KR101855988B1

KR101855988B1 - 지형측정시스템 및 그것을 구비한 건설기계

Info

Publication number: KR101855988B1
Application number: KR1020160182732A
Authority: KR
Inventors: 김성훈; 안태형
Original assignee: 주식회사 아이지오스캔
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-05-09

Abstract

본 발명은 굴삭기 등 건설기계를 조작하는 작업자가 전방의 지형에 대해, 원하는 특정방향으로의 지형의 높낮이를 선택적으로 확인함으로써, 건설기계에 의한 작업이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다. 본 발명의 지형측정시스템은, 전방의 지형을 촬영하는 카메라와, 전방 지형의 특정지점에 관한 고저를 측정하기 위한 거리측정기와, 상기 카메라가 촬영한 영상을 표시하고 터치입력이 가능한 터치스크린과, 카메라와 거리측정기 및 터치스크린을 제어하는 제어장치를 포함하되, 제어장치는 카메라가 촬영한 영상이 출력된 터치스크린의 화면상에서 사용자가 선의 형태로 그은 터치신호를 입력받으면, 거리측정기를 제어하여 그 터치신호에 대응하는 지형의 고저를 측정하고 터치스크린에 그 고저에 관한 정보가 표시되도록 제어한다.

Description

지형측정시스템 및 그것을 구비한 건설기계{SYSTEM FOR TOPOGRAPHY MEASURING AND CONSTRUCTION MACHINE HAVING THE SAME}

본 발명은 지형측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건설장비 등에서 작업할 지형을 화면에 표시하되 설정된 영역에 대한 지형특성을 작업자가 용이하게 파악할 수 있도록 표시하는 시스템에 관한 것이다.

굴삭기, 로더 등 건설기계를 이용하여 지반의 평탄작업을 진행시, 지반의 높이를 자주 반복해서 측량할 필요가 있다.

종래 측량기사에 의해 수작업으로 측량이 이루어지는 경우, 구간별로 스프레이 또는 페인트 등을 이용하여 표시를 해주어야 하고, 건설기계의 운전자는 측량기사에 의한 측량도중에는 작업을 중지해야하는 번잡함이 있었다.

이러한 문제를 해결할 수 있는 것으로서, 종래 굴삭기의 작업을 보조하는 굴삭기의 레벨 측정시스템이 한국등록특허 제10-1243930호에 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 굴삭기(1)의 레벨측정시스템은, 베이스(2), 틸팅수단(3), 레이저거리측정부(5), 각도측정부(6), 중앙처리부(7), 표시부(8)를 구비한다.

판상의 베이스(2)는 장착부재(4)에 의해 회전가능하게 설치되고, 틸팅수단(3)은 모터(3a) 및 기어(3b)에 의해 베이스(2)를 회전시키게 됨으로써 레이저거리측정부(5)의 주사방향이 경사질 수 있다.

도 2를 참조하면, 굴삭기(1)가 작업 기준점인 제1지점(ＧＬ)으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 지점(Ａ₁)까지 작업을 진행한 후 현재 작업 중인 작업면(Ｓ₁)이 제1지점(ＧＬ)의 높이와 동일한 지를 판단하고자 하는 경우, 굴삭기 운전사는 표시부(8)에 마련된 조작버튼을 통해 모터(3a)를 구동하여 베이스(2)를 회전시키게 된다.

모터(3a)에 의해 레이저거리측정부(5)에서 출사된 레이저광(5a)이 제1지점(ＧＬ)을 가리키게 되면, 레이저거리측정부(5)는 제1지점(ＧＬ)과 굴삭기에 설치된 베이스(10)의 설치지점(Ｎ₁) 사이의 거리(Ｚ₁)를 측정하게 되고, 이때 각도측정부(6)는 베이스(2)의 회전각(θ₁)을 측정한다.

레이저거리측정부(30)에서 측정된 거리(Ｚ₁)와 각도측정부(6)에서 측정된 각도(θ₁)는 중앙처리부(7)로 전송되어 베이스(2)의 높이(Ｙ₁)정보가 산출되며 산출된 높이정보(Ｙ₁)는 표시부(8)를 통해 운전자에게 전달된다.

베이스(2)의 높이정보를 산출하는 과정은, 레이저거리측정부(5)와 각도측정부(6)에 의해 측정된 Ｚ₁값과 θ₁값을 통해 Ｙ₁은 Ｚ₁× sin(θ₁)임을 알 수 있다. 이때, 베이스(2)가 굴삭기(1)의 하단으로부터 설치된 높이가 Ｈ인 경우, 현재 작업중인 작업면(Ｓ₁)은 제1지점(ＧＬ)으로부터 (Ｙ₁- Ｈ) 만큼 높은 높이에 위치한다는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 전술한 종래 굴삭기의 레벨 측정장치는 현재 작업중인 작업 면의 높이정보를 제공할 뿐만 아니라 작업기준 라인으로부터 벗어난 거리도 측정할 수 있다.

