KR101184410B1 - 래들 및 후크 자동 감시 시스템 - Google Patents

Abstract

용선, 용강 이송용 대차의 래들과 이 래들을 승하차시키는 크레인의 후크의 움직임을 자동 감시하는 래들 후크 자동 감시 시스템이 제공된다. 래들 후크 자동 감시 시스템은 대차 상의 제1 위치를 표시하도록 제1 빔을 출력하는 제1 빔출력부와, 대차의 높이 방향으로 제1 위치와 일정 간격 이격된 제2 위치를 표시하도록 제2 빔을 출력하는 제2 빔출력부와, 제1 빔과 제2 빔이 표시되는 영상을 획득하는 카메라와, 영상 속의 제1 빔과 제2 빔의 형태를 검출하여 대차 상의 래들과 이 래들을 승하차시키는 크레인의 후크 간의 체결 상태, 및 래들과 후크의 위치를 판단하는 제어부와, 제어부에 연결되고 상기 체결 상태, 및 래들과 후크의 위치에 대한 정보를 출력하는 출력부를 포함한다.

Description

래들 및 후크 자동 감시 시스템{AUTOMATIC MONITORING SYSTEM FOR LADLE AND HOOK}

본 발명은 철강 생산 공정의 용선, 용강 이송용 대차의 래들과 이 래들을 승하차시키는 크레인의 후크의 움직임을 자동 감시하는 래들 후크 자동 감시 시스템에 관한 것이다.

철강 설비 공장은 대형 설비와 고열의 물체를 다루는 산업 분야로 설비 사고는 대형 사고로 이어지고 피해액도 매우 크다. 따라서, 철강 설비 공장에서의 안전사고 예방과 생산성 향상을 위해 꾸준히 설비를 개선보완이 요구되고 있다.

특히, 제강 공장은 고온 고열의 용선이 비산되고 분진이 많은 지역으로 용강, 용선 이송을 위한 대차의 래들(Ladle) 상하차시 고소의 위치에 있는 크레인 운전실에서 운전자의 육안으로 판독이 불가한 사각 지대의 시야 미확보로 인해 발생할 수 있는 대형 사고를 예방하기 위한 개선 방안이 요구되고 있다. 더욱이, 제강 공장의 조업상황과 환경에 적합한 개선 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 철강 생산 공정의 용강, 용선 이송을 위한 대차의 래들과 이 래들을 승하차시키는 크레인의 후크의 움직임을 자동 감시할 수 있는 래들 후크 자동 감시 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 대차 상의 제1 위치를 표시하도록 제1 빔을 출력하는 제1 빔출력부; 상기 대차의 높이 방향으로 상기 제1 위치와 일정 간격 이격된 제2 위치를 표시하도록 제2 빔을 출력하는 제2 빔출력부; 상기 제1 빔과 상기 제2 빔이 표시되는 영상을 획득하는 카메라; 상기 영상 속의 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 형태를 검출하여 상기 대차 상의 래들과 상기 래들을 승하차시키는 크레인의 후크 간의 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치를 판단하는 제어부; 및 상기 제어부에 연결되고 상기 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치에 대한 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 래들 후크 자동 감시 시스템을 제공한다.

여기에서, 상기 제1 빔출력부, 상기 제2 빔출력부, 및 상기 카메라 각각은, 외부 열과 분진으로부터 내부에 탑재된 장치 본체를 보호하고 냉각시키는 냉각 하우징을 구비할 수 있다.

또한, 상기 냉각 하우징에 냉매를 공급하는 가압부를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.

또한, 외부 하우징을 더 포함하며, 상기 외부 하우징은, 상기 제1 빔출력부, 상기 제2 빔출력부, 및 상기 카메라를 내부 공간에 수납하고, 상기 외부 하우징의 일측을 개방하는 셔터를 구비할 수도 있다.

또한, 상기 셔터는 상기 가압부의 압력에 의해 작동하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 셔터의 동작을 제어하는 셔터 제어부를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 제1 빔출력부, 상기 제2 빔출력부, 상기 카메라, 및 상기 외부 하우징을 각각 구비하는 제1 감시부 및 제2 감시부를 포함하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 카메라, 상기 제어부, 및 상기 출력부 간의 유선 및/또는 무선 신호 송수신을 지원하는 송수신부를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 영상 속의 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 형태를 검출하기 위한 라인판독부를 더 포함하고, 상기 라인판독부는 상기 제1 빔 또는 상기 제2 빔의 직선 상태의 변화를 화소 단위로 판독하고, 상기 직선 상태의 변화에 의한 화소 분포의 변화량을 실측 단위로 표시하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 출력부는 상기 체결 상태 및 상기 위치에 대한 정보를 비디오 신호 및 오디오 신호로 출력하는 모니터 및 스피커와, 상기 비디오 신호 및 오디오 신호를 외부에 설치된 장치로 전송하기 위한 전송 수단을 포함하며, 상기 제어부는 상기 모니터에서 상기 래들 및 상기 후크의 위치 및 상기 래들과 후크의 체결에 대한 판정 결과를 기 설정된 규칙하에서 상기 모니터 화면상의 아이콘 색상과 상기 스피커의 오디오 패턴으로 출력하도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 대차 상의 제1 위치를 표시하도록 제1 빔을 출력하는 단계; 상기 대차의 높이 방향으로 상기 제1 위치와 일정 간격 이격된 제2 위치를 표시하도록 제2 빔을 출력하는 단계; 상기 제1 빔과 상기 제2 빔이 표시되는 카메라의 영상신호를 획득하는 단계; 상기 영상신호 속의 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 형태를 검출하여 상기 대차 상의 래들과 상기 래들을 승하차시키는 크레인의 후크 간의 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치를 판단하는 단계; 및 판단 결과에 따라 기설정된 사용자 영상 및 음성 형태로 상기 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치에 대한 정보를 출력하는 단계를 포함하는 래들 후크 자동 감시 방법을 제공할 수 있다.

