KR0129050B1 - 원료 파일의 3차원 형상 표시방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 원료 불출기가 원료파일에 접근하여 원료를 불출할 때 조작자가 원료 불출기에 탑승하지 않고 원격 조작 할시 원격지에서 그 원료파일의 3차원 형상을 정확하게 인식할수 있도록 하는 원료파일의 3차원 형상표시방법에 관한 것으로서, 현장에서 검출된 3차원 파일형상을 3차원 입체영상으로 보여줌으로써 작업자에게 현장감을 그대로 재현해 주고 작업의 오류를 줄일수 있는 원료파일의 3차원 형상 표시 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본발명은, 원료야적파일을 완전히 관찰할 수 있는 부위에 거리센서를 부착하는 단계; 상기 거리센서의 광학적 중심을 원점으로 하는 구좌표게를 만드는 단계; 거리센서의 스캔에 의해 거리센서와 원료파일 표면까지의 거리를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정한 거리값에 상응하는 원료파일 표면 부위를 상기 구좌표게에 표시하는 단계; 상기 구좌표게를 직각 좌표계로 변환시킨 다음, 영상화하는 단계; 상기 영상을 보간하여 완전히 3차원의 영상지도를 만드는 단계; 및 상기 영상지도를 필터링한 다음, 좌표를 보정하여 최종 영상지도를 얻는 단계; 상기 최종 영상지도로 부터 모든 높이 데이터를 추출하여 3차원 평면 데이터로 변환하는 단계; 상기와 같이 변환된 3차원 평면데이타를 오른쪽눈, 왼쪽눈이 보는 시점에서 각각 따로 3차원 이미지를 만드는 단계; 및 상기한 오른쪽눈 이미지와 왼쪽눈이미지를 번갈아 가면서 표시하는 단계를 포함하여 구성되는 원료 파일의 3차원 형상표시 방법을 그요지로 한다.

Description

원료 파일의 3차원 형상 표시방법

제1도 : 리클레이머 상단에 부착되어 있는 거리센서에 의해 원료야적파일과 거리센서와의 거리를 측정하는 과정을 나타내는 개략도.

제2도 : 원료파일의 3차원 영상지도의 꼭지점 데이터를 3차원 평면데이타로 변환하는 과정을 나타내는 모식도.

제3도 : 좌우순의 이에지를 만드는 과정을 나타내는 모식도.

본발명은 원료불출기가 원료파일에 접근하여 원료를 불출할 때 조작자가 원료 불출기에 탑승하지 않고 원격조작할시 원격지에서 그 원료파일의 3차원 형상을 정확하게 인식 할수 있도록 하는 원료파일의 3차원 형상 표시방법에 관한 것이다.

제철소에서, 원료불출기를 사용하여 원료를 불출하는 방법은 조작자가 불출기에 탑승하여 직접 원료파일을 보면서 작업하는 경우와 원격지에서 현장에서 검출된 원료 파일의 모양을 보면서 원격 조작하는 경우 두가지로 나뉜다. 작업자가 원료 불출기에 탑승하여 조작하는 경우는 원료파일을 직접 육안으로 보면서 작업을 할수 있기 때문에 정확한 조작을 할수 있다.

그러나, 이 방법은 현장의 작업 환경이 좋지 않기 때문에 원격지에서 원격 조작 방법이 도입되고 있다. 원격조작방법에 대한 종래의 기술로는 현장의 적소에 비디오 카메라를 설치하고 이를 원격지의 운전실에 연결하여 작업자가 그 모니터를 보면서 작업을 하는 방법이다.

그러나, 이 방법은 현장에 설치된 비디오 카메라가 한정되어 있고 모니터를 통해서 원료 파일 형상을 인식하기 때문에 원료 파일에 대한 거리감을 전혀 느낄수없다. 따라서, 작업자는 정확한 작업을 할 수 없고, 거리 인식 오차에 의한 작업 오류를 범할수 있는 문제점이 있다.

이에, 본발명자들은 상기한 종래방법의 문제점을 개선하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본발명을 제안하게 된것으로써, 본 발명은 현장에서 검출된 3차원 파일현상을 3차원 입체영상으로 보여줌으로써 작업자에게 현장감을 그대로 재현해주고 작업의 오류를 즐일수 있는 원료파일의 3차원형상 표시방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본발명에 대하여 설명한다.

