KR101291105B1 - 선체 도장장치 및 그 제어방법 - Google Patents

선체 도장장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

선체 도장장치 및 그 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 본체와, 선체를 도장하기 위한 도장건 유닛과, 도장건 유닛을 구동시키는 도장건 유닛 구동부를 구비하는 선체 도장장치에 있어서, 본체의 자세를 추정하기 위한 자세 추정부; 본체의 위치를 측정하기 위한 위치 감지부; 본체가 이동하는 지면에 대한 정보를 획득하기 위한 지면 상태 감지부; 및 본체의 자세와, 본체의 위치와, 지면 상태에 따라 도장건 유닛이 선체를 도장하도록 도장건 유닛 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 선체 도장 장치가 제공될 수 있다.

Description

선체 도장장치 및 그 제어방법{COATING APPARATUS APPLIED TO THE SURFACE OF HULL AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 선체 도장장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
선체의 표면에는 도막을 형성하여 선각의 부식 및 손상을 방지한다. 그런데, 도막의 표면이 균일하지 못할 경우에는 완성된 선박을 운항할 때 물과의 마찰저항에 의해 선박의 추진효율이 낮아질 수 있다. 특히 선체의 저면은 항상 물과 접촉하게 되므로, 선체의 저면 또는 선체의 저면 일부를 구성하게 될 블록의 표면(이하, '블록의 저면'이라 한다)에 형성되는 도막은 균일한 두께를 갖도록 도장한다. 균일한 두께의 도막을 얻기 위해서는, 도료가 분사되는 노즐이 선체 또는 블록의 저면과 일정한 간격을 유지하도록 하며 도장해야 하고, 노즐과 블록의 저면이 형성하는 각도 또한 일정하게 유지하여야 한다.
블록의 저면 및 저면과 인접한 곡면부를 도장하기 위해서는 작업자가 블록 아래로 들어가서 블록의 저면을 향하여 상방향 작업을 행해야 한다. 상방향 도장은 피로도가 높기 때문에, 작업의 능률이 저하되고 작업자의 경추 및 척추 등에 무리가 되거나 근골격계 질환이 유발되기도 한다.
또한, 상술한 바와 같이 두께가 균일한 고품질의 도막을 얻기 위해서는 숙련자가 필요한데, 현재 작업자의 고령화와 작업의 어려움 때문에 필요한 인력의 수급에 어려움을 겪고 있는 실정이다.
이러한 이유로 도장작업에 대한 자동화 장비의 필요성이 매우 높다. 그러나 종래의 선체 도장장치는 선체 하부의 블럭과 도장건과의 상대적인 거리만을 측정하여 도장장치에 반영하였다. 그러나 이러한 도장장치는 도장장치가 작업을 진행하는 지면이 평평하고 높이의 차이가 없다는 것을 가정하고 있는 것이다.
그러나 실제 야드의 경우 다양한 요인에 의해서 지면의 높이가 균일하지 않을 뿐만 아니라 곳곳에 균열이나 패여 있는 곳이 많다. 따라서 종래의 도장장치를 통해서 도장을 수행하면 도장장치가 주행하면서 충격을 받는다거나 패인 곳에 바퀴가 들어갈 경우 도장장치의 높이가 갑자기 바뀌면서 도장건과 도장면인 선체 하부의 거리가 빠르게 변하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 도장의 대상이 되는 선체의 하부와 도장장치가 이동하는 경로인 바닥 면의 상태를 센서 등으로 파악하여 선체 하부를 균일하게 자동으로 도장하는 선체 도장장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본체와, 선체를 도장하기 위한 도장건 유닛과, 상기 도장건 유닛을 구동시키는 도장건 유닛 구동부를 구비하는 선체 도장장치에 있어서, 상기 본체의 자세를 X, Y 및 Z 축 중 하나 이상에 대한 상기 본체의 회전에 따른 자세로 추정하기 위한 자세 추정부; 상기 본체의 위치를 측정하기 위한 위치 감지부; 상기 본체의 주행방향에 위치한 불규칙한 지면의 깊이, 높이, 그리고, 본체와 지면 사이의 거리를 포함하는 지면 상태 정보를 획득하기 위한 지면 상태 감지부; 및 상기 본체의 자세와, 상기 본체의 위치와, 상기 지면 상태 정보에 따라 상기 도장건 유닛이 상기 선체를 도장하도록 상기 도장건 유닛 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 선체 도장 장치가 제공될 수 있다. 여기서, Y축은 본체의 진행방향이며, X축은 지면에서 Y축에 직교하는 방향이며, Z축은 지면에서 연직으로 수직한 방향이다.
