KR20230088154A - 화물 형상 인식을 이용한 화물 정렬 장치 - Google Patents

화물 형상 인식을 이용한 화물 정렬 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 화물 정렬 장치는 화물 이송 방향인 제1 방향, 및 상기 제1 방향에 수직하고 횡단하는 방향인 제2 방향으로 나란히 배열되고 적어도 부분적으로 화물을 지지하는 복수의 컨베이어 모듈을 포함하며, 상기 제1 방향에 대하여 기울어진 화물을 회전시키는 모듈부, 화물이 이송되는 영역을 촬영하고, 상기 화물의 위치, 방향 및 형상 중 적어도 하나를 인식하는 비전부, 비전부가 입수한 데이터를 전송받고 화물이 위치하는 복수의 상기 컨베이어 모듈을 서로 다른 속도로 개별 구동시키는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

화물 형상 인식을 이용한 화물 정렬 장치{Freight arraging conveyor device and method using shape recognition of freight}
본 발명은 대량적으로 입수되는 화물들을 화물 형상 인식을 이용하여 정렬하는 화물 정렬 장치에 관한 것이다.
화물을 포함하는 물류의 증가와 함께 물류센터의 화물 고속 처리는 중요한 문제이고, 증가하는 화물을 단시간에 고속으로 정렬하기 위해서는 벌크 단위로 입수되는 화물을 자동으로 정렬하는 것은 중요한 문제이다.
최근 증가한 물류량은 수동적으로 사람이 처리하기에는 그 양이 너무 많아졌고, 배송되는 화물의 종류도 다양해져 형상 또는 무게의 다변화에 따라 수동으로 컨베이어 벨트에 투입하는 것이 오히려 오류 발생 확률이 높아질 수 있다.
따라서, 작업 시간 단축을 위해서는 작업자가 시간 간격을 두고 화물을 컨베이어 벨트에 올려두거나 화물의 이송 방향을 회전시키는 수작업을 최대한 지양하고, 벌크 단위로 파레크 전체로 입수되는 화물들을 분류기에 투입전에 자동적으로 정렬하는 것은 필수적이다.
기존의 화물 정렬 장치는, 다수의 방향 전환장치를 통해 화물들의 진행방향을 전환하는 정렬부를 포함하는 것, 화물간의 거리 이격을 위해 이송을 지연시키고자 하는 화물을 화물 하부에 위치한 홀딩 장치를 이용하여 잠시 홀딩시킨 후 선행 화물을 통과시킨 후 릴리스 하는 방식을 이용한 것, 또는 충분히 정렬되지 않은 화물을 재순환시키는 재순환부를 포함하는 것이 있으나, 이들만으로는 화물의 정렬에 충분치 않을 수 있다.
본 발명의 화물 정렬 장치는 개별로 구동되는 컨베이어 모듈을 이용하여 이송되는 화물을 회전 또는 이격시켜 정렬할 수 있다.
본 발명의 화물 정렬 장치는 화물 이송 방향인 제1 방향, 및 상기 제1 방향에 수직하고 횡단하는 방향인 제2 방향으로 나란히 배열되고 적어도 부분적으로 화물을 지지하는 복수의 컨베이어 모듈을 포함하며, 상기 제1 방향에 대하여 기울어진 화물을 회전시키는 모듈부, 화물이 이송되는 영역을 촬영하고, 상기 화물의 위치, 방향 및 형상 중 적어도 하나를 인식하는 비전부, 비전부가 입수한 데이터를 전송받고 화물이 위치하는 복수의 상기 컨베이어 모듈을 서로 다른 속도로 개별 구동시키는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명은 화물 정렬 장치는 이송 중인 화물의 형상을 인식하고 화물을 회전시켜 정렬시킬 수 있고, 카메라를 포함하는 비전부를 활용하여 제어부는 복수의 컨베이어 모듈의 속도를 동기 제어할 수 있다. 이를 위해서는 비전부에 의한 영상처리 기술과 컨베이어 모듈 각각의 구동 모터의 속도 제어 기술이 동반될 수 있다. 또한, 비전부는 화물이 이송되는 중에 실시간으로 연속적인 화물의 정렬 상태를 인식할 수 있다.
제어부는 화물이 화물 간에 원하는 간격을 두고 한 번에 하나씩 빠져나가는 방식으로 제어할 수 있다. 제어부는 비전부로부터 화물의 정렬을 위한 속도 가변 구역을 전달받아 컨베이어 모듈의 속도를 가변시킬 수 있고, 화물의 정렬 완료시 컨베이어 모듈의 속도 가변을 종료할 수 있다.
도 1은 본 발명의 화물 정렬 장치의 평면 흐름 구성도이다.
도 2는 본 발명의 화물 정렬 장치의 측면 흐름 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 모듈부의 화물 회전에 대한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 이격부, 모듈부, 또는 순차 이송부에 대한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 순차 이송부에 대한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 위치 전환부 또는 소터부의 일 실시 예에 대한 설명도이다.
