KR100217857B1 - Positioning method for reclaimer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제철소의 원료공장에서 원료를 파내는데 사용하는 원료불출 리클레이머를 무인자동화 하기 위하여 리클레이머의 구동축의 위치를 결정하는 방법에 관한 것으로서, 리클레이머가 불출점으로 이동하기 위하여 리클레이머의 각축에 대항 이동거리 및 각도 등을 기 추출된 원료파일의 3차원 위치값을 이용하여 불출점을 구한 후 불출점 주변의 국소평면의 방정식을 유도하여 이 평면과 버킷의 끝을 연결한 원이 접하여야 한다는 조건을 이용하여 불출점에 대한 리클레이머의 구동축의 위치를 정확하고 신속하게 결정하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a method of determining the position of the drive shaft of the reclaimer for unmanned automated raw material reclaimer used to dig the raw material in the steel mill of the steel mill, the reclaimer to move to the discharge point Using the three-dimensional position value of the raw material file extracted from the moving distance and angle of each axis of the machine, the discharge point is obtained and the equation of the local plane around the discharge point is derived to connect the circle to the end of the bucket. It is an object of the present invention to provide a method for accurately and quickly determining the position of a drive shaft of a reclaimer with respect to a launch point.

본 발명은 리클레이머의 기구학적 구조에 대하여 기준좌표와 국부 또는 관절좌표계를 설정하여, 설정된 좌표계를 바탕으로 리클레이머의 순기구학의 계산 및 불출점(reclaiming point)과 불출점주변의 점들에 대한 3차원 위치값을 이용하여 불출점 주변의 국소 평면 방정식을 기준좌표에 대하여 정의하는 단계;The present invention sets a reference coordinate and a local or joint coordinate system with respect to the kinematic structure of the reclaimer, and calculates the forward kinematics of the reclaimer based on the set coordinate system. Defining a local plane equation around the launch point with respect to the reference coordinate using a three-dimensional position value for the reference point;

불출점을 포함하는 국소 평면에서 버킷이 접해야 한다는 관점에서 국소평면의 평면방정식의 법선벡터와 불출점에서 버킷의 끝단의 좌표계의 노말(normal)벡터가 서로 수직이어야 한다는 조건으로부터 리클레이머의 구동축의 위치를 유일하게 결성하는 단계를 포함하여 구성되는 원료불출 리클레이머의 구동축 위치결정방법을 그 요지로 한다.From the point of view that the bucket should be in contact with the local plane including the launch point, the normal vector of the plane equation of the local plane and the normal vector of the coordinate system of the end of the bucket at the launch point must be perpendicular to each other. A summary of the drive shaft positioning method of the raw material discharging reclaimer including the step of forming the position uniquely is provided.

Description

원료불출 리클레이머의 구동축 위치결정방법Positioning Method of Drive Shaft in Raw Material Discharge Reclaimer

제1도는 리클레이머가 원료파일에서 원료를 불출하는 방법의 개략도.1 is a schematic diagram of how a reclaimer dispenses raw materials from a raw pile.

제2도는 리클레이머의 기구학적 형상을 선으로 간략화하고 여기에 좌표계를 설정하여 리클레이머의 수학적 모델을 정의한 모식도.2 is a schematic diagram of a mathematical model of a reclaimer defined by simplifying the kinematic shape of the reclaimer with a line and setting a coordinate system therein.

제3도는 리클레이머의 붐의 끝단의 버킷과 원료파일의 불출점이 무수히 많은 형태로 접할 수 있다는 것을 나타낸 모식도.Figure 3 is a schematic diagram showing that the discharge point of the bucket and the raw material pile of the end of the boom of the reclaimer can contact in a myriad of forms.

제4도는 불출점과 불출점 근처의 8개의 점의 선택방법을 나타낸 모식도.4 is a schematic diagram showing a method of selecting a launch point and eight points near the launch point.

