KR20170094103A

KR20170094103A - 자율주행 로봇과 3d레이저스캐너를 이용한 화물 재고 조사 방법

Info

Publication number: KR20170094103A
Application number: KR1020170095766A
Authority: KR
Inventors: 노인철
Original assignee: 노인철
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2017-08-17

Abstract

본 발명은 자율주행 로봇과 3D레이저스캐너를 이용하여 물류창고의 파렛트랙 선반 안에 있는 화물의 재고를 자동으로 조사하는 방법에 관한 것으로서, 자율주행이 가능한 로봇은 정해진 경로를 자동으로 이동하며, 정확한 재고 조사를 위하여 각 선반의 정해진 위치에 정확히 위치하도록 하며, 일시 정지하여 카메라에서 촬영된 영상을 이용하여 바코드를 인식하고, 3D레이저스캐너를 이용하여 각 선반에 남아있는 화물의 형태, 가로/세로/높이를 측정하고 부피를 계산함으로써 각 선반에 남아 있는 화물의 재고를 자동으로 계산하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자율주행 로봇은 정해진 경로를 따라 이동하며 정해진 선반에서 재고 조사를 수행하기 위하여 높이를 조절할 수 있는 기둥을 장착하고 그 위에 카메라와 3D레이저스캐너를 장착하여 카메라는 화물이 적재되어 있는 각 선반의 바코드를 인식하여 화물의 품목, 최초 적재시 화물 박스의 수량, 입고일 등의 정보를 취득하고, 3D레이저스캐너는 남아있는 화물의 부피, 가로/세로/높이를 계산하여 출고된 화물의 박스 수량을 파악하여 각 선반에 남아있는 화물의 박스 재고 수량을 자동으로 계산한다.

Description

자율주행 로봇과 3D레이저스캐너를 이용한 화물 재고 조사 방법{Cargo inventory survey method using autonomous mobile robot and 3D laser scanner}

본 발명은 자율주행 로봇과 3D레이저스캐너를 이용하여 물류창고의 파렛트랙 안에 있는 화물의 재고를 자동으로 조사하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율주행 로봇은 파렛트랙 사이를 정해진 경로를 따라 이동하며 선반 단위로 화물 재고를 조사하고자 하는 곳에 일시 정지하였다가 다시 주행하는 것을 반복하고, 로봇에는 높이를 조절할 수 있는 기둥을 장착하고 그 위에 카메라와 3D레이저스캐너를 장착하여 카메라는 화물이 적재되어 있는 각 선반의 바코드를 인식하여 화물의 품목, 최초 적재시 화물 박스의 수량, 입고일 등 화물에 대한 정보를 인식하고, 3D레이저스캐너는 남아있는 화물을 레이저로 스캔하여 남아있는 화물의 형태, 부피, 가로/세로/높이를 계산하여 처음 입고된 상태의 부피와 남아 있는 화물의 부피를 계산하여, 출고된 화물의 박스 수량을 산출하여 각 선반에 남아있는 화물의 박스 재고 수량을 파악한다.

종래의 선반 물품의 재고관리 방법과 관련해서는, 한국공개특허 제10-1349761호(이하, '선행문헌')외에 다수 출원 및 공개되어 있다.

선행문헌에 따른 방법은, 선반 내 복수 층별의 선반셀과 상기 선반셀에 초기 진열된 물품을 매핑하는 매핑 단계; 안테나가 구비된 스캐닝 장치를 왕복 이동하면서 선반셀에 현재 진열된 물품을 스캐닝하는 스캐닝 단계; 일 열의 선반셀에 위치한 셀 태그 및 물품 태그를 리딩하여 물품의 유력 위치를 판단하는 일 열에서의 물품 위치 판단 단계; 타 열의 선반셀에 위치한 셀 태그 및 물품 태그를 리딩하여 물품의 유력 위치를 판단하는 타 열에서의 물품 위치 판단 단계; 일 열 및 타 열에서 판단된 유력 위치 중에서 물품의 실제 위치를 판단하는 단계;를 포함한다.

