KR101687248B1 - 블록탑재 위치 측정장치 및 이를 이용한 블록 탑재 자동화 시스템 - Google Patents

블록탑재 위치 측정장치 및 이를 이용한 블록 탑재 자동화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 블록탑재 위치 측정장치 및 이를 이용한 블록탑재 자동화 시스템으로서, 종래에는 크레인 운전수와 신호수 간의 정보 전달에 의존하여 크레인 운전으로 블록을 탑재하기 때문에 인적 커뮤니케이션 오류로 인한 사고위험과 탑재 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다. 이를 해소하기 위해 본 발명은 이동플랫폼에 의해 주행이동이 가능한 탑재블록 위치 측정장치를 구비하여, 블록탑재 위치로 이동시켜 측정 자세를 조정하고, 3D 거리측정센서와 비전 카메라에 의해 측정된 정보에 의해 거리 및 자세정보를 생성해 크레인 모니터 장치로 데이터화된 정보로 제공하여 크레인 운전수가 정확한 데이터 수치로 모니터링하면서 크레인 운전으로 탑재제어를 할 수 있고, 크레인에 크레인 자동운전장치를 설치하여 상기 측정장치로부터 검출된 거리 및 자세정보에 의거하여 크레인을 자동 운전하여 블록탑재를 자동화시킬 수 있다.

Description

블록탑재 위치 측정장치 및 이를 이용한 블록 탑재 자동화 시스템{Position measuring apparatus and Automation system for the block erection process}
본 발명은 크레인을 이용한 블록 탑재의 자동화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라이다(LIDAR))와 카메라를 융합한 센서장치를 제공하여 블록의 위치 및 정보를 모니터링하여 오차를 최소화할 수 있고 탑재 작업 효율을 높일 수 있도록 한 블록탑재 위치 측정장치 및 이를 이용한 블록 탑재 자동화 시스템에 관한 것이다.
조선업 분야에서 한정된 도크 내에서 조선 생산량을 증가시키기 위해 블록을 개별 제작하고, 블록들을 탑재하는 공법이 주로 이용되고 있다.
블록 탑재공법은 여러 개의 소형 블록(약 300톤)을 제작하여 도크 내에서 탑재하거나, 육상에서 약 3000톤 규모의 대형 블록을 건조하여 대형 해상 크레인을 이용하여 플로팅 도크에 탑재하거나 육상의 대형 트랜스포터를 이용하여 육상 도크에 탑재하는 방식을 이용한다.
대형블록 공법을 적용할 경우 선박 정도품질(精度品質), 즉 부재간 위치의 치수 정확도 품질의 관리는 소형 블록의 탑재 공법과 비교하여 상당히 많은 계측 데이터를 다루고 있기 때문에 복잡하고 어려운 작업으로 인식되고 있다.
도 1은 종래 크레인을 이용한 선박의 블록 탑재 설명도이다.
크레인(3)에서 탑재블록(2)을 들어서 도크 내의 고정 블록(1)에 상기 탑재블록(2)을 정렬시켜 탑재한다. 이러한 크레인을 이용한 블록탑재를 위해서는 탑재 블록(2)과 고정 블록(1) 주변에 신호수가 배치되고, 신호수와 크레인 운전수가 무전기로 통신하여 블록 탑재를 수행하게 된다.
결국, 크레인 운전수는 작업자 및 신호수에 의한 관찰 및 설명에만 의존하여 블록 위치를 제어하기 때문에 안전 및 효율 측면에 여러 문제 야기된다. 또한 크레인 운전수 및 작업자 및 신호수의 휴먼 에러(측정, 제어)로 인해 작업의 정확성 및 속도에 한계가 있다. 또한 다수 크레인 운용 시 커뮤니케이션 문제는 더욱 어려워져 크레인 동기화에 어려움 상존한다.
한편, 상기와 같이 크레인을 이용하는 작업에서 크레인의 안전운행을 위한 선행기술로서, 한국공개특허 2001 - 0075826호에는 타워크레인의 안전운행 감시장치가 개시되어 있다. 이는 타워 크레인에 감시카메라를 장착하고, 연동회로를 이용하여 운전석과 경비초소 및 상황실에 모니터와 컨트롤러로 연결시켜 안전운행 및 감시장치로서 활용하는 기술이다.