도 9는 본 발명의 위치 전환부 또는 소터부의 다른 실시 예에 대한 설명도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 모듈부 상의 화물이 회전 정렬되는 과정을 순서대로 도시한 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 제한되지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 실시예들간 구성 요소 중 적어도 하나 이상은 선택적으로 결합 및/또는 치환할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 용어는 특별하게 정의하지 않는 한 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있고, 일반적으로 사용하는 용어는 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 해석할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 용어는 실시예의 설명을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 단수는 문구에 언급하지 않는 한 복수로 해석될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소에서, 제1, 제2, 제3, 또는 A, B, C 등의 용어를 사용할 수 있고, 이러한 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별을 위한 것일 뿐 순서나 차례 등을 한정하지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예에서 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 “연결된다”, “접속된다”, “결합된다” 등으로 기재되는 것은, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 접속, 결합되는 것뿐만 아니라, 두 구성 요소 사이의 또 다른 구성 요소에 의해 간접적으로 연결, 접속, 결합되는 것도 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소의 상 또는 하, 위 또는 아래에 배치, 형성, 위치하는 것은, 하나의 구성요소가 다른 구성 요소에 직접적 또는 간접적으로 배치, 형성, 위치하는 것을 포함할 수 있다. 상 또는 하, 위 또는 아래에 대한 표현은, 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향도 의미할 수 있다.
이하 도면을 참조하여, 실시예를 설명하기로 한다.
화물(10)이 전체적으로 이송되는 화물 이송 방향을 제1 방향(x축 방향), 상기 제1 방향에 수직하고 화물(10)을 이송하는 컨베이어 모듈(320) 또는 컨베이어 벨트를 횡단하는 방향을 제2 방향(y축 방향), 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 중력 방향을 제3 방향(z축 방향)이라 할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 화물 정렬 장치(1)는 피딩부(100), 이격부(200), 모듈부(300), 순차 이송부(400), 위치 전환부(500), 스캔부(600), 소터부(700) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 화물 정렬 장치(1)는, 피딩부(100), 이격부(200), 모듈부(300), 순차 이송부(400), 또는 위치 전환부(500)를 포함하는 화물 이송 구역의 일부 또는 전체를 촬영하여 화물 형상을 인식하는 비전부(800), 또는 상기 비전부(800) 또는 스캔부(600)로부터 입수한 데이터에 기반하여 피딩부(100), 이격부(200), 모듈부(300), 위치 전환부(500) 중 적어도 하나의 구동을 제어할 수 있는 제어부(900)를 포함할 수 있다.
피딩부(100)에는 파레트 전체의 화물(10)이 벌크 단위로 무작위로 입수될 수 있다. 피딩부(100)에 입수되는 화물(10)은 서로간에 제1 방향 또는 제2 방향으로 밀착될 수 있고, 비전부(800)는 화물간의 밀착 정도를 파악하고 이격부(100)의 화물 이송 속도를 조절할 수 있다.
이격부(200)는 서로 밀착되어 있는 피딩부(100)의 화물(10)을 비전부(800)가 각각 인식 가능하도록 이격할 수 있다. 이격부(200)의 이격은 화물(10)의 제1 방향 또는 제2 방향 이격을 포함하는 360도 전체 방향으로의 이격을 의미할 수 있고, 이는 이후 진입하는 모듈부(300)에서 화물(10)의 회전 공간을 확보하기 위함일 수 있다.
제어부(900)는 화물(10)의 추적에 이용할 수 있는 얼라인 마크(40)를 설정할 수 있고, 얼라인 마크(40)는 화물(10) 상에 위치할 수 있다. 제어부(900)는 얼라인 마크(40)를 이용하여 대상 화물(10)의 회전 완료 여부, 화물(10)간 이격 완료 여부를 포함하는 화물(10)의 상태를 파악할 수 있다.
입수되는 화물(10)은 이격부(200)에 의해서 제1 방향 또는 제2 방향으로 이격될 수 있고, 화물(10) 간의 이격 거리가 멀어질수록 비전부(800)가 개별 화물의 경계를 구별하는데 도움이 될 수 있다. 일 실시 예로, 이격부(200)는 복수의 이격 벨트(220)를 포함할 수 있고, 제1 방향에 대하여 비스듬하게 각도를 가지게 배열될 수 있다.
이 경우 기울어진 각도는 제2 방향 기준으로 이격부(200)의 중심으로부터 외부 가장자리로 갈수록 더 커질 수 있다. 이와 같이 복수의 이격 벨트(220)가 제2 방향으로 서로 다른 각도를 가지며 배열되는 경우, 이격부(200)를 통과한 화물(10) 간의 제2 방향 이격 거리는 피딩부(100)에 입수되는 화물(10) 간의 제2 방향 이격 거리보다 더 멀어질 수 있다.
이격부(200)는 비전부(800)에 의한 개별 화물 인식도 또는 구별도를 증가시키기 위해서 화물(10) 간에 제1 방향과 제2 방향으로 모두 이격시킬 필요가 있다.
이송되는 화물(10) 간의 제1 방향 이격 거리를 증가시키기 위해서, 분별되는 구획별로 제1 방향으로의 화물을 이송시키는 속도를 다르게 설정할 수 있다. 이 경우 분별되는 구획은 피딩부(100), 이격부(200), 또는 모듈부(300) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
선행 구획보다 후행 구획의 이송 속도를 증가시키면 화물(10) 간의 제1 방향 이격 거리를 증가시킬 수 있다. 이는 피딩부(100)와 이격부(200) 사이, 이격부(200)와 모듈부(300) 사이, 모듈부(300)와 순차 이송부(400) 사이, 순차 이송부(400)와 위치 전환부(500) 사이, 또는 위치 전환부(500)와 스캔부(600) 또는 소터부(700) 사이 중 적어도 하나에 공통적으로 적용될 수 있다.
