KR101390205B1 - 선반 스캐닝 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 단층 또는 복층의 수납공간에 장착되는 근거리무선통신 기반의 선반 스캐닝 장치로서, 각층에 구비된 수직 및 수평 이동형 안테나 암으로서, 각층 선반에 보관중인 물품들을 스캔하는 검출부와, 상기 안테나 암들을 선반의 수직,수평방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 안테나 암들의 이동을 위해 구동부를 제어하고, 상기 스캐너의 스캔정보로부터 물품들에 관한 정보를 수집하는 제어단을 포함하여 구성된다.
본 발명은 안테나를 갖춘 스캐닝부(or 스캐너)가 선반의 수직, 수평방향으로 이동하면서 선반에 보관된 물품을 스캐닝하는 선반 스캐닝 장치를 구현하여, 선반 내 음영지역을 최소화하고, 스캐닝 인식율은 극대화시켰다. 또한, 스캐닝 과정에서 발생되는 오차범위를 줄이고 선반에 보관된 물품들의 위치를 2차원적으로 정확하게 파악할 수 있으므로, 스캐닝 장치에 대한 신뢰성을 향상시켰다.

Description

선반 스캐닝 장치 및 방법{APPARATUS FOR SCANNING GOODS OF SHELF AND METHOD THEREOF}
본 발명은 선반 스캐닝 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근거리무선통신 기반의 선반 스캐닝 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 RFID(Radio Frequency IDentification) 태그는 IC칩과 근거리 RF 무선통신을 통하여 각 물품 및 상품의 정보를 읽을 수 있는 기술로서, 바코드나 스마트 카드와 비교하여 대상 품목이 이동할 때마다 태그 내부에 저장된 정보를 효과적으로 실시간 갱신할 수 있다.
또한, RFID 태그는 UHF, VHF 대역의 근거리 RF 무선 통신을 사용하기 때문에 비접촉 인식이 가능하여 혼잡한 환경이나, 불결한 환경, 기상 상황에 관계없이 오류없는 정확한 정보 취득이 가능하고, 비금속 물질을 투과하여 정보를 읽는 것이 가능하다.
이에 최근에는 상품의 전반적 정보가 포함되어 있는 RFID 태크를 물품 및 상품에 부착하여 선반에 보관 및 진열하고 있다.
이와 같이, RFID 태그를 물품 및 상품에 부착하면, 리더기(Reader Unit)를 통해 물품 및 상품의 태그 정보를 읽을 수 있으므로, 선반에 보관된 물품 및 상품의 입출고 물량 현황을 실시간으로 체크하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 물품 및 상품의 개별적인 특성, 제조일자, 유통기한 등의 구체적인 정보를 취득할 수 있다.
특히, RFID 태그가 각각 부착된 물품 및 상품을 선반에 보관하는 경우, 다수 종류의 물품 및 상품에 대해, 각각의 태그 정보를 보다 효율적이고 신속하게 읽어내기 위해서는, 리더기 및 그 리더기와 연결된 안테나가 선반에 설치되어 있을 필요가 있다.
도1은 종래 기술에 따른 선반 스캐닝 장치의 사시도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 선반 스캐닝 장치는 선반(20) 내 복수 층에 물품(or 상품)의 수납부(12)를 형성하고, 적어도 2개 이상의 고정 안테나(14)를 수납부(12)의 전면을 향하여 각 수납부(12)의 후면부에 고정적으로 구비한다.
상기 고정 안테나(14)는 수납부(12) 후면에 형성된 슬라이드 구멍(16)을 통해 동축 케이블(미도시)과 접속되어 선반(10)의 후단에 설치된 리더기와 각각 연결된다. 각 고정 안테나(204)의 몸체는 수납부(202)의 후면 벽체에 고정 나사 또는 접착 물질 등의 접속부재(208)를 사용하여 고정적으로 부착된다.
그리고 각 수납부(12)의 바닥면(11)에는 비금속 재질의 플렉서블(flexible)한 바닥판(15)이 깔리고, 해당 바닥판(15)의 하부에는 수납부(12) 바닥면(11)을 커버할 수 있는 복수의 패턴형 안테나(13)가 고르게 배치된다. 상기 패턴형 안테나(13)는 고정 안테나(14)의 스캐닝으로부터 검출되지 않는 사각 지역의 물품을 검출하기 위해 부가적으로 설치된다.
이러한 종래 기술은 그러나, 안테나들(13, 14)을 선반의 고정 위치에 설치하기 때문에, 선반의 각층 별로 수납부의 후면부 및 바닥면에 고가의 안테나 장비를 다수 개 설치해야 하고, 각층의 수납부마다 안테나와 동축 케이블로 연결되는 리더기를 각각 구비해야 하므로, 재료비와 설치비용의 상승이 불가피하다는 경제성의 문제를 가지고 있었다.
이러한 종래 기술로서, "알에프아이디 태그를 이용한 선반 스캐닝 재고조사 시스템(특허공개공보 10-2003-0047718호)"가 참고될 수 있다.
