KR102757884B1

KR102757884B1 - 싱귤레이터 및 그의 물품 정렬 방법

Info

Publication number: KR102757884B1
Application number: KR1020190051261A
Authority: KR
Inventors: 최용훈; 김기학
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2025-01-21
Also published as: KR20200127335A

Abstract

물품 정렬을 위한 싱귤레이터는 복수의 벨트 상으로 인입되는 다수 개의 물품을 정렬하면서 이송하는 이송 및 정렬부, 상기 이송 및 정렬부를 통해 이송되는 물품들의 영상을 획득하는 영상 센서, 상기 영상 센서로부터 획득된 영상으로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 입력으로 하는 학습 모델의 출력으로부터 각 물품의 좌표 정보를 획득하는 학습부, 그리고 상기 각 물품의 좌표 정보를 토대로 상기 복수의 벨트 각각의 속도를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

싱귤레이터 및 그의 물품 정렬 방법{SINGULATOR AND METHOD FOR ALIGNING ARTICLES THEREOF}

본 발명은 싱귤레이터 및 그의 물품 정렬 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 소포구분기에 인입되는 물품을 정렬하는 싱귤레이터 및 그의 물품 정렬 방법에 관한 것이다.

택배 산업의 성장으로 인해서 택배물량이 매년 늘어나고 있다. 이에 따라, 물류 센터에서는 택배물량을 효율적으로 처리하기 위해서 고속 소포구분기를 사용한다. 고속으로 소포가 분류되기 때문에 사람에 의한 물품 인입 시 고속 소포구분기의 분류 속도를 따라갈 수 없다. 이에 따라, 유럽에서는 작업자 업무 부하를 줄이고, 처리 속도를 향상시키기 위해서 물품을 자동으로 투입하는 장치를 도입하여 사용 중이다.

물품 자동 투입을 위해 사용되는 장치는 낱개 소포 하차 반자동(Semi-automatic) 장치, 티퍼, 디스태커, 싱귤레이터 등으로 구성되며, 유럽 및 기존 물류센터에 설치된 대부분의 물품 자동 투입 장치는 소포구분기의 인덕션 장치와 인접하지 않고 중간에 버퍼역할을 하는 컨베이어가 설치되어 있다. 이로 인해 전체 소포구분기의 인입 부분이 길어지는 단점이 있다. 또한 소포구분기와 물품 자동 투입 장치간 거리가 상당히 떨어져 있고, 버퍼 컨베이어가 존재하기 때문에 소포구분기의 소포처리 성능에 따른 물품 자동 투입 장치의 소포처리 속도 자동 조절 기능은 필요하지 않는다. 하지만, 장소가 협소한 물류센터에 길이가 긴 물품 자동 투입 장치를 적용하기가 쉽지 않고, 장비 설치 비용도 높을 수밖에 없다.

싱귤레이터의 경우, 소포를 1열로 정렬하기 위해서 많은 수의 컨베이어 벨트와 카메라 및 센서가 사용되는 경우도 있고, 최근 좁은 면적에서 적은 수의 벨트로 적용할 수 있는 기술도 개발된 바 있다.

기존 싱귤레이터는 길이가 길거나, 작은 길이에서 구현하더라도 소포의 면과 면이 붙어서 싱귤레이터에 진입될 경우 두 개의 소포를 하나로 인식하거나, 벨트 색상과 동일한 검정색 계열의 소포가 싱귤레이터에 투입될 경우 소포 인식을 하지 못하는 경우가 발생한다.