특히, 이격부(200)는 이후 모듈부(300)의 미세한 컨베이어 모듈(320) 개별 동작 제어를 위하여 제1 방향으로 이격 거리를 증가시킬 필요가 있다. 이격부(200)는 비전부(800)에 의한 개별 화물의 정확한 형상 인식을 위하여 제1 방향에 대한 화물간의 이격 거리를 벌리는 기능을 할 수 있다. 따라서, 제어부(900)는 피딩부(100)에서 입수되는 화물의 제1 방향 속도보다 이격부(200)의 제1 방향 속도를 더 빠르게 설정하거나, 이격부(200)의 제1 방향 속도보다 모듈부(300)의 제1 방향 속도를 더 빠르게 설정할 수 있다.
따라서, 이격부(200)로 입수되는 화물(10)들은 이격부(200)에 의해 화물(10) 간에 제1 방향 및 제2 방향으로 충분히 이격될 수 있고, 이로 인해 비전부(800)는 개별 화물을 서로 분리하여 특정할 수 있다. 상기 이격부(200)에 의해서 이격부(200) 이후 모듈부(300)에서 각 컨베이어 모듈(320)의 개별 구동, 또는 위치 전환부(500)에서 각 화물(10) 간의 제1 방향 이격을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
모듈부(300)는 비전부(800)에 의해 인식된 서로 이격된 화물의 위치 또는 화물의 배향을 포함하는 화물(10)의 형상을 이용하여 화물(10)을 회전 정렬시킬 수 있다.
모듈부(300)는 복수의 컨베이어 모듈(320)을 포함할 수 있고, 복수의 컨베이어 모듈(320)의 이송 방향은 제1 방향과 평행할 수 있다.
복수의 컨베이어 모듈(320)은 각각의 구동 모터에 의해서 개별로 제어될 수 있고, 복수의 컨베이어 모듈은 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 일 실시 예로, 도 10 내지 도 13은 제1 방향으로 8줄, 제2 방향으로 8줄 배열된 64개의 컨베이어 모듈(320)을 도시한 것일 수 있다. 도 10 내지 도 13은 본 발명의 모듈부(300)를 통과하는 화물(10)이 회전 정렬되는 과정을 순서대로 도시한 것일 수 있다.
컨베이어 모듈(320)은 이송되는 화물(10)을 적어도 부분적으로 지지할 수 있고, 각 컨베이어 모듈(320)의 화물 이송 방향은 제1 방향과 모두 동일할 수 있다.
컨베이어 모듈(320)은 제어부(900)와 데이터를 주고받을 수 있는 컨트롤러(340)를 각각 개별로 포함하거나, 제어부(900)와 복수의 컨베이어 모듈(320) 간의 데이터는 컨트롤러(340)를 거쳐 전송될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예로 제어부(900)는 비전부(800)에서 촬영된 데이터에 기반하여 컨트롤러(340)로 복수의 컨베이어 모듈(320)에 대한 구동 명령을 하달할 수 있고, 상기 구동 명령은 컨베이어 모듈(320)의 서로 다른 화물 이송 속도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 컨트롤러(340)는 컨베이어 모듈(320) 각각에 포함되는 구동 모터를 동작시킬 수 있고, 이로 인해 복수의 컨베이어 모듈(320)은 서로 다른 속도로 회전할 수 있다.
결과적으로 제어부(900)는 각 컨베이어 모듈(320)에 포함된 구동 모터에 서로 다른 화물 이송 속도 명령을 전송하여 각 컨베이어 모듈(320)은 별개로 서로 다른 속도로 화물(10)을 이송할 수 있다.
따라서, 제어부(900)는 회전 제어할 화물(10)이 위치한 컨베이어 모듈(320) 중 일부를 나머지 컨베이어 모듈(320)과 상이한 속도로 개별 제어할 수 있다.
컨트롤러(340)가 각 컨베이어 모듈(320)에 개별로 포함되는 경우에는, 제어부(900)는 각 컨베이어 모듈(320)내의 컨트롤러(340)에 서로 다른 이송 속도 명령을 내려 각 컨베이어 모듈(320)의 속도를 개별로 조절할 수 있다.
컨베이어 모듈(320)의 일 실시 예로, 컨베이어 모듈(320)은 화물 이송 방향인 제1 방향으로 이격된 두 개의 롤러를 포함할 수 있다. 이격된 두 개의 롤러가 아이들 롤러인 경우 구동 롤러가 별개로 구비될 수 있고, 구동 롤러는 아이들 롤러 사이 벨트의 제3 방향으로 하부에 배치될 수 있다. 이 경우, 컨베이어 모듈(320)에는 컨베이어 벨트의 장력을 유지하기 위한 인장 롤러가 포함될 수 있고, 인장 롤러는 구동 롤러와 아이들 롤러의 사이에 배치될 수 있다.
컨베이어 모듈(320)의 다른 실시 예로, 제1 방향으로 이격된 두 개의 롤러중 하나는 구동 롤러이고 나머지 하나는 아이들 롤러일 수 있고, 이 경우에 구동 롤러와 아이들 롤러 사이의 하부에 인장 롤러가 배치될 수 있다.
컨트롤러(340)가 컨베이어 모듈(320)에 개별로 포함되는 경우, 비전부(800)에 의해서 획득되는 제1 데이터는 제어부(900)로 전송될 수 있고, 제어부(900)는 각각의 컨베이어 모듈(320)에 포함되는 컨트롤러(340)로 제2 데이터를 전송할 수 있다. 컨트롤러(340)는 구동 모터를 통하여 구동 롤러의 회전을 제어할 수 있고, 이를 통해 각 컨베이어 모듈(320)의 속도가 조절될 수 있다. 제2 데이터는 각각의 구동 롤러에 전달되어 컨베이어 모듈(320)이 화물을 이송 방향으로 운반하는 속도를 제어할 수 있다.
