KR100276317B1 - 3차원 원료파일 맵에서의 노이즈 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소 등의 원료야드에 적치되어 있는 원료파일의 3차원형상을 추출하는데 있어 파일상단에 스택커등과 같은 구조물이 놓여 있을 때 3차원 원료파일맵상에 발생되는 형상왜곡을 제거하는 3차원 원료파일 맵에서의 노이즈제거방법에 관한 것으로서, 3차원 형상 검출기로부터 구좌표계인 거리데이타 어레이를 얻고 이를 좌표계 변환하여 야드맵에 표시함에 있어, 야드맵에 표시하기 전에 상기한 스택커 등의 구조물에 해당하는 거리 데이터를 제거하여 야드맵상에서 구조물에 해당하는 영역을 제거하므로써, 3차원원료파일맵을 보다 정확히 구성할 수 있도록 하는 3차원 원료파일 맵에서의 노이즈 제거방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 모터에 의해 회전하는 회전거울을 포함하는 통상의 3차원 형상검출기를 사용하여 원료야드에 적치되어 있는 원료파일에 대한 3차원 원료파일 맵을 구성함에 있어서, 3차원 형상검출기로부터 검출된 구좌표계의 거리데이타 어레이로부터 회전거울이 아래로부터 스캔하면서 얻어진 거리데이타를 직각좌표계로 표시하는 단계; 각각의 측정점에 대해 그 다음의 측정점이 이루는 각도를 구하는 단계; 및 상기와같이 구한 각도가 90도이상인 측정점을 구하고, 그 다음의 상위측정점에 대한 거리데이타를, 구좌표계를 직각좌표계로 변환하기전에, 삭제하는 단계를 포함하여 구성되는 3차원 원료파일 맵에서의 노이즈제거방법을 그 요지로 한다.

Description

3차원 윈료파일 맵에서의 노이즈 제거방법

제1도는 불출작업을 하고 있는 리클레이머의 개략도.

제2도는 본 발명에 부합하는 노이즈제거과정을 설명하기 위한 블록도.

제3도는 구좌계의 거리데이타를 설명하기 위한 참고도.

제4도는 3차원 형상검출기의 모터회전축 스캔을 설명하기 위한 모식도.

제5도는 3차원 형상검출기의 거울축 스캔을 설명하기 위한 모식도.

제6도는 본 발명에 따라 노이즈 영역을 제거하는 과정을 설명하기 위한 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 리클레이머 2 : 붐

3 : 버켓 4 : 원료파일

6 : 3차원형상검출기

본 발명은 제철소 등의 원료야드에 적치되어 있는 원료파일의 3차원형상을 추출하는데 있어 파일상단에 스택커등과 같은 구조물이 놓여 있을 때 3차원 원료파일맵상에 발생되는 형상왜곡을 제거하는 3차윈 원료파일맵에서의 노이즈제거방법에 관한 것이다.

철강제조업체에서는 외국으로부터 수입한 철강원료를 선박에 싣고 와서 야드(yard)상에 스택커(stacker)를 이용하여 적치한다. 이때 원료파일(pile)은 그 형상이 원뿔형이거나 연속적으로 적치할 경우 긴 산맥형상을 하게된다.

제1도에 나타난 바와같이, 상기 방법으로 적치된 파일(4)은 작업계획에 따라 일정량을 요구하는 신호를 받으면 원료파일로부터 일정량 불출하는 작업을 리클레이머(1)(reclaimer)가 수행한다. 리클레이머(1)는 대형 크레인형태이며, 레일위로 구동하는 직진 주행축과 선회축 및 붐(2)(boom)을 움직이는 부앙축이 있으며 붐(2)선단에는 원료를 파내는 버켓(3)(bucket)이 회전드럼에 달려 있어서 원료를 파내는 작업을 수행한다.

리클레이머의 무인 운전시스템하에서는 먼저 조종실 상단에 설치된 3차원 형상 검출기(6)로부터 원료파일의 형상을 3차원적으로 검출한 뒤 이로부터 일정한 단의 높이에 따라 원료 파일의 등고선을 구하고 이 등고선으로부터 불출 시작점과 끝점을 구한 후 이 시작점 및 끝점에 대하여 리클레이머(1)의 기구학을 계산하고 이 계산으로부터 리클레이머(1)의 주행 부앙 선회축의 이동 값을 구하고 이 이동치 만큼 불출 시작점에서 끝점까지 리클레이머의 선회축을 회전하여 불출한다.