본 발명이 해결하려는 과제는 동시에 인입되는 소포를 정확하게 인식하고 정렬할 수 있는 싱귤레이터 및 그의 물품 정렬 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 물품 정렬을 위한 싱귤레이터가 제공된다. 싱귤레이터는 복수의 벨트 상으로 인입되는 다수 개의 물품을 정렬하면서 이송하는 이송 및 정렬부, 상기 이송 및 정렬부를 통해 이송되는 물품들의 영상을 획득하는 영상 센서, 상기 영상 센서로부터 획득된 영상으로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 입력으로 하는 학습 모델의 출력으로부터 각 물품의 좌표 정보를 획득하는 학습부, 그리고 상기 각 물품의 좌표 정보를 토대로 상기 복수의 벨트 각각의 속도를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 장소가 협소한 물류센터나 우편집중국에서 사용되는 싱귤레이터 운용에 있어서 다량의 소포 투입으로 면과 면이 붙어서 싱귤레이터에 투입되는 다수의 소포를 정확하게 분리 배출하여 소포구분기 트랙 투입 시 오구분을 방지할 수 있다.

또한 싱귤레이터 벨트 색상과 동일한 검정색 계열의 소포가 싱귤레이터에 투입될 경우 미인식 되던 소포를 인식함으로써, 인덕션으로 전달 시 소포구분기 상에서 오구분을 방지할 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 실시 예에 의하면, 소포구분기 운용의 정확성을 높이고, 오버플로 배출 소포 수를 줄여서, 전체 운영 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 물품 자동 투입 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 물품 자동 투입 장치에서 소포들을 처리하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 싱귤레이터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 학습부의 소포 겹침 판단 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱귤레이터의 개략적인 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 싱귤레이터 및 그의 물품 정렬 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 물품 자동 투입 장치의 구성도이다.

도 1을 참고하면, 물품 자동 투입 장치는 싱귤레이터(10), 디스태커(20), 티퍼용 컨베이어벨트(30) 및 티퍼(40)를 포함하며, 소포구분기 인덕션(90)과 버퍼컨베이어 없이 직접 연결되어 있다.

티퍼(40)는 소포가 담긴 팔렛을 뒤집어 한꺼번에 티퍼용 컨베이어 벨트(30)에 쏟아 붓는 장치이다.

티퍼용 컨베이어 벨트(30)는 티퍼(40)에서 쏟아진 여러 개의 소포를 싱귤레이터(10)로 전달한다.

싱귤레이터(10)는 티퍼용 컨베이어 벨트(30)를 통해 전달 받은 여러 개의 소포를 하나씩 정리하고 일렬로 소포구분기 인덕션(90)에 인입시킨다.

싱귤레이터(10)는 소포구분기 인덕션(90)과 연동되고, 디스태커(20)는 싱귤레이터(10)와 연동되며, 티퍼용 컨베이어 벨트(30)는 디스태커(20)와 연동되어 소포 처리 속도를 자동 조절할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 싱귤레이터(10)는 여러 열의 소포들을 최종적으로 일렬로 만들어주는 역할을 하며, 하나의 영상 센서와 진행 방향으로 수직인 복수 개의 벨트(예를 들면, 6개의 벨트)를 이용함으로써, 공간 효율성을 극대화한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 물품 자동 투입 장치에서 소포들을 처리하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 2를 참고하면, 티퍼용 컨베이어 벨트(30)는 티퍼(40)로부터 투입된 다발 소포들을 디스태커(20)로 이동시킨다.

디스태커(20)는 상하 이단 이상으로 겹쳐진 소포들을 일단으로 분리해서 싱귤레이터(10)로 이동시킨다.

싱귤레이터(10)는 여러 열로 인입된 소포들을 일렬로 만들어 소포구분기 인덕션(90)으로 이동시킨다.

티퍼용 컨베이어 벨트(30)는 디스태커(20)에서 소포 병목현상 발생 시 속도를 조절하며, 디스태커(20)는 싱귤레이터(10)에서 소포 병목현상 발생 시 속도를 조절한다. 싱귤레이터(10)는 소포구분기 인덕션(90)에서 병목현상 발생 시 속도를 조절한다.

이와 같이, 소포구분기의 처리성능 및 소포구분기 인덕션(90)의 소포 처리 속도에 따라서 물품 자동 투입 장치의 싱귤레이터(10), 디스태커(20), 티퍼용 컨베이어벨트(30)의 소포 처리 속도가 조절될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 싱귤레이터를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서는 싱귤레이터(10)를 기구적인 관점에서만 도시하였고, 도 3에서는 싱귤레이터(10)를 기능적인 관점에서 도시하였다.