상기 선반 스캐닝 재고조사 시스템(특허공개공보 10-2003-0047718호)은, 각종 자료에 자료용 RFID 태그를 부착하고, 자료들이 비치된 선반의 지정된 위치에 선반용 RFID 태그를 부착하며, 상기 자료용 RFID 태그 및 선반용 RFID 태그를 스캐닝하기 위한 휴대용 판독기를 구비한다.
그러나 상기 종래 기술의 경우, 자료용 RFID 태그와 선반용 RFID 태그를 스캐닝하기 위해서, 사용자가 휴대용 판독기를 직접 휴대하여 각각의 선반을 수동으로 스캐닝해야 하므로, 전체 자료를 스캐닝하는데 상당한 시간이 소요되고 작업의 효율성이 낮은 단점을 가지고 있었다.
특허공개공보 10-2003-0047718
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제공된 것으로서, 근거리 무선통신에 기반하여 수직,수평의 이동형 안테나를 통해 선반에 보관된 물품들을 스캔하는 선반 스캐닝 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동형 안테나에 확장 안테나를 추가 부착하여 통신 사각지대에 보관된 물품들을 스캔하는 선반 스캐닝 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선반 주변에 고리형 스캐너를 상,하방향으로 이동시켜 선반에 보관된 물품들을 스캔하는 선반 스캐닝 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 부가적인 특성 및 이점들은 아래의 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 상기 설명에 의해 명백해지거나 본 발명의 실행을 통해 숙지될 것이다. 본 발명의 목표 및 다른 이점들은 특히 아래 기재된 설명 및 부가된 도면뿐만 아니라 청구항에서 지적한 구조에 의해 구현될 것이다.
본 발명은 안테나를 갖춘 스캐닝부(or 스캐너)가 선반의 수직, 수평방향으로 이동하면서 선반에 보관된 물품을 스캐닝하는 선반 스캐닝 장치를 구현하여, 선반 내 음영지역을 최소화하고, 스캐닝 인식율은 극대화시켰다.
또한, 본 발명은 선반의 각 층마다 다수의 안테나가 고정되던 종래 기술과 비교하여, 안테나, 케이블 및 리더기 등의 부품 비용을 대폭 절감하였고, 장치 설비를 위한 설치 비용도 크게 절감되도록 하였다.
또한, 본 발명은 RFID 리더에서 발생되는 오차범위를 줄이고 선반에 보관된 물품들의 위치를 2차원적으로 정확하게 파악할 수 있으므로, 스캐닝 장치에 대한 신뢰성을 향상시켰다.
도1은 종래 기술에 따른 선반 스캐닝 장치의 사시도.
도2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 선반 스캐닝 장치를 나타낸 예시도.
도2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 제2안테나 암을 확대한 도면.
도3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 선반 스캐닝 장치를 나타낸 예시도.
도3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 제2안테나 암을 확대한 도면.
도4는 본 발명에 따른 선반 스캐닝 장치의 블록 구성도.
도5은 본 발명의 제3실시예에 따른 선반 스캐닝 장치의 전방 사시도.
도6은 본 발명의 제3실시예에 따른 선반 스캐닝 장치의 후방 사시도.
도7은 본 발명의 제4실시예에 따른 선반 스캐닝 장치를 나타낸 예시도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선반 스캐닝 장치는,
단층 또는 복층의 수납공간에 장착되는 근거리무선통신 기반의 장치로서,
각층에 구비된 수직 및 수평 이동형 안테나 암으로서, 각층 선반에 보관중인 물품들을 스캔하는 검출부와, 상기 안테나 암들을 선반의 수직,수평방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 안테나 암들의 이동을 위해 구동부를 제어하고, 상기 스캐너의 스캔정보로부터 물품들에 관한 정보를 수집하는 제어단을 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 검출부는, 각층의 선반에서 수직방향으로 이동하며, 보관중인 물품들을 스캔하는 제1안테나 암과, 각층의 선반에서 수평방향으로 이동하며, 보관중인 물품들을 스캔하는 제2안테나 암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 착안점은 근거리 무선통신에 기반하는 이동형 안테나를 선반의 각층에 수직 및 수평 이동하도록 장착하여, 선반에 보관된 물품들을 스캔하는 선반 스캐닝 장치를 구현하는데 있다. 본 발명은 근거리무선통신으로서, RFID(Radio Frequency IDentification)통신을 예시로 설명하고 있지만, 이에 한정되지는 않으며, NFC(Near Field Communication)나 그 외 무선으로 물품의 정보를 제공할 수 있는 다양한 무선인식 기술을 적용할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 선반 스캐닝 장치는 크게 스캐너, 구동부, 그리고 제어단을 포함하여 구성된다. 여기서, "포함"의 의미는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 추가할 수 있는 것으로 해석한다. 이는 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때에도 동일하게 적용된다.
도2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 선반 스캐닝 장치를 나타낸 예시도이고, 도4는 본 발명에 따른 선반 스캐닝 장치의 블록 구성도이다.
도2a와 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 선반의 스캐닝 장치(100)는 선반(10), 검출부(200), 구동부(300), 제어단(400)을 포함하여 구성된다.