그런데, 상기와 같이 크레인에 단순히 감시 카메라를 설치하여 모니터와 컨트롤러로 연결한 구성은 크레인 운전수, 초소 또는 상황실에서 감시 카메라의 영상을 모니터링하는 정도에 지나지 않기 때문에 선박의 블록탑재와 같은 정밀 작업에는 크게 도움되지 못한다.
한국공개특허 2001 - 0075826호(2001. 08. 11)
본 발명은 라이다(LIDAR)와 카메라를 융합한 센서를 통해 블록 탑재시의 블록의 위치 정보를 측정하여 제공함으로써 오차를 최소화할 수 있고 탑재 작업 효율을 높일 수 있도록 하는 블록탑재 위치 측정장치 및 이를 이용한 자동화 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 블록 탑재 위치 및 정도를 3D 스캐닝하여 크레인 운전수가 그 데이터를 모니터링 할 수 있도록 하고, 크레인 자동제어 입력값을 제공하여 블록탑재를 자동화할 수 있도록 하는 블록 탑재 자동화 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정장치는,
고정블록과 탑재블록의 위치 정보를 측정하는 측정모듈과;
상기 측정모듈을 복수의 자유도로 운동할 수 있는 다관절 로봇에 설치하여 상기 측정모듈의 자세를 제어하기 위한 자세제어모듈과;
상기 자세제어모듈이 고정설치되고, 블록 위치 정보 측정위치로 주행 이동이 가능하도록 이루어진 이동 플랫폼과;
상기 측정모듈, 자세제어모듈 및 이동 플랫폼의 제어정보와 측정정보를 현장제어기 및 탑재 크레인과 무선 송수신하기 위한 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 블록 탑재 위치 측정장치는,
현장 제어기를 이용하여 블록 탑재 위치 측정장치를 이동시켜 고정블록과 탑재블록의 위치정보 즉, 거리와 자세정보를 측정하여 크레인으로 전송하여 블록 위치정보를 모니터링하면서 크레인을 운전하여 안전하게 블록을 탑재할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 블록 탑재를 위한 블록 위치정보를 측정하기 위한 상기 측정모듈은,
상기 고정블록과 상기 탑재블록의 거리 정보를 측정하는 거리측정센서와;
상기 고정블록과 상기 탑재블록의 자세 정보를 측정하기 위한 비전 카메라와;
측정모듈의 운동가속도, 오일러각(yaw, pitch, roll)을 포함하는 현재 자세를 측정하는 측정자세검출부(IMU)와;
상기 통신모듈을 통해 현장제어기 및 크레인과 통신하고, 상기 거리측정센서와 상기 비전카메라의 거리정보와 비전정보를 매칭 분석하여 상기 탑재블록의 이동거리와, 자세 조절정보를 생성하여 크레인의 모니터링 정보 및 크레인 자동운전제어정보로 전송하는 센서융합 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는 고정블록과, 탑재블록의 거리측정 및 비전 측정에 의해 고정블록과 탑재블록 사이의 거리와, 고정블록에 대한 탑재블록의 자세정보를 생성할 수 있고 이 정보를 크레인 운전자에게 전송하여 안전한 탑재 제어를 하도록 하기 위한 것이다.
또한 상기 측정모듈은,
상기 고정블록과 탑재블록의 측정 위치에 부착되고, 광원의 반사판에 비전 인식 패턴이 형성된 패턴 반사패널을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는, 거리측정 및 비전 측정시 직접 블록 표면의 반사광을 이용하는 경우 오류 발생이 우려된다. 이를 감안하여 본 발명은, 고정블록과 탑재블록에 패턴반사패널을 설치하여 거리 및 자세측정의 오류를 방지하기 위한 것이다.