여기에서, 상기 대차의 정위치를 판단하는 단계; 상기 제2 빔에 의해 상기 래들의 하강 에지를 검출하는 단계; 상기 래들의 하강을 알리는 알람을 발생시키는 단계; 상기 후크 위치가 정위치 인지를 감지하는 단계; 상기 후크 위치가 정위치임을 알리는 알람을 발생시키는 단계; 상기 후크가 상기 래들로부터 분리되는지를 감지하는 단계; 및 상기 후크가 상기 래들로부터 분리됨을 알리는 알람을 발생시키는 단계를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 대차의 정위치를 판단하는 단계; 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔의 정위치를 검출하는 단계; 상기 래들 유무를 판단하는 단계; 상기 후크 위치가 정상 범위 인지를 판별하는 단계; 상기 후크 위치가 정상 범위임을 알리는 알람을 발생시키는 단계; 상기 후크가 체결되었는지를 판단하는 단계; 및 상기 후크가 체결됨을 알리는 알람을 발생시키는 단계를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 정상 또는 비정상 체결 상태를 판단하는 단계는, 상기 영상신호에서 미리 정해진 임계값을 이용하여 제1 빔과 제2 빔 중 적어도 어느 하나를 검출하는 단계; 상기 제1 빔과 제2 빔 중 적어도 어느 하나가 검출된 영상신호에서 노이즈로 예상되는 픽셀을 제거하는 단계; 상기 노이즈 픽셀이 제거된 상기 영상신호에서 등록된 마크와 일치 여부를 패턴 인식으로 판단하여 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 중 적어도 하나에 대한 정확한 위치를 산출하는 단계; 산출된 상기 위치에 대한 픽셀 수치를 보정 자료에 근거하여 실측 단위로 변경하는 단계; 및 얻어진 상기 실측 단위가 적합한지를 판단하는 단계를 포함하도록 구성할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 고열의 용선이 비산되고 분진이 많은 철강 생산 공장에서 용선, 용강 이송을 위한 대차의 래들을 승하차시킬 때 육안으로 식별이 불가능한 사각 지대의 영상과 그 영상을 판독한 계측값을 작업자 및/또는 외부의 기타 다른 설비에 제공함으로써 크레인의 후크와 래들의 불량한 체결을 방지하고, 이에 의해 철강 생산 공장 등에서의 대형사고 발생을 미연에 예방할 수 있으며, 자동 판독된 결과를 이용하여 무인 운전과 같은 설비로서 자동화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 철강 용선 처리 환경에 적합한 하우징을 사용하여 카메라나 빔 출력부를 보호하고 냉각시킴으로써 장치의 신뢰성과 내구성을 향상시키고 유지관리의 용이성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 래들 후크 자동 감시 시스템의 구성도이다.
도 2a는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 대차 및 래들의 상세 구성도이다.
도 2b는 도 2a의 대차 및 래들의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 외부 하우징의 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 냉각 하우징의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 개략적인 구성도이다.
도 6은 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 가압부의 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 래들 후크 자동 감시 방법의 절차도이다.
도 8a는 도 7의 래들 후크 자동 감시 방법에 채용가능한 래들 하강 감지 과정을 설명하기 위한 절차도이다.
도 8b는 도 8a의 래들 하강 감지 과정에 대한 출력부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 도 7의 래들 후크 자동 감시 방법에 채용가능한 후크 체결 감지 과정을 설명하기 위한 절차도이다.
도 9b는 도 9a의 후크 체결 과정을 출력하는 출력부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8a 또는 도 9a의 래들 후크 자동 감시 방법에 있어서 영상 내의 제1 빔 또는 제2 빔에 대한 화소 분포의 변화량을 측정하는 과정을 설명하기 위한 절차도이다.
도 11은 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 출력부의 화면에 대한 예시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 래들 후크 자동 감시 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 래들 후크 자동 감시 시스템(100)은 래들(ladle, 50)과 후크(hook, 36)를 감시하기 위한 제1 빔출력부(11), 제2 빔출력부(12), 및 카메라(13)와, 이들을 보호하고 구동하기 위한 외부 하우징(10) 및 구동부(20)를 포함한다. 외부 하우징(10)은 제1 빔출력부(11), 제2 빔출력부(12), 및 카메라(13)를 수납하며 그것들을 보호한다. 제1 및 제2 빔출력부(11, 12)는 예를 들어 적색이나 녹색 등의 가시광을 출력하는 레이저를 포함할 수 있다.

후크(36)는 크레인(30) 상의 크래브(35)에 연결된다. 크레인(30)의 일측에는 운전실(31)이 구비되고, 운전실(31)에는 컴퓨터(32), 출력부(33), 송수신부(34) 등이 구비된다. 래들(50)은 대차(transfer car, 40)의 상부에 탑재되며, 후크(36)와의 체결을 위한 포이(trunnion, 52)를 구비한다. 래들 후크 자동 감시 시스템(100)에는 지상 운전실(60)이 추가로 연결될 수 있으며, 지상 운전실(60)에는 컴퓨터(62), 송수신부(64) 등이 구비될 수 있다.

