KR20170077143A

KR20170077143A - 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치 및 분류 기계

Info

Publication number: KR20170077143A
Application number: KR1020177011858A
Authority: KR
Inventors: 로렌초 모로니; 로렌조 치에레고; 아틸리오 솔다비니
Original assignee: 파이브스 인트라로지스틱스 에스.피.에이.
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2035-10-21
Also published as: WO2016067163A1; CA2963873C; JP6629853B2; CN106999987A; EP3212546B1; US20170349385A1; JP2017533822A; US10301122B2; BR112017008869A2; BR112017008869B1; CA2963873A1; KR102048330B1; CN106999987B; EP3212546A1

Abstract

분류 기계(1)에 물품을 공급하기 위한 장치는, 전진 방향(A1)을 따라 물품 또는 소포를 전진시키기 위한 컨베이어 면(26); 물품이 컨베이어 면(26) 상에서 움직이고 있을 때, 물품 표면 상의 결정된 수의 점의 3차원 좌표를 얻고 이 좌표를 좌표 벡터로 조직화할 수 있는 광학 검출 장치(18); 물품을 컨베이어 면(26)으로부터 집고 집힌 물품을 원하는 위치에 배치하기 위해 제공되어 있는 매니퓰레이터(19); 및 컨베이어 면(26) 상에서 움직이고 있는 각 물품에 대해 물품의 3차원 표현을 얻도록 좌표 벡터를 처리하기 위해 제공되어 있는 제어 시스템을 포함하고, 3차원 표현은 제어 시스템이 물품을 집어 배치하기 위한 매니퓰레이터를 취급할 때 근거가 되는 정보를 포함한다. 본 발명은 또한 생산력과 정확도를 증가시키기 위한한 분류 기계, 및 물품을 분류 기계에 공급하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치 및 분류 기계{A DEVICE FOR FEEDING ITEMS TO A SORTING MACHINE AND SORTING MACHINE}

본 발명은 분류 기계의 자동 로딩 스테이션으로 향하는 컨베이어 벨트 상의 소포 흐름의 시각적 3차원 스캐닝을 위한 방안, 및 상기 흐름 내에 있는 소포와 포장물의 로봇화된 선택적 조작을 위한 방안에 관한 것으로, 제공되는 방안은 분류 시스템의 생산성과 정확도를 증가시키기 위한 것이다. 본 발명은 특히 우편 서비스 및 배달 분배 서비스에서 사용되기 위한 것인데, 이러한 서비스에서 소포는 크기 및 포장 특성에 있어 매우 다양하다. 위에서 언급한 바와 같은 분야에서, 대부분의 물품이 중간 크기 및 작은 크기의 소포 및 포장물(이는 "픽 앤드 플래이스(pick and place)"형의 매니퓰레이터에 의해 편리하게 취급될 수 있음)이지만, 부피가 매우 큰 소포들이 또한 분류 기계에 로딩될 필요가 있다. 컨베이어 벨트 상에 위치하는 소포 및 포장물의 식별 및 3차원 측정에 근거하여, 본 발명은 컨베이어 벨트로부터 소포를 집어 분류 기계 셀 상으로 정확히 로딩하기 위한 매니퓰레이터를 사용하며, 그리하여, 서로 나란히 배치되어 있거나 서로 상하로 부분적으로 겹쳐져 있는 이중 소포 및 포장물의 결점을 더 극복할 수 있다. 동일한 분류 셀 상에서 부피가 큰 하나의 소포 또는 2개의 소포(EP 0927689 및 EP 0963929 특허에 따라 연속적으로 분류되도록 배치됨)를 취급할 수 있는 분류 기계를 참조하면, 상기 비젼 및 조작 방안은 로딩 라인 상에서 소포 쌍을 얻을 수 있고, 이들 소포의 쌍은 동일한 분류 셀 상으로 동시에 로딩되도록 적절히 배치되고 배향되어 있으며, 그래서 분류 기계의 용량이 상당히 증가된다.

분류 기계는 로딩되어 있는 물품을 분류하여 각각의 목적지에 전달하는 일을 한다. 높은 생산성, 목적지의 수, 및 설계의 유연성 면에서 가장 중요한 용도를 위한 종류의 기계는 회전식 원형 컨베이어 분류 기계이다. 이 회전식 원형 컨베이어 분류 기계는 일반적으로 동일한 피치를 갖는 캐리지를 포함하는데, 이들 캐리지는 관절식으로 서로 연결되어 있어 체인을 형성하며, 이 체인은 일장한 속도(현재 용도에서는 최대 약 3 m/s)로 폐경로를 따라 슬라이딩한다. 각 물품을 캐리지 상에 자동적으로 로딩하기 위한 런인(run-in) 스테이션은, 분류 기계의 경로 및 런아웃 스테이션과 대향하며, 런아웃 스테이션에서 목적지가 같은 물품들이 언로딩되고 모이게 된다. "크로스-벨트" 분류 기계는 회전식 원형 컨베이어 분류 기계이고, 각 캐리지에는 "셀"이라고 하는 컨베이어 벨트가 제공되어 있고, 그 셀의 작동 방향은 분류 기계의 방향에 수직이다. 다른 종류의 분류 기계는, 소포를 받아 목적지로 분류하기 위해 캐리지 상에서 팁퍼(tipper) 플레이트를 가지고 있다. 크로스-벨트 기계가 본 발명에는 더 흥미롭지만, 기술적 특징이 우편 및 배달 분류 센타에서 취급되는 소포의 흐름 내에 있는 다양한 종류의 소포, 패킷, 포장물, 가방, "플랫(flat)"이라고 하는 얇은 물품 및 부피가 큰 패키지 및 무거운 중량물을 동일한 기계에서 직접 취급할 수 있게 해주기 때문에 다른 종류의 분류 기계에도 적용될 수 있다.

도 1은 전형적인 크로스 벨트 기계(1)를 도시하는데, 이 크로스 벨트 기계는, 분류 기계의 셀에 소포를 로딩하는 역할을 하는 로딩 스테이션(2)을 포함하는 2개의 영역, 및 목적지가 동일한 소포를 모으기 위한 슬라이드로 이루어진 몇몇 목적지 영역(3)을 가지고 있다. 도 2는 분류 기계에 위치되어 있는 고용량 자동 로딩 라인을 나타내는데, 이는 일반적으로 우편 또는 배달 서비스에서 사용되도록 되어 있다. 상기 스테이션은 개별 소포를 취급하고, 소포의 바코드를 판독하여 그 소포를 식별하고, 도 2의 소포(10)로 나타나 있는 바와 같이 소포의 긴 변이 셀 벨트와 동일한 방향(즉, 기계의 방향에 수직인 방향)으로 배향되도록 소포를 분류 기계의 셀의 보드 위에 로딩하며, 그리고 마지막으로, 로딩된 소포와 관련된 모든 정보를 분류 기계의 제어 시스템에 전달하게 된다. 자동 로딩 스테이션의 정확한 작업을 위해서는, 소포들이 스테이션에 개별적으로 전달되어야 하느데, 즉 소포들은 컨베이어 벨트 상에 서로 앞뒤로 배치되어야 하고, 그래서, 분류 기계 상에 로딩되어야 하는 소포의 흐름은 일반적으로 수동 또는 자동적인 분리 과정으로 일어나게 된다. 첫번째 경우, 소포는 작업자에 의해 컨테이너로부터 언로딩되거나 운반 수단으로부터 직접 언로딩되고 연속적인 언로딩 컨베이어 벨트 상에 배치되고, 그래서 다음 벨트로부터 쉽게 분리되어 분류 기계에 있는 자동 로딩 스테이션(2)에 전달된다. 두번째 경우에는, 소포는 일반적으로 케이지 또는 팔렛트 티플러(tippler)를 통해 집결기 상으로 언로딩되고 소포 흐름은 분리 시스템에 전달된다. 이 분리 시스템은 소포를 길이 방향으로 분리하기 위한 일련의 상승 속도 컨베이어 벨트를 포함할 수 있고, 나란히 배치되어 있는 소포의 분리를 용이하게 하기 위해 90°의 방향 변화를 갖는 컨베이어를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 시스템은, 분류 기계에 위치되어 있는 로딩 라인의 이용 가능성에 부합하도록 가변적인 케이던스(cadence)를 가지고 적절히 이격되어 있는 단일 소포를 출구에 제공하기 위한 전용의 분리 시스템을 포함할 수 있다. 수동 또는 자동 분리기에서 나와 로딩 스테이션(2)으로 향하는 소포 흐름은 도 2에 나타나 있는 일련의 짧은 컨베이어 벨트에 의해 취급된다. 그래서, 소포는, 수직 컨베이어 쪽으로 경사진 동력화된 롤러로 형성된 컨베이어(14)에 의해 가장 긴 변을 따라 정렬된다. 이렇게 배향된 소포는 컨베이어 벨트(13)에 보내지고, 이 컨베이어 벨트에는 일반적으로, 움직이고 있는 소포의 중량과 부피를 측정하기 위한 시스템이 제공되어 있고, 이미지 분석 챔버 또는 레이저 스캐너로 이루어져 있는 터널(12)이 제공되어 있어, 소포 목적지르 결정하기 위해, 소포에 부착되어 있는 라벨 상의 코드를 식별하게 된다. 그래서, 포토셀 배리어(11)를 통해 제어되는 소포는 컨베이어 벨트(4)에 의해 분류 기계의 셀에 평행한 방향을 따라 배향되고, 그 컨베이어 벨트는 수용 벨트(5)에 대해 60°의 각도를 이룬다. 벨트(5)에 대한 벨트(4)의 런치(launch) 속도는, 벨트(5) 방향의 속도 성분(그 벨트의 속도와 같음)이 소포에 주어지도록 되어 있으며, 그래서, 소포는 벨트(5) 상에서 그의 배향을 유지할 수 있고, 이 배향은 분류 기계의 셀에 평행하다.