전술한 종래의 굴삭기의 레벨측정장치는 현재 작업중인 작업 면의 높이정보를 알 수 있는 반면, 굴삭기와 같은 건설기계를 운전하는 작업자는 건설기계의 전방에 대하여 횡방향, 사선방향 등 다양한 방향에서의 지면의 고저, 기울기 등을 확인하여 작업할 필요성을 가지고 있으나, 종래의 레벨 측정시스템의 경우 횡방향 등의 다양한 방향의 지형상태를 확인하기에는 한계가 있다.

본 발명은 굴삭기 등 건설기계를 조작하는 작업자가 전방의 지형에 대해, 원하는 특정방향으로의 지형의 높낮이 또는 경사도를 선택적으로 확인함으로써, 건설기계에 의한 작업이 보다 효율적으로 이루어질 수 있는 지형측정시스템과 그것이 설치된 건설기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 지형측정시스템은, 전방의 지형을 촬영하는 카메라와, 전방 지형의 특정지점에 관한 고저를 측정하기 위한 거리측정기와, 상기 카메라가 촬영한 영상을 표시하고 터치입력이 가능한 터치스크린과, 상기 카메라와 상기 거리측정기 및 상기 터치스크린을 제어하는 제어장치를 포함하되, 상기 제어장치는 상기 카메라가 촬영한 영상이 출력된 상기 터치스크린의 화면상에서 사용자가 선의 형태로 그은 터치신호를 입력받으면, 상기 거리측정기를 제어하여 그 터치신호에 대응하는 지형의 고저를 측정하고 상기 터치스크린에 그 고저에 관한 정보가 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

다른 관점에서 본 발명은, 건설기계의 운전자에게 지형정보를 제공하는 지형측정시스템을 구비한 건설기계에 있어서, 상기 지형측정시스템은 상기 건설기계의 외부에 설치되어 전방의 지형을 촬영하는 카메라와, 상기 건설기계의 외부에 설치되어 전방 지형의 특정지점에 관한 고저를 측정하기 위한 거리측정기와, 상기 건설기계의 내부에서 운전석의 일측에 설치되어 상기 카메라가 촬영한 영상을 표시하고 터치입력이 가능한 터치스크린과, 상기 카메라와 상기 거리측정기 및 상기 터치스크린을 제어하는 제어장치를 포함하되, 상기 제어장치는 상기 카메라가 촬영한 영상이 출력된 상기 터치스크린의 화면상에서 사용자가 선의 형태로 그은 터치신호를 입력받으면, 상기 거리측정기를 제어하여 그 터치신호에 대응하는 지형의 고저를 측정하고 상기 터치스크린에 그 고저에 관한 정보가 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제어장치는 상기 터치스크린의 화면상에서 입력된 선의 형태를 그 선상에 위치하는 일정간격의 다수의 점으로 변환하고, 그 각 점에 대응하는 지형의 지점에 대하여 상기 거리측정기가 지형의 상대적 고저를 측정하도록 하며, 상기 터치스크린에는 상기 다수의 점에 대응하는 지형의 각 지점의 상대적 고저를 그래프로써 나타낸 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 거리측정기는 지형의 각 특정지점에 대하여 상기 거리측정기로부터 떨어진 거리와 지형의 상대적 고저를 함께 측정하는 것이고, 상기 그래프는 상기 다수의 점에 대응하는 하나의 가로축과 그 축에 직교하는 것으로서 상기 상대적 고저에 대응하는 다른 하나의 세로축으로 표시되는 것이며, 상기 제어장치는 상기 터치스크린의 화면상에서 그은 선의 형태에 대응하는 전방의 지형에, 은폐영역이 존재할 경우, 그 은폐영역에 대응하는 상기 그래프의 영역에는, 상기 거리측정기가 측정한 각 지점의 상기 거리를 참고하여, 상기 터치스크린 상의 그래프에서 소정의 간격폭을 확보하고, 그 간격폭에 설정된 형태의 그래프선을 삽입함으로써, 전체 그래프를 완성하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 간격폭에 삽입하는 상기 설정된 형태의 그래프선은, 상기 그래프가 점차 높이가 감소해가면서 그 은폐영역에 접근하는 경우에는 저부에 하나의 변곡점을 가진 곡선이고, 상기 그래프가 점차 높이가 상승해가면서 그 은폐영역에 접근하는 경우에는 변곡점이 없는 곡선인 것을 또 다른 특징으로 한다.

