KR100623532B1 - 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사시스템 및 방법 - Google Patents

극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 UHF대역의 RFID를 이용한 이동형 재고조사 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 안테나를 통하여 물품에 부착된 RFID 태그와 데이타를 주고 받으며 물품관리소에 있는 주전산기의 데이타베이스와 데이타를 주고 받는 장비 등이 탑재된 카트(26)의 일측에 고정되어 있으며 물품저장소의 출입구를 통과할 수 있는 높이를 가진 마스트(28)에서 전동식으로 승, 하강하는 적어도 1개 이상의 제 1안테나(30)와, 마스트(28)로부터 전동식으로 승, 하강하는 가동마스트(32)에 부착되어 있는 제 2안테나(34)가 구비되어있고, 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)에 광선조사기(72)가 부착되어 있어 물품저장소의 환경에 대응하여 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)를 자동으로 사전에 설정된 위치로 이동시켜 재고조사를 수행할 수 있도록 된 UHF대역의 RFID를 이용한 이동형 재고조사 시스템 및 방법임.
본 발명은 소수의 안테나로도 넓은 영역에 있는 물품의 RFID 태그를 정확하게 인식할 수 있고, 사용환경이 상이한 각종 물품저장소에 적용될 수 있어 재고조사 작업의 효율성을 크게 향상시켜 준다.
RFID, 재고조사, 카트, 마스트, 가동마스트, 제 1안테나, 제 2안테나, 제 3안테나, 이동안테나, 레이저 지시기, 자동 설정.

Description

극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사 시스템 및 방법{Portable inventory system and method using UHF RFID}
도 1은 본 발명에 따른 이동형 재고조사 시스템의 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 이동형 재고조사 시스템의 우측면도.
도 3은 도 1의 I-I선 확대단면도.
도 4는 본 발명에 따른 이동형 재고조사 시스템에서 안테나의 각도조절상태를 예시한 확대정면도.
도 5는 도 1에서 보인 이동안테나의 한 실시예를 보인 배면도.
도 6은 본 발명에 따른 이동형 재고조사 시스템의 안테나 위치 자동설정화면 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 이동형 재고조사 시스템의 안테나 위치 자동설정흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 이동형 재고조사 시스템의 사용상태 예시도.
본 발명은 반도체 기억소자와 자체 안테나를 갖는 RFID 태그(Radio Frequency Identification tag)가 부착된 각종 물품이 놓여지는 창고형의 대형 매장이나 자재 또는 물류창고 등에서 재고관리를 하는데 적합한 극초단파(UHF)대역의 RFID를 이용한 이동형 재고조사 시스템 및 방법에 관한 것이다.
RFID 작동 원리 중 가장 중요한 요소는 데이타 전송이다.
데이타 전송은 RFID 태그의 안테나와 리더(reader)의 안테나를 통해 결합(coupling)이라고 하는 리더와 태그 사이의 연결에서 발생한다.
RFID 시스템의 결합 방식에는 전자파를 이용하는 방식과, 자장을 이용하는 방식이 있다.
전자파를 이용하는 방식은 후방 산란 결합(backscatter coupling)방식으로서 리더의 안테나에서 전파를 보내면 태그에서 받아 파워로 사용하는 원리로 100MHz 이상의 주파수(900MHz, 2.45GHz) 대역에서 사용된다.
자장을 이용하는 방식은 상호유도결합(inductive coupling)방식으로서 리더의 안테나에서 강한 고주파를 발생시켜 생성된 자기장이 태그의 안테나 코일을 통과함으로서 생기는 전류에 의하여 작동하는 원리로 30MHz 이하의 주파수(125MHz, 134KHz, 13.56MHz)대역에서 사용된다.
종래의 이동가능한 재고조사시스템으로는 대한민국특허공개번호 제 2001-0079638 호에 개시되어 있는 무선 주파수 식별 시스템 애플리케이션, 본 발명 출원인의 대한민국특허 제 0485043 호에 개시되어 있는 선반 스캐닝 재고조사 시스템, 대한민국실용신안등록번호 제 0342889 호에 개시되어 있는 카트와 연계된 알에프아이디를 이용한 도서점검기 등을 들 수 있다.
이와 같은 종래의 이동 가능한 재고조사 시스템들은 13.56MHz와 같은 고주파(HF)대역의 RFID 시스템으로서 인식범위가 넓은 반면에 인식거리가 1m 전후로 짧다.
그러므로 짧은 인식거리가 필요한 장서점검용으로는 적합하나 3 ~ 5m 정도의 인식거리가 필요한 물류창고, 자재창고 및 창고형의 대형매장 등에는 적합하지 못한 것이었다.
