고객 사례

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.

Basler의 ace 2 카메라를 사용한 E-Check
ace 2 카메라는 도이치 반의 E-Check에서 중요한 역할을 합니다. © Deutsche Bahn AG / Oliver Lang

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.

카메라맨과 함께 ICE 열차의 지붕과 외부 검사
E-Check의 한 구성 요소인 카메라를 통해 ICE 열차의 외부와 지붕을 검사합니다. © Deutsche Bahn AG / Oliver Lang

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.

이동식 언더플로어 검사 장치(MUFIG)의 심장부 - ace 2 카메라
이동식 하부 검사 장치(MUFIG)의 핵심인 ace 2 카메라는 결함 및 이상 징후를 감지할 수 있는 고해상도 데이터를 제공합니다. © Deutsche Bahn AG / Oliver Lang

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.

로봇이 자율적으로 물탱크 관리를합니다.
두 개의 팔을 가진 로봇이 자율적으로 물탱크 관리를 담당합니다. ©Deutsche Bahn AG / Oliver Lang

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.

Basler는 뛰어난 카메라 및 이미지 처리 시스템을 위해 우리가 선택한 파트너입니다. 고품질 하드웨어와 포괄적인 서비스가 특징이며 미래 지향적이고 AI를 지원하는 복잡한 자동화 시스템을 구현할 수 있도록 지원합니다.
옌스 람브레히트 교수(Dr. -Ing. Jens Lambrecht)
Gestalt Robotics GmbH 상무이사
Basler는 엔지니어와 구매 부서가 1순위로 꼽은 ‍기업입니다.
유진 펑크 박사(Dr. Eugen Funk)
Gestalt Robotics GmbH 상무이사

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

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추가 정보

Gestalt Robotics의 동영상은 E-Check 예비 프로젝트의 개발 현황과 발생 가능한 결함 및 이상 징후를 보여줍니다.

© Gestalt Robotics

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