제조산업에서 AR 기술의 혁신적 도입 지원하는 디오타
디지털 혁신이 제조 산업을 빠르게 변화시키고 있다. 자동화와 데이터 기반 의사결정의 필요성이 증가함에 따라, 생산 현장에서는 효율성과 생산성을 극대화하기 위한 새로운 기술을 적극적으로 도입하고 있다. 그중 AR(증강현실) 기술은 작업자의 시야 확장과 정보 제공으로, 작업 방법의 정확성과 효율성을 향상시키는 중요한 도구로 떠오르고 있다. 증강이라는 기술은 AR의 핵심으로 실물과 3D를 겹쳐서 보여주는 것이다.
Augmented Experience 구성요소
AR 기술은 실물에 가상의 정보를 겹쳐 보여주는 증강기술이다. AR을 사용하기 위해서는 소프트웨어, 하드웨어, 콘텐츠(3D CAD 기반) 및 AR 콘텐츠 제작자 등이 필요하다.
소프트웨어는 AR 콘텐츠를 만든다. 이는 3D로 설계된 도면을 실물에 일치시켜서 정보를 제공하기 위함이다. 실물과 도면을 일치시키는 과정을 트래킹(tracking)이라고 한다. 트래킹 과정에서 카메라로 들어온 영상과 도면을 일치시키기 위해서 머신러닝 기법이 사용된다. 이를 통해서 하드웨어로 실물을 비추면 3D 도면이 실물과 겹쳐서 증강된다.
하드웨어 중 테블릿은 카메라가 찍는 실물에 3D 콘텐츠가 증강되도록 한다. 빔 프로 젝터는 대형 작업물에 3D 콘텐츠를 증강하여 작업자의 작업을 돕다. 그 외에도 산업용 카메라 및 홀로렌즈 등 다양한 장비를 활용한다.
디오타의 소개
다쏘시스템은 다양한 산업 분야에 소프트웨어를 제공하고 있다. 다쏘시스템의 디오타(DIOTA)를 활용하면 작업 지시 및 품질 검사에 AR 기술을 활용할 수 있다. 디오타는 콘텐츠를 만드는 디오타 에디터(DIOTA Editor)와 하드웨어에서 AR 콘텐츠를 실행시키는 디오타 플레이어(DIOTA Player)로 구성되어 있다. 콘텐츠 제작자는 PC에서 디오타 에디터를 사용하여 3D 도면으로 작업 표준서와 같은 콘텐츠를 만들 수 있다. 또한 품질검사가 필요한 항목을 지정하여 작업 중 검사를 진행할 수 있도록 구성할 수 있다.
디오타 플레이어는 AR 콘텐츠를 실물에 증강하는 역할을 한다. 태블릿을 활용할 경우 자체 카메라를 활용하며, PC는 산업용 카메라를 활용하여 실물을 비추면 3D 도면이 실물에 증강되어 PC화면으로 확인할 수 있다.
디오타의 주요 기능
트래킹 및 정보 오버레이
트래킹은 실시간으로 카메라에서 특정 실물의 위치를 찾는 소프트웨어 프로세스이다. 이 트래킹 프로세스를 통해 AR에서 오버레이(증강)를 제공하며 제품의 모양, 색상, 윤곽 등을 파악한다. 일반적으로 트래킹은 3D 도면, 실물 카메라 영상, 물체의 모양(모서리 존재유무) 및 조명 밝기와 같은 환경 요소가 고려된다.
디오타는 사용자가 쉽게 트래킹할 수 있도록 탐지(detection) 알고리즘 기반의 트래킹 작업을 수행한다. 그 과정에서 디오타 에디터에서는 트래킹 모델을 3D 도면에서 지정하고, 해당 오브젝트를 메시(mesh)로 분할한다. 디오타 플레이어에서는 머신러닝 알 고리즘을 통해 물체의 모양, 색상, 윤곽을 파악하여 증강하고, 조립 유무를 확인한다.
작업자가 디오타 플레이어를 사용하여 실물을 비추면 소프트웨어 내부적으로 머신러닝 기법으로 트래킹이 수행된다.
디오타에 활용된 머신러닝 기법 소개
머신러닝은 컴퓨터가 데이터로부터 학습할 수 있도록 하는 인공지능의 한 분야로, 최근 다양한 산업에서 변화를 주도하고 있다. 머신러닝에는 분류 모델, 회귀 모델, 클러스터링 모델 등 다양한 모델이 있으며, 이를 통해 클래스 예측, 연속적인 수치 값 예측, 유사 데이터 그룹화 등에 사용된다.
다쏘시스템의 AR 솔루션인 디오타 플레이어는 이러한 머신러닝 원리를 적용하여 산업 현장에서 작업 효율성과 정확성을 높이고 있다. 디오타 플레이어는 카메라로 실물을 비추는 트래킹 작업 후 내부적으로 머신러닝 엔진을 통해 위치 정보를 학습하며, 이를 통해 동적인 제조 환경에서 실물을 실시간으로 추적한다. 디오타는 기존의 프로그래밍 방식과 달리 실물의 위치 또는 환경 변화에 도 유연하게 대응한다. 디오타는 AR 기법으로 다양한 산업 현장의 생산성과 품질을 높이고 있다.