컨트롤러(340)가 컨베이어 모듈(320)에 개별로 포함되는 경우, 각 컨베이어 모듈(320)의 속도가 개별로 속도 제어될 수 있기 위해서 컨베이어 모듈(320)에 포함되는 컨트롤러(340)에는 제어부(900)와 통신을 할 수 있는 고유의 어드레스가 부여될 수 있다.
모듈부(300)에 의한 화물(10)의 회전에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 3을 참조하면, 화물(10)은 모듈부(300)에서 회전함과 동시에 화물 이송 방향으로 이동할 수 있다. 제어부(900)는 비전부(800)의 화물 형상 인식에 의해 화물(10) 상에 가상의 화물 중심(C)과, 화물 중심(C)을 통과하고 화물(10)의 긴 체적 방향인 가상의 중심선(CL)을 설정할 수 있다.
제어부(900)는 화물상의 위치마다 화물 중심(C)으로부터의 거리에 따른 상기 설정된 원의 원주상의 이동량을 산출하여 각 컨베이어 모듈(320)의 속도를 가변할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 상기 원은 화물 중심(C)으로부터 회전 제어하도록 선택된 화물(10)이 위치한 컨베이어 모듈(320)과 가상의 중심선(CL)이 만나는 위치까지를 반지름으로 할 수 있다. 설정된 원의 반지름의 일 실시 예는 화물(10)이 위치하는 컨베이어 모듈(320)의 폭일 수 있다.
따라서, 가상의 중심선(CL)을 따라 화물 중심(C)으로부터 원의 외곽으로 갈수록 회전으로 이동해야하는 원주상의 이동량은 증가할 수 있다. 화물(10)의 회전은 상기 원주상의 속도 벡터로 표현될 수 있고, 상기 속도 벡터의 제1 방향 성분에 의해 각 컨베이어 모듈(320)의 속도가 결정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 화물 중심(C)을 통과하는 장축 또는 단축을 포함하는 가상의 중심선(CL)이 설정될 수 있고, 화물(10) 회전시 상기 중심선(CL)이 이용될 수 있다. 이격부(200)에 입수되는 화물(10)은 화물 중심(C)을 지나는 중심선(CL)이 제1 방향 축과 평행하지 않고 기울어진 경우가 대부분일 수 있다.
모듈부(300), 순차 이송부(400), 또는 위치 전환부(500) 중 적어도 하나를 통과한 화물(10)이 입수되는 소터부(700)의 갈래는 설비 설계에 따라 복수로 형성될 수 있고, 이 경우 소터부(700)의 폭은 긴 화물이 통과하기에는 좁은 경우가 발생할 수 있다. 즉, 화물(10)의 긴 방향이 제1 방향과 평행하거나, 상기 화물(10)의 중심선(CL)이 제1 방향에 대해 소정의 각도 범위를 만족하도록 정렬할 필요가 있을 수 있다. 여기서 소정의 각도 범위는 소정의 오차 범위 내에서 제1 방향과 평행한 각도 범위를 의미한다.
예를 들어 화물(10)이 상부에서 내려다보는 시점 기준으로 가로가 세로보다 더 긴 직사각형 형상인 경우, 가로 방향으로 연장되는 가로축인 장축과 세로 방향으로 연장되는 세로축인 단축이 설정될 수 있다. 이 경우 가상의 중심선(CL)은 장축일 수 있고, 모듈부(300)는 중심선(CL)인 장축이 제1 방향과 평행하거나 소정의 각도 범위를 만족하도록 화물(10)을 회전시킬 수 있다.
화물(10)이 정사각형 형상인 경우에는 가로축 또는 세로축 중 하나가 중심선(CL)이 될 수 있다.
제어부(900)는 모듈부(300)에 진입하는 화물(10)이 회전 제어의 대상인지 여부를 먼저 판단할 수 있다. 화물(10)의 중심선(CL)이 제1 방향에 대하여 기울어진 경우 회전 제어 대상으로 선택될 수 있다. 화물(10)의 중심선(CL)이 제1 방향과 평행한 경우에는 화물(10)은 회전할 필요가 없다.
화물(10)의 중심선(CL)이 제2 방향과 평행한 경우에는 진입하는 소터부(700)의 폭에 따라 회전할지 여부가 결정될 수 있다. 중심선(CL)이 화물(10)의 장축이고 중심선(CL)은 제1 방향과 평행하도록 설정되고 화물(10)의 중심선(CL)이 제2 방향과 평행한 경우에는, 중심선(CL)은 시계 방향 또는 반시계 방향 중 하나로 회전할 수 있다.
화물(10)의 중심선(CL)이 제1 방향에 대하여 기울어진 경우 회전 제어 대상으로 선택된 경우, 중심선(CL)이 제1 방향 축에 대하여 반시계 방향 또는 시계 방향 중 어느 방향으로 90도 이내로 기울었는지에 따라 화물(10)의 회전 방향이 결정될 수 있다.
화물(10)의 중심선(CL)이 제1 방향 축에 대하여 시계 방향(CW)으로 90도 이내로 기울어진 경우, 화물(10)은 반시계 방향(CCW)으로 회전할 수 있다. 이는 도 10 내지 도 13의 윗쪽 화물에 해당할 수 있다.
화물(10)의 중심선(CL)이 제1 방향 축에 대하여 반시계 방향(CCW)으로 90도 이내로 기울어진 경우, 화물(10)은 시계 방향(CW)으로 회전할 수 있다. 이는 도 10 내지 도 13의 아랫쪽 화물에 해당할 수 있다.
