수 있다.

추가로, 메탈 스타일의 소형 콤비 컨트롤러는 모든 공통의 버스시스템에서 가능하다(Profibus, EtherCAT, CC-Link, Ethernet/IP, 그리고 Profinet). 이 시스템에서 Ferag는 EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)을 사용한다. IEC 표준 61158 개방형 프로토콜은 자동화 기술에서 하드 또는 ‘소프트’의 실시간 요구사항에 적합하다.

컨트롤러의 USB 터미널은 소프트웨어 업데이트, 그리고 PLC 또는 컨트롤러가 필요 없는 빠른 시작을 위한 서비스 인터페이스로 쓰일 수 있다. ‘지능형’ 콤비 컨트롤러는 더 많은 기능을 제공한다. 추가 센서 또는 액추에이터도 RFID 프로세서 장치에 연결될 수 있다는 것이다.

▲ Skyfall로 높은 차이를 쉽게 극복할 수 있다.

액추에이터는 장착된 IO-Link 마스터 기능을 사용하여 구현된다. 이는 물체를 식별할 뿐만 아니라, 컨트롤러를 통해 트리거 라이트 베리어, 유도형 또는 용량성 근접 스위치 또는 IO-Link 인터페이스가 있는 거리 또는 비전 센서로부터의 시그널과 같은 추가적인 프로세스 정보를 획득하는 것을 가능하게 한다. 위의 기능들이 초기 요구사항이 아니더라도, 시스템은 차후 요구될 상황을 위해 잘 준비되어 있다.