KR100280267B1

KR100280267B1 - 원료야드내의 이동기기간의 충돌방지방법

Info

Publication number: KR100280267B1
Application number: KR1019960070096A
Authority: KR
Inventors: 신기태; 권오남; 최진태; 이관희
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사; 신현준; 재단법인포항산업과학연구원
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 2001-04-02
Also published as: KR19980051222A

Abstract

본 발명은 제철소 및 화력발전소 등의 원료야드에 적치되어 있는 원료를 불출할 시 발생될 수 있는 이동기기간의 충돌을 방지하는 방법에 관한 것으로써, 이동기기들의 돌출부에 의한 충돌발생도 방지할 수 있을 뿐만 아니라 보다 효과적으로 충돌을 방지할 수 있으므로 작업효율을 향상시킬 수 있는 원료야드내의 이동기기간의 충돌방지방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 원료야드내의 이동기기의 붐과 균형추에 가상의 점들을 설정하여 이동기기가 움직임에 따라 이 점들과 이동기기의 선회 중심점들의 위치간을 주행, 선회 및 부앙축의 위치정보를 종합하여 구한 다음, 이들 점들 사이의 거리를 구하고, 그 거리가 허용치보다 작을 매에는 작업을 중지하고, 허용치보다 클때에는 계속 작업을 진행하는 원료야드내의 이동기기간의 충돌방지방법을 그 요지로 한다.

Description

원료야드내의 이동기기간의 충돌방지방법

제1도는 원료의 불출 및 적치작업을 수행하고 있는 리클레이머 및 스태커의 개략도.

제2도는 원료야드내의 이동기기 분포의 일례를 나타내는 모식도.

제3도는 본 발명에 따라 설정된 점들이 표시되어 있는 리클레이머 및 스태커의 개략도.

제4도는 균형추 중심점에 대한 위치좌표값을 구하는 방법을 설명하기 위한 참고도.

제5도는 리클레이머의 붐에 설정된 점들에 대한 위치좌표값을 구하는 방법을 설명하기 위한 참고도.

제6도는 스태커의 붐에 설정된 점들에 대한 위치좌표값을 구하는 방법을 설명하기 위한 참고도.

제7도는 본 발명을 구현하기 위한 이동기기간의 충돌방지시스템의 일례도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 리클레이머(reclaimer) 2, 9 : 붐(boom)

3 : 버킷(bucket) 5 : 균형 추(weighting balance)

6 : 원료파일 8 : 스태커

본 발명은 제철소 및 화력발전소 등의 원료야드에 적치되어 있는 원료를 분출할 시 발생될 수 있는 이동기기간의 충돌을 방지하는 방법에 관한 것이다.

제1도에 나타난 바와같이, 제철소나 화력발전소 등의 원료공장에는 원료야드에서 필요한 양만큼 원료를 파내어 공급하는 리클레이머(1)과 원료를 원료야드에 쌓아주는 스태커(8)이 있다. 이들은 붐(2, 9)의 길이가 약 50m에 달하는 대형 이동기기로서 원료야드에 설치되어 있는 레일(4)위를 달리면서 불출작업 또는 적치작업을 수행한다. 그런데 작업도중 혹은 이동시에 운전자의 부주의로 다른 이동기기와 충돌이 발생하여 심한 경우에는 전복되거나 파괴되는 경우가 있다. 이 경우 필요한 양의 원료를 제때 공급하지 못하므로 조업에 막대한 손실을 가져온다. 따라서 원료야드내의 이동기기간의 충돌을 방지하는 것은 반드시 필요하다.

그런데 이동기기간의 충돌을 방지하기 위하여 종래에는 수동운전시에 운전자가 원료파일(6)을 직접 눈으로 보고 리클레이머(1)을 조정해 왔는데, 성력화를 위하여 원격운전이나 자동운전을 수행할 경우는 원료야드에서 멀리 떨어진 곳에서 제한된 시각정보에 의해서만 이동기기를 운전하므로 이들 이동기기 사이의 충돌을 자동으로 감시하고 방지할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.

제1도에서, 미설명부호 “3”은 버킷을, “5”는 균형추를, “6”은 원료파일을 “7”은 지상컨베어벨트를 나타낸다.