그러나, 선행문헌을 포함한 종래에는, 각 선반에 있는 화물 박스에 RFID 태그를 장착하고 선반에 RFID 리더기를 부착하여 입출고 되는 박스의 수량을 파악하는 방식으로 모든 화물 박스에 RFID를 달아야 하고 각 선반에 RFID 리더기를 장착해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 카메라와 기타 장치를 이용하여 선반의 화물 재고 조사를 위해서는 각 선반의 정확한 위치에서 영상과 관련 정보를 취득해야 한다. 최근 드론을 이용하여 물류창고의 재고조사를 시도하는 방법이 있으나, 드론을 이용하여 각 선반의 화물 정보를 취득하기 위해서는 드론이 정확한 위치로 좌/우 이동 그리고 고도를 유지해야 하는데 현재 기술로는 드론이 이러한 정확한 3차원 위치이동에 어려움이 있고, 정지비행하는 위치에 대한 오류로 인해 정확한 재고 계산을 할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 신규 화물이 입고하게 되면 신규화물에 대한 기본 정보와 재고 수량 파악에 필요한 정보를 입력한 후 바코드를 생성하여 바코드를 선반의 특정 위치에 부착한다. 자율주행하는 로봇은 높낮이가 조절되는 기둥을 장착하고 자동주행하며 재고 조사를 위해 지정한 선반의 위치로 이동하고 기둥의 높이를 조절하여 카메라로 바코드를 인식하여 화물에 대한 정보를 취득하고, 재고 수량 파악을 위하여 3D레이저스캐너를 이용하여 남아 있는 화물의 부피를 계산하고, 계산된 부피를 기준으로 출고된 박스의 수량을 파악하여 각 선반에 남아 있는 재고 수량을 파악하는 것을 목적으로 한다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 자율주행 로봇, 카메라 그리고 3D레이저스캐너를 이용한 화물 재고 조사 방법에 관한 것으로서, 파렛트랙 선반의 재고 조사를 수행할 이동경로 바닥에 페인트 또는 스티커를 이용하여 전체 자율 주행 경로 및 재고 조사를 위해 정지해야 할 위치를 표시하는 표시부; 이렇게 표시된 경로를 비전기술을 이용하여 자동으로 주행하는 자율주행 로봇; 로봇은 재고 조사를 위하여 정해진 선반의 위치에 정지하면 카메라와 3D레이저스캐너를 장착한 기둥은 화물이 적재되어 있는 각 선반의 정 중앙에 위치하도록 높낮이를 조절하는 기둥; 기둥의 끝에는 선반에 부착되어 있는 바코드를 인식하고 영상을 전송하기 위한 카메라; 각 선반에 남아 있는 화물의 부피를 측정하여 남아 있는 화물 박스의 수량을 파악하기 위한 3D레이저스캐너; 카메라의 영상을 수신하여 저장하고, 각 선반의 바코드 정보를 읽어 화물에 대한 정보와 전체 수량을 파악하고 3D레이저스캐너로부터 전송받은 3D 스캔자료를 바탕으로 각 선반에 남아있는 화물 박스의 부피를 계산하여 현재 남아 있는 화물의 박스 수량을 계산하는 계산서버;를 포함한다.

또한, 상기 표시부는 재고 조사를 위해 자율주행 로봇이 이동해야 할 전체 경로를 바닥에 페인트로 그리거나 스티커를 이용하여 부착하고, 파렛트랙 사이를 이동하며 재고 조사를 수행하기 위해 정지해야 할 각 선반의 위치를 페인트 및 스티커에 표시하여 정확한 자율 주행과 재고 조사가 이루어 지도록 한다.