그래서 소포는 그의 위치, 크기 및 배향을 결정하기 위해 포토셀 배리어(6) 아래를 지나게 된다. 이러한 정보에 근거하여, 소포를 로딩하는데 적합한 분류 기계의 셀이 선택되고, 그후, 소포가 분류 기계의 셀과 만나도록 해주는 궤적을 소포에 주기 위해 동기화기 컨베이어(7) 속도가 취급된다. 도 2는 분류 기계의 셀에 온보드 로딩하는 것을 상세히 나타내고 있는데, 컨베이어 벨트(8)는 기계 방향에 대해 30°로 경사져 있고, 그의 속도(Ⅵ)는, 분류 기계의 속도(Vs)와 같은 기계 방향 성분을 가지고 있다. 셀 속도의 컨베이어 벨트는, 분류 기계의 방향에 수직인, 벨트(8)의 속도 성분과 같은 속도(Vb)로 작동된다. 이렇게 해서, 셀 벨트의 각 점(p)은, 30°를 이루는 상기 벨트의 그래서 또한 소포(10)의 무게 중심(g)과 정확히 같은 속도(Vs + Vb = Ⅵ)를 갖게 된다. 그래서, 소포는 어떤 회전이나 감속도 없이 온보드 로딩된다. 일단 소포의 온보드 전달이 종료되면, 셀 벨트는 낮은 감속도 값에 근거하여 셀 상의 소포를 멈추게 된다.

우편 또는 속달 서비스에서, 소포와 겉봉투는 취급되는 물품의 대분을 차지하는데, 예컨대 속달의 일반적인 전달 흐름에서, 500x400x400 mm 까지의 크기를 갖는 소포가 모든 취급 대상 물품의 약 60%를 차지한다. 큰 크기와 큰 부피를 갖는 소포가 속달의 전달 흐름에서 차지하는 배율은 작은데, 예컨대 1000 mm 보다 긴 소포는 모든 취급 대상 물품의 약 3%만 차지한다. 그러나, 동일한 분류 기계에서 일반적으로 1400x800x800 mm 까지의 가장 부피가 큰 소포로 취급하는 것이 특히 편리하다. 사실, 소포가 소포 흐름으로부터 제거되고 운반 수단에 의해 언로딩되어 분류 기계로 보내지는 일 가능한 수동 소포 취급은 귀찮고 비용이 많이 든다. 로딩을 위해서는, 도 2에서 소포(10)로 나타나 있는 바와 같이, 부피가 큰 소포는 그의 축이 분류 기계의 유닛과 평행하게 되도록 배향되어야 한다는 점에서, 부피가 매우 큰 소포를 취급하는 자동 로딩 라인의 용량은 그 라인의 설계에 영향을 주게 된다. 가장 긴 변이 분류 기계의 방향에 수직하게 배향되는 소포 화물은 분류 기계의 생산성을 더 크게 해줄 수 있고 또한 분류 기계에서 나오는 부피가 큰 물품의 언로딩을 더 쉽고 안전하게 해준다. 위와 같은 중요한 이점에도 불구하고, 로딩 라인이 작은 크기의 물품을 취급할 때, 부피가 큰 소포를 로딩 라인 상에 배향시켜야 하는 필요성으로 인해 로딩 라인의 용량, 즉 분 당 로딩되는 소포의 수가 감소한다는 점을 유념해야 한다. 이때문에, 한 로딩 작업에 필요한 자동 로딩 스테이션의 수가 일반적으로 증가하게 된다.

로딩 라인의 생산성과 관련한 현재의 한계는 분리기의 용량을 충분히 이용하지 못하며, 그래서 분리기에서 나오는 흐름을 여러 개의 로딩 라인에 분산시키는 것이 필요하게 된다.

본 발명의 목적은, 부피가 매우 큰 소포를 취급할 수 있는 능력을 그대로 유지하면서, 로딩 라인의 용량을 증가시키는 것이다.

자동 분리 시스템을 갖는 그들 용례를 참조하면, 본 발명의 일 목표는, 분리기의 하류에 배치되어 있는 단일 로딩 라인을 그의 용량에 나쁜 영향을 줌이 없이 사용하는 것이다.

상기 요건은 기본적으로 로딩 라인의 현재 용량 값을 두 배로 하는 것에 대응한다. 로딩 라인의 용량을 제한할 수 있는 다른 주 결점은, 분리되지 않은 다수의 물품으로 인해 생기는 잘못된 조건(자동 로딩 스테이션에 제공되어 있는 광학 배리어(6)에 의해 검출됨)에 대해 필요한 기계 스탑에 기인하는 것이다. 도 3은 2개의 전형적인 분리 오류(16, 17)를 나타내고 있는데, 광학 배리어(6)에 의해 검출되면, 그러한 오류로 인해 로딩 스테이션이 멈출 수 있거나, 또는 검출되지 않으면 분류 오류가 일어날 수 있는데, 이 경우 다수의 물품이 단일 물품으로서 로딩된다. 수동 또는 자동 분리는 일반적으로 중간 크기와 큰 크기의 표준 소포의 경우에 효과적이지만, 작은 소포, 강성이 거의 없는 불규칙한 형상의 소포, 운반 중에 불안정한 소포, 특히 "플랫(flat)"이라고 하는 작은 두께의 물품의 경우에는 덜 효과적이다. 분리 또는 운반 중에, 일부 물품이 서로 나란이 배치될 수 있는데, 특히, 작은 크기의 소포(17)가 부피가 큰 소포 옆에 있게 될 수 있으며(도 3에 나타나 있음) 도 2의 분리 벨트(15)는 부피가 큰 소포에는 효과가 없다. 소위 "플랫"이 종종 서로 나란히 배치되거나 또는 상하로 결치게 된다(16). 오리엔터(14) 자체는, "플랫"이 상하로 겹치는 경우의 수를 증가시킬 수 있다. 그의 각진 롤러는 소포를 수직 컨베이어 벨트(롤러의 속도 보다 높은 속도를 가짐)에 밀게 되는데, 그래서 그 소포는 그의 가장 긴 변을 따라 배치된다. 수직 벨트의 더 높은 속도 때문에, 2개의 소포가 표준형이고 유사한 크기를 갖는 다면, 오리엔터(14)는 소포가 서로 나란히 배치되는 경우를 또한 해결할 수 있다. 위와 같은 점은, 도 3에 나타나 있는 바와 같은 작은 크기의 소포(17)가 부피가 큰 소포의 옆에 있는 경우에는 해당되지 않으며, "플랫"이 서로 근접해 있는 경우에는 심지어 부정적인 영향이 나타날 수 있는데, 왜냐하면, 그러한 경우, 플랫들은 서로에 밀리게 되고 또한 작은 두께 때문에 가끔 서로 겹치기 때문이다.

도 3의 포토셀 배리어(6)을 사용하면, 분류 기계에 위치되어 있는 로딩 스테이션에 대해 이중 물품을 식별할 수 있는데, 하지만, 신뢰성이 부족한 상태에서 물품이 특별한 출구에서 분류되고 수동으로 취급되는 경우, 광학 배리어를 사용하기 때문에, 잘못된 이중 검출이 일어나는 경우가 많으며 그래서 다시 취급될 필요가 있는 물품의 수가 증가하게 된다. 실제로, 로딩 스테이션(2)에 이중 및 잘못된 이중이 존재하면, 다수의 물품 또는 잘못된 이줌의 자동적인 로딩 절차에서는 컨베이어 라인을 멈추는 것이 필요하고 또한 물품을 안전하게 로딩하기 위해 필요한 추가 작업이 필요하게 되므로, 부정확한 분류가 일어나고, 분류 기계의 생산성이 손실되고 수작업이 필요하게 되며 또한 로딩 스테이션 자체의 생산성이 손실된다.

