KR102164219B1 - 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터 간의 지능형 연동 시스템 - Google Patents

컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터 간의 지능형 연동 시스템 Download PDF

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Abstract

컨베이어의 실물 원단과 데이터를 연동하는 시스템에 대한 것으로서,
골판 제조기(Corrugator)에서 배출된 원단을 이송하는 이송 컨베이어;
이송된 원단이 가공 기계로 투입되기 전까지 저장 보관되는 저장 컨베이어;
이송 컨베이어의 원단을 저장 컨베이어로 이송하여 저장시키는 이동카;
컨베이어의 원단 분기점과 이동카에 원단을 싣는 곳에 위치하여 원단의 화상 데이터를 확보하는 디지털 카메라;
원단의 화상 데이터로부터 원단 장, 폭, 높이를 추출하는 전용 컨트롤러;
전용 컨트롤러로부터 전송받은 추출 데이터를 저장된 데이터와 비교하는 서버 메인 컨트롤 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터 간의 지능형 연동 시스템

Description

컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터 간의 지능형 연동 시스템{Intelligent Interworking System Between Conveyor Physical Fabric and Control Data}
골판지 생산공정의 스마트 팩토리를 구현하는 기술로서, 스마트 팩토리는 각종 기계의 생산관리 시스템, E.R.P System, Machine Control System(PLC)과의 Data Interface를 필요로 하며, Interface Data의 정보를 이용하여 후공정의 자동화를 구현한다.
후공정의 자동화를 구현함에 있어서 데이터의 정확성은 무엇보다도 중요하다. 하지만 센서의 감지 오류 및 기타 Interface Data의 오류로 인하여 실물 원단과 데이터간의 불일치가 발생하여 원단이 이송되지 못하고 정지하는 현상이 발생하거나 원단의 실물이 다른 후 공정으로 이송되는 현상이 발생하여 생산정지 및 처리 시간이 많이 소요되는 문제점을 안고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1059801호(2011. 8. 22)
골판 제조기(Corrugator)에서 생산되어 나온 골판지를 원단이라고 한다.
골판지는 표면지, 골심지(중심지), 바닥지를 풀로 붙여서 만들어지며 고객이 주문한 상자의 크기에 따라서 사각형의 형태로 잘린 다음 여러장이 쌓여서 골판 제조기(Corrugator)의 스택커(Stacker)에서 이송 컨베이어로 배출이 된다.
골판 제조기(Corrugator)에서 생산된 원단은 이송 컨베이어를 통하여 이동한 후 저장 컨베이어에 저장된다. 그리고 가공기의 생산예정 원단들은 저장 컨베어에 저장 되었다가 가공기계에서 호출이 있을 때 가공기계로 원단이 투입된다.
원단의 실물과 원단 정보가 일치하지 않을 경우 컨베이어를 이동하는 과정에서 컨베이어의 센터 이동을 못하고, 한쪽으로 쏠려서 이동하게 되고 이동카에 실릴 때도 한쪽으로 치우쳐 실리게 되며, 투입되면 안되는 저장 컨베이어에 저장되기도 한다.
이러한 이유로 회전(90도 또는 180도)하는 기계에서 회전체 밖으로 튕겨 나가서 원단이 쓰러지기도 하고 원단이 파손되며 저장 컨베이어에 이미 저장되어 있는 원단과 부딪혀서 원단이 돌아가고 쓰러지고 파손되며 심할 경우는 컨베이어의 밸트가 깨지기도 한다.
저장 컨베이어의 옆라인 원단과 투입라인 원단이 부딪히면서 원단이 옆으로 돌아가기도 한다. 원단이 비틀릴 때 원단의 무게 때문에 이송 밸트도 같이 비틀리게 되고 비틀린 상태로 컨베이어가 움직이면 컨베이어 밸트가 끊어지고 깨지는 현상이 발생한다. (도면 1 참조)
그리고 원단을 화물 운반대(Pallet) 위에 자동으로 실어주는 기계장치에서 원단 투입시 기계와 충돌하거나 원단이 쓰러지는 현상이 발생하여 기계가 고장이 나는 경우도 있다.
현재 개발되어 있는 시스템은 Interface Data와 센서의 실시간 정보만을 이용하여 전 공정의 시스템을 제어하고 있어서 데이터가 실물과 불일치해도 문제가 발생한 후에 사람의 육안으로 체크하고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하고 추적할 수 있도록 사람의 눈에 해당되는 디지털 카메라 정보를 이용하여 실물 데이터의 크기(원단장, 원단폭, 원단높이)를 측정하여 보다 신뢰성 있는 자동화 시스템을 만들고자 한다.
