KR101861379B1 - 유압장비의 작업 계측 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압장비의 작업 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 유압장비의 작업기에 대한 동작 상태를 감지하여, 이를 바탕으로 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수에 대한 통계를 제공하여 장비에 맞는 최적의 유지 관리가 이루어질 수 있도록 한 유압장비의 작업 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 조작부의 제어에 의해 엔진, 펌프 및 액추에이터를 동작시키는 메인 제어기; 상기 엔진, 상기 펌프 및 상기 액추에이터와, 상기 메인 제어기 사이에 연결되어, 상기 엔진, 상기 펌프 및 상기 액추에이터의 상태를 감지하고, 감지된 상태에 대응되는 신호를 상기 메인 제어기에 송출하는 감지부를 포함하고, 상기 메인 제어기는 상기 조작부 및 상기 감지부로부터 송출되는 신호를 입력 신호로서 수신하고, 입력 신호에 포함된 데이터인 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 비교하여, 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수를 산출한 판별 결과를 생성 및 출력하는 유압장비의 작업 계측 시스템을 제공한다.

Description

유압장비의 작업 계측 시스템 및 방법{Work measurement system and method of hydraulic equipment}

본 발명은 유압장비의 작업 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 유압장비의 작업기에 대한 동작 상태를 감지하여, 이를 바탕으로 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수에 대한 통계를 제공하여 장비에 맞는 최적의 유지 관리가 이루어질 수 있도록 한 유압장비의 작업 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 붐, 암, 버켓과 같은 작업 부위와 그 작업 부위를 구동하기 위한 붐 실린더, 암 실린더, 버켓 실린더, 그리고, 굴삭기 몸체의 선회 동작을 위한 스윙 모터 등의 작업기와 상기 각 작업기의 구동 실린더에 동력 압유를 공급하기 위한 엔진과 유압 펌프로 구성되어, 굴삭 작업, 상차 작업, 고르기 작업, 다지기 작업 등 다양한 작업을 수행하는 유압식 건설기계이다.

이들 작업에서 요구되는 굴삭기의 로드 상태와 운동 상태가 작업 내용에 따라 상이하기 때문에, 엔진 및 유압 펌프와 같은 구성들이 작업 내용에 상응하는 정확한 작동 모드에서 작동하는 것이 바람직하다.

따라서, 작업 내용에 따라 최적의 동작이 이루어지도록 하고, 작업 효율을 증대시키기 위한 다양한 제어 시스템이 굴삭기에 적용되고 있다.

예를 들어 일본특허공보 특허 제3535300호(2004. 3. 19, 등록)에는 작동 레버의 작동량을 검출하여 작업의 분류를 판별하여, 실행되는 작업에 상응하도록 동작시키기 위하여 펌프 및 엔진 출력을 제어하는 구성이 게시되어 있으며, 일본특허공보 특허 제4746000호(2011. 5. 20, 등록)에는 작업상황을 촬영하고 패턴 매칭하여 작업 내용을 분석하고, 작업 회수와 사용 연료량을 근거로 연비를 계산하여 매 작업 내용별로 연료 사용 상태를 표시하는 구성이 개시되어 있다.

하지만, 일본특허공보 특허 제3535300호의 경우에는 작업이 일정시간 동안 지속해서 이루어질 때의 평균 조작량 등을 판단 근거로 하고 있어, 개별 작업이 몇 회 이루어졌는지 판단할 수 없다.

또한, 일본특허공보 특허 제4746000호의 경우에는 개별 작업을 판별할 수 있으나, 카메라가 작업 상황을 촬영해야 하므로, 영상 장치와 분석 장치의 설치 및 조작에 따른 설비 비용이 증가하게 되고, 공간적인 제약이 따르게 된다.

