WO2023113194A1 - 김치 충진 포장을 위한 포장 시스템 및 포장 방법 - Google Patents

김치 충진 포장을 위한 포장 시스템 및 포장 방법 Download PDF

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WO2023113194A1
WO2023113194A1 PCT/KR2022/016056 KR2022016056W WO2023113194A1 WO 2023113194 A1 WO2023113194 A1 WO 2023113194A1 KR 2022016056 W KR2022016056 W KR 2022016056W WO 2023113194 A1 WO2023113194 A1 WO 2023113194A1
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kimchi
weight
packaging
filling unit
incoming
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PCT/KR2022/016056
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신동인
김영욱
김봉석
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한국전자기술연구원
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    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume

Definitions

  • the present invention relates to a packaging system and packaging method for filling and packaging kimchi.
  • kimchi The process of producing and packaging two-section kimchi (hereinafter referred to as kimchi) may be performed manually by a person holding the seasoned kimchi and loading it into a packaging box.
  • kimchi since each bag of kimchi has a different weight, it is difficult to accurately match the target weight when packaging kimchi manually. This results in less or more packaging than the target weight, which leads to complaints from customers or damages to manufacturers.
  • An object of the present invention is to provide a more flexible packaging system and method for kimchi filling packaging.
  • An object of the present invention is to provide a packaging system and method that satisfies quantitative filling while loading at a higher speed.
  • a packaging system for filling and packaging kimchi comprising: a high-speed filling unit for loading classified kimchi among incoming kimchi into a packaging box by a first weight among target weights; a quantitative filling unit for loading the classified kimchi into the packaging box so that the packaging box received from the high-speed filling unit reaches a target weight; Calculate the weight of the incoming kimchi, calculate the second weight required to reach the target weight in the packaging box waiting for the quantitative filling unit, and calculate the first weight corresponding to the second weight among the incoming kimchi.
  • a processor classifies the first kimchi into the quantitative filling unit, and classifies the second kimchi into the high-speed filling unit when a second kimchi out of the second weight of the incoming kimchi is introduced.
  • Including; control device including.
  • the system further includes at least one camera for photographing the incoming kimchi on the conveyor belt
  • the control device further includes a communication unit
  • the processor transmits an image captured by the at least one camera to the communication unit. received through, and the weight of the incoming kimchi can be calculated using the image.
  • the control device further includes a memory, and the processor controls the volume of the kimchi based on a model learned to calculate the volume of the kimchi according to information about the region of kimchi and the depth of the kimchi identified through the image.
  • the weight of kimchi according to the volume of the identified kimchi may be calculated by identifying the volume and using the information on the volume versus weight of the kimchi stored in the memory.
  • the model may be characterized in that it is a model learned to perform calculation of the angle of the kimchi through the image by adding a pooling layer.
  • the high-speed filling unit may include a conveyor belt for moving the second kimchi; A rotation module capable of placing the packaging box and disposed at an end of the conveyor belt, wherein the rotation module rotates the packaging box according to an angle of the second kimchi moved by the conveyor belt to A second kimchi may be loaded.
  • the processor identifies the angle of the second kimchi based on a model learned to calculate the angle of the kimchi according to the region of the kimchi identified through the image, and performs the rotation according to the angle of the second kimchi. You can control the module to rotate.
  • the conveyor belt may further include a guide member for guiding movement of the second kimchi and loading into the packing box.
  • the quantitative filling unit may include a conveyor belt for moving the first kimchi; A robot module for loading the first kimchi into one of the packing boxes waiting for the quantitative filling unit according to the weight of the first kimchi moved by the conveyor belt may be included.
  • the processor combines a plurality of the first kimchi moved by the conveyor belt according to weight, identifies a combination to be loaded in any one packaging box, and selects the first kimchi corresponding to the identified combination.
  • the robot module may be controlled to load into one packaging box.
  • the processor identifies whether there is a packaging box waiting in the quantitative filling unit, and if the packaging box exists, classifies the first kimchi into the quantitative filling unit, and if the packaging box does not exist, The incoming kimchi may be classified into the high-speed filling unit.
  • calculating the weight of incoming kimchi Loading kimchi classified as a high-speed filling unit among the incoming kimchi by a first weight among target weights in a packaging box; calculating a second weight required to reach the target weight in the packaging box; Classifying the first kimchi as a quantitative filling unit when the first kimchi corresponding to the second weight is introduced among the incoming kimchi; and classifying the second kimchi into the high-speed filling unit when a second kimchi out of the second weight is introduced among the incoming kimchi.
  • the step of calculating the weight of the incoming kimchi may include receiving an image captured from at least one camera that photographs the incoming kimchi on a conveyor belt; A step of calculating the weight of the incoming kimchi using the image may be included.
  • the volume of the kimchi is determined based on a model learned to calculate the volume of the kimchi according to the information on the region of kimchi and the depth of the kimchi identified through the image. identifying; Calculating the weight of kimchi according to the volume of the identified kimchi by using the information on the weight versus volume of kimchi.
  • the loading of the first weight of the target weight may include loading the second kimchi by rotating the packaging box according to an angle of the second kimchi.
  • the loading of the second kimchi may include: identifying an angle of the second kimchi based on a model learned to calculate an angle of the kimchi according to a region of the kimchi identified through the image; A step of controlling rotation of a rotation module for placing the packaging box according to an angle of the second kimchi may be included.
  • a step of loading kimchi into one of the packaging boxes waiting for the quantitative filling unit may be further included.
  • the step of loading kimchi into any one packing box may include: identifying a combination to be loaded into any one packing box by combining a plurality of the first kimchi according to weight; A step of loading the first kimchi corresponding to the identified combination into any one of the packaging boxes may be included.
  • the packaging method includes: identifying whether or not there is a packaging box waiting for the quantitative filling unit; Classifying the first kimchi into the quantitative filling unit when the packaging box exists; When the packing box does not exist, a step of classifying the incoming kimchi into the high-speed filling unit may be further included.
  • a more flexible and efficient packaging system can be implemented.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a packaging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operational flow chart of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a high-speed filling unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an image of kimchi according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a quantitative filling unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing an operation flow chart of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a packaging system according to an embodiment of the present invention.
  • the packaging system 1 is a diagram schematically showing a packaging system 1 (hereinafter, referred to as the packaging system 1) for filling and packaging kimchi.
  • the packaging system 1 includes a high-speed filling unit 100, a quantitative filling unit ( 200), and a control device 300.
  • the purpose of the packaging system 1 is to fill the packaging box 20 with kimchi 10 by a target weight.
  • the target weight may be set to a specific weight or range of specific weights, and may be set by the user.
  • the target weight may mean a specific weight of 10 kg or 100% to 101% of 10 kg.
  • the packaging system 1 is designed by dividing the high-speed filling unit 100 and the quantitative filling unit 200 in order to quickly load the kimchi 10 by the target weight into the packaging box 20.
  • the kimchi 10 in the high-speed filling unit 100, the kimchi 10 is quickly loaded by a certain weight of the target weight, and in the quantitative filling unit 200, the package filled by a certain weight from the high-speed filling unit 100 After receiving the box, the kimchi 10 is selected and loaded to finally reach the target weight.