이하, 비제한적인 예로 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명하도록 한다.

도 1은 물품 분류 설비의 개략도를 나타낸다.
도 2는 물품을 자동으로 로딩하기 위한 스테이션을 포함하는 도 1의 설비의 일부 영역의 개략도를 나타낸다.
도 3는 도 2의 영역의 추가 도를 나타내는 것으로, 물품이 서로 분리되지 못하는 2가지의 예가 나타나 있다.
도 4는 부분적으로 겹친 물품이 컨베이어 밸트로부터 픽업되어 분류 기계의 분류 셀 상으로 배치될 때 본 발명이 어떻게 적용되는지에 대한 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 광학 검출 장치의 개략도를 나타낸다.
도 6, 7 및 8은 본 발명에서 실행되는 일부 데이타 처리를 나타낸다.
도 9 및 10은 매니퓰레이터(19)를 위한 일부 실제 방안을 나타낸다.
도 11 및 12는 작은 크기의 물품 쌍을 단일의 분류 셀에 로딩하기 위한 구성과 관련된 본 발명의 적용을 일련의 (a), (b), (c) 및 (d)로 나타내고 있다.
도 13은 매니퓰레이터(19)를 이용하여 물품을 픽업하고 이어서 분류 셀 상으로 직접 로딩하는 것에 관한 실시 형태를 나타낸다.
도 14 및 15는 본 발명에 따른 작업 순서의 다른 예를 나타낸다.

부피가 큰 물품을 취급할 수 있는 가능성을 유지하면서, 로딩 스테이션의 개선된 용량과 정확성을 얻고자 하는 목표를 달성하기 위해, 본 발명은 비젼(vision)과 로봇화된 픽업 기술의 통합("픽 앤드 플래이스"라고 함)을 제공한다. 이러한 기술은 분류 기계로 가는 흐름으로부터 작은 크기의 소포와 플랫을 픽업하기 위한 것이며, 그래서 그 소포와 플랫은 분류 기계에 더 효율적으로 로딩될 수 있다. 상기 "픽 앤드 플레이스" 기술은, 그렇지 않으면 자동 로딩 라인의 용량을 제한하게 되는 분리 오류를 식별하고 교정하기 위해 또한 제공된다.

비젼 시스템을 통해, 단일의 소포(특히 작은 소포와 플랫)가 식별되고 측정되도록, 움직이는 컨베이어 벨트 상에 있는 소포의 흐름에 대한 자동 분석이 행해지는데, 이때 다수의 물품의 존재에 대한 데이타가 제어 시스템에 제공된다. 소포의 위치와 크기에 관한 정보는 컨베이어 벨트 상의 전체 경로를 따라 있는 추적 시스템에서 이용될 수 있고, 로봇 픽업 장치가 작용할 수 있다. 스캐닝과 분석은 3차원적이어야 하고 또한 최대 2 m/s 속도의 컨베이어 벨트 상에서 적어도 6000 소포/시간의 흐름을 유지할 수 있어야 하며, 소포의 크기는 배달원에 의해 취급되는 일반적인 크기이다. 3차원 스캐닝은 섀도잉 관련 문제의 방해를 받지 않아야 하는데, 이는, 작은 소포는 큰 소포의 옆에 배치되더라도 정기적으로 분석됨을 의미한다. 또한, 플랫, 특히 부분적으로 겹쳐진 플랫이 컨베이어 벨트 상에서 검출되도록, 치수 측정은 벨트의 컨베이어 표면의 근처에서 적어도 약 1 mm의 해상도를 필요로 하며, 그 치수 측정 범위는 약 800 mm 이어야 한다. 3차원 분석은 알려져 있는 여러 가지 기술에 근거하여, 예컨대 입체 카메라 또는 이동 방향에 수직인 방향을 따라 레이저 비임에 의해 수행되는 스캐닝을 분석하는 카메라에 의해 수행될 수 있다. 위와 같은 모든 요건을 만족하기. 소포의 3차원 분석을 위한 바람직한 혁신적인 방안이 도 5에 나타나 있난데, 이는 고해상도 광학 배리어(22, 23)(바닥 상에 있는 각 물품의 투영을 정확하게 결정하기 위해 포토셀로 구성되어 있음), 소포의 수직 윤곽을 측정하기 위해 삼각측량 레이저 센서로 형성되어 있는 밸리어(24), 및 마지막로 컨베이어 벨트 상에서 운반되는 중에 언제 든지 각 소포의 위치를 정확히 파악하기 위한 추적 시스템의 조합으로 이루어져 있다. 추적 시스템에 의해, 서로 다른 위치 및 서로 다른 시간에서 얻어진 개별 소포 관련 정보를 상관시킬 수 있으며 또한 운반을 따른 어떤 위치에서도 개별 소포와 관련된 모든 정보를 이용할 수 있게 된다. 2개의 스캐닝 베리어가 컨베이어 벨트(26) 상에 설치되어 있고, 이 컨베이어 벨트의 전진은 도 5에 도시되어 있는 증분 인코더(25)의 임펄스를 통해 정확히 측정된다. 광학 배리어는, 포토셀 배리어가 더 잘 식별되도록(23), 연속적인 두개의 컨베이어 벨트 사이의 자유 공간(도 5에서 증가되어 있음)에 대해 설치된다. 광학 배리어는 일 열의 발신기(23) 및 일 열의 수신기(22)로 구성되며, 이것들은 각각의 송신기와 정렬되어 있다. 소포가 지나가는 동안에, 송신기는 약화되며, 그래서 제어 시스템은 인코더 신호(25)의 각 전달시 수신기의 상태를 판독하여 그 수신기의 상태를 벡터 내에 저장할 수 있다. 이러한 벡터 전체에 의해, 2개의 플랫이 부분적으로 겹쳐져 있는 것을 도시하는 도 6의 예에 나타나 있는 바와 같이, 움직이고 있는 소포의 면에서 투영을 재건할 수 있다. 해상도는 수신기와 인코더 피치로 결정되며, 사실, 상용화된 광학 배리어는 10 mm의 피치를 가능하게 하고, 인코더는 그의 임펄스가 10 mm의 컨베이어 벨트 전진에 대응하도록 선택될 수 있다. 도 5의 삼각측량 레이저 센서(24)의 배리어에서, 각 센서는 컨베이어 벨트의 전진에 의해 규정되는 스캐닝 라인을 따라 있는 물품의 일 분분을 연속적으로 측정할 수 있다. 각 센서는 레이저 비임을 방출하고, 소포 표면에 부딪힌 점에 의해 반사된 레이저 비임을 받는 각도를 높은 정확도로 측정한다. 일단 각도가 알려지면, 소포 표면 상의 점의 거리가 정확하게 측정되고, 이로부터 컨베이어 벨트의 표면에 대한 점의 치수가 얻어진다. 1000 mm의 측정 범위 내에서 1 mm의 해상도를 가지며 5 m/s의 간격으로 측정치를 업데이트할 수 있어 충분히 빠른 특히 정확한 센서가 상용화되어 있다. 소포가 배리어(24) 아래를 지나가고 있을 때, 센서는 도 7의 세부(b)에 나타나 있는 바와 같이 센서의 위치에 의해 규정되는 라인을 따라는 소포 표면의 스캐닝에 대응하는 아날로그 신호를 제공한다. 센서의 아날로그 신호는 인코더의 2개의 펄스 또는 10 m/s의 간격에 대응하여 20 mm 피치로 샘플링될 수 있고, 컨베이어 벨트의 속도는 2 m/s 이다. 아날로그 신호의 디지털 변환에 의해, 인코더 천이(transition)과 관련된 벡터에 저장되는 데이타가 제공되는데, 즉 인코더 임펄스에 의해 측정되는 전진에 따라 랭크되는 위의 벡터 내에 포함되는 모든 데이타가 물품의 수직 운곽을 재건할 수 있다. 소포의 추적 기능 및 컨베이어 벨트에 대한 관련 정보는 제어 시스템을 제어하여, 언제 든지 각 소포의 위치를 알고 또한 저장된 정보를 판독하거나 이용가능한 새로운 정보를 추가하기 위해 그의 데이타에 접근할 수 있다. 추적은 비젼 및 소포와 플랫의 로봇화된 픽킹(picking)에 대한 제어에 관련된 처리 기능을 위한 핵심 기능이고, 이는 본 발명의 대상이고 이후에 설명할 것이다. 추적을 위한 바람직한 해결 방안은, 벨트 요소 전진을 측정하는 인코더(25) 때문에 실제 벨트에 정확히 대응하고 이 벨트와 항상 동기화되는 가상 벨트의 어셈블리를 제공한다. 가상 벨트는 요소 셀에 대응하는 순서 세트의 데이타 구조로 이루어져 있고, 실제 컨베이어 벨트는 분할되어 있는데, 즉 요소 셀의 수는 예컨대 인코더의 피치로 분할되는 컨베이어 벨트의 길이로 주어진다. 2m 벨트는 10 mm 피치를 갖는 인코더, 즉 하나의 펄스로 10 mm 벨트의 요소 전진을 신호하는 인코더를 고려하여 200 개의 데이타 구조로 이루어진 대응하는 가상 벨트를 갖는다.