제1도에서, 미설명부호 “7”은 리클레이머 자동화용 컴퓨터시스템을 나타낸다.

종래에는 리클레이머에 설치된 3차원 형상 검출기가 2축을 스캔하면서 거리를 측정하여 구 좌표계의 거리데이타 어레이를 검출하고 이를 직각 좌표계로 좌표계 변환하여 영상 평면에 표시하여 파일맵을 구성하였다. 만약 원료 야드상에 스택커등과 같은 구조물이 존재할 경우, 종래의 기술에서는 스택커에 대한 거리 데이터가 제거되지 않고 동시에 처리되므로 파일맵상에 스택커의 형상이 나타나게 된다. 따라서 그 다음 단계인 등고선 추출 및 불출점 추출 등에 심각한 영향을 끼치므로 잘못된 데이터를 처리하게 되며 자동화가 불가능하게 되는 문제점이 있게된다.

이에 본 발명자는 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 연구를 행하고 그 결과를 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 3차원 형상검출기로부터 구좌표계인 거리데이타 어레이를 얻고 이를 좌표계 변환하여 야드맵에 표시함에 있어, 야드맵에 표시하기 전에 상기한 스택커 등의 구조물에 해당하는 거리 데이터를 제거하여 야드맵상에서 구조물에 해당하는 영역을 제거하므로써, 3차원 원료파일맵을 보다 정확히 구성할 수 있도록 하는 3차원 원료파일맵에서의 노이즈 제거방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 모터에 의해 회전하는 회전거울을 포함하는 통상의 3차원 형상검출기를 사용하여 원료야드에 적치되어 있는 원료파일에 대한 3차원 원료파일 맵을 구성함에 있어서, 3차원 형상검출기로부터 검출된 구조표계의 거리데이타 어레이로부터 회전거울이 아래로부터 스캔하면서 얻어진 거리데이타를 직각좌표계로 표시하는 단계; 각각의 측정점에 대해 그 다음의 측정점이 이루는 각도를 구하는 단계; 및 상기와같이 구한 각도가 90도이상인 측정점을 구하고, 그 다음의 상위측정점에 대한 거리데이타를, 구좌표계를 직각좌표계로 변환하기전에, 삭제하는 단계를 포함하여 구성되는 3차원 원료파일맵에서의 노이즈제거방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

리클레이머(1)가 목표로하는 원료파일(4)의 일정거리 앞에서 접근하면 리클레이머(1)가 정지하고, 리클레이머에 설치된 제어컴퓨터(7)가 조종하는 3차원 형상검출기(6)로부터 원료파일(4)의 전면을 스캔하여 원료파일의 거리데이타 어레이를 추출한다. 3차원 형상 검출기는 제2도에 나타난 바와같이, 모터가 스캔하는 수평회전축과 회전거울이 스캔하는 수직회전축이 있으며 레이저 거리측정에 의한 거리축이 존재한다. 따라서 3차원 형상 검출기에서 얻어진 거리데이타 어레이는 구좌표계로 구성된다.

제3도는 본 발명에 부합되는 노이즈(장애영역)제거과정을 설명하기 위한 블록도를 나타낸 것으로써, 제3도에 나타난 바와같이, 먼저 거리정보 추출부(8)에서는 3차원 형상검출기를 2축에 대해 스캔하면서 거리를 측정하여 거리데이타 어레이 생성부(9)에서 모터축 및 회전거울축 및 거리축으로 구성되는 구좌표계의 거리데이타어레이를 생성한다. 이때 거리데이타 어레이는 구좌표계로 구성되며 거리센서의 광학적 중심을 원점으로 하고, 위도, 경도, 및 거리로 구성된다. 장애물 영역 제거부(10)에서는 파일의 상위에 위치하는 이동기기에 의해 장애 영역을 형성하여 파일 맵에 노이즈 성분이 포함되는 경우가 있는데 본 발명에 따라 이를 제거한다.

