KR101677079B1 - 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 무인반송차(Automated Guided Vehicle, AGV)에 설치된 적은 수의 마그네틱 센서 배열로부터 획득된 측정값을 이용하여 마그네틱 가이드의 위치를 인식함에 있어서, 훨씬 더 많은 센서를 설치하여 마그네틱 가이드의 위치를 정밀하게 인식하는 효과를 가지도록 하는 무인반송차의 마그네틱 가이드 센싱의 정밀도를 향상 시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING PRECISION ENHANCEMENT OF MAGNETIC GUIDE FOR AUTOMATED GUIDED VEHICLE}

본 발명은 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인반송차(Automated Guided Vehicle, AGV)에 설치된 적은 수의 마그네틱 센서 배열로부터 획득된 측정값을 이용하여 마그네틱 가이드의 위치를 인식함에 있어서, 훨씬 더 많은 센서를 설치하여 마그네틱 가이드의 위치를 정밀하게 인식하는 효과를 가지도록 하는 무인반송차의 마그네틱 가이드 센싱의 정밀도를 향상 시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 생산시스템이 보다 대형화되고 복잡화되면서 대부분의 장비가 자동화 및 무인화되고 있다. 이로 인하여, 자재의 운반이나 보관 및 수화물의 자동 운송을 위해 무인반송차에 대한 수요가 증가 하고 있다.

무인반송차는 차체에 운반물을 적재하거나 대차를 견인하여 자동으로 지시된 장소에서 이적을 수행하는 용도로 사용된다. 도입 초기에 공장과 같은 제조 현장에서 자재의 운송에 국한되어 사용되었으나 반도체 산업, 디스플레이 산업, 철강 산업 등의 발달에 따라 이들 산업 관련 공장에서 무인 자동화의 요구가 증가하면서 사용이 증가하고 있다.

무인반송차는 유도선을 사용하는 고정 경로식과 유도선을 사용하지 않는 개방 경로식으로 대별할 수 있다.

이 중에서 개방 경로식에서는 엔코더, 자이로 등과 같이 로봇에 부착되거나 작업장에 부착된 다양한 표식점 또는 센서를 활용하여 로봇의 공장 내에서의 위치와 방향을 인식하는 자기위치 인식 기술과 목적지로 이동하기 위한 경로 계획 및 제어에 관한 기술이 중요한 문제이며 이는 현재까지 만족할만한 해결책이 제시되지 못하고 있는 실정이다.

한편 고정 경로식은 전자유도식, 광학유도식, 자성체유도식 등이 있다. 전자유도식은 로봇이 주행할 바닥면에 전선을 매설하고 저주파 전류를 흘려주어 자기장을 발생시키고, 이 자기장을 로봇에 장착된 자기 센서로 검출하여 주행하는 방식으로 신뢰성이 높으나 설치비용이 많이 들고, 운반경로의 변경이 필요할 때 매설된 전자유도선의 변경이 어렵고 유도파에 의해 다른 기기에 전자기 외란을 발생시킬 수 있다. 반면 자성체 유도식은 바닥면에 자기 테이프를 부착하고 무인반송차의 밑면에 부착된 자기센서를 이용하여 주행 경로를 검출하는 방식으로 단선의 염려가 없고 경제적인방식이다. 현재 국내외의 산업 현장에서 많이 사용하는 방식은 자성체 유도 방식의 고정 경로식이다.

무인반송차의 정확한 경로 추종은 상대적으로 중요성이 덜하였으나 자동화 작업이 다양하고 복잡해짐에 따라 가능한 작은 오차로 경로를 추종하는 것이 필요하게 되었다. 무인반송차의 경로 추종 오차를 줄이기 위해서는 외부에 표식점을 설치한다던지 레이저 또는 비전 등과 같은 다양한 외부센서를 사용하여 무인반송차의 경로 추종 위치의 오차를 줄이는 방안이 있을 수 있으나, 이러한 방식은 전체 시스템의 비용을 매우 증가시키므로 비효율적이다. 정밀한 센싱을 위해서는 보다 많은 센서를 설치하면 되겠지만, 센서 설치시에 공간적인 제약과 추가 비용으로 한계가 있다. 따라서 비용을 증가 시키지 않으면서도 기존의 센서의 배열을 기반으로 경로를 보다 정밀하게 센싱(감지)하는 장치나 해결 방법이 필요하다.