스캐닝 광학 배리어의 논리 상태 벡터, 삼각측량 센서 배리어의 원드 배리어 및 이미지 3차원 분석의 합성, 소포 목적지 및 소포에 관해 이용가능한 다른 정보와 같은 또 다른 정보가 단일 셀의 데이타 구조에 저장될 수 있다.

소포가 컨베이어 벨트 입구에 오고 있을 때, 그의 데이타는 가장 벨트의 제 1 데이타 구조 내에 저장되고, 인코더의 각 펄스에서, 단일 데이타 구조에 포함되어 있는 데이타는 다음 데이타 구조에 전달된다. 그래서, 소포와 관계된 정보로 이루어진 가상 소포는 컨베이어 벨트 상의 실제 소포와 정확히 동기적으로 가상 컨베이어를 따라 이동하게 된다. 또한, 소포에 관계된 이용가능한 다른 데이타가 가상 소포에 추가될 수 있다. 벨트의 시작부에 위치되는 포토셀 배리어(22, 23)의 스캐닝 중에, 배리어 센서에 대응하는 논리 상태 벡터는, 배리어 아래에 배치되는 셀 벨트 요소에 대응하는 제 1 데이타 구조 내에 저장된다. 이 정보는 새로운 펄스 인코더에 대해 다음 셀로 전진하며, 그래서, 인코더와 동기적으로 얻어진 스캐닝 정보는 실제 소포와 정확히 동기적으로 가상 벨트를 따라 전진하게 된다. 유사하게, 배리어(24)의 센서를 샘플링하여 얻어진 워드 벡터는, 정확히 배리어 아래에 위치되어 있는 벨트 요소에 대응하는 구조에 저장된다. 실제 컨베이어와 가상 컨베이어 사이의 동기화로 인해, 광학 스캐닝 상태가 삼각측량 레이저 센서 배리어의 위치에 대응하는 셀이 도달하고 또한 실제 소포가 그 배리어에 도달하며, 그래서 가상 벨트의 셀 내에서 이차원 스캐닝 상태에 이르게 되면, 레이저 센서 3차원 배리어에서 오는 신호의 샘플링 및 디지털 변환으로 얻어지는 데이타가 동기적으로 추가된다. 이렇게 해서, 3차원 스캐닝 배리어(24)가 극복되면, 광학 스캐닝 데이타 및 3차원 스캐닝 데이타는 가상 벨트의 셀 내에 정렬되며, 그러한 데이타는 실제 소포와 동기적으로 가상 벨트를 따라 한 셀에서 다음 셀로 이동할 것이다. 그리고 각 가상 소포는 실제 소포에서 수행되는 스캐닝의 3차원 합성을 위한 처리로 얻어지는 데이타와 관련된다. 가상 소포가 바코드 판독 터널(12) 아래를 지난 후에, 대응하는 분류 목적지 및 중량과 부피와 같은 알려져 있는 다른 데이타가 그에 관련된다.

도 6은 광학 배리어(22, 23)에 의해 생성된 데이타 구조에서 수행되는 2차원 분석의 단계를 나타내는데, 즉 수신기 섀도잉으로 생기는 점(28)의 세트는 움직이고 있는 물품(27)을 2차원적으로 위에서 본 것에 대응하고, 도면의 특정 예에서, 그 물품은 부분적으로 서로 겹치는 2개의 플랫으로 되어 있다. 이미지는 2차원 직교 좌표계에 대한 것인데, 즉 X 축을 따라 벨트 상의 횡방향 위치가 측정되고, 그런 다음 10 mm 피치 광학 수신기의 위치가 나타나 있고, Y 축을 따라서는 컨베이어의 인코더 펄스 기반 전진이 측정되고, 최종적으로 샘플링된 수신기의 상태가 10 mm의 간격으로 나타난다.

공지된 종류의 이미지 처리 기술을 통해, 물품의 윤곽(29) 점이 결정될 수 있다. 그래서, 컨베이어 상에 평행하게 배치되어 있는 2개의 개별적인 물품은 2개의 윤곽에 의해 규정되는 2개의 개별적인 영역을 나타내므로 쉽게 식별될 수 있다. 각각의 식별된 단일 물품이 대응하는 가상 소포 내에서, 이미지 처리로 얻어진 요약 데이타, 즉 인용되는 물품의 무게 중심의 좌표, 그 물품이 포함되는 직사각형 및 마지막으로 좌표계 내에서의 배향과 관련된다.

또한, 공지된 종류의 이미지 분석 기술에 근거하여, 복잡한 윤곽이 식별되고 처리될 수 있으며, 도 6에 제공되어 있는 윤곽(30)으로 나타나 있는 바와 같이, 부분적으로 겹져진 플랫이 대응할 수 있는 숨은 윤곽이 강조될 수 있다. 이 경우, 분석 기술에 의해, 두 플랫(30, 31)의 가능한 윤곽이 식별될 수 있고, 이들 윤곽은 다음 3차원 배리어(24)의 스캐닝으로 얻어진 데이타와의 상관 관계에 기초하여 식별될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 레이저 센서 배리어의 스캐닝에 대해, 데이타 동기화로 인해, 서로 겹쳐져 있는 것으로 생각되는 두 플랫의 2차원 윤곽을 3차원 스캐닝으로 얻어진 실제 치수 변화와 관련시킬 수 있다.

특히, 겹쳐진 플랫의 유효 존재가 결정될 때, 숨은 선에 대해 일어나는 2차원 이미지 분석에 의해 제공되는 크기 측정치의 불연속성 때문에 신뢰도가 증가될 수 있고, 그래서, 두 물품 중 어느 것이 "픽 앤드 플레이스" 매니퓰레이터에 의해 픽업되기에 가장 적절한 위치에 있는지를 결정할 수 있다.

도 7의 예는 세부(a)에 나타나 있는 바와 같이 서로 별개인 두 플랫의 식별을 보충하는 숨은 선을 제공하는 2차원 광학 분석을 도시한다. 물품(29)에 대해 제공되어 있는 윤곽선에 대해, 세부(b)의 3차원 스캐닝은 크기(32) 불연속성을 나타내며, 이 불연속성에 의해, 부분적으로 겹쳐진 2개의 플랫을 식별할 수 있고, 또한 세부(c)에 나타나 있는 바와 같이, 물품(29)이 상부 위치에 있고 그래서 "집고 놓기" 매니퓰레이터에 의해 픽업될 첫번째 물품임을 식별할 수 있다.

또한, 3차원 스캐닝을 사용하여 윤곽(27') 내에서 물품 집기를 수행하기 위한 가장 적절한 영역을 결정하며, 그 영역은 낮은 크기 불연속성을 특징으로 한다. 제안된 2차원 분석의 윤곽을 따른 크기 측정과 관련된 불연속성이 없으므로, 특정 형태를 나타내는 단일 물품의 존재가 대신 식별될 것이다. 각각의 식별된 소포에 대해, 가상 소포의 데이타 구조 내에 다음 데이타, 즉 무게 중심 좌표, 식별된 소포가 포함되는 직사각형의 꼭짓점 좌표, 픽킹 점 중심의 3차원 좌표 및 감소된 크기 변화를 특징으로 하는 픽킹 영역을 결정하는 직사각형의 꼭짓점의 좌표가 저장될 것이다.