종래에는 제2도에 나타난 바와같이, 원료파일(6)내의 이동기기 사이의 상대적인 거리를 계산하여 그 거리의 크기가 두 이동기기의 선회반경과 이동기기가 구동상태에서 정지할 때까지 필요한 거리보다 클 때는 충돌위험이 없는 것으로 생각하고 작을 때에는 충돌위험이 있는 것으로 간주하여 다음단계의 충돌검색을 수행한다. 다음 단계에서는 두 이동기기의 선회각도가 같은 작업영역에 있을 경우와 그렇지 않는 경우에 대하여 조사하여 충돌이 일어날 가능성을 조사하였다.

제2도에서, “R/C”는 리클레이머를, “ST”는 스태커를 나타낸다.

그러나, 이러한 종래방법은 리클레이머(1)이나 스태커(8)의 균형추(5), 버킷(3) 등의 돌출부에 의한 충돌이 발생하는 것을 피할 수 없고 충돌이 발생할 위험이 없는 곳에서도 충돌이 일어나는 것으로 생각하여 이동기기를 작업 또는 이동을 중지시키므로 잦은 작업중단을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래방법의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 원료야드내의 이동기기의 붐과 균형추 등의 돌출부에 가상의 점들을 선택하여 이동기기가 움직임에 따라 이점들과 이동기기의 선회중심점들의 위치값을 주행, 선회 및 부앙축의 위치정보를 종합하여 구한 다음, 이들 점들사이의 거리를 허용치와 비교하여 충돌여부를 판단하므로써, 이동기기들의 돌출부에 의한 충돌발생도 방지할 수 있을 뿐만 아니라 보다 효과적으로 충돌을 방지할 수 있으므로 작업효율을 향상시킬 수 있는 원료야드내의 이동기기간의 충돌방지방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 이동기기인 리클레이머 및 스태커를 이용하여 원료를 불출 및 적치하는 방법에 있어서, 상기 리클레이머의 돌출부인 균형추의 중심점(W), 버킷중심(C), 붐의 회전중심과 버킷의 중심(C)사이의 3등분점(A), (B)를 설정하는 단계; 상기 스태커의 붐의 굴절부(D), 및 붐의 끝점(E)을 설정하는 단계; 상기 리클레이머 및 스태커가 주행하는 레일의 한쪽선단을 원점으로 하는 기준좌표계를 리클레이머 및 스태커 각각에 대하여 설정하는 단계; 상기 각각의 기준좌표계에 대하여 선회각도, 부앙각도, 주행거리를 이용하여 각 점들의 위치좌표값을 구하는 단계; 상기와 같이 구한 위치좌표값을 이용하여 각 점들사이의 거리(d)를 구하는 단계; 상기와 같이 구한 점들사이의 거리(d)가 충돌방지허용치보다 작을 때에는 작업을 중지하고, 허용치보다 클때에는 계속작업을 진행하는 단계를 포함하여 구성되는 원료야드내의 이동기기간의 충돌방지방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제1도에 나타난 바와같이, 이동기기인 리클레이머(1)과 스태커(8)은 원료파일(6)이 있는 원료야드 양쪽으로 난 레일(4)을 따라 이동한다. 리클레이머(1)은 원료를 불출하여 레일(4)위에 설치된 지상 컨베어벨트(7)에 원료를 놓아주어 불출된 원료가 지상컨베어벨트(7)을 따라 이동가능하게 한다. 스태커(8)은 적치할 필요가 있는 원료를 원료공급지로부터 컨베이어벨트로 운반하여 원료야드에 쌓아준다. 그런데 대부분의 제철소의 원료야드에 설치된 이들 리클레이머(1)이나 스태커(8)은 제2도에 나타낸 바와같이 원료야드를 사이에 두고 번갈아 가면서 2대씩 설치되어 있다. 이동기기를 원료야드와 멀리 떨어진 중앙운전실에서 원격운전을 하거나 자동운전을 시킬때에는 원료야드에 대한 제한된 시각정보만 가지고 있거나 운전자가 개입하지 않기 때문에 이동기기의 주변의 상황을 알 수 없다. 즉 주변의 리클레이머(1)이나 스태커(8) 등의 이동기기가 레일(4)위를 이동하거나 원료를 불출 또는 적치할 때 기기간의 충돌가능성이 있다. 따라서 충돌에 대한 위험없이 운전자가 안심하고 운전을 수행하기 위해서 전체 원료야드에 대한 각각의 이동기기에 대한 위치정보를 종합하여 기기간의 충돌가능성을 미리 검토한 후 충돌의 위험이 있을 경우에는 운전자에게 알리거나 스스로 이동기기의 구동제어부를 제어하여 이동기기를 멈추게 할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명은 상기한 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로서, 제3도-제6도를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 원료야드내의 이동기기간의 충돌을 방지하기 위해서는 우선, 제3도에서와 같이, 리클레이머(1)의 돌출부인 균형추(5)의 중심점(W), 버킷중심(C), 붐의 회전중심(Or)과 버킷(3)의 중심(C)사이의 3등분점(A), (B)를 설정하고, 또한 스태커(8)의 붐의 굴절부(D) 및 붐(9)의 끝점(E)을 설정해야 한다.

