광액티브 커넥터의 어플리케이션 사례 시리즈 "산업용 로봇에서 활약하는 광액티브 커넥터"에 대해 소개하겠습니다. 대용량 데이터의 장거리 고속 통신이 가능하고 외부의 노이즈 영향을 받지 않으며, 소형 경량의 광액티브 커넥터(AOC: Active Optical Connector)는 산업용 로봇에 적합한 중요한 통신 장치입니다.
산업용 로봇에서의 고속 신호 전송에 어려움을 겪고 있는 분들은 꼭 참고하시기 바랍니다.
광액티브 커넥터(AOC)는 전기 커넥터를 연결하여 전기 신호(차동 신호)를 광 신호로 변환하고, 이를 광 케이블(광 화이버)을 통해 전송하기 위한 커넥터입니다. 수십 미터에 이르는 기기 간의 장거리 통신에서도 외부의 노이즈 영향을 받지 않으며, 대용량 데이터의 안정적인 고속 전송을 가능하게 하는 광 전송 장치입니다. 또한, 기기 간의 전기적 절연도 가능합니다.
AOC는 산업용 로봇 카메라 화상 신호나 제어 신호의 전송용으로 사용됩니다. 그렇다면 산업 로봇의 어느 부분에 AOC가 사용되고 있는지 살펴보겠습니다.
로봇 암 끝에 있는 카메라에는 로봇의 고속 동작을 방해하지 않도록 소형 경량의 디바이스가 요구됩니다. AOC는 동일한 쌍방향 1채널의 광 통신 디바이스인 광 트랜시버(SFP)와 비교하여 실장 면적을 85% 줄이고, 무게를 94% 줄인 소형 경량의 디바이스입니다.
동축 케이블에 비해 더 얇고 강성이 작은 광섬유 케이블은 암 내부의 제한된 공간에 배선을 용이하게 하여, 유지보수 등의 작업성을 대폭 향상시킵니다. 또한, 광화이버는 모터 등에서 발생하는 노이즈가 중첩되지 않기 때문에 배선 길이가 길어도 고화소 · 대용량의 이미지 데이터를 안정적으로 전송할 수 있습니다.
컨트롤러와 제어 기판 간, 각 제어 기판 간은 각각 광화이버로 데이지 체인 연결됩니다.
노이즈의 영향을 받지 않는 광 디바이스를 사용한 신뢰성 높은 통신은 로봇의 오작동 방지뿐만 아니라, 데이터 재전송으로 인한 동작 지연을 방지하는 데에도 기여할 수 있습니다.
또한, 쌍방향 통신을 통해 엔코더나 토크 등의 신호를 빠르게 컨트롤러에 피드백할 수 있습니다. 더 나아가, 통신 경로를 링 구조로 구성하여 단선 시에도 대응할 수 있는 이중화 시스템을 구축할 수 있습니다.
산업용 로봇에 장착된 FA 카메라의 출력 신호와 제어 신호를 전송할 때 다음과 같은 문제들이 발생할 수 있습니다.
주변에 노이즈를 발생시키는 장치가 많고, 카메라와 이미지 처리 장치 간의 거리가 멀어질 경우, 이미지 전송 신호의 품질이 저하되어 화질이 떨어질 수 있습니다. 이로 인해 노이즈 방지 부품과 기판 재설계 등의 작업이 늘어납니다.
차폐 케이블은 두껍고 무거워서 배선 작업이 어렵고, 가동부에서는 사용하기 어렵습니다.
카메라의 크기가 정해져 있기 때문에 SFP가 너무 커서 카메라 내부에 장착할 수 없습니다.
SFP는 전류 소모가 크고, 이로 인한 발열이 화질 저하를 초래할 수 있습니다.
이러한 문제를 광액티브 커넥터(AOC)로 해결할 수 있습니다.
AOC는 광 전송 기술을 활용하여 높은 노이즈 저항성을 제공하며, 대용량 데이터를 빠르게 전송할 수 있습니다.(고해상도와 높은 프레임 레이트의 양립) 또한, 소형 및 경량 디바이스로 카메라부의 경량화에도 기여합니다. 따라서 고속 전송과 배선 간소화, 경량화를 동시에 이룰 수 있습니다.
FA 카메라 내부의 제한된 공간에서도 자유롭게 레이아웃할 수 있어 카메라의 소형화가 가능합니다. SFP를 사용하는 부분에 레이아웃 프리 SFP로 대체할 수 있습니다. AOC는 저전력 및 저발열 특성을 가지고 있어 방열 설계가 필요 없습니다. 또한, 파나소닉 인더스트리의 AOC는 LC 커넥터에 대응하는 광 연결 타입도 제공하고 있어, 컨트롤러부와 연결할 때 등 기기 간 연결이 용이합니다.
AOC는 넓은 전송 대역폭을 가진 전송 디바이스 입니다. 입력된 신호는 원래의 대역폭 그대로 전송되어 출력됩니다. 단, 입력 신호는 8B10B 코드 변환이 이루어진 DC 밸런스가 잡힌 신호여야 합니다.
광 신호는 전자파 노이즈에 강하지만, 광-전기 변환 부문은 노이즈의 영향을 받을 수 있습니다. 파나소닉 인더스트리의 AOC는 전기/광 변환부를 금속 쉘로 보호하고 GND 연결을 통해 노이즈 저항성을 강화했습니다.
광 전송은 다뤄본 적이 없어서 어려울 것 같다고 생각하고 계신가요? AOC는 전기 커넥터 실장을 통한 전기 인터페이스입니다. 일반적인 전기 설계로 완성할 수 있습니다.
광 연결 타입은 SFP로 쉽게 교체할 수 있는 장치입니다. SFP에 문제가 있다면 교체를 고려해 보시기 바랍니다.
파나소닉 인더스트리의 광액티브 커넥터(AOC)의 라인업에 대해서 자세히 알고 싶은 분은 하기 홈페이지에서 확인하시기 바랍니다.
상품에 대한 문의가 있으시면 아래 버튼을 클릭하여 문의해 주시기 바랍니다.