제5도는 리클레이머의 기구학적 구속조건을 나타낸 모식도.5 is a schematic diagram showing the kinematic constraints of the reclaimer.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 주행부 12 : 붐(boom)11 driving part 12 boom

13a : 버킷(bucket) 13b : 드럼(drum)13a: bucket 13b: drum

15 : 유압실리더 30 : 원료파일15: hydraulic cylinder 30: raw material pile

31 : 불출점31: branch point

본 발명은 철광석, 석회석 등의 원료야적 파일에서 원료불출 리클레이머에 의해 원료를 불출함에 있어서, 원료불출 리클레이머의 구동축의 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining the position of a drive shaft of a raw material reclaimer in discharging the raw material by the raw material reclaimer from raw material piles such as iron ore and limestone.

제철소에서는 제1도에 나타난 바와 같이, 철광석 등의 원료를 야적한 장소에서 필요에 따라 일정량을 불출하기 위하여 리클레이머(reclaimer)(10)를 이용한다.In a steel mill, as shown in FIG. 1, the reclaimer 10 is used in order to discharge a predetermined amount as needed in a place where raw materials, such as iron ore, are piled up.

원료를 불출하기 위한 리클레이머(10)는 제1도에 나타난 바와 같이 길이가 약 50m 정도인 대형 크레인 형태로서 레일(20)위를 구동하는 주행부(11), 원료를 이동시키는 붐(12), 붐(12)의 선단에 부착되어 있고 드럼(13a)과 버킷(13b)을 구비하고 있는 불출부(13), 및 회전부(14)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the reclaimer 10 for discharging the raw material has a large crane shape having a length of about 50 m and a traveling part 11 for driving the rail 20, and a boom 12 for moving the raw material. ), A dispensing part 13 attached to the tip of the boom 12 and provided with a drum 13a and a bucket 13b, and a rotating part 14.

상기 버킷(13a)은 원료파일(30)에서 원료를 파내도록 구성된다.The bucket 13a is configured to dig raw material from the raw material pile 30.

상기 제1도에서, 미설명부호 "15"는 유압실린더를, "31"은 불출점을 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 15 denotes a hydraulic cylinder, and 31 denotes a discharge point.

원료 리클레이머를 사용하여 원료를 불출할 때 목적하는 불출점에 정확하게도달되기 위해서는 리클레이머의 구동축의 위치를 정확하고 신속하게 결정하는 것이 요구된다.When the raw material is reclaimed using the raw material reclaimer, it is required to accurately and quickly determine the position of the drive shaft of the reclaimer in order to reach the desired discharge point.

상기한 리클레이머의 구동축의 위치를 결정하는 방법으로는 일본 특허공보(소)60-137727호, (평)1-242433호 및 (평)4-235829호 등을 들 수 있다.As a method of determining the position of the drive shaft of the said reclaimer, Unexamined-Japanese-Patent No. 60-137727, the (hei) 1-24233, the (hei) 4-235829, etc. are mentioned.

상기 일본특허공보(소)에 제시되어 있는 구동축의 위치결정방법에서는 스태커(stacker)로부터 원료파일의 량과 높이, 위치 및 안식각에 대한 정보를 가지고 원료파일에 가까운 지점으로 일차로 이동한 다음에, 리클레이머의 붐에 부착되어 있는 초음파센서로 원료파일과 버킷휠간의 간격을 측정하면서 단계적으로 불출점으로 이동하는 방법을 취하고 있다. 그러나 이 방법은 불출점에 도달하기 위한 시간이 많이 걸린다는 문제점이 있다.In the positioning method of the drive shaft proposed in the Japanese Patent Publication (S), after moving from the stacker (stacker) to the point close to the raw material pile with information on the quantity, height, position and angle of repose of the raw material pile, Ultrasonic sensors attached to the boom of the reclaimer take a step-by-step approach to the dispensing point while measuring the gap between the raw pile and the bucket wheel. However, this method has a problem that it takes a long time to reach the launch point.

한편, 일본특허공보(평)1-242322호 및 (평)4-235829호에서는 3차원형상을 인식하여 불출점에 접근하기 위한 구동축의 위치를 결정하고 있으나 리클레이머의 원료파일을 위에서 내려다본 평면도를 이용하여 구하므로 이러한 방법으로 구동축의 위치를 결정하는 경우 실제형상이 입체적인 원료파일과 충돌이 발생할 가능성이 있다. 따라서 대략적인 구동축의 위치를 결정할 수밖에 없으므로 불출점 근처에서 근거리 센서로 위치보정을 한 후에 작업을 해야 된다. 그러므로 여기에 소요되는 시간이 더 요구되는 문제점이 있다.On the other hand, Japanese Patent Laid-Open Publication Nos. 1-242322 and 4-235829 determine the position of the drive shaft to approach the discharge point by recognizing the three-dimensional shape, but the raw material file of the reclaimer is viewed from above. Since the planar shape is used to determine the position of the drive shaft in this way, there is a possibility that the actual shape may collide with the three-dimensional raw material pile. Therefore, since the approximate position of the drive shaft can only be determined, work must be performed after the position correction with the near field sensor near the discharge point. Therefore, there is a problem that requires more time for this.

