KR102352103B1 - 스마트 싱귤레이터 - Google Patents

Abstract

스마트 싱귤레이터가 개시된다. 일 실시 예에 따른 스마트 싱귤레이터는, 무작위로 공급되는 화물들을 전달받아 이송하면서 화물들을 벌려준 후 비전 카메라를 통해 2차원 위치가 감지 및 추적된 화물들을 방향전환장치를 통해 정렬하는 싱귤레이션 모듈과, 싱귤레이션 모듈과 연결되고 후단의 메인 소터 이전에 위치하며, 영상 스캐너로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물을 인식하고 인식된 각 화물의 위치 및 방향을 방향전환장치를 통해 제어하여 메인 소터의 소팅 이전에 화물들을 사전 분류하는 프리 소팅 모듈을 포함한다.

Description

스마트 싱귤레이터 {Smart Singulator}

본 발명은 물류 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컨베이어 및 방향전환장치를 통한 화물 이송 기술에 관한 것이다.

택배시장 성장과 거점형 물류센터 건립에 따른 고속 화물처리 요구가 증가하고 있다. 물류센터에서의 화물 처리는 부분 자동화에서 완전 자동화로 진화하고 있다. 이에 따라 화물을 자동으로 정렬하는 싱귤레이터(Singulator)에 대한 수요가 증가하고 있다.

소포 구분기를 이용하더라도 싱귤레이터가 없을 경우에는 화물을 일정 간격으로 떨어뜨려 하나씩 컨베이어 벨트 위에 올려놓아야 한다. 이러한 작업은 모두 수작업으로 이루어지기 때문에, 물류센터에서도 상당히 많은 인력과 시간 소요가 요구된다. 수작업을 줄이고 완전 자동화로 가기 위해서는 화물을 대충 쏟아 부어도 하나씩 순서대로 정렬해서 구분기에 투입할 수 있는 자동화 시스템이 필요하다. 이러한 완전 자동화를 위해 화물을 수작업으로 일렬로 올려놓던 것을 대신해서 무작위로 올리거나, 티퍼를 이용해 파렛 통째로 붓고, 화물을 일렬로 정렬한 뒤 구분기로 보내어 처리하는 방식이 요구된다.

일 실시 예에 따라, 작은 공간에서 보다 지능적으로 동작하여 성능과 공간 효율성을 높일 수 있는 스마트 싱귤레이터를 제안한다.

일 실시 예에 따른 스마트 싱귤레이터는, 이송 중인 각 화물의 2차원 위치를 감지 및 추적하는 비전 카메라와, 이송 중인 화물들의 영상을 스캔하는 영상 스캐너와, 무작위로 공급되는 화물들을 전달받아 이송하면서 화물들을 벌려준 후 비전 카메라를 통해 2차원 위치가 감지 및 추적된 화물들을 방향전환장치를 통해 정렬하는 싱귤레이션 모듈과, 싱귤레이션 모듈과 연결되고 후단의 메인 소터 이전에 위치하며, 영상 스캐너로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물을 인식하고 인식된 각 화물의 위치 및 방향을 방향전환장치를 통해 제어하여 상기 메인 소터의 소팅 이전에 화물들을 사전 분류하는 프리 소팅 모듈을 포함한다.

싱귤레이션 모듈은, 피딩 컨베이어를 통해 공급되는 화물들을 정렬하기 이전에, 중복되는 화물들을 분리하여 간격을 유지(Gapping) 하고 방사형으로 분산시켜 균형을 맞추는(Balancing) 제1 방향전환장치를 포함할 수 있다.

제1 방향전환장치는, 비전 카메라를 통해 검사된 화물들의 밀도 분포에 따라 밀도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 화물들이 분산되도록 방향전환 하여 화물의 진행 경로를 실시간으로 변경할 수 있다.

싱귤레이션 모듈은, 제1 방향전환장치에 의해 분산된 화물들을 이송하면서 비전 카메라의 위치 추적결과를 기초로 각 화물의 이동 경로를 계획하는 제1 이송 컨베이어와, 제1 이송 컨베이어의 계획한 이동 경로에 따라 방향전환을 통해 화물들을 복수의 열로 정렬하는 제2 방향전환장치와, 제2 방향전환장치를 통해 복수의 열로 정렬된 화물들을 이송하면서 순서 및 간격을 제어하는 제2 이송 컨베이어와, 순서 및 간격이 제어된 화물들을 일렬로 결합하여 최종 정렬하는 결합 컨베이어를 포함할 수 있다.

