2023년 8월 23일
식품 산업은 노동력 부족, 안전 및 보안 보장 등 많은 문제에 직면해 있습니다 FOOMA JAPAN 2023은 최첨단 식품기계 기술, 제품, 서비스를 통해 '식품기술이 만들어가는 풍요로운 미래''를 주제로 2023년 6월에 개최되었습니다
식품 가공 자동화에는 가변 수량 생산 지원, 고품질 제품 생산 강화 및 추적성 보장이 필요합니다 그래서 우리 회사는 "i3-메카트로닉스(I-Cube Mechatronics)'' 메카트로닉스 기술을 활용한 자동화를 개발하고 있습니다
이번 전시회에서는 (주)팜스※1및 iCube Digital Co, Ltd※2와 함께 '식품의 대전환'을 주제로 식품의 관문인 식물공장에서 식품생산라인 자동화, 데이터 연계 및 데이터 활용 솔루션 시연을 전시했습니다
※1 (주)팜스
식품 및 농업 고객에게 메카트로닉스의 힘으로 만들어진 솔루션 제공
※2 아이큐브디지털(주)
생산현장의 자동화 및 최적화를 실현하는 디지털 시스템 통합업체
'새로운 메카트로닉스 응용 분야에 도전'이라는 2025년 비전의 일환으로 우리는 식품 안전과 안정적인 공급을 목표로 농업 및 식품 가공 분야의 자동화를 촉진하고 있습니다
식품 원료를 생산하는 식물 공장, 식품 가공 공장을 자동화하여 업스트림에서 다운스트림까지 통합 식품 생산 시스템을 실현하겠습니다 그림 1과 같이 식물공장 옆에 식품가공공장을 지으면 야채로 만든 식품을 효율적으로 생산하는 것이 가능해진다
이번 리포트에서는 이번에 전시한 그림 2에 나온 솔루션 중 '식물공장 시스템 '아그린'', '인간 협동로봇을 이용한 원재료 추출 시스템', 검사 품질 안정화를 지원하는 AI 영상판정 솔루션 'Y's-Eye''를 소개하겠습니다
그림 1 식물공장 및 식품가공공장의 자동화 공정 이미지
그림 2 전시된 제품/솔루션
최근에는 일년 내내 안정적인 품질과 가격으로 야채를 재배할 수 있는 식물 공장에 대한 필요성이 증가하고 있습니다 그래서 우리는 자동화와 데이터 연계를 통해 야채의 안정적인 생산이 가능한 아그린(Agrine)을 개발했습니다(그림 3) Table 1은 Agrine의 사양을 보여준다
그림 3 아그린 개요표 1 아그린 사양표
그림 4 상단 및 레일 방법
자동화의 가장 중요한 포인트는 자체 개발한 프레임과 레일 시스템입니다(그림 4)(특허) 재배편 1개로 채소 1개를 재배할 수 있으며, 좌우로 당겨진 레일을 이용해 이동할 수 있습니다 발아가 잘 되지 않거나 자라지 않는 묘목을 솎아내고, 야채가 자라면서 식물별로 간격을 조절하고, 성장 상황에 따라 매일 윗부분을 옮겨주는 것도 가능합니다 재배작물이 레일의 좌측 또는 우측 끝단에 도착하면 수직이송로봇이 손으로 하나씩 잡아 상부단으로 이동시킨 후 수확시기를 기다립니다 공간을 절약하기 위해 높이 방향의 공간을 효과적으로 활용합니다 높은 곳에서의 수확 작업에 사용할 수 있는 인간 협동 로봇 “MOTOMAN-HC 시리즈”※3안전 보장, 자동화 및 추가 우선순위 지정※4인간 협동 로봇은 공간을 채우는 작업도 수행합니다
또한 환경 데이터와 협력하여 최적의 생산 환경을 조성합니다 Agrine Controller를 사용하여 야채에 필요한 빛, 영양분, 온도, 습도 등의 환경 데이터를 수집, 활용함으로써 안정적인 야채 생산을 달성하고 생산 상황 및 설비 상태를 시각화할 수 있습니다 우리는 “데이터와 연결하고 이를 움직임으로 바꾸는 것”을 실현하여 지속 가능한 식품의 안전과 안정적인 공급에 기여하고 있습니다
이번 전시회에서 우리는 데모 머신을 사용하여 위의 상단 및 레일 방법을 시연했습니다 (그림 5)
그림 5 Agrine 데모 머신
※3인간 협동 로봇 “MOTOMAN-HC 시리즈”란 무엇입니까
로봇 조작에 익숙하지 않은 작업자도 쉽게 조작할 수 있는 다이렉트 티칭 기능, MOTOMAN-HC10DTP를 카트에 장착하여 밀 수 있는 핸드캐리형, 위생 특성 및 식품 사양이 향상된 MOTOMAN-HC10DTFP 특수 표면 처리 등 식품 산업의 요구에 부응하기 위해 제품 라인업을 강화하고 있습니다
※4 반주란 무엇입니까?
