KR100227862B1 - 중장비의 작업자 접근감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설현장에서 사용되는 중장비의 사고방지를 위한 작업자 접근감지장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 중장비의 작업반경내, 특히 중장비의 후면으로부터 접근하여 운전자가 인식하는 것이 불가능한 상태에서 접근하는 다른 작업자나 이동물체를 인식하고 이것을 중장비 운전자에게 통보함으로서 중장비 작업상의 안전을 도모할 수 있는 중장비의 작업자 접근감지장치에 관한 것이다.

본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치는, 중장비의 주변으로 접근하는 물체의 이동을 감지하여 운전자에게 시각 및 청각적으로 경고하는 주장치와, 중장비의 후면부에 설치되어서 물체이동을 감지하여 전선을 통하여 주장치로 신호를 전송하는 감지장치로 구성되며, 상기 주장치는 밧데리로부터 전원을 공급하는 브릿지다이오드와 레귤레이터, 전원공급을 제어하는 온/오프 전원스위치, 음향신호출력을 위한 부저, 한 쌍의 발광다이오드를 가진 표시 및 전원공급부와 케이스를 포함하고 있으며, 상기 감지장치는 마이크로웨이브발생을 위한 감지센서와 오피앰프를 포함하는 센서부, 감지장치에 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 센서부로부터의 신호중에서 고주파를 정류하고 증폭하기 위한 한 쌍의 오피앰프를 가진 증폭부, 상기 증폭부로부터 입력되는 신호로부터 접근상태를 마이컴에서 감지하고 이 상태를 출력하기 위하여 일시적으로저장하는 버퍼를 포함하는 제어부와 케이스를 포함한다.

Description

중장비의 작업자 접근감지장치

본 발명은 건설현장에서 사용되는 중장비의 사고방지를 위한 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 중장비의 작업반경내에 접근하는 사람이나 물체를 인식하고 이것을 중장비 운전자에게 통보함으로서 중장비 작업상의 안전을 도모할 수 있는 작업자 접근감지장치에 관한 것이다.

대규모의 건설현장에서는 무거운 건축자재를 이동하기 위하여 다양한 종류의 중장비가 사용되고 있다. 이러한 중장비로는 포크-리프터, 불도져, 소형기중기등이 있으며 대부분이 전면을 향하도록 설치된 운전석에서 중장비를 제어하는 구조를 가지고 있다. 이것은 중장비에 소요되는 막대한 동력과 작동력을 얻기 위하여 대규모의 엔진을 운전석의 후면에 주로 설치하기 때문에 운전자가 후면부의 정확한 상태를 인식하는 것이 어려워지는 문제점이 있었다. 따라서 중장비 작업중에 발생되는 사고를 방지하기 위하여 보조자가 작업방향을 지시하고 접근하는 다른 작업자에게 주의를 주어서 안전을 유지하고 있다.

그러나 이러한 주의에도 불구하고 작업도중에 운전자의 부주의로 인하여 중장비에 의한 협착사고가 자주 발생된다. 협착사고는 주로 중장비 운전원 또는 보조원이 운전중에 중장비 후면부에서 작업중이던 다른 작업자를 미처 인식하지 못하고 장비의 붐(boom) 대를 회전하여서 붐대로 작업자를 타격하거나 자체 동력으로 이동이 가능한 중장비를 후면으로 이동시키는 과정에서의 추돌사고로 작업자에게 상해(傷害)를 입히는 사고가 많이 발생되었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 건설현장에서 중장비의 운전중에 발생되는 상해사고를 방지할 수 있는 중장비의 작업자 접근감지장치을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 운전자의 시야로부터 벗어난 지역에 대하여 이동물체의 접근을 용이하게 인식함으로서 보조자가 필요없는 중장비의 작업자 접근감지장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 작업자 접근감지장치는, 밧데리로부터 전원을 공급하는 브릿지다이오드와 레귤레이터, 전원공급을 제어하는 온/오프 전원스위치, 음향신호출력을 위한 부저, 한 쌍의 발광다이오드를 가진 표시 및 전원공급부와 케이스를 포함하는 주장치와, 마이크로웨이브발생을 위한 감지센서와 오피앰프를 포함하는 센서부, 감지장치에 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 센서부로부터의 신호중에서 고주파를 정류하고 증폭하기 위한 한 쌍의 오피앰프를 가진 증폭부, 상기 증폭부로부터 입력되는 신호로부터 접근상태를 마이컴에서 감지하고 이 상태를 출력하기 위하여 일시적으로저장하는 버퍼를 포함하는 제어부와 케이스를 포함하고 감지장치로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치의 정면도,