결합 컨베이어는, 양쪽의 스큐롤러 컨베이어와, 스큐롤러 컨베이어의 마찰력을 높이기 위한 코팅장치와, 중앙의 벨트 컨베이어를 포함할 수 있다.

프리 소팅 모듈은, 싱귤레이션 모듈을 통해 정렬된 화물들을 이송하면서 영상 스캐너로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물의 식별정보를 인식하고, 인식된 각 화물의 식별정보를 가지고 각 화물의 구분정보를 획득하는 제3 이송 컨베이어와, 획득된 각 화물의 구분정보에 따라 방향전환을 통해 다중 화물을 분류하는 제3 방향전환장치와, 제3 방향전환장치를 통해 분류된 화물을 각 목적지로 미리 분기하는 다수의 분기 컨베이어를 포함할 수 있다.

프리 소팅 모듈은, 지정된 목적지로의 배출이 어려운 화물 또는 식별정보를 인식하지 못한 화물은 사전에 재투입을 위해 리젝트 하는 리젝트 컨베이어를 더 포함할 수 있다.

각 방향전환장치는, 화물을 이송시키는 적어도 하나의 소형 벨트와, 평면상의 회전에 의해 소형 벨트의 위치를 회전시켜 소형 벨트를 지나는 화물의 진행방향을 변경시키는 회전체를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 화물 정렬 시에, 자동화 설비 도입 비용을 낮추고 운용에 필요한 공간을 줄이는 동시에 기존대비 처리량을 높일 수 있다. 예를 들어, 스마트 싱귤레이터의 싱귤레이션 모듈은 화물 간의 간격을 최소한으로 유지하면서 화물들을 정렬할 수 있고, 프리 소팅 모듈과 바로 연결되어 효율성을 높일 수 있다.

싱귤레이션 모듈은 화물을 정렬하기 이전에, 화물들을 다수의 방향전환장치의 방향전환을 통해 방사형으로 분산시킴에 따라, 중복되는 화물들을 분리하여 간격을 유지(Gapping) 하고, 화물들을 분산시켜 균형을 맞출 수 있다(Balancing). 특히, 실시간으로 계속 들어오는 화물들을 대상으로 화물의 밀도에 실시간으로 방향전환장치를 통해 방향각을 바꿔가며 분산시켜줄 수 있다.

스마트 싱귤레이터의 프리 소팅 모듈은 후단의 메인 소터 이전에 위치하여 메인 소터의 소팅 이전에 미리 소팅을 해줌으로써, 소터의 효율을 높일 수 있다. 프리 소팅 모듈은 영상 스캐너를 이용하여 짧은 거리 내에서 화물을 인식할 수 있고, 오류 없이 화물들을 소팅할 수 있으며, 그리고 인식할 수 없는 화물들은 리젝트 하여 오류를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 싱귤레이터의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화물 정렬 및 분류 방법을 설명하기 위한 스마트 싱귤레이터를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 방향전환장치에서의 간격 유지 및 밸런싱 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 이송 컨베이어의 화물 위치 검출 및 이동 경로 결정 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 방향전환장치의 라우팅(분배) 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결합 컨베이어의 화물 결합 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제3 이송 컨베이어의 화물 인식 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제3 방향전환장치의 화물 분류 예를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 싱귤레이터의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 스마트 싱귤레이터(1)는 택배물류센터, 화물저장창고, 포장/유통센터 등에서 투입되는 화물들을 자동으로 분류하는 장치이다. 예를 들어, 물류센터 또는 택배 터미널에서 화물을 배송지 또는 특징에 따라 분류하여 특정 구분구에 자동으로 배출한다. 일 실시 예에 따른 스마트 싱귤레이터(1)는 고속으로 이동 중인 화물을 대상으로 인공지능(Artificial Intelligence: AI, 이하 'AI'라 칭함) 기술을 이용하여 화물 위치를 추적하고 추적 결과를 이용하여 화물을 자동 분류할 수 있다. AI 기술을 이용함에 따라, 자동화 설비 도입 비용을 낮추고 운용에 필요한 공간을 줄이는 동시에, 기존대비 처리량을 높일 수 있다. AI 기술을 이용하여 기존 스마트 싱귤레이터의 성능과 공간 효율성을 동시에 개선하고자 한다.

