KR101259917B1 - 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 운전시트 전방 및 좌우측에 마련된 각각의 조종레버를 조정시 파일럿 펌프로 부터 발생하는 파일럿압에 의하여 유압펌프의 작동유가 컨트롤밸브를 거쳐서 각각의 붐이나 아암등의 작업장치 엑츄에이터에 공급되는 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치에 있어서, 상기 운전시트 일측에 설치되며 작동모드와 해제모드 사이에 이동가능한 안전레버; 상기 운전시트 전방에 배치되어 운전실 상부프레임의 외측에 카메라 홀더로 고정되며, 운전자 얼굴의 눈 위치를 촬상하는 한 쌍의 카메라 부재; 및 상기 카메라 부재 및 안전레버와 연결되며, 상기 카메라 부재 및 안전레버로 부터 공급된 출력신호에 따라 상기 조종레버와 상기 유압펌프에 연결된 파일럿라인을 선택적으로 개폐하는 전자제어컨트롤러;를 포함하여 이루어진 본 발명에 의하면, 안전레버가 운전자의 신체나 팔등에 의하여 무의식적으로 해제모드로 바뀌어 조종레버가 움직이더라도 운전자의 눈 영상 위치가 미리 설정된 눈 위치에 부합될 경우에는 파일럿라인을 폐쇄하고, 카메라 부재와 전자컨트롤러에 의하여 미리 설정된 작업자의 눈 위치에 부합될 경우에 한하여 파일럿라인은 개방시키므로서 조종레버의 오작동을 방지하는등 그 효과가 매우 뛰어난 장점이 있다.

안전레버, 콘솔박스, 타이밍 스위치

Description

건설중장비 조종레버 오작동 방지장치{an operation error preventing device for the control lever in heavy construction equipment}

도 1은 본 발명에 일실시예에 의한 건설중장비 오작동 방지장치의 조작계통을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따라 작업자 눈 영상 위치를 기초로 파일럿라인의 개방을 허용하는 전자컨트롤러의 처리흐름도,

도 3은 본 발명에 의한 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치의 사용상태도,

* 도면의 주요부분에 대한 주요부호의 설명 *

1: 컨트롤밸브 2: 공급라인

3: 유압펌프 5: 파일럿라인

6: 조종레버 8: 전자제어컨트롤러

9: 안전레버 11: 카메라 부재

15: 운전시트 16: 측벽 프레임

18: 상부프레임 19: 컨트롤 판넬

20: 운전실

본 발명은 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 작업자의 눈 영상 위치와 안전레버의 해제 여부에 따라 파일럿 유로가 개방되도록 하므로서 작업자가 무의식적으로 조종레버에 신체적인 접촉이 생기더라도 조종레버의 작동이 방지되도록 개량한 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기(excavator)나 유압식 로더(hydraulic loader)등 건설중장비는 중량물의 운반, 적재등 작업과정에서 장비 및 작업장치의 선회반경이 크고 위험하게 때문에 안전레버를 이용하여 각각의 리모트콘트롤 밸브에 공급되는 파일럿압을 제어하므로서 작업장치가 조종레버의 조절에 따라 유압펌프의 작동압에 의하여 구동된다.

건설중장비에 있어서, 운전실에는 대략 운전시트 전방 좌우측에 버켓과 붐등의 작업장치 및 장비의 조정을 위하여 다수의 조작레버가 배치되며, 운전시트 측방에는 콘솔박스 및 안전레버가 조작레버에 인접하게 설치되기 때문에 작업과정에서 운전자는 부지중에 전술한 각종의 레버들과 신체적인 접촉이 되지 않도록 주의하여 필요한 레버의 조작을 수행하여야 한다.

통상적으로 안전레버는 메인유압펌프를 제어하는 파일럿 라인을 개폐할 수 있도록 릴레이 스위치 및 솔레노이드 밸브가 기구적으로 결합되며, 안전레버를 해제모드가 되도록 내릴 경우에는 조작레버의 조정에 의해 파일럿압이 발생되며, 이 파일럿 압에 의하여 메인유압펌프의 압유가 컨트롤벨브를 거쳐 각각의 엑츄에이터에 공급되므로서 작업자는 붐이나 아암등의 작업장치를 적절하게 구동할 수 있다.

반면에, 작업장치의 정지나 중지가 필요한 경우에는 안전레버를 작동모드가 되도록 내려서 중장비를 안전하게 유지할 수 있다.