도 2는 본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치의 사용상태로,

도 3은 본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치의 작동상태를 표시한 플로우차트,

도 4는 본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치의 상세회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 주장치, 20: 감지장치.

30: 전선, 40: 중장비,

41: 운전석, 42: 후면부,

100: 표시 및 전원공급부, 110: 센서부,

120: 전원공급부, 130: 증폭부,

140: 제어부. 111: 고정부재,

112: 부저창, 113: 전원스위치,

114: 발광다이오드, 115: 차단스위치,

116: 발광다이오드, 117: 부저,

118: 브릿지정류기, 119,124: 레귤레이터,

121: 감지센서, 122,125,126: OP앰프,

123: 고정부재, 127: 마이컴,

128: 버퍼.

본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 서로 분리된 상태에서 설치되는 주장치(10)와 감지장치(20)로 구성되어 있다. 상기 주장치(10)는 사람 또는 물체가 중장비의 작업반경내에 접근하는 경우에 이것을 중장비를 작동하는 운전자에게 통보하기 위한 것이다. 또한 감지장치(20)는 중장비의 후면에 접근하는 사람 또는 이동물체를 감지하는 것으로서, 운전자가 시각적으로 감지할 수 없는 위치, 즉 중장비의 후면부에 설치된다.

주장치(10)는 그것의 표면상에 접근감지장치에 전원을 공급하는 전원스위치(113)와, 전원스위치(113)의 상부에 전원공급상태를 표시하기 위한 발광다이오드(114)를 가지고 있다. 또한 이동물체의 접근시에 이것을 음향신호를 발생하여 운전자에게 알려주기 위한 부저(미도시됨) 음향의 토출을 위한 부저창(112)과, 물체의 이동을 시각적으로 알려주기 위한 발광다이오드(116)와, "경고"하는 문구를 확실하게 인식시키기 위하여 후면부에서 백라이트(back-light)를 방사하는 발광다이오드(또는 램프)(미도시됨)와, 부저신호출력을 일시적으로 차단하기 위한 차단스위치(115)를 포함하고 있다.

상기 전원공급을 표시하기 위한 발광다이오드(114)는 예를 들어서 적색, 경보용 발광다이오드(116)는 녹색으로 구성함으로서 구별할 수 있으며 이것은 임의로 결정할 수 있음을 알 수 있다. 또한 주장치(10)의 케이스에는 주장치(10)를 운전석의 일부분에 부착시킬 수 있도록 한 쌍의 고정부재(111)가 더 설치되어 있다. 고정부재(111)는 케이스와 일체로 구성된다. 따라서 운전자는 주장치(10)를 안전하고 경고인식이 용이한 장소(예를 들어서 운전석 지붕의 상부표면 또는 전면윈도우상부표면)에 위치시킨 후에 스크류등을 사용하여 고정할 수 있다. 물론 본 발명의 주장치(10)는 운전석 이외에 용이하게 접근물체를 인식할 수 있는 장소에 설치시킬 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

중장비의 후면부에 설치되는 감지장치(20)는 내부에 하나 또는 그 이상의 감지센서(121)를 포함하고 있으며 후방으로부터 접근하는 물체의 이동을 감지하고 이것을 운전자에게 통보한다. 주장치(10)와 감지장치(20)는 전선에 의하여 연결되어 있다. 본 발명의 작업자 접근감지장치의 설치시에 전선(30)을 차체에 밀착시켜 고정함으로서 작업에 방해가 되지 않는다.