일 실시 예에 따른 스마트 싱귤레이터(1)는 싱귤레이션 모듈(Singulation module)(2), 프리 소팅 모듈(Pre-Sorting module)(3), 비전 카메라(28) 및 영상 스캐너(36)를 포함한다.

싱귤레이션 모듈(2)은 무작위로 공급되는 화물들을 전달받아 이송하면서 이송 중인 각 화물의 2차원 위치를 감지 및 추적하여 방향전환장치를 통해 화물들을 벌려주면서 정렬한 후 결합 컨베이어를 통해 결합한다. 여기서, 방향전환장치는 벨트 소터, 휠 소터, 벨트 휠 소터 등일 수 있다. 결합 컨베이어는 스큐롤러 컨베이어(Skewed roller conveyor)와 중앙의 벨트 컨베이어(centering conveyor)를 포함할 수 있다.

프리 소팅 모듈(3)은 싱귤레이션 모듈(2)과 직접 연결되고 후단의 메인 소터 이전에 위치하여, 메인 소터의 소팅 이전에 미리 화물들을 소팅을 해줌으로써, 방향전환장치의 효율을 높일 수 있다. 프리 소팅 모듈(3)은 싱귤레이션 모듈(2)을 통해 정렬된 화물의 식별정보를 획득하고 위/아래로 설치된 영상 스캐너로부터 식별정보를 획득할 수 있다. 획득된 식별정보에 따라 구분된 각 화물의 위치 및 방향을 방향전환장치를 통해 제어하여 목적지로 사전에 분류할 수 있다. 여기서, 방향전환장치는 벨트 소터, 휠 소터, 벨트 휠 소터 등일 수 있다.

각 방향전환장치는, 화물을 이송시키는 적어도 하나의 소형 벨트와, 평면상의 회전에 의해 소형 벨트의 위치를 회전시켜 소형 벨트를 지나는 화물의 진행방향을 좌우로 변경시키는 회전체로 구성될 수 있다.

싱귤레이션 모듈(2)과 프리 소팅 모듈(3)은 컨베이어와 방향전환장치들로 구성된다. 컨베이어들과 방향전환장치들은 제어장치와 연결되거나 제어장치를 포함함에 따라 제어장치의 제어에 의한 싱귤레이션 및 소팅 기능을 수행한다. 제어장치는 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션을 실행할 수 있다.

비전 카메라(28)는 이송 중인 화물의 2차원 위치를 감지 및 추적한다. 비전 카메라(28)는 획득된 영상 데이터를 분석하여 화물들을 검출하고 검출된 각 화물의 이동시각 및 외관(모양 및 윤곽 중 적어도 하나를 포함)을 인식하여 화물의 2차원 위치를 추적할 수 있다. 이때, 인공 신경망 또는 인공 신경망을 기반으로 한 기계학습을 통해 생성된 지능정보를 영상 분석에 활용할 수 있다. 비전 카메라(28)는 도 1에 도시된 바와 같이, 싱귤레이션 모듈(2)의 상부에 위치하여 화물 영상을 촬영할 수 있다.

영상 스캐너(36)는 이송 중인 단일 또는 복수 화물의 영상을 스캔한다. 영상 스캐너(36)는 도 1에 도시된 바와 같이, 프리 소팅 모듈(3)의 상/하부에 위치하여 화물의 영상을 스캔할 수 있다. 영상 스캐너(36)가 프리 소텅 모듈(3)의 상부 및 하부에 각각 설치되는 경우, 화물의 상부뿐만 아니라 하부에서도 영상 인식이 가능하여 화물의 상하부 모두에서 정보를 획득할 수 있다. 영상 스캐너(36)는 고속으로 화물을 스캔하는 카메라이다. 영상 스캐너(36)는 고속으로 자동초점을 맞출 수 있다. 또한, 화물의 다면을 스캔할 수 있는데, 예를 들어 지나가는 화물의 바닥까지 최대 6면에서 인식 가능하다.

