ICE 열차 E-Check
모바일 로봇, 32개의 에이스 2 카메라, AI를 통한 자동화된 검사
- 고객
- Deutsche Bahn AG
- 위치
- 쾰른, 독일
- 날짜
- 2023년 11월
Deutsche Bahn은 유지보수 업무에 이미징을 활용하고 있으며, E-Check를 통해 장거리 서비스의 승객 증가에 대비할 수 있습니다.
열차 수 증가와 숙련공 부족 현상 심화
독일 국영 철도회사인 도이치반(DB)의 열차 수가 계속해서 증가하고 있습니다. 매달 세 대의 새로운 ICE 열차가 운행에 투입되고 있으며, 이에 따라 유지보수 수요도 늘어나고 있습니다. 이 증가하는 수요를 충족하기 위해서는 구조적, 인력적 투자 외에도 자동화 시스템에 대한 투자가 필요합니다. 이를 위해 다양한 ICE 시리즈(독일의 장거리 열차를 의미하는 InterCityExpress의 약자)에 대해 반자동 점검 및 유지보수 시스템을 개발하는 E-Check 프로세스가 도입되었습니다. 이 새로운 기술이 처음 적용된 ICE 기지는 쾰른-니페스이며, 베를린, 도르트문트, 함부르크, 뮌헨 등에도 2025년까지 도입될 예정입니다. E-Check는 다음과 같은 이점을 제공합니다:
더 많은 열차를 운행 가능하게 하고,
유지보수 계획을 더 효율적으로 세울 수 있게 하며,
유지보수 인력 부족 문제를 완화합니다.
카메라 기술 및 AI를 위한 까다로운 조건
열차는 다양한 기능을 가진 복잡한 시스템으로, 결함을 찾거나 유지보수 필요성을 점검하는 작업은 매우 까다롭습니다. 이 과정에서 이미지 처리 기술이 직면하는 주요 과제는 다음과 같습니다:
32개의 동기화된 카메라에서 발생하는 방대한 데이터 처리해야 하고,
까다로운 조명 조건에 대응해야 하며,
큰 환경 변화에 적응해야 하고,
항상 정확한 초점을 유지해야 한다는 점입니다.
이러한 작업을 수행하려면 고성능 하드웨어와 더불어 복잡한 AI 소프트웨어 파이프라인이 필요합니다. 이 AI 시스템은 검증과 인증 과정에서 상당한 비용이 들며, 특히 안전과 관련된 작업에서는 사람이 검사하는 것처럼 신뢰할 수 있어야 합니다. E-Check의 목표는 사람이 여전히 유지보수 과정에 참여하면서, AI가 효율성을 높이는 작업을 담당하는 하이브리드 검사 시스템을 구축하는 것입니다.
이미지 처리 시스템은 E-Check의 중요한 부분입니다.
E-Check 프로젝트에서는 소프트웨어 및 센서 기술을 담당하는 Gestalt Robotics와 기계 통합 엔지니어링을 담당하는 Strama-MPS, AGV 하드웨어를 공급하는 Götting 컨소시엄을 구성했습니다. Gestalt Robotics는 infraView를 활용해 외부 점검을 위한 맞춤형 AI 모델을 개발하고 있습니다.
E-Check 시스템은 크게 세 가지로 구성됩니다. 천천히 이동하는 열차 전체를 촬영하는 카메라 아치, 옵션으로 제공되는 이동식 하부 점검 장치, 그리고 ICE 열차에 신선한 물을 공급하고 폐수를 배출하는 이동식 E-Check 협동 로봇(Cobot)입니다.
유지보수 홀에 들어가는 열차는 32개의 Basler ace 2 카메라 a2A5328-4gcPRO가 장착된 카메라 아치를 통과하게 되며, 초당 두 장의 고해상도 이미지를 촬영합니다. 이후, 유지보수 홀 내에서는 이동식 E-Check 협동 로봇이 사용됩니다. 각 협동 로봇에는 두 개의 로봇 팔이 있으며. 팔마다 Basler ace 2 카메라 a2A5328-4gcPRO가 장착되어 있어 고정된 카메라로 포착할 수 없는 부분을 점검합니다.
카메라로 수집된 데이터는 Gestalt Robotics의 "AutomateOS" 미들웨어를 통해 처리되어, 다음 단계에서 활용할 수 있도록 준비됩니다. 이후, 정교한 AI 시스템이 이 데이터를 분석해 이상이나 결함을 감지하고 분류합니다. 예를 들어, 잘못된 위치에 있는 나사, 누락된 나사, 재료의 마모, 돌에 의한 손상 등을 감지할 수 있습니다.
직원들은 AI 시스템을 실시간으로 모니터링하고, 필요에 따라 수정하여 AI의 성능을 지속적으로 향상시킬 수 있습니다. 또한, 소프트웨어 측면에서는 프로세스 플래너가 전체 시스템을 조율하며, 모든 프로세스 데이터는 투명하고 안전하게 데이터베이스에 저장됩니다.
이동식 로봇은 유지보수 필요성을 인식하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라, 열차의 물탱크를 비우고 채우는 작업도 독립적으로 수행합니다. 이 작업은 두 개의 팔을 가진 이동식 협동 로봇(Cobot)이 자동으로 처리합니다.
비전 시스템의 기술적 특징
클라우드 없이 현장에서 대용량 데이터를 처리하는 엣지 컴퓨팅
카메라 설정과 초점 조정을 간편하게 돕는 Basler pylon 소프트웨어 제품군 사용
시각적 표현으로 복잡한 검사 작업을 쉽게 수행
고해상도로 텐션 영역(전선이나 케이블 등이 설치될 때 발생)을 정확하게 감지
GigE 데이터 전송을 통한 고성능 시스템 구현
해당 솔루션용 제품들
비슷한 솔루션을 구현하고 싶으신가요? 다음 제품이 도움이 될 것입니다.
추가 정보
Gestalt Robotics의 동영상은 E-Check 예비 프로젝트의 개발 현황과 발생 가능한 결함 및 이상 징후를 보여줍니다.