KR101770774B1 - The perpendicular distance physical map system between the bucket location and the current excavated face and calculation method of the distance - Google Patents

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신도형
송수진
강호준
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a system and a method for generating a real-time topographic map with respect to an excavated face of a construction site with a real-time location of a bucket, and calculating a real-time perpendicular distance between the bucket and the excavated face based on the topographic map. Moreover, by comparing a topographic grid point assigning a real-time location of the bucket on the grid point generated to be fitted to predetermined resolution and a real-time location of a bucket, a real-time perpendicular distance of the bucket is calculated and provided to conveniently prevent pitching when drilling a deep place in which a clear view is hardly secured with respect to a drilling surface by an excavator driver.

Description

굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭면 간 연직거리 지형도 시스템 및 연직거리 계산 방법 {The perpendicular distance physical map system between the bucket location and the current excavated face and calculation method of the distance}The vertical distance between excavator bucket position and current excavation surface topographic system and the method of calculating the vertical distance.

본 발명은 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템 및 연직거리 계산 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 건설현장에서 굴삭기를 이용한 굴삭 작업시 굴삭 깊이에 대한 정확도를 높일 수 있도록 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간의 연직거리를 측정할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical distance topography system and a vertical distance calculation method between an excavator bucket position and a current excavation surface, and more particularly, to an excavator bucket position and a vertical distance calculation method, The present invention relates to a system and a method for measuring a vertical distance between excavation surfaces.

일반적으로 건설공사는 건설현장에서 다양한 건설장비의 작업을 통해 수행된다는 특징을 갖고 있으며, 건설장비는 개별 작업자에 의해 운용되기 때문에 개별 작업자의 숙련도가 건설공사에 미치는 영향이 매우 크다.In general, construction work is characterized by being carried out through various construction equipment work at the construction site. Since the construction equipment is operated by individual workers, the skill level of the individual worker has a great influence on the construction work.

그럼에도 건설업은 위험하고 힘든 일이라는 인식으로 인해 새로운 인력이 잘 보충되지 않고 있으며 기존에 있던 숙련된 작업자들은 고령화되어 건설현장에서 필요로 하는 숙련된 작업인력들이 빠르게 감소하고 있다. 다시 말해, 현재 건설산업에서는 숙련된 작업자의 수급이 잘 원활하게 이뤄지지 않고 있다. Nevertheless, due to the perception that the construction industry is dangerous and difficult, new workers are not being replenished well, and skilled workers who are already old are rapidly aging and the skilled workforce required at the construction site. In other words, in the construction industry, the supply and demand of skilled workers is not getting smoothly.

이때, 문제가 될 수 있는 것 중 하나가 바로 작업 숙련도와 연관성이 높은 건설현장 내의 안전사고로서, 경험이 부족한 운전자의 경우 조작미숙으로 인한 안전사고를 일으킬 가능성이 매우 높다. 특히, 전술한 바와 같이 숙련된 작업자의 수급이 어려운 상황에서는 안전사고 발생 가능성이 더욱 높아질 수 밖에 없다. At this time, one of the problems that can be a problem is the safety accident on the construction site, which is highly related to the work skill, and the driver who has little experience is very likely to cause safety accident due to inoperability. Particularly, as described above, in a situation where skilled workers are difficult to receive and supply, the possibility of occurrence of a safety accident is inevitably increased.

한편, 굴삭기는 건설현장에서 가장 많이 쓰이는 건설장비 중 하나로서 건설장비 관련 안전사고에서 차지하는 비중이 높은 편이다. 이러한 이유로 굴삭기 운용상의 안전문제를 해결하기 위한 많은 연구가 수행되어 왔다.On the other hand, excavators are one of the most used construction equipments in construction sites, and they account for a large proportion of safety accidents related to construction equipment. For this reason, many studies have been conducted to solve safety problems in excavator operation.

굴삭기 운용상 발생하는 문제점으로는 굴삭기의 크기와 같은 제원상의 특징으로 인해 굴삭작업 시 발생하는 사각지대 등의 문제가 있다. Problems caused by excavator operation are problems such as a blind spot that occurs during excavation due to characteristics such as the size of excavator.

특히, 깊은 굴삭의 경우 운전자의 위치에서 굴삭면을 확인하는 것이 어렵기 때문에 운전자 개인의 경험에 의존하여 장비를 조작하게 된다. 이때, 버킷을 땅 속으로 과도하게 삽입시키면 장비가 앞뒤로 심하게 흔들리는 피칭(pitching)이 일어나 전도사고가 발생할 수 있다. 특히, 경험이 부족한 운전자의 경우 이러한 사고 발생 가능성은 높아진다.In particular, in the case of deep excavation, it is difficult to identify the excavated surface at the driver's location, and thus the equipment is manipulated depending on the driver's personal experience. At this time, excessive insertion of the bucket into the ground may result in pitching that causes the equipment to vigorously shake back and forth, causing conduction failure. Especially, in the case of an inexperienced driver, the likelihood of such an accident increases.

이와 관련하여 최근 건설장비에 GPS 등의 계측 장비를 적용하여 장비의 실시간 위치정보나 지형도 등 건설현장에 대한 정보를 제공하려는 연구가 많이 진행되어 왔으며 상용화된 제품도 상당수 존재한다. 대표적인 제품으로는 Trimble사와 Prolec사의 제품이 있다.Recently, many researches have been conducted to provide information about construction site such as real time location information and topographic map of equipment by applying measurement equipment such as GPS to construction equipment, and there are many commercially available products. Typical products include products from Trimble and Prolec.

먼저, Trimble사의 토공자동화 시스템은 그래픽을 이용한 머신 가이던스(Machine Guidance)로서 이들 시스템은 불도저, 다짐기, 굴삭기 등 토공장비의 실시간 위치정보를 GPS 시스템을 이용하여 실시간으로 업데이트 하여 장비 내에 설치된 모니터상에 CAD 설계정보와 오버랩하여 보여줌으로써 장비 운전자에게 절토위치와 성토위치에 대한 정보를 제공하고 있다.First, Trimble's earthwork automation system is a machine guidance using graphics. These systems update real-time location information of earthwork equipment such as bulldozers, compaction machines and excavators in real time using GPS system, By showing the overlap with the design information, the operator provides information about the location of the cut and the location of the embankment.

다음으로 Prolec사의 3D Machine Guidance grade control systems은 Digmaster Pro 3D를 이용하여 건설 기계를 제어하는 시스템으로 디지털 지형 모델 또는 프로젝트의 디지털 디자인이 모니터에 디스플레이 된다. 정밀 센서를 이용하여 버킷과 블레이드를 정밀하게 제어하며 위치 센서인 GNSS를 이용하여 실시간으로 정확한 설계 모델을 보여준다. 디스플레이를 통해서 작업자는 현장에 자신이 정확히 어디에 있는지, 어디를 작업해야 할지 알 수 있다. Next, Prolec's 3D Machine Guidance grade control systems are used to control the construction machine using Digmaster Pro 3D. Digital terrain models or project digital designs are displayed on the monitor. Precision sensors are used to precisely control buckets and blades, and GNSS, the position sensor, is used to show the correct design model in real time. The display allows the operator to know exactly where he is at the scene and where to work.

또한, 계획 대비 작업 진행 정도도 알 수 있으며, 이 시스템은 터파기, 되메우기, 도로포장공사 등 각종 토공사에 폭넓은 사용이 가능하다.In addition, the progress of the work compared to the plan is also known, and this system can be widely used in various earthworks such as terra cotta, backfill, road pavement construction.

하지만, 이러한 기존 시스템들은 굴삭횟수를 통하여 굴삭깊이를 추정한다는 한계점을 지니고 있다. 버킷의 움직임을 추적하고 버킷용량에 따라 굴삭된 흙의 양으로부터 굴삭깊이를 계산하기 때문에 정확도가 많이 떨어지게 된다. 예를 들어 굴삭이 아닌 경우에 대해서도 굴삭이 이뤄졌다고 시스템이 판단을 하거나 굴삭작업 시 버킷에 담기는 흙의 양이 일정치 않은 경우 등의 문제가 있기 때문이다. However, these existing systems have limitations in estimating excavation depth through excavation frequency. Tracking the movement of the bucket and calculating the depth of excavation from the amount of excavated soil depending on the bucket capacity results in poor accuracy. This is because, for example, the system judges that excavation has been performed for non-excavation, and the amount of soil to be added to the bucket during excavation is not constant.

이러한 굴삭깊이는 굴삭작업에 대해 대략적인 진행상황을 파악하는데는 도움이 될 수 있다. 그러나, 정밀한 굴삭작업이나 버킷이 지면에 닿는 시점을 파악해야 예방이 가능한 피칭(pitching) 등의 안전문제의 경우에는 굴삭깊이에 대한 정확도가 중요하기 때문에 문제가 될 수 있다.This depth of excavation can be helpful in understanding the approximate progress of the excavation work. However, in the case of safety problems such as precise excavation or pitching that can be avoided by detecting when the bucket reaches the ground, the accuracy of the excavation depth can be a problem.

참고문헌: 공개특허 제10-2015-0025008호Reference Document: Published Japanese Patent Application No. 10-2015-0025008 참고문헌: 등록특허 제10-0981557호Reference Document: Registration No. 10-0981557

따라서, 본 발명에서는 기존의 시스템에 비해서 굴삭깊이에 대한 정확도를 높일 수 있는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템 및 연직거리 계산 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vertical distance topography system and a vertical distance calculation method between an excavator bucket position and an excavation surface, which can improve the accuracy with respect to the excavation depth, as compared with the existing system.