또한, 촬영된 화상과 비교하기 위하여 제공되는 템플릿 화상과 일치하는 화상이 촬영되지 못하는 경우, 패턴 매칭을 할 수 없어 정확한 작업을 판별하기 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 유압장비의 작업기에 대한 동작 상태를 감지하여, 이를 바탕으로 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수에 대한 통계를 제공할 수 있는 유압장비의 작업 분석 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 조작부의 제어에 의해 엔진, 펌프 및 액추에이터를 동작시키는 메인 제어기; 상기 엔진, 상기 펌프 및 상기 액추에이터와, 상기 메인 제어기 사이에 연결되어, 상기 엔진, 상기 펌프 및 상기 액추에이터의 상태를 감지하고, 감지된 상태에 대응되는 신호를 상기 메인 제어기에 송출하는 감지부를 포함하고, 상기 메인 제어기는 상기 조작부 및 상기 감지부로부터 송출되는 신호를 입력 신호로서 수신하고, 입력 신호에 포함된 데이터인 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 비교하여, 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수를 산출한 판별 결과를 생성 및 출력하는 유압장비의 작업 계측 시스템을 제공한다.

이때, 상기 액추에이터는 붐 실린더, 암 실린더, 버켓 실린더 및 스윙 모터를 포함하고, 상기 감지부는 상기 붐 실린더와 연결되는 붐 실린더 센서, 상기 암 실린더와 연결되는 암 실린더 센서, 상기 버켓 실린더와 연결되는 버켓 실린더 센서, 상기 스윙 모터와 연결되는 스윙 모터 센서, 상기 엔진과 연결되는 엔진 센서 및 상기 펌프와 연결되는 펌프 센서 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

또한, 상기 실린더들과 연결된 센서는 링크의 각도를 측정하는 각도 센서, 스트로크 센서, 내부 압력을 측정하는 압력 센서 또는 지면과의 상대적인 각도를 측정하는 경사각 센서 중 하나 또는 둘 이상을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 메인 제어기에는 상기 판별 결과를 입력받아 이를 표시하는 표시부가 연결될 수 있다.

한편, 상기 메인 제어기는 작업 시작/종료 조건 판별부, 입력 신호 기록부, 제 1 저장부, 제 2 저장부, 데이터 유사 판별부를 포함하고, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부는 상기 입력 신호를 수신하며, 상기 입력 신호 기록부, 제 1 저장부 및 데이터 유사 판별부와 연결되어, 제 1 및 제 2 제어 신호를 송출하고, 상기 입력 신호 기록부는 상기 작업 시작/종료 조건 판별부, 상기 제 1 저장부와 연결되고, 상기 입력 신호를 수신하며, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여, 상기 제 1 저장부에 입력 신호 데이터 또는 작업 시작 포인터를 기록하고, 상기 제 2 저장부는 상기 데이터 유사 판별부와 연결되고, 비교 데이터를 저장하고 있으며, 상기 데이터 유사 판별부는 상기 작업 시작/종료 조건 판별부, 상기 제 1 저장, 상기 제 2 저장부와 연결되고, 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 입력 신호 데이터와 상기 비교 데이터를 비교하여 판별 결과를 생성 및 송출한다.

또한, 본 발명에 따르면, 작업 시작/종료 조건 판별부가 수신된 입력 신호의 조건 및 제 1 저장부에의 작업 시작 포인터의 저장 유무에 따라 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 송출하는 작업 조건 판별 및 지시 단계; 및 상기 제 2 제어 신호에 응답하여, 데이터 유사 판별부가 제 1 저장부에 기록된 입력 신호 데이터와 제 2 저장부에 저장된 비교 데이터를 수신 및 비교하여, 두 데이터가 유사한지 판별하는 제 1 데이터 비교 단계를 포함하고, 비교 결과, 두 데이터가 유사하면, 데이터 유사 판별부는 판별 결과를 출력하고, 작업 계측의 종료를 확인 후 종료인 것으로 판단되면, 계측을 종료하는 계측 종료단계가 이루어지고, 비교 결과, 두 데이터가 유사하지 않으면, 다음 비교 데이터 또는 다음 작업 시작 포인터의 저장 유무에 따라 다시 데이터를 비교하거나 입력 신호를 수신하는 제 2 데이터 비교 단계가 이루어지는 유압장비의 작업 계측 방법이 제공된다.

이때, 상기 작업 조건 판별 및 지시 단계는 입력 신호를 수신하여, 입력 신호가 작업 시작 조건인지 판별하고, 상기 입력 신호가 작업 시작 조건이면, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있는지 확인하고, 상기 입력 신호가 작업 시작 조건이 아니면, 상기 입력 신호가 작업 종료 조건인지 판별하고, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있으면, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 입력 신호 기록부가 입력 신호에 포함된 데이터인 입력 신호 데이터를 제 1 저장부에 기록하고, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 없으면, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 입력 신호 기록부가 작업 시작 포인터 및 입력 신호 데이터를 제 1 저장부에 기록한다.

