KR100436398B1 - 원료 불출기의 이동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료 불출기의 이동 제어방법에 관한 것으로서,

원료 불출기의 상단에 설치된 3차원 형상 검출기(20)를 이용하여, 원료 파일의 3차원 형상 정보를 바닥으로부터 소정의 높이 간격으로 등고선 모양으로 추출하는 단계; 상기 소정의 높이 간격으로 추출된 등고선의 각 높이 별로 보로노이 선도(Voronoi diagram)를 구하는 단계; 상기의 각 높이 별 보로노이 선도에 근거하여 각 높이 별 보로노이 에지(Voronoi edge)(21)를 추출하는 단계; 원료 불출기의 불출부 중심점(19)을 상기 보로노이 에지 중 가장 가까운 높이의 보로노이 에지(21)위에 위치시키는 단계; 상기 원료 불출기의 불출부 중심점(19)이 상기 보로노이 에지(21)를 따라 이동될 수 있도록 선회부(12)의 회전과 주행부(11)의 전후진을 제어하면서 원료 불출기를 원하는 위치로 이동시키는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며,

각 파일과 원료 불출기간의 충돌이나 간섭이 발생하지 않는 최적의 이동 경로를 구해, 이러한 경로로 원료 불출기가 이동되도록 제어함으로써, 조업 효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

원료 불출기의 이동 제어방법{MOVING CONTROL METHOD FOR RECLAIMER}

본 발명은 원료 불출기의 이동 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철광석, 소결광, 석회석 등의 원료 야적 파일(Pile)사이로 자동화된 무인 원료 불출기를 이동시키고자 할 때, 불출기의 불출부와 각 파일과의 충돌이나 간섭을 일으키지 않으면서 불출기를 가장 안전한 지역으로 이동시킬 수 있도록, 원료 불출기의 이동 경로를 제어하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 원료 불출기가 원료를 불출하는 상태를 나타낸 개략도이다.

철광석, 소결광, 석회석 등의 원료를 다량으로 사용하는 제철소와 같은 조업 현장에서는, 원료 야적 파일에서 원하는 조업장으로 야적된 원료를 이송시키기 위하여 원료 불출기(Reclaimer/Stacker)가 사용되고 있다.

상기 원료 불출기(10)는 크게 주행부(11)와 선회부(12), 부앙부(13), 불출부(14)등 4부분으로 구성된다. 상기 주행부(11)는 철도 레일(15)상에 위치해 있으며 레일을 따라 전후 양방향으로만 주행이 가능하다. 상기 불출부(14)는 버킷(14a)을 구비하여 회전을 하면서 원료를 직접 퍼올리는 부분이며, 이때의 불출부 중심점(19)은 부앙부(13)의 끝단에 위치한 불출부(14)의 회전 중심점이 된다.

도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 원료 불출기의 주행부(11)는 X축 방향(도면상의 지면과 수직의 방향)의 레일(15)위를 주행하며, 선회부(12)는 Z축을 회전중심으로 하여 상기 주행부(11) 상에서 회전운동을 하고, 부앙부(13)는유압실린더(17)의 길이 조정에 따라 부앙 중심점(16)을 회전중심으로 하여 상하 회전운동을 하게 되어 있어, 원료 불출 작업 및 이를 위한 이동작업이 이루어질 수 있도록 구성되어 있다.

그런데, 종래에는 자동화된 불출기에서 원료 파일을 불출하기 위해 이동하거나 불출이 끝난 뒤에 다른 지역으로 옮기기 위해 원료 불출기를 이동할 때에는, 부앙부(13)의 유압실린더를(17) 최대의 길이로 조정해서 원료 불출기의 불출부(14)를 최대한 높게 한 후 인접한 원료 파일과 충돌이나 간섭이 발생하지 않게 하면서 이동하였다.

그러나, 이러한 이동 제어방법을 사용하는 경우에는, 불출기에 인접하고 있는 파일의 높이와 무관하게 항상 부앙부(13)를 최대의 높이로 조절한 후 이동하기 때문에, 이를 위한 별도의 제어 및 비교적 장시간의 작동시간이 필요하였고, 이로 인해 조업 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원료 불출기를 자동화하여 원료 파일 사이로 이동시키는 데 있어서, 부앙부를 최대의 높이로 위치시키지 않으면서도 각 파일과 원료 불출기간의 충돌이나 간섭이 발생하지 않는 최적의 이동 경로를 구하여, 이러한 경로를 통해 원료 불출기가 이동되도록 제어함으로써, 조업 효율을 높일 수 있는 원료 불출기의 이동 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 원료 불출기가 원료를 불출하는 상태를 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명에 사용되는 3차원 형상 검출기가 원료 파일의 형상을 등고선 형태로 변형시킨 상태를 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명에 의한 원료 불출기 불출부의 이동 경로를 설명하기 위한 개념도,

도 4는 본 발명에 의해 원료 불출기 불출부의 최적의 이동 경로가 구해진 상태를 나타낸 개념도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11: 불출기 주행부 12: 불출기 선회부