제3도에서, “Os”는 스태커의 붐의 회전중심점을 나타낸다.

다음에, 상기 리클레이머 및 스태커가 주행하는 레일의 한쪽선단을 원점으로 하는 기준좌표계를 리클레이머 및 스태커 각각에 대하여 설정한 다음, 상기 리클레이머(1)의 균형추 중심점(W), 버킷중심(C), 버킷의 3등분점(A) 및 (B)과 스태커(8)의 붐의 굴절부(D) 및 붐의 끝점(E)의 위치값을 상기 기준좌표계에 대한 상대값으로 구해야 하는데, 이를 제4도-제6도를 통해 설명하면 다음과 같다.

제4도는 리클레이머의 균형추의 중심(W)위치의 좌표값(x_w, y_w, z_w)을 구하는 방법을 설명하기 위한 참고도로써, 리클레이머의 기준좌표계(x_OR, y_ORz_OR)대한 균형추의 중심(W)의 위치좌표값은 제4도를 참조하여 하기와 같이 구할 수 있다.

[여기서, _R4: 리클레이머의 부앙중심점에서 균형추의 중심까지의 수평거리,

_R3: 리클레이머의 부앙중심점에서 균형추의 중심까지의 수직거리,

_R2: 원료야드로부터 부앙회전중심까지의 수직거리,

θ₂: 리클레이머의 선회각도,

θ₃: 리클레이머의 부앙각도,

_R1: 리클레이머의 기준좌표계의 원점에서부터 리클레이머의 선회축까지의 거리

_R2: 리클레이머의 선회중심축과 두앙중심축과의 거리]

제5도는 리클레이머의 붐을 따라 3등분한 지점에 설정된 A, B 및 C 점 위치의 좌표값을 구하는 방법을 설명하기 위한 참고도로써, 리클레이머의 기준좌표계(x_OR, y_OR, z_OR)에 대한 A, B, C 점의 위치좌표값은 제5도를 참조하여 하기와 같이 구할 수 있다.

[A점(x_A, y_A, z_A)]

(여기서, _RA: 리클레이머의 부앙중심점에서 A점까지의 거리)

[B점(x_B, y_B, z_B)]

(여기서, _RB: 리클레이머의 부앙중심점에서 B점까지의 거리)

[C점(x_C, y_C, z_C)]

(여기서, _RC: 리클레이머의 부앙중심점에서 C점까지의 거리)

제6도는 스태커(10)의 붐(9)을 따라 설정된 D점 및 E점 위치의 좌표값을 구하는 방법을 설명하기 위한 참고도로써, 리클레이머의 기준좌표계(x_OS, y_OS, z_OS)에 대한 D점 및 E 점의 위치좌표값은 제6도를 참조하여 하기와 같이 구할 수 있다.

[D점(x_D, y_D, z_D)]

[여기서, _S2: 스태커의 부앙중심점과 D점까지의 최단거리,

_S2: 원료야드로부터 부앙회전중심까지의 수직거리,

θ₀: 스태커의 붐이 초기위치에 있을때의 부앙각도,

θ₂: 스태커의 선회각도,

θ₃: 스태커의 부앙각도,

_S1: 스태커의 기준좌표계의 원점에서부터 리클레이머의 선회축까지의 거리

_S2: 스태커의 선회중심축과 부앙중심축과의 거리]

[E점(x_E, y_E, z_E)]

[여기서, _S3: D 점과 E 점사이의 최단거리)

다음에, 상기와같이 각 점들에 대한 위치좌표값을 이용하여 각 점들사이의 거리(d)를 구하고, 이 거리(d)가 충돌방지허용치보다 작을 때에는 작업을 중지하고, 허용치보다 클때에는 계속작업을 수행하므로써, 원료야드내의 이동기기간의 충돌을 방지할 수 있게된다.