본 실시예에 따른 래들 후크 자동 감시 시스템(100)은 용강, 용선 이송을 위한 대차(40)의 래들(50)과 이 래들(50)을 승하차시키는 크레인(30)의 후크(36)의 움직임을 자동 감시한다. 자동 감시를 위해, 카메라(13)에 의해 제1 빔출력부(11)에서 출력되는 제1 빔(L1)과 제2 빔출력부(12)에서 출력되는 제2 빔(L2)이 표시되는 영상을 획득하고, 획득한 영상을 크레인 운전실(31)이나 지상 운전실(60)의 컴퓨터(32; 62)에 의해 판독한 후, 판독한 계측값을 출력부(33)를 통해 출력한다. 이러한 과정을 통해, 용선, 용강 이송을 위한 대차의 래들을 승하차시킬 때 크레인의 후크와 래들의 불량한 체결을 방지하고 래들과 후크의 위치를 정확하게 판별한다.

본 실시예에서, 제1 빔(L1)은 포이(52)를 경유하거나 포이(52)에 인접하게 배치되고, 제2 빔(L2)은 대차(40)의 높이 방향에서 제1 빔(L1)과 소정 간격 이격되도록 배치된다. 외부 하우징(10)이나, 그 내부에 탑재되는 제1 빔출력부(11), 제2 빔출력부(12), 카메라(13), 및 구동부(20) 등은 래들(50)의 승하차를 위해 정위치하는 대차(40)에 인접하게 설치된다.

또 다른 일 실시예에서, 제1 빔출력부(11), 제2 빔출력부(12), 카메라(13), 및 구동부(20) 등은 대차(40) 상에 설치될 수 있다.

도 2a는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 대차 및 래들의 상세 구성도이다. 도 2b는 도 2a의 대차 및 래들의 평면도이다. 도 2b에는 도시의 편의상 후크(36)가 생략되어 있다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 크레인은 후크(36)를 래들(50)의 포이(52)에 체결하여 대차(40a)로부터 래들(50)을 승하차시킨다. 포이(52)의 말단부에는 후크(36)와의 체결을 지지하는 플랜지(53)가 구비된다. 플랜지(53)는 래들(50)의 몸체 외표면으로부터 대략 포이(52)의 돌출 길이(W1)만큼 이격되어 배치된다. 이러한 길이(W1)는 체결을 위해 후크(36)가 포이(52)에 접근할 때, 수평 방향에 대한 오차 범위가 된다. 후크(36)가 포이(52)에 접근할 때, 수직 방향에 대한 정위치 판별 범위는 제2 빔(L2)과 제1 빔(L1) 사이의 영역이 된다.

후크(36)가 포이(52)에 체결될 때, 후크(36)는 래들(50)의 외벽과 플랜지(53)와의 사이에 삽입되어 적합한 체결 상태를 유지할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있지는 않지만, 후크(36)는 두 개가 한 쌍을 이루며 하나의 래들(50)의 양측 외표면에 마주하여 배치되는 한 쌍의 포이들(52)에 각각 체결할 수 있도록 구비된다.

한편, 후크(36)가 래들(50)의 외벽과 플랜지(53)와의 사이에 삽입되지 않고 플랜지(53) 가장자리에 위치한 상태로 체결되면, 불량한 체결 상태가 되어 래들(50)이 뒤집어져 용선이나 용강이 쏟아지는 등의 대형 사고의 원인이 될 수 있다.

따라서 본 실시예에서는 대차(40a) 상에 배치된 카메라(13b)를 통해 래들(50), 후크(36), 및 이들의 체결 상태를 감시한다. 특히, 본 실시예에서는 제1 빔출력부(11b)에서 방출되는 제1 빔(L1) 및 제2 빔출력부(12b)에서 방출되는 제2 빔(L2)을 사용하여 대차(40a)의 높이 방향에서 대차(40a) 상의 소정 위치에 기준선을 형성하고, 이 기준선을 포함한 영상을 획득한 후, 획득한 영상을 분석하여 래들(50), 후크(36), 및 이들의 체결 상태를 자동 감시한다.

제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)은 지면 또는 대차(40a) 상부측에서 일정 각도의 기울기를 가진 직선 형태로 조사될 수 있다. 이때, 카메라(13b)는 소정의 화각(θ)을 구비하고, 구비된 화각(θ) 범위 내에서 제1 빔(L1) 및 제2 빔(L2)이 포함된 영상을 촬영한다. 촬영된 영상에는 래들(50)과 후크(36)의 움직임에 따른 그것들의 위치나, 래들과 후크의 체결 상태에 따라 변화되는 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)의 형태가 포함된다.

예컨대, 촬영된 영상 속에서 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)은 래들(50)과 후크(36)의 움직임에 따라 기본적인 직선 형태에 더하여 굴절, 단절 등의 변형된 형태를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 대차(40a)의 상부에는 래들(50)을 수납하는 래들 고정부(44)가 구비된다. 그리고, 카메라(13b), 제1 빔출력부(11b), 및 제2 빔출력부(12b)는 대차(40a) 상부에 배치된 외부 하우징(10b)의 내부 공간 즉 수납부에 수납된다. 또한, 대차(40a)에는 카메라(13b), 제1 빔출력부(11b), 및 제2 빔출력부(12b)에 전력을 공급하고, 카메라(13b)로부터 촬영된 영상을 받고, 송수신부를 통해 받은 영상을 외부로 전송하는 구동부(20)가 구비된다. 또한, 대차(40a)에는 외부 하우징(10b)의 셔터를 작동시키기 위해 셔터에 소정 압력을 제공하거나 카메라(13b), 제1 빔출력부(11b), 및 제2 빔출력부(12b)의 냉각 하우징에 냉매를 공급하는 가압부(46)가 구비된다. 외부 하우징(10b)과 냉각 하우징은 아래에서 설명한다.