모듈부(300)에 진입한 화물(10)의 회전 여부 및 회전 방향이 결정되면, 제어부(900)는 회전 제어 대상인 화물(10)이 위치한 복수의 컨베이어 모듈(320)에 대한 개별 속도 데이터를 전송할 수 있다.
도 5는 회전 대상인 화물(10)이 위치한 컨베이어 모듈(320)의 회전 전과 후의 상태를 도시한 것일 수 있다.
도 5를 참조하면, 화물(10)의 중심선(CL)은 제1 방향 축에 대하여 시계 방향(CW)으로 90도 이내로 기울어진 경우에 해당하고, 화물(10)은 반시계 방향(CCW)으로 회전할 수 있다.
각 컨베이어 모듈(320)상의 수는 제1 컨베이어 모듈 내지 제8 컨베이어 모듈을 표시한 것일 수 있다. 회전 하기 전의 화물(10)은 제1 컨베이어 모듈 내지 제4 컨베이어 모듈의 적어도 일부에 위치한 상태일 수 있고, 회전 후 화물(10)은 제5 컨베이어 모듈 내지 제8 컨베이어 모듈의 적어도 일부에 위치한 상태일 수 있다.
화물(10)이 위치하는 컨베이어 모듈 영역(A) 중 속도를 상대적으로 느리게 할 컨베이어 모듈 영역인 제2 영역(A2), 또는 속도를 상대적으로 빠르게 할 컨베이어 모듈 영역인 제1 영역(A1)이 설정될 수 있다. 상기 경우, 제1 영역(A1)은 제3 컨베이어 모듈, 및 제4 컨베이어 모듈을 포함할 수 있고, 제2 영역(A2)은 제1 컨베이어 모듈, 제2 컨베이어 모듈을 포함할 수 있다.
제어부(900)는 비전부(800)의 화물 형상 인식에 의해 화물(10) 상에 가상의 화물 중심(C)과, 화물 중심(C)을 통과하고 화물(10)의 긴 체적 방향인 가상의 중심선(CL)을 설정할 수 있다.
제어부(900)는, 가상의 중심선(CL)과 제1 방향이 90도 이하인 경우, 회전 제어되도록 선택된 화물이 위치하는 컨베이어 모듈(320)의 속도를 화물 중심(C)에서 가상의 중심선(CL)을 따라 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 빠르게 구동시킬 수 있다.
제어부(900)는, 가상의 중심선(CL)과 제1 방향이 90도 이상인 경우, 회전 제어되도록 선택된 화물이 위치하는 컨베이어 모듈(320)의 속도를 화물 중심(C)에서 가상의 중심선(CL)을 따라 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 느리게 구동시킬 수 있다.
즉, 제1 영역(A1)의 컨베이어 모듈(320)은 화물 중심(C)을 기준으로 외곽으로 갈수록 컨베이어 모듈(320)의 속도는 더 증가할 수 있고, 제2 영역(A2)의 컨베이어 모듈(320)은 화물 중심(C)을 기준으로 외곽으로 갈수록 컨베이어 모듈(320)의 속도는 더 감소할 수 있다. 예를 들어, 제3 컨베이어 모듈의 속도는 제4 컨베이어 모듈의 속도보다 빠를수 있고, 제1 컨베이어 모듈의 속도는 제2 컨베이어 모듈의 속도보다 느릴 수 있다. 따라서, 제1 컨베이어 모듈, 제2 컨베이어 모듈, 제4 컨베이어 모듈, 및 제3 컨베이어 모듈의 순서대로 화물 이송 속도가 빨라질 수 있다.
따라서, 화물 중심(C)을 기준으로 제2 방향을 따라 일측에는 상대적으로 속도가 빠른 제1 영역(A1), 타측에는 상대적으로 속도가 느린 제2 영역(A2)이 설정될 수 있다. 이러한 컨베이어 모듈(320) 간의 상이한 속도 차이로 인해서 기울어진 화물(10)은 노젓는 방식과 마찬가지 원리로 회전할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 화물(10)이 배치되는 위치에 따라 상기 제1 내지 제4 컨베이어 모듈 이외에 컨베이어 모듈(320)이 상기 화물(10)의 회전을 위해 더 구동할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 컨베이어 모듈(230)은 제2 방향을 기준으로 상기 제2 컨베이어 모듈로부터 순차적으로 배치되는 제9 및 제10 컨베이어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 제9 및 제10 컨베이어 모듈은 상기 제3 및 제4 컨베이어 모듈과 제1 방향으로 나란히 배치되는 컨베이어 모듈일 수 있다. 또한, 상기 복수의 컨베이어 모듈(230)은 제2 방향을 기준으로 상기 제4 컨베이어 모듈로부터 순차적으로 배치되는 제11 및 제12 컨베이어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 제11 및 제12 컨베이어 모듈은 상기 제1 및 제2 컨베이어 모듈과 제1 방향으로 나란히 배치되는 컨베이어 모듈일 수 있다.
이때, 도 5와 같이 상기 화물(10)이 상기 제1 내지 제4 컨베이어 모듈, 상기 제9 내지 제12 컨베이어 모듈 상에 배치될 경우, 상기 제1 및 제2 영역(A1, A2)에 배치된 컨베이어 모듈(제1 내지 제4 컨베이어 모듈)은 상술한 속도 차이를 가지며 동작할 수 있다. 또한, 상기 제9 내지 제12 컨베이어 모듈 역시 상기 화물(10)의 원활한 회전을 위해 각각 설정된 속도 차이로 동작할 수 있다. 이에 따라 실시예는 화물(10)의 회전을 효과적으로 제어할 수 있다.