식품산업에서 사용되는 얇은 선적 컨테이너
그림 6 원료 추출 시스템 이미지
그림 7 원료 추출 시스템 데모 머신
식품 가공 공장에 도착하는 원료를 추출하는 과정에서 인간 협동 로봇 "MOTOMAN-HC 시리즈"를 활용하는 자동화 라인을 소개하고 싶습니다
가변 수량 생산의 경우 생산 레시피에 따라 원자재의 종류와 갯수가 달라지며 원자재 상자의 갯수도 계속 변하고 증감하며 작업 공간을 고정할 수 없어 자동화가 어렵습니다 그림 6과 같이 식품가공공장에서 물품 입고 및 전처리를 위한 원재료 추출 과정에서 로봇의 리치를 활용하고, 로봇 주변에 선반을 설치하고, 높이 방향으로 공간을 유연하게 만들어 작업 공간을 고정하고 자동화를 이루었습니다
자동화를 통해 생산 레시피 데이터와 연계하여 원자재 관리를 자동화하는 것이 가능합니다
전시회에서 우리는 두 대의 로봇을 사용하여 원자재 보관 선반을 갖춘 원자재 추출 시스템을 시연했습니다(그림 7) 퍼핑 로봇 주위에 원재료 저장 선반이 설치되고, 퍼핑 로봇이 선반 위에 놓인 원재료 용기를 떠내고, 픽업 로봇이 원재료 용기에서 원재료를 꺼내어 다음 라인으로 전달하는 방식이다
품질 검사 과정에서 사용되는 AI 이미지 판단 솔루션을 소개하겠습니다
식품은 개체차가 크고 육안 검사로 인해 품질 검사 기준이 모호해 품질에 차이가 나는 문제를 해결하기 위해 작년에 개발한 AI 영상 판단 솔루션 'Y's-Eye'를 한층 더 발전시킨 'Y's-Eye Compact'를 개발했습니다
그림 8 시스템 구성
그림 9 검사 시스템 내부
Y's-Eye Compact는 그림 8과 같이 AI 스마트 카메라를 이용한 검사 시스템과 불량품 제거 메커니즘으로 구성됩니다
검사 시스템은 AI 스마트 카메라를 사용하여 흐르는 음식의 사진을 찍은 다음 AI 이미지 분석 기술을 사용하여 음식의 양호 여부를 판단합니다(그림 9) 여기에 사용된 AI 판단 모델은 조명 밝기, 초점 이동, 물체 방향 등 정확한 검사에 필수적인 이미징 측면을 고려하여 설계되었으며, 설정 후 디바이스에 올려놓는 것만으로 검사를 시작할 수 있습니다 별도의 커스터마이징 없이 바로 테스트를 시작할 수 있는 제품입니다 그 후, 불량품은 컨베이어에 의해 불량품 제거 기구로 이송되고, 불량품은 에어젯을 이용하여 불량품 상자로 제거된다 표 2에는 사양과 작동 환경이 나와 있습니다
와이즈아이 컴팩트(Y's-Eye Compact)는 AI가 탑재된 AI 스마트 카메라로 1m2 면적에 집적 가능하다
또한 간단한 시스템 구성으로 180개/분의 안정적이고 빠른 검사가 가능합니다
이 시연에서는 AI를 사용하여 탄 부분, 균열, 칩 등의 형상 결함을 검사하고 결함이 있는 제품을 제거하는 냉동 햄버거의 품질 검사 작업을 시뮬레이션했습니다(그림 10) 실제 구현 사례로 머리카락, 비닐 조각이 검출된 사례도 전시했다
*표준사양이며 고객사 환경에 따라 변경될 수 있습니다
그림 10 Y's-Eye 컴팩트 데모
이번 FOOMA JAPAN 2023에서는 세 회사가 협력하여 핵심 메카트로닉스 기술을 결합하고 업스트림에서 다운스트림 식품 가공까지의 통합 시스템을 실현함으로써 '데이터와 연결하고 이를 움직임으로 전환'이라는 주제로 솔루션을 제안했습니다 앞으로도 메카트로닉스 기술을 기반으로 농업 및 식품가공 분야의 자동화 및 데이터 활용을 실현하여 지속가능한 식품의 안전과 안정적인 공급에 기여하겠습니다
바카라 사이트이 시장 요구에 맞춰 계속해서 발전하는 것을 기대해 주십시오