또한, 본 실시예에서는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 대차(40a)에 제1 외부 하우징(10a) 및 제2 외부 하우징(10b)이 구비될 수 있다. 제1 및 제2 외부 하우징들(10a, 10b)에는 카메라, 제1 빔출력부, 및 제2 빔출력부가 각각 구비되고, 이들 각각은 제1 감시부 및 제2 감시부로서 동작할 수 있다. 제1 감시부는 래들(50)의 한쪽 포이(52)와 상기 한쪽 포이(52)에 체결되는 한쪽 후크(36)를 감시하고, 제2 감시부는 래들(50)의 다른 쪽 포이(52)와 상기 다른쪽 포이(52)에 체결되는 다른쪽 후크(미도시)를 감시하도록 설치된다. 제1 감시부와 제2 감시부는 설치되는 위치를 제외하고 실질적으로 서로 동일한 구성을 구비한다.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 외부 하우징의 구성을 설명하기 위한 정면도들이다. 본 실시예의 외부 하우징(10a)는 도 1의 외부 하우징(10)에 대응한다.

도 3a 및 3b를 참조하면, 외부 하우징(10a)은 대략 상자 모양의 몸체(110), 및 몸체(110)의 일측면에 구비되는 셔터(112)를 구비한다. 셔터(112)는 힌지부(114)에 의해 몸체(110)에 회전가능하게 고정된다. 셔터(112)는 가압부에서 공급되는 압력 공급의 유무에 의해 개폐 작동될 수 있다. 가압부는 아래에서 설명된다.

몸체(110)의 내부 공간은 제1 빔출력부(11), 제2 빔출력부(12), 카메라(13) 등을 수납하는 내부 공간 또는 수납부를 구비하며, 몸체(110)의 일측면은 셔터(112)의 동작에 의해 몸체(110)의 내부 공간이 외부에 보이도록 개폐되는 개구부(116)를 구비한다. 개구부(116)는 투명한 유리 등과 같은 단단한 부재로 폐쇄될 수 있다.

도 4는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 냉각 하우징의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

본 실시예에서 카메라(13a)는 도 1의 카메라(13)에 대응된다. 특히, 본 실시예의 카메라(13a)에 구비되는 냉각 하우징은 도 1의 제1 빔출력부와 제2 빔출력부에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 카메라(13a)는 카메라 본체(131)와, 카메라 본체(131)를 포위하는 냉각 하우징을 구비한다. 냉각 하우징은 카메라 본체(131)를 수납하는 하우징 몸체(132)를 구비한다. 하우징 몸체(132)의 일측에는 하우징 몸체(132)의 내부 공간(133)으로 냉매의 출입을 허용하는 홀(135)이 구비된다. 냉매는 후술할 가압부로부터 공급되는 예컨대, 찬 공기, 질소 가스 등을 포함할 수 있다.

하우징 몸체(132)의 전면측(도 4에서 카메라 본체의 오른쪽 측면)에는 카메라 본체(131)의 외부 촬영이 가능하도록 전면유리창(134)이 배치된다. 도 4에 상세히 도시하지는 않았지만, 전면유리창(134)의 외측에는 전면유리창(134)의 오염방지를 위한 구조(136)가 구비될 수 있다. 이러한 오염방지 구조(136)는 본 발명자의 실용신안등록특허 제20-0444567호에서 설명하는 구조가 채용될 수 있다.

전술한 외부 하우징 및/또는 냉각 하우징을 채용하면, 철강 공장 등과 같은 고열과 분진을 다수 포함하는 혹독한 환경에서 카메라와 빔출력부의 성능과 수명을 안정적으로 유지 관리할 수 있다.

도 5는 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 개략적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 래들 후크 자동 감시 시스템에 있어서, 제1 감시부는 외부 하우징(10a), 제1 빔출력부(11a), 제2 빔출력부(12a), 카메라(13a), 셔터구동부(14a), 에어퍼지구동부(15a)를 구비한다. 제2 감시부는 외부 하우징(10b), 제1 빔출력부(11b), 제2 빔출력부(12b), 카메라(13b), 셔터구동부(14b), 에어퍼지구동부(15b)를 구비한다. 셔터구동부(14a; 14b)는 도 3a 및 도 3b의 셔터(112)의 개폐 동작에 필요한 압력을 공급하는 구성으로서 예컨대 솔밸브로 구현될 수 있다. 에어퍼지구동부(15a; 15b)는 도 4의 구조(135)에 냉매를 공급하기 위한 수단으로서 예컨대 솔밸브로 구현될 수 있으며, 공급되는 냉매는 하우징 내부 공간(133)을 통과하여 전면유리창(134) 외표면 상에 오염방지를 위한 퍼지용 에어를 공급하기 위한 구성부이다.

카메라(13a, 13b)에서 촬영된 영상은 허브(21)와 송수신부로서의 무선 액세스 포인트(AP: Access Point, 25, 34)를 통해 운전실(31)의 컴퓨터(32)로 전송된다. 컴퓨터(32)는 제어부의 일례이다.