상기 선반(10)은 물품들을 보관할 수 있도록 내부에 공간을 형성하며, 단층 또는 복층의 수납공간(11)을 제공한다. 선반(10)에 보관되는 물품은 일측에 무선 태그(예: RFID 태그)를 부착하고 있으며, 부착된 무선 태그를 통해 내용물에 관한 정보를 제공한다.
상기 검출부(200)는 각층 선반(10)의 수납공간(11)에 보관중인 물품들을 스캔하는 장치로서, 수직 또는 수평이동하며 물품의 무선태그 신호를 수신하는 이동형 안테나 암(arm)들을 구비한다.
검출부(200)는 선반(10) 각층의 측벽 내부에서 수직으로 왕복 이동하며 해당 층에 보관중인 물품들을 스캔하는 제1안테나 암(220)과, 선반(10) 각층의 바닥판 내부에서 수평으로 왕복 이동하며 해당 층에 보관중인 물품들을 스캔하는 제2안테나 암(240)을 구비한다. 상기 제1 및 제2안테나 암(220, 240)은 도2b에 도시된 바와 같이 봉 타입이나 패치 타입의 형상을 가질 수 있다. 도2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 제2안테나 암을 확대한 도면이다.
바닥판 내부에서 왕복 수평 이동하는 제2안테나 암(240)은 갈 때(예: 왼쪽-> 오른쪽)와 올 때(오른쪽->왼쪽) 각기 다른 방향의 스캔을 수행한다. 즉, 갈 때(예: 왼쪽-> 오른쪽)는 위쪽 방향으로 스캔을 수행하고, 올 때(오른쪽->왼쪽)는 아래쪽 방향으로 스캔을 수행한다.
선반(10)의 최상층에 위치하는 제2안테나 암(240)의 경우, 갈 때(예: 왼쪽-> 오른쪽)는 스캔을 수행하지 않고, 올 때(오른쪽->왼쪽)만 스캔(아래쪽 방향으로)을 수행한다. 반면, 선반(10)의 최하층에 위치하는 제2안테나 암(240)은 갈 때(예:왼쪽-> 오른쪽)만 스캔(위쪽 방향으로)을 수행하고, 올 때(오른쪽->왼쪽)는 스캔을 수행하지 않는다.
본 발명은 이러한 왕복 스캐닝을 통해, 한 층당 2회의 스캔(수평방향)을 수행함으로써, 전파가 물품 사이를 최대한 골고루 방사하게 되고 방사 밀도를 높여 스캐닝 인식률을 높인다.
본 발명은 상기 제1 및 제2안테나 암(220, 240)을 선반(10)의 측벽과 바닥판 내부에 각각 삽입하여 구동(예: 수직&수평이동)시키므로, 수납공간(11)측과 대면되는 측벽의 내측면은 RF태그의 RF신호가 투과할 수 있도록 전파투과성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 바닥판의 경우, 상면과 하면 모두 RF태그의 RF신호가 투과할 수 있도록 전파 투과성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2안테나 암(240)의 경우, 도2b에 도시된 바와 같이, 암의 상면과 하면에 각각 안테나(예: 상향 안테나, 하향 안테나)를 부착한다. 제2안테나 암(240)이 갈 때(예: 왼쪽->오른쪽)는 위쪽 방향의 스캔을 위해 상기 상향 안테나가 동작하고, 올 때(오른쪽->왼쪽)는 아래쪽 방향의 스캔을 위해 상기 하향 안테나가 동작한다. 이때, 상기 제2안테나 암(240)은 상향 안테나와 하향 안테나의 대향성을 높이기 위해 무선신호에 대한 차폐 성능이 높은 금속물질(전파 차폐성 물질)로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 다른 실시예로서, 상기 제2안테나 암(240)의 상면에만 안테나를 부착하고, 갈 때(예: 왼쪽->오른쪽)는 위쪽 방향으로만 스캔이 이루어지도록 하고, 제2안테나 암(240)이 이동방향의 끝(예: 오른쪽 끝)을 만나면 180도 회전하여 제2안테나 암(240)의 상면을 향했던 안테나가 하면을 향하도록 하여 되돌아 올 때(오른쪽->왼쪽)는 아래쪽 방향의 스캔이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명은 또 다른 실시예로서, 상기 봉타입의 제2안테나 암(240) 그 자체가 안테나 역할을 수행하도록 할 수 있으며, 이 경우 원통형 방사 특성을 가지게 되므로 갈 때(예: 왼쪽->오른쪽)든 되돌아 올 때(오른쪽->왼쪽)든 상하좌우 방향으로 스캔을 수행할 수 있다. 따라서, 이 경우 제2안테나 암(240)은 한 방향(예: 갈 때 or 올 때)으로 1회 이동하고 스캐닝을 끝낼 수 있다.
상기 구동부(300)는 상기 안테나 암들(220, 240)을 선반의 수직,수평방향으로 이동시키기 위한 구성으로, 구동모터(310)와, 회전벨트(320), 회전풀리(330), 운동전환 기어(340), 다수의 이동편(350)을 포함하여 구성된다.
상기 구동모터(310)는 전원이 인가되면 구동하여 정방향과 역방향의 회전력을 생성한다.