좌표계 변환부(11)에서는 상기 거리 데이터 어레이를 X, Y, Z 축으로, 즉 구좌표계를 직각좌표계로 변환하며 파일맵 생성부(12)에서는 이를 영상평면에 표시하며 생성된 파일맵을 작업자가 모니터(13)로 관찰할 수 있다. 구좌표계를 직각좌표계로 변환하기 위하여 좌표계 변환공식을 이용한다.

x = rsinψcosθ

y = rsinψsinθ

z = rcosθ

제4도와 제5도에서는 3차원 형상 검출기의 스캔이 원료파일이 적치된 야드에서 어떻게 이루어지는지를 나타내고 있다. 3차원 형상검출기는 먼저 모터축으로 스캔하면서 회전거울축으로 스캔한다. 리클레이머(1)몸체 상단에 장착된 3차원 형상 검출기(6)가 모터축으로 스캔할때는 제4도와 같이 좌에서 우로 스캔한다. 회전거울축 스캔은 각각의 모터축에 대하여 스텝으로 회전한 다음 이루어지는데 제5도에서처럼 아래에서 위로 스캔한다.

상기 스캔의 경우 3차원 형상 검출기가 센싱하는 목표 파일에 스택커(14)의 붐(15)과 같은 임의의 이동기기가 동시에 작업을 할 경우가 발생할 수 있으며 이때 거리정보데이타 어레이에는 이동기기의 측정점이 포함되며 이것은 원료파일의 3차원 형상에 노이즈로 나타나게 된다. 이를 방지하기 위하여 상기 장애물 제거부에서는 본 발명에 따라 노이즈를 제거하기 위한 과정을 수행해야 하는데, 이를 제5도를 통해 설명한다.

본 발명에 따라 3차원 원료파일맵에서 노이즈를 제거하기 위해서는 제6도에 나타난 바와같이, 3차원 형상검출기로부터 검출된 구좌표계의 거리데이타 어레이에서 회전거울이 아래로 부터 스캔하면서 얻어진 측정점을 직각좌표계로 표시해야 된다.

여기서 첫 번째 얻어진 거리 데이터와 두 번째 얻어진 거리 데이터가 이루는 각도 및 3차원 형상 검출기와의 거리를 각각 구한다. 동일한 방법으로 모든 측정점 즉 p1에서 p9에 대해 구한다. 이때 파일의 특징상 각도는 90도이하의 안식각을 가지므로 파일을 스캔하는 이상 90도이하가 되어야 하며 만약 90도보다 크다면 측정점은 파일을 측정한 것이 아니고 파일위에 존재하는 타 이동기기의 일부라고 유추할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기의 안식각이 90도이하이어야 한다는 점을 이용하여 각도가 90도이상인 측정점이 발생하면 그 지점보다 높은 측정점에 대해서는 이에 상응하는 거리 데이터 어레이에서 제외함으로써 야드 상위에 존재하는 이동기기에 의한 노이즈를 사전에 제거한다. 즉 제6도에서 α1에서 α7 까지는 90도이하이나 α8은 90도이상이므로 그 다음의 모든 거리 데이타 어레이를 제거한다.

따라서 노이즈가 제거된 거리 데이터 어레이에서는 p1에서 p8까지만 존재하며 그 이상은 존재하지 않게 된다. 따라서 장에물 제거부를 거친 후의 거리 데이터는 마치 이동기기가 없는 것과 같은 데이터로 구성이 되며 좌표계 변환을 한 후 파일맵 생성부에서는 이동기기에 의한 노이즈가 없는 파일맵을 만들 수 있는 것이다.

제6도에서 “d”는 각 측정점에서 야드면 수직하게 만나는 점을 의미한다.

상술한 바와같이, 본 발명은 제철공장의 원료불출작업을 수행하는 리클레이머의 자동화에 있어서 3차원 형상검출기로부터 얻어진 파일맵에 있어서 파일상단에 존재하는 스택커와 같은 구조물로 인한 노이즈를 제거하여 파일의 3차원 형상으로만 구성되는 파일맵을 추출할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 모터에 의해 회전하는 회전거울을 포함하는 통상의 3차원 형상검출기를 사용하여 원료야드에 적치되어 있는 원료파일에 대한 3차원 원료파일 맵을 구성함에 있어서, 3차원 형상 검출기로부터 검출된 구조표계의 거리 데이터 어레이로부터 회전거울이 아래로부터 스캔하면서 얻어진 거리 데이터를 직각 좌표계로 표시하는 단계; 각각의 측정점에 대해 그 다음의 측정점이 이루는 각도를 구하는 단계; 및 상기와같이 구한 각도가 90도이상인 측정점을 구하고, 그 다음의 상위측정점에 대한 거리데이타를, 구좌표계를 직각좌표계로 변환하기 전에, 삭제하는 단계를 포함하여 구성되는 3차원 원료파일 맵에서의 노이즈 제거방법.