자동 컨테이너 적재 로봇의 3D 비전 영상

자동 컨테이너 적재: 6축 로봇, 3D 비전 및 공간 최적화

컨테이너 적재는 수출 제조업체에게 물류 병목 현상입니다. 수동 적재는 무거운 상자, 불규칙한 적재, 낮은 공간 활용도, 컨테이너 내부 작업의 어려움 등을 야기합니다. 아래 영상은 3D 비전 스캐닝, 지능형 적재 알고리즘, 정밀한 6축 로봇 배치 기술을 기반으로 구축된 자동 컨테이너 적재 로봇 시스템을 보여줍니다.

목표는 단순히 로봇의 동작 속도를 높이는 것만이 아닙니다. 진정한 엔지니어링 가치는 시스템이 각 상자를 배치하기 전에 실제 상자 크기, 컨테이너 내부 치수, 적재 제약 조건 및 로봇 도달 한계를 파악할 수 있는지 여부에 달려 있습니다. 더 광범위한 핸들링 애플리케이션에 대해서는 EVSINT를 참조하십시오. 핸들링 로봇 참조.

시스템 프로세스 흐름 및 핵심 장비

일반적인 자동 컨테이너 적재 시스템은 카톤 투입, 치수 측정을 위한 3D 비전 스캐닝, 버퍼 분류, 로봇 적재, 그리고 비정량 컨테이너 처리라는 흐름을 따릅니다. 이 시스템은 대개 U자형 레이아웃을 사용하며, 컨테이너는 적재 플랫폼에 위치하고 로봇은 플랫폼 측면에서 작업합니다.

핵심 장비에는 6축 산업용 로봇, 3D 레이저 스캐닝 비전 시스템, 진공 흡입 및 기계식 클램핑 기능을 갖춘 복합 그리퍼, 다중 레인 카톤 버퍼 컨베이어, 컨테이너 위치 지정 플랫폼 및 지능형 로딩 알고리즘 소프트웨어가 포함됩니다. 로봇의 도달 범위는 컨베이어 픽업 영역과 컨테이너 내부의 가장 깊은 위치까지 포함해야 하므로 장비 선정 전에 도달 범위 시뮬레이션이 중요합니다. EVSINT의 Axis사의 산업용 로봇 이 페이지는 유사한 자동화 셀의 로봇 구조를 비교하는 데 도움이 될 수 있습니다.

3D 비전 스캐닝 및 실제 치수 측정

3D 비전 시스템은 투입 컨베이어 위에 설치되어 있습니다. 상자가 스캔 영역을 통과할 때 시스템은 포인트 클라우드 데이터를 캡처하고 실제 길이, 너비 및 높이를 계산합니다. 실제 상자는 볼록하거나 찌그러지거나 생산 공차에 따라 크기가 다를 수 있으므로 명목상의 상자 치수에만 의존하는 것보다 이 방법이 훨씬 유용합니다.

자동 컨테이너 적재 시, 실제 치수는 공간 활용도를 높이는 데 중요한 기준이 됩니다. 알고리즘이 명목상의 크기를 가정할 경우, 로봇은 불필요한 간격을 두거나 더 이상 맞지 않는 상자를 적재하려고 시도할 수 있습니다. 심하게 변형된 상자는 적재 전에 불량(NG)으로 표시하고 폐기해야 합니다. 불안정한 상자 하나가 전체 적재층에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.

지능형 적재 알고리즘 및 혼합 상자 공간 계획

적재 알고리즘은 3차원 빈 패킹에 대한 엔지니어링 응용 프로그램입니다. 입력값에는 컨테이너 내부 치수, 상자 치수 및 무게, 적재 제약 조건, 무거운 물건은 가벼운 물건 아래에 놓아야 한다는 규칙, 최대 적재 높이 제한 및 안정성 요구 사항이 포함됩니다. 출력값에는 배치 좌표, 상자 방향 및 적재 순서가 포함됩니다.