본 발명과 관련한 기존의 선행기술문헌으로, 한국공개특허 제2002-0007030호(2002.01.26.)는 무인차 및 무인차의 경로감지방법에 관한 발명으로, 적어도 하나의 구동부, 복수의 경로감지센서와 상기 경로감지센서의 신호에 기초하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를 갖는 무인차에 관한 것으로서, 상기 제어부는 상기 경로감지센서를 소정의 시간간격을 두고 순차적으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 한국공개특허 제2007-0079676호(2007.08.08.)는 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법에 관한 발명으로, 루프형 경로를 이동하면서 각종 물품을 자동 적재 및 하역하는 무인 운반 차량에 대하여 공차 상태로의 이동거리를 최소화하기 위한 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 다수의 정지위치가 설정되어 있는 루프형 경로 상에서 물품을 적재하거나 공차 상태로 이동하는 무인 운반 차량과; 상기 무인 운반 차량의 위치 및 물품의 적재 상태를 무선으로 인식하는 RFID 리더와; 입고 물품의 정보 및 각 물품의 목적지 정보를 보관하는 데이터베이스와; 상기 무인 운반 차량의 이동경로를 생성하는 경로선택 연산장치와; 상기 RFID 리더, 데이터베이스, 그리고 경로선택 연산장치에 연결되어, 상기 무인 운반 차량의 정보를 트랙킹하는 동시에, 상기 무인 운반 차량의 운전을 제어하는 공정제어 PLC로 구성되어, 무인 운반 차량에 대한 효율 증대로 작업시간 감소 및 수명 연장을 도모하며, 설치비용 및 유지보수비용을 저감시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한, 한국등록특허 제1132189호(2012.03.26.)는 무인반송 시스템의 무인 유도 제어 장치에 관한 발명으로, 자기위치 추정센싱 기법을 이용하여 랜드 마크를 검출함으로써 무인반송시스템의 현재 위치에 대한 검출을 통해 무인반송 시스템의 자기위치추정 정밀도를 향상시킬 수 있는 무인반송 시스템의 무인 유도 제어 장치에 관한 것이다.

그러나 상기 선행기술문헌들은 무인반송차의 제어장치나 제어방법에 대한 제시는 있으나, 비용을 증가 시키지 않으면서도 무인반송차의 경로 추종 오차를 줄이기 위해 경로를 보다 정밀하게 센싱하는 장치나 방법에 대한 제안이 없어서 무인반송차의 정밀 제어에는 한계가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 무인반송차에 설치된 하나 이상의 마그네틱 센서 배열로부터 마그네틱 가이드의 위치를 일정 간격으로 인식하고, 상기 센싱된 마그네틱 가이드 센서값을 다채널의 A/D 변환기를 통해 변환하고, 상기 A/D 변환을 통해 샘플링된 데이터를 업샘플링(Up-Sampling)하여 공간 팽창 처리하며, 공간 팽창 처리로 생긴 샘플링된 데이터 사이에 인터폴레이션(Interpolation) 과정을 통해 추정값을 대입하고, 다시 한번 이 데이터를 업샘플링과 인터폴레이션 과정을 통해 기존 마그네틱 센서 배열보다 N(=4)배 많은 센서로 보다 세밀한 간격으로 인식함으로써 센싱의 정밀도 문제를 해결하는 것이다.

본 발명은 산업 현장에서 마그네틱 가이드를 정밀하게 인식하여 경로를 최소한의 오차로 추종하는 무인반송차가 널리 필요함에도 불구하고, 기존 무인반송차는 마그네틱 가이드의 센싱의 처리에 있어서 사용자의 요구를 충족시키지 못하는 점에 착안하여, 하나 이상의 마그네틱 센서 배열로부터 수집된 센싱된 마그네틱 가이드 센서값을 다채널 A/D 변환기를 통해 변환하고, A/D 변환을 통해 샘플링된 데이터를 업샘플링하여 공간 팽창 처리하며, 공간 팽창으로 생긴 샘플링된 데이터 사이에 인터폴레이션 과정을 통해 추정값을 보간하고, 연속하여 이 데이터를 업샘플링과 인터폴레이션 과정을 반복하는 것을 통해 기존 물리적 센서보다 N(N = 양의 정수)배 많은 마그네틱 센서 배열로 센싱된 것과 같은 센서 데이터를 통해 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 장치 및 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 장치는, 소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서로부터 센서정보를 수집하는 센서정보 수집부; 상기 센서정보 수집부에서 수집한 아날로그 측정값을 디지털 샘플값으로 변환하는 A/D 변환부; 상기 소정의 개수의 마그네틱 가이드 센서에 대한 샘플값의 개수보다 N(N은 양의 정수)배의 해상도로 팽창시키는 공간 팽창부; 상기 N배에 해당하는 팽창된 해상도에 대해서 샘플값에 대한 보간을 수행하는 샘플값 추정부; 및 상기 보간된 샘플값을 출력하는 출력부;를 포함하며, 실제 설치되어 구비된 마그네틱 가이드 센서로부터 입력받은 낮은 해상도의 샘플값을 이용하여 더 높은 해상도의 샘플값으로 변환하여 출력함으로써, 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 장치는, 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 특정 센서정보의 디지털 샘플값에 오류가 있는지 여부를 검사하는 오류검사부;를 더 포함하여, 상기 특정 센서정보의 디지털 샘플값이 인접 샘플값과 비교하여 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 해당 센서의 고장이나 오작동으로 판단하여 알람신호를 발생하거나, 상기 오류가 있는 디지털 샘플값 대신에 인접 디지털 샘플값의 평균값을 이용하여 대체한 다음 공간팽창 및 보간을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 출력부는, 상기 보간된 샘플값을 디지털 데이터로 출력하는 디지털 출력부; 상기 보간된 샘플값을 다시 아날로그로 변환하여 출력하는 아날로그 출력부; 상기 보간된 샘플값을 시리얼 데이터로 출력하는 시리얼 출력부; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는, 소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서를 구비한 센서부가 마그네틱 가이드의 중앙에 위치하는지 여부를 검출하여 왼쪽 혹은 오른쪽으로 치우친 경우 상기 보간된 샘플값을 교정하는 것을 포함하며, 상기 교정된 샘플값을 상기 출력부에서 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교정은, 상기 보간된 샘플값을 증폭시킴과 동시에 공간 팽창과 보간을 반복적으로 수행하여 상기 센서부가 마그네틱 가이드의 좌측 혹은 우측으로 치우치는 것을 바로 잡는 것을 특징으로 한다.