측면 픽킹에 적합한 높이를 갖는 소포에 대해서는, 그 소포의 상면 및 측면이 식별되도록 소포의 3차원 표현이 얻어지며, 제어 시스템이 소포를 선택적으로 집고 놓기 위한 매니퓰레이터(19)를 작동시킬 때 기초하는 측정치가 제공된다

상면은 크기 값의 낮은 변화를 특징으로 하는 영역으로서 식별되며, 측면은 윤곽을 규정하는 좌표계에 대해 일어나는 크기의 큰 변화의 식별에 근거하여 결정된다. 그래서, 수직면이 식별될 수 있으며, 이 수직면은 물품을 반대로 집는데 적합하며, 또는 대안적으로, 경사면이 제공되는데, 이 경사면은 윤곽을 따른 크기 값의 변화 면에서 더 낮은 값을 특징으로 하며, 그래서 물품을 반대로 집는데에는 덜 적합하다.

윤곽에 관련된 수직면이 식별되면, 상기 면의 꼭짓점의 좌표와 측면의 크기, 및 그래서 각 면의 중심에서의 픽킹 직사각형의 좌표를 결정할 수 있다.

그래서 상기 처리로부터 소포의 합성 3차원 표현이 나타나며, 이 표현은 가상 벨트 상에서 실제 소포와 동기적으로 움직이는 물품의 데이타 구조 내에 저장된다. 이미 논의한 바와 같이, 이 추적 방안에 의해, 개별 소포가 픽업되고 있을 때 매니퓰레이터를 취급하기 위한 제어 시스템에 필요한 정보는 컨베이어 벨트(26)의 어떤 위치에서도 접근 가능해야 한다.

위에서 흡인이 일어나거나, 규칙적인 형상의 소포의 측면에서 반대로 집는 그립퍼가 제공되어 있거나 또는 2개의 독립적인 로봇 아암(36)이 공급되어 있는 "집고 놓이" 형의 상업적으로 널리 사용되고 있는 공지된 매니퓰레이터(19)가 있으며, 상기 로봇 아암은 소포의 측면에 대항력을 가하거나 흡입 요소(38)를 통해 플랫을 개별적으로 집어 올리도록 동기화된다. 전술한 모든 시스템은 본 발명의 목적을 위해 유리하게 사용될 수 있다. 로봇 픽킹에 의해, 또한 가상 소포, 추적되고 그래서 실제 소포와 완벽하게 정렬되는 대상물과 관련된 정보에 근거하여, 플랫과 소포는 컨베이어 벨트로부터 픽업될 수 있고 또한 이중 물품으로 인한 결점이 극복될 수 있다.

본 발명의 제 1 양태가 도 4에 나타나 있는데, 매니퓰레이터(19)는, 분류 기계에 있는 자동 로딩 스테이션(2)에 대한 공급을 하는 컨베이어 벨트로부터 플랫과 소포를 제거하도록 되어 있으며, 이중 물품으로 인한 결점이 동시에 극복된다. 픽업된 소포 또는 플랫은 공지된 종류의 인코더 기반 동기화 기술에 따라 매니퓰레이터와 캐리지 또는 움직이는 컨베이어 벨트 사이에서 분류 기계 상으로 직접 로딩될 수 있고, 그 컨베이어 벨트 위에 소포가 배치된다. 이렇게 해서, 이중 물품 또는 겹치는 물품으로 인한 결점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라(로딩 스테이션의 효율 손실이 감소됨), 이 해결 방안으로 인해 로딩 용량이 증가되며, 스테이션(2)은 소포를 로딩하는 임무를 맡게 되며, 큰 소포의 기하학적 특성은 로봇화된 픽킹이 불안전하게 되도록 되어 있다. 이 첫번째 혁신적인 용례(뒤에서 더 상술함)가, 2 및 3 차원 스캐닝 시스템(참조 번호 "18"로 간단히 나타나 있음)이 제공되어 있는 자동 로딩 라인(2)을 나타내는 도 4에 나타나 있으며, 그 자동 로딩 라인은 도 5의 광학 배리어(22, 23) 및 삼각측량 센서 배리어(25)를 포함한다. 도 4는 일반적인 매니퓰레이터(19)의 작동을 나타내는데, 이 경우 그 매니퓰레이터는 간단한 예로서는 카르테시안 "픽 앤드 플레이스" 시스템이다.

도 4의 (a)에서, 부분적으로 겹쳐져 있는 2개의 플랫(16)이 식별되었는데, 매니퓰레이터는 2개의 연속적인 작용을 하여, 움직이고 있는 컨베이어 벨트로부터 2개의 플랫을 픽업하고, (b)는 작업의 결과를 보여주는데, 즉 2개의 개별적인 플랫(16', 16")이 배향되어 분류 기계의 개별적인 셀 상으로 로딩되어 있다. 큰 크기의 소포 및 3차원 분석에 근거하면 픽업하기가 어려운 것으로 입증된 소포는 통상적으로 방식으로 분류 기계 상에 로딩되기 위해 로딩 라인에 남아 있다.

도 9는 독립적인 반대 기반 동기화 로봇 아암(36)을 통해 일어나는 물품(38)의 공압 누름 픽킹 및 반대 픽킹 면에서의 방안을 도시하며, 로봇 아암(36)은 배리어(18)의 3차원 분석을 따라 컨베이어 상의 움직이는 물품에 작용한다. 픽 앤드 플레이스 매니퓰레이터가 컨베이어 벨트 상의 움직이는 소포 상에 작용할 수 있다는 것은 알려져 있다. 이 경우, 물품 집기를 위한 기준계는 움직일 수 있고, 벨트의 주 전진을 신호하는 인코더를 통해 컨베이어 벨트의 이동에 동기화된다. 전술한 추적 시스템은, 소포가 컨베이어 벨트를 따라 어디에 위치되어 있든 상관없이, 그 소포 및 이에 관련된 정보에 접근할 수 있다. 공압 누름 기반 물품 집기의 바람직한 방안이 도 9에 나타나 있고 관절 연결식 리스트(wrist)(38)로 이루어져 있고, 이 리스트는 지지 표면에 대해 평행하지 않은 면에 있는 물품도 집기 위해 아암에 대해 배향될 수 있다. 관절 연결식 리스트(38)는 흡인 컵(39)이 제공되어 있는데, 이 흡인 컵은 섹터로 독립적으로 작동 가능하고 또한 물품 표면과 접촉하게 되면 개별적으로 흡인할 수 있어, 제공되어 있는 픽킹 영역에 더 잘 적응하게 된다. 도 10은 카르테시안 로봇 아암을 제공하는 다른 가능한 방안을 나타내는데, 이 로봇 아암은 위쪽에서 공압 픽킹(38)을 수행하기 위해 적절히 구비되어 있고 또한 그립퍼를 더 가지고 있어, 물품은 가동 벽을 통해 반대편(40)에서도 픽업될 수 있다.

배달 흐름 내에서 취급되는 물품은 넓게 변할 수 있음을 유의해야 하는데, 특수한 패키징 때문에 면들이 모두 경사져 있는 물픔을 나타내는 도 8에서 예시적으로 보는 바와 같이, 특수한 형태와 패키징을 갖는 물품도 취급될 수 있지만, 평행한 면을 갖는 플랫과 물품이 확실이 취급 대상 제품의 대부분을 차지한다. 광학 배리어(34)의 분석 면 내의 투영은 규칙적인 형상의 단일 물품을 보여주지만, 3차원 스캐닝(35)으로 얻어진 분석에 근거하면, 그의 측면은 경사져 있다. 물품을 반대로 집는 것 외에도, 상측면에서 공압 누름 기반 집기 역시 가능하다. 물품을 그의 상측면에서 집으면, 분명 물품 자체의 중량과 관련하여 제약이 있다. 사실, 물품의 중량에 대한 정보가 없는 상태에서는, 위쪽에서 집는 것은 작은 물품에만 한정되며, 대안적으로 물품은 로딩 라인(2)에 의해 자동적으로 로딩되기 위해 벨트 상에 남아 있게 된다. 상기 예는 로봇 아암의 개입이 변수에 기초하여 어떻게 이루어지는지를 보여주는데, 크기와 같은 일부 변수는 알려져 있고 중량과 같은 다른 변수는 알려질 필요가 없다. 또한, 취급되는 물품의 형상과 중량이 극히 다양하면, 있을 수 있는 미끄러짐을 방지하고 또한 전후 관계로 취급 중인 물품을 손상시키지 않기 위해서는, 반대로 물품을 집을 때는 그 물품에 가해질 힘을 알아야 한다. 따라서, 반대로 가해지고 압착으로 인한 손상을 일으키지 않는 힘은 소포의 중량에 비례한다고 생각할 수 있고, 그래서 소포가 측면에서 집을 때 발생되는 마찰은 그 물품을 들어올리기에 충분하다. 그러나, 소포의 중량이 알려져 있지 않은 일반적인 경우도 고려해야 한다. 여기서, 반대로 물품을 집는 로봇 아암은, 픽킹 위치에 대한 소포의 가능한 초기 슬라이딩을 측정하여, 가해지는 힘을 측정하고 조절할 수 있어야 한다. 그래서, 매니퓰레이터(19)에는, 소포와 집기 장치 사이의 거리를 정확히 측정하는 센서가 제공되어 있고, 그래서, 픽킹 및 초기 들어 올림 중에, 아암에 대한 소포의 상대 운동이 결정될 수 있고, 마찬가지로, 그 상대운동이 멈추도록, 반대로 가해지는 힘이 증가된다. 또한, 안전 여유를 갖기 위해, 물품의 미끄러짐을 방지하기 위해 반대로 가해지는 힘에 대한 자동적인 조절은, 위쪽으로 향하는 초기 가속도를 물품에 주어 수행되며, 그래서, 알려져 있는 방식에 따라 소포에 작용하는 중량 힘이 증가된다. 로봇 아암과 물품 사이의 상대 운동의 측정치는 또한 위쪽에서 공압식으로 집는데도 사용되며, 그래서 다음 운동 중에 집기가 느슨하게 되는 위험이 감소된다. 위의 소급적인 제어 기구에 대한 설명에 이어서, 작용의 가능한 중단을 또한 고려해야 하는데, 가해지는 힘의 측정치 및 소포와 집기 장치의 상대 운동이 충분한 신뢰 범위를 제공하지 못하면, 소포는 자동 스테이션에 의해 로딩되기 위해 벨트 상에 남아 있게 된다. 들어올림 중에, 로봇 아암의 제어 시스템은 물품의 중량을 전후 관계로 측정할 수 있는데, 이 기능은 아암 모터 내의 전류를 측정하여 제공되며, 그래서, 물품의 중량에 대해 반대로 가해지는 픽킹력의 적합성이 식별된다.