상기 자세제어모듈은,
상기 측정모듈을 설치하여 측정 높이와 방향 및 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 복수의 자유도로 운동할 수 있도록 이루어진 다관절 로봇과;
상기 통신모듈을 통해 상기 현장제어기의 원격 제어를 받아 상기 다관절 로봇의 각 액츄에이터를 제어하여 상기 측정모듈의 측정 자세를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는 다관절 로봇에 의해 회전, 승하강 및 방향전환과 각도조절이 가능하도록 구성하여 측정모듈의 측정 자세를 조절할 수 있도록 한 것이다.
한편, 상기 다관절 로봇에 설치된 측정모듈로 진동을 보상하여 측정오차를 줄일 수 있도록 하는 진동보상 기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
진동보상기는 다관절 로봇과 측정모듈 사이에 진동 흡수를 위한 탄성수단을 설치하여 진동 보상을 함으로써, 진동으로 인한 측정오류를 방지하도록 한다.
상기 이동플랫폼은,
이동 플랫폼의 주행장치와; 전후진 조향기와; 안전 브레이크를 포함하는 구성으로 작업자의 수동 이동 및 현장 제어기에 의해 원격제어로 주행 이동이 가능하도록 구성된다.
이는 주행장치를 구비한 이동대차로서, 작업자가 수동 또는 현장제어기를 이용한 주행이 가능하도록 구성한 것이다.
상기 현장 제어기는,
무선 원격제어기로서 블록 탑재 위치 측정장치를 원격제어할 수 있도록 무선통신모듈 및 원격제어모듈을 포함하는 구성으로 이루어진다.
한편, 상기와 같은 블록탑재 위치 측정장치를 이용하여 블록 탑재 자동화를 구현할 수 있는데, 본 발명에 의한 블록 탑재 자동화 시스템은,
고정블록과 탑재블록의 정렬 위치정보를 측정하여 모니터링 데이터로 제공함과 아울러 탑재블록의 이동거리와 탑재블록의 자세조절 정보를 생성하여 전송하는 블록탑재 위치 측정장치와;
상기 블록탑재 위치 측정장치를 원격 제어하여 현장 이동과 측정자세제어 및 측정제어를 하는 현장 제어기와;
상기 블록탑재 위치 측정장치로부터 전송되는 블록 위치정보를 크레인 운전자가 모니터링 할 수 있도록 제공하는 크레인 모니터장치와;
상기 블록 탑재 위치 측정장치로부터 전송되어오는 탑재블록의 이동 거리와, 탑재블록의 자세조절정보에 의거하여 크레인을 자동운전하여 탑재블록의 이동 및 자세를 자동으로 제어하는 크레인 자동운전장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 블록 탑재 자동화 시스템은, 크레인에 크레인 자동운전장치를 구비하고, 블록탑재 위치 측정장치와 통신하여 측정정보에 의거하여 자동으로 탑재블록의 이동과 자세를 크레인의 자동운전으로 제어하여 자동탑재를 구현하는 것이다.
본 발명의 블록탑재 위치 측정장치를 이용하게 되면, 신호수를 대신하여 탑재되는 블록의 정확한 위치를 측정하여 크레인으로 전송하고, 크레인 운전수는 측정된 데이터를 실시간 모니터링 하면서 보다 정확하고 빠른 탑재 작업을 수행할 수 있다. 이에 따라 신호수와 크레인 운전수 사이의 커뮤니케이션에 의한 오차 문제를 해소할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 블록탑재 자동화 시스템은, 크레인에 자동운전장치를 장착할 경우 탑재 작업의 완전 자동화를 통해 운전수 개입 없이 작업을 수행할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 의하면, 신호수 육안 관측 대신 전자식 계측으로 보다 정밀한 탑재가 가능하고, 신호수의 설명에 의존한 크레인 제어 대신에 정밀 계측 및 제어로 정확하고 신속한 탑재를 구현할 수 있으며, 디지털 통신과 제어를 통한 탑재 작업 속도 향상하고, 신호수 및 주변 작업자에 대한 안전사고 예방할 수 있으며, 다수 크레인 탑재 작업 시 작업자들과 운전사들 간에 다대다 커뮤니케이션 오류를 줄일 수 있으며 정밀 제어를 통해 크레인 동기화 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래 크레인을 이용한 블록탑재 설명도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정장치를 이용한 블록탑재 자동화 시스템 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정장치의 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정과 패턴 반사패널 설명도.