이에, 본 발명자는 상기한 종래방법의 문제점을 개선시키기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 리클레이머가 불출점으로 이동하기 위하여 리클레이머의 각 축에 대한 이동거리 및 각도 등을 기 추출된 원료파일의 3차원 위치값을 이용하여 불출점을 구한 후 불출점 주변의 국소평면의 방정식을 유도하여 이 평면과 버킷의 끝을 연결한 원이 접하여야 한다는 조건을 이용하여 불출점에 대한 리클레이머의 구동축의 위치를 정확하고 신속하게 결정하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present inventors have conducted research and experiments to improve the problems of the conventional method described above, and based on the results, the present invention proposes that the reclaimer moves to the discharge point. Using the three-dimensional position value of the raw file extracted from the moving distance and angle of each axis, the discharge point is obtained and the equation of the local plane around the discharge point is derived. It is an object of the present invention to provide a method for accurately and quickly determining the position of a drive shaft of a reclaimer with respect to a launch point.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.

본 발명은 리클레이머를 사용하여 원료파일에서 원료를 불출하는 방법에 있어서, 원료파일에 임의의 불출점을 설정하는 단계;The present invention provides a method for dispensing a raw material from a raw material pile using a reclaimer, the method comprising: setting an arbitrary discharge point in the raw material pile;

3차원형상 측정기에 의해 상기 원료파일에 대하여 상기 불출점을 포함하는 3차원 파일형상을 검출하는 단계;Detecting a three-dimensional pile shape including the dispensing point with respect to the raw material pile by a three-dimensional shape measuring instrument;

주행축의 끝단을 중심으로 하는 X0, Y0, Z0 로 이루어지는 3차원기준 좌표계를 설정하는 단계;Setting a three-dimensional reference coordinate system composed of X0, Y0, and Z0 centered on the end of the travel shaft;

좌표값이(X0, Y0, Z0)로 주어지는 불출점에 대한 리클레이머의 순기구학방정식을 하기식 (1),(2),(3)과 같이 구하는 단계;Obtaining the forward kinematic equation of the reclaimer for the launch point given by the coordinate values (X0, Y0, Z0) as shown in the following equations (1), (2) and (3);

(상기 식(1),(2) 및 (3)에서, d1: 주행축 이동거리, 2: 선회축 회전각도, 3: 부앙측 회전각도, h2: 원료파일의 바닥에서 부앙축의 회전중심까지의 거리, l2 : 붐의 길이, a4: 붐과 버킷의 회전축사이의 거리,: 붐과 비교하여 버킷이 회전한 각도, x : 붐에 대하여 기운각도, l3: 버킷의 끝단을 이은 원의 반지름, r (In the above formulas (1), (2) and (3), d 1 : travel axis moving distance, 2 : pivot angle of rotation, 3 : angle of rotation on the side of buoy, h 2 : distance from the bottom of the material pile to the center of rotation of the axis of buoy, l2: length of the boom, a 4 : distance between the axis of rotation of the boom and bucket, Is the angle of rotation of the bucket relative to the boom, x is the angle of tilt relative to the boom, l 3 is the radius of the circle from the end of the bucket, r

상기 불출점 주위에 복수개의 점을 선정하는 단계;Selecting a plurality of points around the launch point;

상기 불출점을 포함하는 원료파일의 국소평면에 대한 평면방정식을 하기식(4)와 같이 구하는 단계;Obtaining a plane equation for the local plane of the raw material pile including the discharge point as shown in Equation (4);

불출부의 버킷의 선단과 원료파일의 불출점과 접한다는 조건하에 하기식(7)을 구하는 단계;Obtaining the following equation (7) under the condition that it is in contact with the tip of the bucket of the discharge part and the discharge point of the raw material pile;

상기식 (1),(2),(3) 및 (7)을 이용하여 리클레이머의 구동축을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 원료불출 리클레이머의 구동축 위치 결정방법에 관한 것이다.It relates to a drive shaft positioning method of a raw material discharging reclaimer comprising the step of obtaining the drive shaft of the reclaimer using the formulas (1), (2), (3) and (7).