서로 나란히 배치되어 있는 분류 기계(1)와 로딩 라인(2)을 나타내는 도 4의 배치는, 그들 사이에 배치되어 있는 픽 앤드 플레이스 매니퓰레이터(19)가 공급 라인으로부터 플랫과 소포를 제거하여 직접 분류 기계의 셀 상으로 로딩할 수 있게 해주므로 특히 유리하다. 이 배치로 인해, 픽 앤드 플레이스 매니퓰레이터는, 소포가 나란히 배치되어 있고 또한 플랩들이 부분적으로 겹쳐 있는 경우도 해결할 수 있다. 이렇게 해서, 자동 로딩 라인은, 안전한 집기를 위태롭게 할 수 있는 무거운 물품, 또는 크고 불규칙한 형상의 물품을 로딩하는 일을 맡게 된다. 이러한 결합에 의해, 라인의 전체적인 부하 용량이 증가될 수 있고, 분류 오류를 제거할 수 있으며, 또한 소포 또는 이중 플랫의 존재 또흔 잘못된 이중 물품의 검출로 인한 재작업의 필요성이 없어질 수 있다. 로딩 스테이션(2)의 공급 라인에서 플랫과 소포가 제거됨오로써 흐름이 감소되지만, 추적 시스템에 의해, 잔류 소포의 밀도를 알 수 있고 또한 그래서 상류에 위치하는 컨베이어 벨트의 속도를 증가시킬 수 있으며, 그래서 자동 로딩 라인은 로딩될 소포의 흐름을 받을 수 있고, 이를 통해 라인의 충분한 로딩 용량이 이용될 수 있다. 이렇게 해서, 전체 로딩 용량은 픽 앤드 플레이스 매니퓰레이터(소포와 플랫에 작용함)와 픽업하기가 어려운 다른 물품의 합으로 주어진다. 목적지에서의 분류를 위해 소포와 플랫 상에 있는 바코드를 식별하는 것과 관련한 어려움도 유념해야 해야 한다. 사실, 부분적으로 겹쳐진 2개의 플랫의 경우, 플랫의 바코드는 판독 터널(12)에서 검출될 수 없다. 이러한 경우, 그 두 플랫은 다른 플랫 처럼 취급되지만, 그들 플랫에 할당된 분류 목적지는 분류 기계에 있는 특별한 출구에 대응하고, 이 출구에서 물품은 수동으로 처리되고 그리고 나서 인코딩되고 분류 기계에 다시 로딩된다. 취급될 다량의 플랫을 제공하는 용례를 참조하면, 부분적으로 겹쳐진 이중물이 생기는 경우가 빈번히 있어, 코드 검출의 실패 때문에 많은 물품이 수동 재작업에 보내지게 된다. 이러한 경우, 픽 앤드 플레이스 매니퓰레이터에는 바코드를 식별하기 위한 방안이 제공될 수 있다. 예컨대, 매니퓰레이터(19)의 작업 위치 다음에, 바코드 판독기가 제공되어 있는 임시 지지면, 예컨대 플랫의 양 면에서 판독하는 한쌍의 컨베이어 벨트가 제공될 수 있다. 일단 목적지에 도달하면, 매니퓰레이터는 플랫을 분류 기계에 로딩하기 위해 그 플랫을 회수하게 된다.