도 6은 본 발명에 의한 블록탑재 자동화 시스템 블록도.
도 7은 본 발명에 의한 블록탑재 자동화 시스템 흐름도.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정장치를 이용한 블록탑재 자동화 시스템 개념도이고, 도 4는 본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정장치의 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이,
본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정장치(100)는,
고정블록(1)과 탑재블록(2)의 위치 정보를 측정하는 측정모듈(110)과;
상기 측정모듈(110)을 복수의 자유도로 운동할 수 있는 다관절 로봇에 설치하여 상기 측정모듈(110)의 자세를 제어하기 위한 자세제어모듈(130)과;
상기 자세제어모듈(130)이 고정설치되고, 블록 위치 정보 측정위치로 주행 이동이 가능하도록 이루어진 이동 플랫폼(140)과;
상기 측정모듈(110), 자세제어모듈(130) 및 이동 플랫폼(140)의 제어정보와 측정정보를 현장제어기(200) 및 탑재 크레인(3)과 무선 송수신하기 위한 통신모듈(120)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장제어기(200)는, 장비의 이동과 측정모듈의 위치 및 자세 제어를 원격으로 할 수 있고, 상태 모니터링을 할 수 있도록 구성된다. 즉, 기존의 신호수 역할을 하는 작업자가 상기 블록 탑재 위치 측정장치(100)를 현장으로 이동시켜 블록탑재 위치 측정을 위한 자세를 제어할 수 있도록 한 휴대 단말기로서, 예컨데 리모콘을 이용할 수 있다.
상기 측정모듈(110)은, 고정블록(1)과 탑재블록(2)의 탑재 위치 정보를 측정하는 것으로서, 거리센서와 비전센서를 이용하여 거리 및 자세 정보를 획득하여 이를 데이터 정보로서 크레인 운전자에게 모니터링 정보로 제공한다. 또한 블록탑재 자동화 시스템인 경우, 거리 및 자세정보에 의거하여 크레인 자동운전정보를 크레인 자동운전장치로 전송하여 크레인을 자동으로 운전하여 자동으로 블록탑재를 구현하기 위한 것이다.
상기 통신모듈(120)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정된 블록 위치/자세 정보를 크레인의 제어 또는 모니터링 시스템에 전송하여 출력하는 측정데이터 송수신기(121)와, 현장제어기(200)의 제어리모콘의 명령을 받아 장비 제어 및 결과값 전송하는 제어명령 송수신기(122)를 포함하여 구성되며, 블록탑재 위치 측정장치(100)와 크레인(3) 및 현장제어기(200) 사이의 통신을 담당한다.
이와 같은 블록 탑재 위치 측정장치(100)는,
현장 제어기(200)를 이용하여 블록 탑재 위치 측정장치(100)를 이동시켜 고정블록(1)과 탑재블록(2)의 위치정보 즉, 거리와 자세정보를 측정하여 크레인(3)으로 전송하여 블록탑재 위치 정보를 모니터링 하면서 크레인을 운전하여 안전하게 블록을 탑재할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 블록 탑재를 위한 블록 위치정보를 측정하기 위한 상기 측정모듈(110)은, 도 6에 도시된 바와같이,
상기 고정블록(1)과 상기 탑재블록(2)의 거리 정보를 측정하는 거리측정센서(111)와;
상기 고정블록(1)과 상기 탑재블록(2)의 자세 정보를 측정하기 위한 비전 카메라(112)와;
측정모듈(110)의 운동가속도, 오일러각(yaw, pitch, roll)을 포함하는 현재 자세를 측정하는 측정자세검출부(IMU)(113)와;
상기 통신모듈(120)을 통해 현장제어기(200) 및 크레인(3)과 통신하고, 상기 거리측정센서(111)와 상기 비전카메라(112)의 거리정보와 비전정보를 매칭 분석하여 거리와 자세정보를 생성하여 크레인(3)의 모니터링 정보 및 크레인 자동운전제어정보로 전송하는 센서융합 제어부(114)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 거리측정센서(111)는, 3차원 형태로 각해상도에 따라 각 점(node)에 대한 거리 정도를 산출할 수 있는 3D 라이다(빛을 사용하여 물체에 거리를 측정하는 센서) 또는 2D 레이저 스캐너 또는 LADAR(Laser Detection and Ranging) 등을 사용할 수 있다.