전술한 구성에 따른 본 발명의 지형측정시스템은, 전방의 지형에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있을 뿐 아니라, 사용자가 설정한 영역에 대한 고저의 정보를 제공함으로써 건설기계 등의 작업계획을 정확히 세우고 효율적인 작업이 이루어지도록 한다.

또한, 본 발명의 지형측정시스템에서는 전방의 지형에서 거리측정기가 측정할 수 없는 은폐영역이 있다고 하더라도 그 영역에 대한 대략적인 정보가 함께 제공될 수 있으므로, 지형정보에 관한 오인가능성을 줄이고 정확하고 효율적인 작업이 이루어질 수 있도록 보조할 수 있다.

도 1는 종래 굴삭기의 레벨측정시스템의 구성설명도
도 2는 도 1의 레벨측정시스템을 이용하여 작업면의 높이정보를 측정하는 방법을 설명하는 설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템이 굴삭기에 설치된 구성을 설명하는 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템의 구성설명도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템의 구성을 설명하는 블록도
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템이 설치된 굴삭기의 동작설명도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 터치스크린에 선의 형태의 터치신호를 입력하는 과정을 설명하는 작용설명도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 터치스크린에서 선의 형태를 다수의 점으로 변환하는 과정을 설명하는 작용설명도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 카메라가 촬영한 이미지와 실제 지형의 관계를 설명하는 설명도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에 의해 지형의 각 지점을 측정하는 과정을 설명하는 설명도
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 터치스크린에 지형의 각 지점의 고저를 그래프로서 나타낸 예시도
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 은페영역이 존재하는 지형에 선의 형태를 그은 과정을 터치스크린 상에서 설명하는 설명도
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 은페영역이 존재하는 지형을 거리측정기가 측정하는 과정을 설명하는 설명도
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 은폐영역에 대한 고려없이 터치스크린에 지형의 고저에 관한 그래프가 생성된 상태을 설명하는 설명도
도 16 내지 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템에서 은폐영역을 고려하여 터치스크린에 지형의 고저에 관한 그래프를 생성하는 과정을 설명하는 설명도

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 지형측정시스템은 굴삭기(10)와 같은 건설기계에 설치되어 작업이 이루어질 지형에 관한 정보를 운전자에게 제공하고 있다.

본 실시예의 지형측정시스템은 굴삭기(10) 뿐 아니라 로더 등 지형의 측정이 필요한 다양한 건설기계에 활용될 수 있다.

이하, 굴삭기(10)에 지형측정시스템이 설치된 구성에 대하여 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따라 굴삭기(10)에 장착되는 지형측정시스템은, 굴삭기(10)의 외부에 설치되어 전방의 지형을 촬영하는 카메라(20)와, 굴삭기(10)의 외부에 설치되어 전방 지형의 특정지점에 관한 고저를 측정하기 위한 거리측정기(30)와, 굴삭기(10)의 내부에서 운전석의 일측에 설치되어 카메라(20)가 촬영한 영상을 표시하고 터치입력이 가능한 터치스크린(60)과, 상기 카메라(20)와 거리측정기(30) 및 터치스크린(60)을 제어하는 제어장치(70)를 포함한다.

상기 카메라(20)와 거리측정기(30)는 굴삭기(10)의 운전석 상단 외부에 장착되어 전방을 촬영 및 측정하고 있고, 터치스크린(60)은 운전석이 위치하는 운전공간(12)의 내부에서 운전석의 일측에 설치되어 작업자가 화면을 보고 조작할 수 있도록 설치된다.

상기 카메라(20)와 거리측정기(30)는 하나의 하우징(51)에 설치되어 전방을 나란히 향하도록 구성되어 있고, 상기 하우징(51)은 양측에 지지프레임(52,53)이 설치되며, 하우징(51)이 양측의 지지프레임(52,53)의 사이에서 수평의 X축을 중심으로 회전구동될 수 있다. 그 X축은 양측 지지프레임(52,53)을 서로 연결하는 방향이고, 하우징(51)을 X축을 중심으로 회전구동시키는 수평축구동기(54)는 지지프레임(52,53)의 내부에 설치되며 제어장치(70)에 의해 제어된다.

이에 따라, 수평축구동기(54)의 구동시 카메라(20)와 거리측정기(30)는 촬영방향 및 측정방향이 상하방향으로 소정각도로 경사지게 변경될 수 있다.

또한 수평축구동기(54)는 서보모터를 포함함으로써 그 회전각이 제어장치(70)에 의해 제어됨으로써, 카메라(20)와 거리측정기(30)의 촬영방향 및 측정방향이 상하방향으로 기울어지는 각도가 제어될 수 있다.