일 실시 예에 따른 싱귤레이션 모듈(2)은 피딩 컨베이어(21), 제1 방향전환장치(22), 제1 이송 컨베이어(23), 제2 방향전환장치(24), 제2 이송 컨베이어(25, 26) 및 결합 컨베이어(27)를 포함한다.

피딩 컨베이어(21)는 무작위 화물들을 공급한다.

제1 방향전환장치(22)는 피딩 컨베이어(21)를 통해 공급되는 화물들을 대상으로 중복되는 화물들을 분리하여 간격을 유지(Gapping) 하고 방사형으로 분산시켜 균형을 맞춘다(Balancing). 이때, 제1 방향전환장치(22)는 공급되는 화물의 물량에 따라서 회전해 가면서 한 쪽에 화물들이 몰리지 않도록 분배해 준다. 화물을 분산시키기 위해 제1 방향전환장치(22)는 화물들의 밀도 분포를 이용할 수 있다. 예를 들어, 비전 카메라(28)을 통해 피딩 컨베이어(21)에 위치하는 화물들의 밀도 분포를 검사한다. 제1 방향전환장치(22)는 비전 카메라(28)를 통해 검사된 화물들의 밀도 분포에 따라, 밀도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 화물들이 분산되도록 회전하여 화물의 진행 경로를 변경시킬 수 있다. 제1 방향전환장치(22)는 실시간으로 계속 들어오는 화물들을 대상으로 화물의 밀도에 실시간으로 방향각을 바꿔가며 분산시켜줄 수 있다.

제1 방향전환장치(22)는 화물들을 방사형으로 분산시키기 위해 방향전환 모터에 의해 평면상에서 좌우로 회전하여 화물의 진행 방향을 변경시킬 수 있다. 각 방향전환장치는 개별적으로 제어하거나 그룹으로 제어될 수 있다.

제1 이송 컨베이어(23)는 제1 방향전환장치(22)에 의해 분산된 화물들을 이송하면서 비전 카메라(28)의 위치 추적결과를 기초로 각 화물의 이동 경로를 계획한다. 예를 들어, 제1 이송 컨베이어(23)는 화물들이 순서대로 정렬될 수 있도록 각 화물의 진행방향을 결정한다. 예를 들어, 이동 경로를 3개의 구역으로 구분한 뒤, 좌측 구역으로 보낼 화물, 우측 구역으로 보낼 화물, 중간 구역으로 보낼 화물을 결정한다. 다른 예로, 제1 이송 컨베이어(23)는 이송 중인 하나의 화물을 좌측으로 보내면서, 동시에 바로 옆이나 뒤에 붙어 있는 화물은 우측으로 보내도록 해당 화물들의 이동 경로를 계획할 수 있다.

제1 이송 컨베이어(23)는 비전 카메라(28)를 통해 추적된 화물들의 위치정보로부터 화물들의 반입순서와 화물 간의 거리를 추출하고 추출된 정보를 이용하여 각 화물의 진행방향을 결정할 수 있다. 이때, 주변 화물에 방해를 주거나 받지 않도록 화물의 위치를 이동시키도록 각 화물의 진행방향을 계획할 수 있다.

제2 방향전환장치(24)는 제1 이송 컨베이어(23)의 계획한 이동 경로에 따라 방향전환을 통해 화물들을 복수의 열로 정렬하여 분배한다. 제2 방향전환장치(24)는 제1 이송 컨베이어(23)의 계획한 이동 경로에 따라 화물의 위치와 자세를 제어할 수 있다. 또한, 시간당 대량의 화물을 처리할 수 있어서 설치 면적을 줄이고 성능을 개선할 수 있다. 이와 같이 단순히 기계적인 장치의 한계를 벗어나 영상처리 기술과 같은 소프트웨어(S/W) 기술과 결합하여, 그 크기를 최소화하고 화물을 정렬하는 시간당 처리량을 최대화할 수 있다.

