KR101125989B1 - 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템 및 위치제어방법 - Google Patents

레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템 및 위치제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템은, 제1 크레인에 구비되어 있고, 일측의 벽체에 부착된 제1 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리를 측정하는 제1 레이저 거리계; 제2 크레인에 구비되어 있고, 상기 제1 크레인에 부착된 제2 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리를 측정하는 제2 레이저 거리계; 상기 제2 크레인에 구비되어 있고, 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리에 관한 정보와, 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하여 상기 제1 크레인의 위치 및 제2 크레인의 위치를 연산하는 연산부; 및 상기 제1 크레인의 위치정보 및 제2 크레인의 위치정보를 수신하여, 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리가 기 설정된 거리 미만인지를 판단하고, 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리가 기 설정된 거리 미만일 때, 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리를 기 설정된 거리로 이격될 수 있게 상기 제2 크레인을 동작시키도록 상기 연산부를 제어하는 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
레이저 거리계, 크레인, 위치정보, 수증기, 반사판

Description

레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템 및 위치제어방법{System and method for controlling crane position using laser range finder}
본 발명은 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템 및 위치제어방법에 관한 것으로, 특히 수증기 발생시나 레이저 거리계 이상시 레이저 거리계로 무인 크레인의 현재 위치정보를 얻을 수 없는 경우에도 무인 크레인의 현재 위치정보를 측정하여 유인 크레인과의 충돌을 방지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 무인 크레인(60)의 레이저 거리계(70) 운영형태는, 공장 벽체(20)에 레이저 거리계(70)가 있고, 무인 크레인(60)에 반사판 (reflector, 60a)이 설치되어 있으며, 레이저 거리계(70)에서 측정된 거리 데이터는 TCP/IP 통신을 이용하여 무인 크레인(60)의 연산부(60b)에 전송되는 형태를 취하는 것으로, 수신된 레이저 거리계(70)의 데이터를 이용하여 무인 크레인(60)의 주행을 위치제어하는 방식이다. 반대쪽 벽체(10)쪽으로는 유인 크레인(50)이 있고, 운전자에 의해 수동운전되고 있다. 유인 크레인(50)과 무인 크레인(60)은 각각 크레인 이동대(30, 40)에서 상하로 왕복동작하는 것이 가능하다.
상기와 같이 종래의 무인 크레인(60)의 레이저 거리계(70)는 공장 벽체(20)에 설치되어 있어 무인 크레인(60)의 진동으로부터 독립되어 있어 무인 크레인(60) 주행시 진동에 의해 레이저 거리계(70)의 초점이 반사판(60a)에서 벗어나는 현상은 없으나, 장마철 및 겨울 등 날씨에 의한 수증기 영향과 레이저 거리계(70) 이상시 무인 크레인(60)의 정확한 위치제어에 영향을 끼쳐 크레인(50, 60)간의 충돌 사고 및 코일 손상 등 위험성을 내포하고 있다. 더불어, 수증기가 사라질 때까지 무인 크레인(60)을 가동하지 못하므로 작업 지연 및 물류 지연으로 인해 조업에 영향을 끼칠 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 장마철 및 겨울 등 날씨에 의한 수증기 발생시와 레이저 거리계 이상시에도 무인 크레인의 정확한 위치제어를 수행함으로써 작업 지연 및 물류 지연으로 인해 조업에 영향을 끼치지 않는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 제1 크레인에 구비되어 있고, 일측의 벽체에 부착된 제1 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리를 측정하는 제1 레이저 거리계; 제2 크레인에 구비되어 있고, 상기 제1 크레인에 부착된 제2 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리를 측정하는 제2 레이저 거리계; 상기 제2 크레인에 구비되어 있고, 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리에 관한 정보와, 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하여, 상기 제1 크레인의 위치 및 제2 크레인의 위치를 연산하는 연산부; 및 상기 제1 크레인의 위치정보 및 제2 크레인의 위치정보를 수신하여 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리가 기 설정된 거리 미만인지를 판단하고, 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리가 