양측 지지프레임(52,53)의 하부는 하부프레임(57)에 의해 서로 연결되고, 그 하부프레임(57)은 그 하측의 수직축구동기(55)에 의해 수직의 Y축을 중심으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 하부프레임(57)에 결합되어 있는 양측 지지프레임(52,53)과 지지프레임(52,53) 사이에 위치하는 하우징(51)이 Y축을 중심으로 좌우로 회전할 수 있으므로, 카메라(20)와 거리측정기(30)는 촬영방향 및 측정방향이 좌우방향으로 소정각도 변경될 수 있다.

수직축구동기(55)도 서보모터를 포함함으로써 그 회전각이 제어장치(70)에 의해 제어됨으로써, 카메라(20)와 거리측정기(30)의 촬영방향 및 측정방향이 정면을 기준으로 좌우방향으로 변경되는 각도가 제어될 수 있다.

상기 터치스크린(60)은 운전석의 일측에 설치되어 카메라(20)가 촬영한 전방의 영상을 표시할 수 있고, 거리측정기(30)가 측정한 정보를 표시할 수 있다. 또한, 작업자의 터치입력에 의해 원하는 영역에 대하여 거리측정기(30)가 측정한 정보를 표시할 수 있다.

이러한 과정은 제어장치(70)가 터치스크린(60)으로부터 터치입력에 관한 정보를 전달받아 거리측정기(30)를 제어하고 그 거리측정기(30)의 측정정보를 받아 데이터를 처리하여 전송함으로써 터치스크린(60)에 나타내고 있다.

상기 제어장치(70)는 카메라(20)와 거리측정기(30) 및 터치스크린(60)을 제어하는 것으로서, 터치입력신호분석부(71), 거리측정기작동명령부(72), 데이터수신 및 처리부(73), 터치스크린출력부(74)를 포함한다.

터치입력신호분석부(71)는 터치스크린(60)을 통해 사용자가 선의 형태로 드래그한 정보를 입력받아 x,y좌표상으로 계산한후 거리측정기(30)의 방향결정을 위해 수평축구동기(54)와 수직축구동기(55)의 구동값을 계산한다.

상기 거리측정기작동명령부(72)는 터치입력신호분석부(71)가 계산한 구동값에 따라 수평축구동기(54)와 수직축구동기(55)로 명령값을 송신하고 거리측정기(30)의 레이저 조사작동을 제어한다.

데이터수신 및 처리부(73)는 거리측정기(30)에서 측정한 측정값을 수신하여 그 데이터를 터치스크린(60)의 그래프로 변환시키기 위해 데이터를 처리하는 부분이다.

터치스크린출력부(74)는 데이터수신 및 처리부(73)가 처리한 데이터를 터치스크린(60)에 출력한다.

한편, 카메라(20)가 전방의 지형영상을 촬영하여 터치스크린(60)에 표시하기 위해, 카메라(20) 및 거리측정기(30)가 작동시 굴삭기(10)의 버킷(17)과 암(16) 및 붐대(15)가 측정에 방해될 수 있다.

이에 따라, 도 6 및 도 7과 같이, 굴삭기(10)의 버킷(17)과 암(16) 및 붐대(15)가 방해되지 않는 자세를 형성한 이후, 카메라(20) 또는 거리측정기(30)가 작동을 시작한다.

이를 위해, 도 7과 같이 본 실시예에서는 암(16)과 붐대(15)가 만나는 영역에서 암(16)과 붐대(15)가 서로 펼쳐진 상태임을 확인할 수 있는 자세확인센서(15a,16a)가 부착된다.

상기 자세확인센서(15a,16a)는 암(16)과 붐대(15)가 만나는 영역에서 암(16)과 붐대(15)에 각각 설치되고, 양 자세확인센서(15a,16a)가 서로 설정간격으로 근접하거나 접촉한 상태에서만 거리측정기(30)가 작동할 수 있도록 제어장치(70)가 제어한다.

즉, 암(16)과 붐대(15)의 자세확인센서(15a,16a)가 서로 근접 또는 접촉함으로써 암(16)과 버킷(17)이 들어 올려져 도 7과 같이, 거리측정기(30)의 주사방향에서 방해물이 되지 않게 된다.

자세확인센서(15a,16a)의 감지신호에 따라 암(16)과 버킷(17)이 들어 올려진 상태를 확인하면, 제어장치(70)는 카메라(20)가 촬영한 전방의 지형영상을 터치스크린(60)에 표시한다.

카메라(20)는 양측 지지프레임(52,53) 사이에서 수평방향을 향하고 좌우로 향하지 않으며 정면을 향하도록 하여 촬영이 이루어진다. 카메라(20)가 촬영시 카메라(20)가 상하 또는 좌우로 기울어진 상태로 촬영하는 경우, 지형의 각 지점을 특정하기 위한 연산이 복잡해질 수 있다.