그러나, 안전레버를 작동모드로 처리한 경우에도 종종 무의식 중에 운전자의 몸이나 팔등이 안전레버를 해제시키고 조종레버를 건드림으로서 통제되지 못한 오작동으로 인하여 작업장치와 외부시설의 충돌 및 파손이나 심한 경우 인명까지 다치는 안전사고를 일으키는 문제점이 있다.

또한, 일반적으로 중장비 작업과정에 있어서 운전시트에 착석한 운전자는 레버의 조정에 앞서 일단 운전실 전방에 다른 방해물이 존재하는지 여부를 확인하는 것이 안전을 위한 기본적인 수칙임에도 불구하고, 운전실에서 이루어지는 운전자의 조종레버 작동에 앞서서 그러한 조종레버 작동이 소정의 작업을 목적으로 한 운전자의 정상적인 조종레버 조작인지 또는 운전자의 부주의 및 무의식적인 신체접촉에 의한 오조작인지 판단하는 별도의 수단이 종래의 운전실에는 마련되어 있지 않고 있기 때문에 조종레버의 오작동 여부를 판단하기 위해서는 운전자의 상태를 관찰하고 그 결과에 따라 조종레버의 조작이 일정하게 통제될 필요가 있다.

최근 들어, CCD(charge-coupled device) 카메라나 적외선 영상을 이용한 얼굴인식 시스템에 관한 기술이 연구 개발되고 있으며, 대부분의 얼굴인식 시스템에 서는 얼굴특징부의 정규화 또는 표준화 과정에서 필요한 기준이 되는 얼굴구성요소로서 눈 영역 또는 눈동자의 중심영역을 사용한다.

그 이유는 얼굴 영상의 크기, 표정, 자세, 조명등의 변화가 발생하더라도 얼굴구성요소들 중 상대적으로 그 특징이 불변하는 형태를 유지하는 부분이 눈 영역이기 때문이다.

따라서, 얼굴의 상태를 알기 위해서는 눈의 위치를 정확하게 검출하는 것이 매우 중요하다.

이 기술은 기존에 CCD 카메라를 통해 운전자 영상 중에 밝은 부분을 눈 후보군으로 설정한 후 이를 지속적으로 추적하여 눈 후보군의 화소 개수가 일정치 이하가 되는 시간이 자주 발생하면 졸음운전으로 판단하는 차량용 졸음운전 경보시스템 보다 눈의 영역을 더욱 분명하게 한정할 수 있는 것으로 알려져 있다.

또한, 미국 특허번호 제5,293,427호, 발명의 명칭 "눈 위치 탐지 시스템 및 그 방법" 공보에는, 적외선 스트로브를 이용하여 적외선 영상과 이진화된 일반영상과의 차이로서 눈 위치를 검출하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 종래의 기술들은 양쪽 눈을 정확히 동시에 검출할 수 없을 뿐 아니라 얼굴구성요소 중 눈 위치를 추적하기 위하여 적외선 스트로브를 별도로 필요로 하며, 건설중장비용 전자제어컨트롤러 조종레버의 조작시 엑츄에이터를 적절하게 제어하기 위한 유압계통을 적용하는데 비 효율적인 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 안전레버가 운전자의 신체나 팔등에 의해 해제모드로 바뀌게 되더라도 운전자의 눈 영상 위치가 미리 설정된 눈 위치에 부합될 경우 조종레버의 파일럿압력이 공급되도록 한 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 운전자의 눈 영상 위치를 운전실 전방 상부와 하부에서 각각 검출하여 미리 설정된 작업자의 눈 위치에 부합될 경우에 한하여 조종레버의 작동이 이루어지도록 한 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

운전시트 전방 및 좌우측에 마련된 각각의 조종레버를 조정시 파일럿 펌프로 부터 발생하는 파일럿압에 의하여 유압펌프의 작동유가 컨트롤밸브를 거쳐서 각각의 붐이나 아암등의 작업장치 엑츄에이터에 공급되는 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치에 있어서,

상기 운전시트 일측에 설치되며 작동모드와 해제모드 사이에 이동가능한 안전레버;

상기 운전시트 전방에 배치되어 운전실 상부프레임의 외측에 카메라 홀더로 고정되며, 운전자 얼굴의 눈 위치를 촬상하는 한 쌍의 카메라 부재; 및

상기 카메라 부재 및 안전레버와 연결되며, 상기 카메라 부재 및 안전레버로 부터 공급된 출력신호에 따라 상기 조종레버와 상기 유압펌프에 연결된 파일럿라인을 선택적으로 개폐하는 전자제어컨트롤러;를 포함하여 이루어진 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치를 특징으로 한다.