상기 비전카메라(112)는, 다양한 카메라(pan/tilt카메라, 옴니뷰카메라)에 사용하여 대상물의 패턴, 형상, 색상을 구별하여 물체를 인식하기 위한 것이다.
상기 측정자세검출부(IMU)는, 측정모듈(센서 플랫폼)의 현재 자세를 측정(운동가속도, 오일러각(yaw, pitch, roll) 측정하기 위한 것이다.
상기 센서 융합 제어부(114)는, 알고리즘을 통한 센서융합으로 보다 견고하고 신뢰성 높은 측정 시스템 구현하도록 한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의한 블록탑재 위치 측정장치는, 고정블록(1)과, 탑재블록(2)의 거리측정 및 비전 측정에 의해 고정블록(1)과 탑재블록(2) 사이의 거리와, 고정블록(1)에 대한 탑재블록(2)의 자세정보를 생성할 수 있고 이 정보를 크레인 운전자에게 전송하여 안전한 탑재 제어를 하도록 하기 위한 것이다.
또한 상기 측정모듈(110)은, 도 5에 도시된 바와 같이,
상기 고정블록(1)과 탑재블록(2)의 측정 위치에 부착되고, 광원의 반사판(11)에 비전 인식 패턴(12)이 형성된 패턴 반사패널(10)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
패턴 반사 패널(10)은, 라이다와 비전 센서의 정확도를 높이기 위해 블록의 결합 부분에 부착한다. 빛 반사율을 높이는 소재로 코딩하여 반사판(11)을 형성함으로써, 거리측정센서(111)인 라이다 감도를 높이도록 하고, 비전 패턴(12)을 형성하여 비전 카메라(112)에 의해 촬영된 영상의 인식률을 높이기 위한 것이다.
이는, 거리측정 및 비전 측정시 직접 블록 표면의 반사광을 이용하는 경우 오류 발생이 우려된다. 이를 감안하여 본 발명은, 고정블록(1)과 탑재블록(2)에 패턴반사패널(10)을 설치하여 거리 및 자세측정의 오류를 방지하도록 한다. 상기 패턴반사패널(10)은, 블록의 표면 도장의 손상 없이 탈부착 가능하도록 하는 부착테이프(13)를 이용해 탈부착할 수 있도록 한다.
상기 자세제어모듈(130)은, 도 6에 도시된 바와 같이,
상기 측정모듈(110)을 설치하여 측정 높이와 방향 및 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 복수의 자유도로 운동할 수 있도록 이루어진 다관절 로봇(131)과;
상기 통신모듈(120)을 통해 상기 현장제어기(200)의 원격 제어를 받아 상기 다관절 로봇(131)의 각 액츄에이터를 제어하여 상기 측정모듈(110)의 측정 자세를 제어하는 제어기(132)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는 다관절 로봇(131)에 의해 회전, 승하강 및 방향전환과 각도조절이 가능하도록 구성하여 측정모듈(110)의 측정 자세를 조절할 수 있도록 한 것이다. 상기 자세제어모듈(130)의 상기 제어기(132)는 현장제어기(200)의 명령을 받아 측정모듈(110)의 위치/자세 제어 값과 이동플랫폼(140)의 제어 값 출력한다. 다관절 로봇(131)은, 다관절 로봇은 서보모터 및 붐으로 구성되어 있으며 각 조인트별 회전 및 병진 운동이 가능하도록 구성되며, 제어기(132)의 제어를 받아 자세제어를 한다.
한편, 상기 다관절 로봇(131)에 설치된 측정모듈(110)로 진동을 보상하여 측정오차를 줄일 수 있도록 하는 진동보상 기(133)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
진동보상기(133)는 외력 또는 진동에 의한 측정 모듈(110)의 변위값을 보상해줌 IMU(113)을 통해 변화 값을 입력받아 측정모듈(110)의 안정적인 자세를 유지할 수 있도록 자세를 보상한다.