  • the control device 300 classifies the kimchi 10 to be supplied to the high-speed filling unit 100 and the quantitative filling unit 200, and controls the overall packaging operation.
  • the control device 300 calculates the weight of the kimchi 10 introduced into the packaging system 1 to reach the target weight in the packaging box waiting for the quantitative filling unit 200.
  • the required weight is calculated, and the kimchi 10 corresponding to the required weight is classified as the quantitative filling unit 200, and the kimchi 10 exceeding the required weight is classified as the high-speed filling unit 100.
  • the packaging system 1 may further include a branching module 30 that classifies the kimchi 10 into the high-speed filling unit 100 and the quantitative filling unit 200.
  • a branching module 30 that classifies the kimchi 10 into the high-speed filling unit 100 and the quantitative filling unit 200.
  • the branching module 30 implements kimchi classification.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • the control device 300 is a device that performs overall control necessary for a packaging operation in the packaging system 1, and may be implemented as a computer, server, or the like.
  • the control device 300 includes an input unit 310, a communication unit 320, a display unit 330, a memory 340 and a processor 350.
  • the input unit 310 generates input data in response to a user input of the control device 300 .
  • the user input may include user input related to the packaging operation of the control device 300 .
  • the user input related to the packaging operation is, for example, without limitation, any input related to the packaging operation, such as a user input related to setting a target weight and a range of target weights, an input related to a conveyor belt speed, an input related to start and end of work, and the like. Applicable.
  • the input unit 310 includes at least one input means.
  • the input unit 310 includes a keyboard, a key pad, a dome switch, a touch panel, a touch key, a mouse, a menu button, and the like. can include
  • the communication unit 320 communicates with an external device such as a server or camera 400 to receive data. To this end, the communication unit 320 may perform communication such as 5th generation communication (5G), long term evolution-advanced (LTE-A), long term evolution (LTE), and wireless fidelity (Wi-Fi).
  • 5G 5th generation communication
  • LTE-A long term evolution-advanced
  • LTE long term evolution
  • Wi-Fi wireless fidelity
  • the display unit 330 displays display data according to the operation of the control device 300 .
  • the display unit 330 may display display data related to a packaging operation.
  • Display data related to packaging work includes, for example, a screen displaying work progress, a screen for setting target weight and range of target weight, a screen for setting conveyor belt speed, and a screen for setting work start and end. It can be applied without limitation if it is labeling data related to packaging work.
  • the display unit 330 may be a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, an organic LED (OLED) display, or a micro electro mechanical systems (MEMS) display. and electronic paper displays.
  • the display unit 330 may be combined with the input unit 310 and implemented as a touch screen.
  • the memory 340 stores operating programs of the control device 300 .
  • the memory 340 is a non-volatile storage that can retain data (information) regardless of whether or not power is provided, and data to be processed by the processor 350 is loaded. It includes memory of volatile properties that cannot preserve . Storage includes flash-memory, hard-disc drive (HDD), solid-state drive (SSD), read-only memory (ROM), and buffer and random access memory (RAM). etc.
  • the memory 340 may store information about the weight versus volume of kimchi, or may store an image of kimchi taken on a conveyor belt. In addition, the memory 340 may store information about a model learned to calculate the volume of kimchi according to information about the region and depth of kimchi identified through the image.
  • the processor 350 may control at least one other component (eg, hardware or software component) of the control device 300 by executing software such as a program, and may perform various data processing or calculations.
  • software such as a program
  • the processor 350 calculates the weight of incoming kimchi, calculates the second weight required to reach the target weight in the packaging box waiting for the quantitative filling unit, and calculates the first weight corresponding to the second weight of the incoming kimchi.
  • At least part of information generation may be performed using at least one of machine learning, neural network, and deep learning algorithms as a rule-based or artificial intelligence algorithm.
  • the neural network may include models such as a Convolutional Neural Network (CNN), a Deep Neural Network (DNN), and a Recurrent Neural Network (RNN).
  • CNN Convolutional Neural Network
  • DNN Deep Neural Network
  • RNN Recurrent Neural Network
  • FIG. 3 is a diagram showing an operational flow chart of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • the processor 350 calculates the weight of the incoming kimchi (S310).
  • incoming kimchi refers to kimchi placed on a conveyor belt for filling and packaging of kimchi.
  • the processor 350 calculates the weight of each kimchi and classifies the kimchi into an appropriate place among the high-speed filling unit 100 and the quantitative filling unit 200 in the packaging system 1 .
  • the packaging system 1 may further include at least one camera 400 that photographs the kimchi being introduced on the conveyor belt in order to calculate the weight of the kimchi.
  • the camera 400 may be installed at at least one of a point where kimchi is introduced, a point where kimchi diverges from the branching module 30, the high-speed filling unit 100, and the quantitative filling unit 200, and the number or installation location thereof. not limited to
  • the processor 350 may receive an image captured by at least one camera through the communication unit 320 and calculate the weight of the incoming kimchi using the image.
  • the processor 350 may calculate the volume of kimchi according to information about the region of kimchi and the depth of kimchi identified through the image. At this time, the processor 350 may identify the volume of kimchi based on the model learned to calculate the volume of kimchi. Related contents will be further described with reference to FIG. 5 .
  • the processor 350 may calculate the volume of kimchi and calculate the weight of kimchi according to the volume of the identified kimchi using the information on the weight versus volume of kimchi stored in the memory 340 .
  • the information on the weight versus volume of kimchi is a table of the weight of kimchi according to the volume of kimchi. Since the information on the volume-to-weight ratio of kimchi varies depending on the country of origin of cabbage, which is a material of kimchi, and the production period of kimchi (season, etc.), it may be pre-generated information suitable for each situation.
  • the processor 350 calculates the second weight required to reach the target weight in the packaging box waiting for the quantitative filling unit 200 (S320).
  • the packaging box waiting in the quantitative filling unit 200 is a packaging box loaded with the first weight of the target weight quickly in the high-speed filling unit 100, and the high-speed filling unit to fill the target weight. In (100), it means the packaging box delivered to the quantitative filling unit (200).
  • the first weight is a weight set to quickly fill the packing box in the high-speed filling unit 100, and may be, for example, 80% of the target weight, but is not limited thereto. At this time, just as the aforementioned target weight has a range, the first weight may also have a certain range.
  • the processor 350 calculates the second weight necessary to reach the target weight in the packaging box waiting for the quantitative filling unit 200 .
  • the second weight may be a weight obtained by subtracting the first weight from the target weight.
  • the second weight may also have a certain range.
  • the processor 350 classifies the first kimchi into the quantitative filling unit 200 when the first kimchi corresponding to the second weight of the incoming kimchi is introduced (S330).
  • the processor 350 calculates the weight of the incoming kimchi and identifies the first kimchi corresponding to the second weight. A more specific process of loading the first kimchi classified as the quantitative filling unit 200 into an appropriate packaging box will be described later with reference to FIG. 6 .