도면에서는 오직 하나의 감지센서(121)만이 표시되었지만 다수의 감지센서(121)를 설치하여 더욱 다양한 범위를 감지할 수 있음을 알 수 있다. 즉 감지센서(121)를 양측면과 중앙에 3개 설치하고 각각의 감지센서(121)로부터 입력되는 신호를 분리하여 주장치(10)에서 표시함으로서 운전자는 중장비의 후면부에 접근하는 다른 작업자 또는 이동물체의 정확한 이동방향을 감지하여 더욱 효율적으로 대처할 수 있는 것이다. 이 경우에 주장치(10)에는 경고용 발광다이오드(116)가 중앙과 양측면에 위치하여서 우측, 즉 운전자의 우측으로 다른 작업자나 이동물체가 접근하면 가장 우측의 발광다이오드가 점멸하는 것과 같은 방식으로 구성할 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

도 2는 중장비(40)에 실제로 설치된 본 발명의 작업자 접근감지장치의 사용상태를 도시한 것으로서, 중장비(40)의 후면부(42)에 본 발명의 감지장치(20)가 설치되고 주장치(10)는 운전석 또는 운전자가 용이하게 경고상태를 인식할 수 있는 장소에 설치된다. 주장치(10)와 감지장치(20)는 통상의 전선(30)에 의하여 연결되어 있다. 전선(30)은 운전자의 동작을 방해하지 않도록 하기 위하여 차체에 밀착시켜서 고정시킨다. 이렇게 감지장치(20)가 부착된 상태에서 운전자는 정상적으로 중장비를 작동시킨다. 본 발명의 설명에서 중장비(40)가 개략적으로 도시되었지만 본 발명의 접근감지장치는 모든 중장비에 적용될 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

작업중에 중장비(40)의 후면부(42)에 다른 작업자나 이동하는 물체가 접근하면 감지장치(20)가 이것을 감지하고 전선(30)을 통하여 주장치(10)에 신호를 출력한다. 감지장치(20)로부터 신호가 입력되면 주장치(10)에 설치된 부저(미도시됨)가 작동하여 경고음을 출력하고 동시에 발광다이오드(도 1의 116)가 점멸하여 운전자에게 중장비(40)의 후면부(42)에 사람이나 이동물체가 접근함을 통보한다.

운전자는 주장치(10)로부터 경고음과 경고신호가 발생되면 즉각 중장비(10)의 운전을 중지하거나 물체이동을 시각적으로 인식하고 운전에 주의함으로써 사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

감지장치(20)에 설치된 감지센서(121)는 도 2에 도시된 것과 같이 감지각도(θ)가 약 100°, 감지거리가 약 7∼15m의 범위에서 가변적으로 조정할 수 있다. 따라서 감지면적(A)은 줄처진 면적이 된다. 이것은 감지센서(121)의 갯수를 증가시킴으로서 감지면적을 증대시킬 수 있다. 상기 감지센서(121)는 예를 들어서 모토롤라사 제품으로서 극초단파를 발생시키는 트랜지스터 MRF901를 사용하여 구성할 수 있다.

감지장치(20)의 설치는 다른 작업자의 접근이나 이동물체의 접근을 용이하게 인식할 수 있는 높이에 설치하는 것이 바람직하며, 예를 들어서 지표면으로부터 약 60∼80cm 높이에 설치한다. 감지장치(20)는 양측면에 설치된 고정부재(123)에 스크류를 사용하여 역시 금속으로 된 중장비(40)의 후면부(42)에 견고하게 고정시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치의 상세회로도이다. 블럭으로 구분된 본 발명의 접근감지장치는 크게 이동물체의 접근을 표시하며 작동에 필요한 전원을 공급하는 표시 및 전원공급부(100), 이동물체를 감지하기 위한 센서부(110), 제2전원공급부(120), 상기 센서부(110)로부터 입력되는 신호중에 포함된 고주파신호를 정류하고 필요한 크기의 신호로 증폭하는 증폭부(130), 그리고 상기 증폭부(130)로부터 입력되는 신호를 감지하여 이동물체의 유무를 판단하고 상기 표시 및 전원공급부(100)에 제어신호를 출력하는 제어부(140)로 구성되어 있다.