기 설정된 거리 미만일 때, 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리를 기 설정된 거리로 이격될 수 있게 상기 제2 크레인을 동작시키도록 상기 연산부를 제어하는 서버;를 포 함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 타측의 벽체에 부착되어 있고, 상기 제2 크레인에 부착된 제3 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 제2 크레인으로부터 타측의 벽체까지의 거리를 측정하는 제3 레이저 거리계를 더 포함하고, 상기 연산부가 상기 제3 레이저 거리계로부터 상기 제2 크레인에서 타측의 벽체까지의 거리정보를 기 설정된 시간 내에 수신하지 못할 때, 상기 연산부는 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리에 관한 정보와, 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하여 상기 제1 크레인의 위치 및 제2 크레인의 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 제1 크레인에 구비된 제1 레이저 거리계가 일측의 벽체에 부착된 제1 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리를 측정하는 단계; 제2 크레인에 구비된 제2 레이저 거리계가 상기 제1 크레인에 부착된 제2 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리를 측정하는 단계; 상기 제2 크레인에 구비된 연산부가 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리에 관한 정보와, 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하여 상기 제1 크레인의 위치 및 제2 크레인의 위치를 연산하는 단계; 및 상기 제1 크레인의 위치정보 및 제2 크레인의 위치정보를 수신하여 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리가 기 설정된 거리 미만인지를 판단하는 단계; 및 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리가 기 설정된 거리 미만일 때, 상기 제1 크레인과 제2 크레인의 거리를 기 설정된 거리로 이격될 수 있게 상기 제2 크레인을 동작시키도록 상기 연산부를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 연산부는 TCP/IP 통신을 통하여 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 연산부는 RS422 통신을 통하여 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 장마철 및 겨울 등 날씨에 의한 수증기 발생시와 레이저 거리계 이상시에도 무인 크레인의 정확한 위치제어를 수행함으로써, 유인 크레인과의 추돌사고 및 코일 손상의 위험성이 없으며, 작업 지연 및 물류 지연으로 인해 조업에 영향을 끼치지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일측의 벽체(100), 제1 크레인(500), 제2 크레인(600)에는 차례로 반사판(800, 500b, 600b)이 구비되어 있고, 제1 크레인(500), 제2 크레인(600), 타측의 벽체(200)에는 차례로 제1 레이저 거리계(500a), 제2 레이저 거리계(600a), 제3 레이저 거리계(700)가 구비되어 있다. 그리고, 연산부 (600c)는 제2 크레인(600)에 구비되어 있다. 또한, 제1 크레인(500) 및 제2 크레인(600)은 각각 크레인 이동대(300, 400)에서 왕복동작하는 것이 가능하다.
제1 레이저 거리계(500a)는 제1 크레인(500)에 구비되어 있고, 일측의 벽체(100)에 부착된 제1 반사판(800)에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 일측의 벽체(100)로부터 제1 크레인(500)까지의 거리를 측정한다.
제2 레이저 거리계(600a)는 제2 크레인(600)에 구비되어 있고, 제1 크레인(500)에 부착된 제2 반사판(500b)에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 제1 크레인(500)으로부터 제2 크레인(600)까지의 거리를 측정한다.
제3 레이저 거리계(700)는 타측의 벽체(200)에 부착되어 있고, 제2 크레 인(600)에 부착된 제3 반사판(600b)에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 제2 크레인(600)으로부터 타측의 벽체(200)까지의 거리를 측정한다.
수증기 발생시나 제3 레이저 거리계(700) 이상시 제3 레이저 거리계(700)를 이용하여 제2 크레인(600)의 현재 위치정보를 측정할 수 없는 경우에도 제2 크레인(600)의 현재 위치정보를 측정하여 제1 크레인(500)과의 충돌을 방지할 수 있다. 즉, 수증기 발생이나 제3 레이저 거리계(700)의 이상이 없는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같은 방식으로 제2 크레인(600)의 위치제어할 수 있고, 수증기 발생이나 제3 레이저 거리계(700)의 이상으로 인하여 제2 크레인(600)의 현재 위치정보를 측정할 수 없는 경우에는 아래와 같은 크레인 위치제어시스템을 이용하여 제2 크레인(600)을 위치제어할 수 있다.