  • the processor 350 classifies the second kimchi into the high-speed filling unit 100 when the second kimchi out of the second weight is introduced among the incoming kimchi (S340).
  • the processor 350 calculates the weight of the incoming kimchi and identifies the second kimchi out of the second weight. A more specific process of loading the second kimchi classified as the high-speed filling unit 100 into the packing box will be described later with reference to FIG. 4 .
  • the final purpose of the packaging system 1 is to produce a packaging box that achieves a target weight, even if kimchi corresponding to the second weight of incoming kimchi does not come in, a certain amount is constant for speeding up the work.
  • Kimchi can be classified into a high-speed filling unit 100 and a quantitative filling unit 200 in proportion. For example, 10 kimchis are introduced, and there is a packaging box waiting in the quantitative filling unit 200, but even if there is no kimchi that can be classified in the quantitative filling unit 200, two kimchis among the 10 introduced kimchis Can be classified as a quantitative filling unit 200.
  • the packaging system can be implemented more flexibly and efficiently by automating the kimchi filling packaging system and designing the quantitative filling part and the high-speed filling part separately.
  • FIG. 4 is a view showing a high-speed filling unit according to an embodiment of the present invention.
  • the high-speed filling unit 100 may include a conveyor belt 110, a rotation module 120, and a guide member 130.
  • the conveyor belt 110 moves the kimchi 10 classified by the control device 300 among incoming kimchi.
  • the high-speed filling unit 100 includes a rotation module 120 for loading the kimchi 10 by rotating the packaging box 20 .
  • the packing box 20 is placed on the rotation module 120, and the rotation module 120 may be disposed at a point where the conveyor belt 110 ends. At this time, the rotating module 120 may be disposed below the conveyor belt 110 so that the kimchi 10 located at the end of the conveyor belt 110 can be directly loaded.
  • the kimchi 10 placed on the conveyor belt 110 may be placed at different angles in the process of moving or being first introduced.
  • the volume may increase compared to the weight of the same kimchi. Since the weight of kimchi is measured through its volume, the direction of the loaded kimchi can be adjusted using the rotation module 120 to more accurately measure the weight. For example, by rotating the rotating module 120, kimchi may be alternately loaded in the order of 0 degrees, 180 degrees, 0 degrees, and 180 degrees.
  • the rotation module 120 is classified as a high-speed filling unit 100 to load the kimchi 10 by rotating the packaging box 20 according to the angle of the moved kimchi 10. .
  • the processor 350 identifies the angle of the kimchi 10 through the image received through the camera 400, and rotates the rotation module 120 according to the angle of the kimchi 10. can be controlled to
  • the conveyor belt 110 may further include a guide member 130 for guiding the movement of the kimchi 10 and loading into the packaging box.
  • the kimchi mentioned in this embodiment may be the second kimchi out of the second weight described in S340 above.
  • kimchi introduced into the packaging system 1 may be directly moved to the high-speed filling unit 100. Related details will be described with reference to FIG. 7 .
  • the loaded kimchi can maintain an appropriate volume and can be loaded at high speed.
  • FIG. 5 is a diagram showing an image of kimchi according to an embodiment of the present invention.
  • the packaging system 1 includes a camera 400 to check the volume of kimchi, the angle at which the kimchi is placed, and the presence or absence of the packaging box 20 waiting in the quantitative filling unit 200. can be installed.
  • the processor 350 may receive an image 510 about kimchi from the camera 400 .
  • the processor 350 may identify information about the region 520 of kimchi and the depth of kimchi through the image 510 .
  • the processor 350 may identify the volume of kimchi based on the model learned to calculate the volume of kimchi according to the information about the identified area 520 of kimchi and the depth of kimchi.
  • the learned model may be a model learned to calculate the angle of kimchi through the image 510 by adding a pooling layer. That is, it can be learned to perform angle calculations together with volume calculations.
  • FIG. 6 is a view showing a quantitative filling unit according to an embodiment of the present invention.
  • the quantitative filling unit 200 may include a conveyor belt 210 and a robot module 220.
  • the conveyor belt 210 moves the first kimchi classified by the control device 300 among incoming kimchi.
  • the first kimchi means kimchi corresponding to the second weight required to reach the target weight in the packaging box waiting for the quantitative filling unit 200.
  • the robot module 220 is a robot that loads kimchi on the conveyor belt 210 into the packaging box 20 and may be implemented as a module having a robot arm that grips the kimchi.
  • the robot module 220 loads the kimchi into one of the packing boxes 20 waiting for the quantitative filling unit 200 according to the weight of the first kimchi moved by the conveyor belt 210.
  • the first kimchi is classified by the control device 300 and moved to the quantitative filling unit 200, but a detailed design is required as to which packaging box the specific first kimchi among the moved plurality of first kimchi will be loaded into. .
  • the processor 350 combines the plurality of first kimchi moved by the conveyor belt 210 according to the weight, identifies the combination to be loaded in any one packaging box, and identifies the
  • the robot module 220 may be controlled to load the first kimchi corresponding to the combination into any one packaging box.
  • the packaging boxes waiting in the quantitative filling unit 200 are the first packaging box 21 and the second packaging box 22, and the classified first kimchi is divided into six different It is assumed that Kimchi (11, 12, 13, 14, 15, 16) has a weight.
  • the processor 350 may make a plurality of combinations using six kimchis 11, 12, 13, 14, 15, and 16 having different weights. For example, ⁇ Kimchi(11) ⁇ , ⁇ Kimchi(12) ⁇ , ... , ⁇ Kimchi(11), Kimchi(12) ⁇ , ⁇ Kimchi(11), Kimchi(13) ⁇ , ... ⁇ Kimchi(11), Kimchi(12), Kimchi(13) ⁇ ..
  • the processor 350 calculates the weight of the first packing box 21 and the second packing box 22, and the target of the first packing box 21 and the second packing box 22 among the plurality of combinations. You can identify the right combination to fill the weight.
  • the processor 350 may identify a suitable combination by identifying the weight of each generated combination and checking whether a sum of the weight of the generated combination and the weight of the packaging box falls within a target weight range. For example, it is assumed that the first packing box 21 is delivered after being filled with 8 kg in the high-speed filling unit 200, and the target weight is 100% to 101% of 10 kg. When the combination of kimchi 11 and kimchi 13 is 2.05 kg, the processor 350 controls the robot module 220 to load the kimchi 11 and kimchi 13 into the first packaging box 21. can
  • a combination having the smallest weight among them may be identified.
  • the processor 350 uses kimchi 11 and kimchi ( 14) may be controlled to load the robot module 220 into the first packing box 21.
  • the volume and location of the kimchi classified as the quantitative filling unit 200 can be tracked using the camera 400.
  • a flexible packaging system can be provided through the high-speed filling unit 100 and the quantitative filling unit 200. Since the robot module loads only the remaining weight after being loaded in the high-speed filling unit 100 in the quantitative filling unit 200, it is not dependent on the working speed of the robot module, and the total working time can be reduced.