따라서 물류창고, 자재창고 및 창고형의 대형매장 등에서는 900MHz와 같은 극초단파(UHF)대역의 RFID 시스템이 적합하다.
그러나 극초단파대역의 RFID시스템은 고주파대역의 RFID 시스템에 비하여 인식거리가 상대적으로 긴 3 ~ 5m 정도의 인식거리를 갖는 반면에 전파방사각이 작고 지향성이 강하기 때문에 인식범위가 좁은 단점이 있다.
따라서 극초단파대역의 RFID 시스템을 물류창고, 자재창고 및 창고형의 대형매장 등에 적용하려면 RFID 태그가 부착된 재고조사대상물품이 놓여지는 상기 물품저장소마다 상이한 선반의 높이, 선반의 칸 수 및 깊이 그리고 재고조사대상물품의 비치 형태 등의 환경에 대응하여 여러 개의 안테나가 필요하고, 여러 개의 안테나가 상이한 환경별로 배치되어야만 하기 때문에 비용이 많이 들게 되었었고, 상이한 환경에 대한 호환성을 가질 수 없게 되었었다.
또 물류창고, 자재창고 및 창고형의 대형매장 등과 같은 물품저장소에 있는 선반의 높이는 통상적으로 일반 성인의 키보다 높고, 출입구의 높이보다 높으므로 선반의 높이에 대응하여 높이가 고정된 안테나들을 갖는 RFID 시스템은 출입구를 이용할 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 RFID 태그가 부착된 재고조사대상물품이 놓여지는 물품저장소마다 상이한 선반의 높이, 칸 수 및 깊이 그리고 재고조사대상물품의 비치 형태 등의 상이한 환경에 대하여 호환성을 가지며 인식정확도가 우수한 UHF대역의 RFID를 이용한 이동형 재고조사 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 재고조사대상물품에 부착된 RFID 태그와 정보를 주고 받는 안테나의 방향을 사용자가 쉽게 알 수 있도록 해주어서 안테나의 전파방사방향을 정확하게 조절해 줄 수 있으며, 상기의 다양한 환경에 최적화된 안테나의 위치 정보를 관리하여 지정된 환경에 대응하는 안테나 위치를 자동으로 설정하여 재고조사작업의 정확성 및 효율성을 증대시킬 수 있는 UHF대역의 RFID를 이용한 이동형 재고조사 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명을 예시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 UHF대역의 RFID를 이용한 이동형 재고조사 시스템으로서, 도 1내지 도 5에 예시한 바와 같이 안테나를 통해서 재고조사대상물품(이하 물품이라고 한다.)에 부착된 RFID 태그와 데이타를 주고 받는 리더기(10), 이 리더기(10)로 송, 수신되는 RFID 태그의 데이타와 물품관리소에 있는 주전산기(12)의 데이타베이스(14)에 있는 재고데이타를 실시간으로 비교하여 모니터(16)에 시현해주는 제어기(18) 및 무선네트워크장비(20)와 충전장비(22) 그리고 키보드와 같은 조작정보입 력수단(24) 등이 탑재된 카트(cart)(26)의 일측에 고정된 마스트(28)의 높이 범위에 있는 물품에 대하여 수직방향으로 이동가능하게 마스트(28)에 배치되어 있으며 상기 물품에 부착된 RFID 태그와 각종 데이타를 주고 받는 적어도 1개 이상의 제 1안테나(30)와, 상기 마스트(28)의 높이보다 높은 곳에 있는 물품에 대하여 수직방향으로 이동가능하게 마스트(28)에 결합되는 가동마스트(32)에 배치되어 있으며 상기 물품에 부착된 RFID 태그와 각종 데이타를 주고 받는 제 2안테나(34)와, 상기 카트(26)에 착탈가능하게 구비되어 있으며 자유롭게 움직여 작업할 수 있는 핸디형의 제 3안테나(36)로 이루어져 있다.
제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 후방에는 도 1, 도 3 및 도 4에 예시한 바와 같이 브래키트(38), (40)가 고정되어 있고, 브래키트(38), (40)는 새들(saddle)(42), (44)과 가로방향축(46)으로 연결되어 있다.
제 1안테나(30)에 있는 브래키트(38)와 연결된 새들(42)은 예시도면에 구체적인 표현이 생략된 안내부재를 따라서 마스트(28) 상에서 수직방향으로 이동가능하게 지지되어 있다.