제1 빔출력부(11a, 11b), 제2 빔출력부(12a, 12b), 및 카메라(13a, 13b)는 구동부(20) 내의 전원(22)으로부터 전력을 공급받는다.

셔터구동부(14a, 14b), 에어퍼지구동부(15a, 15b), 및 정위치 센서(16)은 구동부(20) 내의 컨트롤러(23)에 의해 제어되며, 컨트롤러(23)는 구동부(20) 내의 디바이스 서버(24)와 허브(21)를 통해 운전실(31)의 컴퓨터(32)와 연결된다. 컴퓨터(32)는 모니터(33a), 스피커(미도시), 키보드(33b), 마우스(33c) 등의 입출력 장치에 연결된다. 본 실시예에서, 콘트롤러(23)는 셔터의 동작을 제어하는 셔터 제어부로서도 동작한다.

본 실시예의 래들 후크 자동 감시 시스템은 래들을 대차에 승하차시키는 일정한 작업 위치에 대차 위치를 감지하는 정위치 센서(16)를 구비할 수 있다.

도 6은 도 1의 래들 후크 자동 감시 시스템에 채용가능한 가압부의 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 6을 참조하면, 가압부(46)는 공기압축기(60), 밸브(62), 및 에어 필터(64)를 구비한다. 가압부(46)는 제1 외부 하우징(10a) 및 제2 외부 하우징(10b)에 각각 연결된다.

본 실시예에서, 제1 외부 하우징(10a) 및 제2 외부 하우징(10b) 내부에는 밸브(17a), 솔밸브(17b), 에어분배기(18), 제1 빔출력부(11a; 11b), 제2 빔출력부(12a; 12b), 카메라(13a; 13b), 스피드컨트롤 유닛(19), 및 셔터구동부(14a; 14b)가 각각 구비된다.

가압부(46)의 밸브(62)와 제1 및 제2 외부 하우징(10a; 10b) 내의 각 밸브(17a)가 개방되면, 공기압축기(60) 내의 압축 공기는 에어필터(64)를 통해 각 외부 하우징(10a; 10b) 내의 제1 빔출력부(11a; 11b), 제2 빔출력부(12a; 12b), 카메라(13a; 13b), 및 셔터구동부(14a; 14b)에 소정 압력 분위기로 전달된다. 압축 공기는 제1 빔출력부(11a; 11b), 제2 빔출력부(12a; 12b), 및 카메라(13a; 13b)의 냉각 하우징 내에서 냉매로서 기능할 수 있고, 셔터구동부(14a; 14b)의 동력원으로서 기능할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 래들 후크 자동 감시 방법의 절차도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 래들 후크 자동 감시 방법은, 먼저 운전실의 제어부에서 구동부를 제어하여 제1 및 제2 빔출력부를 통해 대차 상부측에 제1 위치 및 제2 위치를 표시하도록 제1 빔 및 제2 빔을 출력하는 단계(S710)를 포함한다. 본 실시예에서 대차와 제2 빔 간의 간격은 대차와 제1 빔 간의 간격보다 크다. 그리고 제1 빔은 래들의 포이 부분을 지나는 직선을 형성하고, 제2 빔은 제1 빔보다 크레인에 좀더 가까운 위치에 또 다른 직선을 형성한다.

다음, 제1 빔과 제2 빔이 표시된 영상에 대한 영상신호를 카메라로부터 획득한다(S720). 작업 상태에 따라 영상에는 래들과 후크의 위치나 체결 상태가 표시될 수 있다.

다음, 영상신호 속의 제1 빔과 제2 빔의 형태 또는 위치를 검출한다(S730). 빔의 형태나 위치의 검출은 영상 속의 각 직선에서 굴곡이나 단절된 부분을 검출함으로써 구현될 수 있다.

다음, 대차 상의 래들과 이 래들을 승하차시키는 크레인의 후크 간의 정상 또는 비정상 체결 상태, 또는 래들과 후크의 위치를 판단한다(S740). 체결 상태나 래들의 위치나 후크의 위치는 전술한 제1 빔 및 제2 빔의 형태의 변위 또는 변화를 화소 단위로 검출함으로써 수행될 수 있다.

다음, 제어부는 출력부를 통해 래들과 후크의 정상 또는 비정상 체결 상태, 또는 래들과 후크의 위치에 대한 정보를 출력한다(S750). 이러한 정보의 출력은 크레인의 운전실에서 래들의 승하차 작업을 수행하거나 지상의 운전실에서 래들의 승하차 작업을 모니터링하는 컴퓨터를 통해 이 컴퓨터에 연결된 모니터와 스피커로 비디오 및 오디오 형태로 출력될 수 있다. 또한, 이들 정보들은 접점 등과 같은 적절한 전송 수단을 통해 외부에 설치된 기타 설비 또는 장비에도 전달되어 출력되도록 할 수도 있음은 물론이다.

예를 들면, 비디오 및 오디오 출력은 도 8b, 도 9b, 또는 도 11에 도시된 형태를 가질 수 있다. 도 11에 도시된 화면은 래들의 일측을 감시하는 한쪽 감시부 내의 카메라 영상이다. 도면에 도시하지는 않았지만, 본 실시예에서는 래들의 타측을 감시하는 다른쪽 감시부의 카메라 영상을 포함한다. 다른쪽 감시부의 카메라 영상은 수평 대칭적으로 배치되는 것을 제외하고 도 11에 도시된 화면과 실질적으로 동일하다.