아울러 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 방법은, 소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서로부터 센서정보를 수집하는 센서정보 수집 단계; 상기 센서정보 수집 단계에서 수집한 아날로그 측정값을 디지털 샘플값으로 변환하는 A/D 변환 단계; 상기 소정의 개수의 마그네틱 가이드 센서에 대한 샘플값의 개수보다 N(N은 양의 정수)배의 해상도로 팽창시키는 팽창 단계; 상기 N배에 해당하는 팽창된 해상도에 대해서 보간을 수행하여 샘플값을 추정하는 샘플값 추정 단계; 및 상기 보간된 샘플값을 출력하는 출력 단계;를 포함하며, 실제 설치되어 구비된 마그네틱 가이드 센서로부터 입력받은 낮은 해상도의 샘플값을 이용하여 더 높은 해상도의 샘플값으로 변환하여 출력함으로써, 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 방법은, 제어 단계를 더 포함하며, 상기 제어 단계는, 특정 센서정보의 디지털 샘플값에 오류가 있는지 여부를 검사하는 오류검사 단계;를 더 포함하여, 상기 특정 센서정보의 디지털 샘플값이 인접 샘플값과 비교하여 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 해당 센서의 고장이나 오작동으로 판단하여 알람신호를 발생하거나, 상기 오류가 있는 디지털 샘플값 대신에 인접 디지털 샘플값의 평균값을 이용하여 대체한 다음 공간팽창 및 보간을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 출력 단계는, 상기 인터폴레이션된 샘플값을 디지털 데이터로 출력하는 디지털 출력 단계; 상기 인터폴레이션된 샘플값을 다시 아날로그로 변환하여 출력하는 아날로그 출력 단계; 상기 인터폴레이션된 샘플값을 시리얼 데이터로 출력하는 시리얼 출력 단계; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어 단계는, 소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서를 구비한 센서부가 마그네틱 가이드의 중앙에 위치하는지 여부를 검출하여 왼쪽 혹은 오른쪽으로 치우친 경우 상기 보간된 샘플값을 교정하는 것을 포함하며, 상기 교정된 샘플값을 상기 출력 단계에서 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 무인반송차에 설치된 적은 수의 마그네틱 센서 배열로부터 획득된 측정값을 이용하여 마그네틱 가이드의 위치를 인식함에 있어서, 훨씬 더 많은 센서를 설치하여 마그네틱 가이드의 위치를 정밀하게 인식하는 효과를 가지도록 하는 무인반송차의 마그네틱 가이드 센싱의 정밀도를 향상 시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 무인반송차에 설치된 하나 이상의 마그네틱 센서 배열로부터 마그네틱 가이드의 위치를 일정 간격으로 인식하고, 상기 센싱된 마그네틱 가이드 센서값을 다채널의 A/D 변환기를 통해 변환하고, 상기 A/D 변환을 통해 샘플링된 데이터를 업샘플링하여 공간 팽창 처리하며, 공간 팽창으로 생긴 샘플링된 데이터 사이에 인터폴레이션 과정을 통해 추정값을 보간하고, 이 데이터를 업샘플링 과정과 인터폴레이션 과정을 반복적으로 수행하는 것을 통해 기존 마그네틱 센서 배열보다 N배 많은 센서로 보다 세밀한 간격으로 인식함으로써, 무인반송차의 마그네틱 가이드 센싱 정밀도를 향상 시켜 결국 무인반송차를 정밀하게 제어 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치의 업샘플링과 인터폴레이션을 통해 보다 정밀한 샘플링 데이터를 얻는 과정을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도를 향상시키는 과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치의 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치에서는, 생산 시설의 바닥면에 설치되어 무인반송차의 궤도를 가이드 하는 마그네틱 가이드(100), 상기 마그네틱 가이드의 자기장을 센싱하는 센서부(200), 상기 센싱된 센서값을 업샘플링과 인터폴레이션 과정을 통해 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 센싱 정밀도 향상 장치(300), 상기 센싱 정밀도 향상 장치(300)의 처리과정을 통해 얻어진 센서 데이터값을 통해 무인반송차(400)를 정밀하게 제어하는 개념으로 장치가 구성된다.