만일, 지면이 고르지 못하여 굴삭기(10)의 몸체가 기울어져 있는 경우라면, 그 기울어진 상태를 기울기센서가 감지하여 카메라(20)의 촬영방향을 수평축구동기(54)가 보상하도록 함으로써, 수평방향을 향해 촬영하도록 한다.

작업자는 터치스크린(60)에 표시된 지형의 영상을 확인한 후, 원하는 영역의 지형특성 즉, 지형의 경사도를 확인하고자 하는 경우, 지형확인모드로 전환되도록 버턴조작할 수 있고, 그 경우 제어장치(70)는 도 8과 같이, 터치스크린(60)의 화면상에 카메라(20)가 촬영한 전방의 지형영상(65)을 나타냄과 함께 측정할 영역을 드래그하라는 메시지(69)를 출력시킨다.

이후, 작업자는 지형의 경사도를 확인하고자 하는 영역을 도 8과 같이, 터치스크린(60)의 화면상에서 선의 형태(81)로 그어 입력하게 된다.

상기 제어장치(70)는 카메라(20)가 촬영한 영상이 출력된 터치스크린(60)의 화면상에서 사용자가 선의 형태(81)로 그은 터치신호를 입력받으면, 상기 거리측정기(30)를 제어하여 그 터치신호에 대응하는 지형의 고저를 측정하고 터치스크린(60)에 그 고저에 관한 정보가 표시되도록 제어한다.

그 과정을 보다 상세하게 설명하면, 제어장치(70)는 그 터치스크린(60)의 화면상에서 입력된 선의 형태(81)를 도 9와 같이, 그 선상에 위치하는 일정간격의 다수의 점(a,b,c,d...)으로 변환한다.

제어장치(70)는 화면상의 상기 다수의 점(a,b,c,d...)과 실제 지형의 지점을 서로 매칭시킬 수 있다.

즉, 카메라(20)가 촬영하는 방향이 항상 수평의 전방이 되도록 하고, 도 10과 같이, 카메라(20)의 화각(α1,α2)에 따라 터치스크린(60)의 화면에 나타나는 범위가 정해져 있으므로, 터치스크린(60) 상의 한 점은 현재 카메라(20)가 향하고 있는 전방에서 실제 어느 지점인지가 확인될 수 있으며, 거리측정기(30)가 그 지점을 향하도록 제어하는 것이 가능하다.

이후, 터치스크린(60)의 그 다수의 점(a,b,c,d...)에 대하여 각각 지형의 대응하는 지점에 대하여 상기 거리측정기(30)가 지형의 상대적 고저를 측정하도록 한다.

이는, 수평축구동기(54)와 수직축구동기(55)에 의해 거리측정기(30)가 그 지점을 향한 상태에서 레이저를 주사하고 반사광을 획득하며, 수평면에 대하여 거리측정기(30)의 상하방향 기울어진 경사각(θ)을 이용하여 그 지점까지의 거리와, 거리측정기(30)가 위치하는 수평면에 대한 그 지점의 고저를 확인할 수 있다.

거리측정기(30)의 상하방향 기울어진 경사각(θ)은, 수평축구동기(54)인 서보모터의 작동량과 기울기센서(58)의 측정치로부터 제어장치(70)가 확인할 수 있다.

도 11을 참조하면, 수평면을 기준으로 거리측정기(30)에서 레이저가 조사되도록 기울어진 경사각(θ)과 반사광에 의한 지점까지의 거리(S1)가 측정되면, 각 지점(P1)까지의 수평거리 L1과 수직높이 H1이 산출될 수 있다. 즉, 상기 거리측정기(30)는 각 지점에 대한 거리와 지형의 상대적 고저(현재 거리측정기(30)의 측정위치를 기준으로 한 높낮이)를 함께 측정할 수 있는 것이다.

제어장치(70)가 지형에서 실제 대응하는 각 지점(P1)에 대한 측정치를 수평축구동기(54)와 수직축구동기(55)를 이용하여 거리측정기(30)의 방향을 순차적으로 변경하면서 각각 획득하면, 그 다수의 점(a,b,c,d...)에 대하여 대응하는 각 지점의 상대적 고저를 그래프로서 도 12와 같이 터치스크린(60)에 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 그래프는 상기 다수의 점(a,b,c,d...)에 대응하는 하나의 가로축(x-y위치)과 그 축에 직교하는 것으로서 상대적 고저에 대응하는 다른 하나의 세로축(z고저)으로 표시된다.