또한, 상기 선체와 상기 본체 사이의 거리를 감지하기 위한 제1 거리 감지부; 및 상기 선체와 상기 도장건 유닛 사이의 거리를 감지하기 위한 제2 거리 감지부를 더 포함하되, 상기 제어부는 제1 거리 감지부 및 제2 거리 감지부를 통해 감지된 거리 정보를 더 참조할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 본체가 위치한 지면 상태가 변화하더라도 상기 도장건 유닛과 상기 선체간의 거리 또는 각도가 균일하게 되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 자세 추정부는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 위치 감지부는 iGPS를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지면 상태 감지부는 지면의 상태를 영상으로 감지하는 레이저 시각 센서와 하부 레이저 거리 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 시각 센서는 지면을 촬영하는 카메라와 지면에 레이저 광을 조사하는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
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본 발명의 다른 측면에 의하면, 본체와, 선체를 도장하기 위한 도장건 유닛과, 상기 도장건 유닛을 구동시키는 도장건 유닛 구동부를 구비하는 선체 도장장치의 제어방법에 있어서, (a) 상기 본체의 자세를 X, Y 및 Z 축 중 하나 이상에 대한 상기 본체의 회전에 따른 자세로 추정하는 단계; (b) 상기 본체의 위치를 측정하는 단계; (c) 상기 본체의 주행방향에 위치한 불규칙한 지면의 깊이, 높이, 그리고, 본체와 지면 사이의 거리를 포함하는 지면 상태 정보를 획득하는 단계; 및 (d) 상기 본체의 자세와, 상기 본체의 위치와, 상기 지면 상태 정보에 따라 상기 도장건 유닛이 상기 선체를 도장하도록 상기 도장건 유닛 구동부를 제어하는 단계를 포함하는 선체 도장장치의 제어방법이 제공될 수 있다. 여기서, Y축은 본체의 진행방향이며, X축은 지면에서 Y축에 직교하는 방향이며, Z축은 지면에서 연직으로 수직한 방향이다.
또한, 상기 (d)단계 이전에 상기 선체와 상기 본체 사이의 거리 또는 상기 선체와 상기 도장건 유닛 사이의 거리를 감지하는 단계를 포함하되, 상기 (d) 단계는 상기 감지된 거리를 더 참조할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는 상기 본체가 위치한 지면 상태가 변화하더라도 상기 도장건 유닛과 상기 선체간의 거리 또는 각도가 균일하게 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 도장의 대상이 되는 선체의 하부와 도장장치가 이동하는 경로인 바닥 면의 상태를 반영하여 선체 하부를 자동으로 균일하게 도장할 수 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치를 도시한 상면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 도장건 유닛과 도장건 유닛 구동부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
선체의 하부면 또는 선체의 하부 블록을 오차 없이 균일하게 도장하기 위해서는 도장장치가 주행하는 앞 쪽 지면의 상황을 측정하여 미리 대비하여야 한다. 또한 전체 블럭에 대한 도장작업을 수행하기 위해서는 주어진 경로를 따라서 다수의 방향 전환 및 주행작업이 필요하다. 이러한 과정을 수행하기 위해서는 먼저 블럭에 대한 도장장치의 위치를 측정하는 장치가 있어야 한다.
즉, 도장품질을 확보하기 위해서는 도장건과 도장면과의 거리를 일정하게 유지하는 것이 가장 중요하며, 불규칙한 지면에서 주행하는 도장장치의 경우, 제어시스템에 미리 도장장치의 현재 자세 및 위치 정보 그리고 주행라인에 대한 지면의 상태를 측정하는 장치가 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치는 이러한 장치들을 포함하며 실시된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저 본 발명의 일 실시 예에 따른 선체 도장장치의 구성을 도 1 내지 도 2를 통해 설명한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치는 자세 추정부(10), 위치 감지부(20), 지면 상태 감지부(30), 제1 거리 감지부(40), 제2 거리 감지부(50), 제어부(60), 도장건 유닛 구동부(70) 및 도장건 유닛(80)을 포함한다.