상기 마그네틱 가이드(100)는 무인반송차의 주행을 유도하는 자기 테이프로, 상기 센서부(200)가 안정적으로 인식할 수 있으며, 무인반송차가 움직이기를 원하는 경로를 정하고 이에 따라 상기 마그네틱 가이드(100)를 포설하게 된다. 이러한 마그네틱 가이드(100)를 이용한 유도선은 경로의 변경이나 공장 라인의 변경에 따라 손쉽게 변경하는 것이 가능하다. 그리고 자기식이기 때문에 먼지나 기름 등의 오염에 영향을 적게 받는 특성이 있다.

상기 센서부(200)는 상기 바닥면에 설치된 마그네틱 가이드의 위치를 검출하여 무인반송차가 유도선을 따라 운행하도록 하는 유도센서이다. 예컨대 16개의 자기센서 소자가 10mm 간격으로 배열되어서 각 자기센서 소자가 센싱한 센서값과 센서의 위치 정보를 상기 센싱 정밀도 향상 장치(300)에 전송하게 된다.

상기 센싱 정밀도 향상 장치(300)는 센싱된 센서 데이터의 정밀도 향상처리뿐만 아니라, 센싱된 데이터의 A/D 변환, 업샘플링, 인터폴레이션, D/A 변환 및 디지털 출력, 아날로그 출력, 시리얼 출력 등 센싱된 데이터의 종합적인 처리를 지원하는 장치의 개념이다.

상기 무인반송차(400)는 상기 센싱 정밀도 향상 장치(300)의 업샘플링, 인터폴레이션 처리 과정을 통해 입력된 마그네틱 가이드(100)의 정밀한 위치 정보를 바탕으로 경로 추적 오차를 현저히 줄이면서, 지정된 경로를 오차없이 이동하게 된다. 이를 통해서 보다 정확하고 병목현상 없이 특정 물건을 특정 위치에서 다른 위치로 이동시킬 수 있다. 즉, 이러한 과정을 통해서 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시켜 무인반송차를 보다 정확하게 제어할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치의 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치는 센서부(200)에서 마그네틱 가이드에 대한 정보를 수집하는 센서정보수집부(310), A/D 변환부(320), 공간팽창부(업샘플링부라고도 함)(330), 샘플값 추정부(인터폴레이션부라고도 함)(340), D/A 변환부(350), 아날로그 출력부(360), 디지털 출력부(370), 시리얼 출력부(380), 제어부(390) 등을 포함하여 구성된다.

상기 구성 요소들 간의 연결 관계는, 바닥면에 설치된 마그네틱 가이드의 자기장을 센싱하는 센서부(200)에서 센싱된 센서값과 센서의 위치 등에 대한 데이터를 수집하는 센서정보 수집부(310)가 있고, 상기 센서정보 수집부에서 수집한 아날로그 형식의 센서 측정값 정보를 디지털 샘플값으로 변환해주는 A/D 변환부(320)를 포함하며, 상기 샘플링된 센서값(샘플값) 사이에 공간을 팽창시키는 업샘플링부(330), 상기 업샘플링부(330)에 의해 공간 팽창되어 발생한 빈 공간에 센서값을 추정하여 보간하는 인터폴레이션부(340), 상기 업샘플링부(330)와 인터폴레이션부(340)의 처리 과정을 통해 정밀도가 향상된 디지털 센서 데이터를 아날로그 형식의 데이터로 변환해주는 D/A 변환부(350), 상기 D/A 변환부(350)를 통해 변환된 아날로그 형식의 마그네틱 가이드의 위치 정보를 무인반송차의 구동유닛 제어 모듈에 제공하는 아날로그 출력부(360), D/A 변환없이 마그네틱 가이드의 위치 정보를 무인반송차의 구동유닛 제어 모듈에 제공하는 디지털 출력부(370), 시리얼로 마그네틱 가이드의 위치 정보를 무인반송차의 구동유닛 제어 모듈에 제공하는 시리얼 출력부(380), 그리고, 상기 센서정보수집부(310), A/D 변환부(320), 업샘플링부(330)를 포함한다. 여기에 인터폴레이션부(340), D/A 변환부(350), 아날로그 출력부(360), 디지털 출력부(370), 시리얼 출력부(380)를 제어하는 제어부(350)를 더 포함하여 이루어진다.