일반적으로 이 알고리즘은 컨테이너 바닥에서 위쪽으로, 가장 안쪽 위치에서 문쪽으로 적재 순서를 정합니다. 큰 상자는 가장자리에 배치하고, 작은 상자는 빈 공간을 채우며, 가능한 경우 상자들을 서로 맞물리도록 쌓습니다. 다양한 크기의 상자를 혼합하여 적재하는 것이 가장 효과적인 활용 사례 중 하나입니다. 크기가 다른 상자를 함께 배치하면 빈 공간을 줄이고 운송비를 절감할 수 있습니다.

로봇 로딩 및 경로 계획

로봇은 적재 알고리즘에서 제시된 배치 순서를 따릅니다. 버퍼에서 상자를 집어 지정된 좌표와 방향으로 각각 배치합니다. 적재 순서는 안쪽에서 바깥쪽으로, 아래에서 위로 진행하는 원칙을 따라야 로봇 팔이 이미 적재된 상자나 컨테이너 문틀과 충돌하지 않습니다.

경로 계획 시에는 컨테이너 형상, 그리퍼 크기, 카톤 간극 및 속도를 고려해야 합니다. 계층이 깊어질수록 로봇 자세는 더욱 복잡해질 수 있습니다. 소프트웨어상으로는 도달 가능해 보이는 위치도 실제 작업 셀에서는 도달할 수 없는 경우가 있으므로, 프로젝트 설계 단계에서 모든 목표 영역에 대한 도달 가능성 시뮬레이션을 수행해야 합니다.

컨테이너 위치 선정 및 사양 조정

컨테이너는 트럭으로 운반되어 적재 플랫폼에 놓입니다. 플랫폼은 차체 높이에 맞춰 조정하고 컨테이너 바닥을 수평으로 유지하기 위해 유압식 리프트 및 수평 조절 기능이 필요할 수 있습니다. 컨테이너 제조 공차 또는 운송 중 변형으로 인해 실제 사용 가능한 공간이 달라질 수 있으므로, 컨테이너가 배치된 후 레이저 거리 센서로 내부 치수를 스캔할 수 있습니다.

이 시스템은 20피트, 40피트, 하이큐브 및 표준 컨테이너를 포함한 일반적인 컨테이너 유형을 지원해야 합니다. HMI 선택을 통해 플랫폼과 알고리즘은 참조 및 치수를 자동으로 전환해야 합니다. 컨베이어, 제어 장치 및 창고 인터페이스를 포함한 전체 라인 통합을 위해 EVSINT는 다음과 같은 솔루션을 제공합니다. 프로세스 자동화 시스템 역량은 중요합니다.

홀수 수량 처리 및 예외 처리

주문 수량이 컨테이너 하나를 채우지 못하는 경우, 시스템은 홀수 수량 모드로 전환해야 합니다. 이 모드에서는 최대 활용률보다 적재 안정성이 우선시됩니다. 일반적인 예외 상황으로는 카톤 크기가 허용 오차를 벗어난 경우, 로봇 흡입 장치 고장, 컨테이너 내부 장애물, 경로 계획 오류 등이 있습니다.

실용적인 시스템은 빠른 복구가 필수적입니다. 수동 개입 인터페이스, 보수적인 경로 모드, 카톤 불량 처리 로직, 재시작 절차 등을 설계 초기 단계부터 고려해야 합니다. 예외 발생 시 장시간 수동 디버깅이 필요하다면, 수출 성수기 동안 자동화 시스템의 가치가 떨어질 수 있습니다.

배포 전 흔히 발생하는 문제점

첫 번째 일반적인 함정은 운송 안정성을 무시하고 활용률만 최적화하는 것입니다. 운송 중 무너지는 밀집 적재는 성공적인 적재 계획이라고 할 수 없습니다. 두 번째는 실제 카톤 치수 편차를 무시하는 것입니다. 비전 시스템으로 측정한 치수를 알고리즘 입력값으로 사용해야 합니다. 세 번째는 특히 컨테이너의 가장 깊고 높은 위치 근처에서 로봇의 도달 가능성 검증이 불충분한 것입니다. 네 번째는 불량품 적재 계획이 미흡하여 수작업에 너무 많은 부담을 지우는 것입니다.

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