디오타의 활용 사례
디지털 작업지시 가이드
제조업에서 작업지시서는 제품 생산의 필수 요소이다. 시장의 요구사항에 따라 제조 공정 또한 복잡해지고 작업지시서에 포함되는 정보도 증가하고 있다. 이로 인해 작업자는 복잡한 작업지시서를 이해하는 데에 어려움을 겪을 수 있다.
다쏘항공(DASSAULT Aviation)은 디오타를 도입하여 종이 작업지시서에서 디지털 작업지시서로 업무지시 방법을 바꾸었다. 디오타 에디터에서 만든 3D 작업지시서를 디오타 플레이어로 증강시켜 작업자에게 가이드하고 있다. 그 결과 표준화된 공정 절차와 품질의 일관성을 유지하고, 명확한 지침을 내려 작업 효율을 높이고 있다. 정확한 절차를 명시하여 조립 오류와 재작업을 줄이고 있다.
품질 관리 및 검사
제조 공정에서 품질 검사는 중요한 요소 중 하나이다. 모든 공장에서 품질 검사를 수행하고 있지만, 조립 불량 및 조립 누락과 같은 이슈는 종종 발생한다. 이 이슈는 품질 비용(재작업, 리콜 등)으로 연결되며 제조사의 고객 만족도를 감속시킨다.
프랑스 항공부품 회사인 라테코에르(Latecoere)는 디오타 플레이어와 Inspect 기능을 도입하여 브래킷이 누락되는 이슈를 사전에 식별하여 비용을 감소하였다. 디오타 에디터를 사용하여 작업지시 및 품질 검사 콘텐츠를 작성하고 디오타 플레이어를 통해 증강현실을 실행한다. 즉, 디오타는 3D 도면 기반 작업지침서를 지원하고 3D 도면과 비교를 통해 결함이 있는 제품이 다음 공정 또는 고객에게 전달되는 것을 방지한다.
디오타의 품질 관리 및 검사 기능은 작업자가 많은 시간을 할애하여 기존 프로세스의 어려움을 극복할 수 있다. 디오타는 3D 도면과 비교를 통해 자동 품질 검사를 수행할 수 있다. 이 기능을 통해 작업자의 수작업 개입 없이 빠르고 정확하게 품질 검사를 수행하며, 그 결과를 바탕으로 자동 품질 보고서를 생성한다. 또한 Paperless & Traceability 환경을 구현하여 모든 품질 관리 데이터를 디지털로 저장하고 추적할 수 있다.
유지보수
유지보수(MRO)는 제품의 고장난 위치에 따라 작업 지침이 다르며, 다양한 유지보수 작업케이스가 있다. 유지보수 작업지침서에는 표준 작업 가이드에서 요구되는 특정 규칙과 제조사의 요구 사항이 포함된다. 작업자는 작업지침서를 기반으로 수행해야 하지만 텍스트 기반 작업지시서를 이해하는데 어려움이 있다. 사프란 랜딩 시스템즈(Safran Landing Systems)는 디오타를 도입해 유지보수 작업지침서를 단순화하고 작업자가 직관적으로 이해할 수 있도록 하였다.
디오타 에디터를 통해 3D 도면 기반 디지털 작업지침서를 작성하고 필수적으로 고려해야 하는 사항(규제 등)을 포함시킨다. 작업자는 디오타 플레이어를 통해 단순화된 디지털 작업지침서 기반 작업을 수행하게 된다. 이를 통해 초보자부터 전문가까지 작업자의 작업 완성도를 확보할 수 있게 된다.
작업이 완료되었다면, 정확한 위치에 조립이 되었는지 3D 도면과 실물 비교 및 품질검사를 수행하게 된다. 품질 검사를 통해 작 업자는 누락된 작업 및 작업 불량을 파악하고, 품질 이슈를 줄이고 있다.
맺음말
디오타는 혁신적인 AR 기술을 제조업에 적용하여 생산성과 품질을 향상시키는 데에 중요한 역할을 하고 있다. 디오타는 3D 도면 기반 디지털 작업지시 가이드를 통해 제조 공정에서 작업자가 정확하고 효율적으로 작업할 수 있도록 지원한다. 디오타를 도입함으로써 제조 산업의 미래를 모색하고 지속 가능한 성장을 위한 기반을 마련하는 데에 도움이 될 것이다.
[저자소개]
김수훈
다쏘시스템 코리아의 인더스트리 프로세스 컨설턴트로 스마트 매뉴팩처링 팀에서 DELMIA Augmented Experience 제품을 담당하고 있다. AR을 활용한 작업지침서 및 품질검사 영역에 관심이 있으며, 여러 제조 OEM 및 서플라이어와의 프로젝트를 통해 제조 현장의 어려움과 요구사항을 파악하고, 이에 대한 최적의 DELMIA Augmented Experience 솔루션을 제안하고 있다.
출처: 캐드앤그래픽스(https://go.3ds.com/cLM)
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