제2 방향전환장치(24)는 각 화물이 이송될 때, 화물의 위치를 변경할 뿐만 아니라, 자세를 변경할 수 있다. 예를 들어, 물체의 좁은 면이 싱귤레이션 모듈(2)의 전면을 향하고 긴 면이 싱귤레이션 모듈(2)의 측면을 향하도록 자세를 변경할 수 있다.

제2 방향전환장치(24)는 화물들을 정렬하기 위해 방향전환 모터에 의해 평면상에서 좌우로 회전하여 화물의 진행 방향을 변경시킬 수 있다. 각 방향전환장치는 개별적으로 제어하거나 그룹으로 제어될 수 있다.

제2 이송 컨베이어(25, 26)는 제2 방향전환장치(24)를 통해 복수의 열로 정렬된 화물들을 이송하면서 순서 및 간격을 제어한다. 도 1에서는 간격을 제어하는 컨베이어(25)와 순서를 제어하는 컨베이어(26)로 구성되어 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

결합 컨베이어(27)는 Skewed roller 컨베이어와 마찰을 높이기 위한 코팅장치 및 중앙의 벨트 컨베이어로 구성될 수 있으며, 제2 이송 컨베이어(25, 26)를 통해 순서 및 간격이 제어된 화물들을 일렬로 결합하여 최종 정렬한다.

일 실시 예에 따른 프리 소팅 모듈(3)은 제3 이송 컨베이어(31), 제3 방향전환장치(32), 분기 컨베이어(33, 34) 및 리젝트 컨베이어(35)를 포함한다. 도 1에서는 일 실시예에 따라 33, 34 두 개의 분기방향을 포함하고 있으나, 두 개 이상의 분기 컨베이어를 포함할 수 있다.

제3 이송 컨베이어(31)는 싱귤레이션 모듈(2)을 통해 정렬된 화물들을 정지시키지 않고 고속으로 이송하면서 단일 화물의 구분정보를 인식하여 다중 화물을 구분한다. 화물 인식을 위해 제3 이송 컨베이어(31)는 화물 영상을 스캔하는 영상 스캐너(36)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 화물들을 이송하면서 영상 스캐너(36)로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물의 식별정보를 인식하고, 인식된 각 화물의 식별정보를 가지고 각 화물의 구분정보를 획득한다.

제3 이송 컨베이어(31)는 영상 스캐너(36)를 통해 획득된 영상으로부터 각 단일 화물의 식별정보를 인식할 수 있다. 이어서, 제3 이송 컨베이어(31)는 인식된 각 단일 화물의 식별정보를 가지고 각 화물의 구분정보를 조회하여 다중 화물을 분류한다. 구분정보는 각 단일 화물의 식별정보와 구분구 정보가 매칭되어 있어서, 식별된 단일 화물을 어느 구분구에 배출해야 할지를 알 수 있다. 구분정보는 스마트 싱귤레이터의 내부 메모리에 위치할 수도 있고 외부 메모리에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 구분정보는 외부의 운영 관제서버에 위치할 수 있다. 이 경우, 제3 이송 컨베이어(31)는 단일 화물의 식별정보를 운영 관제서버에 전송하고, 운영 관제서버로부터 화물 식별정보와 매칭되는 구분정보를 수신하며, 수신된 구분정보를 이용하여 화물을 분류할 수 있다.

제3 이송 컨베이어(31)는 각 화물의 크기(높이, 너비, 길이)와 방향(놓인 화물의 각도)을 측정할 수 있다. 이 경우, 영상 스캐너(36)는 화물의 크기 정보를 이용하여 카메라의 초점을 자동으로 맞춘 후 화물 영상을 스캔할 수 있다. 이 경우, 영상 스캐너(36)는 자동 초점 영상 스캐너가 된다. 즉, 화물이 자동 초점 영상 스캐너에 투입되기 이전에, 화물의 크기와 자세(각도) 등이 측정된다. 이는 고정된 자동 초점 영상 스캐너가 화물을 정확하게 인식할 수 있도록 초점을 잡기 위한 것이다.

제3 방향전환장치(32)는 제3 이송 컨베이어(31)에서 획득된 각 화물의 구분정보에 따라 회전을 통해 화물들을 분류한다. 제3 방향전환장치(32)는 화물들을 분류하기 위해 방향전환 모터에 의해 평면상에서 좌우로 회전하여 화물의 진행 방향을 변경시킬 수 있다. 각 방향전환장치는 개별적으로 제어하거나 그룹으로 제어될 수 있다.