특히, 본 발명은 굴삭면으로의 실시간 버킷 접근 현황을 알려줄 수 있는 연직거리를 측정하여 굴삭기 운전자에게 제공함으로써 경험이 부족한 훈련자들도 사각지대가 발생하는 굴삭작업 상황하에서 피칭의 위험을 최소화하면서 작업을 할 수 있는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템 및 연직거리 계산 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In particular, the present invention provides an excavator driver with a measure of the vertical distance that can inform the actual bucket approach to the excavation surface, thereby reducing the risk of pitching under drilling conditions, The present invention aims at providing a method of calculating a vertical distance topographic system and a vertical distance between an excavator bucket position and a current excavation surface.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; In order to solve such a technical problem,

굴삭기 버킷의 3차원 실시간 위치를 산출하는 머신 가이던스와; 상기 머신 가이던스로부터 수신되는 버킷의 실시간 위치를 설정된 해상도에 따라 그리드(Grid)상의 격자점에 할당하여 공사현장의 굴삭면에 대한 실시간 지형도를 생성하고, 상기 지형도를 기준으로 버킷과 굴삭면 사이의 실시간 연직거리를 계산하는 데이터 처리수단;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템을 제공한다. A machine guidance to produce a three-dimensional real-time position of the excavator bucket; A real-time topographical map of an excavation surface of a construction site is generated by assigning a real-time position of a bucket received from the machine guidance to a grid point on a grid according to a set resolution, And data processing means for calculating a vertical distance between the excavator bucket and the excavator bucket.

이때, 상기 버킷의 실시간 위치는 버킷의 가로폭의 정중앙에서 측정되며, 상기 버킷의 실시간 위치는 버킷의 끝단 정중앙을 기준으로 측정되는 X, Y, Z좌표로 이루어지며, 상기 굴삭면의 크기는 버킷의 가로폭은 제원에 따라 설정된 것을 특징으로 한다. At this time, the real time position of the bucket is measured in the middle of the lateral width of the bucket, and the real time position of the bucket is made of X, Y, Z coordinates measured with respect to the center of the bucket tip, Is set according to the specifications.

그리고, 상기 지형도는 X, Y축의 해상도는 동일하고, Z축의 해상도는 X, Y축의 해상도 보다 높은 것을 특징으로 한다. The topographic map is characterized in that the resolutions of the X and Y axes are the same and the resolution of the Z axis is higher than that of the X and Y axes.

또한, 본 발명은;The present invention also provides

머신 가이던스로부터 버킷의 3차원 실시간 위치를 X,Y,Z 좌표값으로 수신하는 제1단계; 공사현장의 지면상태를 기록하기 위해 설정된 해상도를 갖는 3차원 지형도상에 X,Y,Z 좌표값으로 이루어지는 격자점이 존재하는지 여부를 확인하는 제2단계; 상기 제2단계 후 지형도상에 격자점이 존재하지 않는다면 상기 버킷의 실시간 위치를 이용하여 지형도에 격자점을 할당하는 제3단계; 상기 제2단계 후 지형도상에 격자점이 존재하면 연직거리를 산출하는 제4단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법도 제공한다. A first step of receiving the three-dimensional real-time position of the bucket from the machine guidance as X, Y, Z coordinate values; A second step of checking whether or not a grid point consisting of X, Y, Z coordinate values exists on a three-dimensional topographic map having a resolution set for recording a ground state of a construction site; A third step of allocating grid points to the topographic map using the real-time position of the bucket if there is no grid point on the topographic map after the second step; And a fourth step of calculating a vertical distance when a lattice point exists on the topographic map after the second step. The present invention also provides a method for calculating a vertical distance between an excavator bucket position and a current digging surface.

이때, 상기 제3단계는, 상기 버킷의 실시간 위치를 격자점에 할당시 버킷의 구조로 인해 움푹 파이는 XY평면상의 굴삭면 범위 내에 속하는 격자점들에 버킷의 실시간 위치와 동일한 Z값을 부여하는 단계인 것을 특징으로 한다. The third step is to assign a Z value equal to the real time position of the bucket to the lattice points belonging to the excavation surface range on the XY plane that is depressed due to the structure of the bucket when the real time position of the bucket is assigned to the lattice point .

특히, 상기 제3단계는, XY 평면상의 실시간 위치와 그 실시간 위치 주변의 4개 격자점간의 거리가 다르면 상기 굴삭면의 범위 내에 속하는 2개의 격자점들 및 그 2개의 격자점과 동일 선상에 있는 굴삭면의 범위 내에 속하는 격자점들에 실시간 위치와 동일한 Z값을 부여하며; XY 평면상의 실시간 위치와 그 실시간 위치 주변의 4개 격자점간의 거리가 동일하면 상기 굴삭면의 범위 내에 속하는 4개의 격자점들 및 그 4개의 격자점들과 동일 선상에 있는 굴삭면의 범위 내에 속하는 격자점들에 실시간 위치와 동일한 Z값을 부여하는 것을 특징으로 한다. Particularly, in the third step, if the distance between the real time position on the XY plane and the four lattice points around the real time position is different, the two lattice points belonging to the excavation plane and the two lattice points Assigning the same Z value to the lattice points within the range of the excavation plane as the real-time position; If the distance between the real-time position on the XY plane and the four lattice points around the real-time position is the same, then the four lattice points belonging to the excavation plane and the lattice points lying within the range of the excavation plane collinear with the four lattice points And the same Z value as the real-time position is given to the lattice points.

그리고, 상기 제4단계에서 연직거리는 기 할당된 격자점의 평균값을 지면의 높이로 하여 버킷의 실시간 위치까지의 연직거리를 계산하는 것을 특징으로 한다. In the fourth step, the vertical distance to the real time position of the bucket is calculated using the average value of the pre-allocated lattice points as the height of the ground.

이때, 상기 연직거리는 버킷의 실시간 위치 주위 4개의 격자점이 있으면 4개의 격자점의 Z값의 평균값을 버킷의 실시간 위치와 연직한 지면의 높이로 하여 버킷의 실시간 위치의 Z값과의 차로 구하고; 상기 연직거리는 버킷의 실시간 위치가 그리드의 선상에 위치하면 버킷의 실시간 위치 주위에 근접한 2개의 격자점의 Z값의 평균값을 버킷의 실시간 위치와 연직한 지면의 높이로 하여 버킷의 실시간 위치의 Z값과의 차로 구하는 것을 특징으로 한다. At this time, if the vertical distance has four grid points around the real time position of the bucket, the average value of the Z values of the four grid points is determined as a difference between the real time position of the bucket and the vertical value of the ground, and the Z value of the real time position of the bucket. The vertical distance is calculated such that the average value of the Z values of the two grid points adjacent to the real time position of the bucket when the real time position of the bucket is on the grid is set to the real time position of the bucket and the height of the vertical position, Is obtained by a difference between?

또한, 상기 제4단계 후, 상기 격자점의 업데이트 여부를 결정하는 제5단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The method may further include, after the fourth step, determining whether to update the lattice point.

아울러, 상기 제5단계는 격자점의 Z 좌표값과 버킷의 실시간 위치의 Z 좌표값을 비교하여 버킷의 실시간 위치의 Z값이 더 작은지를 비교하는 단계이며; 상기 제5단계 후에 버킷의 실시간 위치의 Z값이 격자점의 Z 좌표값보다 작으면 격자점의 Z값에 버킷의 실시간 위치의 Z값을 할당하는 제6단계;를 수행하는 것을 특징으로 한다. The fifth step compares the Z coordinate value of the real time position of the bucket with the Z coordinate value of the real time position of the bucket to compare whether the Z value of the real time position of the bucket is smaller or not. And if the Z value of the real time position of the bucket is smaller than the Z value of the lattice point after the fifth step, the Z value of the real time position of the bucket is assigned to the Z value of the lattice point.

이때, 상기 제6단계는, 할당된 격자점에 접근하는 버킷의 실시간 위치를 중심으로 하는 굴삭면의 범위 내에서 지형도에 할당될 새로운 격자점들의 X, Y 좌표가 중복되면 중복되는 격자점들의 Z값을 비교하여 할당된 격자점의 Z 좌표값이 버킷의 실시간 위치의 Z 좌표값보다 크면 할당된 격자점의 Z 좌표값을 버킷의 실시간 위치의 Z 좌표값으로 업데이트하여 지면상태 데이터를 생성하는 단계인 것을 특징으로 한다. If the X and Y coordinates of the new grid points to be allocated to the topographic map are overlapped within the range of the excavation surface centered on the real time position of the bucket approaching the assigned grid point, And if the Z coordinate value of the assigned grid point is larger than the Z coordinate value of the real time position of the bucket, the Z coordinate value of the assigned grid point is updated to the Z coordinate value of the real time position of the bucket to generate the ground state data .

그리고, 상기 버킷의 실시간 위치는 버킷의 끝단 정중앙을 기준으로 측정되는 X, Y, Z좌표로 이루어지며, 상기 버킷의 가로폭은 제원에 따라 설정된 것을 특징으로 한다. The real time position of the bucket may be X, Y, Z coordinates measured based on the center of the bucket tip, and the width of the bucket may be set according to the specification.

본 발명에 따르면, 상용화된 스마트 머신 가이던스로부터 버킷의 실시간 위치를 수신하고 이 좌표값들을 이용하여 토공작업이 진행되는 실제 지형의 변화를 반영한 지형도를 생성한 뒤 이것을 기준으로 굴삭면으로부터 버킷의 실시간 연직거리를 계산한다. According to the present invention, a real-time position of a bucket is received from a commercialized smart machine guidance, and a topographic map reflecting the change of the actual terrain where the earthworking work proceeds is generated using the coordinate values, Calculate the distance.

이와 같은 시스템의 결과값인 연직거리를 이용하면 운전자가 굴삭기로 작업을 수행할 때 버킷이 굴삭면에 얼마나 가까이 있는지 실시간으로 확인이 가능해 경험이 부족한 운전자가 깊은 굴삭과 같이 잘 보이지 않는 영역을 굴삭할 때에도 연직거리를 통해 버킷 위치의 파악이 가능하고, 이에 따라 버킷을 과도하게 지면에 삽입할 때 발생할 수 있는 굴삭기의 피칭(pitching)의 방지 효과가 있다.Using the vertical distance, which is the result of such a system, it is possible to check in real time how close the bucket is to the digging surface when the driver performs the work with the excavator, so that the inexperienced driver digs the invisible area It is possible to grasp the position of the bucket through the vertical distance, thereby preventing the pitching of the excavator that may occur when the bucket is excessively inserted into the ground.