이에 따라, 사용자(작업자)는 터치스크린(60)에 선의 형태(81)로 그은 관심있는 영역에 대하여 상기 그래프를 참조함으로써 경사도를 확인할 수 있고, 작업량 및 작업계획을 세울 수 있다. 또한, 작업이 이루어진 지형에 대하여 경사도를 확인함으로써 작업상태를 평가할 수도 있다.

다음은, 터치스크린(60)의 화면상에서 입력된 선의 형태(81)에 대응하는 전방의 지형에 은폐영역이 존재할 경우에 대하여 설명한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 지형에 따라 전방에 언덕(H) 및 웅덩이와 같은 고저의 차이가 발생하는 경우, 굴삭기(10)의 카메라(20)에 의해 촬영되지 않는 은폐영역(A)이 존재한다.

즉, 도 13 및 도 14와 같이, 굴삭기(10)의 전방에서 돌출된 언덕(H)의 후방에는 언덕(H)보다 낮은 지형이 존재하고 그 부분은 굴삭기(10)의 카메라(20)에서는 촬영될 수 없는 영역이다.

이러한 상황에서 사용자(작업자)가 도 13과 같이, 터치스크린(60)의 화면상에서 나타나 지형이미지(65)에서 은폐영역(A)을 가로지르도록 선의 형태(81)로 터치정보를 그어 입력할 수 있다.

그 경우, 그 선의 형태(81)를 일정간격의 다수의 점(a,b,c,d...)으로 변환한 후, 그 다수의 점(a,b,c,d...)과 실제의 지형의 지점을 매칭시켜 거리측정기(30)에 의한 측정이 도 14와 같이, 순차적으로 이루어진다.

이러한 측정결과를 은폐영역(A)에 대한 고려없이 그대로 터치스크린(60)에 지형의 고저에 관한 그래프로 나타내면, 도 15와 같은 형태의 그래프가 나타난다.

이는 은폐영역(A)이 전혀 고려되지 않고, 단순히 터치스크린(60)의 화면상에 나타난 지형이미지를 기준으로 지형의 고저를 나타냄으로써, 은폐영역(A)에 해당하는 e점과 f점 사이에서 급격한 높이변화를 가진 그래프가 생성된다.

그러나, 실제 은폐영역(A)은 상당한 거리를 가지는 것이므로, 이러한 상황이 고려되어 그래프가 생성되어야 실제 지형에서의 경사도와 유사한 그래프가 생성될 수 있다.

이에 따라, 도 16과 같이, 은폐영역(A)에 대하여는 터치스크린(60) 상의 그래프에서 가로축과 관련하여 소정의 간격폭을 확보하고, 그 소정의 간격폭(A1)에 도 17과 같이 사전에 설정된 형태의 그래프선(84)을 추가하여 그래프를 완성한다.

상기 소정의 간격폭(A1)은 작업자에게 대략적인 지형의 추정이 가능하도록 하기 위한 것으로서 반드시 정밀해야 하는 것은 아니며, 거리측정기(30)에 의해 측정된 은폐영역(A)의 수평거리에 비례하는 간격폭으로 설정할 수 있다.

상기 사전에 설정된 형태의 그래프선이라는 것은, 사전에 그래프선(84,85)의 여러 형태를 저장해두고 확보된 소정의 간격폭(A1)에 선택적으로 삽입함으로써, 상기 간격폭(A1)에 의해 서로 분리된 양측 그래프선(83a,83b)을 그 사전에 설정된 형태의 그래프선(84,85)이 삽입되어 서로 연결함으로써, 전체 그래프를 완성하는 것이다.

이러한, 사전에 설정된 형태의 그래프선(84,85)은 지형의 특성에 따라 제어장치(70)가 선택하여 삽입하도록 제어한다.

거리측정기(30)에 의해 측정한 결과, 도 17과 같이, a,b,c,d,e로 가면서 점차 높이가 감소하다가 설정기준이상 갑자기 높이가 상승하여 f점이 되는 경우에는, 제어장치(70)는 상기 소정의 간격폭(A1)의 내부에서 최저점(B)을 가지고 그 최저점을 지난 후 하나의 변곡점(C)을 가진 곡선을 상기 간격폭(A1)에 삽입하는 그래프선으로 하여 전체 그래프를 완성한다.

만일 도 18과 같이, a,b,c,d,e로 가면서 높이가 상승하는 추세에 있거나 높이차가 거의 없는 상태에서 설정기준이상 갑자기 높이가 상승하여 f점이 되는 경우에는, 제어장치(70)는 변곡점이 없고 값이 점차 증가하는 곡선을 상기 간격폭(A1)에 삽입하는 그래프선으로 하여 전체 그래프를 완성한다.