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명에 대한 리클레이머의 구동축을 결정하기 위해서는 야적된 원료파일에 임의의 불출점을 설정하고, 3차원형상 측정기에 의해 상기 불출점을 설정하고, 3차원형상 측정기에 의해 상기 원료파일에 대하여 상기 불출점을 포함하는 3차원 원료파일형상을 검출한다.In order to determine the drive shaft of the reclaimer according to the present invention, an arbitrary release point is set in the raw material pile, the discharge point is set by a three-dimensional shape measuring machine, and a three-dimensional shape measuring machine is used for the raw material pile. The three-dimensional raw material pile shape including the discharge point is detected.

다음에, 리클라이머의 주행축의 끝단을 중심으로 하는 X0, Y0, Z0로 이루어지는 3차원기준좌표계를 설정하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.Next, a three-dimensional reference coordinate system composed of X 0 , Y 0 , and Z 0 centered on the end of the travel shaft of the recliner is described.

제2도는 제1도에 나타나 있는 리클레이머의 기구학적 구조를 선의 형태로 간략하게 나타내는 것으로서, 리클레이머의 붐(12), 드럼(13a), 및 버킷(13b)이 이동되는 방법을 보여주고 있다.FIG. 2 schematically shows the kinematic structure of the reclaimer shown in FIG. 1 in the form of a line, showing how the boom 12, drum 13a, and bucket 13b of the reclaimer are moved. Giving.

또한 제2도에서는 리클레이머 구동축의 위치를 결정하기 위하여 기구학적 형상을 좌표변환행렬로 기술할 수 있도록 Denavit-Hartenberg 표시법을 응용하여 각축의 좌표를 설정하므로서 리클레이머의 형상을 모델링한 것이다.In addition, in FIG. 2, the shape of the reclaimer is modeled by setting the coordinates of each axis by applying the Denavit-Hartenberg notation to describe the kinematic shape as the coordinate transformation matrix to determine the position of the reclaimer drive shaft.

즉, 리클레이머를 고정된 지점 즉, 주행축의 끝단에 설정된 기준좌표계(X0-Y0-Z0)와 xi, yi, zi의 6개의 관절좌표계로서 그 수학적 모델로 완전히 정의한 것이다. 여기서 각 좌표계에 설정한 길이와 회전각도 등의 파라미터들은 리클레이머의 크기에 따라 달라질 수 있으나 그 구조는 일정하다.That is, the reclaimer is completely defined by the mathematical model as the reference coordinate system (X 0 -Y 0 -Z 0 ) set at the fixed point, that is, the end of the traveling axis, and the six joint coordinate systems of xi, yi, and zi. Here, parameters such as length and rotation angle set in each coordinate system may vary depending on the size of the reclaimer, but the structure is constant.

다음에, 기준좌표계에 대하여 좌표값이 (X0- Y0- Z0)로 주어지는 불출점에 대한 리클레이머의 순기구학 방정식을 구하게 되는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.Next, the forward kinematic equation of the reclaimer for the launch point given by the coordinate value (X 0 -Y 0 -Z 0 ) for the reference coordinate system is described.

순기구학 방정식은 각각의 좌표계에 대하여 좌표변환행력을 작성하고 이것을 순서대로 곱한 다음 마지막 고나절좌표계에 대한 값을 기준좌표계로 변환시켜 정리하면 하기 식 (1)-(3)과 같다. 여기서 변수 d1, 2, 3, r의 4개로서 리클레이머가 이동해야될 형상에 따라 주어지는 값들이다. 그런데 이하의 식들에서 보는 바와 같이 리클레이머의 구동축의 위치를 결정하기 위해서는 3개의 식을 가지고 4개의 변수에 대한 유일한 값을 결정할 수 없다.For the forward kinematic equation, the coordinate transformation behavior is created for each coordinate system, multiplied by them in order, and then converted to the reference coordinate system for the last high-absolute coordinate system. The equations (1) to (3) are as follows. Where the variable d 1 , 2 , 3 , Four of r are values given according to the shape to which the reclaimer should move. However, as shown in the following equations, in order to determine the position of the drive shaft of the reclaimer, it is impossible to determine unique values for four variables with three equations.