상기 표시 및 전원공급부(100)는 본 발명의 접근감지장치에 전원을 공급하기 위하여 직류전원인 밧데리(BATT), 상기 밧데리(BATT)로부터 공급되는 전원을 정류하여 일정전압을 공급하기 위한 브릿지다이오드(118)와 레귤레이터(119), 전원을 온/오프시키기 위한 전원스위치(113), 전원공급상태를 표시하기 위한 발광다이오드(114), 이동물체가 감지되면 운전자에게 경보음을 발하기 위한 부저(117), 부저(117)의 작동을 제어하기 위한 차단스위치(115), 그리고 시각적으로 경보하기 위한 발광다이오드(116)와 "경고"문구의 후위에서 백라이팅을 제공하는 또다른 발광다이오드를 포함하고 있다.

또한 레귤레이터(119)의 출력단에는 감지장치(20)의 전원공급부(120)가 연결된다. 상기 레귤레이터(119)의 출력전압은 설계시에 결정되는 값이며 본 발명에서는 직류12V가 출력하도록 구성되어 있다. 또한 부저(117)와 레귤레이터(119) 사이에는 제2의 차단스위치(115)가 설치되어 있다. 상기 차단스위치(115)는 부저(117)에 공급되는 전원을 차단하여 작동을 중지시키는 역할을 한다.

센서부(110)는 중장비(40)의 후면부(42)에 접근하는 다른 작업자 또는 이동물체를 감지하기 위한 것으로서, 2.5GHz 이상의 극초단파(microwave)를 발생시켜서 물체이동을 감지하는 감지센서(121)와, 상기 감지센서(121)로부터 출력되는 신호를 증폭하기 위한 OP앰프(122)를 포함하고 있다. 상기 감지센서(121)는 모토롤라사의 트랜지스터 MRF901을 사용하였다. 그러나 동일한 기능을 가진 다른 전자소자(예를 들어서 적외선을 방사하고 반사된 적외선을 인식하는 소자)를 사용하여 구성할 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

상기 감지센서(121)는 도 2에 도시된 것과 같은 감지범위(A)와 감지거리(L)를 가질 수 있다. 감지범위(A)와 감지거리(L)의 조정은 감지센서(121)에 연결된 가변저항을 사용하여 조정한다. 도 2에서는 오직 하나의 감지센서(121)만이 표시되어 있지만 감지센서(121)의 갯수를 증가시킴으로서 감지범위(A)와 감지거리(L)를 더욱 증대시킬 수 있다. 또한 어느 방향에서 작업자나 이동물체가 접근하는 가를 알 수 있다.

전원공급부(120)는 표시 및 전원공급부(100)의 레귤레이터(119)로부터 출력되는 직류전압(DC12V)를 사용하여 레귤레이터(124)에서 직류5V 전압을 출력시켜서 공급한다.

상기 센서부(110)로부터 출력되는 물체감지정보를 포함하는 전기신호는 증폭부(130)에 입력된다. 상기 증폭부(130)는 신호중에 포함된 고주파신호를 OP앰프(125)에서 정류하고 다시 OP앰프(126)에서 충분한 크기로 증폭시켜서 출력한다. 증폭된 신호는 제어부(140)에 입력된다.

상기 제어부(140)는 신호를 입력받아서 물체이동을 판단하기 위한 마이컴(127)과 마이컴(127)으로부터 출력되는 신호를 일시 저장하는 버퍼(128)로 구성되어 있다. 마이컴(127)은 증폭부(130)으로부터 입력된 신호중에 포함된 접근감지데이터를 판독한다.

마이컴(127)에는 미리 접근상태 또는 무감지상태에 대한 신호가 입력되어 있어서 입력되는 신호와 저장신호를 비교하여 접근유무를 판독하는 것이다. 마이컴(127)에서의 판독 결과, 운전자가 아닌 다른 작업자가 중장비의 후면부에 접근하는 것으로 판단되면 버퍼(128)에 신호를 출력한다. 버퍼(128)에 출력된 신호는 일시 저장된 후에 전선(30)을 통하여 부저(117)에 전달된다.