도 1은 본 발명에 따른 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템의 버킷의 실시간 위치 측정을 위한 기준점 및 버킷 제원을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 좌표축 및 굴삭작업 시 굴삭기 기본자세(Position)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 버킷의 실시간 위치를 이용한 연직거리 산출 개념을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 지형도상에 0.1m 간격으로 버킷의 궤적을 표현한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 지형도상에 0.2m 간격으로 버킷의 궤적을 표현한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 굴삭면의 크기와 버킷의 실시간 위치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 지형도의 그리드를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 버킷이 지면에 삽입될 때의 굴삭면의 크기를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 버킷의 실시간 위치와 격자점 사이의 거리가 다를 때 버킷의 실시간 위치를 할당하는 경우를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 버킷의 실시간 위치와 격자점 사이의 거리가 같을 때 버킷의 실시간 위치를 할당하는 경우를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 기 할당된 격자점과 신규 할당 대상인 격자점의 표시 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 격자점의 업데이트 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 버킷의 실시간 위치에 따른 연직거리 계산 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템의 알고리즘을 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining reference points and bucket specifications for real-time position measurement of a bucket of an excavator bucket position and current excavation vertical distance topography system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the coordinate axes of the system according to the present invention and the basic position of an excavator during excavation work.
3 is a view illustrating a concept of calculating the vertical distance using the real time position of the bucket according to the present invention.
4 is a view showing a locus of a bucket at intervals of 0.1 m on a topographic map according to the present invention.
5 is a view showing the trajectory of a bucket at intervals of 0.2 m on a topographic map according to the present invention.
6 is a view for explaining the size of the excavation surface and the real-time position of the bucket according to the present invention.
7 is a view for explaining a topographic map grid according to the present invention.
8 is a view for explaining the size of the excavated surface when the bucket according to the present invention is inserted into the ground.
9 is a view for explaining a case where a real time position of a bucket is allocated when a distance between a real time position and a lattice point of the bucket according to the present invention is different.
10 is a view for explaining a case where a real time position of a bucket is allocated when a distance between a real time position and a lattice point of the bucket according to the present invention is the same.
11 is a view for explaining a display process of pre-allocated lattice points and lattice points to be newly allocated according to the present invention.
12 is a diagram for explaining a process of updating a lattice point according to the present invention.
13 is a view for explaining the vertical distance calculation process according to the real time position of the bucket according to the present invention.
14 is a diagram illustrating an algorithm of a vertical distance topographic system between an excavator bucket location and a current excavation site in accordance with the present invention.

이하, 본 발명에 따른 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템 및 연직거리 계산 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다. Hereinafter, the features of the excavator bucket according to the present invention and the current excavation surface vertical distance topography system and the vertical distance calculation method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템은 굴삭기(1) 버킷(10)의 실시간 위치를 이용해 공사현장의 굴삭면에 대한 실시간 지형도를 생성하고, 상기 지형도를 기준으로 버킷과 굴삭면 사이의 실시간 연직거리를 계산하는 시스템이다.Referring to Figures 1 and 2, the vertical distance topographic system between excavator bucket location and current excavator position in accordance with the present invention creates a real time topographic map of the excavation surface of a construction site using the real time location of the excavator 1 bucket 10 And calculates a real time vertical distance between the bucket and excavation surface based on the topographic map.

이때, 정해진 해상도에 맞게 생성된 그리드(Grid)상의 격자점(Grid Point)에 버킷(10)의 실시간 위치를 할당하고, 이러한 격자점 중 최저값의 집합을 실시간 지형도라 정의하고 지형도상 격자점과 버킷(10)의 실시간 위치를 비교함으로써 버킷(10)의 실시간 연직거리를 계산할 수 있다.At this time, a real-time position of the bucket 10 is assigned to a grid point on a grid generated according to a predetermined resolution, and a set of the minimum values among these grid points is defined as a real time topographical map, The real time vertical distance of the bucket 10 can be calculated by comparing the real time position of the bucket 10 with the real time position.

이와 같은 버킷(10)의 실시간 연직거리를 이용하면 굴삭면에 대한 시야 확보가 어려운 깊은 굴삭 등을 할 때에 피칭 방지를 할 수 있을 것으로 기대된다.Using such a real-time vertical distance of the bucket 10 is expected to prevent pitching when deep excavation or the like is difficult to secure a view on the excavated surface.

이와 같은 본 발명은 상용화된 실시간 버킷 위치 측정 시스템인 공지의 머신 가이던스(machine guidance)(2)를 통해 수집되는 버킷(10)의 3차원 실시간 위치 B(XB, YB, ZB)를 이용해 버킷과 굴삭면 사이의 실시간 연직거리를 계산한다.The present invention is based on the three-dimensional real-time position B (X B , Y B , Z B ) of the bucket 10 collected via the known machine guidance 2, which is a commercialized real-time bucket position measurement system Calculate the real-time vertical distance between bucket and excavation surface.

이 경우 본 발명에 따른 시스템은 머신 가이던스(2)를 그대로 이용하거나 또는 상기 머신 가이던스(2)로부터 버킷(10)의 3차원 실시간 위치 B(XB, YB, ZB)를 수집하는 데이터 처리수단(3)에서 실시간 연직거리를 계산할 수 있다.In this case, the system according to the present invention can perform the data processing for collecting the three-dimensional real-time position B (X B , Y B , Z B ) of the bucket 10 from the machine guidance 2 directly or using the machine guidance 2 The real-time vertical distance can be calculated in the means (3).

본 발명에서는 머신 가이던스(2)로부터 버킷(10)의 3차원 실시간 위치 B(XB, YB, ZB) 정보를 수집하는 데이터 처리수단(3)에서 실시간 연직거리를 계산하는 시스템만을 설명하지만, 머신 가이던스(2) 자체적으로 실시간 연직거리를 계산하는 방식도 본 발명과 동일한 기술범주에 속하는 것이다. The present invention describes only the system for calculating the real time vertical distance in the data processing means 3 for collecting the three-dimensional real-time position B (X B , Y B , Z B ) information of the bucket 10 from the machine guidance 2 , And the way that the machine guidance (2) itself calculates the real-time vertical distance belongs to the same technical category as the present invention.

물론, 상기 데이터 처리수단(3)은 계산된 실시간 연직거리를 표시하는 표시부가 구비되는 공지의 산업용 또는 휴대용 컴퓨터로 구성될 수 있다.Of course, the data processing means 3 may be a known industrial or portable computer having a display unit for displaying the calculated real-time vertical distance.

이하, 본 발명의 실시간 연직거리를 계산하기 위한 기본 가정 및 개념에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, basic assumptions and concepts for calculating the real-time vertical distance of the present invention will be described in detail.

우선, 스마트 머신 가이던스(2)에서 굴삭기 버킷(10)의 실시간 위치 B(XB, YB, ZB)를 수신한다. 이때, XB는 임의 시점에서의 버킷 끝단의 X좌표이고, YB는 임의 시점에서의 버킷 끝단의 Y좌표이며, ZB는 임의 시점에서의 버킷 끝단의 Z좌표로서, 단위는 m, 정확도는 mm이다.First, the real-time position B (X B , Y B , Z B ) of the excavator bucket 10 is received from the smart machine guidance 2. Where X B is the X coordinate of the bucket tip at any point in time, Y B is the Y coordinate of the bucket tip at any point in time, Z B is the Z coordinate of the bucket tip at any point in time, mm.

이때, 버킷(10)의 실시간 위치 B(XB, YB, ZB)는 도 1에 도시된 바와 같이 버킷(10)의 끝단 정중앙(C)을 기준으로 측정되며, 일반적인 굴삭기 버킷(10)의 제원을 감안하여 본 발명에서는 버킷(10)의 가로폭과 세로폭을 1m라고 설정한다. 물론 이와 같은 버킷(10)의 사이즈에 관한 정보는 제원에 따라 다르게 적용할 수 있다.At this time, the real-time position B (X B , Y B , Z B ) of the bucket 10 is measured based on the center C of the end of the bucket 10 as shown in FIG. The lateral width and the vertical width of the bucket 10 are set to 1 m in the present invention. Of course, the information on the size of the bucket 10 may be applied differently depending on the specification.

한편, 본 발명에서 사용하는 좌표축은 도 2에 도시된 바와 같이 정북방향(North)을 Y축으로 정의하고, 동쪽(East)을 X축으로 정의하며, 상기 XY평면에 수직인 축 즉 중력방향의 반대방향(-g)인 축을 Z축이라 정의한다. 이후 시스템 설명에서는 도 2와 같이 굴삭기(1)가 정북방향을 바라보고 차체 바닥면이 중력가속도에 수직한 자세(Position)로 있는 것을 기본가정으로 한다. 2, the north (North) axis is defined as a Y axis, the east (East) is defined as an X axis, and an axis perpendicular to the XY plane, i.e., a gravity direction The axis in the opposite direction (-g) is defined as the Z-axis. Hereinafter, the system assumes that the excavator 1 looks in the north-right direction and the floor of the vehicle body is in a position perpendicular to gravitational acceleration as shown in FIG.

이때, 굴삭기(1)는 상부회전체(11)와 하부구동체(12)로 나누어진 구조로서, 굴삭기의 상부회전체(11)가 회전하는 것을 선회라 한다. At this time, the excavator 1 is divided into an upper rotating body 11 and a lower driving body 12, and the rotation of the upper rotating body 11 of the excavator is referred to as turning.

그리고, 상부회전체(11)에서 운전석을 기준으로 가까이 있는 팔부분을 붐(boom)이라고 하며, 버킷(10)과 붐 사이의 팔 부분을 암(arm)이라고 한다. 이때, 버킷(10)은 암과 연결되어 직접 작업을 하는 부분으로서 교환이 용이한 구조로 되어 있다.An arm portion near the driver's seat in the upper rotating body 11 is referred to as a boom and an arm portion between the bucket 10 and the boom is referred to as an arm. At this time, the bucket 10 is directly connected to the arm to perform the work, and is easily replaced.

본 발명은 실시간으로 현재 굴삭하고 있는 지면, 즉 굴삭면으로부터 버킷이 위치한 수평면까지 Z축방향으로 얼마나 떨어져있는지를 나타내는 연직거리를 산출하는 시스템의 구현을 목적으로 하며, 시스템 구현을 위해서는 다음의 두가지가 필요하다.The object of the present invention is to realize a system for calculating a vertical distance indicating how far away from the current excavated surface, i.e., the excavated surface to the horizontal plane where the bucket is located, in the Z axis direction in real time. need.