자세 추정부(10)는 선체 도장장치의 본체의 지면에 대한 자세를 추정한다. 또한, 자세 추정부(10)는 IMU(11)를 포함할 수 있다.
IMU(Inertial Measurement Unit)(11)는 관성측정장치로서 순간적인 충격이나 이동량을 지자계 센서(compass)와 가속도계와 각속도계 센서(gyroscope)를 이용하여 측정한다.
자세 추정부(10)의 IMU(11)를 통해 본체의 자세를 추정하는 것은 다음과 같다. 즉, 본체에 설치될 수 있는 IMU(11)의 각속도계 센서를 통해 측정되는 gyroscope 값을 적분하여 본체의 자세를 추정한다. 다만, IMU(11)가 장시간 동작할 경우 지구의 자전에 의해서 각속도의 틀어짐 현상이 발생하여 본체의 정확한 자세정보를 추정할 수 없는 문제가 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 주기적으로 다른 센서의 측정값을 구하고,구한 센서값을 사용하여 IMU(11)를 통해 추정한 본체의 자세를 보상한다.
예를 들어 본체의 진행방향을 Z축으로 설정하고, 지면에 연직 수직방향에 해당하는 축을 Y축이라고 하면, 아래와 같은 과정을 통해 본체의 자세를 보상하여 추정할 수 있다.
Y축에 대한 회전에 의한 자세오차 보상은 iGPS(21)로부터 들어오는 블록좌표계를 기준으로 한 본체의 위치값의 차이에서 구할 수 있는 본체의 진행방향을 통해 할 수 있다.
즉, iGPS(21)는 1차적으로 트랜스미터를 이용한 좌표계로 본체의 위치를 산출하고, 산출된 본체의 위치를 블록좌표계로 변환한다. 그런 다음, 블록좌표계 상에서 위치하여야 할 미리 지정된 본체의 기준 위치와, iGPS(21)를 통해 산출된 블록좌표계 상에서의 본체 위치를 비교하여 본체의 자세를 보상한다.
결론적으로 블록좌표계 상에서 위치하여야 할 미리 지정된 본체의 진행방향과 iGPS(21)를 통해 산출된 본체의 진행방향 차이를 이용하여 본체의 자세를 보상한다.
또한, X축에 대한 회전에 의한 자세오차 보상은 후술하는 제1 거리 감지부(40)에 포함되고 본체 상부에 설치되는 하나 이상의 제1 레이저 거리 센서(41)를 통해 측정되는 거리값의 차이를 통해 할 수 있다. 제1 레이저 거리 센서(41)에 대해서는 이후 도 3을 참조하여 후술한다.
여기서, X축 방향에 대한 회전은 ZY평면 상에서의 본체 위치의 변화로써, 예를 들어 지면에 굴곡이 있어서 본체가 ZY평면 상에서 기울어진 정도일 수 있다.
또한, Z축에 대한 회전에 의한 자세오차 보상은 제1 거리 감지부(40)에 포함되고 본체 상부에 설치되는 하나 이상의 제1 레이저 거리 센서(41)를 통해 측정되는 각 거리값 사이의 차이를 통해 이루어질 수 있다. 제1 레이저 거리 센서(41)에 대해서는 이후 도 3을 참조하여 후술한다.
위치 감지부(20)는 본체의 위치를 측정한다.
또한, 위치 감지부(20)는 iGPS(21)를 포함하여 실시될 수 있다. 즉, 선체 하부 블록에 대비하여 측정한 기준 좌표계를 iGPS(21)를 통해 구현하는데, 본체 위에 벡터 바아(vector bar)를 설치하고 iGPS(21) 기준 좌표계에서의 본체 좌표를 블록 기준 좌표로 변환하여 도장장치 본체의 위치를 측정할 수 있다.