  • FIG. 7 is a diagram showing an operation flow chart of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • control device 300 describes the operation flow chart when there is no packaging box waiting in the quantitative filling unit. At this time, since the contents overlapping with the operational flowchart of the control device 300 described in FIG. 3 are equally applicable, only the added parts will be described in detail.
  • the processor 350 calculates the weight of the incoming kimchi (S710).
  • the processor 350 identifies whether there is a packaging box waiting in the quantitative filling unit 200 (S720). There may be a case where the packaging system 1 starts to operate or the packaging boxes delivered to the quantitative filling unit 200 are all filled to a target weight and no packaging boxes exist. In this case, the processor 350 does not need to identify kimchi to be moved to the quantitative filling unit 200 .
  • the processor 350 may classify the incoming kimchi into the high-speed filling unit 100 (S760).
  • the processor 350 calculates the second weight required to reach the target weight in the packaging box waiting in the quantitative filling unit 200. Do (S730).
  • the processor 350 classifies the first kimchi into the quantitative filling unit 200 (S740), and the second weight out of the incoming kimchi.
  • the second kimchi is classified into the high-speed filling unit 100 (S750).
  • kimchi classification is performed according to the situation of the quantitative filling unit, a more flexible and efficient packaging system can be implemented.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 김치 충진 포장을 위한 포장 시스템에 있어서, 인입되는 김치 중 분류된 김치를 포장 박스에 목표 중량 중 제1중량만큼 적재하는 고속 충진부; 상기 고속 충진부로부터 전달받은 상기 포장 박스가 목표 중량에 도달하도록 분류된 김치를 상기 포장 박스에 적재하는 정량 충진부; 상기 인입되는 김치의 중량을 계산하고, 상기 정량 충진부에 대기 중인 상기 포장 박스에서 상기 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산하고, 상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 상기 제1김치를 상기 정량 충진부로 분류하고, 상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 상기 제2김치를 상기 고속 충진부로 분류하는 프로세서를 포함하는 제어장치;를 포함한다.

Description

김치 충진 포장을 위한 포장 시스템 및 포장 방법
본 발명은 김치 충진 포장을 위한 포장 시스템 및 포장 방법에 관한 것이다.
2절 포기 김치(이하, 김치라 한다.)를 생산 및 포장하는 공정은 사람이 양념된 김치를 파지하여 포장 박스에 적재하는 수작업으로 이루어질 수 있다. 그러나, 김치는 포기마다 중량이 각각 다르므로 수작업으로 김치를 포장하는 경우, 목표 중량을 정확하게 맞추기 어렵다. 이로 인해 목표 중량보다 적게 포장하거나 많이 포장하게 되고, 이는 고객으로부터 컴플레인을 받거나, 제조업자의 손해로 이어지게 된다. 또한, 김치를 포장함에 있어 인력과 공간의 한계로 대량 생산 등의 유연한 생산에 대응하기 어렵다.
최근에는 이를 해결하기 위해 로봇 시스템을 도입하였으나, 로봇을 이용한 작업의 경우 로봇의 작업 속도에 종속되어 김치 충진 속도를 고속화하기 어려운 실정이다.
본 발명의 목적은 김치 충진 포장을 위한 보다 유연한 포장 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 보다 고속으로 적재하면서 정량 충진을 만족하는 포장 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 김치 충진 포장을 위한 포장 시스템에 있어서, 인입되는 김치 중 분류된 김치를 포장 박스에 목표 중량 중 제1중량만큼 적재하는 고속 충진부; 상기 고속 충진부로부터 전달받은 상기 포장 박스가 목표 중량에 도달하도록 분류된 김치를 상기 포장 박스에 적재하는 정량 충진부; 상기 인입되는 김치의 중량을 계산하고, 상기 정량 충진부에 대기 중인 상기 포장 박스에서 상기 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산하고, 상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 상기 제1김치를 상기 정량 충진부로 분류하고, 상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 상기 제2김치를 상기 고속 충진부로 분류하는 프로세서를 포함하는 제어장치;를 포함한다.
상기 시스템은 컨베이어 벨트 상에 상기 인입되는 김치를 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 더 포함하고, 상기 제어장치는 통신부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 카메라로부터 촬영되는 영상을 상기 통신부를 통해 수신하고, 상기 영상을 이용하여 상기 인입되는 김치의 중량을 계산할 수 있다.
상기 제어장치는 메모리를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역 및 김치의 깊이에 관한 정보에 따라 상기 김치의 부피의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 김치의 부피를 식별하고, 상기 메모리에 저장된 김치의 부피 대비 중량에 관한 정보를 이용하여 상기 식별된 김치의 부피에 따른 김치의 중량을 계산할 수 있다.
상기 모델은 풀링 레이어를 추가하여 상기 영상을 통해 상기 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 고속 충진부는, 상기 제2김치를 이동시키는 컨베이어 벨트; 상기 포장 박스를 놓을 수 있고, 상기 컨베이어 벨트가 끝나는 지점에 배치되는 회전 모듈을 포함하고, 상기 회전 모듈은, 상기 컨베이어 벨트에 의해 이동된 상기 제2김치의 각도에 따라 상기 포장 박스를 회전시켜 상기 제2김치를 적재할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역에 따라 상기 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 제2김치의 각도를 식별하고, 상기 제2김치의 각도에 따라 상기 회전 모듈을 회전하도록 제어할 수 있다.
상기 컨베이어 벨트는, 상기 제2김치의 이동 및 상기 포장 박스로의 적재를 안내하는 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 정량 충진부는, 상기 제1김치를 이동시키는 컨베이어 벨트; 상기 컨베이어 벨트에 의해 이동된 상기 제1김치의 중량에 따라 상기 정량 충진부에 대기 중인 상기 포장 박스 중 어느 하나의 포장 박스에 제1김치를 적재하는 로봇 모듈을 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 컨베이어 벨트에 의해 이동된 복수의 상기 제1김치를 중량에 따라 조합하여 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재할 조합을 식별하고, 상기 식별된 조합에 대응하는 제1김치를 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재하도록 상기 로봇 모듈을 제어할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 정량 충진부에 대기 중인 포장 박스가 존재하는지 여부를 식별하고, 상기 포장 박스가 존재하는 경우, 상기 정량 충진부로 상기 제1김치를 분류하고, 상기 포장 박스가 존재하지 않는 경우, 상기 고속 충진부로 상기 인입되는 김치를 분류할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 김치 충진 포장을 위한 포장 방법에 있어서, 인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계; 상기 인입되는 김치 중 고속 충진부로 분류된 김치를 포장 박스에 목표 중량 중 제1중량만큼 적재하는 단계; 상기 포장 박스에서 상기 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산하는 단계; 상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 상기 제1김치를 정량 충진부로 분류하는 단계; 상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 상기 제2김치를 상기 고속 충진부로 분류하는 단계;를 포함한다.