도 3을 참고하면, 싱귤레이터(300)는 이송 및 정렬부(310), 영상 센서(320), 학습부(330) 및 제어부(340)를 포함할 수 있다.

이송 및 정렬부(310)는 디스태커(20)를 통해 전달 받은 여러 개의 소포를 하나씩 일렬로 정리하여 소포구분기 인덕션(90)으로 이송한다. 이송 및 정렬부(310)는 복수 개의 벨트(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 복수 개의 벨트는 소포의 이송 방향에 수직으로 설치되며, 복수 개의 벨트 상에 여러 개의 소포가 일렬로 정렬되면서 이송된다.

영상 센서(320)는 이송 및 정렬부(310) 상단에 설치되며, 이송 및 정렬부(310)를 통해 이송되는 소포들의 영상을 실시간으로 획득하고, 획득한 소포 영상 정보를 학습부(330)로 전달한다. 영상 센서(320)는 예를 들면, 카메라일 수 있다.

학습부(330)는 소포 영상에 대한 학습 영상을 이용한 학습을 통해 영상 센서(320)로부터 전달 받은 소포 영상으로부터 해당 소포의 좌표 정보를 출력한다. 예를 들면, 학습부(330)는 심층 학습(deep learning)을 이용할 수 있다. 학습 영상은 낱개의 소포 영상, 소포의 면과 면이 붙은 소포 겹침 영상과 이송 및 정렬부(310)의 벨트의 색과 같은 색상 계열의 소포 영상을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 학습부(330)는 학습을 통해 소포의 면과 면이 붙은 소포와 이송 및 정렬부(310)의 벨트의 색과 같은 색상 계열의 소포를 인식하며, 이들의 좌표 정보를 출력할 수 있다.

학습부(330)는 낱개의 소포 및 소포 겹침을 인식하고 각 소포의 좌표 정보라는 출력이 나오도록 학습 영상을 이용하여 학습 모델을 생성한다. 학습부(330)는 학습 영상으로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 이용하여 학습 모델을 생성할 수 있다.

학습부(330)는 영상 센서(320)로부터 전달 받은 소포 영상으로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 학습 모델의 입력으로 설정하여, 학습 모델의 출력에 해당하는 각 소포의 좌표 정보를 제어부(340)로 전달한다.

기존 영상 인식 기법에서는 겹쳐진 소포를 하나의 소포로 인식하거나 벨트 색상과 동일한 색상의 소포를 인식하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 겹쳐진 소포나 벨트 색상과 동일한 색상의 소포를 이용하여 학습을 수행하고 그 결과인 학습 모델을 이용하므로, 개별 소포, 면과 면이 붙어서 투입되는 소포, 벨트 색상과 동일한 검정계열의 소포가 입력 되어도, 개별 소포로 인식하고 해당 소포의 좌표 정보를 추출할 수 있다.

제어부(340)는 학습부(330)로부터 전달받은 소포 좌표 정보에 기반하여 각 소포의 순서를 정하고, 각 소포의 순서에 맞게 해당 벨트의 속도를 조절하여 최종적으로 각 소포가 일렬로 배출되도록 한다. 이를 위해 제어부(340)는 각 소포의 순서에 맞게 해당 벨트의 속도 정보를 포함하는 제어 정보를 이송 및 정렬부(310)로 전달한다.