제 2안테나(34)에 있는 브래키트(40)와 연결된 새들(44)은 상기 마스트(28)에서 높이가 신축되는 가동마스트(32)의 윗쪽단부에 고정되어 있다.
제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)는 물품저장소마다 상이한 선반의 높이, 선반의 칸수 및 형태 등의 환경에 대응하여 전동식(電動式) 구동기구(46), (48)로 승, 하강시켜 줄 수 있도록 되어 있다.
전동식 구동기구(46), (48)은 도 2에 예시한 바와 같이 마스트(28)에 장착되 며 전기모터(50)에 의하여 회전하는 구동스프로켓휘일(52)과, 종동스프로켓휘일(54) 사이에서 순환회전하는 전동체인(56)으로 이루어져 있다.
제 1안테나(30)쪽 전동식 구동기구(46)의 전동체인(56)에는 제 1안테나(30)와 연결된 새들(42)과 고정핀(58)으로 연결되어서 전기모터(50)가 어느 한쪽 방향으로 회전하는 것에 의하여 제 1안테나(30)가 마스트(28) 상에서 축선(A) 방향으로 승, 하강된다.
제 2안테나(34)쪽 전동식 구동기구(48)의 전동체인(56)에는 제 2안테나(34)가 윗쪽단부에 고정된 가동마스트(32)의 아래쪽 단부와 고정핀(58)으로 연결되어서 전기모터(50)가 어느 한쪽 방향으로 회전하는 것에 의하여 가동마스트(32)에 있는 제 2안테나(34)가 축선(A) 방향으로 승, 하강 된다.
제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)는 도 3과 도 4에 예시한 바와 같이 전동식 틸팅(tilting)기구(60)에 의하여 전파방사방향을 상, 하로 조절하면서 물품의 인식범위를 확장시켜 줄 수 있도록 되어 있다.
전동식 틸팅기구(60)는 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 새들(42), (44)에 고정되는 전기모터(62)에 의하여 회전하는 원판(64)과, 이 원판(64)의 중심으로부터 편심된 곳에 고정된 돌기(66)에 끼워진 롤러(68)로 이루어져 있다.
상기 롤러(68)는 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 브래키트(38), (40)에 있는 슬로트(70)에 끼워져 있어서 도 4에 도시된 바와 같이 전기모터(62)가 어느 한쪽 방향으로 회전하는 것에 의하여 상기 브래키트(38), (40)와 새들(42), (44)을 연결시켜 주는 가로방향축(46)을 중심축으로 하면서 제 1안테나(30)와 제 2안테 나(34)가 상, 하 방향으로 회동하게 되어서 물품의 인식범위를 확장시켜 준다.
그리고 상기 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)에는 레이저 광선과 같은 가시광선을 물품에 비추어주는 레이저조사기와 같은 광선조사기(72)가 부착되어서 사용자가 상기 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)가 지향하고 있는 방향 및 위치를 쉽게 알아 볼 수 있도록 되어 있다.
따라서 물품저장소의 환경에 알맞게 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 높낮이와 각도를 조절하면서 물품을 오류없이 인식할 수 있도록 해줌과 아울러 인식정확도를 향상시켜주게 된다.
상기 광선조사기(72)는 예시도면에서와 같이 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 상측과 하측에 부착시켜 줄 수도 있고, 어느 한측에 부착시켜 줄 수도 있다.
핸디형의 제 3안테나(36)의 한 형태는 도 1과 도 5에 예시되어 있다.
도 1과 도 5에서 보인 제 3안테나(36)는 길이가 약 1.2~1.5m 정도인 막대(74)의 선단부에 힌지부재(76), (76´)로 연결되어 있고 힌지축을 이루는 볼트(78)에 별도의 공구없이 조여주거나 풀어줄 수 있는 나비너트와 같은 너트(80)가 체결되어서 막대(74)와 연결된 제 3안테나(36)의 각도를 사용자가 쉽게 임의로 조절하면 사용할 수 있도록 되어 있으며, 막대(74)의 상반부쪽에는 돌출부(82)가 형성되어서 카트(26)에 있는 홀더(84)에 착탈시켜 줄 수 있도록 되어 있다.
그리고 카트(26)에 탑재되는 제어기(18)에는 도 6과 도 7에 예시한 바와 같이 조작정보입력수단(24)에 의해서 입력되며 물품저장소의 환경에 적합하도록 설정 되는 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 위치데이타를 관리하고, 전동식 구동기구(46), (48)의 작동을 제어해주는 소프트웨어가 포함되어서 특정 물품보관소를 지정하면 상기 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 위치를 기억하였다가 지정된 물품저장소의 환경에 대응하여 자동적으로 이동시켜 줄 수 있도록 되어 있다.
