반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

고성능 3D 측정을 지원하는 소형의 비용 효율적인 R3000 센서 

산업 자동화에서 자율차량 및 돌봄 로봇에 이르기까지 미래의 도전과제에 대응하기 위해서는 밀리미터 수준의 정밀도로 주변 환경을 빠르고 포괄적으로 포착할 수 있는 강력한 3D 센서가 필요하다. 페펄엔드푹스(Pepperl+Fuchs)는 프라운호퍼 실리콘 기술 연구소(Fraunhofer Institute for Silicon Technology) ISIT와 협력하여 뛰어난 경제성을 유지하면서도 정밀도 및 성능을 극대화할 수 있는 기술 혁신을 달성했다. 고성능 거리 측정 기술과 MEMS 기술이 처음으로 결합된 것이다. 이는 R3000 3-D LiDAR/MEMS 센서의 기반 기술로, 하노버 박람회 2023(Hannover Messe 2023)에서 제품 연구 사례로 발표될 예정이다.

두 기술의 장점 결합

이 3D 측정은 페펄엔드푹스(Pepperl+Fuchs)에서 개발한 거리 측정 방법인 PRT(Pulse Ranging Technology)에 기반하고 있으며, 다양한 요구사항을 충족할 수 있도록 확장이 가능하다. 초당 250,000회 이상 방출되는 레이저 펄스를 기반으로 밀리미터 수준의 정확도로 수 센티미터에서 수백 미터에 이르는 거리를 측정할 수 있으며, 주변광 및 기타 환경적 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 이를 통해 PRT는 빠르고 정확하며, 신뢰할 수 있는 측정 결과를 제공한다.

페펄앤드푹스는 3D에 도달하기 위해 R3000 제품 연구의 일환으로 프라운호퍼 ISIT의 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 기술과 PRT를 최초로 결합했다. 작고 경제적이며, 기계적으로 견고한 MEMS 미러를 센서에 통합한 것이다.

압전 구동 요소의 모션을 통해 방출된 레이저 빔은 두 축에서 40° x 30°으로 편향된다. 기존의 3D 센서와 달리 측정 과정에서 픽셀 그리드가 생성되지 않는다. R3000은 특히 작은 광점과 완벽한 스캐닝 기능을 사용하여 탁월한 디테일의 초고해상도 3D 포인트 클라우드를 생성한다.

지능형 사용 가이드로 직관적인 동작 지원

R3000은 가능한 간단하게 사람과 머신 간의 통신이 이뤄질 수 있도록 추가 기능을 갖추고 있다. 이 센서는 3D 포인트 클라우드는 물론, 프로그래밍 및 동작이 용이하도록 장면을 시각화할 수 있는 중첩된 강도의 이미지를 생성한다. 또한 가시 레이저 빔으로 각 측정 포인트를 디스플레이할 수 있다. R3000은 동기식 레이저 프로젝터를 통해 추가 툴을 사용하지 않고도 정밀하게 정렬 및 조정이 가능해 손쉽게 커미셔닝할 수 있다. 또한 이 기능은 사용자와 서비스 로봇 간의 상호작용도 지원할 수 있다.

미래의 자동화를 위한 강력한 3D 측정

혁신적인 기술을 갖춘 R3000 LiDAR/MEMS 센서는 복잡한 자동화 작업을 해결할 수 있는 새로운 시대를 예고하고 있다. 미지의 환경에 대한 정밀 3D 이미지는 산업 분야의 무인 운송 시스템에서 양로원 및 요양원 환자의 자동 이송에 이르기까지 차세대 자율주행의 필수 요소가 될 것이다.

PRT 및 MEMS를 결합하여 이러한 복잡하고 동적인 장면을 실시간으로 세밀하게 포착할 수 있다. 이는 AI(Artificial Intelligence) 툴을 이용해 완전히 새로운 평가가 가능하도록 포괄적인 데이터베이스를 생성한다. 소형의 비용 효율적인 센서인 R3000은 광범위한 애플리케이션에서 고정밀 3D 측정을 지원할 수 있다. 첨단 알고리즘과 결합된 이 센서는 생산 공장과 병원 또는 요양원뿐만 아니라 일상생활의 모든 영역에서 자율주행 차량 및 서비스 로봇의 발전을 크게 촉진할 것이다.