상기 이동플랫폼(140)은, 도 6에 도시된 바와 같이,
이동 플랫폼의 주행장치(141)와; 전후진 조향기(142)와; 안전 브레이크(143)를 포함하는 구성으로 작업자의 수동 이동 및 현장 제어기(200)에 의해 원격제어로 주행 이동이 가능하도록 구성된다.
이는 주행장치(141)를 구비한 이동대차로서, 작업자가 수동 또는 현장제어기(200)를 이용한 주행이 가능하도록 구성한 것이다.
주행장치(141) 및 전후진 조향기(142)는, 일반 이동 플랫폼과 유사하게 모터(전기 또는 유압모터)를 사용하여 바퀴를 구동하고 전진과 후진 및 좌우 방향 조향이 가능한 플랫폼을 이동하는 구성이며, 안전브레이크(143)는 플랫폼 정차 시 플랫폼이 움직이지 않게 기계적으로 바퀴를 고정하도록 한다.
상기 현장 제어기(20)는,
무선 원격제어기로서 블록 탑재 위치 측정장치(100)를 원격제어할 수 있도록 무선통신모듈 및 원격제어모듈을 포함하는 구성으로 이루어진다.
따라서, 본 발명에 의한 블록 탑재 위치 측정장치(100)는, 이동플랫폼(140)에 다관절로봇(131)이 설치되고, 다관절로봇(131)에 측정모듈(110)이 설치되어 현장제어기(100) 및 크레인(3)과 무선통신할 수 있도록 이루어지며, 작업 현장으로 주행 이동시켜 자세제어모듈(130)를 제어하여 측정모듈(110)의 측정자세를 조절하고, 측정을 시작하게 되면, 크레인(3)의 운전과 더불어 실시간으로 탑재블록(2)과 고정블록(1)의 위치정보와 자세정보가 크레인 모니터장치(310)로 전송되므로 크레인 운전자는 이 모니터 장치(310)를 보면서 탑재블록(2)과 고정블록(1)의 거리 및 자세를 데이터 수치로 확인하면서 크레인을 운전할 수 있게 된다. 그러므로 신호수의 신호와 크레인 운전자의 시각에만 의존하여 블록탑재를 진행하는 종래의 탑재방법에 비해 정밀하고 안전한 블록탑재를 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같은 블록탑재 위치 측정장치(100)를 이용하여 블록 탑재 자동화를 구현할 수 있는데, 본 발명에 의한 블록 탑재 자동화 시스템은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이,
고정블록(1)과 탑재블록(2)의 정렬 위치정보를 측정하여 모니터링 데이터로 제공함과 아울러 고정블록(1)과 탑재블록(2)의 위치 정보를 측정하여 거리 및 자세정보를 생성하여 전송하는 블록탑재 위치 측정장치(100)와;
상기 블록탑재 위치 측정장치(100)를 원격 제어하여 현장 이동과 측정자세제어 및 측정제어를 하는 현장 제어기(200)와;
상기 블록탑재 위치 측정장치(100)로부터 전송되는 거리 및 자세정보를 크레인 운전자가 데이터로 모니터링 할 수 있도록 제공하는 크레인 모니터장치(310)와;
상기 블록 탑재 위치 측정장치(100)로부터 전송되어오는 거리와, 자세정보에 의거하여 크레인을 자동 운전하여 탑재블록의 이동 및 자세를 자동으로 제어하는 크레인 자동운전장치(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 블록탑재 자동화 시스템은, 도 7에 도시된 바와 같이, 블록탑재 위치로 블록탑재 위치 측정장치(100)를 이동시킨다(S10). 현장에 블록탑재 위치 측정장치(100)가 이동되어 고정되면, 측정모듈(110)의 위치 및 자세를 조절한다(S20). 측정모듈(110)의 측정자세가 조절되면 측정을 시작하고, 고정블록(1)과 탑재블록(2) 간의 위치 즉, 탑재 정보를 측정한다(S30). 측정된 정보는 거리측정과 비전 측정에 의해 블록의 위치 즉, 거리와 자세 정보를 데이터로 생성하여 크레인 모니터 장치(310)로 전송한다(S40). 크레인 측에서는 크레인 운전수가 크레인 모니터 장치(310)를 통해 블록 위치/자세 정보를 모니터링 한다(S50). 이러한 위치 및 자세 정보를 모니터링하면서 크레인 수동제어(S60)를 수행하여 탑재완료를 할 수 있다. 또는, 크레인 자동운전장치(320)를 설치한 경우, 상기 블록탑재 위치 측정장치(100)로부터 블록 위치/자세정보 즉, 블록간 거리정보와 자세정보에 의거하여 크레인 자동운전정보를 생성하여 크레인 자동제어를 수행한다(S70). 크레인 자동운전장치(320)가 구비되면 본 발명에 의한 블록 탑재 위치 측정장치(100)와 연동시켜 크레인의 수동 운전 없이 크레인 자동 운전으로 블록탑재를 완료할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 크레인 운전사는 장비에 의해 획득과 정보를 통해 블록의 탑재 위치를 실시간으로 관찰할 수 있다. 별도에 제어시스템인 자동운전장치(320)를 장착하여 운전사의 관여 없이 자동으로 블록탑재 구현 가능해진다.