첫째는 버킷의 실시간 위치로서, 이는 전술한 바와 같이 머신 가이던스(2)로부터 수신한다. 버킷의 실시간 위치는 실제 공사현장에서의 버킷의 실시간 위치를 의미하며, 버킷(10)의 움직임에 따라 실시간으로 변화되는 버킷(10)의 위치는 3차원 좌표축 X, Y, Z를 기준으로하는 좌표값의 형태로 출력된다.The first is the real-time position of the bucket, which is received from the machine guidance 2 as described above. The position of the bucket 10, which changes in real time according to the motion of the bucket 10, is determined based on coordinates (X, Y, Z) based on the three-dimensional coordinate axes X, It is output in the form of a value.

두번째로 필요한 것은 현재 굴삭작업이 이뤄지고 있는 공사현장에 대한 지형도이다. 공사현장의 지면이 어떻게 생겼는지, 그 지면에 대한 실시간 높낮이가 수치적으로 표현된 지형도가 있어야 지면과 버킷의 실시간 위치를 비교하여 연직거리를 계산할 수 있다.The second requirement is a topographic map of the construction site where excavation work is currently being carried out. The vertical distance can be calculated by comparing the actual position of the bucket with the ground by using a topographical map in which the floor of the construction site is expressed numerically as the real time elevation of the floor.

이때, 연직거리 계산을 위한 지형도는 버킷(10)의 실시간 위치, 즉 버킷(10)의 실시간 좌표값들을 수집함으로써 생성할 수 있다. 버킷의 실시간 위치란 실제 공간상에서 버킷(10)이 위치한 곳을 실시간으로 표현한 좌표값을 의미한다. 그러므로 버킷(10)이 지면에 닿았을 때, 즉 위치했을 때의 버킷의 실시간 위치가 바로 해당 지면의 실시간 좌표값이 되며, 이는 지형도 생성을 위한 중요한 정보이다. At this time, the topographic map for calculating the vertical distance can be generated by collecting real-time positions of the bucket 10, i.e., real-time coordinate values of the bucket 10. [ The real-time position of the bucket means a coordinate value representing a real-time location of the bucket 10 on the actual space. Therefore, when the bucket 10 touches the ground, that is, when the bucket 10 is positioned, the real-time position of the bucket becomes the real-time coordinate value of the ground, which is important information for generating the topographical map.

도 3은 버킷의 실시간 위치를 이용한 연직거리 산출 개념을 도시한 도면이다. 이에 의하면 굴삭을 위해 버킷(10)이 지면에 접근할 때 버킷의 실시간 위치는 B1과 같이 버킷이 공중에 떠있는 경우에 해당한다. 버킷이 지면에 닿게 되면 그때의 버킷의 실시간 위치는 B2가 되며, 이때 B2는 실시간 지면의 위치를 나타내게 된다. 3 is a diagram showing a concept of calculating the vertical distance using the real time position of the bucket. According to this, the real time position of the bucket when the bucket 10 approaches the ground for digging corresponds to the case where the bucket floats in the air like B1. When the bucket reaches the ground, the real time position of the bucket at that time is B2, where B2 represents the position of the real time ground.

그러므로, B2와 같은 좌표값들을 수집하게 되면 이것이 바로 공사현장의 실시간 지면의 위치를 나타내는 지형도가 되는 것이다. 이러한 지형도를 이용하면 B1과 B2의 거리차이를 이용하여 버킷이 위치한 수평면과 지면의 높이차이인 연직거리 H를 구할 수 있다. Therefore, when the coordinate values such as B2 are collected, this is a topographic map indicating the location of the real-time ground in the construction site. Using this topographic map, the vertical distance H, which is the height difference between the horizontal plane where the bucket is located and the ground, can be obtained by using the distance difference between B1 and B2.

이는 바로 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템의 구현을 위한 기본개념으로, 이하에서는 본 시스템을 구성하는 개별요소들의 정의와 개념에 대해 설명한다.This is the basic concept for the implementation of the vertical distance topography system between the excavator bucket position and the current excavation surface, and the definitions and concepts of the individual elements constituting the system will be described below.

우선 지형도란 공사현장의 실시간 위치정보, 즉 실제 공사현장의 지면상태를 기록하기 위한 가상의 3차원 지도로서, 현재 굴삭작업이 진행되는 공사현장의 지면으로부터 Z축방향으로 버킷(10)이 위치한 수평면까지 얼마나 높이 떨어져 있는지 산출하기 위한 기본바탕이 된다.The topographic map is a virtual three-dimensional map for recording the real-time position information of the construction site, that is, the ground state of the actual construction site, and is a horizontal plane in which the bucket 10 is located in the Z- Which is the base for calculating how far apart from the center.

공사현장의 실시간 위치정보는 버킷의 실시간 위치 데이터로부터 생성되므로 공사현장의 실시간 위치정보를 지형도상에 표현하는 방법에 대해서 정의하기 위하여 버킷(10)의 움직임과 버킷(10)의 실시간 위치 데이터가 갖는 특징을 우선 살펴볼 필요가 있다.Since the real-time position information of the construction site is generated from the real-time position data of the bucket, the motion of the bucket 10 and the real-time position data of the bucket 10 Features need to be reviewed first.

실제 공간상에서의 버킷(10)의 움직임은 선(Line)의 형태로서 연속적이라는 특징을 갖는다. 이와 달리 버킷(10)의 실시간 위치 데이터는 비연속적이라는 특징을 갖는 점(dot) 형태로서 실제 버킷(10)의 움직임을 구성하는 선의 한 요소라고 볼 수 있다. 이론상 이러한 버킷(10)의 실시간 위치를 나타내는 점을 무한히 많이 모으면 버킷(10)의 연속적인 움직임을 표현하는 것이 가능하다.And the movement of the bucket 10 in the actual space is continuous as a form of a line. In contrast, the real-time position data of the bucket 10 may be regarded as an element of a line constituting the movement of the actual bucket 10 in the form of a dot having a feature of being discontinuous. It is possible in theory to represent a continuous movement of the bucket 10 by collecting infinitely many points representing the real time position of such bucket 10. [

한편, 시스템의 저장공간의 한계로 인해 실제로 무한히 많은 버킷(10)의 위치 데이터를 모두 사용하는 것은 불가능하며, 따라서 시스템의 목적에 부합하는 오차범위를 만족키면서 동시에 시스템 운용 능력에 적합한 데이터량이 어느 정도인지에 대한 정의가 필요하다. On the other hand, due to the limitation of the storage space of the system, it is impossible to use all of the position data of the infinite number of buckets 10, so that the amount of data suited to the system operating ability It is necessary to define the degree of recognition.

즉, 머신 가이던스(2)에서 수신하는 1mm단위의 정확도를 가지는 버킷(10)의 실시간 위치 데이터를 좀 더 시스템 운용에 적합한 수준인 1cm나 10cm 등으로 정확도의 단위를 조정하여 저장할 데이터의 수를 줄여 효율적인 시스템 운용을 할 필요가 있다.That is, the real-time position data of the bucket 10 having the accuracy of 1 mm unit received by the machine guidance 2 can be further reduced by reducing the number of pieces of data to be stored by adjusting the units of accuracy to 1 cm or 10 cm, Efficient system operation is required.

이러한 데이터량의 조정은 지형도의 간격인 해상도(Resolution) 개념과 연결된다. 도 4와 도 5는 YZ평면 상에서의 동일한 버킷(10)의 궤적에 대해 각각 0.1m의 간격과 0.2m의 간격으로 표현한 것이다. 이에 의하면 도 4에서와 같이 버킷(10)의 궤적을 0.1m 간격으로 표현한 경우 9개의 좌표값으로 표현되는 반면에, 도 5에서와 같이 버킷(10)의 궤적을 0.2m 간격으로 표현한 경우 4개의 좌표값으로 표현됨을 알 수 있다. 이를 통해 버킷(10)의 궤적을 더 좁은 간격으로 표현할수록 실제 버킷(10)의 궤적에 가깝게 표현이 가능함을 알 수 있고, 이와 같이 더 좁은 간격으로 표현된 지형도는 그렇지 않은 지형도보다 지면상태를 보다 더 실제에 가깝게 표현이 가능함도 알 수 있다. This adjustment of the amount of data is connected to the concept of resolution, which is the interval of the topographic map. FIGS. 4 and 5 show the intervals of 0.1 m and 0.2 m, respectively, with respect to the locus of the same bucket 10 on the YZ plane. 4, when the trajectory of the bucket 10 is represented by an interval of 0.1 m, the trajectory of the bucket 10 is expressed by nine coordinate values, whereas when the trajectory of the bucket 10 is expressed by an interval of 0.2 m as shown in FIG. 5, It can be seen that this is expressed by coordinate value. As the trajectory of the bucket 10 is expressed at a narrower interval, it can be seen that the trajectory of the bucket 10 can be expressed closer to the trajectory of the actual bucket 10. As a result, the topographical map expressed by the narrower interval It can be seen that it is possible to express it closer to reality.

그러므로, 산출되는 연직거리의 정확도를 높이기 위해서는 최대한 좁은 간격으로 버킷의 궤적을 표현해야 한다. 하지만 시스템 운용의 측면에서 보면 간격을 좁게 할수록 데이터의 양, 즉 좌표값들이 많아져서 시스템 과부하를 초래하게 된다. Therefore, in order to increase the accuracy of the calculated vertical distance, the trajectory of the bucket should be expressed at the narrowest interval as possible. However, from the viewpoint of system operation, as the interval is narrowed, the amount of data, that is, the coordinate values, increases, resulting in system overload.

그래서, 시스템 과부하를 최소화하면서 운전자 입장에서 굴삭작업시 실제적으로 도움이 될 수 있는 연직거리 산출을 위한 적정수준의 간격이 되는 해상도에 대한 설정이 필요하다. Therefore, it is necessary to set an appropriate level of resolution for calculating the vertical distance, which can be practically helpful in the excavation work for the driver, while minimizing the system overload.