EP 0927689 및 EP 0963928에 따라, 일 혁신적인 용례는 여기서 설명하는 비젼 및 로봇 기능과 크로스 벨트 분류 기계의 결합을 제공하는데, 이는 2개의 플랫 또는 작은 소포를 동일한 셀에서 취급할 수 있다. 상기 인용 특허에 따르면, 2개의 물품이 크로스 벨트 분류 기계의 단일 셀 상으로 로딩될 수 있고, 그 크로스 벨트 분류 기계는 2개의 논리적 영역으로 분할되어 있는데, 셀의 컨베이어 벨트는 큰 크기의 물품도 로딩하고 분류할 수 있도록 1500 mm의 길이를 가지고 있기 때문이다. 인용 특허가 근거하는 원리에 의하면, 분류될 2개의 물품은 사실상 항상 언로딩 우선 순위에 따라 배치될 수 있으며, 그래서 그 두 물품은 동일한 기계 사이클 내에서 단일의 셀로부터 분류될 수 있고, 그래서 그 기계 사이클의 생산성이 증가된다. 예컨대, 두 물품의 목적지 모두가 이동 방향의 우측에 있다고 가정하면, 먼저 분류된 물품은 우측 셀에 로딩될 것이고, 반면 다른 물품은 좌측에 로딩될 것이다. 두 물품이 동일한 기계 사이클 내에서 직접 분류될 수 있는 가능성에 대한 유일한 예외는, 2개의 물품이 양 측에서 서로 대향하면서 서로 옆에 있는 대응하는 목적지를 갖는 경우이다. 이러한 경우, 단지 하나의 물품만 분류될 수 있고, 다른 물품은 다음 기계 사이클에서 분류될 것이다. 그러나, 소포 분류 설비에 적어도 100개의 목적지가 제공되어 있다는 것을 고려하면, 상기 상황의 가능성이 낮아 생산성의 손실은 무시될 수 있다. 이미 논의한 바와 같이, 최대 500x400x400 mm의 크기를 갖는 물품이 취급되는 모든 물품의 60%를 차지하며, 그래서, 이들 제품 모두가 개별 셀 상으로 쌍으로 로딩될 수 있다고 가정하면, 60%에 상당하는 분류 기계의 용량의 증가가 있을 것이다. 상기 인용 특허는 로딩 단계 중에 한쌍의 물품의 배치를 변화시키기 위한 방안을 제공하는데, 그래서 물품이 다음의 동일한 셀 상으로 개별적으로 로딩됨으로써 그 물품이 각각의 목적지에서 분류될 수 있도록 정확한 순서로 배치되는데 도움이 된다. 전술한 비젼과 로봇 기능을 결합함으로써, 본 발명은 대신에 도 11에 나타나 있는 바와 같이 정확히 정돈된 물품 쌍을 컨베이어 벨트(41) 상으로 직접 배치하며, 컨베이어 벨트(41)는 컨베이어 벨트(5)의 상류에 있는 로딩 라인에 추가되며, 상기 쌍의 물품은 단일 물품인 것처럼 분류 셀(9) 상으로 직접 로딩되도록 분류되고 배치되며 또한 배향된다. 도 11 및 12는 컨베이어 벨트(41) 상에서 물품의 쌍을 준비하는 것을 보여준다. 물품의 쌍은 참조 번호(43)(44) 및 (45)(46)으로 표시되어 있다. 도 12의 (d)는, 도 12의 (c)에 나타나 있는 바와 같이, 분류 기계의 셀에 평행한 면을 갖는 직사각형 내에 포함되도록 컨베이어 벨트(41) 상에 픽 앤드 플레이스 매니퓰레이터에 의해 배치되는 한쌍의 소포(45, 46)를 크로스 벨트 셀에 온보드 배치하는 것을 나타낸다. 도 12의 (d)에 나타나 있는 바와 같이, 크로스 벨트 로드(이의 상대 속도 성분은 도 2에 상세히 이미 도시되어 있는 분류 기계의 벨트에 대해 영임)는, 서로에 대한 배향과 거리를 정확하게 유지하면서, 두 물품을 하나의 특유한 큰 물품인 것처럼 셀에 정확히 전달할 수 있다. 적어도 400 mm에 대응하는 소포 사이의 분리에 의해, 셀 벨트가 작동되면 단지 하나의 물품만 분류되며, 벨트는 감속되어 두번째 물품이 이전 물품의 영역 내에서 셀에 배치되고, 최종적으로, 두번째 물품을 분리하기 위해 벨트는 제 2 목적지에서 다시 작동된다. 도 11을 참조하면, 상류의 분리 시스템에서 도달하는 물품은 이미 설명한 2차원 및 3차원 스캐닝 배리어(18)로 분석되고, 이어서 터널(12)을 통과할 때 식별되며, 이 터널은 물품에 붙여 있는 바코드의 판독 시스템을 포함하고, 그래서 매니퓰레이터(19)가 도달할 수 있는 작업 영역 내에서, 물품 분류 목적지는 이미 알려져 있다. 스캐닝 배리어와 매니퓰레이터가 도달할 수 있는 작동 영역 사이에 포함되는 작업 영역에 위치하는 모든 컨베이어 벨트에는 인코더가 제공되어 있어, 전술한 관련 정보를 갖는 개별 소포에 대한 추적 기능이 보장될 수 있다. 매니퓰레이터(19)의 작업 영역 내에는, 그 안에 위치하는 모든 소포의 이용가능한 목적지가 있고, 그래서 로봇화된 픽킹에 적합한 물품이 식별될 수 있으며, 가상 벨트를 통한 추적에 대한 설명에서 설명한 바와 같이, 필요한 정보는 물품 자체의 데이타 구조로 판독될 수 있다. 위의 정보에 근거하여, 수집 기능도 하는 컨베이어 벨트(41)에는 로딩 가능하고 분류가능한 물품의 정돈된 쌍이 있으며, 그 물품은 분류 유닛(9)의 이어지는 작동을 통해 각각의 목적지에서 분류되도록 배치된다. 도 11은 (a)에서 플랫을 집는 것을 나타내며, 그런 다음, (b)에 나타나 있는 바와 같이, 그 플랫은 적절한 위치에 따라 또한 정확한 배향으로 컨베이어 밸트(41) 상에 배치된다. 도 11은 제어기에 의해 식별된 물품(43, 44)을 보여주는데, 이들 물품은 분류 가능한 쌍을 형성하기에 적합하다. 다시 말해, 물품(43)을 픽업하여 컨베이어 벨트(41) 상에 베치한 후, 매니퓰레이터는 물품(44)(이 예에서 시스템에 의한 분리 오류로 인해 큰 소포에 평행하게 있는 소포) 픽업하고 도 12에 나타나 있는 바와 같이 배향된 방식으로 벨트(41) 상에 배치한다. 이는 도 12(c)에 나타나 있는 바와 같은 물품(45, 46)에도 적용된다. 이 단계에서, 물품의 쌍은 단일의 큰 소포와 정확히 같은 경우처럼 분류 기계의 셀(9)에 전달된다 벨트(41)에 로딩되고 분류될 수 있는 물품의 쌍의 배치는 물론 이미 쌓인 쌍의 전달과 로딩을 위한 컨베이어 벨트(41)의 작동 중에도 일어날 수 있다. 컨베이어 벨트(41)에는 이미 설명한 방법에 따라 소포 및 관련 정보를 추적하기 위한 인코더가 제공되어 있고, 또한 매니퓰레이터(19)는 인코더 신호를 통해 벨트(41)의 운동과 동기화될 수 있다.

그러므로 본 발명은, 셀 상에 로딩되어 분류될 수 있는 소포 및 플랫 쌍의 형성으로 인해 분류 기계와 로딩 라인의 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한 본 발명은 분리 오류로 인한 이중 물품의 결점을 극복할 수 있으며, 분류 오류는 감소된다. 로딩 라인은, 크기가 크고 불규칙한 형상의 소포의 로딩을 여전히 보장한다.

의류 분배를 위한 분류 설비에서와 같이 취급되는 제품이 모두 플랫이거나 불규칙한 형상의 작은 소포인 경우, 비젼과 로봇 기능의 결합을 위한 방안과 방법은 도 13 및 14에 나타나 있는 바와 같이 자동 로딩 라인의 필요성을 극복할 수 있다. 컨베이어 벨트 상의 소포는 광학 3차원 배리어(18)로 분석되며, 그리고 매니퓰레이터(19)는 도 13의 (a)에 나타나 있는 바와 같이 컨베이어 벨트로부터 상기 물품을 픽업할 수 있고, 동도의 (b)에 나타나 있는 바와 같이, 분류 기계의 운동과 동기화하여 분류 기계의 셀(9) 상으로 더 로딩한다.

의류 분배와 유사한 용례의 경우(물품은 다양한 크기의 포장물 및 규칙적인 크기의 박스일 수 있음), 설명한 비젼 및 로봇 방법과 방안의 다른 혁신적인 용례는 분류 기계에 직접 로딩을 하는 것이고, 분류 기계는 이미 언급한 EP 0927689 및 EP 09 639에 따라 동일한 셀상의 두 소포를 처리할 수 있다. 용례는 도 14에 나타나 있는데, 즉 앞에서 이미 설명한 바와 같이, 가상 벨트의 구조 내에서 얻어진 데이타의 판독에 기초하여, 제어 시스템은 벨트 상에 있는 모든 소포와 플랫의 위치, 크기, 배향 및 분류 목적지를 알 수 있다. 그래서, 상기 제어 시스템은 분류 기계의 동일한 셀로부터 로딩되고 분리될 수 있는 물품의 쌍을 선택할 수 있다. 본 발명을 도시하는 도 14의 예에서, 정확히 배향된 물품(51, 52)의 쌍은, 독립적인 아암(36)을 갖는 픽 앤드 플레이스 매니퓰레이터에 의해 분류 기계의 셀에 정확히 배치되며, 반대 집기를 통해 큰 크기의 소포(54)를 셀 상으로 로딩하는 것이 요구될 때 분류 기계와 동기화될 수 있고 또한 조화될 수 있다. 도 14에 나타나 있는 것과 같은 일부 로봇화된 라인은 분류 기계의 완전한 로딩을 제공하여, 일반적인 분류 기계에 비해 생산성을 두배로 할 수 있으며, 이중 물품 및 부분적으로 겹쳐진 플랫의 결점을 여전히 식별하고 극복할 수 있다.

도 15는 병렬로 작동하는 매니퓰레이터에 의해 수행되는 분류 기계(1)의 셀 상으로의 직접 로딩에 특히 적합한 다른 가능한 구성을 나타내는데, 소포와 플랫은 벨트 회로(55)의 일 부분인 컨베이어 벨트로부터 픽업되고, 그 벨트는 기계에 평행하다. 회로에는, 앞에서 이미 설명한 바와 같이 움직이고 있는 소포의 2차원 및 3차원 분석을 위한 시스템(18)이 제공되어 있고, 또한 식별 터널(12)이 더 제공되어 있는데, 소포에 붙어 있는 코드를 식별하기 위한 레이저 스캐너 또는 챔버로 형성된다. 벨트 회로(55)는 공급 라인으로부터 오는 소포의 흐름 내의 변화를 보상하기 위해 축적 기능을 행할 수 있는데, 다시 말해, 들어오는 흐름이 병렬적인 매니퓰레이터의 픽킹 및 로딩 용량을 초과하면, 상기 회로는 다음 사이클의 소포 픽킹 운동을 허용한다.

