공정 개요

바이오 및 의료 실험실 공정에서 널리 사용되는 반투명 플라스틱 파이펫 팁(Pipette Tips)을 ABB 6축 다관절 로봇과 Cambrian AI 3D 비전을 활용해 벌크 상태에서 취출하고 컨베이어 벨트에 정렬하는 3D 빈 피킹(Bin Picking) 자동화 사례입니다. 반투명 플라스틱은 빛의 난반사와 투과로 광학 인식 난이도가 높고, 원뿔 형태가 서로 얽히기 쉬운 부품입니다. Eye-in-Hand 방식의 Cambrian 3D 비전이 개별 파이펫 팁의 6D 포즈를 200ms 미만으로 인식해, 파손 없이 안정적으로 부품을 공급합니다.

프로젝트 배경 및 목적

의료 및 바이오 소모품 산업은 위생과 품질 관리가 엄격하며, 다품종 소량 생산 요구가 늘면서 생산 라인의 유연성과 자동화 수준이 핵심 경쟁력이 되었습니다. 기존 공정에서는 파이펫 팁 공급에 진동형 파트 피더를 사용하거나 수작업에 의존해야 했습니다.

•    반투명 소형 부품의 인식 한계: 파이펫 팁은 얇고 반투명한 플라스틱 소재로 빛의 난반사와 투과가 심합니다. 구조광이나 레이저 기반의 기존 3D 센서는 이러한 표면에서 정확한 데이터를 얻기 어려워, 6D 포즈 인식이 불안정했습니다.

•    형태적 얽힘 현상: 속이 빈 원뿔 형태의 부품이 박스 안에서 서로 겹치거나 깊게 끼이는 현상이 빈번했습니다. 취출 시 부품 간 간섭을 피해 안전하게 뽑아낼 수 있는 대상을 판단해야 하는 과제가 있었습니다.

•    파트 피더의 한계: 진동 볼 피더 방식은 제품 간 마찰로 미세한 스크래치나 파티클을 유발할 위험이 있었고, 부품 걸림이 잦아 라인 가동률을 떨어뜨렸습니다. 제품 교체 시 하드웨어를 통째로 바꿔야 하는 제약도 있었습니다.

•    공간 제약과 충돌 회피: 좁고 깊은 바구니 내부로 로봇이 진입할 때, 그리퍼가 바구니 벽면이나 다른 부품과 충돌하지 않도록 정밀한 동선 제어가 필요했습니다.

이러한 한계를 극복하기 위해, 반투명 소재를 안정적으로 인식하는 3D 비전과 유연한 로봇 제어를 결합해 벌크 상태의 부품을 손상 없이 공급하는 3D 빈 피킹 시스템 구축을 추진했습니다.