또한, 상기 조정레버와 상기 파일럿 펌프사이에 설치되며, 상기 조정레버를 좌측 또는 우측으로 구동시 상기 파일럿펌프의 파일럿압을 제어하되, 상기 전자제어컨트롤러에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄되는 솔레노이드 밸브를 더 포함하여 이루어진 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치를 특징으로 한다.

또한, 상기 전자제어컨트롤러가 상기 솔레노이드 밸브를 개방하는 제어신호를 출력하되, 상기 안전레버가 작동모드의 위치로 부터 해제모드의 위치로 이동된 후 조작레버의 재작동시 상기 전자제어컨트롤러가 상기 카메라 부재로 부터 출력되는 작업자의 눈 위치의 촬상신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브가 개방되도록 제어하는 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치를 특징으로 한다.

또한, 상기 운전시트 전방 하부의 컨트롤 판넬에 한 쌍의 카메라 부재를 더 설치하여 이루어진 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치를 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 건설중장비 안전장치를 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 일실시예에 의한 건설중장비 조작레버 오작동 방지장치의 조작계통을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명에 따라 작업자 눈 영상 위치를 기초로 파일럿라인의 개방을 허용하는 전자컨트롤러의 처리흐름도, 도 3은 본 발명에 의한 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치의 사용 상태도이다.

본 발명에 의한 건설중장비 조종레버 안전장치는 운전자의 눈 위치 영상을 이용하여 파일럿 라인(5)의 개방 및 폐쇄를 선택적으로 제어하는 바,

운전시트(15) 전방 및 좌우측에 마련된 각각의 조종레버(6)를 조정시 파일럿 펌프(21)로 부터 발생하는 파일럿압에 의하여 유압펌프(3)의 작동유가 컨트롤밸브(1)를 거쳐서 각각의 붐이나 아암등의 작업장치 엑츄에이터(22)에 공급되는 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치에 있어서,

상기 운전시트(15) 일측에 설치되며 작동모드와 해제모드 사이에 이동가능한 안전레버(9);

상기 운전시트(15) 전방에 배치되어 운전실 상부프레임(18)의 외측에 카메라 홀더(12)로 고정되며, 운전자 얼굴의 눈 위치를 촬상하는 한 쌍의 카메라 부재(11); 및

상기 카메라 부재(11) 및 안전레버(9)와 연결되며, 상기 카메라 부재(11) 및 안전레버(9)로 부터 공급된 출력신호에 따라 상기 조종레버(6)와 상기 유압펌프(3)에 연결된 파일럿라인(5)을 선택적으로 개폐하는 전자제어컨트롤러(8);를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전자제어컨트롤러(8)에 의하여 파일럿라인(5)이 개방되면, 상기 조종레버(6) 하부의 리모트컨트롤 밸브(10)의 포트개방에 비례하여 파일럿 펌프(21)로 부터 파일럿압이 토출되며, 이 파일럿압이 펌프파일럿라인(4)을 통하여 유압펌프(3)의 사판을 조절하므로서 작동유는 조작레버(6)의 조작 량에 비례적으로 토출되어 공급라인(2)을 통하여 작업장치 엑츄에이터(22)에 공급된다.

이때, 상기 컨트롤밸브(1)가 도 1의 도시를 기준으로 좌측으로 절환되면 압유가 작업장치 엑츄에이터(22)의 라지챔버(23a) 측에 공급되어 피스톤(24)이 신장 구동하며, 우측으로 절환되면 압유가 작업장치 엑츄에이터(22)의 스몰챔버(23b) 측으로 공급되어 피스톤(24)이 수축 구동한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조정레버(6)와 상기 파일럿 펌프(21)사이에 설치되며, 상기 조정레버(6)를 좌측 또는 우측으로 구동시 상기 파일럿 펌프(21)의 파일럿압을 제어하되, 상기 전자제어컨트롤러(8)에 의해 선택적으로 개폐하는 솔레노이드 밸브(25)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자제어컨트롤러(8)가 상기 솔레노이드 밸브(25)를 개방하는 제어신호를 출력하되, 상기 안전레버(9)가 작동모드의 위치로 부터 해제모드의 위치로 이동된 후 조작레버(6)의 재작동시 상기 전자제어컨트롤러(8)가 상기 카메라 부재(11)로 부터 출력되는 작업자의 눈 위치의 촬상신호에 따라 솔레노이드 밸브(25)의 개방 및 폐쇄를 제어한다.

