1. 수행배경

• 전공을 연계하고 응용할 수 있는 분야를 찾던 중, 흔히 사용되는 플라스틱 페트병 음료수에서 영감을 받았습니다.

• 중소기업 시장조사 결과

  기업명	불량품 식별 방법	스마트팩토리 여부
  대경페트산업	육안, 공압	x
  대진프라스틱	육안	x
  경진기업	육안	x
  프리보틀	육안	x
  남양매직	육안, 리크테스트기	여러 머신비전 사용 중
  유페트	육안, 리크테스트기	x
  현대프라텍	육안	x
  삼성글라스	육안	x
  바로콕	육안	도입 예정
  대흥아이비엔	육안	x
  진세물산	육안	x
  남동산업	육안	x

   

• 보통 대기업은 자동화 공장이 도입되어있지만, 중소기업 같은 경우에는 비용적 부담으로 인해 제조부터 조립까지 대부분 사람이 하고 있는 것을 확인할 수 있었습니다. 그래서 저희 팀은 페트병 제조 중소기업을 주요 대상으로 하여 제조공정 안에서 사람이 하는 일들에 관련된 문제점과 그에 대한 개선 방안을 목표로 설정하였습니다.

2. 수행기간

• 	3월	4월	5월	6월	7월	8월
  주제선정, 부품조사구매	○	○
  2D,3D도면 설계 및 출력		○	○	○
  아두이노 프로그램 설계		○	○	○
  딥러닝 데이터 설계		○	○	○	○
  결과 분석 및 수정				○	○	○

3. 개발작품 설명

• <메인 컨트롤 박스>   전류를 공급해주는 메인보드이며,  전원이 들어오면 power LED가 점등됩니다. 상황에 맞는 버튼으로 공정을 제어 가능합니다. 

• <버튼, 다층LED경고등>   'start'버튼은 컨베이어벨트가 동작시키고 녹색 LED가 점등됩니다. ‘stop’ 버튼을 누르면 컨베이어 벨트가 정지하고 적색 LED를 점등합니다. 또 ‘reset’ 버튼은 초기화 기능이며 ‘EMS’ 버튼은 비상정지 기능으로 모든 센서 액추에이터가 기능을 멈추고 주황색 LED를 점등하고 경고음이 울립니다. 이때 재시작하려면'reset'버튼을 누르고 다음으로 'start'버튼을 누르면 정상 작동합니다.  또한 작업자가 수동, 자동버튼으로 조작할 수 있습니다.  이처럼 진행 상황과 결과에 맞게 다층 LED가 점등됩니다.

• <아두이노>    작은 상자에 아두이노를 컴퓨터와 연결하여 serial 통신이 가능하게 설계했습니다. 

•  <딥러닝>    다양한 각도에서 페트병 사진을 학습시켜 불량과 양품일 때 상황을 나누어 학습시켰습니다. 코드에 확장자를 넣어 아두이노와 연동 가능하게 설계했습니다.
• <불량 구별 피스톤>  현 산업에서 사람대신에 사용하는 기계 중 리크테스트기가 있습니다. 이는 페트병의 누설을 확인하는 용도로만 사용됩니다. 그래서 불량을 확인하면 사람이 직접 바구니에 담아 분류합니다. 다른 방법으로 공유압을 이용한 피스톤이 있습니다. 하지만 리필로 인해 번거로움과 비용적인 부담을 가지고 있습니다. 저희팀의 해결책은 스텝모터로 연결된 링크 구조가 크랭크를 따라 플라스틱을 밀어내 비용적인 부분을 해결했습니다.

◎식별 후 동작

• <불량일 때>     컨베이어 벨트 위에 불량 페트병을 올려둡니다. ‘start’ 버튼을 누르면 녹색 LED가 점등되고 컨베이어 벨트가 움직입니다. 특정 위치에 IR 센서가 페트병을 인식하여 컨베이어 벨트를 멈추게 합니다. 이때 학습된 딥러닝이 카메라로 페트병의 이상 유무를 진단합니다. 불량 확인되면 컨베이어 벨트가 작동하고 카메라 옆에 위치한 링크 구조의 피스톤이 페트병을 밀어내 불량 바구니로 들어갑니다.

• <양품일 때>  컨베이어 벨트 위에 정상 페트병을 올려둡니다. ‘start’ 버튼을 누르면 녹색 LED가 점등되고 컨베이어 벨트가 움직입니다. 특정 위치에 IR 센서가 페트병을 인식하여 컨베이어 벨트를 멈추게 합니다. 이때 학습된 딥러닝이 카메라로 페트병의 이상 유무를 진단합니다. 양품이 확인되면 컨베이어 벨트를 따라 양품 바구니로 들어갑니다. "카메라를 이용한 컴퓨터 비전과 모터가 기반이 되는 액추에이터를 서로 통신하여 머신 비전으로 검사기를 제작하였습니다."

4. 활용방안

• 중소기업 플라스틱 페트병 제조공장을 대상으로 사업화를 추진할 계획입니다. 인건비보다 저렴한 가격에 대여 서비스를 실행하여 중소기업들의 비용적인 면에서 부담감을 느끼지 않게 추진할 계획입니다. 또한 서비스를 받는 기업에 만족도를 파악하고 주기적인 제품의 상태점검을 통하여 신뢰를 형성하고, 추가적인 맞춤형 산업용 제품들을 현장에 맞게 커스텀 하여 합리적인 가격으로 공급 제의를 할 것입니다. 한 기업에서의 모든 공정이 저희 제품으로 사용된다면 이를 IoT로 제어하여 사람 없이 운영되는 공장을 만드는 것이 목표입니다. 이를 통해 중소기업을 대상으로 일정한 품질을 얻을 수 있는 맞춤형 스마트 팩토리 회사로 성장할 것이라 기대합니다.