분기 컨베이어(33, 34)는 제3 방향전환장치(32)를 통해 분류된 화물들을 각 목적지로 미리 분기한다. 예를 들어, 도 1의 분기 컨베이어는 A 구분구로 분기하는 제1 분기 컨베이어(33)와 B 구분구로 분기하는 제2 분기 컨베이어(34)를 통해 화물들을 분기한다.

프리 소팅 모듈(3)은 리젝트 컨베이어(35)를 더 포함할 수 있다. 리젝트 컨베이어(35)는 지정된 목적지로의 배출이 어려운 화물 또는 식별정보를 인식하지 못한 화물을 사전에 리젝트 한다. 리젝트된 화물은 순환을 거쳐 재투입 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화물 정렬 및 분류 방법을 설명하기 위한 스마트 싱귤레이터를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, ①~⑦ 단계는 싱귤레이션 모듈에서 수행되며, ⑧, ⑨ 단계는 프리 소팅 모듈에서 수행된다.

예를 들어, 스마트 싱귤레이터는 ①피딩 컨베이어(21)가 화물들을 무작위로 공급한다(Feeding).

이어서, ②제1 방향전환장치(22)가 피딩 컨베이어(21)를 통해 공급되는 화물들을 회전을 통해 방사형으로 분산시킨다. 이때 중복되는 화물들을 분리하여 간격을 유지(Gapping)하고, 고밀도 영역에서 저밀도 영역으로 화물들을 분산시켜 균형을 맞춘다(Balancing).

이어서, ③제1 이송 컨베이어(23)가 제1 방향전환장치(22)에 의해 분산된 화물들을 이송하면서 비전 카메라(28)의 위치 추적결과를 기초로 각 화물의 이동 경로를 계획한다. 이때, 제1 이송 컨베이어(23)는 화물들의 2차원 위치를 검출(Finding Position) 하고, 화물들의 이동 경로를 결정한다(Planning).

이어서, ④제2 방향전환장치(24)가 제1 이송 컨베이어(23)의 계획한 이동 경로에 따라 회전을 통해 화물들을 복수의 열로 정렬하여 분배한다(Routing/Distributing).

이어서, ⑤, ⑥ 제2 이송 컨베이어(25, 26)가 제2 방향전환장치(24)를 통해 복수의 열로 정렬된 화물들을 이송하면서 순서 및 간격을 제어한다(Spacing, Timing)

이어서, ⑦결합 컨베이어(27)가 순서 및 간격이 제어된 화물들을 일렬로 결합하여 최종 정렬한다(Merging).

이어서, ⑧프리 소팅 모듈의 제3 이송 컨베이어(31)가 싱귤레이션 모듈을 통해 정렬된 화물들을 이송하면서 영상 스캐너(36)로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물의 식별정보를 인식하고, 인식된 각 화물의 식별정보를 가지고 각 화물의 구분정보를 획득한다(Identifying/Recognizing).