상기 회전벨트(320, 미도시)는 상기 구동모터(310)의 회전력을 직선운동으로 전환하는 구성으로서, 제1회전벨트(322)와 제2회전벨트(326)을 포함하여 구성된다.
상기 제1회전벨트(322)는 구동모터(310)의 회전력을 회전풀리(330)와 운동전환 기어(340)에 전달한다. 제1회전벨트(322)는 선반(10)의 측벽 내부에서, 구동모터의 회전풀리(330)와 연결풀리(332)간을 순환하는 폐루프를 형성한다.
도2a에는 도시되어 있지 않지만, 본 발명은 상기 제1회전벨트(322)를 선반(10)의 맞은편 측벽 내부에도 장착하여, 또 다른 폐루프를 형성하도록 할 수 있다. 수직이동 안테나(예; 제1안테나 암(220))가 선반(10)의 양쪽 측벽 내부에 장착되면, 스캐닝 장치(100)는 더 높은 스캐닝 인식율을 갖게 될 것이다.
상기 제2회전벨트(326)는 선반(10) 각층의 바닥판 내부에서, 구동모터의 회전풀리(330)(혹은 연결풀리(332, 334))와 연결풀리(336)간을 순환하는 폐루프를 형성한다. 그리고, 왕복 수평운동할 수 있도록 상기 구동모터(310)의 회전력을 제2안테나 암(240)에 전달한다.
상기 회전풀리(330)는 상기 회전벨트(320)가 구동모터(310)의 회전력을 직선운동으로 전환할 수 있도록, 폐루프를 형성하는 회전벨트(320)를 연결풀리(310b)와 함께 지지한다.
상기 운동전환 기어(340)는 선반(10)의 측벽이 각층의 바닥판과 교차되는 지점에 각각 위치하며, 상기 회전벨트(320)의 수직방향 운동을 수평방향 운동으로 전환한다.
상기 다수의 이동편(350)은 상기 제1회전벨트(322)와 제2회전벨트(326)의 일측에 고정 장착되어, 상기 구동모터(310)의 회전 시 수직 또는 수평방향으로 왕복 이동한다. 이동편(350)의 다른 일측은 상기 제1안테나 암(220) 또는 제2안테나 암(240)과 결합하여 안테나 암들(220, 240)이 수직 또는 수평으로 이동할 수 있도록 한다.
상기 제어단(400)은 상기 안테나 암들의 이동을 위해 구동부(300)를 제어하고, 상기 검출부(200)의 스캔정보로부터 물품들에 관한 정보를 수집한다.
본 발명에 따른 제어단(400)은 도4에 도시된 바와 같이 리더부(410), 메모리부(420), 마이크로 프로세서부(430)를 포함하여 구성된다.
상기 리더부(410)는 제1 및 제2안테나 암(220, 240)의 스캐닝을 통해 물품(20)의 RFID태그를 리드(read)한다.
상기 메모리부(420)는 상기 리드(read)된 RFID태그의 정보를 저장하고, 상기 제1 및 제2안테나 암(220, 240)의 가로(x축) 및 세로(y축)방향 이동거리를 계산한 위치정보를 상기 리드(read)된 RFID태그 정보와 함께 저장한다.
상기 마이크로 프로세서부(430)는 스캐닝 과정에서, RFID태그 신호가 검출되면 제1 및 제2안테나 암(220, 240)의 가로(x축) 및 세로(y축)방향 이동거리를 계산하여, RFID태그 신호가 검출된 지점의 위치정보를 상기 메모리부(420)에 저장한다. 그리고, 상기 메모리부(420)에 저장된 정보들을 무선으로 원격지의 서버 시스템에 전송한다.
마이크로 프로세서부(430)는 미리 선반(10)의 가로(폭), 세로(높이)의 길이와 층간 높이를 입력받고, 그 입력값에 따라 제1 및 제2안테나 암(220, 240)의 이동거리를 설정한다. 그리고, 구동부(300)의 구동모터(310)를 제어하여, 제1 및 제2안테나 암(220, 240)이 각기 설정된 거리(가로, 세로)를 왕복 이동할 수 있도록 한다.
마이크로 프로세서부(430)는 원격지의 서버 시스템으로부터 작동명령이 수신되면, 수신된 작동 명령에 따라 제1 및 제2안테나 암(220, 240)의 수직-수평 왕복운동 횟수, 수직-수평 왕복운동 주기, 수직-수평 왕복 운동을 위한 구동 시간대 등을 결정할 수 있다.
제2안테나 암(240)의 수평 왕복운동을 제어함에 있어, 마이크로 프로세서부(430)는 제2안테나 암(240)이 갈 때(예: 외쪽-> 오른쪽)와 올 때(오른쪽->왼쪽), 각기 다른 방향(상향 Vs 하향)을 스캔하도록 제어한다. 즉, 갈 때(예: 외쪽-> 오른쪽)는 위쪽 방향(예: 윗층)으로 스캔하도록 암(240)의 상향 안테나를 동작시키고, 올 때(오른쪽->왼쪽)는 아래쪽 방향(예: 아랫층)으로 스캔하도록 암(240)의 하향 안테나를 동작시킨다.