Claims

분류 기계(1)에 물품을 공급하기 위한 장치로서,
전진 방향(A1)을 따라 물품 또는 소포를 전진시키기 위한 컨베이어 면(26);
물품이 컨베이어 면(26) 상에서 움직이고 있을 때, 물품 표면 상의 결정된 수의 점의 3차원 좌표를 얻고 이 좌표를 좌표 벡터로 조직화할 수 있는 광학 검출 장치(18);
상기 물품을 컨베이어 면(26)으로부터 집고 집힌 물품을 원하는 위치에 배치하기 위해 제공되어 있는 매니퓰레이터(19); 및
컨베이어 면(26) 상에서 움직이고 있는 각 물품에 대해 물품의 3차원 표현을 얻도록 상기 좌표 벡터를 처리하기 위해 제공되어 있는 제어 시스템을 포함하고,
상기 3차원 표현은 상기 제어 시스템이 물품을 집어 배치하기 위한 상기 매니퓰레이터를 취급할 때 근거가 되는 정보를 포함하고,
상기 매니퓰레이터(19)는, 컨베이어 면(26)으로부터 물품을 픽업하고, 또한 물품이 서로 나란히 배치되거나 서로 상하로 부분적으로 겹쳐 있는 변칙적인 경우를 더 해결하기 위해 제공되고, 상기 매니퓰레이터(19)는 물품을 축적 및 컨베이어 면(41) 상에 배치하기 위해 더 제공되어 있고, 그러나, 작은 크기의 물품은 물품의 쌍을 형성하도록 배치되고, 상기 물품의 쌍은 분류 기계의 분류 셀(9)의 후속 작동을 통해 대응하는 목적지로 보내지게 미리 정해진 순서로 분류 기계의 동일한 분류 셀(9) 상에 동시에 로딩되도록 분리 및 배향되어 있는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 시스템에는, 물품이 서로 나란히 배치되거나 서로 상하로 겹쳐 있는 변칙적인 상태를 확인하고 또한 상기 매니퓰레이터(19)의 개입을 통해 상기 변칙적인 상태를 해결하기 위해 좌표 벡터를 분석하기 위한 알고리즘이 제공되어 있는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 검출 장치(18)는, 상기 컨베이어 면(26) 상의 물품의 투영을 검출하기 위해 제공되어 있는 제 1 광학 배리어(22, 23), 및 상기 물품의 수직 윤곽을 검출하기 위해 제공되어 있는 제 2 광학 배리어(24)를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 검출 장치(18)는, 컨베이어 면(26) 상에서 움직이고 있는 각 물품의 이미지를 분석하고 물품의 외부 표면 상의 결정된 점들 사이의 거리 및 필요한 3차원 정보를 결정하기 위한 적어도 하나의 3D 비디오 카메라를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
물품의 임시 배치를 위한 보조 안착 또는 컨베이어 면을 포함하고, 상기 보조 안착 또는 컨베이어 면에는, 물품을 식별할 수 있는 바코드 또는 다른 코드를 검출하기 위한 장치가 제공되어 있고, 상기 보조 면은 상기 매니퓰레이터(19)가 도달할 수 있도록 위치되어 있는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
컨베이어 방향을 따라 물품들을 서로 이격시키고 또한 물품이 서로 나란히 배치되는 경우를 줄이기 위해 상기 컨베이어 면(26)의 상류에 배치되는 분리 장치(14, 15)를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
물품의 식별 코드를 검출하여 상기 제어 시스템에 전달하기 위해 제공되어 있는 적어도 하나의 광학 검출 장치(12), 및 물품의 중량을 검출하기 위해 제공되어 있는 장치를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 매니퓰레이터(19)는 하나의 물품을 집거나 또는 2개의 물품을 동시에 집도록 구성되어 있는 집기 장치(36, 40, 38, 39)를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 장치.
분류 기계로서,
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 물품 공급 장치(2);
복수의 분류 셀(9)이 제공되어 있는 컨베이어 장치(1);
선택된 특성을 갖는 물품을 수용하기 위한 다양한 출구부를 포함하는 출구부(3);
상기 출구부(3)의 선택된 출구 내에 있는 물품의 언로딩을 결정하기 위해 제공되어 있는 언로딩 수단; 및
각 분류 셀의 위치를 검출하고 추적하며 물품의 로딩 및 언로딩 수단을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하고,
상기 분류 셀 각각에는, 컨베이어 장치(1)의 전진 방향에 수직인 방향으로 움직일 수 있는 컨베이어 면이 제공되어 있고, 상기 컨베이어 면은 하나 또는 두개의 논리적으로 구별되는 영역에서 상기 제어 시스템에 의해 취급되며, 물품은 대응하는 분류 목적지에 따라 미리 결정된 순서로 배치되는, 분류 기계.
제 9 항에 있어서,
상기 매니퓰레이터(19)는, 상기 기계가 움직이고 있는 중에, 물품을 상기 분류 셀(9) 상에 배치하기에 적합하고, 상기 물품은 자신의 긴 변이 분류 셀(9)의 컨베이어 면의 운동 방향에 평행하게 되도록 배향되는, 분류 기계.
제 9 항에 있어서,
분류 기계에 물품을 공급하기 위한 상기 장치(2)의 상류에는, 적어도 하나의 컨베이어 면(41)이 배치되어 있고, 상기 매니퓰레이터(19)는 물품의 쌍을 상기 컨베이어 면 상에 로딩하고, 상기 물품의 쌍은, 단일 분류 셀(9)의 후속 작동을 통해 대응하는 목적지로 보내지게 상기 장치(2)에 의해 요구되는 배치에 따라 상기 단일 분류 셀(9) 상에 동시에 로딩되도록 배향 및 배치되는, 분류 기계에 물
제 9 항에 있어서,
상기 매니퓰레이터(19)가 도달할 수 있도록 배치되어 있는 회로 컨베이어 장치(55)를 포함하는, 분류 기계.
제 9 항에 따른 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 방법으로서,
물품이 컨베이어 면(26) 또는 회로 컨베이어 장치(55) 상에서 움직이고 있을 때, 광학 검출 장치(18)를 통해 물품의 3차원 표면 상의 점들의 좌표를 검출하는 단계;
제어 시스템이 물품을 선택적으로 집어 배치하기 위한 매니퓰레이터(19)를 취급할 때 근거가 되는 3차원 표현을 각 물품에 대해 얻기 위해 좌표 벡터를 처리하는 단계;
서로 나란히 배치되어 있거나 심지어 서로 상하로 부분적으로 겹쳐 있는 물품을 분리시켜서 상기 매니퓰레이터(19)에 의해 컨베이어 면(26)으로부터 물품을 집는 단계; 및
작은 크기의 물품의 쌍이 먼저 배치되도록, 상기 매니퓰레이터(19)에 의해 픽업된 물품을 상기 공급 장치(2)의 상류에 위치하는 컨베이어 면(41) 상에 배치하는 단계 - 상기 물품의 쌍은, 단일 분류 셀(9)의 후속 작동을 통해 대응하는 목적지로 보내지게 상기 장치(2)에 의해 요구되는 배치에 따라 상기 단일 분류 셀(9) 상에 동시에 로딩되도록 배향 및 배치됨 -;
상기 로딩 장치(2)를 사용하여, 컨베이어 면(41) 상에 배치되어 있는 상기 물품의 쌍을 분류 기계의 분류 셀(9)에 로딩하는 단계;
상기 매니퓰레이터(19)에 의해 픽업되지 않았고 오리엔터(orienter) 컨베이어 면(4)에 의해 공급 장치(2)의 컨베이어 면(5)에 전달된 물품 또는 큰 물품을 공급 장치(2)를 통해 로딩하는 단계; 및
물품을 대응하는 목적지에 보내는 단계를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
물품 표면 상의 점 좌표를 처리하는 단계는, 서로 나란히 배치되어 있거나 서로 상하로 부분적으로 겹쳐 있는 물품을 식별하기 위해, 상기 물품의 평면내 윤곽을 규정하는 단계 및 물품의 수직 윤곽을 규정하는 단계를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 방법.
제 14 항에 있어서,
서로 나란히 배치되어 있거나 서로 상하로 부분적으로 겹쳐 있는 물품은, 매니퓰레이터(19)로부터 제거되어 공급 장치(2)의 컨베이어 면 상으로 배치되거나, 임시 배치를 위한 컨베이어 면 상으로 배치되거나, 또는 움직이고 있는 분류 기계의 분류 셀(9) 상으로 직접 배치되는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
물품이 상기 매니퓰레이터의 집기 장치로부터 벗어나지 않도록 하기 위해, 검출 장치를 사용하여, 높은 가속도의 수직 운동을 통해 물품을 픽업할 때 매니퓰레이터(19)의 유효성을 확인하는 단계를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
물품에 대한 위치 코드가 이전에 판독 장치(12)에 의해 검출되지 않은 경우에, 코드 판독 장치가 제공되어 있고 매니퓰레이터(19)가 물품을 임시로 배치하는 지지 및 컨베이어 면을 통해, 상기 위치 코드를 판독하는 단계를 포함하는, 분류 기계에 물품을 공급하기 위한 방법.