여기서 iGPS(21)는 레이저를 발산하는 발광부의 고속 회전장치를 포함하는 트랜스미터(이하 TR)와 벡터 바아라 불리는 수광부로 이루어진 3차원 측정장치이다. 본체의 위치를 측정함에 있어서, iGPS(21)를 사용하여 블록 하부면의 한 점을 기준으로 블록 좌표계의 원점을 구성하고 X, Y, Z축을 설정할 수 있으며, iGPS(21) 자체 좌표계와 블록 좌표계간의 관계 또한 설정할 수 있다. 일단 블록기준 좌표계가 설정되면 본체가 한번에 도장을 할 수 있는 폭 또는 필요한 도장속도 및 방향정보를 이용하여 본체가 움직여야 할 작업 궤적을 생성할 수 있다.
본체에 설치된 벡터 바아의 위치는 iGPS(21) 좌표계를 기준으로 얻을 수 있으며 앞서 구한 좌표계간의 관계를 이용하여 블록기준 좌표계로 변환할 수 있다. 따라서 블록 좌표계의 원점이나 기타 작업 시작점을 기준으로 본체의 위치를 이동시킬 수 있으며, 작업 중에도 블록 좌표계 기준의 본체의 위치를 찾아서 사전에 만들어진 본체의 작업 궤적을 따라 이동하도록 본체를 제어하는데 iGPS(21)의 위치 측정값을 사용한다.
지면 상태 감지부(30)는 본체가 이동하는 지면에 대한 정보를 획득한다.
또한, 지면 상태 감지부(30)는 레이저 시각 센서(31), 하부 레이저 거리 센서(33)를 포함하여 실시될 수 있다. 레이저 시각 센서(31)는 도장장치 본체의 주행방향에 위치한 불규칙한 지면의 깊이나 높이를 측정한다. 하부 레이저 거리 센서(33)는 본체와 지면 사이의 거리를 측정한다.
도장건 유닛(80)의 자세 제어 및 도장면으로부터의 거리를 일정하게 유지하기 위해서는 본체와 도장면과의 상대적인 자세 및 거리오차를 보상하는 것 뿐만 아니라 불규칙한 지면으로부터의 영향을 상쇄해야한다.
하부 레이저 거리 센서(33)는 하나 이상 구비될 수 있고, 하나 이상의 하부 레이저 거리 센서(33) 간의 측정값 차이를 통해 현재 지면에 의해 기울어지는 본체의 자세(기울어짐)값을 산정할 수 있다.
또한, 하부 레이저 거리 센서(33)는 레이저 시각 센서(31)의 측정값을 보정하는데 사용될 수 있다. 즉, 현재 지면에 의한 본체의 자세값은 레이저 시각 센서(31)의 거리 프로파일에 영향을 주기 때문이다.
예를 들어, 지면의 굴곡에 의해서 본체가 X축에 대해서 k만큼 회전한 경우에 레이저 시각 센서(31)의 측정영역에 있는 지면이 평평하더라도 거리 프로파일은 tan k의 기울기를 가지게 되므로 하나 이상의 하부 레이저 거리 센서(33)에서 측정된 거리값 간의 차이를 통해 얻을 수 있는 k값을 이용하여 레이저 시각 센서(31)의 거리 프로파일값을 정확하게 보상할 수 있다.
또한, 레이저 시각 센서(31)는 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라(31a)와 레이저 다이오드(31b)를 포함하여 실시될 수 있다. 카메라(31a)는 주행방향에 위치한 지면의 상태를 영상으로 촬영하고, 레이저 다이오드(31b)는 지면에 레이저 광을 조사하여 카메라(31a)가 지면 상태를 효과적으로 촬영하도록 한다.
레이저 시각 센서(31)는 본체에 장착되고, 삼각측량 원리에 기초하여 레이저 다이오드(31b)로부터 나오는 레이저광이 맺힌 부분에 대한 카메라(31a)로부터의 수신되는 영상을 이용하여 거리를 측정한다. 즉, 레이저 시각 센서(31)는 레이저 다이오드(31b)로부터 나오는 라인 레이저광을 이용하여 한 점에 대한 거리가 아닌 직선 레이저광에 대한 거리 프로파일을 본체 진행방향의 지면 깊이 정보로서 획득한다.