이때, 상기 촬상신호는 작업자 눈 위치의 2차원 영상신호를 포함하는 아날로그값을 다수의 패턴으로 정규화하고, 그에 상응하여 미리 설정된 신뢰도의 표준값으로 작업자 눈 형태를 한정하는 디지털 신호를 포함하며, 상기 전자제어컨트롤러(8)는 밸브의 개방 및 폐쇄를 위하여 상기 솔레노이드 밸브(25)에 연결된 전원을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치는 상기 운전시트 전방 하부의 컨트롤 판넬(19)의 일측에 한 쌍의 카메라 부재(12a)(12b)를 더 설치하여 이루어진다.

이 경우, 상기 카메라 부재(12)는 상기 운전실 상부프레임(18)의 외측에 카메라 홀더(12)로 고정된 상기 한 쌍의 카메라 부재(11)와 함께 운전자 눈 위치 영상신호를 상기 전자제어컨트롤러(8)에 공급하며, 상기 각각의 카메라 부재(11)(12)는 운전자 눈 위치의 화소를 출력하는 공지의 CCD(charge-coupled device) 카메라를 적용하여도 무방하며, 줌-렌즈(zoom-lens)를 구비한 비디오 카메라를 구성하여 작업자의 눈 및 눈 위치만을 촬상하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치는 상기 전자컨트롤러(8)가 상기 솔레노이드 밸브(25)를 개방 및 폐쇄하는 제어신호를 출력하되, 상기 안전레버(9)가 적어도 해제 위치에 존재한 후 정상 위치로 복귀된 경우에 상기 카메라 부재(11)로 부터 공급되는 운전자 눈 위치 영상신호를 비교 판단하여 상기 파일럿라인(5)가 개방되도록 상기 솔레노이드 밸브(25)를 도 1의 도면상 하방으로 절환시키는 기능을 수행한다.

즉, 상기 전자컨트롤러(8)는 상기 안전레버(9)가 적어도 정상모드에 존재한 후 해제모드의 위치로 복귀된 경우에 운전자 눈 위치 영상 입력단계(S100)와, 조종레버(6) 재작동 여부를 판단하는 재작동 평가단계(S200), 상기 운전자 눈 위치 영상과 미리 저장된 눈 위치 인증범위를 비교하는 작업자 인증단계(S300), 상기 조종레버(6)의 재작동과 상기 운전자 인증단계를 만족하는 경우 상기 조종레버(6)의 조작량에 비례하는 파일럿라인 개방 및 폐쇄단계(S400)를 포함하여 이루어진다.

상기 조종레버(6) 재작동 여부를 판단하는 재작동 평가단계(S200)에서 만약 재작동이 아닌 경우에는 다시 운전자에 관한 눈 위치 인정범위를 벋어나는지 여부를 확인하기 위하여 상기 카메라 부재(11)에 대하여 반복적으로 운전자 눈 위치 영상 입력단계(S100)를 거치게 된다.

따라서, 상기 전자컨트롤러(8)는 운전자 눈 위치 영상을 판별하여 상기 파일럿라인(5)을 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 제어신호를 출력하므로서, 운전자의 부주의 또는 무의식적인 신체접촉에 의하여 조종레버(6)가 갑자기 오작동될지라도 작업장치 및 장비의 구동을 예방하는 기능을 수행한다.

본 발명의 설명에 있어서, 미설명 부호 17은 운전실 유리, 24는 엑츄에이터의 피스톤, 26은 엔진, 27은 유압탱크를 나타낸 것이다.

이와 같은 본 발명에 의한 건설중장비 안전장치의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치는 운전자의 신체나 팔등에 의하여 안전레버 및 조종레버가 움직일 경우 전자제어 컨트롤러(9)가 이를 판별한다.

즉, 운전자가 운전시트(15)의 좌우측 및 전방에 구비된 각각의 조종레버(6)를 정상적으로 조종하는 경우 안전레버(9)가 해제모드에 위치하며, 리모트컨트롤 밸브(10)의 포트 개방 및 파일럿압에 의하여 컨트롤밸브(1)가 제어된다.

따라서, 운전자는 조작레버(6)를 적절히 조종하면서 작업장치 엑츄에이터(22)의 구동 및 붐이나 아암등을 구동시켜 자신이 목적하는 작업을 정상적으로 수행할 수 있다.

