KR100280265B1 - 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법에 관한 것으로, 리클레이머(1)에 설치된 컴퓨터 시스템(7)을 통하여 불출단의 선택에 필요한 원료파일(4)의 단의 높이와 깊이를 자동으로 구하는 단계; 상기 산출치를 차기 단 추출부에 입력하여 상위단에 대한 최대 가능깊이와 하위단에 대한 최대 가능깊이를 구하여 그 중 최소치를 현재단의 불출가능깊이로 선택하는 단계; 및 이 선택된 불출가능깊이가 표준 단 깊이를 일정한 상수(a)로 나눈 값과 비교하여 클 경우 현재단을 차기 불출단으로 결정하는 단계를 포함하여 구성되는 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법을 그 요지로 하며, 상기 자동화용 컴퓨터 시스템(7)을 통하여 파일의 깊이를 최적으로 관리함으로써 동일한 원료 파일량을 적치하면서도 보다 많은 야드 공간을 확보할 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법에 관한 것으로, 리클레이머(1)에 설치된 컴퓨터 시스템(7)을 이용하여 최적 불출가능깊이를 구함으로써 원료파일의 불출단 순서를 자동으로 결정하는 방법에 관한 것이다.
철강 제조업체에서는 외국으로부터 수입된 철강 원료를 일정한 면적의 야드(yard)에 스택커(stacker)를 이용하여 적치한다. 이때 그 원료 파일(pile)(4)의 형상은 원뿔형이거나 연속적으로 적치할 경우 긴 산맥 형상을 하게 된다. 상기 방법으로 적치된 원료파일(4)은 작업 계획에 따라 리클레이머(reclaimer)(1)를 이용하여 일정량씩 불출한다.
리클레이머(1)는 제1도에 나타난 바와 같이, 대형 크레인 형태이며, 레일 위로 구동하는 직진 주행축과 선회축 및 붐(boom)(2)을 움직이는 부앙축이 있으며 붐(2)선단에는 원료를 파내는 버켓(bucket)(3)이 회전 드럼에 달려 있어서 원료를 파내는 작업을 수행한다.
종래 리클레이머는 리클레이머(1)상단의 조종실(cabin)(5)에서 조이스틱 등을 이용하여 운전하였으나 자동화된 운전시스템 하에서는 먼저 조종실 상단에 설치된 3차원 형상검출기(6)로부터 원료 파일의 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 리클레이머의 기구학을 계산하고 이로부터 리클레이머의 주행축·부앙축·선회축의 이동값을 구하고 이 값 만큼 각 축을 이동시키면 버켓(3)의 끝점이 불출 시작점에 위치하게 되며, 이 상태에서 리클레이머의 선회축만을 회전하여 불출한다.
그러나 종래에는 상기 리클레이머(1)의 자동 불출과정중 불출단의 선택에 있어서 중앙운전실(8)의 그래픽 인터페이스 컴퓨터(9)에서 작업자가 직접 단의 높이와 순서를 지정함으로써 수행하였다.
즉, 종래에는 불출단을 선택하기 위하여 중앙 운전실(8)에 작업자가 대기하고 있다가 리클레이머(1)에 설치된 3차원 형상검출기(6)가 원료 파일의 형상을 검출하고 등고선 데이터를 중앙 운전실에 송신하면 작업자가 그래픽 인터페이스 컴퓨터(9)에서 등고선 데이터 중 하나를 선택하고 이를 다시 리클레이머의 컴퓨터(7)에 송신함으로서 불출단의 선택이 이루어졌다. 따라서 종래의 방법에서는 작업자가 항시 개입해야 하는 문제점이 있었으며 또한 작업자가 임의대로 단을 선정하기 때문에 각 단의 깊이가 일정하게 관리되지 못함으로 인하여 파일 전면부의 단이 늘어지므로 야드를 필요 이상 점유하게 되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 리클레이머 자동화용 컴퓨터 시스템(7)을 통하여 자동으로 불출단의 깊이 및 높이를 구하고 또 단의 최적 불출가능깊이를 구함으로써 불출단의 순서를 자동으로 결정하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 불출단 순서 자동결정 방법으로 단의 불출깊이를 최적화하여 동일한 적치상태에서도 보다 많은 야드 공간을 확보할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
제1도는 본 발명에 부합되는 리클레이머의 구조 및 불출 작업 구성도.
제2도는 본 발명의 불출단 순서 자동결정 방법을 나타내는 플로우 차트(flow chart).
제3(a)도는 원료파일의 평면도.
제3(b)도는 원료파일의 중심선에 대한 측면도.
제3(c)도는 표준화된 단 높이 프로파일의 측면도.