이어서, ⑨제3 방향전환장치(32)가 제3 이송 컨베이어(31)를 통해 획득된 각 화물의 구분정보에 따라 회전을 통해 다중 화물을 메인 소터 이전에 미리 분류한다(Pre-Sorting). 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 분기 컨베이어(33)와 제2 분기 컨베이어(34)로 각각 화물을 분기한다(Pre-Sorting to A, Pre-Sorting to B). 이때, 제1 분기 컨베이어(33) 및 제2 분기 컨베이어(34)로의 분기가 어려운 화물, 예를 들어, 지정된 목적지로의 배출이 어려운 화물 또는 식별정보를 인식하지 못한 화물은 재투입을 위해 리젝트 컨베이어(35)로 리젝트(Reject) 할 수 있다. 리젝트 컨베이어(35)는 경사진 형태일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 방향전환장치에서의 간격 유지 및 밸런싱 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 방향전환장치(22)가 피딩 컨베이어(21)를 통해 공급되는 화물들을 회전을 통해 방사형으로 분산시킨다. 이때 중복되는 화물들을 분리하여 간격을 유지(Gapping) 하고, 화물들을 분산시켜 균형을 맞춘다(Balancing). 예를 들어, 화물들을 대상으로 고밀도 영역과 저밀도 영역을 확인하고, 고밀도 영역에 위치하는 화물들을 저밀도 영역으로 이동시킴에 따라 자연스레 화물들이 분산되게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 이송 컨베이어의 화물 위치 검출 및 이동 경로 결정 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 제1 이송 컨베이어(23)가 제1 방향전환장치(22)에 의해 분산된 화물들을 이송하면서 비전 카메라(28)의 위치 추적결과를 기초로 각 화물의 이동 경로를 계획한다. 이때, 제1 이송 컨베이어(23)는 화물들의 2차원 위치를 검출(Finding Position) 하고, 화물들의 이동 경로를 결정한다(Planning). 예를 들어, 이동 경로가 3개의 영역으로 구분되는 경우, ①번 화물은 좌측 영역으로, ②번 화물은 우측 영역으로, ③번 화물은 가운데 영역으로 가도록 이동 경로를 결정한다. 다른 예로, 제1 이송 컨베이어(23)는 이송 중인 하나의 화물을 좌측으로 보내면서, 동시에 바로 옆이나 뒤에 붙어 있는 화물은 우측으로 보내도록 해당 화물들의 이동 경로를 계획할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 방향전환장치의 라우팅(분배) 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 제2 방향전환장치(24)가 제1 이송 컨베이어(23)의 계획한 이동 경로에 따라 회전을 통해 화물들을 복수의 열로 정렬하여 분배한다(Routing/Distributing).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결합 컨베이어의 화물 결합 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 결합 컨베이어(27)가 순서 및 간격이 제어된 화물들을 일렬로 결합하여 최종 정렬한다(Merging). 이를 위해, 결합 컨베이어(27)는 양쪽의 스큐롤러 컨베이어(271-1, 271-2)와, 스큐롤러 컨베이어(271-1, 271-2)의 마찰력을 높이기 위한 다수의 고무 코팅장치(272) 및 중앙의 벨트 컨베이어(273)로 구성될 수 있다. 양쪽의 스큐롤러 컨베이어(271-1, 271-2)는 사선 형태로 이루어져 화물들을 한 줄로 정렬할 수 있다. 다른 예로, 양쪽의 스큐롤러 컨베이어(271-1, 271-2)는 경사진 형태로 이루어져 화물들을 한 줄로 정렬할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제3 이송 컨베이어의 화물 인식 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 제3 이송 컨베이어(31)가 싱귤레이션 모듈을 통해 정렬된 화물들을 이송하면서 영상 스캐너(36)로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물의 식별정보를 인식하고, 인식된 각 화물의 식별정보를 가지고 각 화물의 구분정보를 획득한다(Identifying/Recognizing). 이때, 각 단일 화물의 식별정보 인식을 위해 바코드 판독을 이용할 수 있다. 나아가, 바코드 판독뿐만 아니라, 구분코드 판독, 비디오 코딩 및 주소 판독 등을 추가로 이용할 수도 있다. 또한, 인공 신경망 또는 인공 신경망을 기반으로 한 기계학습을 통해 생성된 지능정보를 이용하여 식별정보를 인식할 수도 있다. 즉, 제3 이송 컨베이어(31)는 바코드뿐만 아니라, 문자와 숫자가 조합된 구분코드, 한글주소 등도 판독할 수 있다. 한글 문자 인식 기술을 적용해 주소를 비롯한 제품명 등의 한글정보를 인식할 수 있다. 이를 통해 바코드 정보만으로는 처리할 수 없던 작업도 할 수 있게 된다. 제3 이송 컨베이어(31)는 영상 스캐너(36)를 이용하여 화물의 크기를 측정할 수도 있다.