본 발명의 지형도는 해상도의 개념이 포함된 지형도로서, 실시간 지형도란 버킷(10)의 실시간 위치 데이터와 적절한 해상도의 설정을 통해 계속해서 변화하는 공사현장의 실시간 지면상태를 실제에 가깝게 표현한 가상의 3차원 지도이다. 이와 같은 실시간 지형도는 지형도상의 공사현장의 실시간 위치정보들은 실제에 가까운 근사값으로, 본 시스템에서의 실제값은 실제 공사현장의 위치정보이고, 근사값은 가상의 지형도상에 표현된 공사현장의 위치정보이다. The topographical map of the present invention is a topographical map including the concept of resolution. The real-time topographical map is a virtual three-dimensional map showing the real-time ground state of the construction site continuously changing through the setting of the real- It is a dimensional map. In this real-time topographical map, the real-time location information of the construction site on the topographic map is close to the actual value, the actual value in the system is the location information of the actual construction site, and the approximate value is the location information of the construction site expressed on the virtual topographic map .

다음으로 해상도(Resolution) 설정에 대해 살펴보면, 전술한 바와 같이 지형도는 버킷의 실시간 좌표값들을 통해 공사현장의 지면상태를 나타낸 것으로서 시스템 과부하를 최소화하기 위해서는 버킷의 실시간 위치를 적절한 해상도에 맞춰서 표현할 필요가 있다. Next, as to the resolution setting, as described above, the topographical map shows the ground state of the construction site through the real-time coordinate values of the bucket. In order to minimize the system overload, it is necessary to express the real- have.

이에 본 발명에서는 버킷의 제원적 특성에 따라 시스템 운용에 적합한 해상도를 체택함이 바람직하다. 이에 본 발명에서 X, Y축의 해상도는 동일하나 Z축의 해상도는 X, Y축의 해상도와 다르게 설정한다. 도 3을 다시 참고하면 지면으로부터의 버킷(10)까지의 연직거리는 Z축 좌표값으로부터 산출됨을 알 수 있다. Therefore, in the present invention, it is preferable to select a resolution suitable for system operation according to the specification characteristics of the bucket. Accordingly, in the present invention, the resolutions in the X and Y axes are the same, but the resolution in the Z axis is set different from the resolution in the X and Y axes. Referring back to FIG. 3, it can be seen that the vertical distance from the ground to the bucket 10 is calculated from the Z-axis coordinate values.

따라서, 높은 정밀도의 연직거리 산출을 위해서는 Z축에 대해 가능한 높은 해상도를 설정하는 것이 유리하다. 본 발명에서는 버킷의 실시간 위치를 측정하는 GPS의 오차가 2 ~ 3cm임을 고려하여 이 오차범위보다는 큰 5cm를 Z축의 해상도로 설정한다. 물론, 이러한 해상도는 GPS를 비롯하여 위치를 측정하는 센서의 오차범위에 따라 달라질 수 있다.Therefore, it is advantageous to set the resolution as high as possible for the Z-axis for the vertical distance calculation with high precision. In the present invention, considering the error of the GPS measuring the real-time position of the bucket is 2 to 3 cm, a resolution of 5 cm larger than the error range is set as the resolution of the Z axis. Of course, this resolution can vary depending on the error range of the sensor, which measures the position, including the GPS.

그리고, X, Y축도 Z축과 같이 해상도를 동일하게 5cm로 설정할 수 있으나, 이는 데이터의 수가 많아지게 되어 시스템 과부하를 초래할 수 있으므로 시스템 과부하를 최소화하기 위해 데이터 수를 줄일 수 있다면 해상도를 낮추는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 이점을 고려하여 X, Y축의 해상도를 설정한다.Also, the X and Y axes can be set to have the same resolution of 5 cm as the Z axis. However, since the number of data increases, the system overload can be caused. Therefore, if the number of data can be reduced in order to minimize system overload, In the present invention, the resolutions of the X and Y axes are set in consideration of this point.

이때, 굴삭기(1)의 기본자세를 고려하면 버킷(10)의 실시간 위치의 좌표값 중 X, Y 좌표값은 굴삭기(1)의 선회로 인해 변화됨을 알 수 있는데, 버킷(10)이 움직이는 범위는 도 6에서와 같다. Considering the basic attitude of the excavator 1, it can be seen that the X and Y coordinate values of the coordinate values of the real time position of the bucket 10 are changed due to the turning of the excavator 1, As shown in Fig.

도 6은 굴삭면의 크기와 버킷의 실시간 위치를 설명하기 위해 도시한 도면으로, 버킷(10)의 가로폭이 1m인 경우, 버킷(10)의 실시간 위치는 버킷의 가로폭의 정중앙(C)에서 측정되므로 굴삭면의 크기는 ①을 기준으로 좌우 0.5m의 폭을 가지게 된다. 그러므로 버킷의 실시간 위치가 ①로 표현되는 굴삭면이 바로 AREA 1이 된다.6 is a view for explaining the size of the excavation surface and the real time position of the bucket. In the case where the width of the bucket 10 is 1 m, the real time position of the bucket 10 corresponds to the center C of the width of the bucket. , The size of excavated surface has a width of 0.5m on both sides of ①. Therefore, the excavation surface where the real-time position of the bucket is represented by ① becomes AREA1.

그리고, AREA 1에서의 굴삭작업이 끝난 후 다음 굴삭대상으로 이동할 때의 버킷(10)의 위치는 버킷(10)의 가로폭에 의하여 결정된다. 즉, 굴삭작업이 완료된 AREA 1의 폭이 1m이므로 작업자는 버킷(10)의 가로폭 1m를 고려하여 버킷(10)을 ①로부터 최소한 0.5m 떨어진 ② 또는 1m 떨어져있는 ③에 위치시킨 후 AREA 2에 대한 작업을 진행하게 된다. The position of the bucket 10 when moving to the next excavation target after the digging operation in the AREA 1 is finished is determined by the lateral width of the bucket 10. [ In other words, since the width of the AREA 1 completed by the excavation work is 1 m, the operator places the bucket 10 at least 0.5 m away from ① and ③ away from ① considering the width 1 m of the bucket 10, I will work on.

따라서, XY평면에서 버킷(10)은 최소한 0.5m정도의 간격으로 이동한 것으로 볼 수 있다. Therefore, it can be seen that the bucket 10 has moved at an interval of at least 0.5 m in the XY plane.

그리고, 버킷(10)의 움직임 범위가 0.5m 간격으로 이루어지므로 해상도는 최소한 0.5m이하가 되어야 하고, 버킷(10)의 움직임은 선회를 통해 이뤄지므로 X, Y축은 동일한 해상도를 가져야 한다. 이에 본 발명에서는 전술한 시스템 과부하 문제를 고려하여 0.5m보다 작은 0.1m를 X, Y축의 해상도로 설정한다.Since the motion range of the bucket 10 is 0.5 m, the resolution must be at least 0.5 m and the movement of the bucket 10 is performed by turning. Therefore, the X and Y axes must have the same resolution. In the present invention, in consideration of the above-mentioned system overload problem, 0.1 m smaller than 0.5 m is set as the resolution of the X and Y axes.

한편, 도 7은 지형도의 그리드를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 이에 의하면 지형도에 주어진 해상도를 반영시 X, Y축 0.1m, Z축 0.05m 간격으로 배열된 격자무늬의 회색선으로 표현할 수 있다. 이러한 격자무늬를 그리드(Grid)(G)라고 하며, 회색선들이 교차할 때 생기는 교차점을 격자점(Grid Point)(P)이라고 한다.On the other hand, Fig. 7 is a diagram for explaining a topographic map grid. According to this, when the resolution given to the topographic map is reflected, it can be expressed as a grid line gray line arranged at intervals of 0.1m on the X axis and Y axis and 0.05m on the Z axis. This grid pattern is called a grid (G), and the intersection that occurs when the gray lines intersect is called a grid point (P).

이때, 격자점(P)은 지형도상에서 버킷(10)의 실시간 위치를 저장하기 위한 공간으로서의 역할을 한다. 머신 가이던스(2)에서 수신하게 되는 버킷(10)의 실시간 위치는 B(1.321, 2.738, 3.564)와 같이 표현된다. 반면, 지형도상의 격자점(P)은 주어진 해상도 0.1m 간격으로 배열되었기 때문에 P1(1.2, 2.6, 3.4), P2(1.4, 2.8, 3.6) 등으로 표현된다. At this time, the grid point P serves as a space for storing the real-time position of the bucket 10 on the topographic map. The real-time position of the bucket 10 to be received at the machine guidance 2 is expressed as B (1.321, 2.738, 3.564). On the other hand, the grid points (P) on the topographic map are represented by P1 (1.2, 2.6, 3.4), P2 (1.4, 2.8, 3.6)

즉, 격자점(P)의 좌표값은 소수점 첫째자리까지만 표현되기 때문에 소수점 셋째자리까지 표현이 되는 버킷(10)의 실시간 위치는 지형도상에 나타낼 수가 없다. That is, since the coordinate value of the grid point P is expressed only up to the first decimal point, the real-time position of the bucket 10 representing the third decimal place can not be displayed on the topographical map.

그러므로, 버킷(10)의 실시간 위치를 지형도상에 표현하기 위해서는 어떤 식으로든 격자점(P)을 이용하여 버킷(10)의 실시간 위치를 나타내어야 하는데, 이를 위해 필요한 작업이 버킷(10)의 실시간 위치를 격자점(P)에 할당(Assign)하는 것이다. Therefore, in order to express the real-time position of the bucket 10 on the topographical map, it is necessary to indicate the real-time position of the bucket 10 using the grid point P in some way, And assigning the position to the grid point P.

이하 지형도상에 버킷의 실시간 위치 할당에 관해 설명한다.Hereinafter, the real-time position allocation of the bucket will be described on the topographic map.