연산부(600c)는 PLC(Programmable Logic Controller)로 구현되어 제2 크레인(600)에 구비되어 있다. 제3 레이저 거리계(700)로부터 제2 크레인(600)에서 타측의 벽체(200)까지의 거리정보를 기 설정된 시간 내에 수신하지 못할 때, 연산부(600c)는 제1 레이저 거리계(500a)로부터 TCP/IP 통신을 통하여 일측의 벽체(100)에서 제1 크레인(500)까지의 거리에 관한 정보를 0.5초 단위로 수신하고, 제2 레이저 거리계(600a)로부터 RS422 통신을 통하여 제1 크레인(500)에서 제2 크레인(600)까지의 거리에 관한 정보를 수신하여, 제1 크레인(500)의 위치 및 제2 크레인(600)의 위치를 연산한다. 이렇게 함으로써, 제2 크레인(600)은 제3 레이저 거 리계(700)로부터 거리정보를 수신하는 경우에 에러가 발생한다고 하더라도, 제1 레이저 거리계(500)와 제2 레이저 거리계(600)로부터 거리정보를 얻어 제2 크레인(600)의 위치를 연산할 수 있게 된다. 연산부(600c)가 거리정보를 수신하는 경우에, 연산부(600c)가 구비된 제2 크레인(600)의 제2 레이저 거리계(600a)로부터는 RS422 통신을 통하여 정보를 수신하고, 제1 레이저 거리계(500a) 및 제3 레이저 거리계(700)로부터는 TCP/IP 통신을 통하여 거리정보를 수신한다.
서버(900)는 제1 크레인(500)의 위치정보 및 제2 크레인(600)의 위치정보를 수신하여 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리가 기 설정된 거리 미만의 거리가 될 때, 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리를 기 설정된 거리로 이격될 수 있게 제2 크레인(600)을 동작시키도록 연산부(600c)를 제어한다. 그러나, 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리가 기 설정된 거리 이상일 때, 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)이 충돌할 가능성이 없으므로, 서버(900)는 제2 크레인(600)을 동작시킬 필요가 없으므로 연산부(600c)를 제어하지 않는다. 여기서, 기 설정된 거리는 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)이 충돌하지 않도록 운전자에 의해 미리 설정된 거리이다.
도 3은 본 발명의 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어방법의 흐름도이다. 도 3을 도 2와 함께 살펴보기로 한다.
제3 레이저 거리계(700)는 타측의 벽체(200)에 부착되어 있고, 제2 크레인(600)에 부착된 제3 반사판(600b)에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까 지의 시간을 연산하여 제2 크레인(600)으로부터 타측의 벽체(200)까지의 거리를 측정하는데, 연산부(600c)가 제3 레이저 거리계(700)로부터 제2 크레인(600)에서 타측의 벽체(200)까지의 거리정보를 기 설정된 시간 내에 수신하지 못할 때, 아래와 같은 크레인 위치제어방법이 구현될 수 있다.
먼저, 제1 크레인(500)에 구비된 제1 레이저 거리계(500a)가 일측의 벽체(100)에 부착된 제1 반사판(800)에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 일측의 벽체(100)로부터 제1 크레인(500)까지의 거리를 측정한다. 이와 함께, 제2 크레인(600)에 구비된 제2 레이저 거리계(600a)가 제1 크레인(500)에 부착된 제2 반사판(500b)에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 제1 크레인(500)으로부터 제2 크레인(600)까지의 거리를 측정한다(S100).
이후에, 제2 크레인(600)에 구비된 연산부(600c)가 제1 레이저 거리계(500a)로부터 TCP/IP 통신을 통하여 일측의 벽체(100)에서 제1 크레인(500)까지의 거리에 관한 정보를 수신하고, 제2 레이저 거리계(600a)로부터 RS422 통신을 통하여 제1 크레인(500)에서 제2 크레인(600)까지의 거리에 관한 정보를 수신하여(S200), 제1 크레인(500)의 위치 및 제2 크레인(600)의 위치를 연산한다(S300). 이렇게 함으로써, 제2 크레인(600)이 제3 레이저 거리계(700)로부터 거리정보를 수신하는 경우에 에러가 발생한다고 하더라도, 제1 레이저 거리계(500)와 제2 레이저 거리계(600)로부터 거리정보를 얻어 제2 크레인(600)의 위치를 연산할 수 있게 된다.
이후에, 서버(900)가 제1 크레인(500)의 위치정보 및 제2 크레인(600)의 위치정보를 수신하여(S400) 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리가 기 설정된 거리 미만인지를 판단한다(S500).
이후에, 제1 크레인(500)의 위치정보 및 제2 크레인(600)의 위치정보를 수신하여 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리가 기 설정된 거리 미만일때, 서버(900)는 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리를 기 설정된 거리로 이격될 수 있게 제2 크레인(600)을 동작시키도록 연산부(600c)를 제어한다(S600). 그러나, 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리가 기 설정된 거리 이상일 때, 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)이 충돌할 가능성이 없으므로, 서버(900)는 제2 크레인(600)을 동작시킬 필요가 없으므로 연산부(600c)를 제어하지 않으므로 S100 단계로 피드백(feedback)한다. 여기서, 기 설정된 거리는 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)이 충돌하지 않도록 운전자에 의해 미리 설정된 거리이다.