만약, 운전자의 신체나 팔등에 의하여 조종레버가 움직여 붐이나 아암등의 작업장치가 갑자기 움직이는 오작동을 일으킬 경우에는 전자제어컨트롤러(8)에 연결된 솔레노이드 밸브(25)를 즉시 상방으로 절환시켜 파일럿라인(5)을 폐쇄시킨다.

즉, 안전레버(9)가 작동모드에서 해제모드의 위치로 이동되고, 조종레버(6)가 무의식적으로 움직여질 경우 운전자는 상기 카메라 부재(11)에 대하여 반복적으로 운전자 눈 위치 영상 입력단계(S100)를 거쳐야 한다.

이때, 상기 전자컨트롤러(8)는 상기 안전레버(9)가 적어도 작동모드의 위치에 존재한 후 해제모드로 복귀된 경우에 운전자 눈 위치 영상 입력단계(S100)와, 조종레버(6) 재작동 여부를 판단하는 재작동 평가단계(S200), 상기 작업자 눈 위치 영상과 미리 저장된 눈 위치 인증범위를 비교하는 작업자 인증단계(S300)을 거쳐서 상기 파일럿라인(5)을 폐쇠하는 제어신호를 출력한다.

상기 제어신호에 의하여 솔레노이드 밸브(25)는 상기 파일럿라인(5)을 폐쇄하게 되므로서 조종레버(6)가 운전자의 신체나 팔등으로 건드리더라도 작업장치 및 장비의 오작동을 방지하여 안전사고를 예방할 수 있게 된다.

한편, 운전자 눈 위치 영상에 대한 인증 및 확인이 완료되면 상기 전자컨트롤러(8)는 솔레노이드 밸브(25)를 하방으로 절환시켜 상기 파일럿라인(5)을 개방하게 된다.

따라서, 운전자는 조종레버(6)를 조종시 리모트컨트롤 밸브(10)의 포트개방에 비례하여 파일럿 펌프(21)로 부터 파일럿압이 토출되며, 이 파일럿압이 펌프파일럿라인(4)을 통하여 유압펌프(3)의 작동유가 조작레버(6)의 조작량에 비례적으로 토출되어 작업장치 엑츄에이터(22)에 공급되므로서 필요한 작업을 수행할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치는 안전레버가 운전자의 신체나 팔등에 의하여 무의식적으로 해제모드로 바뀌어 조종레버가 움직이더라도 운전자의 눈 영상 위치가 미리 설정된 눈 위치에 부합되지 않을 경우에는 파일럿라인을 폐쇄하고, 카메라 부재와 전자컨트롤러에 의하여 미리 설정된 작업자의 눈 위치에 부합될 경우에 한하여 파일럿라인은 개방시키므로서 조종레버의 오작동을 방지하는등 그 효과가 매우 뛰어난 장점이 있다.

Claims (4)

1. 운전시트 전방 및 좌우측에 마련된 각각의 조종레버를 조정시 파일럿 펌프로 부터 발생하는 파일럿압에 의하여 유압펌프의 작동유가 컨트롤밸브를 거쳐서 붐이나 아암의 작업장치 엑츄에이터에 공급되는 건설중장비 조종레버 오작동 방지 장치에 있어서,

   상기 운전시트 일측에 설치되며 작동모드와 해제모드 사이에 이동가능한 안전레버;

   상기 운전시트 전방에 배치되어 운전실 상부프레임의 외측에 카메라 홀더로 고정되며, 운전자 얼굴의 눈 위치를 촬상하는 한 쌍의 카메라 부재;

   상기 카메라 부재 및 안전레버와 연결되며, 상기 카메라 부재 및 안전레버로 부터 공급된 출력신호에 따라 상기 조종레버와 상기 유압펌프에 연결된 파일럿라인을 선택적으로 개폐하는 전자제어컨트롤러; 및

   상기 조종레버와 상기 파일럿 펌프사이에 설치되며, 상기 조종레버를 좌측 또는 우측으로 구동시 상기 파일럿 펌프의 파일럿압을 제어하고, 상기 전자제어컨트롤러에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄되는 솔레노이드 밸브를 포함하며,

   상기 전자제어컨트롤러는, 상기 안전레버가 작동모드의 위치로 부터 해제모드의 위치로 이동된 후 조작레버의 재작동시, 상기 카메라 부재로부터 출력되는 작업자의 눈 위치의 촬상신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브가 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 운전시트 전방 하부의 컨트롤 판넬에 한 쌍의 카메라 부재를 더 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 건설중장비 조종레버 오작동 방지장치.
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4. 삭제

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