상기 인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계는, 컨베이어 벨트 상에 상기 인입되는 김치를 촬영하는 적어도 하나의 카메라로부터 촬영되는 영상을 수신하는 단계; 상기 영상을 이용하여 상기 인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계는, 상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역 및 김치의 깊이에 관한 정보에 따라 상기 김치의 부피의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 김치의 부피를 식별하는 단계; 김치의 부피 대비 중량에 관한 정보를 이용하여 상기 식별된 김치의 부피에 따른 김치의 중량을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 목표 중량 중 제1중량만큼 적재하는 단계는, 상기 제2김치의 각도에 따라 상기 포장 박스를 회전시켜 상기 제2김치를 적재하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2김치를 적재하는 단계는, 상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역에 따라 상기 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 제2김치의 각도를 식별하는 단계; 상기 제2김치의 각도에 따라 상기 포장 박스를 놓을 수 있는 회전 모듈을 회전하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1김치의 중량에 따라 상기 정량 충진부에 대기 중인 상기 포장 박스 중 어느 하나의 포장 박스에 김치를 적재하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 어느 하나의 포장 박스에 김치를 적재하는 단계는, 복수의 상기 제1김치를 중량에 따라 조합하여 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재할 조합을 식별하는 단계; 상기 식별된 조합에 대응하는 제1김치를 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 포장 방법은, 상기 정량 충진부에 대기 중인 포장 박스가 존재하는지 여부를 식별하는 단계; 상기 포장 박스가 존재하는 경우, 상기 정량 충진부로 상기 제1김치를 분류하는 단계; 상기 포장 박스가 존재하지 않는 경우, 상기 고속 충진부로 상기 인입되는 김치를 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포장 시스템을 통해 보다 빠르게 김치를 포장하면서도 포장 박스의 목표 중량을 맞추는 정량 작업이 가능한 바, 시간적, 경제적으로 효율적이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보다 유연하고, 효율적으로 포장 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 모듈의 작업 속도에 종속되지 않고, 전체 작업 시간을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포장 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충진부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 김치에 관한 영상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정량 충진부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포장 시스템을 도시한 개략도이다.
도 1은 김치 충진 포장을 위한 포장 시스템(1)(이하, 포장 시스템(1)이라 한다.)을 개략적으로 도시한 도면으로, 포장 시스템(1)은 고속 충진부(100), 정량 충진부(200), 제어장치(300)를 포함한다.
본 발명에서, 포장 시스템(1)은 포장 박스(20)에 김치(10)를 목표 중량만큼 채우는 것을 목적으로 한다. 이때, 목표 중량은 특정 중량 혹은 특정 중량의 범위로 설정될 수 있으며, 사용자가 설정 가능하다. 예를 들어, 목표 중량은 특정 중량 10kg 혹은 10kg의 100% 내지 101%를 의미할 수 있다.
본 발명에서, 포장 시스템(1)은 포장 박스(20)에 목표 중량만큼 김치(10)를 빠르게 적재하기 위해서 고속 충진부(100)와 정량 충진부(200)를 나누어 설계된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고속 충진부(100)에서는 목표 중량의 일정 중량만큼 김치(10)를 빠르게 적재하고, 정량 충진부(200)에서는 고속 충진부(100)로부터 일정 중량만큼 채워진 포장 박스를 전달받아 최종적으로 목표 중량에 도달하도록 김치(10)를 선별하여 적재한다. 이때, 제어장치(300)는 고속 충진부(100)와 정량 충진부(200)에 공급할 김치(10)를 분류하고, 포장 작업의 전반을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(300)는 포장 시스템(1)에 인입되는 김치(10)의 중량을 계산하여, 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스에서 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 중량을 계산하고, 필요한 중량에 대응하는 김치(10)는 정량 충진부(200)로 분류하고, 필요한 중량을 벗어나는 김치(10)는 고속 충진부(100)로 분류한다.
이때, 포장 시스템(1)은 고속 충진부(100)와 정량 충진부(200)로 김치(10)를 분류하는 분기 모듈(30)을 더 포함할 수 있다. 분기 모듈(30)이 김치 분류를 구현하는 방식에는 제한이 없다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포장 시스템(1)을 통해 보다 빠르게 김치를 포장하면서도 포장 박스의 목표 중량을 맞추는 정량 작업이 가능한 바, 시간적, 경제적으로 효율적이다.
이하 도면에서는, 포장 시스템(1)의 각 구성에 대해 구체적으로 확인한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(300)는 포장 시스템(1)에 있어서 포장 작업에 필요한 전반적인 제어를 수행하는 장치로써, 컴퓨터, 서버 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(300)는 입력부(310), 통신부(320), 표시부(330), 메모리(340) 및 프로세서(350)를 포함한다.
입력부(310)는 제어장치(300)의 사용자 입력에 대응하여 입력데이터를 발생시킨다. 사용자 입력은 제어장치(300)가 포장 작업에 관한 사용자 입력을 포함할 수 있다. 포장 작업에 관한 사용자 입력은, 예를 들어, 목표 중량 및 목표 중량의 범위의 설정에 관한 사용자 입력, 컨베이어 벨트 속도에 관한 입력, 작업 시작 및 작업 종료에 관한 입력 등 포장 작업과 관련된 입력이라면 제한 없이 적용 가능하다.
입력부(310)는 적어도 하나의 입력수단을 포함한다. 입력부(310)는 키보드(key board), 키패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치패널(touch panel), 터치 키(touch key), 마우스(mouse), 메뉴 버튼(menu button) 등을 포함할 수 있다.
통신부(320)는 데이터를 수신하기 위해 서버나 카메라(400) 등 외부장치와의 통신을 수행한다. 이를 위해, 통신부(320)는 5G(5th generation communication), LTE-A(long term evolution-advanced), LTE(long term evolution), Wi-Fi(wireless fidelity) 등의 통신을 수행할 수 있다.
표시부(330)는 제어장치(300)의 동작에 따른 표시 데이터를 표시한다. 표시부(330)는 포장 작업에 관한 표시데이터를 표시할 수 있다. 포장 작업에 관한 표시데이터란, 예를 들어, 작업 진행 상황을 표시하는 화면, 목표 중량 및 목표 중량의 범위의 설정에 관한 화면, 컨베이어 벨트 속도 설정에 관한 화면, 작업 시작 및 작업 종료를 설정하는 화면 등 포장 작업과 관련된 표시데이터라면 제한 없이 적용 가능하다.
표시부(330)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함한다. 표시부(330)는 입력부(310)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)으로 구현될 수 있다.
메모리(340)는 제어장치(300)의 동작 프로그램들을 저장한다. 메모리(340)는 전원의 제공 유무와 무관하게 데이터(정보)를 보존할 수 있는 비휘발성 속성의 스토리지(storage)와, 프로세서(350)에 의해 처리되기 위한 데이터가 로딩되며 전원이 제공되지 않으면 데이터를 보존할 수 없는 휘발성 속성의 메모리(memory)를 포함한다. 스토리지에는 플래시메모리(flash-memory), HDD(hard-disc drive), SSD(solid-state drive) ROM(Read Only Memory) 등이 있으며, 메모리에는 버퍼(buffer), 램(RAM; Random Access Memory) 등이 있다.