본발명은, 원료야적파일을 완전히 관찰할수 있는 부위에 거리센서를 부착하는 단계; 상기 거리센서의 광학적 중심을 원점으로 하는 구좌표계를 만드는 단계; 거리센서의 스캔에 의해 거리센서와 원료파일 표면까지의 거리를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정한 거리값에 상응하는 원료파일 표면 부위를 상기 구좌표계에 표시하는 단계; 상기 구좌표계를 직각 좌표계로 변환시킨 다음, 영상화하는 단계; 상기 영상을 보간하여 완전히 3차원의 영상지도를 만드는 단계; 및 상기 영상지도를 필터링한 다음, 좌표를 보정하여 최종영상지도를 얻는 단계; 상기 최종영상지도로부터 모든 높이 데이터를 추출하여 3차원 평면 데이터로 변환하는 단계 ; 상기와 같이 변환된 3차원 평면데이타를 오른쪽눈, 왼쪽눈이 보는 시점에서 각각 따로 3차원 이미지를 만드는 단계; 및 상기한 오른쪽눈 이미지와 왼쪽눈이미지를 번갈아가면서 표시하는 단계를 포함하여 구성되는 원료파일의 3차원 형상표시 방법에 관한 것이다.

이하, 본발명을 보다 상세히 설명한다.

본발명에 따라 원료야적파일(1)의 형상을 표시하기 위해서는 우선, 제1도에 나타난 바와같이, 리클레이머(2)의 작업실(3) 상단이나 기타야적파일을 완전히 볼수 있는 장소`에 거리센서(4)를 부착한다. 다음에, 거리센서의광학적 중심을 원점으로 하고, 위도, 경도 및 거리로 구성되는, 구좌표계를 만든다. 다음에 이 거리센서(4)의 스캔에 의해 거리센서와 야적원료파일 표면까지의 거리를 측정한다. 거리센서의 스캔에 의한 거리측정은 레이져빛이 물체에 갔다가 오는 시간을 이용하여 거리를 찾는 거리정보 추출기법 등을 이용할 수 있는데, 그 예로는 회전하는 거울이나 모터 등을 통해 회전시킴으로서 측정하는 방법 등을 들 수 있다. 다음에, 상기와 같이 측정한 거리값에 상응하는 원료파일 표면부위를 상기 구좌표계에 표시한다.

다음에, 상기 구좌표계를 X,Y,Z축으로 이루어지는 직각 좌표계로 변환시킨 다음, 원료파일의 높이를 명암도로 나타내는 영상을 얻는다.

여기서, x,y는 상기 영상내의 u, v평면이고, z는 명암도값이 된다.

다음에, 상기한 같이 얻어진 영상으로 부터는 원료파일의 형상을 인식하기가 어려우므로 상기 영상을 보간하여 x, y축의 각 단위에 대한 z축값으로 이루어지는 완전한 3차원 영상지도(3차원 프로파일지도)를 얻는다.

즉, 보간전에 얻어진 영상지도에서 구좌표계의 위도가 고정되고 경도가 변하는 두 인접점사이에 명암도(z)값이 변하는 점들을 연결하는 링킹(linking)을 실시하고, 링킹된 영상에서 x축으로 스캔하면서 연결되지 않은 점들은 양끝단의 z값에 대해 선형적인 z값을 가지는 보간을 함으로 파일형상에 대한 완전한 영상지도가 구성된다.

이영상지도는 거리센서로 부터 얻어진 거리정보의 가우시안 분포의 노이즈를 비롯한 노이즈의 제거 및 평활화 된 영상지도를 얻기 위해 저역필터링을 실시한다.

다음에, 좌표를 보정하여 최종적인 원료파일의 3차원 프로파일을 얻는다. 이러한, 좌표보정은 다음과 같은 이유에 의해서 행하게 된다. 리클레이머의 붐의 각도오차나 이동오차 또는 스태핑 모터의 출발각도 오차가 발생될 수 있는데, 만약 이러한 오차가 발생되는 경우에는 영상지도에 많은 오차를 가져오게 된다. 따라서, 원료야적장의 가장자리에 있는 담이나 기타기준이 될 수 있는 물체를 이용하여 상기한 오차에 대한 보상을 해주게 된다.

상기한 3차원 영상지도르로 부터 얻을수 있는 데이터는 원료 파일상의 일정한 간격으로 나누어진 꼭지점의 형태를 취하기 때문에 바로 3차원 입체로는 표현을 할수 없다. 따라서 이 데이터들을 3차원 입체구조로 재구성할 수 있는 3차원 데이터 재구성이 필요하다.