컨베이어 모듈 영역(A)에는, 중심선(CL)이 제1 방향 축과 평행하게되어 회전이 완료된 화물(10)이 위치한 컨베이어 모듈 영역인 제3 영역(A3)이 포함될 수 있다. 상기 경우 제3 영역(A3)에는 제9 컨베이어 모듈 내지 제12 컨베이어 모듈이 포함될 수 있다.
제어부(900)는, 회전 제어 대상으로 선택된 화물(10)이 제1 방향 축에 대하여 중심선(CL)이 기울어진 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 상에 위치한 상태에서 제1 방향 축과 중심선(CL)이 평행한 제3 영역(A3) 상에 화물(10)이 위치한 상태로 되면 선택된 화물(10)에 대한 회전 제어를 종료할 수 있다.
즉, 실시예는 복수의 컨베이어 모듈(320) 중 화물(10)과 대응되는 컨베이어 모듈(320) 각각의 속도를 제어하여 기울어진 화물(10)을 설정된 방향으로 정렬할 수 있고, 나아가 설정된 위치로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 화물 정렬 장치(1)는 이격부(200), 모듈부(300), 위치 전환부(500)중 적어도 하나에 설치되는 측벽(20)을 포함할 수 있다. 측벽(20)은 화물 이송 방향을 따라 연장될 수 있고, 이격부(200), 모듈부(300), 또는 위치 전환부(500)의 측면을 따라 한 쌍으로 대향되게 배치될 수 있다.
측벽(20)은 화물이 이송되는 컨베이어 모듈(320) 또는 컨베이어 벨트보다 높을 수 있고, 화물(10)의 회전 또는 정렬에 이용될 수 있다. 예를 들어, 화물(10)이 모듈부(300)의 측면 단부에 가까이 위치하는 경우, 화물(10)은 모듈부(320)에 의한 회전시 측벽(20)과 충돌하여 측벽(20)에 밀착되게 정렬될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 순차 이송부(400)는 모듈부(300)를 통과한 화물(10) 간의 간격을 제1 방향으로 정렬할 수 있다. 제어부(900)는 비전부(800)로부터 전송되는 데이터를 이용하여 제1 방향으로 정렬되는 화물(10)의 순서를 산출할 수 있다. 따라서, 순차 이송부(400)는 비전부(800)의 측정 데이터를 토대로 가장 앞서 있는 화물(10)이 위치한 벨트를 고속으로 구동하여 우선 배출할 수 있다.
따라서, 개별 화물(10)별로 속도를 제어하기 위해 순차 이송부(400)는 모듈부(300)와 동일한 컨베이어 모듈(320)이 배치될 수 있고, 순차 이송부(400)를 통과하는 화물(10)들은 제1 방향으로 서로 중첩되지 않을 수 있다.
도 6은 화물(10)이 모듈부(300)와 순차 이송부(400)를 통하여 이송되는 것을 순차적으로 나타낸 것일 수 있다. 제1 화물 내지 제10 화물은 시간 순서대로 제1 구간(D1) 내지 제3 구간(D3)을 통과할 수 있다.
제1 구간(D1)은 기울어진 화물(10)이 회전하는 구간일 수 있고, 제1 구간(D1)은 모듈부(300)에 포함될 수 있다. 제2 구간(D2)은 제1 구간의 기울어진 화물(10)의 회전이 완료된 구간일 수 있고, 제2 구간(D2)은 모듈부(300) 또는 순차 이송부(400) 중 하나에 포함될 수 있다. 제3 구간(D3)은 제2 구간(D2)의 화물(제1 화물 내지 제10 화물)간의 제1 방향 간격이 이격되는 구간일 수 있고, 제3 구간(D3)은 순차 이송부(400)에 포함될 수 있다.
도 6은 순차 이송부(400) 또는 위치 전환부(500)를 통과한 화물(10)이 진입하는 소터부(700)의 갈래가 도 9와 같이 두 개인 경우의 일 실시 예일 수 있다. 즉, 제어부(900)는 순차 이송부(500)는 소터부(700)에 투입되는 갈래에 따라 이송되는 화물(10)을 구분하는 분할선(DL)을 설정할 수 있다. 따라서, 순차 이송부(400)는 제3 구역(D3)의 분할선(DL)에 따라 구획될 수 있고, 각 구획된 영역의 화물(10) 간에 각각 순서가 정해질 수 있다. 도 6의 경우, 구획된 일 영역은 제1 화물, 제3 화물, 제4 화물, 제6 화물, 제7 화물, 및 제10 화물의 순서로 이격된 것일 수 있고, 구획된 타 영역은 제2 화물, 제5 화물, 제9 화물, 및 제8 화물의 순서로 이격된 것일 수 있다.
순차 이송부(400) 또는 위치 전환부(500)를 통과한 화물(10)이 진입하는 소터부(700)의 갈래가 도 8과 같이 하나인 경우, 제1 화물 내지 제10 화물은 제1 방향으로 서로 이격되게 순서대로 통과할 수 있다.
도 7은 제2 구역(D2)을 통과하는 화물을 도시한 것일 수 있고, 순차 이송부(400)에 의해 화물(10) 간에 이격되는 순서를 정하는 방법의 일 실시 예를 보여준다.