12a: 불출기 조종실 13: 불출기 부앙부

14: 불출기 불출부 14a: 버킷

15: 레일 16: 불출기 부앙 중심점

17: 부앙부 유압실린더 19: 불출부 중심점

20: 3차원 형상 검출기 21: 보로노이 에지(Voronoi edge)

30: 원료 파일

d1: 최적의 안전 경로에서 가장 가까운 두 물체까지의 거리

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주행부(11), 선회부(12), 부앙부(13) 및 불출부(14)를 포함하여 구성된 원료 불출기의 이동을 제어하는 방법에 있어서,원료 불출기의 상단에 설치된 레이저 투수광(投受光) 방식의 3차원 형상 검출기(20)를 이용하여, 원료 파일의 3차원 형상 정보를 바닥으로부터 소정의 높이 간격으로 등고선 모양으로 추출하는 단계;상기 소정의 높이 간격으로 추출된 등고선의 각 높이 별로 보로노이 선도(Voronoi diagram)를 구하는 단계;상기의 각 높이 별 보로노이 선도에 근거하여 각 높이 별 보로노이 에지(Voronoi edge)(21)를 추출하는 단계;원료 불출기의 불출부 중심점(19)을 상기 보로노이 에지 중 가장 가까운 높이의 보로노이 에지(21)위에 위치시키는 단계;상기 원료 불출기의 불출부 중심점(19)이 상기 보로노이 에지(21)를 따라 이동될 수 있도록 선회부(12)의 회전과 주행부(11)의 전후진을 제어하면서 원료 불출기를 원하는 위치로 이동시키는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 원료 불출기의 불출부 중심점(19)을 상기 보로노이 에지 중 가장 가까운 높이의 보로노이 에지(21)위에 위치시키는 단계는,상기 불출부 중심점(19)에서 가장 가까운 등고선의 높이를 결정하는 제1단계와;상기 결정된 등고선 높이가 불출부 중심점(19)보다 높으면, 먼저 부앙부(13)의 높이를 조정하여 해당 등고선 높이로 맞추고, 다음에 선회 각도를 제어하여 가장 가까운 보로노이 에지 위로 불출부 중심점(19)을 이동시키고,그 등고선 높이가 불출부 중심점(19)보다 낮으면, 먼저 선회 각도를 제어하여 해당 보로노이 에지 위로 위치하도록 하고, 다음에 부앙부(13)를 조정하여 해당 등고선 높이로 불출부 중심점(19)을 이동시키는 제2단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 사용되는 3차원 형상 검출기가 원료 파일의 형상을 등고선 형태로 변형시킨 상태를 나타낸 개략도, 도 3은 본 발명에 의한 원료 불출기 불출부의 이동 경로를 설명하기 위한 개념도, 도 4는 본 발명에 의해 원료 불출기 불출부의 최적의 이동 경로가 구해진 상태를 나타낸 개념도이다.

본 발명에서 이용되는 3차원 형상 검출기(20)는 원료 불출기의 상단에 설치되는데, 특히 종래의 수동 조업에서 운전자가 탑승하던 조종실(12a) 상단에 설치하여 운전자가 원료 파일을 볼 수 있던 부분을 3차원 형상 검출기가 똑같이 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 3차원 형상 검출기(20)의 일반적인 구성에 관하여는 본 출원인에 의해 선출원된 발명인 공개특허 제2000-0040864호(2000.7.5 공개) '3차원 형상 검출방법'에 상세하게 기재되어 있으므로, 여기서는 간략하게 설명한다.

상기 3차원 형상 검출기는, 거리 검출을 위한 레이저 센서에서 발생된 레이저 광선을 45°로 경사져 수직으로 회전하는 레이저 반사경으로 수직선상으로 주사하게 하고, 상기한 레이저 센서, 레이저 반사경을 구동시키고 그 회전각위치를 검출하는 수직구동 및 검출부가 일체형으로 된 3차원 형상 검출기의 상부 구조물을 수평방향으로 회전하게 함으로써, 공간 극좌표계에서의 극좌표값을 검출하는 원리를 이용한 것이다.

원료 불출기를 이동하고자 할 때에는 주행부(11), 선회부(12), 부앙부(13)를 적절히 조절하여 불출부(14)가 원료 파일에 부딪히지 않도록 제어하여 이동하게 되는데, 본 발명에서는 3차원 형상 검출기(20)를 이용하여 가장 안전한 이동 경로인 보로노이 에지를 추출함으로써, 이러한 이동 제어를 원활하게 행할 수 있도록 한다.

도 2는 3차원 형상 검출기가 원료 파일의 3차원 형상을 측정하여 바닥으로부터 소정의 높이 간격(본 실시예에서는 3M 간격)으로 동일한 높이의 등고선을 추출한 형태를 나타내고 있다.

