KR100492939B1 - 리클레이머의 자동불출 위치 결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야적장에 쌓인 원료 및 연료를 자동으로 불출하는 리클레이머에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야적장의 작업 단 상황에 따라, 자동으로 최초의 불출 위치가 결정되도록 하는 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법에 관한 것이다.

야적파일로부터 원료/연료를 불출하는 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법은, 다수의 작업단으로 나누어진 야적파일의 형상을 검출해, 동일 높이를 갖는 등고선으로 검출하는 단계; 상기 등고선에 불출 위치 후보점을 정해, 상기 후보점에 버킷의 끝단이 도달되도록 리클레이머 회전부재의 중심축상에서 중심점을 구하는 단계; 상기 중심점에서 후보점까지의 거리를 반경으로하는 원호내에 다른 검출 점이 있는지 검색하는 단계; 상기 두 단계를 등고선위의 다른 점에도 반복적으로 적용시켜 상기 원호내 검출점이 0인 지점을 검색하는 단계;및 상기 검출점이 0인 지점, 즉, 버킷과 야적파일의 간섭이 없는 지점을 불출 위치로 결정하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

리클레이머의 자동불출 위치 결정 방법{A METHOD FOR AUTOMATICALLY DETERMINDING RECLAIMING POSITION}

본 발명은 야적장에 쌓인 원료 및 연료를 자동으로 불출하는 리클레이머에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야적장의 작업 단 상황에 따라, 자동으로 최초의 불출 위치가 결정되도록 하는 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법에 관한 것이다.

제철소에서는 입수된 원료 및 연료, 즉 철광석 또는 코크스를 야적장에 쌓아놓고, 일정량씩 작업소(고로공정)로 이동시킨다. 이때, 야적된 원료 또는 연료는 리클레이머에 의해 불출되어 벨트컨베이어를 통해 인접공정으로 이송된다.

상기 리클레이머는 야적장 전체에 걸쳐 불출 작업을 수행하는 것으로, 작업자가 불출 작업을 지시하는 운전실(4)과, 리클레이머의 본체와 버켓(2)을 연결하며 버켓(2)이 불출한 원료를 벨트컨베이어(40)로 이송시키도록 컨베이어가 설치된 붐(35)과, 상기 붐(42)을 수평회전축(A1)을 기준으로 수평으로 회전시키면서 수직회전축(A2)를 기준으로 수직방향으로 각도를 조절하는 회전부재(34)와 , 야적장 전체의 작업공간을 커버할 수 있도록 설치된 선로를 주행하도록 되어 상기 리클레이머의 본체를 선로상으로 이동시키는 이동부재(33)로 구성된다.

그리고, 상기 리클레이머의 불출작업은 도2에 도시한 제어계통에 의해 제어되는데, 3차원 레이저 스케너(5)로 이루어진 형상검출기(3)에서 야적파일(1)의 형상을 스캔하여, 형상검출제어기(6)로 전송하면, 상기 형상검출제어기(6)가 형상검출기(3)에서 스캔한 야적파일(1)의 형상을 분석하여 불출 위치를 산출하고, 상기 산출된 불출 위치로 이동하도록 하기 위한 상기 리클레이머 회전/이동부재들의 변위를 계산한다. 상기 분석결과는 모니터용 PC(8)에 디스플레이함과 동시에, 리클레이머 제어용 PLC(7)에 전송되어, 리클레이머를 이동시킨다.

이러한 구성의 리클레이머에 있어서, 종래 최초 불출 위치 결정 방법을 도 3을 통해 설명한다. 다수의 작업 단으로 나누어진 야적파일에 대하여, 각 작업 단 별 동일 높이를 등고선(13)으로 나타내 3차원 야적파일 형상이 측정되면, 상기 등고선(13)에 임의의 점(b)를 정하고, 상기 점(b)에 버킷의 끝단이 도달되도록하는 리클레이머의 주행축상에 위치되는 중심점(a)를 구한다. 그리고, 상기 중심점(a)을 중심으로 하고, 상기 임의의 점(b)를 시작점으로 하는 원호를 그려, 상기 원호(16)와 등고선(13)이 만나는 점(c)을 구한다. 그 다음 상기 등고선(13)위의 임의의 점(b) 및 (c)내에 존재하는 모든 점이 중심점(a)과 이루는 모든 거리(m) 및 상기 임의의 점(b)과 중심점(a)의 거리(t)를 구해, 상기 거리(t)와 모든 거리(m)의 차이(t-m)를 비교해, 상기 모든 차이(t-m)가 버킷의 회전날 길이보다 작은 원호만을 추출한 후, 상기 추출된 원호 중에서 내각(q)이 최대인 원호(16)를 구하여 상기 원호(16)의 시작점(b)을 원료 불출 위치로 결정하였다.