블록 탑재 자동화 시스템은, 크레인(3)에 크레인 자동운전장치(320)를 구비하고, 블록탑재 위치 측정장치(100)와 통신하여 측정정보에 의거하여 생성되는 거리 및 자세정보에 대응하여 해당 크레인의 자동운전정보로서 제공하여 크레인의 자동운전으로 제어하여 자동탑재를 구현하는 것이다. 이에 따라 블록탑재를 완전 자동화할 수 있게 된다.
1 : 고정블록 2 : 탑재블록
3 : 크레인 10 : 반사 패턴 패널
11 : 반사판 12 : 반사 패턴
100 : 블록탑재 위치 측정장치 110 : 측정모듈
111 : 거리측정센서 112 : 비전 카메라
113 : 측정자세검출부 114 : 센서 융합 제어부
120 : 통신모듈 121 : 측정데이터 송수신기
122 : 명령데이터 송수신기 130 : 자세제어모듈
131 : 다관절로봇 132 : 제어기
133 : 진동보상기 140 : 이동 플랫폼
141 : 주행장치 142 : 전후진/조향기
143 ; 안전 브레이크

Claims (8)

  1. 블록탑재 공정에서 고정블록과 탑재블록의 위치 정보를 측정하기 위한 블록탑재 위치 측정장치(100)로서,
    고정블록(1)과 탑재블록(2)의 위치 정보를 측정하는 측정모듈(110)과;
    상기 측정모듈(110)을 복수의 자유도로 운동할 수 있는 다관절 로봇에 설치하여 상기 측정모듈(110)의 자세를 제어하기 위한 자세제어모듈(130)과;
    상기 자세제어모듈(130)이 고정설치되고, 블록 위치 정보 측정위치로 주행 이동이 가능하도록 이루어진 이동 플랫폼(140)과;
    상기 측정모듈(110), 자세제어모듈(130) 및 이동 플랫폼(140)의 제어정보와 측정정보를 현장제어기(200) 및 탑재 크레인(3)과 무선 송수신하기 위한 통신모듈(120)을 포함하되,
    상기 측정모듈(110)은,
    상기 고정블록(1)과 상기 탑재블록(2)의 거리 정보를 측정하는 거리측정센서(111)와;
    상기 고정블록(1)과 상기 탑재블록(2)의 자세 정보를 측정하기 위한 비전 카메라(112)와;
    측정모듈(110)의 운동가속도, 오일러각(yaw, pitch, roll)을 포함하는 현재 자세를 측정하는 측정자세검출부(IMU)(113)와;
    상기 통신모듈(120)을 통해 현장제어기(200) 및 크레인(3)과 통신하고, 상기 거리측정센서(111)와 상기 비전카메라(112)의 거리정보와 비전정보를 매칭 분석하여 거리와 자세정보를 생성하여 크레인(3)의 모니터링 정보 및 크레인 자동운전제어정보로 전송하는 센서융합 제어부(114)를 포함하고,
    상기 블록탑재 위치 측정장치는,
    상기 고정블록(1)과 탑재블록(2)의 측정 위치에 부착되고, 광원의 반사판(11)에 비전 인식 패턴(12)이 형성된 패턴 반사패널(10)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록탑재 위치 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 거리측정센서(111)는,
    3차원 형태로 각해상도에 따라 각 점(node)에 대한 거리 정도를 산출할 수 있는 3D 라이다 또는 2D 레이저 스캐너 또는 라이다(LADAR)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 블록탑재 위치 측정장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 자세제어모듈(130)은,
    상기 측정모듈(110)을 설치하여 측정 높이와 방향 및 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 복수의 자유도로 운동할 수 있도록 이루어진 다관절 로봇(131)과;
    상기 통신모듈(120)을 통해 상기 현장제어기(200)의 원격 제어를 받아 상기 다관절 로봇(131)의 각 액츄에이터를 제어하여 상기 측정모듈(110)의 측정 자세를 제어하는 제어기(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록탑재 위치 측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 자세제어모듈(130)은,
