[논문]태양광 CELL 제조 공정에서의 이탈 감지 모니터링 시스템

조찬일; 송영준; 김동우; 김남

태양광 CELL 제조 공정에서의 이탈 감지 모니터링 시스템
The monitoring system for breakaway detection in solarcell manufacture process 원문보기

조찬일 (충북대학교) , 송영준 (충북대학교) , 김동우 (충북대학교) , 김남

본 논문은 태양광 Cell 제조공정에서 가격대비 우수한 성능을 낼 수 있고 공정관리를 효율적으로 하고자 웹카메라를 이용한 SolarCell 이탈 감지 모니터링 시스템을 구현하였다. 컨베이어 벨트에서 SolarCell 이송 시 윤곽선 검출을 이용하여 Cell의 움직임을 검출하였으며 다양한 조명 조건에서 실험을 하였다. 실험결과 Solar cell 이탈 감지 시 전체조명 정확도는 100%, 좌 우 조명시 98.8%, 앞 뒤 조명 시 98.4%의 정확도를 보였다. 실험을 통해 최적의 조명 조건을 획득하였고 이탈 정도의 표시를 mm 단위로 환산하여 얻을 수 있는 시스템을 구현하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 USB 웹 카메라를 이용한 실시간 모니터링 시스템을 SolarCell 제조 공정의 컨베이어 벨트에 적용하여 공정 라인에서의 SolarCell 이탈 감시 모니터링 방안을 제시하고 있다.
본 시스템은 단순히 라인 이탈에 대한 정보를 중앙에서 전체 제조 라인을 통제하는 작업자에게 전송하여 생산 라인 진행의 여부를 판단하게끔 도와주는 시스템으로서, USB 웹카메라를 사용하여 저가의 시스템 구현을 실현하고자 한다.

제안 방법

또한 카메라는 수평을 유지시키고 카메라의 위치를 컨베이어 벨트라인의 상단부에 고정시켜 SolarCell 라인 전체를 볼 수 있게 구성하였다. 그리고 카메라와 중앙 모니터링 시스템과는 USB(⑤)로 연결하여 컴퓨터(⑥)에 의해 실시간 영상 처리를 하게 하였다.
컨베이어 벨트의 배경은 검은색으로 하여 SolarCell의 검출이 용이하게 하였으며, 속도 조절이 가능한 구조이고 컨베이어 밸트의 방향은 전방향, 후방향으로 방향 조절이 스위치(④)에 의해 가능하도록 하였다. 또한 카메라는 수평을 유지시키고 카메라의 위치를 컨베이어 벨트라인의 상단부에 고정시켜 SolarCell 라인 전체를 볼 수 있게 구성하였다. 그리고 카메라와 중앙 모니터링 시스템과는 USB(⑤)로 연결하여 컴퓨터(⑥)에 의해 실시간 영상 처리를 하게 하였다.
본 실험은 제조공정에서 모니터링 역할을 수행해야 하므로 설치된 장소의 모습을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하였다. 프로그램은 Visual C++ 6.
이탈 감지 모니터링시스템은 검사 제품을 컨베이어 벨트(①)로 전달하고 웹카메라(②)를 통해 SolarCell(③)의 이탈 방지를 위해 그림 2.1과 같이 이탈 모니터링 시스템을 제작하였다.
제안하는 시스템은 제조공정에서 제품의 이탈 방지를 위해 컨베이어 벨트내에서 SolarCell 크기에 따른 시스템 설정을 하는 프로세스를 포함하여 카메라 입력으로부터 SolarCell의 이탈 정도를 검출하여 임계값보다 작을시 알람표시와 종료가 이루어져 컨베이어 벨트 내에서 정상적으로 SolarCell이 이동하는지, 비정상적으로 SolarCell이 이동하는지를 결정하게끔 한다.
컨베이어 벨트의 배경은 검은색으로 하여 SolarCell의 검출이 용이하게 하였으며, 속도 조절이 가능한 구조이고 컨베이어 밸트의 방향은 전방향, 후방향으로 방향 조절이 스위치(④)에 의해 가능하도록 하였다. 또한 카메라는 수평을 유지시키고 카메라의 위치를 컨베이어 벨트라인의 상단부에 고정시켜 SolarCell 라인 전체를 볼 수 있게 구성하였다.
본 실험은 제조공정에서 모니터링 역할을 수행해야 하므로 설치된 장소의 모습을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하였다. 프로그램은 Visual C++ 6.0과 OpenCV 1.1을 사용하였고, 28,000 Lux의 LED 조명시스템을 사용하여 전, 후, 좌, 우 방향에서 비추어 조명의 영향을 최소화하였다.

성능/효과

실험결과 임계값 설정 후 SolarCell 이송 시 제품의 크기에 따라 입력을 달리하였을 경우 판정 정확도는 90%를 보였다. 그림 3.
제안된 이탈 감지 모니터링 시스템을 확인하기 위해 총 100회 이상의 실험을 한 결과 SolarCell 이탈 감지시 전체조명 정확도는 100%, 좌·우 조명 시 98.8%, 앞·뒤 조명 시 98.4% 의 정확도를 보였다.
제안하는 시스템은 다양한 조명 조건 중에서 전체 조명이 효율적인 것을 보여주었고, SolarCell 이탈 감지 정도를 픽셀대비 간격(mm)에 대한 매칭율로 표현하여 사용자가 쉽게 이탈 정도를 알 수 있게 구현하였다. 따라서 이를 제조공정에서 사용 시 효율적인 생산성 향상을 가져올 것으로 기대된다.

후속연구

제안하는 시스템은 다양한 조명 조건 중에서 전체 조명이 효율적인 것을 보여주었고, SolarCell 이탈 감지 정도를 픽셀대비 간격(mm)에 대한 매칭율로 표현하여 사용자가 쉽게 이탈 정도를 알 수 있게 구현하였다. 따라서 이를 제조공정에서 사용 시 효율적인 생산성 향상을 가져올 것으로 기대된다.

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