제3 이송 컨베이어(31)는 도 7에 도시된 바와 같이, 최소 갭(Min gap)을 유지하면서 화물들을 인식할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제3 방향전환장치의 화물 분류 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 8을 참조하면, 제3 방향전환장치(32)가 제3 이송 컨베이어(31)를 통해 획득된 각 화물의 구분정보에 따라 회전을 통해 다중 화물을 메인 소터 이전에 미리 분류한다(Pre-Sorting). 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 분기 컨베이어(33)와 제2 분기 컨베이어(34) 양쪽으로 화물들을 미리 분기한다(Pre-Sorting to A, Pre-Sorting to B). 이때, 제1 분기 컨베이어(33) 및 제2 분기 컨베이어(34)로의 분기가 어려운 화물, 예를 들어, 지정된 목적지로의 배출이 어려운 화물 또는 식별정보를 인식하지 못한 화물은 재투입을 위해 리젝트 컨베이어(35)로 리젝트(Reject) 할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 이송 중인 각 화물의 2차원 위치를 감지 및 추적하는 비전 카메라;
   이송 중인 화물들의 영상을 스캔하는 영상 스캐너;
   무작위로 공급되는 화물들을 전달받아 이송하면서 화물들을 분리하여 화물 간의 간격을 만든 후 상기 비전 카메라를 통해 2차원 위치가 감지 및 추적된 화물들을 방향전환장치를 통해 정렬하는 싱귤레이션 모듈; 및
   상기 싱귤레이션 모듈과 연결되고 후단의 메인 소터 이전에 위치하며, 상기 영상 스캐너로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물을 인식하고 인식된 각 화물의 위치 및 방향을 방향전환장치를 통해 제어하여 상기 메인 소터의 소팅 이전에 화물들을 사전 분류하는 프리 소팅 모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.
2. 제 1 항에 있어서, 싱귤레이션 모듈은
   피딩 컨베이어를 통해 공급되는 화물들을 정렬하기 이전에, 중복되는 화물들을 분리하여 간격을 유지(Gapping) 하고 방사형으로 분산시켜 균형을 맞추는(Balancing) 제1 방향전환장치;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.
3. 제 2 항에 있어서, 제1 방향전환장치는
   비전 카메라를 통해 검사된 화물들의 밀도 분포에 따라 밀도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 화물들이 분산되도록 방향전환장치를 회전시켜서 화물의 진행 경로를 실시간으로 변경하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.
4. 제 1 항에 있어서, 싱귤레이션 모듈은
   제1 방향전환장치에 의해 분산된 화물들을 이송하면서 비전 카메라의 위치 추적결과를 기초로 각 화물의 이동 경로를 계획하는 제1 이송 컨베이어;
   제1 이송 컨베이어의 계획한 이동 경로에 따라 방향전환을 통해 화물들을 복수의 열로 정렬하는 제2 방향전환장치;
   제2 방향전환장치를 통해 복수의 열로 정렬된 화물들을 이송하면서 순서 및 간격을 제어하는 제2 이송 컨베이어; 및
   순서 및 간격이 제어된 화물들을 일렬로 결합하여 최종 정렬하는 결합 컨베이어;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.
5. 제 4 항에 있어서, 결합 컨베이어는
   양쪽의 스큐롤러 컨베이어;
   스큐롤러 컨베이어의 마찰력을 높이기 위한 코팅장치; 및
   중앙의 벨트 컨베이어;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.
6. 제 1 항에 있어서, 프리 소팅 모듈은
   싱귤레이션 모듈을 통해 정렬된 화물들을 이송하면서 영상 스캐너로부터 각 화물의 영상을 획득하여 각 화물의 식별정보를 인식하고, 인식된 각 화물의 식별정보를 가지고 각 화물의 구분정보를 획득하는 제3 이송 컨베이어;
   획득된 각 화물의 구분정보에 따라 방향전환을 통해 다중 화물을 분류하는 제3 방향전환장치; 및
   제3 방향전환장치를 통해 분류된 화물을 각 목적지로 미리 분기하는 다수의 분기 컨베이어;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.
7. 제 6 항에 있어서, 프리 소팅 모듈은
   지정된 목적지로의 배출이 어려운 화물 또는 식별정보를 인식하지 못한 화물은 사전에 재투입을 위해 리젝트 하는 리젝트 컨베이어;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.
8. 제 1 항에 있어서, 각 방향전환장치는
   화물을 이송시키는 적어도 하나의 소형 벨트; 및
   평면상의 회전에 의해 소형 벨트의 위치를 회전시켜 소형 벨트를 지나는 화물의 진행방향을 변경시키는 회전체;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 싱귤레이터.

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