또한, 상기 자율주행 로봇은 비전기술을 이용하여 표시부를 따라 앞뒤로 이동하며, 재고 조사를 위해 정지해야 하는 곳에 도착하면 재고 조사를 하기 위해 필요한 시간만큼 정지하고 다시 이동하는 것을 반복하여 최종 목적지에 도착하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기둥은 1층부터 복수 층의 선반에 있는 바코드와 화물의 부피를 측정하기 위하여 높낮이를 자동으로 조절할 수 있으며, 기둥의 위에는 양쪽에 카메라와 3D레이저스캐너를 각각 장착하여 한번의 이동으로 양쪽 파렛트랙 선반의 바코드와 화물 부피를 측정하여 자율주행 로봇의 이동경로를 최소화할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 계산서버는 로봇에 장착된 카메라로부터 전송한 영상을 저장하고, 전송된 영상으로부터 선반에 부착된 바코드를 인식하여 선반에 보관중인 화물에 대한 기본 정보를 취득하고, 로봇에 장착된 3D레이저스캐너로부터 스캔한 3D 스캔정보를 수신하여 남아 있는 화물의 부피를 계산하여 현재 남아 있는 박스 수량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 자율주행 로봇이 업무 종료 후 야간에 자동으로 화물의 재고 조사를 수행함으로서, 업무 종료 후 야간에 수행되는 재고조사에 필요한 인력 확보의 어려움을 해소할 수 있으며, 높은 선반에 있는 재고 조사를 위해 사다리, 사다리 차량 등을 이용하다 발생하는 사고를 방지할 수 있으며, 사람의 눈이 아닌 기계적인 자동화를 이용함으로써 재고조사에 대한 정확성과 신뢰성을 높일 수 있으며, 업무 종료 후 자율 주행을 통한 자동 재고 조사가 가능함으로서 재고 조사에 소요되는 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 로봇, 카메라 그리고 3D레이저스캐너를 이용한 화물 재고 조사 방법에 대한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 이동, 기둥의 동작 방식에 따른 각 선반의 바코드 인식 및 3D레이저스캐너 동작 방법을 보이는 일예시도.
도 3 은 본 발명의 카메라, 3D레이저스캐너, 계산서버의 동작 방식과 3D레이저스캐너를 이용하여 선반에 남아 있는 화물의 재고 수량을 파악하기 위한 일예시도.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 다음과 같이 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇, 카메라 그리고 3D레이저스캐너를 이용한 화물 재고 조사 방법의 전체 개념도로서, 물류창고에는 복수의 가로, 세로 선반(200-1F,200-2F,200-3F,200-4F,210-1F,210-2F,210-3F,210-4F)으로 구성된 파렛트랙(200,210)이 있으며, 각 선반 안에 화물이 보관되어 있다. 자율주행이 가능한 로봇(101)은 파렛트랙 사이 바닥에 그려지거나 붙여진 경로(110)를 따라 이동하게 된다. 자율주행 로봇은 경로(110)를 따라 이동중 화물 재고 조사를 위하여 선반의 가로 중앙 위치에 일시 정지하기 위하여 각각의 정지위치(111a, 111b, 111c, 111d)에 사용자가 등록한 시간동안 정지하였다가 출발하는 것을 반복하며, 최종 목적지까지 이동하게 된다.

각 정지위치(111a)에 정지한 로봇은 각 선반에 보관되어 있는 화물의 부피와 바코드를 측정하기 위하여 로봇에 장착되어 있는 기둥(102)의 높이를 제어하여 선반의 정 중앙에 위치하도록 한다. 기둥의 상단에는 한번에 좌,우 파렛트랙 선반의 바코드와 화물 재고 측정을 위하여 양쪽에 카메라(104a, 104b)와 3D레이저스캐너(103a, 103b)를 장착하여 사전에 등록되어 있는 높이만큼 이동하며 카메라와 3D레이저스캐너를 선반의 정 중앙에 위치하고, 카메라를 이용하여 영상을 취득하고, 3D레이저스캐너를 이용하여 남아있는 화물의 3D 스캔정보를 취득한다. 자율주행 로봇은 최초 정지위치(111a)에 정지하여 200-1F 선반의 영상과 3D 스캔정보를 취득하고, 기둥(102)의 높이를 높여 200-2F 선반의 영상과 3D 스캔정보를 취득하여 계산서버로 전송한다. 이러한 방식으로 로봇(101)이 선로(110)의 정지위치를 이동하며 각 선반의 화물 재고조사를 수행한다.

자율주행 로봇의 무선송신장치를 이용하여 각 선반에서 수신한 바코드 영상 그리고 3D레이저스캐너를 통하여 취득한 3D 스캔정보를 무선통신망(510)을 이용하여 계산서버(500)로 전송하고, 계산서버는 수신한 데이터를 계산서버 내부에 저장한다.

도 2는 자율주행로봇(101)이 이동하며 파렛트랙 각 선반의 바코드 영상취득과 화물을 3D레이저스케너로 스캔하는 방법에 대한 것으로서, 로봇은 바닥에 표시되어 있는 경로를 따라 앞뒤로 이동한다. 정지할 가로 위치를 설정하기 위해 표시부 위에 정지표시(111a, 111b, 111c, 111d) 형태로 표시를 하고 로봇은 각 위치에서 사용자가 정지한 시간만큼 정지를 한다.

자율주행로봇 바닥면에 설치되어 있는 카메라를 이용하여 표시부 위에 표시된 각 정지표시(111a, 111b, 111c, 111d) 위에 정확하게 정지하게 한다.