마이크로 프로세서부(430)는 이와 같은 동작 알고리즘으로서, 각 층을 2회 스캔(수평방향)할 수 있다.
본 발명은 선반(10) 각층의 제1 및 제2안테나 암(220, 240)을 독립적으로 제어하고자 하는 경우, 각층에 별도의 구동모터를 장착할 수 있다.
본 발명에 따른 예시는 선반(10)의 상부에 하나의 구동모터를 통해 각층의 제1 및 제2안테나 암(220, 240)을 제어하는 것으로서, 각층의 제1안테나 암(220)과 제2안테나 암(240)이 동일한 스캐닝 주기를 갖도록 한다. 즉, 제1안테나 암(220)과 제2안테나 암(240)이 각기 다른 가로, 세로거리의 왕복 이동을 동일한 시간안에 완료할 수 있도록 상기 운동전환 기어(340)가 그에 해당하는 기어비를 갖도록 한다.
도3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 선반 스캐닝 장치를 나타낸 예시도이다.
도3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 선반 스캐닝 장치의 구성은 상기 제1실시예에 따른 선반 스캐닝 장치(100)와 동일하다.
본 실시예에 따른 선반 스캐닝 장치(100)는 도3b에 도시된 바와 같이, 제1실시예의 제2안테나 암(240)에 확장 안테나(260)를 추가하였다. 도3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 제2안테나 암을 확대한 도면이다.
본 실시예에 따른 제2안테나 암(240)은 하향 안테나를 확장 안테나(260)로 대체하였다.
상기 제2안테나 암(240)의 확장 안테나(260)는 도3b에 도시된 바와 같은 안테나를 내장한 플렉서블한 소재(예: 필름소재 등)로 이루어지며, 수평이동 시 아래로 드리워진 상태가 되므로 보다 근접한 지점에서 물품들을 스캔할 수 있다.
상기 제1실시예에서 처럼, 본 실시예에 따른 마이크로 프로세서부(430)는 제2안테나 암(240)이 갈 때(예: 외쪽-> 오른쪽)와 올 때(오른쪽->왼쪽), 각기 다른 방향(상향 Vs 하향)을 스캔하도록 제어한다. 제2안테나 암(240)이 갈 때(예: 외쪽-> 오른쪽), 위쪽 방향(예: 윗층)으로 스캔하도록 암(240)의 상향 안테나를 동작시키고, 올 때(오른쪽->왼쪽)는 아래쪽 방향(예: 아랫층)으로 스캔하도록 상기 암(240)의 확장 안테나(260)를 동작시킨다.
본 실시예에 따른 선반 스캐닝 장치(100)는 상기 암(240)의 확장 안테나(260)를 통해, 보다 높은 스캐닝 인식률을 얻을 수 있고 통신의 사각지대를 줄일 수 있다.
도5은 본 발명의 제3실시예에 따른 선반 스캐닝 장치의 전방 사시도이고, 도6은 본 발명의 제3실시예에 따른 선반 스캐닝 장치의 후방 사시도이다.
도5 내지 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 선반 스캐닝 장치는, 스캐너(200a), 거리감지 센서(500), 수직 구동유닛(300a) 및 제어단(400a)을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 스캐너(200a)는 선반(10)의 수납공간(11)에 보관된 물품(20)을 스캐닝하기 위한 구성으로, 상,하 수직이동하며 물품의 무선태그(예: RFID태그) 신호를 수신한다. 이를 위해, 물품(20)에는 RFID태그가 부착되고, 스캐너(200a)는 물품(20)의 RFID태그로부터 무선신호를 수신할 수 있는 안테나(210a)를 구비한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 안테나(210a)는 스캐너(200a)의 일정 면적에 다각면 형상으로 패턴화되어, 제어단(400a)의 리더부(410a)와 무선 또는 유선으로 통신 가능하도록 설계된다.
상기 스캐너(200a)는 선반(10)의 수납공간(11)을 두르는 사각 고리 형태로 구성되는데, 스캐너(200a)의 형상은 선반(10)의 외부 형상에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 평면도상 선반(10)의 모습이 사각형태로 이루어진 경우, 스캐너(200a)는 사각의 고리형태로 구성되지만, 평면도상 선반(10)의 모습이 삼각 형태, 육각형태 또는 원의 형태로 구성된 경우에는 해당 평면도상 선반(10)의 형태에 대응하도록 삼각 고리 형태, 육각 고리 형태 또는 원형 고리 형태로 구성될 것이다. 본 실시예에 따른 안테나(210a)는 선반(10)의 수납공간(11)내로 침투되지 않은 상태에서, 수납공간(11) 내 물품(20)과 가장 근접하게 위치될 수 있으므로, 물품(20)의 RFID 태그에 대한 무선신호 인식률을 높일 수 있게 된다.
RFID태그 신호는 비금속 물질의 투과가 가능하므로, 선반(10)의 측벽이 비금속 물질인 경우, 사각 고리형태로 구성된 스캐너(200a)의 모든 측벽에 복수의 안테나(210a)가 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 선반(10)의 측벽이 금속 물질인 경우에는 RFID 태그에 대한 안테나(210a)의 신호 인식률이 현저히 저하되므로, 안테나(210a)를 수납공간(11)의 개방구에 대향되는 위치에만 배치하는 것이 바람직하다. 아울러, 스캐너(200a)의 외면에는 차폐막(500)이 설치될 수 있다.