한편, 제3도내에서 나타난 바와 같이, 리클레이머가 원료를 파내기 위해서는 리클레이머 붐(12)의 선단에 달린 드럼(13a)에 8개의 버킷(13b)이 3차원 형상의 원료 파일의 불출점(31)으로 이동하여 2축을 회전시키면서 버킷(13b)또한 회전시켜야 한다. 그런데 버킷(13b)의 끝을 연결한 원이 불출점(31)에 접하는 경우는 접선된 것과 같이 여러개의 원들처럼 무수히 많이 존재하므로 리클레이머가 이동해야 할 각도 및 이동거리를 유일하게 결정할 수 없다. 즉, 리클레이머의 구동축의 위치를 유일하게 결정될 수 없는 여유자유도를 가진다. 따라서 본 발명에서는 여유자유도로 인한 구동축의 위치값이 무수히 많이 존재하는 것을 하나의 구동축의 위치값만을 결정하는 것이다.On the other hand, as shown in FIG. 3, in order for the reclaimer to dig out the raw material, eight buckets 13b are placed at the drum 13a attached to the tip of the reclaimer boom 12 and the discharge point of the three-dimensional raw material pile. The bucket 13b must also be rotated while moving to 31 to rotate the two axes. However, when the circle connecting the end of the bucket 13b is in contact with the discharge point 31, since there are a myriad of like circles, the reclaimer cannot move the angle and the distance to move. That is, the position of the drive shaft of the reclaimer has a degree of freedom that can not be determined uniquely. Therefore, in the present invention, the position value of only one drive shaft is determined that there are a lot of position values of the drive shaft due to the degree of freedom.

다음에, 상기 불출점 주위에 복수개의 점을 선정한 다음 불출점을 포함하는 원료파일의 국소평면에 대한 평면방정식을 구하는데, 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Next, a plurality of points are selected around the dispensing point, and then a planar equation for the local plane of the raw material pile including the dispensing point is obtained.

원료파일의 3차원 위치값을 이용하여 불출점(31)을 포함하는 국소평면의 평면방정식을 구하고, 이 평면위의 불출점(31)과 버킷(13b)의 끝단을 연결한 원이 기준좌표계로 정의되는 공간에서 접해야 한다는 것을 이용하여 유일한 해를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 먼저 불출점(11) 주변의 점들을 이용하여 국소평면의 평면방정식을 구하는 방법에 관한 것이다.Using the three-dimensional position value of the raw material pile, the plane equation of the local plane including the dispensing point 31 is obtained, and the circle connecting the dispensing point 31 and the end of the bucket 13b on the plane is the reference coordinate system. It relates to a method for determining a unique solution using what must be encountered in a defined space. First, the present invention relates to a method for obtaining a planar equation of a local plane using points around the launch point (11).

리클레이머는 일반적인 로봇시스템과는 달리 붐(3)의 선단이 드럼(13a)과 버킷(13b)이 달린 원으로 되어 있으며 작업대상인 원료파일(30)도 임의의 3차원형상으로 되어있기 때문에 불출점(31)에 대한 구동축의 위치를 결정하기 어렵다. 따라서 본 발명에서는 3차원 형상인식 시스템으로 원료파일(30)의 3차원형상을 인식한 다음 원료를 불출하기 위한 불출점(31)을 포함하는 평면과 버킷(13b)의 기구학적 관계를 이용하여 유일한 역기구학해를 결정하게 된다.Unlike the general robot system, the reclaimer has a distal end because the tip of the boom 3 is a circle with a drum 13a and a bucket 13b, and the raw material pile 30 to be worked has an arbitrary three-dimensional shape. It is difficult to determine the position of the drive shaft with respect to 31. Therefore, in the present invention, the three-dimensional shape recognition system recognizes the three-dimensional shape of the raw material pile 30, and then uses the kinematic relationship between the plane and the bucket 13b including the discharge point 31 for discharging the raw material. Inverse kinematics solutions are determined.