메모리(340)는 김치의 부피 대비 중량에 관한 정보를 저장하거나, 컨베이어 벨트 상에 인입되는 김치를 촬영한 영상 등을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(340)는 영상을 통해 식별된 김치의 영역 및 김치의 깊이에 관한 정보에 따라 김치의 부피의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 관한 정보를 저장할 수 있다.
프로세서(350)는 프로그램 등 소프트웨어를 실행하여 제어장치(300)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다.
한편, 프로세서(350) 인입되는 김치의 중량을 계산하고, 정량 충진부에 대기 중인 포장 박스에서 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산하고, 인입되는 김치 중 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 제1김치를 정량 충진부로 분류하고, 인입되는 김치 중 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 제2김치를 고속 충진부로 분류하기 위한 데이터 분석, 처리, 및 결과 정보 생성 중 적어도 일부를 규칙 기반 또는 인공지능(Artificial Intelligence) 알고리즘으로서 기계학습, 신경망 네트워크(neural network), 또는 딥러닝 알고리즘 중 적어도 하나를 이용하여 수행할 수 있다. 신경망 네트워크의 예로는, CNN (Convolutional Neural Network), DNN (Deep Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network)과 같은 모델을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는 인입되는 김치의 중량을 계산한다(S310).
본 발명에서 인입되는 김치란, 김치 충진 포장을 위해 컨베이어 벨트에 놓여지는 김치를 의미한다. 프로세서(350)는 각 김치의 중량을 계산하여 포장 시스템(1) 내의 고속 충진부(100) 또는 정량 충진부(200) 중 적합한 곳으로 김치를 분류한다.
이때, 포장 시스템(1)은 김치의 중량을 계산하기 위해 컨베이어 벨트 상에 인입되는 김치를 촬영하는 적어도 하나의 카메라(400)를 더 포함할 수 있다. 카메라(400)는 김치가 인입되는 지점, 김치가 분기 모듈(30)에서 분기되는 지점, 고속 충진부(100), 정량 충진부(200) 중 적어도 하나에 설치될 수 있으며, 그 개수나 설치 위치에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 프로세서(350)는 적어도 하나의 카메라로부터 촬영되는 영상을 통신부(320)를 통해 수신하고, 영상을 이용하여 인입되는 김치의 중량을 계산할 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(350)는 영상을 통해 식별된 김치의 영역 및 김치의 깊이에 관한 정보에 따라 김치의 부피의 연산을 수행할 수 있다. 이때, 프로세서(350)는 김치의 부피의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 김치의 부피를 식별할 수 있다. 관련된 내용은 도 5를 참조하여 추가 설명한다.
프로세서(350)는 김치의 부피의 연산을 수행하고, 메모리(340)에 저장된 김치의 부피 대비 중량에 관한 정보를 이용하여 식별된 김치의 부피에 따른 김치의 중량을 계산할 수 있다. 이때, 김치의 부피 대비 중량에 관한 정보란, 김치의 부피에 따른 김치의 중량을 테이블화한 것이다. 김치의 부피 대비 중량에 관한 정보는 김치의 재료인 배추의 원산지, 김치의 생산 시기(계절 등)등에 따라 달라지므로, 각 상황에 맞게 기 생성된 정보일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스에서 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산한다(S320).
본 발명의 일 실시예에 따른 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스란, 고속 충진부(100)에서 빠르게 목표 중량 중 제1중량만큼 적재된 포장 박스로, 목표 중량을 채우기 위해 고속 충진부(100)에서 정량 충진부(200)로 전달된 포장 박스를 의미한다.
여기서, 제1중량은 고속 충진부(100)에서 빠르게 포장 박스를 채우기 위해 설정한 중량으로, 예를 들어 목표 중량의 80%일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이때, 앞서 서술한 목표 중량이 범위를 가지는 것과 같이 제1중량 또한 일정 범위를 가질 수 있다.
따라서, 프로세서(350)는 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스에서 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산한다. 본 발명에서 제2중량은 목표 중량에서 제1중량을 뺀 중량일 수 있다. 제2중량 또한 일정 범위를 가질 수 있음은 마찬가지이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는 인입되는 김치 중 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 제1김치를 정량 충진부(200)로 분류한다(S330).
프로세서(350)는 인입되는 김치의 중량을 계산하여, 제2중량에 대응하는 제1김치를 식별한다. 정량 충진부(200)로 분류된 제1김치를 적합한 포장 박스에 적재하는 보다 구체적인 과정은 도 6과 관련하여 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는 인입되는 김치 중 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 제2김치를 고속 충진부(100)로 분류한다(S340).
프로세서(350)는 인입되는 김치의 중량을 계산하여, 제2중량을 벗어나는 제2김치를 식별한다. 고속 충진부(100)로 분류된 제2김치를 포장 박스에 적재하는 보다 구체적인 과정은 도 4와 관련하여 후술한다.
추가로, 다른 실시예에 따르면, 포장 시스템(1)의 최종 목적은 목표 중량을 달성한 포장 박스를 생산하는 것이므로, 인입되는 김치 중 제2중량에 대응하는 김치가 들어오지 않더라도 작업의 고속화를 위해 일정 비율로 고속 충진부(100)와 정량 충진부(200)로 김치를 분류할 수 있다. 예를 들어, 김치 10개가 인입되고, 정량 충진부(200)에 대기중인 포장 박스가 존재하나 정량 충진부(200)에 분류될 수 있는 김치가 존재하지 않더라도, 인입된 김치 10개 중 김치 2개는 정량 충진부(200)로 분류될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 김치 충진 포장 시스템을 자동화하고, 정량 충진부와 고속 충진부를 분리하여 설계함으로써 보다 유연하고, 효율적으로 포장 시스템을 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충진부를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고속 충진부(100)는 컨베이어 벨트(110), 회전 모듈(120), 가이드 부재(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨베이어 벨트(110)는 인입되는 김치 중 제어장치(300)에 의해 분류된 김치(10)를 이동시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고속 충진부(100)는 포장 박스(20)를 회전시켜 김치(10)를 적재하는 회전 모듈(120)을 포함한다. 포장 박스(20)는 회전 모듈(120) 위에 놓이고, 회전 모듈(120)은 컨베이어 벨트(110)가 끝나는 지점에 배치될 수 있다. 이때, 회전 모듈(120)은 컨베이어 벨트(110)가 끝나는 지점에 위치한 김치(10)를 바로 적재할 수 있도록 컨베이어 벨트(110)보다 아래 쪽으로 배치될 수 있다.