즉, 본 발명에서는 상기 점들에 대한 좌표값사이의 거리를 계산하여 그 거리가 이동기기가 움직이다 충분히 정지할 수 있는 거리보다 작을 때에는 충돌 가능성이 있는 것으로 하여 각 이동기기의 구동제어부에 정지 입력을 인가한다. 충분히 정지할 수 있는 거리보다 클때에는 충돌이 일어나지 않는 것으로 생각하여 계속해서 작업이 가능하도록 한다. 제3도에서와 같이 원료야드를 두고 리클레이머(1)과 스태커(8)이 작업을 하고 있는 경우에 본 발명의 방법대로 충돌을 검색하면 점B와 점E가 충돌이 일어나기 직전이라는 것을 알 수 있다.

이는 점B와 점E 주변에 접근이 허용된 거리를 연결한 점선으로 된 구가 서로 만나고 있어 두 점사이의 거리가 허용치보다 작기 때문이다.

제7도에는 본 발명을 적용하기 위한 이동기기간의 충돌방지시스템의 일례가 나타나 있다.

제7도에서, R/C#로 표시된 것은 리클레이머(1)을 나타내고, ST#로 표시된 것은 스태커(8)을 나타낸다. 각각의 이동기기는 국부네크워크(local network)를 통하여 VME #1와 무선 랜(LAN)으로 연결되고 이동기기의 충돌현상을 화면에 표시하기 위한 터미날(10)에도 연결된다. 여기서 VME#1은 원료야드내의 전체 이동기기의 위치정보를 입력받아 본발명에 따라 계산한 후 충돌가능성이 있을 경우에 각각의 이동기기의 구동제어부에 정지 신호를 주어 충돌방지를 실현하는 충돌방지 연산장치(11)이고, 터미날(10)은 그 결과를 운전자가 알 수 있도록 화면에 표시해주는 장치이다.

제7도의 충돌방지시스템을 사용하여 이동기기사이의 충돌을 방지하는 방법은 다음과 같다.

먼저 원료야드내의 이동기기의 몸체에 가상의 점들을 선택하여 이동기기가 움직임에 따라 이 점들과 이동기기의 선회중심점들의 위치를 주행, 선회 및 부앙축의 위치정보를 종합하여 구한다. 그 후에 이들 점들사이의 거리를 계산하여 그 거리가 허용치보다 작을때에는 충돌이 일어나는 것으로 판단하고, 클때에는 충돌이 일어나지 않는 것으로 판단한다. 충돌이 일어난다고 판단한 경우에는 충돌방지 연산장치(11)에서 직접 각각의 이동기기의 구동제어부에 정지신호를 주어 멈추게 한다.

상술한 바와같이, 본 발명은 원료야드내의 이동기기의 충돌을 자동으로 검색하여 충돌이 일어나는 것을 막아주므로 효과적으로 충돌을 회피할 수 있어 한명의 운전자가 여러대의 이동기기를 원격운전하거나 자동운전할 때 이동기기간의 충돌을 자동으로 방지하는데 큰 효과가 있는 것이다.

Claims

이동기기인 리클레이머 및 스태커를 이용하여 원료를 불출 및 적치하는 방법에 있어서, 상기 리클레이머의 돌출부인 균형추의 중심점(W), 버킷중심(C), 붐의 회전중심과 버킷의 중심(C)사이의 3등분점(A), (B)를 설정하는 단계; 상기 스태커의 붐의 굴절부(D), 및 붐의 끝점(E)을 설정하는 단계; 상기 리클레이머 및 스태커가 주행하는 레일의 한쪽선단을 원점으로 하는 기준좌표계를 리클레이머 및 스태커 각각에 대하여 설정하는 단계; 상기 각각의 기준좌표계에 대하여 선회각도, 부앙각도, 주행거리를 이용하여 각 점들의 위치좌표값을 구하는 단계; 상기와 같이 구한 위치좌표값을 이용하여 각 점들사이의 거리(d)를 구하는 단계; 상기와 같이 구한 점들사이의 거리(d)가 충돌방지허용치보다 작을 메에는 작업을 중지하고, 허용치보다 클때에는 계속작업을 진행하는 단계를 포함하여 구성되는 원료야드내의 이동기기간의 충돌방지방법.