전술한 구성에 따르면, 용선, 용강 크레인으로 래들을 권상, 권하, 이동 작업시, 크레인의 후크와 래들의 포이 간의 체결 상태나 그것들의 위치에 대한 올바른 판정을 영상 판독 기술을 통해 운전실의 작업자에게 제공할 수 있다. 따라서, 운전자는 모니터 화면의 작업 영상과 함께 영상 판독된 정보를 눈으로 보고 귀로 들으면서 안전하게 작업을 수행할 수 있다.

도 8a는 도 7의 래들 후크 자동 감시 방법에 채용가능한 래들 하강 감지 과정을 설명하기 위한 절차도이다. 도 8b는 도 8a의 래들 하강 감지 과정에 대한 출력부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 8a를 참조하면, 본 실시예의 래들 하강 감지 절차는, 먼저 대차의 정위치를 판단하는 단계(S810)를 포함한다.

다음, 대차의 정위치가 제2 빔이나 별도의 정위치 센서(도 5의 참조부호 16 참조)를 통해 운전실의 제어부에 감지되면, 제어부는 제2 빔에 의해 래들의 하강 에지를 검출한다(S820). 래들의 하강 에지가 검출되면, 래들의 하강을 알리는 알람을 발생시킨다(S830). 래들의 하강을 알리는 알람은 소정의 제1 오디오 패턴을 구비할 수 있다.

다음, 후크 위치가 정위치 인지를 감지한다(S840). 후크 위치가 정위치이면, 제어부는 모니터나 스피커, 또는 또 다른 형태의 임의의 출력장치를 통해 후크 위치가 정위치임을 알리는 알람을 발생시킨다(S850). 후크 위치가 정위치임을 알리는 알람은 제1 패턴과 다른 또 다른 소정의 제2 오디오 패턴을 구비할 수 있다.

다음, 래들이 대차에 안착된 후, 후크가 래들로부터 분리되는지를 감지한다(S860). 후크가 래들로부터 분리되지 않은 상태이면, 후크 위치가 정위치임을 알리는 알람 발생을 유지한다. 그리고, 후크가 래들로부터 분리되면, 후크가 래들로부터 분리됨을 알리는 알람을 발생시킨다(S870).

전술한 각 단계에서의 출력부의 동작을 간략히 표로 나타내면 도 8b와 같다. 도 8b에 도시한 바와 같이, 각 단계에 있어서 래들은 영문자 "L"로 표시되고, 후크는 영문자 "H"로 표시되어 있다. 그리고, 래들과 후크의 하강 작업에 대한 상태는 모니터 상에서 래들 아이콘 L과 후크 아이콘 H의 색상이 적색, 주황색, 녹색으로 상호 변경되면서 서로 다른 오디오 패턴과 함께 출력된다.

본 실시예에 따르면, 래들 및 후크의 하강 작업시 영상 판독 결과에 기초하여 작업시작, 하강 감지, 정위치 판별, 래들하강 완료 후 후크 빠짐, 후크 상승 완료 등의 상태가 영상 및 음성 알람 형태로 작업자에게 제공될 수 있다.

도 9a는 도 7의 래들 후크 자동 감시 방법에 채용가능한 후크 체결 감지 과정을 설명하기 위한 절차도이다. 도 9b는 도 9a의 후크 체결 과정을 출력하는 출력부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 9a를 참조하면, 본 실시예의 후크 체결 감지 절차는, 먼저 대차의 정위치를 판단하는 단계를 포함한다(S910).

다음, 대차의 정위치가 제2 빔이나 별도의 정위치 센서(도 5의 참조부호 16 참조)를 통해 운전실의 제어부에 감지되면, 제어부는 카메라로부터 획득된 영상을 판독하여 제1 빔 및 제2 빔의 정위치를 검출한다(S920).

다음, 제1 빔 및 제2 빔이 정위치이면, 제어부는 래들 유무를 판단한다(S930). 래들 유무는 영상 판독 이외에 압력 센서 등을 이용한 또 다른 방식으로 감지될 수 있다.

다음, 래들이 대차 상에 탑재되어 있으면, 제어부는 후크 위치가 정상 범위에 있는지를 판별한다(S940). 후크 위치의 정상 범위는 대차의 상부에서 래들의 포이를 향하여 하강하는 후크가 포이의 돌출 길이에 대응하는 범위에 있는지, 그리고 제1 빔과 제2 빔 사이의 영역에 있는지로 판단될 수 있다.

다음 후크 위치가 정상 범위에 있으면, 후크 위치가 정상 범위에 있음을 알리는 알람을 발생시킨다(S950).

다음, 후크 위치가 정상 범위에 있음을 알리는 알람 분위기 하에서 후크가 체결되었는지를 판단한다(S960). 후크 체결은 래들의 포이에 체결된 후크의 체결 부위를 지나는 제1 빔을 포함하는 영상에서 제1 빔의 직선 형태를 판독함으로써 구현될 수 있다. 제1 빔에 대한 영상 판독은 화소 단위까지 수행되며, 그에 의해 후크 체결의 판정에 대한 높은 정밀도를 가질 수 있다.

다음, 후크 체결이 정상적으로 완료되면, 후크 체결 완료를 알리는 알람을 발생시킨다(S970).