본 발명에서 컨베이어 벨트(110)에 놓여진 김치(10)들은 이동 과정 혹은 최초로 인입되는 과정에서 서로 다른 각도로 놓여질 수 있다. 포장 박스(20)에 김치(10)를 적재하는 경우, 김치(10)를 동일한 방향으로 넣게 되면 동일 김치 중량 대비 부피가 커질 수 있다. 김치의 중량은 부피를 통해 측정하는 바, 중량을 보다 정확하게 측정하기 위해 회전 모듈(120)을 이용하여 적재되는 김치의 방향을 조정할 수 있다. 일 예로, 회전 모듈(120)을 회전하여 김치를 0도, 180도, 0도, 180도 방향 순으로 엇갈리게 적재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 모듈(120)은 고속 충진부(100)로 분류되어 이동된 김치(10)의 각도에 따라 포장 박스(20)를 회전시켜 김치(10)를 적재하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는 카메라(400)를 통해 수신한 영상을 통해 김치(10)의 각도를 식별하고, 김치(10)의 각도에 따라 회전 모듈(120)을 회전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨베이어 벨트(110)는 김치(10)의 이동 및 포장 박스로의 적재를 안내하는 가이드 부재(130)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서 언급하는 김치는 앞서 S340에서 서술한 제2중량을 벗어나는 제2김치일 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고 김치를 분류하지 않아도 되는 상황에서는 포장 시스템(1)에 인입되는 김치가 바로 고속 충진부(100)로 이동될 수 있다. 관련하여 자세한 내용은 도 7에서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적재되는 김치가 적정한 부피를 유지할 수 있고, 고속으로 적재될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 김치에 관한 영상을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포장 시스템(1)에는 김치의 부피나 김치가 놓여진 각도, 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스(20)의 존재 여부 등을 확인하기 위해 카메라(400)가 설치될 수 있다.
프로세서(350)는 카메라(400)로부터 김치에 관한 영상(510)을 수신할 수 있다. 프로세서(350)는 영상(510)을 통해 김치의 영역(520) 및 김치의 깊이에 관한 정보를 식별할 수 있다. 이때, 프로세서(350)는 식별된 김치의 영역(520) 및 김치의 깊이에 관한 정보에 따라 김치의 부피의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 김치의 부피를 식별할 수 있다. 이때, 학습된 모델은 풀링 레이어를 추가하여 영상(510)을 통해 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델일 수 있다. 즉, 부피의 연산과 함께 각도의 연산을 수행하도록 학습될 수 있다.
이는 별도의 모델을 필요로 하지 않으므로 구축 비용이나 시간이 덜 소모되므로 경제적이다. 다만, 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 별도의 모델을 이용하여 각도를 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 김치의 무게와 각도를 측정함으로써, 고속으로 목표 중량 중 일부를 충진할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정량 충진부를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정량 충진부(200)는 컨베이어 벨트(210), 로봇 모듈(220)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨베이어 벨트(210)는 인입되는 김치 중 제어장치(300)에 의해 분류된 제1김치를 이동시킨다. 본 실시예에서 제1김치는 앞서 S330에서 서술한 바와 같이, 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스에서 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량에 대응하는 김치를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 모듈(220)은 컨베이어 벨트(210) 상의 김치를 포장 박스(20)로 적재하는 로봇으로, 김치를 파지하는 로봇 암을 구비한 모듈로 구현될 수 있다.
로봇 모듈(220)은 컨베이어 벨트(210)에 의해 이동된 제1김치의 중량에 따라 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스(20) 중 어느 하나의 포장 박스에 김치를 적재한다.
제1김치는 제어장치(300)에 의해 분류되어 정량 충진부(200)로 이동되었으나, 이동된 복수의 제1김치 중 특정 제1김치가 어느 포장 박스에 적재될 지에 대해서는 세부적인 설계가 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는, 컨베이어 벨트(210)에 의해 이동된 복수의 제1김치를 중량에 따라 조합하여 어느 하나의 포장 박스에 적재할 조합을 식별하고, 식별된 조합에 대응하는 제1김치를 어느 하나의 포장 박스에 적재하도록 로봇 모듈(220)을 제어할 수 있다.
상기 동작에 관하여 구체적인 실시예를 통해 확인한다. 이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스는 제1포장 박스(21), 제2포장 박스(22)이고, 분류된 제1김치는 6개의 서로 다른 중량을 가진 김치(11, 12, 13, 14, 15, 16)로 가정한다.
프로세서(350)는 6개의 서로 다른 중량을 가진 김치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 이용하여 복수의 조합을 만들 수 있다. 예를 들어, {{김치(11)}, {김치(12)}, ... ,{김치(11), 김치(12)}, {김치(11), 김치(13)}, ...{김치(11), 김치(12), 김치(13)} .. {김치(11), 김치(12), 김치(13), 김치(14), 김치(15), 김치(16)}}의 조합을 만들 수 있다. 그리고, 프로세서(350)는 제1포장 박스(21)와 제2포장 박스(22)의 중량을 계산하고, 상기 복수의 조합 중 제1포장 박스(21)와 제2포장 박스(22)의 목표 중량을 채우기에 적합한 조합을 식별할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(350)는 생성된 조합 각각의 중량을 식별하고, 생성된 조합의 중량과 포장 박스의 중량을 더한 것이 목표 중량의 범위 내에 들어가는지 확인하여 적합한 조합을 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1포장 박스(21)는 고속 충진부(200)에서 8kg이 채워져서 전달되고, 목표 중량이 10kg의 100% 내지 101%라고 가정한다. 김치(11)과 김치(13)의 조합이 2.05kg인 경우, 프로세서(350)는 김치(11)과 김치(13)을 제1포장 박스(21)로 적재되도록 로봇 모듈(220)을 제어할 수 있다.
이때, 목표 중량의 범위 내에 들어가는 조합이 2 이상인 경우, 그 중 가장 적은 중량을 가지는 조합을 식별할 수 있다. 상기 예시에 이어서, 김치(11)과 김치(13)의 조합이 2.05kg이고, 김치(11)과 김치(14)의 조합이 2.00kg인 경우, 프로세서(350)는 김치(11)과 김치(14)를 제1포장 박스(21)로 적재되도록 로봇 모듈(220)을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정량 충진부(200)로 분류된 김치는 카메라(400)를 이용하여 부피와 위치를 추적할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고속 충진부(100)와 정량 충진부(200)를 통해 유연한 포장 시스템을 제공할 수 있다. 정량 충진부(200)에서 고속 충진부(100)에서 적재되고 남은 중량에 대해서만 로봇 모듈이 적재하므로, 로봇 모듈의 작업 속도에 종속되지 않고, 전체 작업 시간을 절감할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어장치(300)는 정량 충진부에 대기 중인 포장 박스가 존재하지 않는 경우 그 동작 흐름도를 설명한다. 이때 도 3에서 서술한 제어장치(300)의 동작 흐름도와 중복되는 내용은 동일하게 적용 가능하므로 추가되는 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는 인입되는 김치의 중량을 계산한다(S710).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(350)는 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스가 존재하는지 여부를 식별한다(S720). 포장 시스템(1)을 가동하기 시작한 시점이거나, 정량 충진부(200)로 전달된 포장 박스가 모두 목표 중량을 채워 포장 박스가 존재하지 않는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 프로세서(350)는 정량 충진부(200)로 이동시킬 김치를 식별하지 않아도 된다.
따라서, 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스가 존재하지 않는 경우(S720의 No), 프로세서(350)는 유입되는 김치를 고속 충진부(100)로 분류할 수 있다(S760).
정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스가 존재하는 경우(S720의 Yes), 프로세서(350)는 정량 충진부(200)에 대기 중인 포장 박스에서 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산한다(S730).