이에 따라, 터치스크린(60)의 화면상에서 입력된 선의 형태(81)에 대응하는 전방의 지형에 은폐영역(A)이 존재할 경우라도, 작업자가 오인하지 않도록 대략적인 근사치의 지형정보를 제공할 수 있으며, 보다 정확하고 효율적인 작업이 이루어지도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10 ; 굴삭기 12 ; 내부
15 ; 붐대 15a,16a ; 자세확인센서
16 ; 암 17 ; 버킷
20 ; 카메라 30 ; 거리측저기
51 ; 하우징 52,53 ; 지지프레임
54 ; 수평축구동기 55 ; 하부프레임
58 ; 기울기센서 60 ; 터치스크린
65 ; 지형영상 69 ; 메시지
70 ; 제어장치 71 ; 터치입력신호분석부
72 ; 거리측정기작동명령부 73 ; 데이터수신 및 처리부
74 ; 터치스크린출력부 81 ; 선의 형태
83a,83b ; 그래프선 84,85 ; 그래프선

Claims

전방의 지형을 촬영하는 카메라와,
전방 지형의 특정지점에 관한 고저를 측정하기 위한 거리측정기와,
상기 카메라가 촬영한 영상을 표시하고 터치입력이 가능한 터치스크린과,
상기 카메라와 상기 거리측정기 및 상기 터치스크린을 제어하는 제어장치를 포함하고,
상기 제어장치는
상기 카메라가 촬영한 영상이 출력된 상기 터치스크린의 화면상에서, 사용자가 선의 형태로 그은 터치신호를 입력받으면, 상기 거리측정기를 제어하여 그 터치신호에 대응하는 지형의 고저를 측정하고 상기 터치스크린에 그 고저에 관한 정보가 표시되도록 제어하되,
상기 터치스크린의 화면상에서 입력된 선의 형태를 그 선상에 위치하는 일정간격의 다수의 점으로 변환하고, 그 각 점에 대응하는 지형의 지점에 대하여 상기 거리측정기가 지형의 상대적 고저를 측정하도록 하며,
상기 터치스크린에는 상기 다수의 점에 대응하는 지형의 각 지점의 상대적 고저를 그래프로써 나타내는 것이며,
상기 거리측정기는 지형의 각 특정지점에 대하여 상기 거리측정기로부터 떨어진 거리와 지형의 상대적 고저를 함께 측정하는 것이고,
상기 그래프는 상기 다수의 점에 대응하는 하나의 가로축과 그 축에 직교하는 것으로서 상기 상대적 고저에 대응하는 다른 하나의 세로축으로 표시되는 것이며,
상기 제어장치는
상기 터치스크린의 화면상에서 그은 선의 형태에 대응하는 전방의 지형에, 은폐영역이 존재할 경우,
그 은폐영역에 대응하는 상기 그래프의 영역에는,
상기 거리측정기가 측정한 각 지점의 상기 거리를 참고하여, 상기 터치스크린 상의 그래프에서 상기 가로축에 관한 소정의 간격폭을 확보하고, 그 간격폭에 설정된 형태의 그래프선을 삽입함으로써, 전체 그래프를 완성하는 것이며,
상기 간격폭에 삽입하는 상기 설정된 형태의 그래프선은,
상기 그래프가 점차 높이가 감소해가면서 그 은폐영역에 접근하는 경우에는, 상기 간격폭의 내부에서 최저점을 가지고 그 최저점을 지난 후 하나의 변곡점을 가진 곡선이고,
상기 그래프가 점차 높이가 상승해가면서 그 은폐영역에 접근하는 경우에는, 변곡점이 없고 값이 점차 증가하는 곡선인 것을 특징으로 하는 지형측정시스템
삭제
삭제
건설기계의 운전자에게 지형정보를 제공하는 지형측정시스템을 구비한 건설기계에 있어서,
상기 지형측정시스템은
상기 건설기계의 외부에 설치되어 전방의 지형을 촬영하는 카메라와,
상기 건설기계의 외부에 설치되어 전방 지형의 특정지점에 관한 고저를 측정하기 위한 거리측정기와,
상기 건설기계의 내부에서 운전석의 일측에 설치되어 상기 카메라가 촬영한 영상을 표시하고 터치입력이 가능한 터치스크린과,
상기 카메라와 상기 거리측정기 및 상기 터치스크린을 제어하는 제어장치를 포함하고,
상기 제어장치는
상기 카메라가 촬영한 영상이 출력된 상기 터치스크린의 화면상에서 사용자가 선의 형태로 그은 터치신호를 입력받으면, 상기 거리측정기를 제어하여 그 터치신호에 대응하는 지형의 고저를 측정하고 상기 터치스크린에 그 고저에 관한 정보가 표시되도록 제어하되,