이송 및 정렬부(310)는 제어부(340)의 제어 정보에 따라 각 벨트의 속도를 조절한다. 예를 들어, A 소포가 1번 벨트에 위치해 있고, B 소포가 2번 벨트에 위치해 있으며, C 소포가 3번 벨트에 위치해 있다고 가정하고, 제어부(340)가 학습부(330)로부터 전달받은 소포 좌표 정보에 기반하여 C 소포, B 소포 및 A 소포 순으로 순서가 정해졌다고 가정한다. 그러면 제어부(340)는 C 소포, B 소포 및 A 소포 순으로 소포구분기 인덕션(90)에 해당 소포가 인입되도록, 각 소포가 위치해 있는 벨트의 속도를 결정하고, 각 벨트의 속도 정보를 포함한 제어 정보를 이송 및 정렬부(310)로 전달한다. 그러면, 이송 및 정렬부(310)는 제어 정보를 토대로 각 벨트의 속도를 조절하게 되고, 결과적으로 C 소포, B 소포 및 A 소포 순으로 각 소포가 소포구분기 인덕션(90)로 전달된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 학습 모델을 이용하면, 겹쳐진 소포를 1개가 아닌 2개로 정확하게 인식할 수 있고, 벨트와 동일 색상 계열의 소포도 정확히 인식함으로써, 이송 및 정렬부(310)에서 각 소포를 제대로 정렬할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 물품 정렬 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참고하면, 학습부(330)는 낱 소포, 겹쳐진 소포 및 벨트 색상과 동일 색상 계열의 소포에 대한 학습 영상을 수집하고 학습 영상을 이용한 학습을 통해 개별 소포 인식 및 개별 소포의 좌표 정보 추출을 위한 학습 모델을 생성한다(S410).

학습부(330)는 영상 센서(320)로부터 소포 영상 정보를 수신하면(S420), 소포 영상 정보로부터 특징 정보를 추출하고(S430), 추출된 특징 정보를 학습 모델로 입력하여 학습 모델의 출력에 해당하는 각 소포의 좌표 정보를 획득한다(S440).

학습부(330)는 각 소포의 좌표 정보를 제어부(340)로 전달한다.

제어부(340)는 학습부(330)로부터 전달받은 각 소포의 좌표 정보에 기반하여 각 소포의 순서를 결정하고(S450), 각 소포의 순서에 맞게 각 소포가 위치한 벨트의 속도를 결정한다(S460).

제어부(340)는 벨트의 속도 정보를 포함한 제어 정보를 이송 및 정렬부(310)로 전달한다.

이송 및 정렬부(310)는 제어부(340)의 제어 정보에 따라 벨트의 속도를 조절하여 각 소포를 일렬로 배출한다(S470).

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 벨트의 색상과 동일 색상 계열의 소포가 투입되거나, 겹쳐진 다중 소포가 투입되거나, 낱 소포가 투입되어도, 이에 관계없이 학습 기반으로 개별 소포를 판단하여 추출된 좌표 정보를 기반으로 순서를 정한다. 특히, 소포 겹침 방지를 위한 추가적인 하드웨어 없이도 겹쳐진 소포도 각각의 개별 소포로 구별할 수 있으므로, 소형의 물류시설에도 싱귤레이터의 적용이 가능해진다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 싱귤레이터의 물품 정렬 방법 중 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 아래에서는 싱귤레이터의 물품 정렬 방법이 컴퓨터 시스템에 결합된 실시 예에 대해서 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 싱귤레이터의 개략적인 도면으로, 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한 싱귤레이터의 기능 중 적어도 일부를 수행하는 데 사용할 수 있는 시스템을 나타낸다.

도 5를 참고하면, 싱귤레이터(500)는 프로세서(510), 메모리(520), 저장 장치(530) 및 입출력(input/output, I/O) 인터페이스(540)를 포함한다.

프로세서(510)는 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.

메모리(520)는 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory, DRAM), 램버스 DRAM(rambus DRAM, RDRAM), 동기식 DRAM(synchronous DRAM, SDRAM), 정적 RAM(static RAM, SRAM) 등의 RAM과 같은 매체로 구현될 수 있다.

저장 장치(530)는 하드 디스크(hard disk), CD-ROM(compact disk read only memory), CD-RW(CD rewritable), DVD-ROM(digital video disk ROM), DVD-RAM, DVD-RW 디스크, 블루레이(blu-ray) 디스크 등의 광학 디스크, 플래시 메모리, 다양한 형태의 RAM과 같은 영구 또는 휘발성 저장 장치로 구현될 수 있다.