좀 더 구체적으로, 상기 센서정보 수집부(310)는 각 마그네틱 센서에서 측정된 센서값을 수집하는 것으로, 마그네틱 플럭스의 세기에 대한 정보를 전기적인 신호로 변환하거나, 이미 센서부(200)에서 전기적인 신호로 변환되어 입력된다면, 이에 대한 인터페이스 역할을 담당하는 것이다.

또한 A/D 변환부(320)는 수집된 아날로그 센서 정보(측정값)를 디지털 데이터로 변환하는 역할을 수행하는 것으로, 보통 12-비트 해상도를 가지는 A/D 변환기이면 충분하나, 본 발명에서는 이에 대한 제한은 없다.

업샘플링부(330)는 A/D 변환된 샘플값의 개수를 N(N은 양의 정수)배로 늘리는 역할을 하는 것으로, 구체적으로는 제한된 간격을 가진 센서부에 대해서 기존의 센서부 폭에 대한 물리적인 센서 설치 개수의 한계를 늘려 제한된 센서부 폭에 대해서 물리적인 센서의 간격을 배 혹은 그 이상으로 늘리는 역할을 한다. 이 경우 센서의 샘플값의 간격을 늘린 만큼 데이터의 공백이 생기게 된는데, 이를 다음 단계인 인터폴레이션부에서 그 공백을 인접 샘플값을 이용하여 추정치를 사용하여 보간을 수행하게 된다.

인터폴레이션부(340)는 여러 가지 알고리즘을 가지고 있으나, 실제 인터폴레이션을 복잡하게 하면 연산의 복잡도가 증가하게 되고, 인터폴레이션을 간단하게 수행하면(예: 인접 픽셀의 평균값) 연산의 복잡도가 감소하게 되므로, 이는 실제 상황에 따라 조정 가능하다. 여기서는 상기 인터폴레이션에 대해서 간단하게 인접 샘플값에 대한 평균값을 이용할 수도 있으며, 인터폴레이션 필터의 계수값을 적응적으로 조정하는 적응 알고리즘을 통해서 구현하는 것도 가능하나, 본 발명에서는 이러한 인터폴레이션 처리 방법에 대해서 구체적으로 제한하지는 않는다.

이렇게 인터폴레이션된 샘플값은 출력부에서 아날로그로 출력할 경우, D/A 변환부(350)를 거쳐 아날로그 출력부(360)를 통해서 출력할 수도 있고, 상기 샘플값을 그대로 출력하는 디지털 출력부(370)를 통해서 출력할 수도 있으며, 시리얼 출력부(380)를 통해서 각 샘플값을 바이트 단위로 나누어 시리얼 데이터열로 만들어 출력하는 것도 가능하다. 시리얼 데이터의 출력을 위해서는 1바이트씩 시리얼로 출력되도록 각 샘플값을 2바이트로 나누어 출력하는 것이 바람직하다.

마지막으로 제어부(390)는 상기 업샘플링이나 인터폴레이션을 몇 번 반복할 것인지, 만약에 상기 샘플값에 명백한 오류(error)가 발견될 경우, 어떻게 처리할 것인지, 또는 출력 포맷을 어떻게 할지에 대해서 사용자의 설정을 받아들여 개별 처리 블록에 반영하는 역할을 수행하게 된다. 따라서 상기 제어부(390)는 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치에 대한 전체적인 제어를 담당한다.

또한 상기 제어부는 특정 센서정보의 디지털 샘플값에 오류가 있는지 여부를 검사하는 오류검사부를 더 포함하여, 상기 특정 센서정보의 디지털 샘플값이 인접 샘플값과 비교하여 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 해당 센서의 고장이나 오작동으로 판단하여 알람신호를 발생하거나, 상기 오류가 있는 디지털 샘플값 대신에 인접 디지털 샘플값의 평균값을 이용하여 대체한 다음 공간팽창 및 보간을 수행하도록 하는 것이 가능하다. 이러한 판단 기준은 사용자가 사전에 미리 설정하여 둠으로써 가능하다.