지형도상에는 지면상태, 즉 지면의 높이에 관한 좌표값들이 표현된다. 버킷(10)이 지면에 닿았을 때의 버킷(10)의 실시간 위치 B가 곧 해당 지면의 좌표값을 나타내므로, 지면상태는 버킷(10)의 실시간 위치 B를 이용하여 표현가능하다. 따라서, 지형도에 지면상태를 표현하는 것은 2단계에 거쳐 이뤄진다. On the topographical map, coordinate values related to the ground state, i.e., the height of the ground, are expressed. The ground state can be expressed using the real time position B of the bucket 10 since the real time position B of the bucket 10 when the bucket 10 contacts the ground immediately represents the coordinate value of the ground. Therefore, expressing the ground state in the topographic map is done in two steps.

첫째 단계는 버킷(10)의 실시간 위치 B를 지형도상의 격자점에 할당하는 것이고, 두번째 단계는 버킷(10)의 실시간 위치 B로부터 실시간으로 할당되는 격자점들을 비교하여 지면상태를 나타내는 격자점들을 도출해내는 과정이다. The first step is to assign the real time position B of the bucket 10 to the lattice points on the topographic map and the second step is to compare the lattice points assigned in real time from the real time position B of the bucket 10 to derive lattice points representing the ground state It is the process of issuing.

먼저, 지형도상에 지면상태를 표현하기 위한 첫번째 과정인 버킷(10)의 모든 궤적, 즉 버킷(10)의 실시간 위치 B를 지형도상의 격자점(P)에 할당하는 과정에 대해 설명한다.First, a process of assigning all the trajectories of the bucket 10, that is, the real-time position B of the bucket 10, to the lattice points P on the topographical map, which is the first process for expressing the ground state on the topographic map, will be described.

우선 할당(Assign)이란 버킷(10)의 실시간 위치 B로부터 추정 가능한 공사현장의 모든 위치 데이터를 지형도상에 격자점(P)으로 표현하는 것이다. 버킷(10)의 실시간 위치 B는 도 1에서와 같이 버킷(10) 끝단의 중앙(C)에서 측정된다는 점과 버킷의 구조를 고려하면, 버킷(10)의 실시간 위치 B라는 하나의 좌표값을 이용해 실제 공사현장의 다수의 좌표값들을 추정하는 것이 가능하다. 본 발명에서는 버킷(10)의 실시간 위치 B로부터 추정되는 공사현장의 좌표값들을 도출해내기 위한 기준으로서 버킷(10)이 지면에 삽입될 때의 굴삭면의 크기를 고려한다.Assignment is to represent all the position data of the construction site which can be estimated from the real-time position B of the bucket 10, as a grid point P on the topographical map. Considering the fact that the real time position B of the bucket 10 is measured at the center C of the end of the bucket 10 and the structure of the bucket as shown in Fig. 1, one coordinate value of the real time position B of the bucket 10 It is possible to estimate a plurality of coordinate values of an actual construction site. The present invention considers the size of the digging surface when the bucket 10 is inserted into the ground as a reference for deriving the coordinate values of the construction site estimated from the real time position B of the bucket 10. [

도 8은 버킷이 지면에 삽입될 때의 굴삭면의 크기를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 8의 (1)은 굴삭작업 중 버킷(10)의 끝단이 지면에 삽입될 때 측면에서 바라본 모습으로, 도 2에 도시된 굴삭기(1)의 기본자세를 고려하면 이것은 YZ평면상의 굴삭기 모습이며, 버킷(10)의 구조로 인해 움푹 파이는 굴삭면(S)의 폭이 0.1m가 됨을 나타낸다. 이 폭은 도 8의 (2)에서 볼 수 있는 것과 같이 XY 평면상의 직사각형으로 표현된 굴삭면(S)의 세로폭이 되며, 굴삭면(S)의 가로폭은 버킷(10)의 가로폭과 동일한 1m가 된다. 이러한 굴삭면(S)은 버킷(10)의 끝단이 지면에 삽입될 때 버킷(10)의 구조로 인해 한번에 파이는 부분을 나타내므로, 버킷(10)의 실시간 위치 B를 포함한 굴삭면(S) 내의 모든 점들은 B의 Z값에 매우 근사한 Z값을 갖는다고 볼 수 있으며 본 발명에서는 두 값이 동일하다고 설정한다.8 is a view for explaining the size of the excavated surface when the bucket is inserted into the ground. 8 (1) is a side view when the end of the bucket 10 is inserted into the ground during the excavation work. Considering the basic attitude of the excavator 1 shown in Fig. 2, this is the shape of the excavator on the YZ plane And the width of the excavated surface S is 0.1 m due to the structure of the bucket 10. This width is the vertical width of the excavated surface S represented by the rectangle on the XY plane as seen in FIG. 8 (2), and the horizontal width of the excavated surface S is equal to the horizontal width of the bucket 10 The same 1 m. This excavating surface S represents the pie portion at one time due to the structure of the bucket 10 when the end of the bucket 10 is inserted into the ground surface so that the excavated surface S including the real time position B of the bucket 10, All the points within B are considered to have a Z value very close to the Z value of B, and in the present invention, the two values are set to be equal to each other.

따라서, 지형도상에 실시간 위치 B를 할당하는 과정은 이러한 굴삭면의 크기를 고려하여 XY평면상에서 굴삭면의 범위 내에 속하는 격자점들에 실시간 위치 B와 동일한 Z값을 부여함으로써 이루어진다. 이와 관련한 예를 도 9 및 도 10을 참고로 설명한다. Therefore, the process of assigning the real-time position B on the topographical map is performed by giving the same Z value as the real-time position B to the lattice points belonging to the excavation plane on the XY plane in consideration of the size of the excavated surface. An example related to this will be described with reference to Figs. 9 and 10. Fig.

도 9의 (1)은 XY 평면상의 실시간 위치 B와 그 실시간 위치 B 주변의 4개의 격자점간의 거리가 다를 때 이 데이터를 그리드상의 격자점에 할당하는 과정을 설명하기 위한 예다. 이와 같은 경우 도 9의 (2)에서와 같이 실시간 위치 B 주변 4개의 격자점들 중에서 굴삭면(S)의 범위인 직사각형 내에 속하는 격자점들은 ①, ④번이고, 이들과 동일 선상에 있는 격자점들까지 포함하면 이들이 바로 굴삭면의 범위 내에 속하는 격자점들의 집합이 된다. 도 9의 (3)은 이를 XY평면 그리드상에 나타낸 것이다. 굴삭면의 범위 내에 속하는 격자점은 ①, ④번 격자점을 포함하여 총 10개이며 이 격자점들에 실시간 위치 B와 동일한 Z값을 부여함으로써 할당이 이루어진다.9 (1) is an example for explaining a process of assigning the data to grid points on the grid when the distance between the real time position B on the XY plane and the four grid points around the real time position B is different. In this case, as shown in FIG. 9 (2), the lattice points belonging to the rectangle within the range of the excavation plane S among the four lattice points around the real time position B are ① and ④, and the lattice points They are the set of lattice points that fall within the range of excavation planes. Figure 9 (3) shows this on the XY plane grid. The grid points belonging to the excavation plane are 10 in total including the grid points ① and ④, and these grid points are allocated by giving the same Z value as the real-time position B.

이에 대해 도 10의 (1)은 XY평면상의 B와 B 주변의 4개 격자점간의 거리가 동일한 경우에 할당하는 이 데이터를 그리드상의 격자점에 할당하는 과정을 설명하기 위한 예다. 이와 같은 경우 도 10의 (2)에서와 같이 굴삭면의 범위에는 B 주변 격자점인 ①, ②, ③, ④번 격자점과 함께 이들과 동일 선상에 있는 격자점들이 포함된다. FIG. 10 (1) is an example for explaining a process of assigning this data to the grid points on the grid when the distances between the four grid points around B and B on the XY plane are the same. In this case, as shown in FIG. 10 (2), the excavation plane includes lattice points 1, 2, 3, and 4, which are neighboring lattice points around B, and lattice points on the same line.

따라서, 그림10의 (3)에서 볼 수 있는 것과 같이 총 20개의 격자점에 B와 같은 Z값을 부여함으로써 할당이 이뤄진다. 이와 같은 방식으로 B와 주변의 격자점 사이의 거리가 같은 경우에도 할당을 수행할 수 있다.Thus, as shown in Fig. 10 (3), assignments are made by assigning Z values such as B to a total of 20 grid points. In this way, the assignment can be performed even when the distance between B and the surrounding lattice points is the same.

다음으로 두번째 단계로서 실시간으로 할당되는 격자점들을 비교하여 지면상태를 나타내는 격자점들을 도출해내는 과정에 대해 설명한다. Next, as a second step, a process of deriving lattice points representing a ground state by comparing lattice points allocated in real time will be described.

우선 지면상태는 지면의 높이에 관한 정보로서 굴삭이 진행됨에 따라 실시간으로 변화한다. 지면상태를 나타내는 좌표값은 수신된 버킷(10)의 실시간 위치 B의 값들 중 버킷(10)이 지면에 닿았을 때의 B와 동일하다. 굴삭이 진행되면, 굴삭 전보다 지면의 높이가 낮아지므로 임의 시점에서의 지면상태는 동일한 X, Y값을 갖는 좌표값들 중 Z 좌표값이 최저일 때를 의미한다. First, the ground state is information on the height of the ground, and changes in real time as excavation proceeds. The coordinate value indicating the ground state is the same as B when the bucket 10 touches the ground surface among the values of the real time position B of the received bucket 10. [ When excavation proceeds, the height of the ground becomes lower than that before excavation. Therefore, the ground state at a certain point of time means that the Z coordinate value among the coordinate values having the same X and Y values is the lowest.

따라서, 버킷(10)의 움직임에 따른 실시간 최저 Z 좌표값을 갖는 B를 찾아서 격자점에 할당함으로써 실시간 지면상태를 표현하는 지형도를 만들 수 있다.Accordingly, a topographical map expressing a real time ground state can be made by locating B having a real-time lowest Z coordinate value in accordance with the movement of the bucket 10 and assigning it to a grid point.

굴삭이 진행됨에 따라 할당되어야 하는 격자점 데이터가 계속해서 변화되며, 이는 격자점의 업데이트가 이루어져야한다는 것을 의미한다. 도 11을 참고하면 이와 같은 격자점의 업데이트에 대한 설명이 가능하다. 이전에 수행된 굴삭으로 인해 할당된 격자점을 P라 하고 이렇게 기 할당된 격자점에 새롭게 접근하는 버킷의 실시간 위치를 B라 한다. As grinding progresses, the grid point data to be allocated is continuously changed, which means that the grid point must be updated. Referring to FIG. 11, it is possible to explain the update of such a lattice point. Let P be the grid point assigned due to the previous excavation and B the real-time position of the bucket that is newly approaching the pre-assigned grid point.