제1 거리 감지부(40)는 선체 하부와 본체 사이의 거리를 감지한다. 또한, 제1 거리 감지부(40)는 레이저 센서 형태로 실시될 수 있다. 즉, 제1 레이저 거리 센서(41)로 선체 하부와 본체 사이의 거리를 감지한다.
제2 거리 감지부(50)는 선체 하부와 도장건 유닛(80) 사이의 거리를 감지한다. 또한, 제2 거리 감지부(50)는 레이저 센서 형태로 실시될 수 있다. 즉, 제2 레이저 거리 센서(51)로 선체 하부와 도장건 유닛(80) 사이의 거리를 감지한다. 또한, 제2 거리 감지부(50)는 초음파 센서의 형태로 실시될 수 있다.
또한, 제1 거리 센서(41)와 제2 거리 센서(51)는 선택적으로 선체 도장장치(1)에 설치될 수 있다. 즉, 본체의 상부 모서리에 제1 거리 센서(41)가 장착되거나 또는 도장건 유닛(80)이 설치되는 도장건 프레임에 제2 거리 센서(51)가 장착될 수 있다.
제어부(60)는 자세 추정부(10), 위치 감지부(20), 지면 상태 감지부(30), 제1 거리 감지부(40), 제2 거리 감지부(50)에서 추정되거나 감지된 값을 입력 받고, 이를 기초로 도장건 유닛 구동부(70)가 도장건 유닛(80)을 구동하도록 제어한다.
또한, 제어부(60)는 도장건 유닛(80)의 도장 방향이 선체 하부면에 수직이 되도록 도장건 유닛 구동부(70)를 제어한다. 선체 하부면이 평평한 경우에는 본체 하부에 설치된 하나 이상의 제2 거리 센서(51)의 측정값을 이용하여 도장건 유닛(80)의 도장 방향이 선체 하부면에 수직이 되도록 할 수 있다. 또한, 선체 하부면이 곡면인 경우에는 블록좌표계 상에서, 상술한 자세 추정부(10)가 추정한 본체의 자세를 이용하여 도장건 유닛(80)의 도장 방향이 선체 하부면에 수직이 되도록 할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 도장건 유닛(80)의 도장 방향이 선체 하부면에 수직이 되도록 함으로써, 선체 하부면이 균일하게 도장되도록 한다.
본 실시예에서는, 자세 추정부(10), 위치 감지부(20), 지면 상태 감지부(30), 제1 거리 감지부(40) 및 제2 거리 감지부(50)가 모두 구비되는 경우를 가정하여 설명하였으나, 본 발명이 적용이 적용되는 환경에 따라 어느 하나가 생략될 수 있으며, 이 경우 제어부(60)가 그에 따라 나머지 구성부에서 추정되거나 감지되는 값을 이용할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 외관 및 구성을 도 3 내지 도 5를 기초로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치를 도시한 상면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 도장건 유닛과 도장건 유닛 구동부를 도시한 사시도이다.
선체 도장장치(1)는 전방에 하나 이상의 카메라(31a), 레이저 다이오드(31b)를 구비한다. 전방에 구비된 카메라(31a), 레이저 다이오드(31b)를 통해 이동하려는 지면의 상태를 감지한다.
또한, 선체 도장장치(1)는 본체(7)를 포함한다.
또한, 본체(7)의 상부에는 본체(7)의 자세를 측정하기 위한 IMU(11)와 본체(7)의 선체 하부(3)면에 대한 상대적인 위치를 산정하기 위한 iGPS(21)가 설치된다.
또한, 본체(7)의 상부에는 본체(7)와 선체 하부(3)면 사이의 거리를 측정하는 제1 레이저 거리 센서(41a, 41b)가 하나 이상 설치된다.