따라서 물품저장소가 바뀔 때마다 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 위치설정작업을 반복하여 수행하는 것을 생략할 수 있어 물품의 재고조사작업을 보다 용이하고 신속하게 실시할 수 있도록 해준다.
본 발명에 있어서, 제 2안테나(34)의 최저높이 즉, 본 발명에 따른 시스템의 최저지상고는 물품저장소에 있는 출입구를 통과할 수 있도록 해주는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명은 도 8에 예시한 바와 같이 마스트(28)에 배치된 제 1안테나(30)와, 가동마스트(32)에 배치된 제 2안테나(34)를 물품저장소에 있는 선반(86)의 높이, 칸수 및 물품의 비치형태 등 환경에 대응하여서 수직방향으로 승, 하강 시켜주는 단계를 포함하고, 도 4에 예시한 바와 같이 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 각도를 물품저장소에 비치된 물품의 비치형태나 수량 등에 대응하여서 틸팅 시켜주는 단계를 더 포함하면서 물품에 부착된 RFID 태그와 데이타를 주고 받는 것이어서 전파 방사각이 작고 지향성이 강하여 인식범위가 좁은 UHF대역의 RFID 시스템이 갖고 있는 근본적인 문제점을 해결해준다.
본 발명은 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 승, 하강이 전동식 구동기구(46), (48)에 의하여 이루어지는 것이어서 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 위치설정작업의 자동화를 도모할 수 있는 것이므로 물품의 재고조사작업을 보다 효율적으로 실시할 수 있게 해준다.
또 본 발명에서 길이가 약 1.2~1.5m 정도인 막대(74)의 선단부에 각도조절가능하게 연결된 제 3안테나(36)는 도 7에 예시한 바와 같이 상기 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)가 물품을 인식하기 어려운 선반(86)의 안쪽이나 선반(86)의 최상층 또는 깊이가 깊은 선반(86´)에 있는 물품을 쉽고 정확하게 인식할 수 있도록 해준다.
본 발명은 사용주파수의 특성에 의하여 인식거리가 긴 반면에 인식범위가 좁은 UHF대역의 RFID 시스템으로서 높이와 각도가 조절가능한 안테나를 구비한 것이어서 수개의 안테나만으로도 넓은 인식범위를 갖는 것이므로 물품이 높게 쌓여진 물류창고, 자재창고 및 창고형의 대형매장 등과 같은 물품저장소에서도 물품에 부착된 RFID 태그를 오류 없이 정확하게 인식할 수 있는 장점이 있다.
또 본 발명은 안테나 위치설정의 자동화를 도모하여서 물품의 재고조사작업을 보다 간편하고 신속하게 실시할 수 있는 등의 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 안테나를 통해서 물품에 부착된 RFID와 데이타를 주고 받는 리더기(10), 이 리더기(10)로 송, 수신되는 RFID 태그의 데이타와 물품관리소에 있는 주전산기(12)의 데이타베이스(14)에 있는 재고데이타를 실시간으로 비교하여 모니터(16)에 시현해주는 제어기(18) 및 무선네트워크장비(20)와 충전장비(22) 그리고 키보드와 같은 조작정보입력수단(24)이 탑재된 카트(26)의 일측에 고정된 마스트(28)에 수직방향으로 이동가능하게 배치되어 있는 적어도 1개 이상의 제 1안테나(30)와, 상기 마스트(28)로부터 수직방향으로 이동가능하게 마스트(28)에 결합된 가동마스트(32)에 배치되어 있는 제 2안테나(34)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 카트(26)에는 막대(74)의 선단부에 각도조절 가능하게 연결된 제 3안테나(36)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)가 전동식 구동기구(46), (48)에 의하여 승, 하강시켜 줄 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)가 전동식 틸팅기구(60)에 의하여 틸팅시켜 줄 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)에는 광선조사기(72)가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 제어기(18)에는 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 위치데이타를 관리하며 전동식 구동기구(46), (48)의 작동을 제어하여 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 위치를 자동설정해주는 소프트웨어가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 이동형 재고조사 시스템.
  7. 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 재고조사 방법으로서, 적어도 1개의 제 1안테나(30)와, 제 2안테나(34)를 물품저장소의 환경에 대응하여 승, 하강 시켜 주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극초단파대역의 알에프아이디를 이용한 재고조사 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 제 1안테나(30)와 제 2안테나(34)의 각도를 물품저장소의 환경에 대응하여 틸팅시켜 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극초단파 대역의 알에프아이디를 이용한 재고조사 방법.
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