평면방정식은 제4도에서 나타난 바와 같이 3차원형상인 식 시스템으로부터 얻은 정보로부터 불출점(31) 주변의 8개의 점들로부터 원료파일(30)의 표면을 가장 잘 정의한 평면방정식이 정의되도록 최소자승법을 적용하여 유도하는 것이 바람직하다. 제4도와 같이 불출점(11) 바로 근처에 4점을 선택하고 불출점(31)으로부터 조금 떨어지는 것에 또 4점을 선택한 것은 가급적이면 원료파일(10)의 울퉁불퉁한 표면의 형상을 평면방정식에 잘 반영하기 위한 웨이팅(weighting)을 준 것이다. 평면방정식은 일반적인 평면방정식을 약간 변경하여 식(4)와 같이 본 발명에 적용하기 쉽게 나타낼 수 있다.Planar equations are defined by the least-squares method to define a planar equation that best defines the surface of the raw pile 30 from eight points around the launch point 31 from information obtained from a three-dimensional shape system as shown in FIG. It is preferable to derive by application. As shown in Fig. 4, four points are selected near the point of departure 11 and a little further from the point of departure 31, so that the shape of the rugged surface of the raw material pile 10 is well-defined in the plane equation. The weighting was given to reflect. The planar equation can be easily applied to the present invention as shown in Equation (4) by slightly changing the general planar equation.

여기서 (npx, npy, npz)는 국소 평면의 법선벡터이다. 불출점(31)과 불출점주변의 8개의 점들을 상기 식(4)의 평면방정식에 대입하여 행렬식으로 나타내면 하기 식(5)와 같이 행렬식으로 정의할 수 있다. 단 여기서 W는 9×3 행렬로서 9개의 점들이 서로 다르므로 각각 서로 다른 행벡터를 가지고, n는 (npx, npy, npz)로 표시되는 국소평면의 법선벡터 그리고 u는 요소가 모두 1인 단위벡터이다.Where (n px , n py , n pz ) is the normal vector of the local plane. When the dispensing point 31 and eight points around the dispensing point are substituted into the plane equation of Equation (4) and expressed as a determinant, it can be defined as a determinant as shown in Equation (5) below. Here, W is a 9 × 3 matrix, and since nine points are different, each has a different row vector, n is a normal vector of a local plane represented by (n px , n py , n pz ), and u is an element of 1 Is a unit vector.

행렬 W는 9개의 점들이 서로 다른 좌표값을 가지므로 독립된 열벡터들을 가진다. 따라서 W d 와 그 transpose matrix WT의 곱 WWT는 정방행렬이면서 대칭행렬이되므로 역행렬도 존재하게 된다. 그러므로 상기 식(5)를 만족하는 평면의 법선벡터는 하기 식(6)과 같이 정규식(normal equation)의 해로 주어진다.The matrix W has independent column vectors since nine points have different coordinate values. Therefore, W d and T WW, the product of the transpose matrix W T is a square matrix, yet since the symmetric matrix is the inverse matrix also exist. Therefore, the normal vector of the plane satisfying Equation (5) is given by the solution of the normal equation as shown in Equation (6) below.

이상에서를 구하였으므로 불출점(31)이 포함된 국소평면에 대한 평면의 방정식이 정의되었다.Above Since the equation of the plane for the local plane including the discharge point 31 is defined.

