엔비디아 아이작 심, 테크맨 로봇의 자동 광학 검사 최적화에 활용

엔비디아(www.nvidia.co.kr, CEO 젠슨 황)의 창립자 겸 CEO인 젠슨 황(Jensen Huang)은 선도적인 대만의 전자제품 제조업체인 콴타(Quanta)가 AI 기반 로봇을 사용하여 제품 품질을 검사하는 방법을 소개했다.  

대만 타이베이에서 열린 컴퓨텍스(COMPUTEX)의 기조연설에서 젠슨 황은 전자 제조업체들이 첨단 공장을 디지털화하는 방법에 대해 발표했다. 콴타의 자회사 테크맨 로봇(Techman Robot)의 로봇은 콴타의 제조 라인 검사를 개선하기 위한 맞춤형 디지털 트윈 애플리케이션을 개발하기 위해, 엔비디아 옴니버스(NVIDIA Omniverse)에 구축된 로봇 시뮬레이션 애플리케이션인 엔비디아 아이작 심(NVIDIA Isaac Sim)을 활용한다. 데모 영상에서 테크맨이 아이작 심을 사용해 제조 라인에서 로봇에 의한 로봇 검사를 최적화하는 방법을 확인할 수 있다. 로봇이 로봇을 만드는 것이라고 할 수 있다. 

자동 광학 검사(AOI)는 제조업체가 결함을 보다 신속하게 식별하고 전 세계 고객에게 고품질 제품을 제공할 수 있도록 지원한다. AOI에 사용할 수 있는 엔비디아 메트로폴리스(NVIDIA Metropolis) 비전 AI 프레임워크는 자동차부터 회로 기판에 이르는 제품의 검사 워크플로우를 최적화하는 데에도 사용된다. 

테크맨은 최첨단 협업 로봇 또는 코봇을 시뮬레이션, 테스트, 최적화하기 위해 아이작 심을 사용하여 공장 현장 로봇으로 AOI를 개발했으며, 엔비디아 AI 및 GPU를 사용하여 클라우드에서 훈련하고 로봇 자체에 대한 추론을 수행했다. 아이작 심은 산업용 메타버스 애플리케이션을 구축하고 운영하기 위한 개방형 개발 플랫폼인 엔비디아 옴니버스를 기반으로 한다. 

테크맨 로봇 AOI 솔루션의 고유한 기능에는 다관절 로봇 팔에 탑재한 검사 카메라와 GPU가 통합된 로봇 컨트롤러 등이 있다. 이를 통해 봇은 고정 카메라로는 접근할 수 없는 제품 영역을 검사할 수 있을 뿐만 아니라, 엣지에서 AI를 사용하여 결함을 즉시 감지할 수 있다. 

테크맨의 최고운영책임자(COO)인 스콧 황(Scott Huang)은 "다른 로봇 브랜드 대비 테크맨 로봇의 특장점은 내장된 비전 시스템과 AI 추론 엔진에 있다. 엔비디아 RTX GPU는 로봇의 AI 성능을 강화한다"고 말했다. 

그러나 이러한 로봇의 움직임을 프로그래밍하는 데는 시간이 많이 소요될 수 있다. 개발자는 잠재적으로 수백 개의 이미지를 가능한 한 빨리 캡처하기 위해 정확한 팔 위치와 가장 효율적인 순서를 결정해야 한다. 또한 최적의 솔루션을 도출하기 위해 수만 가지 가능성을 탐색하는 노력이 수일 소요될 수도 있다. 이 솔루션이 바로 로봇 시뮬레이션이다. 

테크맨은 옴니버스를 사용하여 검사 로봇과 검사할 제품의 디지털 트윈을 아이작 심에 구축했다. 시뮬레이션에서 로봇을 프로그래밍하면 실제 로봇에서 수동으로 프로그래밍하는 것과 비교해 작업 소요 시간이 70% 이상 감소했다. 제품의 정확한 3D 모델을 사용하여 실제 제품 제조 전에 디지털 트윈에서 애플리케이션을 개발할 수 있어 생산 라인에서 귀중한 시간을 절약할 수 있다. 그런 다음 테크맨은 아이작 심의 강력한 최적화 도구를 사용하여 엔비디아 GPU에서 수많은 병렬 프로그램 옵션을 탐색했다. 

스콧 황에 따르면, 최종적으로 각 검사 주기 시간을 20% 단축하는 효율적인 솔루션이 탄생했다. 검사 시간에서 절약된 모든 시간은 결국 테크맨의 제조업 고객의 수익으로 이어질 것이다. 

실제 결함 이미지를 수집하고 레이블을 지정하는 작업은 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에, 테크맨은 검사 품질을 개선하기 위해 합성 데이터로 전환했다. 옴니버스 리플리케이터(Omniverse Replicator) 프레임워크를 사용하여 고품질 합성 데이터 세트를 빠르게 생성했다. 

이렇게 완벽하게 레이블이 지정된 이미지는 클라우드에서 AI 모델을 훈련하고 성능을 크게 향상시키는 데 사용된다. 또한 엔비디아 기술 덕분에 지연 시간을 낮추고 효율적으로 엣지에서 수십 개의 AI 모델을 실행할 수 있게 됐다. 특히 복잡한 일부 제품을 검사할 때는 다양한 측면을 면밀히 조사하기 위해 40개 이상의 모델을 필요로 한다. 

옴니버스, 메트로폴리스, AI에서 아이작 심이 다양한 제품과 산업의 광학 검사 프로세스를 간소화하는 방법은 컴퓨텍스 엔비디아 발표에서 확인할 수 있다.