카메라의 실측 정보와 센서 및 인터페이스 정보를 이용하여 실물 원단과 시스템 제어 정보간의 데이터 불일치를 데이터베이스화 하고, 원단 불일치 정보를 사전에 알려주어 불량률 저하 및 생산성 향상과 데이터의 추적, 분석 정보를 통하여 보다 지능화된 공장 자동화에 기여하여 기업 경쟁력에 보탬이 되고자 한다.
본 발명은 컨베이어의 원단 분기점과 이동카에 원단을 싣는 곳에 디지털 카메라; 화상 데이터를 분석하는 전용 컨트롤러;를 설치하여 실시간으로 원단을 감시할 수 있도록 한다.
전용 컨트롤러는 TCP/IP 또는 UDP 통신으로 Server Main Control System에 정보를 전송한다.
Server Main Control System으로 전송된 정보는 미리 저장된 Data와 비교되며, 데이터가 서로 틀릴 경우 자동으로 데이터 보정이 가능한지 판단하여 자동으로 데이터를 보정하거나 작업자가 인지할 수 있도록 Sub System에 경고 정보를 전송한다.
또한 이러한 데이터는 분석과 추적이 가능하도록 Database에 저장된다.
스마트 팩토리 또는 무인화 공정에서 데이터의 신뢰성은 필수이며 자동화 흐름을 단절하는 것을 막을 수 있고 불량률 저하, 생산성향상, 다품종 소량 생산을 안심하고 할 수 있으며 원단의 쓰러짐, 기계와 원단간의 데이터 불일치로 발생하는 기계의 고장을 막을 수 있고 원단의 실시간 생산 현황을 정확히 파악할 수 있다.
도 1은 종래 컨베이어 시스템의 실시예이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 컨베이어 시스템의 실시예이다.
본 발명은, 실물 원단과 제어 시스템 데이터의 불일치를 해결하기 위해서 디지털 카메라의 정보를 분석하여 데이터 실물의 원단 장, 폭, 높이를 실측하여 데이터의 신뢰성을 확보하고자 하는 것으로 이송장치의 분기점과 이동카가 실물 원단을 싣는 곳에 디지털 카메라를 설치하여 분석된 실측 데이터를 기반으로 하는 시스템을 구현한다.
본 발명은 컨베이어의 원단 분기점과 이동카에 원단을 싣는 곳에 설치된 디지털 카메라; 화상 데이터를 분석하는 전용 컨트롤러;를 포함하여 원단을 실시간으로 감시할 수 있다.
본 발명의 전용 컨트롤러는 TCP/IP 또는 UDP 통신으로 Server Main Control System에 원단 정보를 전송한다.
Server Main Control System으로 전송된 원단 정보는 미리 저장된 Data와 비교되며, 자동으로 데이터를 보정하거나 작업자가 인지할 수 있도록 Sub System에 경고 정보를 전송한다.
또한 데이터는 분석과 추적이 가능하도록 Database에 저장된다.
도 2와 같이 본 발명은 컨베이어의 실물 원단이 분기하거나 이동카에 적재하거나 내리는 곳에 디지털 카메라 및 디지털 데이터를 분석하는 전용 컨트롤러를 설치한다.
도 2에서 골판 제조기(Corrugator 1)에서 생산되어 나온 골판지 원단과 다른 골판 제조기(Corrugator 2)에서 생산되어 나온 골판지 원단은 각각 이송 컨베이어에 의하여 저장 컨베이어로 이송된다.
원단이 첫 번째 분기점(A)와 (B)에 도착하면 설치된 카메라는 원단의 디지털 데이터를 확보한다.
도 3은 이송 컨베이어의 분기점에 원단이 위치한 모습을 보여주는 실시예이다.
카메라에 의해 확보된 디지털 데이터는 분석을 위해 전용 컨트롤러로 전송되며, 전용 컨트롤러는 디지털 데이터의 카메라에 찍힌 원단의 색상 또는 명암 정보를 이용하여 원단의 장(길이), 폭 및 높이를 추출한다.
추출된 원단의 장, 폭, 높이 정보가 TCP/IP, UDP 통신을 이용하여 서버 메인 컨트롤 시스템으로 전송된다.
분기된 원단은 이송 컨베이어를 따라 계속 이동한 후에 이동카에 적재되어 저장 컨베이어로 다시 이송된다.
이동카는 이동카에 부착된 거리감지 센서에 의하여 현재의 위치가 감지되며, 무선 인터넷을 통하여 현재의 위치가 실시간으로 서버 메인 컨트롤 시스템에 통보된다.
서버 메인 컨트롤 시스템은 각 저장 컨베이어가 저장된 원단에 의해 점유된 비율을 실시간으로 파악하고 있으며, 점유율에 따라서 이송 컨베이어의 원단을 저장 컨베이어로 분산하여 이송 한다.
저장 컨베이어에 원단이 얼마나 많이 적체되어 있는지 여부에 따라서 골판 제조기에서 어떤 원단을 우선적으로 생산할 지도 판단한다.
또한 서버 메인 컨트롤 시스템은 이송 중인 원단에 대한 센서 정보 및 회전 정보 등을 실시간으로 전송 받아서, 다음 컨베어로의 진입, 정지, 회전, 분리, 합침의 제어 명령을 PLC Client 제어 프로그램으로 하달한다.
도면 4와 같이 모든 컨베이어에는 진입부 센서(In Sensor), 중앙부 센서(Center Sensor) 및 배출부 센서(End Sensor)가 설치된다. 센서는 포토센서를 주로 사용한다.