다음에 상기 평면방정식을 이용하여 구동축의 위치를 유일하게 결정하는데 이에 대하여 설명한다. 불출점(31)을 포함하는 원료표면의 국소평면방정식의 법선벡터가 상기 식(6)과 같이 결정되므로 원료파일(30)의 표면정보는 완벽하게 정의된다. 구동축의 위치를 유일하게 결정하기 위한 방법은 버킷의 선단이 원료파일(10)의 표면에서 불출점(31)에 접해야 한다는 것에서 얻을 수 있다. 즉 제5도에 나타난 바와 같이 제2도에서 제시된 좌표계중 버킷선단의 마지막 관절좌표계의 Z6, 축과 기준좌표계에 대한 원료파일(30)에 대한 국소평면의 방정식의 법선벡터가 항상 수직이 되어야 한다는 것이다. 이 조건을 정리하면 하기 식(7)과 같이 Z6와의 내적이 0 이어야 한다. 따라서 순기구학 방정식 3개와 하기 식(7)을 이용하면 리클레이머의 구동축의 위치를 유일하게 결정할 수 있다.Next, the position of the drive shaft is uniquely determined using the planar equation, which will be described. Since the normal vector of the local plane equation of the raw material surface including the discharge point 31 is determined as in Equation (6), the surface information of the raw material pile 30 is completely defined. A method for uniquely determining the position of the drive shaft can be obtained from the fact that the tip of the bucket is in contact with the discharge point 31 on the surface of the raw material pile 10. That is, as shown in FIG. 5, the normal vector of the equation of the local plane with respect to the raw file 30 for Z 6 , the axis and the reference coordinate system of the last joint coordinate system at the tip of the bucket among the coordinate systems shown in FIG. Must always be vertical. Summarizing these conditions, Z 6 and The dot product of must be zero. Therefore, the three forward kinematic equations and the following equation (7) can be used to determine the position of the drive shaft of the reclaimer.

이상에서 제시된 방법을 이용하면 리클레이머의 구동축의 위치를 결정하기 위해서 순기구학 방정식만으로 부족한 1개의 방정식을 더 유도할 수 있다. 즉, 순기구학 방정식과 구속조건식을 이용하여 수치해석적인 방법으로 구동축의 위치를 결정한다.Using the method presented above, one equation which is insufficient by pure kinematic equations can be further derived to determine the position of the drive shaft of the reclaimer. That is, the position of the drive shaft is determined by numerical method using forward kinematic equation and constraint equation.

상술한 바와 같이 본 발명은 원료야적파일을 채위하는 리클레이머를 자동으로 운전하고자 할 때 리클레이머가 각축이 이동해야할 목표위치를 쉽고 유일하게 결정할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention has an effect that the reclaimer can easily and uniquely determine a target position to which each axis should move when attempting to automatically operate the reclaimer for filling the raw material pile.

Claims (1)

리클레이머를 사용하여 원료파일에서 원료를 불출하는 방법에 있어서, 원료파일에 임의의 불출점을 설정하는 단계; 3차원형상 측정기에 의해 상기 원료파일에 대하여 상기 불출점을 포함하는 3차원 파일형상을 검출하는 단계; 주행축의 끝단을 중심으로 하는 X0, Y0, Z0로 이루어지는 3차원기준 좌표계를 설정하는 단계; 좌표값이(X0, Y0, Z0)로 주어지는 불출점에 대한 리클레이머의 순기구학 방정식을 하기식 (1), (2), (3)과 같이 구하는 단계;CLAIMS 1. A method for dispensing a raw material from a raw file using a reclaimer, the method comprising: setting an arbitrary discharge point in the raw file; Detecting a three-dimensional pile shape including the dispensing point with respect to the raw material pile by a three-dimensional shape measuring instrument; Setting a three-dimensional reference coordinate system composed of X 0 , Y 0 , and Z 0 centered on the end of the travel shaft; Obtaining the reclaimer's forward kinematic equation for the launch point whose coordinate values are given by (X 0 , Y 0 , Z 0 ) as shown in Equations (1), (2) and (3); 상기 불출점 주위에 복수개의 점을 선정하는 단계; 상기 불출점을 포함하는 원료파일의 국소평면에 대한 평면방정식을 하기식(4)와 같이 구하는 단계; Selecting a plurality of points around the launch point; Obtaining a plane equation for the local plane of the raw material pile including the discharge point as shown in Equation (4); 불출부의 버킷의 선단과 원료파일의 불출점과 접한다는 조건하에 하기식(7)을 구하는 단계;Obtaining the following equation (7) under the condition that it is in contact with the tip of the bucket of the discharge part and the discharge point of the raw material pile; 상기식 (1),(2),(3) 및 (7)을 이용하여 리클레이머의 구동축을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 원료불출 리클레이머의 구동축 위치 결정방법.A method of positioning a drive shaft of a raw material discharging reclaimer, comprising the step of obtaining a drive shaft of a reclaimer using the formulas (1), (2), (3) and (7).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100489677B1 (en) * 2002-08-30 2005-05-17 재단법인 포항산업과학연구원 Method for controlling position of reclaimer

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