그러나 상기 방법은, 상기 등고선(13)위에 원호(16)와 가장 근접한 점을 검색하여 인접 점끼리의 보간을 통하여 임의의 점(c)이 결정되므로, 상기 임의의 점(c) 부근 밀도가 낮으면 임의의 점(c)은 부정확하게 선정되어, 불출 상의 위험이 초래되며, 불출 가능한 원호 중 내각(q)이 가장 큰 원호는 삼각 함수로 계산되어 계산 부하가 커진다. 또한, 등고선의 모양이 요철이 심한 복합 곡선인 경우에 불출 위치는 부정확하게 결정되며, 검색이나 보간의 과정 자체에서 계산에 시간이 많이 소요되어, 불출 위치 검출이 신속하게 이루어지지 않는다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 3차원 야적파일 형상에서 각 작업 단의 등고선 정보를 검출하여, 실질적으로 적용했을 때 발생되는 위험 요소가 제거된 최초의 불출 위치를 결정해, 안전하고 효율적인 리클레이머의 자동 운전을 지원하는 리클레이머의 자동불출 위치 결정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

야적파일로부터 원료/연료를 불출하는 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법에 있어서,

a) 작업단으로 나누어진 야적파일의 형상을 검출해, 동일 높이를 갖는 등고선으로 검출하는 단계;

b) 상기 등고선에 불출 위치 후보점을 정해, 상기 후보점에 버킷의 끝단이 도달되도록 리클레이머 회전부재의 중심축상에서 중심점을 구하는 단계;

c) 상기 중심점에서 후보점까지의 거리를 반경으로하는 원호내에 다른 검출 점이 있는지 검색하는 단계;

d) b)와 c)단계를 등고선위의 다른 점에도 반복적으로 적용시켜 상기 원호내 검출점이 0인 지점을 검색하는 단계;및

e) 상기 검출점이 0인 지점, 즉, 버킷과 야적파일의 간섭이 없는 지점을 불출 위치로 결정하는 단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 3차원 형상 검출기에 의한 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도1 및 도2는 본 발명인 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법이 적용되는 리클레이머의 구조도 및 제어계통도로서, 본 발명에 필요한 구성 및 작용에 대해, 상기 도1 및 도2를 참조하여 설명한다.

도1은 일반적인 리클레이머의 측면구성도로써, 상기 리클레이머는 야적파일(1)과, 중심에는 회전축이 외부에는 불출하기 위한 회전날이 구비되어 있는 불출 버킷(2)과, 상기 야적파일(1)에 레이저를 방사해 등고선으로 형상화하는 3차원 형상 검출기(3)와, 리클레이머의 자동운전을 지원하는 운전실(4)과, 철도 레일상에 위치해 레일을 따라 리클레이머의 수평 주행을 가능하게 하는 이동부재(33)와, 상기 이동부재(33)의 상부에 위치해 리클레이머의 수평/수직 회전을 가능하게 하는 회전부재(34)와, 상기 부재(33,34)의 중심축인 수평회전축(A1)과, 리클레이머의 본체와 버켓(2)을 연결해 버켓(2)이 불출한 원료를 벨트컨베이어로 이송시키는 긴 팔 형태의 붐(35)과, 상기 회전부재(34)의 중심축인 수직회전축(A2)으로 이루어진다.

도2는 3차원 형상 검출기(3)를 이용한 리클레이머 자동화 시스템을 나타낸 구성도로써, 도1에 도시한 일반적인 리클레이머의 불출 작업을 제어하는 제어계통에 관한 것이다. 상기 리클레이머 자동화 시스템은 크게 형상검출기(3), PLC(7) 및 PC(8)로 나뉜다. 상기 형상검출기(3)의 레이저 스캐너(5)는, 레이저를 야적 파일(1) 표면에 발사하여 야적파일(1) 위에 있는 여러 지점의 3차원 좌표를 얻는다. 상기 형상검출기(3)의 형상검출제어기(6)는, 상기 레이저 스캐너(5)와 I/O케이블로 연결되어, 3차원 좌표들이 검출되는 과정을 제어하며, 검출된 3차원 좌표들(야적파일(1)의 3차원 형상)을 임시 저장하는 기억 장소로 이용되며, 최초의 불출 위치가 결정된다. 또한, 상기 PLC(7)는, 상기 형상 검출 제어기(6)의 야적 파일 형상 정보가 이더넷(ethenet:DIX라고도함: 버스구조의 LAN)을 통해 전송되며, 리클레이머의 운동이 제어된다. 상기 PC(8: 3차원 형상 검출기의 모니터용 PC)는, 상기 3차원 형상 검출기(3)를 모니터하는 MCR내에 위치하며 상기 야적파일(1) 형상 정보가 하드 디스크에 영구 보관된다.

도4는 본 발명에 의한 최초의 불출 위치를 탐색하는 과정을 보인 실시예이고, 도6은 본 발명에 의한 불출 위치 결정 방법을 도시한 플로우 차트로서, 상기 도4 및 도6을 참조하여 각 과정을 단계 별로 설명한다.