상기 거리감지 센서(500)는 스캐너(200a)의 상단 및 하단 가장자리부에 장착되어, 스캐너(100)의 이동방향에 위치하는 장애물을 감지함으로써, 스캐너(200a)가 선반(10)의 상,하부 끝 지점까지 정상적으로 이동할 수 있도록 한다.
예컨대, 상기 거리감지 센서(500)는 스캐너(200a)의 상,하방향 이동시, 스캐너(200a)의 상측 방향 및 하측 방향에 위치하는 설치물 및 장애물과의 거리를 각각 감지하고, 감지된 거리 감지 신호를 제어단(400a)에 제공한다. 이때, 상기 거리감지 센서(500)로서, 적외선 센서, 초음파 센서 등과 같은 전자식 비접촉 센서 소자를 채용하거나, 리미트 스위치 센서 등과 같은 기계식 접촉 센서소자를 채용할 수 있다.
상기 수직 구동유닛(300a)은 스캐너(300a)를 선반(10)의 상,하방향으로 이동시키기 위한 구성으로, 선반(10)의 측벽에 설치된 가이드레일(370a)을 따라 스캐너(200a)가 상,하방향으로 왕복 이동되도록 한다.
이를 위해, 수직 구동유닛(300a)은 가이드레일(370a), 이동편(350a), 회전벨트(320a) 및 구동모터(310a)를 포함하여 구성된다.
상기 가이드레일(370a)은 선반(10)의 측벽에 상,하방향으로 연장 형성되는 레일 구조로 이루어져, 스캐너(200a)에 장착된 이동편(350a)이 슬라이딩 이동되는 이동 경로를 제공한다.
상기 이동편(350a)은 스캐너(200a)에 고정 설치되어, 스캐너(200a)의 상,하방향 이동시 가이드레일(370a)을 따라 이동된다.
상기 회전벨트(320a)는 구동모터(310a)의 회전풀리(370a)와 가이드 레일(370a)의 하단에 위치한 연결풀리(332a) 사이를 순환하는 폐루프로 구성된다.
상기 구동모터(310a)는 회전벨트(320a)를 매개로 이동편(350a)에 연결되고, 소모형 전지나 충전지로부터 전원을 공급받으며, 제어단(400a)으로부터 작동신호가 인가될 때 이동편(350a)에 구동력을 제공한다.
상기 회전벨트(320a)는, 제어단(400a)의 작동신호가 구동모터(310a)에 인가되면, 구동모터(310a)로부터 회전력을 전달받아 구동모터(310a)의 회전축과 이동편(350a)사이에서 회전되고, 상기 이동편(350a)은 회전벨트(320a)의 회전에 의해 가이드레일(370a)을 따라 선반(10)의 상방향 또는 하방향으로 이동되며, 이러한 이동편(350a)의 이동에 의해 스캐너(200a)는 선반(10)의 상,하방향으로 이동하게 된다.
상기 제어단(400a)은 수직 구동유닛(300a)을 통해 스캐너(200a)의 이동을 제어하고, 복수의 안테나(210a)로부터 수신된 스캔정보로부터 보관중인 물품(20)의 내용물 정보를 수집한다.
본 실시예에 따른 제어단(400a)은 리더부(410), 메모리부(420), 마이크로 프로세서부(430)를 포함하여 구성된다.
상기 리더부(410)는 복수의 안테나(210a)로부터 스캔정보를 수신하여 스캔한 물품(20)의 물품정보 데이터를 리딩한다. 본 실시예에서 리더부(410)는 안테나(210a)로부터 수신되는 물품(20)의 RFID태그로부터의 UHF 대역 또는 VHF 대역의 태그 정보 신호를 읽어들이는 역할을 수행한다.
상기 메모리부(420)는 리더부(410)로부터 리딩한 물품(20)에 대한 물품정보 데이터를 저장하고, 스캐너(200a)의 이동 거리를 계산한 기준 거리 데이터와 스캐너(200a)의 거리 감지센서(500)로부터 인가받은 거리 감지신호와 스캐너(200a)의 이동이 가능한 이동 거리를 일시 저장한다.
상기 마이크로 프로세서부(430)는 리더부(410)로부터 리딩된 물품정보 데이터를 수집하여 무선으로 원격지의 서버 시스템에 전송할 수 있고, 스캐너(200a)의 이동거리를 계산한 기준 거리 데이터와 스캐너(200a)의 거리감지 센서(500)로부터 인가받은 거리감지 신호를 비교하여 스캐너(200a)의 이동이 가능한 이동거리를 계산하고, 계산된 이동거리를 고려하여 선반(10) 내 복수 층의 수납공간(11) 중에서 선택된 층의 수납공간(11)에 스캐너(200a)를 위치시킬 수 있다. 마이크로 프로세서부(430)는 거리감지 센서(500)로부터 인가된 거리 감지신호를 고려하여 스캐너(200a)가 현재 이동방향으로 계속 진행하도록 하거나, 이동방향을 바꾸어서 진행 반대방향으로 이동할 수 있도록 제어한다.