한편, 상기 단계들(S910, S920, S940, S940)에서, 판단 결과가 아니오 또는 래들 없음이면, 본 절차를 종료하기 전에 소정의 알람을 발생시킬 수 있다(S980).

전술한 각 단계에서의 출력부의 동작을 간략히 표로 나타내면 도 9b와 같다. 도 9b에 도시한 바와 같이, 각 단계에 있어서 래들은 영문자 "L"로 표시되고, 후크는 영문자 "H"로 표시되어 있다. 그리고, 후크 체결 작업에 대한 상태는 모니터 상에서 래들에 대한 아이콘 L과 후크에 대한 아이콘 H의 색상이 적색, 주황색, 녹색으로 상호 변경되면서 서로 다른 오디오 패턴과 함께 출력된다.

본 실시예에 따르면, 후크 체결 작업시 영상 판독 결과에 기초하여 작업시작, 후크 1차 감지, 후크 체결 완료, 래들 상승 완료 등의 상태가 영상, 음성 및/또는 알람 형태로 작업자에게 제공됨으로써, 작업자의 실수에 의한 대형 안전 사고의 발생을 방지할 수 있다.

도 10은 도 8a 또는 도 9a의 래들 후크 자동 감시 방법에 있어서 영상 내의 제1 빔 또는 제2 빔에 대한 화소 분포의 변화량을 측정하는 과정을 설명하기 위한 절차도이다.

도 10을 참조하면, 제1 빔 및 제2 빔에 대한 영상 판독 절차는, 먼저 카메라로부터 획득한 영상 신호에서 미리 정해진 임계값을 이용하여 제1 빔과 제2 빔 중 적어도 어느 하나를 검출한다(S1010).

다음, 제어부는 제1 빔과 제2 빔 중 적어도 어느 하나가 검출된 영상신호에서 노이즈로 예상되는 픽셀을 제거한다(S1020). 그리고, 노이즈 픽셀이 제거된 영상신호에서 등록된 마크와 일치 여부를 패턴 인식으로 판단함으로써 제1 빔 및/또는 제2 빔에 대한 정확한 위치를 산출한다(S1030).

다음, 제어부는 산출된 제1 빔 및 제2 빔의 형태 또는 위치에 대한 픽셀 수치를 보정 자료에 근거하여 실측 단위로 변경한다(S1040). 실측 단위는 카메라와 체결 부분 간의 거리에 따라 변동될 수 있고, 따라서 정밀한 실측 단위를 얻기 위해 카메라는 대차 상에 배치되는 것이 바람직하다.

다음, 얻어진 실측 단위가 적합한지를 판단한다(S1050). 실측 단위가 소정의 기준값 예컨대 3㎜를 초과하면, 후크 체결이 비정상적이거나 후크 또는 래들이 정위치에 위치하지 않은 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 디지털 카메라로부터 전송되어온 영상을 예컨대 Local Variance Thresholding 기법 등과 같은 방식을 사용하여 영상 내의 화소 분포의 변화량을 실측 단위 예컨대 약 1㎜ 단위로 계측함으로써 후크 체결이나 후크 또는 래들의 위치를 정밀하게 판정하고, 판정 결과를 출력부를 통해 작업자에게 쉽게 전달함으로써 철강 공장 내의 용선, 용강 운반 작업을 효율과 안정성을 향상시킬 수 있다.

이상에서, 본 발명에 의한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 예컨대, 제1 빔 및 제2 빔의 형태를 검출하는 구체적인 방법은 전술한 방법에 한정되지 않으며, 이러한 방법 이외에도 빔의 형태나 굴절 등을 검출하기 위한 것으로서 기타 종래 알려진 방법을 사용할 수 있을 것이다. 본 발명은 제1 빔 및 제2 빔의 형태 등을 검출하는 방법 그 자체를 목적으로 하는 것은 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

10, 10a, 10b: 외부 하우징
11, 12: 빔출력부
13, 13a: 카메라
20: 구동부
30: 크레인(crane)
31, 60: 운전실
32, 62: 컴퓨터
33: 출력부
34, 64: 송수신부
35: 크래브(crab)
36: 후크(hook)
40, 40a: 대차(transfer car)
50: 래들(ladle)
52: 포이(trunnion)

Claims (14)

1. 대차 상의 제1 위치를 표시하도록 제1 빔을 출력하는 제1 빔출력부;
   상기 대차의 높이 방향으로 상기 제1 위치와 일정 간격 이격된 제2 위치를 표시하도록 제2 빔을 출력하는 제2 빔출력부;
   상기 제1 빔과 상기 제2 빔이 표시되는 영상을 획득하는 카메라;
   상기 영상 속의 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 형태를 검출하고, 상기 제1 빔 또는 상기 제2 빔의 직선 상태의 변화를 화소 단위로 판독하고, 상기 직선 상태의 변화에 의한 화소 분포의 변화량을 실측 단위로 표시하는 라인판독부;
   상기 영상 속의 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 직선 상태의 변화에 의한 화소 분포의 변화량에 기초하여 상기 대차 상의 래들과 상기 래들을 승하차시키는 크레인의 후크 간의 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치를 판단하는 제어부; 및
   상기 제어부에 연결되고 상기 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치에 대한 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 빔출력부, 상기 제2 빔출력부, 및 상기 카메라 각각은,
   외부 열과 분진으로부터 내부에 탑재된 장치 본체를 보호하고 냉각시키는 냉각 하우징을 구비하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 냉각 하우징에 냉매를 공급하는 가압부를 더 포함하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   외부 하우징을 더 포함하며, 상기 외부 하우징은,
   상기 제1 빔출력부, 상기 제2 빔출력부, 및 상기 카메라를 내부 공간에 수납하고, 상기 외부 하우징의 일측을 개방하는 셔터를 구비하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 셔터는 상기 가압부의 압력에 의해 작동하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 셔터의 동작을 제어하는 셔터 제어부
   를 더 포함하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1 빔출력부, 상기 제2 빔출력부, 상기 카메라, 및 상기 외부 하우징을 각각 구비하는 제1 감시부 및 제2 감시부
   를 포함하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 카메라, 상기 제어부, 및 상기 출력부 간의 유선 또는 무선 신호 송수신을 지원하는 송수신부를 더 포함하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
   