도 4는 도 2에서 보인 등고선을 전체 야드에 대해서 측정한 후, 여러 높이의 등고선 중에서 선택된 소정의 동일한 높이의 등고선들만 표시하는 보로노이 선도(Voronoi diagram)를 구성한 예를 보인 것이다. 또한, 소정의 보로노이 선도상에서 각 등고선들을 기준으로 동일한 거리에 위치한 점들의 집합을 보로노이 에지(Voronoi edge)로 나타내었는데, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 보로노이 에지 위의 각 점에서 인접한 등고선의 테두리에 이르는 거리는 동일하게 된다.

일반적으로 원료 파일은 16M를 넘지 않게 쌓인다. 따라서, 등고선 간의 간격을 본 실시예에서와 같이 3M로 하는 경우, 3차원 형상 검출기가 측정한 원료 파일의 등고선 수는 최대 6단을 넘지 않게 된다. 그러므로, 최대 6단을 갖는 각 등고선을 높이 별로 분류하고, 각 높이 별로 도 4에 도시된 바와 같은 보로노이 선도를 작성한다.

그 후, 원료 파일 근처에 있는 원료 불출기를 이동하고자 할 때에는, 현재 위치의 불출부 중심점(19)을 기준으로 가장 가까운 등고선 높이를 결정하고, 그 등고선 높이가 불출부 중심점(19)보다 높으면, 바로 부앙부(13)의 높이를 조정하여 해당 등고선 높이로 맞추고, 선회 각도를 제어하여, 가장 인접한 보로노이 에지(21)의 위로 불출부 중심점(19)을 이동시킨다.

반대로 그 높이가 낮으면, 먼저 선회 각도를 제어하여 해당 보로노이 에지(21)의 위로 위치하도록 하고, 다음에 부앙부(13)를 조정하여 불출부 중심점(19)을 보로노이 에지(21) 위에 정확히 위치시킨다.

도 3은 보로노이 에지(21) 상에 불출부 중심점(19)을 위치시킨 상태를 도시한 것이다. 다음 과정은 이 보로노이 에지(21) 위로 불출부 중심점(19)이 움직이도록 부앙각도를 고정하고, 선회 및 주행을 제어하여 이동하면서, 양쪽에 위치한 원료 파일과 불출부간에 충돌이나 간섭이 발생하지 않도록 하면서 안전하게 원료 불출기를 이동시킬 수 있게 한다.

이러한 본 발명 원료 불출기의 이동 제어방법은, 원료 불출기를 자동화하여 원료 파일 사이로 이동시키는 데 있어서, 부앙부를 최대의 높이로 위치시키지 않으면서도 각 파일과 원료 불출기간의 충돌이나 간섭이 발생하지 않는 최적의 이동 경로를 구하여, 이러한 경로를 통해 원료 불출기가 이동되도록 제어함으로써, 조업효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 주행부(11), 선회부(12), 부앙부(13) 및 불출부(14)를 포함하여 구성된 원료 불출기의 이동을 제어하는 방법에 있어서,

   원료 불출기의 상단에 설치된 레이저 투수광(投受光) 방식의 3차원 형상 검출기(20)를 이용하여, 원료 파일의 3차원 형상 정보를 바닥으로부터 소정의 높이 간격으로 등고선 모양으로 추출하는 단계;

   상기 소정의 높이 간격으로 추출된 등고선의 각 높이 별로 보로노이 선도(Voronoi diagram)를 구하는 단계;

   상기의 각 높이 별 보로노이 선도에 근거하여 각 높이 별 보로노이 에지(Voronoi edge)(21)를 추출하는 단계;

   원료 불출기의 불출부 중심점(19)을 상기 보로노이 에지 중 가장 가까운 높이의 보로노이 에지(21)위에 위치시키는 단계;

   상기 원료 불출기의 불출부 중심점(19)이 상기 보로노이 에지(21)를 따라 이동될 수 있도록 선회부(12)의 회전과 주행부(11)의 전후진을 제어하면서 원료 불출기를 원하는 위치로 이동시키는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원료 불출기의 이동 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 원료 불출기의 불출부 중심점(19)을 상기 보로노이 에지 중 가장 가까운 높이의 보로노이 에지(21)위에 위치시키는 단계는,

   상기 불출부 중심점(19)에서 가장 가까운 등고선의 높이를 결정하는 제1단계와;

   상기 결정된 등고선 높이가 불출부 중심점(19)보다 높으면, 먼저 부앙부(13)의 높이를 조정하여 해당 등고선 높이로 맞추고, 다음에 선회 각도를 제어하여 가장 가까운 보로노이 에지 위로 불출부 중심점(19)을 이동시키고,

   그 등고선 높이가 불출부 중심점(19)보다 낮으면, 먼저 선회 각도를 제어하여 해당 보로노이 에지 위로 위치하도록 하고, 다음에 부앙부(13)를 조정하여 해당 등고선 높이로 불출부 중심점(19)을 이동시키는 제2단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원료 불출기의 이동 제어방법.