여기서 제1 레이저 거리센서(41a)는 본체(7) 상부 중에서 진행 방향의 후방에 장착되거나 또는 제1 레이저 거리센서(41b)가 본체(7) 상부 중에 윗면에 장착될 수 있다. 이렇게 다르게 위치하는 제1 레이저 거리센서(41a, 41b)의 기능 차이는 지면의 굴곡에 따라 본체(7)의 선체 하부면(3)에 대한 거리가 본체(7)의 전방 부분과 후방 부분에서 차이가 생기기 때문이다. 따라서 이렇게 발생하는 거리 차이를 보다 정확하게 반영하여 도장 과정을 수행하기 위해서 위에서 설명한 바와 같이, 본체(7)의 후방과 본체(7)의 윗면에 각각 제1 레이저 거리센서(41a, 41b)를 설치한다.
또한, 본체(7)의 상부에는 선체 하부(3)면을 도장하기 위한 도장건 유닛(80)이 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도장건 유닛(80)은 하나 이상의 도장건을 포함하며 형성될 수 있다.
또한, 도장건 유닛(80)에는 도장건 유닛 구동부(70)가 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도장건 유닛 구동부(70)는 도장건 유닛(80)의 높이를 조절하는 도장건 유닛 구동부(70-1)와 도장건 유닛(80)의 각도를 조절하는 도장건 유닛 구동부(70-2)를 포함한다.
도장건 유닛(80)의 높이를 조절하는 도장건 유닛 구동부(70-1)는 하나 이상의 연장부를 설치하여 상하로 이동함으로써 도장건 유닛(80)과 선체 하부(3)면 사이의 거리를 조절한다. 즉, 지면의 변화에도 불구하고 도장건 유닛(80)과 선체 하부(3)면 사이의 거리가 균일하게 되도록 제어부(60)의 제어 신호에 따라 도장건 유닛(80)을 상하로 구동시킨다.
도장건 유닛(80)의 각도를 조절하는 도장건 유닛 구동부(70-2)는 지면의 변화에도 불구하고 도장건 유닛(80)의 도장방향과 선체 하부(3)면이 형성하는 각도가 균일하게 되도록 제어부(60)의 제어 신호에 따라 회전한다. 이러한 회전을 통해 도장건 유닛(80)이 회전하고, 이에 따라 도장건 유닛(80)의 도장방향과 선체 하부(3)면이 형성하는 각이 소정의 각이 되도록 한다.
도장건 유닛(80)을 구동시키는 도장건 유닛 구동부(70)는 제어부(60)의 제어 신호에 따라 동작하는데, 제어부(60)의 제어 신호는 유선 또는 무선으로 도장건 유닛 구동부(70)에 전달될 수 있다.
또한, 도장건 유닛(80)에는 선체 하부(3)면과 도장건 유닛(80) 사이의 거리를 측정하기 위한 제2 레이저 거리 센서(51)가 설치된다.
또한, 본체(7)의 하부에는 지면(5)과 본체(7) 사이의 거리를 측정하기 위한 하나 이상의 하부 레이저 거리 센서(33)가 설치된다.
마지막으로 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 작동과정 및 그 제어방법에 대해 도 6을 기초로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 도장장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 선체 도장장치 본체의 지면에 대한 자세(기울기)를 추정한다(100). 위에서 살펴본 바와 같이 IMU(11) 등을 통해 산정할 수 있다. 그 다음 지면과 선체 하부에 대한 본체의 상대적 위치를 결정한다(110). 마찬가지로 iGPS(21) 등을 통해 위치를 결정할 수 있다. 위치가 결정되면 본체가 이동하는 지면의 상태를 감지한다(120). 역시 카메라(31a) 및 조명인 레이저 다이오드(31b) 등을 통해 지면 상태를 감지할 수 있다. 또한, 선체 하부와 본체 사이의 거리를 감지하고(130), 선체 하부와 도장건 사이의 거리를 감지한다(140). 거리를 감지하는 수단으로 레이저 거리 센서 또는 초음파 센서 등이 적용되어 실시될 수 있다. 이렇게 산정되거나 감지된 본체의 기울기, 본체의 위치, 지면 상태, 선체 하부와의 거리 정보를 기초로 자동 도장장치의 도장방향이 선체 하부면에 수직이 되도록 도장건 유닛을 제어한다(150).