예를 들어, 제1 화물 내지 제4 화물이 제1 방향으로 밀착되어 순차 이송부(400)에 진입하는 경우 제어부(900)는 각 화물의 시작 위치(1a,2a,3a,4a)를 기준으로 이격 순서를 정할 수 있다. 도 7의 경우, 제1 화물, 제3 화물, 제2 화물, 및 제4 화물의 순서로 이격 순서가 정해질 수 있다. 따라서, 순차 이송부(400)를 통과하는동안 제1 방향을 따라 제1 화물의 종료 위치(1b)후에 제3 화물의 시작 위치(3a)가 배치될 수 있고, 제3 화물의 종료 위치(3b)후에 제2 화물의 시작 위치(2a)가 배치될 수 있다. 이와 같은 방식으로 순차 이송부(400)내 구획화된 구역 내의 화물들의 순서를 정할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 위치 전환부(500)는 순차 이송부(400)를 통과한 화물(10)을 분류할 수 있다. 예를 들어, 화물(10)은 위치 전환부(500)에 의해 소터부(700)의 적어도 하나의 갈래로 투입될 수 있다. 도 8은 소터부(700)에 투입되는 갈래가 한 갈래인 경우, 도 9는 두 갈래인 경우일 수 있다.
소터부(700)에 투입되는 갈래가 한 갈래인 경우, 순차 이송부(400)에는 분할선(DL)의 설정없이 제1 방향을 따라 이송되는 모든 화물(10)의 이격 순서가 결정될 수 있다.
소터부(700)에 투입되는 갈래가 두 갈래인 경우, 순차 이송부(400)에는 분할선(DL)이 설정될 수 있다. 예를 들어, 분할선(DL)에 의해 순차 이송부(400)를 통과하는 화물(10)이 구분될 수 있다. 구분된 일측의 화물은 인접한 소터부(700)의 갈래로 이송되는 경우 순차 이송부(400)를 빠져나가는 화물이 위치하는 순차 이송부(400) 하류의 컨베이어 모듈(320)은 가속될 필요가 없다.
그러나, 분할선(DL)에 의해 구분된 일측의 화물이 반대측 먼 쪽의 소터부(700) 갈래로 이동해야되는 경우, 순차 이송부(400)를 빠져나가는 화물이 위치하는 순차 이송부(400) 하류의 컨베이어 모듈(320)은 화물(10) 간의 이격을 재조정하기 위해 가속될 수 있다.
이 경우 제어부(900)는 순차 이송부(400)의 상류 지점에서 수행한 화물(10)간의 간격 정렬을 순차 이송부(400)의 하류 지점에서도 수행할 수 있다. 이 경우 순차 이송부(400)의 상류 지점은 모듈부(300)와 인접한 순차 이송부(400)의 위치일 수 있고, 순차 이송부(400)의 하류 지점은 위치 전환부(500)와 인접한 순차 이송부(400)의 위치일 수 있다.
스캔부(600)는, 소터부(700)에 화물(10)이 투입되기 전에 바코드를 포함하는 화물에 부착된 인식부를 스캔하여 화물 배송 위치, 화물내 물건의 종류, 화물의 무게, 화물의 취급상 주의점을 포함하는 화물 정보를 확인할 수 있다. 비전부(800)에 의해서 상기 화물 정보가 입수되는 경우 스캔부(600)는 생략될 수 있고, 이 경우 모듈부(300) 또는 위치 전환부(500)를 통과한 화물(10)은 소터부(700)로 바로 이송될 수 있다.
소터부(700)는 종류별로 화물(10)을 분류할 수 있다. 소터부(700)는 화물(10)이 분류되기 전에 스캔부(600)에서 확인한 화물 정보를 이용할 수 있다. 위치 전환부(500) 또는 스캔부(600)를 통과한 화물(10)이 입수되는 소터부(700)의 갈래는 하나 이상일 수 있고, 소터부(700)의 레이아웃에 따라 1way 또는 2way로 위치 전환부(500) 또는 스캔부(600)로부터 소터부(700)로 화물(10)이 투입될 수 있다.