제4도는 본 발명에 따라 결정되는 불출단 순서를 나타내는 일례도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 리클레이머 2 : 붐
4 : 원료타일 6 : 3차원 형상 검출기
7 : 컴퓨터 시스템 8 : 중앙관제실
10 : 원료파일의 중심선 11 : 첫 번째 단
12 : 두 번째 단 13 : 세 번째 단
14 : 원점에서 첫 번째 단의 깊이 15 : 원점에서 두 번째단의 깊이
16 : 원점에서 세 번쌔 단의 깊이 17 : 두 번째 단의 깊이
18 : 세 번째 단의 깊이 19 : 상위단에 대한 가능깊이
20 : 무너짐 방지깊이 21 : 표준화된 단의 최대깊이
22 : 하위단에 대한 가능 깊이 23 : 5단과 6단의 표준깊이
24 : 1단에서 4단까지의 표준깊이
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 리클레이머(1)에 설치된 3차원 형상검출기(6)로부터 원료파일(4)의 3차원 형상을 검출하여 3차원 프로파일 입력부에 입력하는 단계를 포함하여 구성되는 원료파일의 불출단 순서를 자동으로 결정하는 방법에 있어서, 상기 프로파일을 중심선 데이터 입력부에 입력하여 원료파일의 중심을 따라 측면도 프로파일을 구하는 단계; 상기 프로파일을 단 높이 표준화부에 입력시켜 단의 높이와 깊이를 자동으로 구하는 단계; 상기 산출치를 차기 단 추출부에 입력하여 상위단에 대한 최대 가능깊이와 하위단에 대한 최대 가능깊이를 각각 하기 식(1)과 식(2)에 대입하여 구하는 단계;
상위단에 대한 최대 가능깊이 = 상위단의 깊이-무너짐 방지깊이
-현재단의 깊이 .....식(1)
하위단에 대한 최대 가능깊이 = 하위단의 깊이+충돌방지깊이
-현재단의 깊이 .....식(2)
상기 식(1)과 식(2)로 부터 얻어진 값중 최소치를 현재단의 불출가능깊이로 선택하는 단계; 및 상기 불출가능깊이가 표준 단 깊이를 일정한 상수(a)로 나눈 값과 비교하여 크면 현재단을 차기 불출단으로 결정하는 단계를 포함하여 구성되는 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법에 관한 것이다.
이하, 도면을 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 리클레이머(1)가 원료파일(4)에 접근하여 자동으로 불출단의 높이와 깊이를 계산하고 이를 불출하는 시스템을 도시한 것이다.
먼저 리클레이머(1)가 원료파일(4)로부터 개략적인 일정거리에 접근하면 정지상태에서 리클레이머에 설치된 제어 컴퓨터(7)가 조정하는 3차원 형상검출기(6)로부터 원료파일(4)의 전면을 스캔하여 원료파일의 3차원 형상을 검출한다.
상기 3차원 형상 검출기는 레이저 거리 측정기, 이 거리측정기를 한축으로 스캔하기 위한 회전 거울, 및 상기 레이저 거리 측정기 및 회전거울을 광학적 중심에 대해 회전시키는 모터로 구성된다. 따라서 측정거리 및 두 회전축의 각도로부터 좌표계를 변환하고 영상 처리 알고리즘을 사용하여 3차원 형상을 구성한다. 상기 3차원 형상 데이터를 입력하여 본 발명의 불출단 자동순서 결정을 리클레이머 제어 컴퓨터(7)상에서 자동으로 실행한다.
제2도는 본 발명인 불출단의 순서를 자동으로 결정하는 방법을 나타낸 플로우차트(flow chart)이다.
먼저 상기 방법으로부터 원료의 3차원 형상이 검출되면 이를 3차원 프로파일 입력부에 입력한다. 그 다음은 원료파일의 중심선(10)을 따라 측면도 프로파일을 구하기 위해 중심선 데이터 입력부를 거친다.
다음은 단 높이 표준화부에서 상기 중심선 데이타로부터 일정한 단 높이를 정하고 이에 따른 깊이를 구하는데 단의 Z축 높이, 이 단의 Y축 깊이로 구성된 어레이(array)가 만들어진다. 이때 단의 높이는 리클레이머(1)가 원료파일(4)을 불출할 때 임의로 정하지 않고 파일의 최고 높이에 따른 일정한 높이(예:3m)로 정한다. 따라서 대상 파일이 정해지면 자동으로 고정되게 된다.
그 다음 차기 불출단 추출부에서는 최적 불출깊이를 구하는데 있어서 상위단 및 하위단에 대한 최대 가능 깊이를 각각 구한다. 제3도에 나타난 바와 같은 원료파일의 평면도, 측면도 및 표준화된 프로파일 측면도에서 두 번째 단(12)을 현재단으로 할 경우, 먼저 상위단에 대한 가능깊이(19)를 구하는데 상위단의 원점에 대한 깊이(16)에서 파일의 무너짐을 방지할 수 있는 깊이(20) 및 현재단의 깊이(15)를 제하면 상위단에 대한 최대 가능깊이가 추출된다. 여기서 파일 무너짐 방지 깊이(20)는 현재단을 아무리 깊이 들어간다 하더라도 리클레이머 불출 작업시 붐의 아래부분이 원료파일(4)과 충돌하는 것을 방지하는 최소 깊이(2m)를 고려한 것이다. 따라서 상위단에 대한 최대 가능깊이(19)는 하기 식(1)에 대입하여 구할 수 있다.