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 체결 상태 및 상기 래들 및 상기 후크의 위치에 대한 정보를 비디오 신호 및 오디오 신호로 출력하는 모니터 및 스피커와, 상기 비디오 신호 및 오디오 신호를 외부에 설치된 장치로 전송하기 위한 전송 수단을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 모니터에서 상기 래들 및 상기 후크의 위치 및 상기 래들과 후크의 체결에 대한 판정 결과를 기 설정된 규칙하에서 상기 모니터 화면상의 아이콘 색상과 상기 스피커의 오디오 패턴으로 출력하는 래들 후크 자동 감시 시스템.
    
11. 대차 상의 제1 위치를 표시하도록 제1 빔을 출력하는 제1 단계;
    상기 대차의 높이 방향으로 상기 제1 위치와 일정 간격 이격된 제2 위치를 표시하도록 제2 빔을 출력하는 제2 단계;
    상기 제1 빔과 상기 제2 빔이 표시되는 카메라의 영상신호를 획득하는 제3 단계;
    상기 카메라의 영상신호에서 상기 제1 빔과 제2 빔의 형태를 검출하고, 상기 제1 빔 또는 상기 제2 빔의 직선 상태의 변화를 화소 단위로 판독하고, 상기 직선 상태의 변화에 의한 화소 분포의 변화량을 실측 단위로 표시하는 제4 단계;
    상기 영상신호 속의 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 직선 상태의 변화에 의한 화소 분포의 변화량에 기초하여 상기 대차 상의 래들과 상기 래들을 승하차시키는 크레인의 후크 간의 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치를 판단하는 제5 단계; 및
    판단 결과에 따라 기설정된 사용자 영상 및 음성 형태로 상기 체결 상태, 및 상기 래들과 상기 후크의 위치에 대한 정보를 출력하는 제6 단계
    를 포함하는 래들 후크 자동 감시 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 제5 단계는,
    상기 대차의 정위치를 판단하는 제5-1 단계;
    상기 제5-1 단계 후에 상기 제2 빔에 의해 상기 래들의 하강 에지를 검출하는 제5-2 단계;
    상기 래들의 하강 에지를 검출할 때, 상기 래들의 하강을 알리는 알람을 발생시키는 제5-3 단계;
    상기 제5-2 단계 후에 상기 후크 위치가 정위치 인지를 감지하는 제5-4 단계;
    상기 후크 위치가 정위치인 것을 감지할 때 상기 후크 위치가 정위치임을 알리는 알람을 발생시키는 제5-5 단계;
    상기 제5-4 단계 후에 상기 후크가 상기 래들로부터 분리되는지를 감지하는 제5-6 단계; 및
    상기 후크가 상기 래들로부터 분리되는 것을 감지할 때 상기 후크가 상기 래들로부터 분리됨을 알리는 알람을 발생시키는 제5-7 단계
    를 포함하는 래들 후크 자동 감시 방법.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 제5 단계는,
    상기 대차의 정위치를 판단하는 제5-1 단계;
    상기 제5-1 단계 후에 상기 카메라로부터 획득된 영상을 판독하여 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔의 정위치를 검출하는 제5-2 단계;
    상기 제5-2 단계 후에 상기 래들 유무를 판단하는 제5-3 단계;
    상기 제5-3 단계 후에 상기 래들이 상기 대차 상에 탑재되어 있으면 상기 후크 위치가 정상 범위 인지를 판별하는 제5-4 단계;
    상기 후크 위치가 정상 범위에 있으면 상기 후크 위치가 정상 범위임을 알리는 알람을 발생시키는 제5-5 단계;
    상기 제5-4 단계 후에 상기 후크가 체결되었는지를 판단하는 제5-6 단계; 및
    상기 후크가 체결된 것으로 판단되면 상기 후크가 체결됨을 알리는 알람을 발생시키는 제5-7 단계
    를 포함하는 래들 후크 자동 감시 방법.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 영상신호에서 미리 정해진 임계값을 이용하여 제1 빔과 제2 빔 중 적어도 어느 하나를 검출하는 단계;
    상기 제1 빔과 제2 빔 중 적어도 어느 하나가 검출된 영상신호에서 노이즈로 예상되는 픽셀을 제거하는 단계;
    상기 노이즈 픽셀이 제거된 영상신호에서 등록된 마크와 일치 여부를 패턴 인식으로 판단하여 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 중 적어도 하나에 대한 정확한 위치를 산출하는 단계;
    산출된 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 중 적어도 하나의 위치에 대한 픽셀 수치를 보정 자료에 근거하여 실측 단위로 변경하는 단계; 및
    얻어진 상기 실측 단위가 적합한지를 판단하는 단계
    를 포함하는 래들 후크 자동 감시 방법.

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