메모리(520) 또는 저장 장치(530)에는 앞에서 설명한 학습된 학습 모델이 저장될 수 있다. 또한 메모리(520) 또는 저장 장치(530)에는 학습 영상이 저장될 수 있다.

I/O 인터페이스(540)는 프로세서(510) 및/또는 메모리(520)가 저장 장치(530)에 접근할 수 있도록 한다. 또한 I/O 인터페이스(540)는 외부와의 인터페이스를 제공할 수 있다.

프로세서(510)는 도 1 내지 도 4에서 설명한 물품 정렬 기능을 수행할 수 있으며, 학습부(330) 및 제어부(340)의 적어도 일부 기능을 구현하기 위한 프로그램 명령을 메모리(520)에 로드시켜, 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 설명한 동작이 수행되도록 제어할 수 있다. 그리고 이러한 프로그램 명령은 저장 장치(530)에 저장되어 있을 수 있으며, 또는 네트워크로 연결되어 있는 다른 시스템에 저장되어 있을 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

물품 정렬을 위한 싱귤레이터로서,
복수의 벨트 상으로 인입되는 다수 개의 물품을 일렬로 만들어 간격을 조절하면서 정렬하면서 이송하는 이송 및 정렬부,
상기 이송 및 정렬부를 통해 이송되는 물품들의 영상을 획득하는 영상 센서,
상기 영상 센서로부터 획득된 영상으로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 입력으로 하는 학습 모델의 출력으로부터 각 물품의 좌표 정보를 획득하는 학습부, 그리고
상기 각 물품의 좌표 정보를 토대로 상기 복수의 벨트 각각의 속도를 제어하여 소포구분기에서 병목현상이 발생시키지 않도록 하는 제어부를 포함하되,
상기 학습 모델은 적어도 하나의 물품이 포함된 학습 영상을 이용하여 각 물품의 좌표 정보를 출력하도록 학습되며,
상기 학습 영상은 낱개의 물품 영상, 겹쳐진 물품 영상 및 상기 이송 및 정렬부의 벨트와 동일 색상 계열의 물품 영상을 포함하고,
상기 이송 및 정렬부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 각 물품이 위치한 벨트의 속도를 조절하여 상기 각 물품을 일렬로 배출하는
싱귤레이터.
제1항에서,
상기 제어부는 상기 각 물품의 좌표 정보를 토대로 상기 각 물품의 순서를 결정하고, 상기 각 물품의 순서에 맞게 상기 각 물품이 위치한 벨트의 속도를 제어하는 싱귤레이터.
삭제
삭제
싱귤레이터에서의 물품 정렬 방법으로서,
복수의 벨트 상으로 인입되는 다수 개의 물품을 촬영한 영상을 획득하는 단계,
학습 모델을 이용하여 상기 영상으로부터 각 물품의 좌표 정보를 획득하는 단계,
상기 각 물품의 좌표 정보를 토대로 각 벨트의 속도를 조절하여 소포 구분기에서 병목현상이 발생되지 않도록 상기 복수의 벨트 상에서 상기 각 물품을 일렬로 배출하는 단계; 그리고
적어도 하나의 물품이 포함된 학습 영상을 이용하여 각 물품의 좌표 정보를 출력하도록 상기 학습 모델을 학습시키는 단계를 포함하되,
상기 학습 영상은 낱개의 물품 영상, 겹쳐진 물품 영상 및 이송 및 정렬부의 벨트와 동일 색상 계열의 물품 영상을 포함하고,
상기 배출하는 단계는
상기 각 물품의 좌표 정보를 토대로 상기 각 물품의 순서를 결정하는 단계, 그리고
상기 각 물품의 순서에 맞게 상기 각 물품이 위치한 벨트의 속도를 조절하는 단계를 포함하는
물품 정렬 방법.
삭제
삭제
제5항에서,
상기 획득하는 단계는
상기 영상으로부터 특징 정보를 추출하는 단계, 그리고
상기 학습 모델이 상기 특징 정보를 입력으로 하여 상기 각 물품의 좌표 정보를 출력하는 단계를 포함하는 물품 정렬 방법.