아울러 상기 제어부는, 소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서를 구비한 센서부가 마그네틱 가이드의 중앙에 위치하는지 여부를 검출하여 왼쪽 혹은 오른쪽으로 치우친 경우 상기 인터폴레이션된 샘플값을 교정하는 것을 포함하며, 상기 교정된 샘플값을 출력하는 것이 가능하다. 여기서 교정은 상기 인터폴레이션된 샘플값을 증폭시킴과 동시에 업샘플링과 인터폴레이션을 반복적으로 수행하여 상기 센서부가 마그네틱 가이드의 좌측 혹은 우측으로 치우치는 것을 바로 잡는 것을 말한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3에서 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치의 업샘플링과 인터폴레이션을 통해 보다 정밀한 샘플링 데이터를 얻는 과정을 나타내는 그래프이다.

도 3에서 X축은 센서부의 정중앙으로 부터의 거리를 나타내며, Y축은 샘플링된 자기장 센서값(샘플값)의 세기를 나타낸다. 그리고 실선으로 표시된 그래프(a)는 상기 센서부(200)와 마그네틱 가이드(100)의 정중앙이 일치 한 경우의 샘플링된 자기장 센서값(샘플값)에 대한 그래프이며, 긴 파선으로 표시된 그래프(b)는 상기 센서부(200)가 마그네틱 가이드(100)의 정중앙으로부터 오른쪽으로 치우친 경우의 샘플링된 자기장 센서값 그래프이고, 점선으로 표시된 그래프(c)는 상기 센서부(200)가 마그네틱 가이드(100)의 정중앙으로부터 오른쪽으로 치우친 경우의 업샘플링과 인터폴레이션 처리 과정을 통한 결과의 자기장 센서값 그래프이다.

상기 (a)의 경우에는 마그네틱 가이드의 정중앙에서 최대값을 가지므로 무인반송차가 마그네틱 가이드라인의 중앙을 따라 정상 동작하고 있다. (b)의 경우는 무인반송차가 마그네틱 가이드(100)의 오른쪽으로 약간 벗어나서 그 결과 샘플링된 자기장 센서값의 최대값이 왼쪽으로 치우친 결과를 나타내는 그래프를 표현하고 있다. 그러나 이 경우 센서의 설치시 공간적인 제약 때문에 센서를 조밀하게 설치 할 수 없기 때문에 발생하는 센싱의 한계로 인하여 그래프의 최대값을 기준으로 좌우가 대칭되지 않고, 최대값을 기준으로 오른쪽의 값이 왼쪽값보다 높게 표시되고 있다. 이로 인하여 마그네틱 가이드의 정확한 정중앙 위치 보다 왼쪽으로 치우친 마그네틱 가이드 위치정보를 무인반송차의 제어 모듈로 전송하게 되어 결국 이러한 현상이 심화되면 경로를 이탈하게 된다. 따라서 본 발명은 이처럼 센서의 설치 공간의 한계로 인한 센서 데이터의 오류를 해결하기 위해서, 그래프 (c)처럼 샘플링된 센서 데이터 값 사이를 업샘플링을 통해 공간 팽창 처리를 하고, 그 빈 공간에 추정값을 보간 해줌으로써, 최대값을 기준으로 좌우 대칭인 샘플링 그래프를 획득할 수 있고, 이후 최대값을 나타내는 X 위치 정보를 기준으로 마그네틱 가이드의 정중앙까지의 거리를 계산하여 무인반송차의 제어 모듈로 전송하게 되어 무인반송차가 정밀하게 마그네틱 가이드를 추종할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도를 향상시키는 과정을 나타내는 흐름도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 센서부(200)는 하나 이상의 자기장 센서로 구성되어 바닥면에 설치된 마그네틱 가이드의 자기장을 센싱하여 그 값을 상기 센서 정보 수집부(310)에 전송하면 센서 정보 수집부(310)에서는 각각의 센서의 위치 정보와 각각의 센서가 센싱한 센서값(측정값)을 매칭시켜 마그네틱 가이드의 위치에 대한 센서 정보를 수집한다(S100).

상기 수집된 아날로그의 센서 데이터(샘플값)를 상기 센서부의 센서 수만큼의 다 채널로 구성된 A/D 변환부(320)는 디지털 데이터로 변환한다(S110). 이후 제어부(390)에서는 센서의 위치와 센서값(샘플값)을 검토하여 센서의 고장이나 오작동으로 인하여 센서값에 널(null) 데이터가 발생하는 등 센서의 에러 여부를 체크하여(S120), 센서의 에러가 발생하면 그 센서의 센서값을 인접한 센서의 샘플값에 대한 평균값으로 채워 주거나 센서의 고장을 외부로 알려주는 알람신호를 발생하는 등 처리를 하며, 이후 단계에서 진행될 데이터 처리 과정에서 발생할 수 있는 오류를 사전에 방지할 수 있다(S130). 다만 이러한 과정은 물론 업샘플과 인터폴레이션 과정에 수행되어도 무방하다.