상기 3차원 레이저 스캐너(5)에 의해 레이저를 야적 파일(1) 표면에 발사하여 야적파일 형상이 검출되면(101), 상기 검출된 야적파일 형상의 등고선(13)을 검출한다(102). 상기 검출된 등고선(13)은 I/O케이블을 통해 형상검출제어기(6)로 전송되어 임시 저장된다. 상기 형상검출제어기(6)에서, 상기 등고선(13)에 불출 위치 후보점(14)을 설정한다(103). 상기 후보점(14)에 버킷의 끝단이 도달되도록 리클레이머 회전부재(34)의 중심축상에서 중심점(15)을 구한다(104). 상기 중심점(15)에서 후보점(14)까지의 거리를 반경(17)으로하는 원호(16)를 그려(105), 상기 원호(16)내 다른 검출점이 존재하는지 검색하는데(106), 위의 과정은 도4의 실시예처럼, 등고선(13)의 다른 후보점(14,18,22,27)에도 적용된다. 상기와 같은 후보점(14,18,22,27)중, 원호내 검출점이 0인 후보점(예를들어, 도2의 좌표계 (c)에서 22), 즉, 버킷(2)과 야적파일(1)의 간섭이 없는 후보점(22)을 초기 불출 위치로 결정한다. 상기 검출된 등고선(13)에서 초기 불출 위치를 결정하기까지는 상기 형상검출제어기(6)에서 수행되며, 그 결과로 산출되는 초기 불출 위치(22)및 불출 작업의 범위는 리클레이머 제어용 PLC(9)로 전송되어, 불출 작업은 상기 PLC(9)에서 수행되게 한다.

각 작업 단 마다 결정되는 최초의 불출 위치는, 붐(35)과 야적파일(1)이 충돌하지 않는 곳이어야 하며, 버킷(2)을 불출 가능한 위치까지 이동시키는 소요시간이 최소가 되는 곳이어야 한다. 따라서, 상기 방법에 있어, 도4의 경우(a),(b),(d)의 후보점(14,18,27)은 원호(16,20,29)내 검출점이 존재하는 것이며, 도4(c)의 후보점(22)는 원호(26)내 검출점이 0이 된다. 따라서, 최초의 불출 작업을 수행하는 위치는 도4(c)의 후보점(22)이 된다. 상기 후보점(22)이 상기 PLC(9)에 전송되면, 리클레이머는 중심점(23)으로 부터 1회 인칭(inching: 레일을 따라 리클레이머가 1회 이동하는 거리, 약 25cm이다.) 주행되어, 불출이 시작된다. 도5는 상기와 같은 각 작업단에서 산출된 방법에 의해 최초의 불출 위치가 표시된 일실시예를 보여주는 도면이다.

본 발명에 따라 리클레이머의 자동 불출 위치가 결정되면, 불출 위치 계산 과정이 단순화되어 보다 신속한 작업 수행이 가능하며, 실질적인 불출 위치가 계산되어 과부하로 인한 리클레이머의 설비손상을 막을 수 있다.

도1는 일반적인 리클레이머의 측면구성도이다.

도2은 3차원 형상 검출기를 이용한 리클레이머 자동화 시스템을 나타낸 구성도이다.

도3은 종래 불출 위치를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.

도4는 본 발명에 의한 최초의 불출 위치를 탐색하는 과정을 나타낸 좌표계설정도이다.

도5은 각 작업단에서 최초의 불출 위치가 표시된 일실시예를 보인 도면이다.

도6은 본 발명에 의한 자동 불출 위치 결정 방법을 도시한 플로우 차트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 야적파일 2 : 버킷

3 : 3차원 형상 검출기 4 : 운전실

5 : 3차원 레이저 스캐너 6 : 형상검출제어기

7 : 리클레이머의 제어용 PLC 8 : 형상검출기의 모니터용 PC

33 : 이동부재 34 : 회전부재

A1 : 수평회전축 A2 : 수직회전축

Claims (2)

1. 야적파일로부터 원료/연료를 불출하는 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법에 있어서,

   a) 작업단으로 나누어진 야적파일의 형상을 검출해, 동일 높이를 갖는 등고선으로 검출하는 단계;

   b) 상기 등고선에 불출 위치 후보점을 정해, 상기 후보점에 버킷의 끝단이 도달되도록 리클레이머 회전부재의 중심축상에서 중심점을 구하는 단계;

   c) 상기 중심점에서 후보점까지의 거리를 반경으로하는 원호내에 다른 검출 점이 있는지 검색하는 단계;

   d) b)와 c)단계를 등고선위의 다른 점에도 반복적으로 적용시켜 상기 원호내 검출점이 0인 지점을 검색하는 단계;및

   e) 상기 검출점이 0인 지점, 즉, 버킷과 야적파일의 간섭이 없는 지점을 불출 위치로 결정하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리클레이머의 자동 불출 위치 결정 방법.
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