이상에서 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시예의 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1... 화물 정렬 컨베이어 장치 10... 화물
20... 측벽 40... 얼라인 마크
100... 피딩부 200... 이격부
220... 이격 벨트 300... 모듈부
320... 컨베이어 모듈 340... 컨트롤러
400... 순차 이송부 500... 위치 전환부
600... 스캔부 700... 소터부
800... 비전부 900... 제어부
DL... 분할선 CL... 중심선
C... 화물 중심
A,A1,A2,A3... 컨베이어 모듈 영역
D1,D2,D3... 제1 구간 내지 제3 구간

Claims (13)

  1. 화물 이송 방향인 제1 방향, 및 상기 제1 방향에 수직하고 횡단하는 방향인 제2 방향으로 나란히 배열되고 적어도 부분적으로 화물을 지지하는 복수의 컨베이어 모듈을 포함하며, 상기 제1 방향에 대하여 기울어진 화물을 회전시키는 모듈부;
    상기 화물이 이송되는 영역을 촬영하고, 상기 화물의 위치, 방향 및 형상 중 적어도 하나를 인식하는 비전부;
    상기 비전부가 입수한 데이터를 전송받고 화물이 위치하는 복수의 상기 컨베이어 모듈을 서로 다른 속도로 개별 구동시키는 제어부; 를 포함하는 화물 정렬 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화물이 벌크 단위로 무작위로 입수되는 피딩부, 또는 상기 피딩부에 입수되는 화물이 서로 밀착되는 경우 상기 밀착된 화물을 상기 제1 방향 또는 제2 방향으로 이격시키는 이격부를 포함하는 화물 정렬 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 모듈부를 통과한 복수의 화물을 상기 제1 방향으로 정렬시키고, 상기 화물이 진입하는 순서대로 상기 화물을 가속하는 순차 이송부를 포함하는 화물 정렬 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 화물을 분류하는 적어도 하나의 갈래를 포함하는 소터부; 및
    상기 순차 이송부 및 상기 소터부 사이에 배치되어 상기 화물의 위치를 제어하는 위치 변환부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 화물의 방향 전환으로 인해 상기 순차 이송부에 의한 화물 정렬 순서의 재조정이 필요한 경우, 상기 순차 이송부의 하류에 위치한 상기 컨베이어 모듈을 가속하며,
    상기 순차 이송부의 하류는 상기 위치 전환부와 인접한 상기 순차 이송부의 위치인 화물 정렬 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비전부의 화물 형상 인식에 의해 화물 상에 가상의 화물 중심과, 상기 화물 중심을 통과하고 상기 화물의 긴 체적 방향인 가상의 중심선을 설정하고,
    상기 제어부는, 상기 가상의 중심선과 제1 방향이 90도 이하인 경우, 회전 제어되도록 선택된 화물이 위치하는 상기 컨베이어 모듈의 속도를 상기 화물 중심에서 가상의 중심선을 따라 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 빠르게 구동시키고,
    상기 제어부는, 상기 가상의 중심선과 제1 방향이 90도 이상인 경우, 회전 제어되도록 선택된 화물이 위치하는 상기 컨베이어 모듈의 속도를 상기 화물 중심에서 가상의 중심선을 따라 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 느리게 구동시키는 화물 정렬 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 화물이 위치하는 상기 컨베이어 모듈의 폭을 반지름하고 상기 화물의 화물 중심을 중심으로 하는 원을 설정하고,
    상기 제어부는 상기 화물의 위치마다 상기 화물 중심으로부터의 거리에 따른 상기 설정된 원의 원주상의 이동량을 산출하여 상기 컨베이어 모듈의 속도를 가변하는 화물 정렬 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비전부의 화물 형상 인식에 의해 화물 상에 가상의 화물 중심과, 상기 화물 중심을 통과하고 상기 화물의 긴 체적 방향인 가상의 중심선을 설정하고,
    상기 모듈부는 상기 중심선이 상기 제1 방향과 평행이 될때까지 상기 화물을 회전시키는 화물 정렬 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 컨베이어 모듈은 상기 제어부와 데이터를 주고받는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 구동 명령에 따라 상기 복수의 컨베이어 모듈 각각에 포함되는 구동 모터를 동작시켜 상기 복수의 상기 컨베이어 모듈 각각의 회전 속도를 제어하는 화물 정렬 장치.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 위치 변환부 및 상기 소터부 사이에 배치되는 스캔부를 포함하고,
    상기 스캔부는 상기 화물이 투입되기 전에 바코드를 포함하는 인식부가 부착된 상기 화물을 스캔하여 화물 배송 위치, 화물내 물건의 종류, 화물의 무게, 화물의 취급상 주의점을 포함하는 화물 정보를 확인하는 화물 정렬 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 모듈부의 측면을 따라 한 쌍으로 대향되게 배치되는 측벽을 포함하는 화물 정렬 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비전부의 화물 형상 인식에 의해 화물 상에 가상의 화물 중심과, 상기 화물 중심을 통과하고 상기 화물의 긴 체적 방향인 가상의 중심선을 설정하고,
    상기 모듈부에 위치하는 화물의 중심선이 상기 제1 방향에 대하여 시계 방향(CW)으로 90도 이내로 기울어진 경우, 상기 화물은 반시계 방향(CCW)으로 회전하고, 상기 모듈부에 위치하는 화물의 중심선이 상기 제1 방향에 대하여 반시계 방향(CCW)으로 90도 이내로 기울어진 경우, 상기 화물은 시계 방향(CW)으로 회전하는 화물 정렬 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 모듈부에 진입하는 화물이 회전 제어의 대상인지 여부를 판단하고, 상기 제어부는 상기 회전 제어 대상으로 선택된 화물의 회전 방향을 결정하며,
    상기 모듈부에 진입한 화물의 회전 제어 여부 및 회전 방향이 결정되면, 상기 제어부는 상기 회전 제어 대상인 화물이 위치한 상기 복수의 컨베이어 모듈에 대한 개별 속도 데이터를 전송하는 화물 정렬 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비전부의 화물 형상 인식에 의해 화물 상에 가상의 화물 중심과, 상기 화물 중심을 통과하고 상기 화물의 긴 체적 방향인 중심선을 설정하고,
    상기 모듈부에 입수되는 화물의 화물 중심을 기준으로 상기 제2 방향을 따라 일측에는 상대적으로 속도가 빠른 제1 영역, 타측에는 상대적으로 속도가 느린 제2 영역, 또는 상기 중심선이 상기 제1 방향과 평행하게되어 회전이 완료되는 화물이 위치하는 제3 영역을 포함하는 컨베이어 모듈 영역이 설정되며,
    상기 제어부는, 회전 제어 대상으로 선택된 화물이 제1 방향 축에 대하여 중심선이 기울어진 상기 제1 영역 및 제2 영역 상에 위치한 상태에서 상기 제1 방향과 중심선이 평행한 상기 제3 영역 상에 화물이 위치한 상태로 되면 선택된 화물에 대한 회전 제어를 종료하는 화물 정렬 장치.
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