    상기 다관절 로봇(131)에 설치된 측정모듈(110)이 외력 또는 진동에 의해 발생되는 상기 측정모듈(110)의 자세 변화정보를 입력받아 상기 다관절 로봇(131)의 자세 변위 값을 보상하는 진동보상기(133)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록탑재 위치 측정장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 이동플랫폼(140)은,
    플랫폼에 설치되는 바퀴를 모터에 의해 구동시켜 주행하기 위한 주행장치(141)와;
    상기 주행장치(141)의 전후진 조향기(142)와;
    플랫폼 정차시 움직이지 않게 기계적으로 바퀴를 고정하는 안전 브레이크(143)를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록탑재 위치 측정장치.
  8. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180136601A (ko) * 2017-06-14 2018-12-26 사단법인 충남산학융합원 포트홀 검출장치 및 포트홀 관리 시스템
KR20190064560A (ko) * 2019-06-03 2019-06-10 조주현 정밀 무선 측위 탐지 모듈 및 이에 의한 무선 붐 길이 탐지 장치
WO2021085715A1 (ko) * 2019-11-01 2021-05-06 전자부품연구원 스마트 공장용 블록장치 및 그 이동 제어방법
CN115032341A (zh) * 2022-06-06 2022-09-09 青岛理工大学 一种主动距离补偿的气体巡检平台及巡检方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002331480A (ja) * 2001-05-09 2002-11-19 Fanuc Ltd 干渉回避装置
JP2004268161A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 物品管理システム
KR101236834B1 (ko) * 2010-09-17 2013-02-26 삼성중공업 주식회사 선박용 블록의 조립 제어 시스템 및 방법
JP2013116774A (ja) * 2011-12-01 2013-06-13 Shimizu Corp クレーンの操作システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002331480A (ja) * 2001-05-09 2002-11-19 Fanuc Ltd 干渉回避装置
JP2004268161A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 物品管理システム
KR101236834B1 (ko) * 2010-09-17 2013-02-26 삼성중공업 주식회사 선박용 블록의 조립 제어 시스템 및 방법
JP2013116774A (ja) * 2011-12-01 2013-06-13 Shimizu Corp クレーンの操作システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180136601A (ko) * 2017-06-14 2018-12-26 사단법인 충남산학융합원 포트홀 검출장치 및 포트홀 관리 시스템
KR102185769B1 (ko) * 2017-06-14 2020-12-03 구경완 포트홀 검출장치 및 포트홀 관리 시스템
KR20190064560A (ko) * 2019-06-03 2019-06-10 조주현 정밀 무선 측위 탐지 모듈 및 이에 의한 무선 붐 길이 탐지 장치
KR102054107B1 (ko) * 2019-06-03 2019-12-09 조주현 정밀 무선 측위 탐지 모듈 및 이에 의한 무선 붐 길이 탐지 장치
WO2021085715A1 (ko) * 2019-11-01 2021-05-06 전자부품연구원 스마트 공장용 블록장치 및 그 이동 제어방법
CN115032341A (zh) * 2022-06-06 2022-09-09 青岛理工大学 一种主动距离补偿的气体巡检平台及巡检方法

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