컨베이어의 각 센서는 이송 중인 원단에 대하여 수집한 센서 정보를 실시간으로 서버 메인 컨트롤 시스템으로 전송한다.
서버 메인 컨트롤 시스템으로부터 명령을 받은 PLC Client 제어 프로그램은 명령에 따라서 이동 하거나 정지 또는 원단을 분리하거나 합침 작업을 하고 회전 등을 하게 된다.
컨베이어를 따라 이송되는 원단에는 원단 번호가 부여된다. 원단 번호는 각 원단의 고유 아이디와 같고, 원단 번호와 원단 정보는 입력, 수정, 삭제, 이동할 때 처리하는 최소그룹 단위이다.
서버 메인 컨트롤 시스템은 각 컨베이어 번호, 이동 중인 원단 번호, 원단의 위치, 이동카의 위치값 등을 저장하고 있다.
원단 번호는 원단이 한번 생성되면 가공기계에 투입되기 전까지 계속 유지 되며, 컨베이어 번호는 원단이 어떤 위치에 있는지를 알려주는 물리적인 위치를 파악하는데 사용된다.
이러한 이동 정보 및 센서 정보를 통하여 현재의 원단의 위치와 프로그램간의 위치를 동기화 하여 최종 목적지로 이동하게 되며 최종목적지를 벗어나면 원단 정보는 소멸된다.
서버 Main Control 시스템의 데이터 판별에 대하여 살펴 본다.
서버에 전송받은 분석 데이터는 이미 저장된 컨베이어의 정보, 즉 인터페이스를 통하여 입력된 원단 정보와 일치 여부를 판단한다.
데이터가 일치하지 않을 경우 데이터가 근사치에서 크게 벗어났는지 아니면 오차 범위 이내인지를 판단한다.
데이터가 일치하지 않지만, 그 차이값이 허용할 수 있는 오차 범위 이내인 경우에는 저장된 데이터를 자동 보정하거나 또는 일치 데이터로 간주하여 수정을 하지 않는다.
데이터가 일치하지 않으면서, 그 차이값이 오차 범위를 벗어난 경우에는 경보 메시지(Alarm Message)를 각 Client 프로그램에 전송하여 사용자가 인지하도록 한다.
예로 들면, Client 프로그램에 경고 메세지와 창을 뛰우고 붉은색의 창이 깜빡 깜빡 하도록 한다. 그리고 PLC 제어쪽에 정보를 전달하여 부저의 신호음을 발생 시킬 수도 있고 경광등을 신호를 줄 수도 있다
본 발명에 따른 데이터 판별 및 처리 예를 살펴 본다.
(사례 1) 주문번호 20200521-0001에 대하여 E.R.P System 또는 생산관리 System 으로부터 받아서 저장되어 있는 데이터는 다음과 같다.
장 길이: 2000mm,
폭 길이: 500mm, 폭 수: 3폭, 전체 폭 길이: 1500mm
원단 번들 높이: 1800mm,
허용오차 50mm
이송 중인 원단을 카메라로 측정한 분석 데이터는 다음과 같다.
장길이: 2010mm,
전체 폭길이: 1510mm,
높이: 1810mm
현재 이송중인 원단은 저장 데이터와 실측 데이터간의 허용 오차 안에 있고 폭수의 범위도 벗어나지 않았기 때문에 “데이터와 실물은 일치한다”라고 할 수 있으며, 따라서 보정하지 않고 통과한다.
(사례 2) 카메라로 측정한 분석 데이터
장길이: 2010mm,
전체 폭길이: 1010mm,
높이: 1810mm
현재 이송중인 원단은 저장 데이터와 실측 데이터간의 장길이와 높이는 허용범위 안에 있지만 폭 길이가 허용범위를 벗어났기 때문에 실측 데이터를 다시 체크한다.
실측 데이터의 재분석 결과,
하나의 폭 길이는 허용오차 범위를 벗어나지 않았으나,
전체가 3폭이 아니라 2폭으로 감소되었기 때문에 2폭으로 자동 보정한다.
(사례 3) 카메라로부터 측정한 데이터
장길이: 1700mm,
전체 폭길이: 1510mm,
높이: 1810mm
현재 이송 중인 원단은 저장 데이터와 실측 데이터간의 장 길이가 허용오차 범위를 벗어났기 때문에 원단의 이동을 중지하고 Alarm을 발생시켜서 작업자가 확인할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명을 현재 가동되고 있는 컨베이어 자동화 시스템에 적용 가능하도록 구현한 실시예이다.
카메라에 의해 확보된 디지털 픽셀 데이터는 데이터 분석 컨트롤러의 프로그램에 의해 원단 장, 폭, 높이가 추출된다.
추출된 데이터는 TCP/IP 또는 UDP 통신으로 Server Main Control System에 정보가 전송된다.
Server Main Control System으로 전송된 정보는 미리 저장된 Data와 비교되며, 데이터가 서로 틀릴 경우 자동으로 데이터 보정이 가능한지 판단하여 자동으로 데이터를 보정하거나 작업자가 인지할 수 있도록 Sub System에 경고 정보를 전송한다.
또한 이송 중인 원단에 대한 센서 정보 및 회전 정보 등을 실시간으로 전송 받아서, 다음 컨베어로의 진입, 정지, 회전, 분리, 합침의 제어 명령을 PLC Client 제어 프로그램으로 하달한다.
디지털 데이터는 서버의 데이터 베이스에 저장된다. 데이터의 신뢰성 확보는 컨베이어 자동화 및 스마트 팩토리 구현의 가장 기초적이고 중요한 부분에 해당되며 자동화의 성패를 좌우한다.

