사진. 스기노머신

스기노머신 주식회사(이하 스기노머신)는 자체 센싱 및 이미지 처리 기술을 활용해, 금속 용접 후 발생하는 용접 스케일(Welding Scale)을 레이저로 자동 제거하는 ‘레이저 스케일 제거 로봇 시스템’을 개발했다고 밝혔다.

본 시스템은 AI와 로봇 기술을 접목해 용접 부위의 스케일 범위와 부품 형상을 자동으로 판별하고, 해당 영역에 최적화된 레이저 경로를 생성한 뒤 자동으로 스케일을 제거한다. 이를 통해 기존 수작업 중심의 스케일 제거 공정에서 발생하는 작업자 건강 문제 및 환경 유해성을 줄이고, 심화되고 있는 숙련공 부족 문제 해결에 기여할 것으로 기대된다.

이번 시스템 개발의 배경에는 판금 가공 산업 내의 자동화 불균형이 있다. 블랭킹 및 벤딩 공정의 자동화는 상당히 진척됐지만, 용접 및 용접 후 후처리 공정은 소량 다품종 생산에 따른 세팅의 어려움으로 인해 자동화가 좀처럼 진행되고 있지 않고 있다. 이에 스기노머신은 2024년, ‘티칭리스(Teach-less)’ 용접 로봇 시스템과 용접 경로를 자동 보정하는 ‘액티브 트래킹’ 기능을 시장에 출시한 바 있다.

스케일은 금속 용접 시 표면에 생기는 그을음이나 산화 흔적으로, 외관 품질 저하뿐만 아니라 부식 원인이 되기도 한다. 기존에는 기계 연마, 세척, 전해 처리 등의 방식이 사용돼 왔으나, 이번에 도입된 ‘레이저 클리닝’ 기술은 비접촉 방식으로 금속 손상이 적고 약품 처리가 필요 없어 환경 부하를 크게 줄일 수 있다. 또한, 후처리 간소화를 통해 전체 공정 시간을 단축할 수 있는 장점도 있다.

스기노머신은 자사가 보유한 로봇 제어 및 센싱 기술을 총집결해, 티칭 없이도 고정밀 자동 처리가 가능한 ‘레이저 스케일 제거 로봇 시스템’을 완성했다. 이번에 스기노머신이 개발한 시스템의 특징은 아래와 같다. 

사진. 스기노머신

첫째, 고정밀 센싱 기술을 통해 스케일의 범위 및 색 농도를 자동 판별하고, 이에 따라 레이저 조건을 자동 최적화한다. 

둘째, AI 기반 자동 경로 생성 기능을 탑재해, 부품 형상이나 스케일 영역에 따라 로봇 경로를 자동으로 설정하며, 사전 프로그래밍 부담을 크게 줄인다. 유사 형상이나 다품종 부품 라인에도 적용 가능해 높은 범용성을 제공한다. 

사진. 스기노머신

셋째, 화학약품을 사용하지 않는 레이저 클리닝 방식으로 작업자의 안전성과 친환경성을 확보하며, 산화막, 녹, 스케일 제거에 활용이 가능하다. 금속 표면 손상이 적어 용접 강도에도 영향을 주지 않는다.

사용되는 로봇은 자사의 6축 다관절 로봇 CRb 시리즈 또는 6축 협동로봇이며, 100W 파이버 레이저 발진기와 갈바노 스캐너로 구성된다. 더불어 산업용 3D 카메라 및 이미지 처리 소프트웨어를 활용해 인식하고, 자체 개발 로봇 시물레이션 소프트웨어인 ‘CROROROS’로 스케일 제거 경로를 생성한다. 해당 시스템에 활용되는 로봇은 모두 SUS, SPCC 등의 소재로 부식과 열화에도 강하다. 

스기노머신은 이번 시스템이 고부가가치 용접 판금 시장에서 품질 향상, 작업 효율 증대, 인력난 해소라는 세 가지 과제를 동시에 해결할 수 있는 솔루션이 될 것으로 기대하고 있다.