팔레타이징 자동화 시스템

팔레타이징 자동화 시스템

인쇄·출판 공정에서 스태커로 모인 책(인쇄물)을 로봇이 팔레트에 자동 적재하는 산업 자동화 시스템입니다. 작업자가 UI에서 팔레트 종류·치수·모드를 선택하면, 로봇이 해당 조건에 맞춰 픽업-적재를 반복 수행합니다. 수작업 적재를 자동화하면서 높이 한계와 안전 상태를 실시간으로 관리하는 데 중점을 뒀습니다.

• •기간: 2024년 1월 ~ 2025년 2월
• •플랫폼: Desktop (pywebview 기반 로컬 앱)
• •납품처: 코레버출판인쇄(주)

담당 역할

장비 제어 백엔드와 운영 UI를 담당했습니다. 로봇 적재 시퀀스와 함께 현장 공차와 센서 불확실성을 흡수하는 제어 로직에 무게를 두었고, 실행 중 재시작에도 작업 연속성이 유지되도록 상태 영속화를 설계했습니다.

• •팔레트 타입별 좌표계 자동 보정 및 적재 시퀀스 분기
• •일반 / 1열 적재 모드 분리 운영
• •스태커·그리퍼·동력장치 IO 통합 제어 (Modbus RTU + 로봇 IO)
• •실시간 안전 상태 모니터링 및 복합 인터락
• •진행 상태 JSON 영속화 (재기동 시 작업 재개)

기술 스택

핵심 기능

팔레트 타입별 운전

목재 바퀴형 / 철제 바퀴형 / 목재 평판형 팔레트를 선택하고, 치수(가로·세로·높이)를 입력하면 자동으로 좌표계가 보정되어 같은 로직으로 안정 적재됩니다.

일반 / 1열 적재 모드

연속 적재(Normal) 모드와 특정 라인 중심 적재(One-line) 모드를 분리 제공합니다. 각 모드의 진행 상태를 cache.json·oneLine.json에 독립 저장해 모드 전환·재기동 시 충돌을 방지합니다.

로봇 동작 자동화

수직/수평 그리퍼 IO 제어로 책을 그립하고, 레이어별 적재 위치로 이동 후 홈 복귀까지 반복 수행합니다. 실제 적재 높이(Z)를 리미트 센서로 측정해 누적 오차를 보정합니다.

스태커 · 주변장치 제어

스태커 시작/정지, 상하·좌우 실린더 수동 제어 API를 제공해 작업자가 현장 상황에 맞춰 개입할 수 있습니다. Modbus RTU와 로봇 디지털 IO를 결합해 실린더·동력장치·경광등을 통합 제어합니다.

실시간 안전 상태 · 인터락

센서 상태, 비상/보호정지, 최대 높이 근접 여부를 종합 판단해 동력장치와 경광등(초록/주황/빨강)을 분기 제어합니다. 복합 조건 게이팅으로 단일 센서 오동작이 전체 라인에 영향을 주지 않도록 했습니다.

운영 편의 기능

즉시 집기, 작업 종료, 데이터 리셋, 파일 로그, 진행 화면 실시간 갱신 등 현장 작업자가 자주 쓰는 기능을 UI로 노출했습니다.

성과

• •코레버출판인쇄(주)에 자동 팔레타이징 장비 1대 납품
• •현장 요구(팔레트 타입별 운전, 모드 분리, 수동 개입, 안전 인터락)를 반영한 제어 앱으로 구축
• •실제 Z좌표 기반 높이 보정으로 레이어 누적 오차를 완화해 상부 레이어 적재 정밀도 개선

구현 상세

이 프로젝트에서는 로봇 적재 시퀀스만큼이나 현장 공차와 센서 불확실성을 제어 로직에서 흡수하는 일이 중요했습니다. 아래는 높이 보정, 안전 인터락, 재기동 복구 흐름을 중심으로 정리한 내용입니다.

1. 실측 Z좌표 기반 높이 보정 — 센서 접촉 방식

레이어 높이를 고정값(예: 층당 130mm)으로만 누적하면 책 두께 편차·압착·미끄러짐·팔레트 공차 때문에 Z 오차가 층이 올라갈수록 커집니다. 상층으로 갈수록 적재 품질과 안정성이 흔들립니다.

해결 접근

• •그리퍼 하단에 길고 얇은 알루미늄 접촉판 + 리미트 센서 구성
• •접촉 시점에 로봇을 즉시 정지하고 그 순간의 Z좌표를 기준 높이로 반영해 currentLayerHeight 갱신
• •초기 레이어(팔레트 바닥 기준)와 이후 레이어(이전 레이어 상단 기준)를 분리 적용
• •최대 적재 높이 임계값을 경고 / 정지로 분리해, 오차가 누적돼도 위험 구간 전에 감지·정지

"고정 증가치 누적"에서 "실측 기반 보정"으로 전환해 상부 레이어 안정성과 반복 정밀도를 개선했습니다.

2. 복합 상태 게이팅 기반 안전 인터락

비상정지 / 보호정지 / 높이 임계치 상황에서 즉시 동작을 제한하고, 작업자에게 상태를 명확히 전달해야 했습니다.

• •상시 상태 루프(robot_get_status_realtime)가 로봇 상태 · 센서 · 누적 높이를 종합 판단
• •단일 센서가 아니라 "센서 + 로봇 안전 상태 + 높이 조건"의 복합 게이트로 판단해 오동작 리스크 감소
• •조건에 따라 컨베이어 ON/OFF, 경광등(초록/주황/빨강) 분기, 임계치 초과 시 안전 정지 후 상태 초기화·저장

단일 센서 오동작이 전체 라인을 멈추거나 반대로 위험을 놓치지 않도록, 안전 조건을 코드에서 명시적으로 확인하도록 구현했습니다.

3. 진행 상태 JSON 영속화 — 재기동 시 작업 재개

실행 중 전원이 재기동되면 현재 층·인덱스가 초기화되어 작업 연속성이 끊기는 문제가 있었습니다(상태를 메모리에만 유지).

해결: cache.json·oneLine.json에 currentDataIndex · currentLayerIndex · currentLayerHeight 등 진행 상태를 주기적으로 저장하고, 기동 시 해당 파일을 읽어 이전 지점부터 이어서 운전합니다. Normal / One-line 모드 상태를 독립 JSON으로 분리해 모드 전환·재기동 시 데이터가 섞이지 않습니다.

전원 차단·재시작 상황에서도 운영자가 수동으로 층수·인덱스를 맞출 필요 없이 작업 연속성을 확보했습니다.

그 외 구현

• •팔레트 타입·치수 기반 좌표계 자동 보정: 프론트에서 팔레트 정보를 /update_pallet로 전송 → 로봇 사용자 좌표계(set_user_frame_data) 갱신, 타입별 적재 시퀀스 분기. 신규 타입은 UI 파라미터 + 분기 함수만 확장.
• •스태커 · 그리퍼 · 동력장치 IO 통합 제어: Modbus RTU(실린더·동력·경광등) + 로봇 IO(그리퍼)를 결합, 자동 시퀀스와 수동 우회 API를 함께 제공, 스레드 종료 플래그·join으로 재시작 안정성 확보.

트러블슈팅

• •스태커 동력 ON/OFF 타이밍 충돌: 센서 변화와 로봇 상태 경계에서 컨베이어 제어 불안정 → 실린더 상/하단 + 책 준비 + 로봇 안전 상태를 함께 보는 복합 게이트로 변경.
• •납작 팔레트 저층 하중/속도 불안정: 저층 구간에서 진동 발생 → 저층 전용 payload·속도 파라미터 분기 적용.