상기 터치스크린의 화면상에서 입력된 선의 형태를 그 선상에 위치하는 일정간격의 다수의 점으로 변환하고, 그 각 점에 대응하는 지형의 지점에 대하여 상기 거리측정기가 지형의 상대적 고저를 측정하도록 하며,
상기 터치스크린에는 상기 다수의 점에 대응하는 지형의 각 지점의 상대적 고저를 그래프로써 나타내는 것이고,
상기 거리측정기는 지형의 각 특정지점에 대하여 상기 거리측정기로부터 떨어진 거리와 지형의 상대적 고저를 함께 측정하는 것이고,
상기 그래프는 상기 다수의 점에 대응하는 하나의 가로축과 그 축에 직교하는 것으로서 상기 상대적 고저에 대응하는 다른 하나의 세로축으로 표시되는 것이며,
상기 제어장치는
상기 터치스크린의 화면상에서 그은 선의 형태에 대응하는 전방의 지형에, 은폐영역이 존재할 경우,
그 은폐영역에 대응하는 상기 그래프의 영역에는,
상기 거리측정기가 측정한 각 지점의 상기 거리를 참고하여, 상기 터치스크린 상의 그래프에서 상기 가로축에 관한 소정의 간격폭을 확보하고, 그 간격폭에 설정된 형태의 그래프선을 삽입함으로써, 전체 그래프를 완성하는 것이며,
상기 간격폭에 삽입하는 상기 설정된 형태의 그래프선은,
상기 그래프가 점차 높이가 감소해가면서 그 은폐영역에 접근하는 경우에는 상기 간격폭의 내부에서 최저점을 가지고 그 최저점을 지난 후 하나의 변곡점을 가진 곡선이고,
상기 그래프가 점차 높이가 상승해가면서 그 은폐영역에 접근하는 경우에는 변곡점이 없고 값이 점차 증가하는 곡선인 것을 특징으로 하는 지형측정시스템을 구비한 건설기계
삭제
삭제
건설기계의 운전자에게 지형정보를 제공하는 지형측정시스템을 구비한 건설기계에 있어서,
상기 지형측정시스템은
상기 건설기계의 외부에 설치되어 전방의 지형을 촬영하는 카메라와,
상기 건설기계의 외부에 설치되어 전방 지형의 특정지점에 관한 고저를 측정하기 위한 거리측정기와,
상기 건설기계의 내부에서 운전석의 일측에 설치되어 상기 카메라가 촬영한 영상을 표시하고 터치입력이 가능한 터치스크린과,
상기 카메라와 상기 거리측정기 및 상기 터치스크린을 제어하는 제어장치를 포함하고,
상기 제어장치는
상기 카메라가 촬영한 영상이 출력된 상기 터치스크린의 화면상에서 사용자가 선의 형태로 그은 터치신호를 입력받으면, 상기 거리측정기를 제어하여 그 터치신호에 대응하는 지형의 고저를 측정하고 상기 터치스크린에 그 고저에 관한 정보가 표시되도록 제어하되,
상기 터치스크린의 화면상에서 입력된 선의 형태를 그 선상에 위치하는 일정간격의 다수의 점으로 변환하고, 그 각 점에 대응하는 지형의 지점에 대하여 상기 거리측정기가 지형의 상대적 고저를 측정하도록 하며,
상기 터치스크린에는 상기 다수의 점에 대응하는 지형의 각 지점의 상대적 고저를 그래프로써 나타내는 것이고,
상기 건설기계는 굴삭기이고,
상기 카메라와 상기 거리측정기는 하나의 하우징에 설치되어 전방을 나란히 향하도록 설치되며,
상기 하우징은 양측에 지지프레임이 설치되고, 상기 하우징이 양측의 지지프레임의 사이에서 수평의 X축을 중심으로 서보모터를 포함하는 수평축구동기에 의해 회전구동될 수 있으며,
상기 양측의 지지프레임의 하부는 하부프레임에 의해 서로 연결되고, 그 하부프레임은 그 하측의 서보모터를 포함하는 수직축구동기에 의해 수직의 Y축을 중심으로 회전할 수 있으며,
상기 굴삭기는 암과 붐대가 만나는 영역에서 그 암과 붐대가 서로 펼쳐진 상태임을 확인할 수 있는 자세확인센서가 설치되되,
상기 자세확인센서는 그 암과 붐대가 만나는 영역에서 그 암과 붐대에 각각 설치되고,
그 암과 붐대에 각각 설치된 양 자세확인센서가 서로 설정간격으로 근접하거나 접촉한 상태에서만 상기 거리측정기가 작동할 수 있도록 상기 제어장치가 제어하는 것을 특징으로 하는 지형측정시스템을 구비한 건설기계