이때, B를 중심으로 하는 굴삭면의 범위를 빨간색 직사각형으로 나타내었으며, 이 범위 내에서 지형도에 할당될 새로운 격자점들은 ○로 표시하였다. 즉, 격자점 ○는 격자점 할당 업데이트의 후보집단을 의미한다. 기 할당된 격자점 P 집단과 새롭게 생성되는 할당 업데이트 후보인 격자점 ○ 집단들 중 X, Y 좌표가 중복되는 격자점들이 생기게 되는데, 이 격자점들이 바로 ⓟ로 표시된 것이다. In this case, the range of the excavated surface around B is represented by a red rectangle, and new lattice points to be assigned to the topographic map within this range are marked with a circle. That is, the lattice point O denotes a candidate group of the lattice point allocation update. There are grid points with X and Y coordinates overlapping among the pre-allocated grid point P group and the newly generated allocation update candidate grid point group, and these grid points are indicated by ⓟ.

이와 같이 X, Y 좌표가 중복되는 격자점들의 Z값을 비교하여 더 작은 Z값을 갖는 격자점을 새롭게 할당함으로써 격자점의 업데이트가 이루어진다. 예를 들어, P로 표현된 격자점 중 하나의 좌표값이 (0.8, 0.9, 1)이고 ○로 표현된 격자점 중 하나의 좌표값이 (0.8, 0.9, 0.95)라면 ○의 Z 좌표값이 더 작으므로 P가 할당되었던 격자점에 ○라는 격자점을 새롭게 할당하여 업데이트할 수 있으며, 그 결과 도 12와 같이 ⓟ로 표현되었던 격자점이 ○로 표현된다.As described above, the lattice points are updated by comparing the Z values of lattice points having overlapping X and Y coordinates and assigning new lattice points having a smaller Z value. For example, if one of the lattice points represented by P is (0.8, 0.9, 1) and one of the lattice points represented by O is (0.8, 0.9, 0.95), the Z coordinate value of? A grid point of "? &Quot; can be newly assigned and updated at the grid point to which P has been assigned. As a result, the grid point represented by?

이상의 내용을 정리하면 기할당된 격자점 P (XP, YP, ZP)와 버킷의 실시간 위치 B로부터 할당될 격자점 B (XB, YB, ZB)에서, (XP, YP) = (XB, YB)이고 ZP > ZB이면, (XP, YP, ZP)에 (XB, YB, ZB)을 할당한다. Summarizing the above information, the grid point assigned group P in (X P, Y P, Z P) and the lattice point B (X B, Y B, Z B) to be assigned from the real-time position B of the bucket, (X P, Y P) = (X B, Y B) , and P Z> Z is B, and assigns a (X B, Y B, Z B) to (X P, Y P, Z P).

즉, 기할당된 격자점 P와 버킷의 실시간 위치 B로부터 할당될 격자점 B의 X, Y 좌표값이 동일한 상태에서, 기할당된 격자점 P의 Z 좌표값이 버킷의 실시간 위치 B의 Z 좌표값보다 크면 기할당된 격자점 P의 Z 좌표값을 버킷의 실시간 위치 B의 Z 좌표값으로 업데이트한다. That is, in a state where the X, Y coordinate values of the pre-assigned lattice point P and the lattice point B to be allocated from the real time position B of the bucket are the same, the Z coordinate value of the pre- Value, the Z coordinate value of the pre-assigned grid point P is updated to the Z coordinate value of the real time position B of the bucket.

이러한 격자점 업데이트 과정을 거치게 되면 지형도상에는 Z값이 최저가 되는 격자점만 기록이 되며 이 지형도상의 지면상태 데이터를 이용하여 굴삭면과 버킷 사이의 연직거리를 산출할 수 있게 된다.When the lattice point updating process is performed, only the lattice points having the lowest Z value are recorded on the topographic map, and the vertical distance between the excavated surface and the bucket can be calculated using the ground state data on the topographic map.

이와 같이 지형도와 버킷의 실시간 위치 B를 이용하면 굴삭면과 버킷의 실시간 연직거리를 계산할 수 있다. Thus, using the topographic map and the real-time position B of the bucket, the real-time vertical distance between the digging surface and the bucket can be calculated.

연직거리 계산법은 버킷의 실시간 위치 B에 근접한 지형도상의 격자점들의 갯수에 따라 2가지로 나뉜다. The vertical distance calculation is divided into two according to the number of grid points on the topographic map close to the real time position B of the bucket.

도 13은 버킷의 실시간 위치에 따른 연직거리 계산 과정을 설명하기 위해 도시한 도면으로 도 13의 (1)과 같이 버킷의 실시간 위치 B 주위에 P1, P2, P3, P4 4개의 격자점이 있는 경우 4개의 격자점의 Z값의 평균값을 버킷(10)과 연직한 지면의 높이라 하고 이 값과 버킷의 실시간 위치 B의 Z값의 차이를 연직거리로 한다.13 is a view for explaining the vertical distance calculation process according to the real-time position of the bucket. As shown in FIG. 13 (1), P 1 , P 2 , P 3 , P 4 around the real- The average value of the Z values of the four grid points is referred to as the height of the vertical surface of the bucket 10 and the vertical distance between the value and the Z value of the real time position B of the bucket.

한편, 도 13의 (2)와 같이 그리드의 선 상에 버킷의 실시간 위치 B1이 위치하게 되면 버킷의 실시간 위치 B1 주위에 근접한 격자점은 P1, P2의 2개가 된다. 마찬가지로 버킷의 실시간 위치 B2의 경우에도 P3, P4 2개의 격자점이 근접한 격자점이 된다. 그러므로 2개의 격자점의 Z값의 평균값을 버킷의 실시간 위치 B와 연직한 지면의 높이로 하여 이 값과 버킷의 실시간 위치 B의 Z값의 차이를 연직거리로 한다.On the other hand, if the real-time position of the bucket B 1 is positioned on the line of the grid as in the (2) in FIG. 13 adjacent lattice points around the real-time position of the bucket B 1 are two of P 1, P 2. Similarly, in the case of the real-time position B 2 of the bucket, P 3 and P 4 two lattice points become close lattice points. Therefore, the average value of the Z values of the two lattice points is set as the height of the vertical position of the bucket and the vertical position of the bucket, and the difference between this value and the Z value of the real time position B of the bucket is taken as the vertical distance.

이하, 도 14를 참고로 본 발명에 따른 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템의 알고리즘을 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 14, the algorithm of the vertical distance topographic system between excavator bucket position and current excavation surface according to the present invention will be described.

우선, 머신 가이던스(또는 스마트 머신 가이던스)(2)로부터 버킷(10)의 실시간 위치 B를 X, Y, Z의 3차원 좌표값으로 수신한다.(S1)First, the real-time position B of the bucket 10 is received from the machine guidance (or smart machine guidance) 2 as the three-dimensional coordinate values of X, Y, and Z. (S1)

상기 단계(S1)를 수행하며 지형도상에 격자점 P가 존재하는지 여부를 확인한다.(S2)In step S1, it is checked whether a lattice point P is present on the topographical map. (S2)

상기 단계(S2)를 수행하며 지형도상에 격자점이 존재하지 않는다면 버킷(10)의 실시간 위치 B를 이용하여 지형도에 격자점 P를 할당한다.(S3)If the lattice point does not exist on the topographic map, the lattice point P is allocated to the topographic map using the real-time position B of the bucket 10. (S3)

한편, 상기 단계(S2)를 수행한 후 지형도상에 격자점이 존재한다면 연직거리 산출(S4)과 격자점 P의 업데이트 여부를 결정(S5)한다.On the other hand, if there is a lattice point on the topographic map after the step S2, it is determined whether the vertical distance calculation S4 and the lattice point P are updated (S5).

이때, 상기 연직거리 산출(S4)시에는 기 할당된 격자점 P의 평균값을 지면의 높이로하여 버킷(10)의 실시간 위치 B까지의 연직거리를 계산한다.At this time, at the time of calculating the vertical distance (S4), the vertical distance to the real time position B of the bucket 10 is calculated with the average value of the pre-allocated lattice points P as the height of the ground.

그리고, 상기 단계(S5)를 통해 격자점 P의 업데이트 여부를 결정하기 위해 격자점 P의 Z 좌표값과 버킷(10)의 실시간 위치 B의 Z 좌표값을 비교하여 버킷(10)의 실시간 위치 B의 Z값이 더 작을 경우, 단계(S6)를 통해 격자점 P의 Z값에 버킷(10)의 실시간 위치 B의 Z값을 할당한다.The Z coordinate value of the grid point P and the Z coordinate value of the real time position B of the bucket 10 are compared with each other in order to determine whether or not the grid point P is updated through the above step S5, The Z value of the real time position B of the bucket 10 is assigned to the Z value of the lattice point P through step S6.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The scope of protection of the present invention should be construed under the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 굴삭기 2: 머신 가이던스
3: 데이터 처리수단 10: 버킷
G: 그리드(Grid) P: 격자점(Grid Point)
S: 굴삭면 B: 버킷의 실시간 위치1: Excavator 2: Machine guidance
3: Data processing means 10: Bucket
G: Grid P: Grid Point
S: excavated surface B: real-time position of the bucket

Claims (12)