자율주행로봇에 장착된 기둥(102)은 모터를 이용하여 1초에 얼마큼의 높낮이를 조절하는 지를 확인한 후, 정해진 시간만큼 모터를 동작하여 카메라와 3D레이저스캐너가 각 선반의 정확한 위치에 올수 있도록 높낮이를 조절하며, 기둥의 동작 순서는 아래서부터 1열(111a) 1단, 2단, 3단, 4단, 2열(111b) 4단, 3단, 2단, 1단 식으로 이동한다. 자율주행로봇은 기둥 양쪽에 설치되어 있는 카메라(104a, 104b)와 3D레이저스캐너(103a,103b)를 이용하여 좌우에 있는 파렛트랙의 선반 재고 조사를 수행함으로서 자율주행로봇의 이동 경로를 최소화 한다.

도 3은 카메라와 3D레이저스캐너를 이용하여 선반에 남아있는 화물의 재고 수량을 파악하는 방법을 도시한 것으로서, 도 3의 위쪽 그림은 입고 후 출고가 없는 상황에 대한 것이며, 아래 그램은 일부 출고가 된 것을 도시한 것이다.

구체적으로 화물이 신규 입고하게 되면 바코드에 화물에 대한 품명, 입고 날짜, 보관될 파렛트랙 번호, 선반의 위치 등 기본적인 정보와 재고 조사에 필요한 선반 단위의 화물 전체 박스 수량, 전체 화물의 대한 가로/세로/높이 수치 등을 입력하고 바코드를 출력하여 선반에 부착한다.

자율주행로봇이 재고 조사를 위해 선반 중앙에 카메라(104a)와 3D레이저스캐너(103a)를 위치하게 되면 카메라는 선반 전체의 영상을 촬영하여 영상 정보를 무선통신망(510)을 이용하여 계산서버(500)로 전송하게 된다. 계산서버는 수신한 영상을 저장하고 수신된 영상에서 바코드(301a) 정보를 읽어 선반에 보관된 화물의 보관 위치, 품명 등 기본적인 정보와 재고 파악에 필요한 전체 화물 수량, 화물 전체의 가로/세로/높이 수치 그리고 이를 바탕으로 전체 화물에 대한 부피를 계산한다. 3D레이저스캐너(103a)는 레이저를 발사하여 반사되는 속도를 계산하여 선반에 장착되어 있는 화물의 형태를 생성하고 이 정보를 무선통신망(510)을 이용하여 계산서버(500)로 전송한다.

3D레이저스캐너로부터 수신한 화물의 3D 스캔 정보를 바탕으로 현재 남아 있는 화물의 형태 및 가로/세로/높이 수치를 파악하여 부피를 계산한다. 이렇게 측정된 부피를 최초 계산된 화물전체의 부피에서 빼면 출고된 개별 박스의 총 부피를 계산할 수 있으며, 출고된 박스의 총 부피를 개별 박스의 부피로 나누게 되면 출고된 총 박스의 수량을 구할 수 있다. 이렇게 하여 화물의 남아 있는 수량의 수량을 파악할 수 있다.

101 자율주행 로봇 110 표시부
111 표시부위에 로봇이 정지할 위치 102 높낮이 조절되는 기둥
103 3D레이저스캐너 104 카메라
200 파렛트랙 510 무선통신망
500 계산서버

Claims

자율주행 로봇과 3D레이저스캐너를 이용한 화물 재고 조사 방법에 있어서,
바코드 인식용 카메라를 이용하여 각 선반에 보관중인 화물의 일반적인 정보와 재고 조사를 위해 필요한 정보를 취득하는 카메라; 및 선반에 남아있는 화물의 형태, 가로/세로/높이 수치 그리고 부피를 측정하기 위한 3D레이저스캐너; 그리고 카메라를 통해 취득한 바코드의 화물 정보를 바탕으로 3D레이저스캐너를 통해 취득한 현재 화물의 부피와 관련 정보를 계산하여 각 선반에 남아 있는 화물의 수량을 계산하는 방법
자율주행 로봇은 설정한 경로를 통해 이동하며, 지정한 장소에서 일시정지하여 각 선반에 있는 화물의 재고를 조사할 수 있도록 하며, 자율주행 로봇에 자동으로 높낮이를 조절할 수 있는 기둥을 설치하여 각각의 선반 중앙에 위치하게 하여 카메라를 이용하여 영상을 취득하고 바코드를 인식하며, 3D레이저스캐너를 이용하여 남아있는 화물을 3D스캔 할수 있는 로봇
제 2 항에 있어서,
파렛트랙 각 선반의 바코드와 화물 재고 수량 파악을 위하여 높낮이가 조절되는 기둥 상단 양쪽에 각각 카메라와 3D바코드스캐너를 설치하여 한번의 이동으로 양쪽 파렛트랙 모든 선반을 조사할 수 있는 시스템