따라서, 장마철 및 겨울 등 날씨에 의한 수증기 발생시와 레이저 거리계가 이상이 있는 경우에도 제1 크레인(500)의 위치정보 및 제2 크레인(600)의 위치정보를 수신하여, 제1 크레인(500)과 제2 크레인(600)의 거리를 제어할 수 있게 됨으로써, 유인 크레인과의 추돌사고 및 코일 손상의 위험성이 없으며, 작업 지연 및 물류 지연으로 조업에 영향을 끼치는 일이 발생하지 않게 된다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부 된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 종래의 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어방법의 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 일측의 벽체 200 : 타측의 벽체
300, 400 : 크레인 이동대 500 : 제1 크레인
500a : 제1 레이저 거리계 500b : 제2 반사판
600 : 제2 크레인 600a : 제2 레이저 거리계
600b : 제3 반사판 600c : 연산부
700 : 제3 레이저 거리계 800 : 제1 반사판
900 : 서버

Claims (5)

  1. 제1 크레인에 구비되어 있고, 일측의 벽체에 부착된 제1 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리를 측정하는 제1 레이저 거리계;
    제2 크레인에 구비되어 있고, 상기 제1 크레인에 부착된 제2 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리를 측정하는 제2 레이저 거리계;
    타측의 벽체에 부착되어 있고, 상기 제2 크레인에 부착된 제3 반사판에 레이저 광을 조사하여 반사광을 수신할 때까지의 시간을 연산하여 상기 제2 크레인으로부터 타측의 벽체까지의 거리를 측정하는 제3 레이저 거리계;
    상기 제3 레이저 거리계를 이용한 거리 측정 가능 여부를 확인한 후, 상기 제3 레이저 거리계를 이용한 거리 측정이 가능한 경우에는 상기 제3 레이저 거리계의 측정 결과에 따라 상기 제2 크레인을 제어하여 상기 제1 크레인과 상기 제2 크레인이 기 설정된 거리로 이격되도록 하되, 그렇지 않은 경우에는 상기 제1 및 제2 레이저 거리계의 측정 결과를 이용하여 상기 제1 및 제2 크레인의 위치를 연산하는 연산부; 및
    상기 연산부에 의해 연산된 제1 및 제2 크레인의 위치를 기반으로 상기 연산부를 제어하여 상기 제1 크레인과 상기 제2 크레인이 기 설정된 거리로 이격되도록 하는 서버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템.
  2. 삭제
  3. 일측의 벽체와 타측의 벽체 사이에 위치하는 제1 크레인과 제2 크레인 중, 상기 제1 크레인에 구비된 제1 레이저 거리계를 통해 상기 일측의 벽체로부터 상기 제1 크레인까지의 거리를 측정하는 단계;
    상기 제2 크레인에 구비된 제2 레이저 거리계를 통해 상기 제1 크레인으로부터 상기 제2 크레인까지의 거리를 측정하는 단계;
    상기 타측의 벽체에 구비된 제3 레이저 거리계를 통해 상기 제2 크레인으로부터 상기 타측의 벽체까지의 거리를 측정하고, 상기 제3 레이저 거리계를 이용한 거리 측정 가능 여부를 확인하는 단계;
    상기 제3 레이저 거리계를 이용한 거리 측정이 가능하면, 상기 제3 레이저 거리계의 측정 결과에 따라 상기 제2 크레인을 제어하여 상기 제1 크레인과 상기 제2 크레인이 기 설정된 거리로 이격되도록 하는 단계; 및
    상기 제3 레이저 거리계를 이용한 거리 측정이 불가능하면, 상기 제1 및 제2 레이저 거리계의 측정 결과를 이용하여 상기 제1 및 제2 크레인의 위치를 연산한 후, 상기 연산된 제1 및 제2 크레인의 위치를 기반으로 상기 제2 크레인을 제어하여 상기 제1 크레인과 제2 크레인이 기 설정된 거리로 이격되도록 하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 TCP/IP 통신을 통하여 상기 일측의 벽체로부터 제1 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 RS422 통신을 통하여 상기 제1 크레인으로부터 제2 크레인까지의 거리에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리계를 이용한 크레인 위치제어시스템.
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