이후 센서의 설치 공간 한계로 인하여 센싱할 수 없었던 샘플링된 센서 데이터 사이를 1차 업샘플링을 통해 공간 팽창 처리한다(S140). 이후 상기 S140단계에서의 업샘플링을 통해 공간 팽창 처리 결과 생성된 빈 샘플 공간에 추정값을 보간하여 주는 1차 인터폴레이션 처리 과정을 거치게 된다(S141).

이후 다시 2차 업샘플링과 2차 인터폴레이션 처리 과정을 반복적으로 수행하는 것을 통해 기존 마그네틱 센서 배열보다 N배 세밀한 간격으로 마그네틱 가이드의 위치를 인식함으로써 무인반송차의 마그네틱 가이드 센싱 정밀도를 향상 시킬 수 있는 데이터를 얻게 된다. 즉, 미리 정해진 공간 팽창 횟수만큼 공간팽창과 이에 따른 샘플값 추정 과정을 반복적으로 수행하게 된다(S150).

또한 제어부(390)는 상기 업샘플링과 인터폴레이션의 반복 회수를 제어할 수 있으며, 또한 최종적으로 인터폴레이션된 샘플값에 대해서 중심이동을 수행하여 샘플값에 대한 오차가 누적되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 도 3에 예시된 바와 같이 인터폴레이션된 샘플값에 대한 분포가 예상되는 마그네틱 가이드라인의 중앙에 위치하지 않고 이를 벗어났다고 판단되는 경우, 해당 샘플값에 대한 업샘플링과 인터폴레이션의 수행 횟수를 더 증가시켜서 해당 인터폴레이션된 샘플값이 실제 마그네틱 가이드의 중심이나 센서부의 중심에 근접하도록 제어하는 것이 가능하다. 또한 이러한 계산의 정확도는 센서부의 중심과 마그네틱 가이드의 중심부가 서로 일치하도록 하고, 특히 오차가 누적되는 것을 방지하여 준다. 또한 상기 중심이동을 통한 교정은, 상기 인터폴레이션된 샘플값을 증폭시킴과 동시에 업샘플링과 인터폴레이션을 반복적으로 수행하여 상기 센서부가 마그네틱 가이드의 좌측 혹은 우측으로 치우치는 것을 바로 잡는 것이 가능하다.

이후 무인반송차의 구동 유닛 제어 모듈의 통신 데이터 형식을 감지하여(S160), 시리얼 데이터를 출력하거나(S170), 혹은 디지털 데이터 출력하거나(S180), D/A 변환을 통해 아날로그 데이터로의 변환을 거친 후(S190) 아날로그 출력을 하게 된다(S191).

여기서 출력 인터페이스에 따라서 다양한 형태를 지원할 수 있는데, 특히 시리얼 인터페이스의 경우 샘플값을 출력함에 있어서 1 바이트의 시리얼 데이터 출력 인터페이스를 통해서 전체 인터폴레이션된 샘플값을 순차적이고 순환적으로 출력하게 된다. 그 결과는 시리얼 인터페이스를 구비한 외부 제어장치에 전달되어 상기 마그네틱 센서의 샘플값을 토대로 무인반송차를 제어하게 된다.

이처럼 본 발명은 무인반송차용 마그네틱 가이드 센싱 정밀도 향상 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 무인반송차에 설치된 하나 이상의 마그네틱 센서 배열로부터 마그네틱 가이드의 위치를 일정 간격으로 인식하고, 상기 센싱된 마그네틱 가이드 센서값을 다채널의 A/D 변환기를 통해 변환하고, 상기 A/D 변환을 통해 샘플링된 데이터를 업샘플링하여 공간 팽창 처리를 하고, 공간 팽창으로 생긴 샘플링된 데이터 사이에 인터폴레이션 과정을 통해 추정값을 보간하고, 이 데이터를 업샘플링 과정과 인터폴레이션 과정을 반복적으로 수행하는 것을 통해 기존 마그네틱 센서 배열보다 N배 많은 센서로 보다 세밀한 간격으로 인식함으로써 무인반송차의 마그네틱 가이드 센싱 정밀도를 향상 시켜 결국 무인반송차를 정밀하게 제어 할 수 있는 효과가 있다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

100 : 마그네틱 가이드 200 : 센서부
300 : 센싱 정밀도 향상 장치 310 : 센서정보 수집부
320 : A/D 변환부 330 : 업샘플링부
340 : 인터폴레이션부 350 : D/A 변환부
360 : 아날로그 출력부 370 : 디지털 출력부
380 : 시리얼 출력부 390 : 제어부
400 : 무인반송차