프로세서(350)는 인입되는 김치 중 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 제1김치를 정량 충진부(200)로 분류하고(S740), 인입되는 김치 중 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 제2김치를 고속 충진부(100)로 분류한다(S750).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정량 충진부의 상황에 따라 김치 분류 작업을 수행하므로, 보다 유연하고, 효율적으로 포장 시스템을 구현할 수 있다.
[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]
[과제고유번호] 1711134613
[과제번호] 2021-0-00270-001
[부처명] 과학기술정보통신부
[과제관리(전문)기관명] 정보통신기획평가원
[연구사업명] 정보통신방송기술개발
[연구과제명] 식품공장 생산성 향상 및 유연 포장 자동화·최적화를 위한5G MEC 프레임워크 개발
[기여율] 1/1
[과제수행기관명] 한국전자기술연구원
[연구기간] 2021.04.01 ~ 2025.12.31

Claims (19)

  1. 김치 충진 포장을 위한 포장 시스템에 있어서,
    인입되는 김치 중 분류된 김치를 포장 박스에 목표 중량 중 제1중량만큼 적재하는 고속 충진부;
    상기 고속 충진부로부터 전달받은 상기 포장 박스가 목표 중량에 도달하도록 분류된 김치를 상기 포장 박스에 적재하는 정량 충진부;
    상기 인입되는 김치의 중량을 계산하고,
    상기 정량 충진부에 대기 중인 상기 포장 박스에서 상기 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산하고,
    상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 상기 제1김치를 상기 정량 충진부로 분류하고,
    상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 상기 제2김치를 상기 고속 충진부로 분류하는 프로세서를 포함하는 제어장치;를 포함하는 포장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    컨베이어 벨트 상에 상기 인입되는 김치를 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 통신부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 카메라로부터 촬영되는 영상을 상기 통신부를 통해 수신하고,
    상기 영상을 이용하여 상기 인입되는 김치의 중량을 계산하는 포장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어장치는 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역 및 김치의 깊이에 관한 정보에 따라 상기 김치의 부피의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 김치의 부피를 식별하고,
    상기 메모리에 저장된 김치의 부피 대비 중량에 관한 정보를 이용하여 상기 식별된 김치의 부피에 따른 김치의 중량을 계산하는 포장 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모델은 풀링 레이어를 추가하여 상기 영상을 통해 상기 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델인 것을 특징으로 하는 포장 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고속 충진부는,
    상기 제2김치를 이동시키는 컨베이어 벨트;
    상기 포장 박스를 놓을 수 있고, 상기 컨베이어 벨트가 끝나는 지점에 배치되는 회전 모듈을 포함하고,
    상기 회전 모듈은, 상기 컨베이어 벨트에 의해 이동된 상기 제2김치의 각도에 따라 상기 포장 박스를 회전시켜 상기 제2김치를 적재하는 포장 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역에 따라 상기 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 제2김치의 각도를 식별하고,
    상기 제2김치의 각도에 따라 상기 회전 모듈을 회전하도록 제어하는 포장 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 컨베이어 벨트는, 상기 제2김치의 이동 및 상기 포장 박스로의 적재를 안내하는 가이드 부재를 더 포함하는 포장 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 정량 충진부는,
    상기 제1김치를 이동시키는 컨베이어 벨트;
    상기 컨베이어 벨트에 의해 이동된 상기 제1김치의 중량에 따라 상기 정량 충진부에 대기 중인 상기 포장 박스 중 어느 하나의 포장 박스에 제1김치를 적재하는 로봇 모듈을 포함하는 포장 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 컨베이어 벨트에 의해 이동된 복수의 상기 제1김치를 중량에 따라 조합하여 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재할 조합을 식별하고,
    상기 식별된 조합에 대응하는 제1김치를 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재하도록 상기 로봇 모듈을 제어하는 포장 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 정량 충진부에 대기 중인 포장 박스가 존재하는지 여부를 식별하고,
    상기 포장 박스가 존재하는 경우, 상기 정량 충진부로 상기 제1김치를 분류하고,
    상기 포장 박스가 존재하지 않는 경우, 상기 고속 충진부로 상기 인입되는 김치를 분류하는 포장 시스템.
  11. 김치 충진 포장을 위한 포장 방법에 있어서,
    인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계;
    상기 인입되는 김치 중 고속 충진부로 분류된 김치를 포장 박스에 목표 중량 중 제1중량만큼 적재하는 단계;
    상기 포장 박스에서 상기 목표 중량에 도달하기 위해 필요한 제2중량을 계산하는 단계;
    상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량에 대응하는 제1김치가 인입되는 경우, 상기 제1김치를 정량 충진부로 분류하는 단계;
    상기 인입되는 김치 중 상기 제2중량을 벗어나는 제2김치가 인입되는 경우, 상기 제2김치를 상기 고속 충진부로 분류하는 단계;를 포함하는 포장 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계는,
    컨베이어 벨트 상에 상기 인입되는 김치를 촬영하는 적어도 하나의 카메라로부터 촬영되는 영상을 수신하는 단계;
    상기 영상을 이용하여 상기 인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계를 포함하는 포장 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인입되는 김치의 중량을 계산하는 단계는,
    상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역 및 김치의 깊이에 관한 정보에 따라 상기 김치의 부피의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 김치의 부피를 식별하는 단계;
    김치의 부피 대비 중량에 관한 정보를 이용하여 상기 식별된 김치의 부피에 따른 김치의 중량을 계산하는 단계;를 포함하는 포장 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 모델은 풀링 레이어를 추가하여 상기 영상을 통해 상기 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델인 것을 특징으로 하는 포장 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 목표 중량 중 제1중량만큼 적재하는 단계는,
    상기 제2김치의 각도에 따라 상기 포장 박스를 회전시켜 상기 제2김치를 적재하는 단계를 포함하는 포장 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2김치를 적재하는 단계는,
    상기 영상을 통해 식별된 김치의 영역에 따라 상기 김치의 각도의 연산을 수행하도록 학습된 모델에 기초하여 상기 제2김치의 각도를 식별하는 단계;
    상기 제2김치의 각도에 따라 상기 포장 박스를 놓을 수 있는 회전 모듈을 회전하도록 제어하는 단계를 포함하는 포장 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1김치의 중량에 따라 상기 정량 충진부에 대기 중인 상기 포장 박스 중 어느 하나의 포장 박스에 김치를 적재하는 단계를 더 포함하는 포장 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 어느 하나의 포장 박스에 김치를 적재하는 단계는,
    복수의 상기 제1김치를 중량에 따라 조합하여 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재할 조합을 식별하는 단계;
    상기 식별된 조합에 대응하는 제1김치를 상기 어느 하나의 포장 박스에 적재하는 단계를 포함하는 포장 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 정량 충진부에 대기 중인 포장 박스가 존재하는지 여부를 식별하는 단계;
    상기 포장 박스가 존재하는 경우, 상기 정량 충진부로 상기 제1김치를 분류하는 단계;
    상기 포장 박스가 존재하지 않는 경우, 상기 고속 충진부로 상기 인입되는 김치를 분류하는 단계를 더 포함하는 포장 방법.
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