굴삭기 버킷의 3차원 실시간 위치를 산출하는 머신 가이던스와;
상기 머신 가이던스로부터 수신되는 버킷의 실시간 위치를 설정된 해상도에 따라 그리드(Grid)상의 격자점에 할당하여 공사현장의 굴삭면에 대한 실시간 지형도를 생성하고, 상기 지형도를 기준으로 버킷과 굴삭면 사이의 실시간 연직거리를 계산하는 데이터 처리수단;으로 구성되고,
상기 연직거리는 머신 가이던스로부터 버킷의 3차원 실시간 위치를 X,Y,Z 좌표값으로 수신하는 제1단계; 공사현장의 지면상태를 기록하기 위한 설정된 해상도를 갖는 3차원 지형도상에 X,Y,Z 좌표값으로 이루어지는 격자점이 존재하는지 여부를 확인하는 제2단계; 상기 제2단계 후 지형도상에 격자점이 존재하지 않는다면 상기 버킷의 실시간 위치를 이용하여 지형도에 격자점을 할당하는 제3단계; 상기 제2단계 후 지형도상에 격자점이 존재하면 연직거리를 산출하는 제4단계;를 통하여 계산되며,
상기 제3단계는, 상기 버킷의 실시간 위치를 격자점에 할당시 버킷의 구조로 인해 움푹 파이는 XY평면상의 굴삭면 범위 내에 속하는 격자점들에 버킷의 실시간 위치와 동일한 Z값을 부여하는 단계인 것을는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템.
A machine guidance to produce a three-dimensional real-time position of the excavator bucket;
A real-time topographical map of an excavation surface of a construction site is generated by assigning a real-time position of a bucket received from the machine guidance to a grid point on a grid according to a set resolution, And data processing means for calculating a vertical distance,
The vertical distance includes a first step of receiving the three-dimensional real-time position of the bucket from the machine guidance as X, Y, Z coordinate values; A second step of confirming whether or not there is a lattice point composed of X, Y, and Z coordinate values on a three-dimensional topographic map having a set resolution for recording the ground state of a construction site; A third step of allocating grid points to the topographic map using the real-time position of the bucket if there is no grid point on the topographic map after the second step; And a fourth step of calculating a vertical distance when a grid point exists on the topographic map after the second step,
The third step includes the step of assigning the same Z value as the real time position of the bucket to the lattice points belonging to the excavation surface range on the XY plane that is depressed due to the structure of the bucket when assigning the real time position of the bucket to the lattice point A vertical distance topographic system between the excavator bucket position and the current excavation surface.
제 1항에 있어서,
상기 버킷의 실시간 위치는 버킷의 가로폭의 정중앙에서 측정되며,
상기 버킷의 실시간 위치는 버킷의 끝단 정중앙을 기준으로 측정되는 X, Y, Z좌표로 이루어지며, 상기 굴삭면의 크기는 버킷의 가로폭 제원에 따라 설정된 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템.
The method according to claim 1,
The real time position of the bucket is measured in the middle of the lateral width of the bucket,
Wherein the real time position of the bucket is made up of X, Y, Z coordinates measured with respect to the center of the bucket tip, and the size of the excavation surface is set according to the lateral width specification of the bucket. Cross vertical street topography system.
제 1항에 있어서,
상기 지형도는 X, Y축의 해상도는 동일하고, Z축의 해상도는 X, Y축의 해상도 보다 높은 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 지형도 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the topographic map has the same resolution in the X and Y axes and the resolution in the Z axis is higher than the resolution in the X and Y axes.
머신 가이던스로부터 버킷의 3차원 실시간 위치를 X,Y,Z 좌표값으로 수신하는 제1단계;
공사현장의 지면상태를 기록하기 위한 설정된 해상도를 갖는 3차원 지형도상에 X,Y,Z 좌표값으로 이루어지는 격자점이 존재하는지 여부를 확인하는 제2단계;
상기 제2단계 후 지형도상에 격자점이 존재하지 않는다면 상기 버킷의 실시간 위치를 이용하여 지형도에 격자점을 할당하는 제3단계;
상기 제2단계 후 지형도상에 격자점이 존재하면 연직거리를 산출하는 제4단계;로 구성되고,
상기 제3단계는, 상기 버킷의 실시간 위치를 격자점에 할당시 버킷의 구조로 인해 움푹 파이는 XY평면상의 굴삭면 범위 내에 속하는 격자점들에 버킷의 실시간 위치와 동일한 Z값을 부여하는 단계인 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
A first step of receiving the three-dimensional real-time position of the bucket from the machine guidance as X, Y, Z coordinate values;
A second step of confirming whether or not there is a lattice point composed of X, Y, and Z coordinate values on a three-dimensional topographic map having a set resolution for recording the ground state of a construction site;
A third step of allocating grid points to the topographic map using the real-time position of the bucket if there is no grid point on the topographic map after the second step;
And a fourth step of calculating a vertical distance when a lattice point exists on the topographic map after the second step,
The third step includes the step of assigning the same Z value as the real time position of the bucket to the lattice points belonging to the excavation surface range on the XY plane that is depressed due to the structure of the bucket when assigning the real time position of the bucket to the lattice point And calculating a vertical distance between an excavator bucket position and a current digging surface.
삭제delete 제 4항에 있어서,
상기 제3단계는, XY 평면상의 실시간 위치와 그 실시간 위치 주변의 4개 격자점간의 거리가 다르면 상기 굴삭면의 범위 내에 속하는 2개의 격자점들 및 그 2개의 격자점과 동일 선상에 있는 굴삭면의 범위 내에 속하는 격자점들에 실시간 위치와 동일한 Z값을 부여하며,
XY 평면상의 실시간 위치와 그 실시간 위치 주변의 4개 격자점간의 거리가 동일하면 상기 굴삭면의 범위 내에 속하는 4개의 격자점들 및 그 4개의 격자점들과 동일 선상에 있는 굴삭면의 범위 내에 속하는 격자점들에 실시간 위치와 동일한 Z값을 부여하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
5. The method of claim 4,
If the distance between the real-time position on the XY plane and the four lattice points around the real-time position is different, the third step includes two lattice points within the range of the excavation plane and excavation surfaces on the same line with the two lattice points Lt; RTI ID = 0.0 > Z < / RTI > value to the real-time position,
If the distance between the real-time position on the XY plane and the four lattice points around the real-time position is the same, then the four lattice points belonging to the excavation plane and the lattice points lying within the range of the excavation plane collinear with the four lattice points Wherein the grating points are given the same Z value as the real-time position.
제 4항에 있어서,
상기 제4단계에서 연직거리는 기 할당된 격자점의 평균값을 지면의 높이로 하여 버킷의 실시간 위치까지의 연직거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
5. The method of claim 4,
Calculating a vertical distance to a real-time position of the bucket by calculating an average value of the pre-allocated lattice points as a height of the ground in the fourth step; and calculating a vertical distance between the excavator bucket position and the current excavating surface.
제 7항에 있어서,
상기 연직거리는 버킷의 실시간 위치 주위 4개의 격자점이 있으면 4개의 격자점의 Z값의 평균값을 버킷의 실시간 위치와 연직한 지면의 높이로 하여 버킷의 실시간 위치의 Z값과의 차로 구하고,
상기 연직거리는 버킷의 실시간 위치가 그리드의 선상에 위치하면 버킷의 실시간 위치 주위에 근접한 2개의 격자점의 Z값의 평균값을 버킷의 실시간 위치와 연직한 지면의 높이로 하여 버킷의 실시간 위치의 Z값과의 차로 구하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
8. The method of claim 7,
The vertical distance is obtained by subtracting the average value of the Z values of the four grid points from the Z value of the real time position of the bucket with the real time position of the bucket and the height of the vertical plane,
The vertical distance is calculated such that the average value of the Z values of the two grid points adjacent to the real time position of the bucket when the real time position of the bucket is on the grid is set to the real time position of the bucket and the height of the vertical position, And calculating the vertical distance between the excavator bucket position and the current digging surface.
제 4항에 있어서,
상기 제4단계 후, 상기 격자점의 업데이트 여부를 결정하는 제5단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
5. The method of claim 4,
And determining whether to update the lattice point after the fourth step. The method of claim 1, further comprising: determining whether to update the lattice point after the fourth step.
제 9항에 있어서,
상기 제5단계는 격자점의 Z 좌표값과 버킷의 실시간 위치의 Z 좌표값을 비교하여 버킷의 실시간 위치의 Z값이 더 작은지를 비교하는 단계이며,
상기 제5단계 후에 버킷의 실시간 위치의 Z값이 격자점의 Z 좌표값보다 작으면 격자점의 Z값에 버킷의 실시간 위치의 Z값을 할당하는 제6단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
10. The method of claim 9,
The fifth step compares the Z coordinate value of the lattice point with the Z coordinate value of the real time position of the bucket to compare whether the Z value of the real time position of the bucket is smaller,
And when the Z value of the real time position of the bucket is smaller than the Z value of the lattice point after the fifth step, a Z value of the real time position of the bucket is assigned to the Z value of the lattice point. How to calculate the vertical distance between the bucket position and the current excavation surface.
제 10항에 있어서,
상기 제6단계는, 할당된 격자점에 접근하는 버킷의 실시간 위치를 중심으로 하는 굴삭면의 범위 내에서 지형도에 할당될 새로운 격자점들의 X, Y 좌표가 중복되면 중복되는 격자점들의 Z값을 비교하여 할당된 격자점의 Z 좌표값이 버킷의 실시간 위치의 Z 좌표값보다 크면 할당된 격자점의 Z 좌표값을 버킷의 실시간 위치의 Z 좌표값으로 업데이트하여 지면상태 데이터를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
11. The method of claim 10,
If the X and Y coordinates of the new lattice points to be allocated to the topographic map are overlapped within the excavation surface centered on the real time position of the bucket approaching the assigned lattice point, the Z value of the overlapping lattice points And if the Z coordinate value of the lattice point that is compared is larger than the Z coordinate value of the real time position of the bucket, the Z coordinate value of the assigned lattice point is updated to the Z coordinate value of the real time position of the bucket to generate the ground state data A method of calculating the vertical distance between an excavator bucket position and a current digging surface.
제 4항에 있어서,
상기 버킷의 실시간 위치는 버킷의 끝단 정중앙을 기준으로 측정되는 X, Y, Z좌표로 이루어지며, 상기 버킷의 가로폭은 제원에 따라 설정된 것을 특징으로 하는 굴삭기 버킷위치와 현재 굴삭 면 간 연직거리 계산 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein a real time position of the bucket is made up of X, Y and Z coordinates measured on the basis of the center of the bucket's tip, and the width of the bucket is set according to the specification, the vertical distance between the excavator bucket position and the current excavation surface Way.
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