상기 마이크로 프로세서부(430)는 스캐너(200a)의 반복 이동시 각각의 물품(20)에 대한 스캐너(200a)의 스캔정보 횟수를 계산하고, 계산된 스캔정보 횟수 중에서 가장 많은 스캔정보 횟수로 계산된 물품(20)의 위치를 물품(20)의 실제 위치로 선정하며, 선정된 물품(20)의 스캔정보로부터 물품(20)에 대한 물품정보 데이터를 수집할 수 있다.
이는 스캐너(200a)의 1회 이동 시, 스캐너(200a)의 안테나(210a)에서는 안테나(210a)에서 근접하게 위치한 물품(20)의 RFID태그뿐만 아니라, 주변에 위치한 물품(20)의 RFID태그도 수신될 수 있는 바, 보다 정확한 물품(20)의 실제 위치를 감지하기 위해서는 스캐너(200a)를 반복 이동시키면서, 각각의 물품(20)에 대한 스캔정보 횟수를 파악하여 가장 많은 스캔정보 횟수를 기록한 물품(20) 위치를 물품(20)의 실제 위치로 선정하기 위함이다.
도7은 본 발명의 제4실시예에 따른 선반 스캐닝 장치를 나타낸 예시도이다.
도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 선반 스캐닝 장치의 구성은 상기 제2실시예와 제3실시예의 선반 스캐닝 장치(100)를 결합한 것이다.
본 실시예에 따른 선반의 스캐닝 장치(100)는 선반(10), 검출부(200), 구동부(300), 제어단(400), 거리감지 센서(500)를 포함하여 구성되며, 상기 제1 내지 제3실시예에서 설명된 구성과 동일한 동작을 수행한다. 일부 달라진 구성과 동작에 대해 기술하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 검출부(200)는 각층 선반(10)의 수납공간(11)에 보관중인 물품들을 스캔하는 장치로서, 수평이동하며 물품의 무선태그 신호를 수신하는 안테나 암(240)과 상,하 수직이동하며 물품의 무선태그 신호를 수신하는 스캐너(200a)를 구비한다.
각 층의 바닥판 내부에서 왕복 수평 이동하는 안테나 암(240)은 안테나를 내장하고 플렉서블한 소재(예: 필름소재 등)로 이루어진 확장 안테나(260)를 구비하며, 도3b에 도시된 바와 같이 아래로 드리워진 상태로 수평이동하며 물품들의 스캔을 수행한다.
본 실시예에 따른 마이크로 프로세서부(430)는 안테나 암(240)이 갈 때(예: 외쪽-> 오른쪽)와 올 때(오른쪽->왼쪽), 각기 다른 방향(상향 Vs 하향)을 스캔하도록 제어한다. 안테나 암(240)이 갈 때(예: 외쪽-> 오른쪽), 위쪽 방향(예: 윗층)으로 스캔하도록 암(240)의 상향 안테나를 동작시키고, 올 때(오른쪽->왼쪽)는 아래쪽 방향(예: 아랫층)으로 스캔하도록 상기 암(240)의 확장 안테나(260)를 동작시킨다.
상기 스캐너(200a)는 선반(10)의 수납공간(11)에 보관된 물품(20)을 스캐닝하기 위해, 상,하 수직이동하며 물품의 무선태그(예: RFID태그) 신호를 수신한다. 본 예시에 따른 스캐너(200a)의 구성과 동작은 상기 제3실시예에서 언급된 바와 같다.
상기 스캐너(200a)는 선반(10)의 외부 형상에 따라 달라질 수 있다.
본 실시예에 따른 마이크로 프로세서부(430)는 스캐닝 과정에서, RFID태그 신호가 검출되면 상기 스캐너(200a)의 세로(y축)방향 이동거리와 안테나 암(240)의 가로(x축) 방향 이동거리를 계산하여, RFID태그 신호가 검출된 지점의 위치정보를 상기 메모리부(420)에 저장한다. 그리고, 상기 메모리부(420)에 저장된 정보들을 무선으로 원격지의 서버 시스템에 전송한다.
상기 스캐너(200a)는 각 층마다 수직 왕복이동하며 세로(y축)방향 스캐닝을 수행한다. 일단, 해당 층의 수직 왕복이동이 끝나면, 다음 층으로 이동하여 수직 왕복이동을 반복한다. 이 같은 스캐너(200a)의 수직 왕복이동은 선반(10)의 모든 층에 대한 세로(y축)방향 스캔이 종료될 때까지 반복 수행된다.
상기 마이크로 프로세서부(430)는 스캐너(200a)가 새로운 층으로 이동하는 시점에 그 새로운 층의 안테나 암(240)을 시작점(예: 해당 층의 외쪽 끝지점)에 정렬시키고, 새로운 층으로 이동한 스캐너(200a)가 해당 층의 수직 왕복이동을 시작하는 시점에 맞추어 상기 안테나 암(240)의 수평 왕복이동을 구동시킨다.