Claims (5)

  1. 컨베이어의 실물 원단과 데이터를 연동하는 시스템에 대한 것으로서,
    골판 제조기(Corrugator)에서 배출된 원단을 이송하는 이송 컨베이어;
    이송된 원단이 가공 기계로 투입되기 전까지 저장 보관되는 저장 컨베이어;
    이송 컨베이어의 원단을 저장 컨베이어로 이송하여 저장시키는 이동카;
    컨베이어의 원단 분기점과 이동카에 원단을 싣는 곳에 위치하여 원단의 화상 데이터를 확보하는 디지털 카메라;
    원단의 화상 데이터로부터 원단 장, 폭, 높이를 추출하는 전용 컨트롤러;
    전용 컨트롤러로부터 전송받은 추출 데이터를 저장된 데이터와 비교하는 서버 메인 컨트롤 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터 간의 지능형 연동 시스템
  2. 제1항에 있어서,
    서버 메인 컨트롤 시스템은 비교된 데이터가 서로 틀릴 경우 자동으로 데이터 보정이 가능한지 판단하여 자동으로 데이터를 보정하거나, 작업자가 인지할 수 있도록 Sub System에 경고 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터 간의 지능형 연동 시스템
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송 컨베이어에는 진입부 센서(In Sensor), 중앙부 센서(Center Sensor) 및 배출부 센서(End Sensor)가 설치되는 것을 특징으로 하는 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터 간의 지능형 연동 시스템
  4. 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터를 연동하는 방법에 관한 것으로서,
    디지털 카메라에 의해 확보된 디지털 픽셀 데이터로부터 데이터 분석 컨트롤러의 프로그램에 의해 원단 장, 폭, 높이를 추출하는 단계;
    추출된 원단 장, 폭, 높이 데이터를 TCP/IP 또는 UDP 통신으로 Server Main Control System으로 전송하는 단계;
    Server Main Control System이 전송받은 원단 장, 폭, 높이 데이터를 미리 저장된 데이터와 비교하는 단계;
    비교된 데이터가 서로 틀릴 경우 자동으로 데이터 보정이 가능한지 판단하여 자동으로 데이터를 보정하거나, 작업자가 인지할 수 있도록 Sub System에 경고 정보를 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터를 연동하는 방법
  5. 제4항에 있어서,
    컨베이어에 의해 이송 중인 원단에 대한 센서 정보 및 회전 정보를 실시간으로 전송 받아서, 다음 컨베이어로 진입, 정지, 회전, 분리, 합침의 제어 명령을 PLC Client 제어 프로그램으로 하달하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨베이어 실물 원단과 컨트롤 데이터를 연동하는 방법
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