10 : 자세 추정부 11 : IMU
20 : 위치 감지부
21 : iGPS 30 : 지면 상태 감지부
31 : 레이저 시각센서 31a : 카메라
31b : 레이저 다이오드 40 : 제1 거리 감지부
50 : 제2 거리 감지부 60 : 제어부
70 : 도장건 유닛 구동부 80 : 도장건 유닛

Claims (11)

  1. 본체와, 선체를 도장하기 위한 도장건 유닛과, 상기 도장건 유닛을 구동시키는 도장건 유닛 구동부를 구비하는 선체 도장장치에 있어서,
    상기 본체의 자세를 X, Y 및 Z 축 중 하나 이상에 대한 상기 본체의 회전에 따른 자세로 추정하기 위한 자세 추정부;
    상기 본체의 위치를 측정하기 위한 위치 감지부;
    상기 본체의 주행방향에 위치한 불규칙한 지면의 깊이, 높이, 그리고, 본체와 지면 사이의 거리를 포함하는 지면 상태 정보를 획득하기 위한 지면 상태 감지부; 및
    상기 본체의 자세와, 상기 본체의 위치와, 상기 지면 상태 정보에 따라 상기 도장건 유닛이 상기 선체를 도장하도록 상기 도장건 유닛 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 선체 도장 장치.
    여기서, Y축은 본체의 진행방향이며, X축은 지면에서 Y축에 직교하는 방향이며, Z축은 지면에서 연직으로 수직한 방향이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선체와 상기 본체 사이의 거리를 감지하기 위한 제1 거리 감지부; 및
    상기 선체와 상기 도장건 유닛 사이의 거리를 감지하기 위한 제2 거리 감지부를 더 포함하되,
    상기 제어부는 제1 거리 감지부 및 제2 거리 감지부를 통해 감지된 거리 정보를 더 참조하는 선체 도장장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 본체가 위치한 지면 상태가 변화하더라도 상기 도장건 유닛과 상기 선체간의 거리 또는 각도가 균일하게 되도록 제어하는 선체 도장장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자세 추정부는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함하는 선체 도장장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 위치 감지부는 iGPS를 포함하는 선체 도장장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 지면 상태 감지부는 지면의 상태를 영상으로 감지하는 레이저 시각 센서와 하부 레이저 거리 센서를 포함하는 선체 도장장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레이저 시각 센서는 지면을 촬영하는 카메라와 지면에 레이저 광을 조사하는 레이저 다이오드를 포함하는 선체 도장장치.
  8. 삭제
  9. 본체와, 선체를 도장하기 위한 도장건 유닛과, 상기 도장건 유닛을 구동시키는 도장건 유닛 구동부를 구비하는 선체 도장장치의 제어방법에 있어서,
    (a) 상기 본체의 자세를 X, Y 및 Z 축 중 하나 이상에 대한 상기 본체의 회전에 따른 자세로 추정하는 단계;
    (b) 상기 본체의 위치를 측정하는 단계;
    (c) 상기 본체의 주행방향에 위치한 불규칙한 지면의 깊이, 높이, 그리고, 본체와 지면 사이의 거리를 포함하는 지면 상태 정보를 획득하는 단계; 및
    (d) 상기 본체의 자세와, 상기 본체의 위치와, 상기 지면 상태 정보에 따라 상기 도장건 유닛이 상기 선체를 도장하도록 상기 도장건 유닛 구동부를 제어하는 단계를 포함하는 선체 도장장치의 제어방법.
    여기서, Y축은 본체의 진행방향이며, X축은 지면에서 Y축에 직교하는 방향이며, Z축은 지면에서 연직으로 수직한 방향이다.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (d)단계 이전에
    상기 선체와 상기 본체 사이의 거리 또는 상기 선체와 상기 도장건 유닛 사이의 거리를 감지하는 단계를 포함하되,
    상기 (d) 단계는 상기 감지된 거리를 더 참조하는 선체 도장장치의 제어방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 상기 본체가 위치한 지면 상태가 변화하더라도 상기 도장건 유닛과 상기 선체간의 거리 또는 각도가 균일하게 되도록 제어하는 선체 도장장치의 제어방법.
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