Claims (10)

1. 소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서로부터 센서정보를 수집하는 센서정보 수집부;
   상기 센서정보 수집부에서 수집한 아날로그 측정값을 디지털 샘플값으로 변환하는 A/D 변환부;
   상기 소정의 개수의 마그네틱 가이드 센서에 대한 샘플값의 개수보다 N(N은 양의 정수)배의 해상도로 팽창시키는 공간 팽창부;
   상기 N배에 해당하는 팽창된 해상도에 대해서 샘플값에 대한 보간을 수행하는 샘플값 추정부;
   소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서를 구비한 센서부가 마그네틱 가이드의 중앙에 위치하는지 여부를 검출하여 왼쪽 혹은 오른쪽으로 치우친 경우, 상기 보간된 샘플값을 교정하도록 제어하는 제어부; 및
   상기 보간된 샘플값을 소정의 출력 포맷에 따라 출력하는 출력부;를 포함하여,
   실제 설치되어 구비된 마그네틱 가이드 센서로부터 입력받은 낮은 해상도의 샘플값을 이용하여 N배 높은 해상도의 샘플값으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는,
   특정 센서정보의 디지털 샘플값에 오류가 있는지 여부를 검사하는 오류검사부;를 더 포함하여,
   상기 특정 센서정보의 디지털 샘플값이 인접 샘플값과 비교하여 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 해당 센서의 고장이나 오작동으로 판단하여 알람신호를 발생하거나,
   상기 오류가 있는 디지털 샘플값 대신에 인접 디지털 샘플값의 평균값을 이용하여 대체한 다음 공간팽창 및 보간을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 출력부는,
   상기 보간된 샘플값을 디지털 데이터로 출력하는 디지털 출력부;
   상기 보간된 샘플값을 다시 아날로그로 변환하여 출력하는 아날로그 출력부;
   상기 보간된 샘플값을 시리얼 데이터로 출력하는 시리얼 출력부; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 교정은,
   상기 보간된 샘플값을 증폭시킴과 동시에 공간 팽창과 보간을 반복적으로 수행하도록 하여, 상기 센서부가 마그네틱 가이드의 좌측 혹은 우측으로 치우치는 것을 바로 잡는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 장치.
6. 소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서로부터 센서정보를 수집하는 센서정보 수집 단계;
   상기 센서정보 수집 단계에서 수집한 아날로그 측정값을 디지털 샘플값으로 변환하는 A/D 변환 단계;
   상기 소정의 개수의 마그네틱 가이드 센서에 대한 샘플값의 개수보다 N(N은 양의 정수)배의 해상도로 팽창시키는 팽창 단계;
   상기 N배에 해당하는 팽창된 해상도에 대해서 보간을 수행하여 샘플값을 추정하는 샘플값 추정 단계;
   소정의 개수에 대한 마그네틱 가이드 센서를 구비한 센서부가 마그네틱 가이드의 중앙에 위치하는지 여부를 검출하여 왼쪽 혹은 오른쪽으로 치우친 경우, 상기 보간된 샘플값을 교정하도록 제어하는 제어 단계; 및
   상기 보간된 샘플값을 소정의 출력 포맷에 따라 출력하는 출력 단계;를 포함하여,
   실제 설치되어 구비된 마그네틱 가이드 센서로부터 입력받은 낮은 해상도의 샘플값을 이용하여 N배 높은 해상도의 샘플값으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제어 단계는,
   특정 센서정보의 디지털 샘플값에 오류가 있는지 여부를 검사하는 오류검사 단계;를 더 포함하여,
   상기 특정 센서정보의 디지털 샘플값이 인접 샘플값과 비교하여 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 해당 센서의 고장이나 오작동으로 판단하여 알람신호를 발생하거나,
   상기 오류가 있는 디지털 샘플값 대신에 인접 디지털 샘플값의 평균값을 이용하여 대체한 다음 공간팽창 및 보간을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 출력 단계는,
   상기 보간된 샘플값을 디지털 데이터로 출력하는 디지털 출력 단계;
   상기 보간된 샘플값을 다시 아날로그로 변환하여 출력하는 아날로그 출력 단계;
   상기 보간된 샘플값을 시리얼 데이터로 출력하는 시리얼 출력 단계; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 방법.
9. 삭제
10. 청구항 6에 있어서,
    상기 교정은,
    상기 보간된 샘플값을 증폭시킴과 동시에 공간 팽창과 보간을 반복적으로 수행하도록 하여, 상기 센서부가 마그네틱 가이드의 좌측 혹은 우측으로 치우치는 것을 바로 잡는 것을 특징으로 하는 무인반송차용 마그네틱 가이드의 센싱 정밀도를 향상시키는 방법.

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