상위단에 대한 최대 가능깊이(19) = 상위단의 깊이(16)-무너짐방지 깊이(20)
-현재단의 깊이(15) ......식(1)
다음, 하위단에 대한 최대 가능깊이(22)는 현재 단을 불출할 경우 붐(2)의 아래부분이 원료파일(4)과 충돌하지 않도록 하는 거리로서 하기 식(2)를 통하여 구할 수 있다.
하위단에 대한 최대 가능깊이(22) = 하위단의 깊이(14)+충돌방지깊이(21)
-현재단의 깊이(15) .....식(2)
상기 과정에 의해 얻어진 두 식으로부터 얻어진 두 값중 최소치를 현재단의 실제 불출 가능깊이로 선택하는데 그 식은 하기 식(3)과 같다.
불출 가능깊이 = MIN(상위단에 대한 가능깊이(19)
, 하위단에 대한 가능깊이(22)) .....식(3)
상기 불출 가능깊이에 대한 계산을 모든 단에 대해 실시하여 얻어진 각 단의 불출 가능깊이로부터 차기 불출단을 결정하는데, 최하위 단부터 시작하여 불출 가능깊이가 표준 단 깊이를 일정한 상수(a)로 나눈 값과 비교하여 크면 그 단을 차기 불출단으로 결정하고 그렇지 않으면 그 다음 상위 단에 대해 불출가능깊이를 비교하는 과정을 되풀이한다. 따라서 새로운 파일의 경우나 모든 단이 최소 깊이일 경우에는 맨 위단이 불출단이 된다.
여기서, 상기 상수(a)는 1보다 큰 임의의 값이나, 바람직하게는 1＜a＜5이다.
그 다음으로 차기 불출단을 불출단 표시부에서 그래픽으로 표시한다. 이 모든 과정은 모니터에서 작업자가 확인을 할 수 있어서 필요시 자동 운전 상태를 중단하고 수동으로도 할 수 있다.
제4도는 본 발명에 따라 결정되는 불출단 순서의 일례로서 1단에서 4단까지는 표준단 깊이(24)가 20m이고 5단과 6단의 경우는 표준 단 깊이(23)가 10m일 때의 불출순서를 나타낸 것으로 a, b, c, d...순으로 불출된다.
본 발명에 의하면, 리클레이머를 이용한 제철 공장의 원료 불출 작업을 수행함에 있어서 차기 불출단 및 최적 불출깊이를 사람이 판단하지 않고 컴퓨터를 통하여 자동으로 정함으로써 무인의 리클레이머 자동화 시스템을 구성할 수 있으며, 파일의 깊이를 최적으로 관리함으로써 동일한 원료 파일량을 적치하면서도 보다 많은 야드공간을 확보할 수 있도록 한다.
Claims (4)
- 리클레이머(1)에 설치된 3차원 형상검출기(6)로부터 원료파일(4)의 3차원 형상을 검출하여 3차원 프로파일 입력부에 입력하는 단계를 포함하여 구성되는 원료파일의 불출단 순서를 자동으로 결정하는 방법에 있어서, 상기 프로파일을 중심선 데이터 입력부에 입력하여 원료파일의 중심을 따라 측면도 프로파일을 구하는 단계; 상기 프로파일을 단 높이 표준화부에 입력시켜 단의 높이와 깊이를 자동으로 구하는 단계; 상기 산출치를 차기 단 추출부에 입력하여 상위단에 대한 최대 가능깊이와 하위단에 대한 최대 가능깊이를 각각 하기 식(1)과 식(2)에 대입하여 구하는 단계;상위단에 대한 최대 가능깊이 = 상위단의 깊이-무너짐 방지깊이-현재단의 깊이 .....식(1)하위단에 대한 최대 가능깊이 = 하위단의 깊이+ 충돌방지깊이-현재단의 깊이 .....식(2)상기 식(1)과 식(2)로 부터 얻어진 값중 최소치를 현재단의 불출가능깊이로 선택하는 단계; 및 상기 불출가능깊이가 표준 단 깊이를 일정한 상수(a)로 나눈 값과 비교하여 크면 현재단을 차기 불출단으로 결정하는 단계를 포함하여 구성되는 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단의 높이와 깊이 및 불출단 순서는 상기 리클레이머(1)에 설치된 자동화용 컴퓨터 시스템(7)을 통하여 자동으로 구하는 것을 특징으로 하는 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 일정한 상수(a)는 1＜a＜5임을 특징으로 하는 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법.
- 제3항에 있어서, 차기 불출단 순서를 결정함에 있어서 불출가능깊이를 최하위 단부터 비교함을 특징으로 하는 원료파일의 불출단 순서 자동결정 방법.
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