마이크로 프로세서부(430)는 스캐너(200a)의 이동거리를 계산한 기준 거리 데이터와 스캐너(200a)의 거리감지 센서(500)로부터 인가받은 거리감지 신호를 비교하여 스캐너(200a)의 이동이 가능한 이동거리를 계산하고, 계산된 이동거리를 고려하여 선반(10) 내 복수 층의 수납공간(11) 중에서 선택된 층의 수납공간(11)에 스캐너(200a)를 위치시킬 수 있다. 마이크로 프로세서부(430)는 거리감지 센서(500)로부터 인가된 거리 감지신호를 고려하여 스캐너(200a)가 현재 이동방향으로 계속 진행하도록 하거나, 이동방향을 바꾸어서 진행 반대방향으로 이동할 수 있도록 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 안테나를 갖춘 스캐닝부(or 스캐너)가 선반의 수직,수평방향으로 이동하면서 선반에 보관된 물품을 스캐닝함으로써, 선반 내 음영 지역없이 물품에 대한 높은 스캐닝 인식율을 구현하고, RFID 리더에서 발생되는 오차범위를 줄여 선반 스캐닝에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상, 기술된 바와 같이, 본 발명은 안테나를 갖춘 스캐닝부(or 스캐너)가 선반의 수직, 수평방향으로 이동하면서 선반에 보관된 물품을 스캐닝하는 선반 스캐닝 장치를 구현하여, 선반 내 음영지역을 최소화하고, 스캐닝 인식율은 극대화시켰다.
또한, 본 발명은 선반의 각 층마다 다수의 안테나가 고정되던 종래 기술과 비교하여, 안테나, 케이블 및 리더기 등의 부품 비용을 대폭 절감하였고, 장치 설비를 위한 설치 비용도 크게 절감되도록 하였다.
또한, 본 발명은 RFID 리더에서 발생되는 오차범위를 줄이고 선반에 보관된 물품들의 위치를 2차원적으로 정확하게 파악할 수 있으므로, 스캐닝 장치에 대한 신뢰성을 향상시켰다.
10 : 선반 11 : 수납공간
20 : 물품 100 : 선반 스캐닝 장치
200 : 검출부 200a : 스캐너
210a : 안테나 220: 제1안테나 암
240 : 제2안테나 암 260 : 확장안테나
300 : 구동부 300a : 수직 구동유닛
310, 310a : 구동모터 320, 320a : 회전벨트
330 : 회전풀리 340 : 운동전환 기어
350, 350a : 이동편 370a : 가이드 레일
400, 400a : 제어단 410 : 리더부
420 : 메모리부 430 : 마이크로 프로세서부
500 : 거리감지 센서

Claims (8)

  1. 단층 또는 복층의 수납공간에 장착되는 근거리무선통신 기반의 선반 스캐닝 장치에 있어서,
    각층의 선반에서 수직방향으로 이동하며, 보관중인 물품들을 스캔하는 제1안테나 암(220)과 각층의 선반에서 수평방향으로 이동하며, 보관중인 물품들을 스캔하는 제2안테나 암(240)을 구비하며, 이들 안테나 암(220, 240)을 이용하여 각층 선반에 보관중인 물품들을 스캔하는 검출부(200)와;
    상기 안테나 암들을 선반의 수직, 수평방향으로 이동시키는 구동부(300)와;
    상기 안테나 암들의 이동을 위해 구동부를 제어하고, 상기 검출부로부터 물품들에 관한 스캔정보를 수집하는 제어단(400)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선반 스캐닝 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2안테나 암(240)은
    수평이동 시, 하측으로 드리워져 물품들에 보다 근접한 지점에서 스캐닝을 수행하는 확장 안테나(260)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선반 스캐닝 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2안테나 암(240)은
    위쪽 방향의 스캔을 위해 상면에 상향 안테나를 부착하고, 아래쪽 방향의 스캔을 위해 하면에 하향 안테나를 부착하는 것을 특징으로 하는 선반 스캐닝 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2안테나 암(240)은
    상기 상향 안테나와 하향 안테나의 대향성을 높이기 위해 무선신호에 대한 차폐 기능을 갖는 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선반 스캐닝 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어단(400)은
    스캐닝 과정에서, RFID태그 신호가 검출되면 RFID태그 신호가 검출된 지점까지의 제1 및 제2안테나 암(220, 240)의 가로(x축) 및 세로(y축)방향 이동거리를 계산하여, 각층에 보관된 물품들의 2차원적 위치정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 선반 스캐닝 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어단(400)은,
    상기 제1 및 제2안테나 암(220, 240)가 검출한 무선태그 신호를 수신하여 수신된 신호로부터 상기 물품의 물품정보 데이터를 리딩하는 리더부(410)와;
    상기 리더부의 물품정보 데이터를 저장하는 메모리부(420)와;
    구동모터를 작동시켜, 상기 제1 및 제2안테나 암을 각각 수직,수평으로 왕복 이동시키는 마이크로 프로세서부(430)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선반 스캐닝 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 근거리무선통신은
    RFID(Radio Frequency Identification)통신 또는 NFC(Near Field Communication) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선반 스캐닝 장치.
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