부저(117)에 전달된 제어신호에 의하여 부저(117)가 작동되어서 음향신호를 출력한다. 동시에 시각경보용의 발광다이오드(116)도 점멸하여서 운전자에게 시청각적으로 경보를 발하는 것이다. 운전자는 경보음이 발생되는 경우에 차단스위치(115)를 작동시켜 경보음을 차단할 수 있다. 부저음이 차단되어도 발광다이오드(116)는 계속 점멸되어서 접근상태를 운전자에게 표시한다.

도 3은 본 발명의 접근감지장치의 작동상태를 도시한 플로우차트로서 이것을 참고하여 본 발명의 중장비의 작업자 접근감지장치의 작용효과를 설명한다. 본 발명의 장치가 설치된 상태에서 운전자는 중장비를 작동시키기 전에 주장치(10)에 설치된 전원스위치(113)를 온시켜 전원을 공급한다. 전원이 공급되면 감지장치(20)의 감지센서(121)로부터 극초단파가 발생되어서 감지범위에 방사된다. 이러한 상태에서 운전자는 중장비를 작동시켜 필요한 작업을 수행할 수 있다.

이 때 중장비의 후면에 다른 작업자나 이동물체가 접근하여서 감지범위안에 도달하면 감지센서(121)로부터 방사되던 극초단파가 반사되어서 감지센서(121)가 이것을 인식한다. 이동물체의 접근을 알리는 데이터가 포함된 신호가 입력되면 마이컴(127)은 발광다이오드(116)와 부저(117)를 작동시켜 경고음과 신호를 출력한다. 운전자는 주장치(10)로부터 발생된 신호로부터 중장비의 후면부에 다른 작업자나 이동물체의 접근을 인식하고서 운전을 잠시 중지하고 주위를 확인하여 위험을 미리 피할 수 있다.

경고음이 필요하지 않은 경우에는 운전자는 차단스위치(115)를 사용하여 경고음을 차단하고 작업을 진행할 수 있다. 이 때에도 발광다이오드(116)는 점멸을 계속하여 경고를 수행한다. 그러나 감지센서(121)로부터 물체이동신호가 입력되지 않으면 부저음을 차단된다. 이러한 감지동작은 운전자가 전원스위치(113)를 오프시켜서 작업을 중지할 때 까지 계속하여 진행된다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 중장비의 작업반경내, 특히 후면으로부터 접근하여 운전자가 인식하는 것이 불가능한 상태에서 다른 작업자나 이동물체를 인식하고 이것을 중장비운전자에게 통보함으로서 중장비 작업상의 안전을 도모할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (5)

1. 중장비의 주변으로 접근하는 물체의 이동을 감지하여 운전자에게 시각 및 청각적으로 경고하는 주장치와, 중장비의 후면부에 설치되어서 물체이동을 감지하여 전선을 통하여 주장치로 신호를 전송하는 감지장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 중장비의 작업자 접근감지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주장치가 밧데리로부터 전원을 정류하여 공급하는 브릿지다이오드와 레귤레이터, 전원공급을 제어하는 온/오프 전원스위치, 음향신호출력을 위한 부저, 부저의 동작을 차단하기 위한 차단스위치, 한 쌍의 발광다이오드를 포함하는 표시 및 전원공급부와 외부에 고정부재가 설치된 케이스를 포함하고,

   상기 감지장치가 극초단파발생을 위한 감지센서와 증폭용의 OP앰프를 포함하는 센서부, 감지장치에 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 센서부로부터의 신호중에서 고주파를 정류하고 증폭하기 위한 한 쌍의 오피앰프를 포함하는 증폭부, 상기 증폭부로부터 입력되는 신호로부터 이동물체의 접근상태를 마이컴에서 감지하고 이 상태에 따른 제어신호를 출력하기 위하여 일시적으로 저장하는 버퍼를 포함하는 제어부와, 외부에 고정부재가 설치된 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비의 작업자 접근감지장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 감지장치가 지표면으로부터 60~80cm 높이의 중장비 정면의 후면부에 설치되는 것을 특징으로하는 중장비의 작업자 접근감지장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 감지장치의 감지센서가 적외선을 방사하고 반사된 적외선을 검출하는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 중장비의 작업자 접근감지장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 감지장치가 감지각도(θ)가 약 100°, 감지거리가 약 7∼15m의 범위에서 가변적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 중장비의 작업자 인식장치.

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