3차원 데이터 재구성방법을 제2도를 통해 설명하면 다음과 같다. 즉 3차원 데이터 재구성 방법은 원료야적파일에서 추출된 3차원 자료중 이웃하는 4점을 시계방향으로 Р₁,Р₂,Р₃,Р₄라고 할 때, 제2a도에서와 같이, Р₁,Р₂,Р₄3개의 꼭지점으로 구성된 평면(평면1)과 Р₂,Р₃,Р₄3개의 꼭지점으로 구성된 평면(평면2)으로 나누는 것이다. 이렇게 하면 꼭지점으로 이루어진 3차원 원료파일 데이터는 제2도(나)와 같이 평면으로 구성된 3차원 입체를 표현할수 있는 데이터로 변환된다. 다음에, 거리센서의 광학적 중심을 양쪽눈의 중심으로 가정하고, 오른쪽 눈 및 왼쪽눈이 보는 시점에서 각각 따로 3차원 이미지를 만든 다음, 각각의 이미지를 번갈아 가면서 표시하므로써 거리감을 갖는 원료파일의 3차원 형상이 표시된다.

일반적으로 사람이 물체의 거리감을 인식하는 방법은 오른쪽눈과 왼쪽눈이 동시에 사물을 보면서 물체에 대한 양쪽눈의 각도 차리로 인해서 보이는 모습이 서로 다른데 이 차이를 인식해서 거리감을 느끼는 것이다. 이하에는 컴퓨터 상에서 원료파일의 3차원 형상을 표시하는 방법에 대하여 설명한다. 제3도에서와 같이, 먼저, 대상물체(21)에 대해서 오른쪽눈 및 왼쪽눈이 보는 관점에서 서로 다른 2장의 이미지를 만든다. 제3도에서 이미지 22는 왼쪽눈이 보는 3차원 이미지를, 이미지 23은 오른쪽눈이 보는 3차원 이미지를 나타낸다.

상기와 같이 만들어진 2장의 이미지는 화면상으로 한 번은 오른쪽, 한 번은 왼쪽 번갈아가면서 표시한다. 화면상으로 표시하면서 컴퓨터에서는 현재 표시되고 있는 화상이 왼쪽눈에 대한 것인가 아니면 오른쪽에 눈에 대한 것인가에 대한 동기신호를 발생한다.

이동기신호에 맞추어 각눈에 대한 셧터를 1초에 30번정도 열고 닫는 3차원 안경을 사용함으로써, 사람의 각 눈은 그에 해당되는 화상이미지만 보게되어 거리감을 갖는 3차원 형상을 인식할 수 있게 된다. 상기한 바와같이, 본발명을 이용하여 야적 원료파일을 불출하는 경우 작업자에게 현장감을 그대로 재현해주고 작업의 오류를 줄일수 있는 효과를 가져오게 된다.

Claims (1)

1. 원료야적파일을 완전히 관찰할수 있는 부위에 거리센서를 부착하는 단계; 상기 거리센서의 광학적 중심을 원점으로 하는 구좌표계를 만드는 단계; 거리센서의 스캔에 의해 거리센서와 원료파일 표면까지의 거리를 측정하는 단계; 상기와같이 측정한 거리값에 상응하는 원료파일 표면 부위를 상기 구좌표계에 표시하는 단계; 상기 구좌표계를 직각 좌표계로 변환시킨 다음, 영상화하는 단계; 상기 영상을 보간하여 완전히 3차원의 영상지도를 만드는 단계; 및 상기 영상지도를 필터링한 다음, 좌표를 보정하여 최종영상지도를 얻는 단계; 상기 최종영상지도로부터 모든 높이 데이터를 추출하여 3차원 평면 데이터로 변환하는 단계; 상기와 같이 변환된 3차원 평면데이타를 추출하여 3차원 평면 데이터로 변환하는 단계; 상기와 같이 변환된 3차원 평면데이타를 오른쪽눈, 왼쪽눈이 보는 시점에서 각각 따로 3차원 이미지를 만드는 단계; 및 상기한 오른쪽눈 이미지와 왼쪽눈 이미지를 번갈아 가면서 표시하는 단계를 포함하여 구성되는 원료파일의 3차원 형상표시방법.