이때, 상기 입력 신호가 작업 종료 조건이 아니면, 계속 입력 신호를 수신하고, 상기 입력 신호가 작업 종료 조건이면, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있는지 확인하고, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 없으면, 계속 입력 신호를 수신하고, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있으면, 작업 시작/종료 조건 판별부가 데이터 유사 판별부에 제 2 제어 신호를 송출한다.

한편, 상기 계측 종료단계는 상기 판별 결과 출력 이후, 모든 작업 시작 포인터를 삭제하고, 입력 신호 데이터 기록을 중단 및 삭제한 후, 작업 계측의 종료를 확인한다.

이때, 상기 계측 종료단계에서, 작업 계측이 종료되지 않은 것을 판단되면, 계속적으로 입력 신호 수신이 이루어진다.

한편, 상기 제 2 비교 단계는 제 2 저장부에 다음 비교 데이터가 있는지를 확인하고, 다음 비교 데이터가 있으면, 다음 비교 데이터를 데이터 유사 판별부에 제공하여, 데이터 유사 판별부가 입력 신호 데이터와 다음 비교 데이터를 비교하고, 다음 비교 데이터가 없으면, 제 1 저장부에 다음 작업 시작 포인터가 있는지를 확인하는 것을 포함한다.

이때, 제 1 저장부에 다음 시작 포인터가 있으면, 다음 작업 시작 포인터로 이동하고, 데이터 유사 판별부가 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 수신하는 단계로 돌아가고, 제 1 저장부에 다음 시작 포인터가 없으면, 최초 작업 시작 포인터로 이동하고, 입력 신호를 수신하는 단계로 돌아간다.

본 발명의 구성에 따르면, 유압장비의 작업기에 대한 동작 상태를 감지하여, 이를 바탕으로 작업 내용을 판별하고, 동작 주기에 대한 통계를 제공할 수 있다.

또한, 유압장비의 작업 분석 시스템에 의해 제공되는 정보로부터 출력을 제어하거나, 정확한 연비 계산 및 정확한 작업 이력 정보 제공이 이루어지도록 하여 장비에 맞는 최적의 유지 관리를 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템이 적용된 유압장비의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템의 메인 제어기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3의 메인 제어기를 이용하여 작업을 계측하는 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 4의 제 2 데이터 비교 단계를 나타낸 상세 흐름도이다.
도 6은 입력 신호를 바탕으로 작업을 계측하는 일 예를 나타낸 타이밍도이다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 충분히 전달하기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 다른 형태로 구체화될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템이 적용된 유압장비의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템의 메인 제어기의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3의 메인 제어기를 이용하여 작업을 계측하는 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 제 2 데이터 비교 단계를 나타낸 상세 흐름도이고, 도 6은 입력 신호를 바탕으로 작업을 계측하는 일 예를 나타낸 타이밍도이다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템은 메인 제어기(10), 상기 메인 제어기(10)와 연결되는 조작부(20) 및 감지부(30)를 포함하며, 또한, 상기 감지부(30)와 연결되는 액추에이터(40), 엔진(50) 및 메인 펌프(60)를 포함한다.

상기 메인 제어기(10)는 상기 조작부(20)로부터 송출되는 신호를 수신하여, 상기 액추에이터(40), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)를 동작시켜 작업, 예를 들면 굴삭 작업, 상차 작업, 고르기 작업, 다지기 작업 등 다양한 작업을 할 수 있도록 제어한다.

이때, 상기 메인 제어기(10)의 제어에 따라 상기 엔진(50)이 상기 메인 펌프(60)에 동력을 공급하고, 상기 메인 펌프(60)가 상기 엔진(50)으로부터 동력을 공급받아 작동유의 유압을 형성하여, 상기 액추에이터(40)에 작동유을 공급하고, 상기 액추에이터(40)가 공급되는 작동유로 동작한다.

또한, 상기 메인 제어기(10)는 도 3에 도시된 바와 같은 구성으로 이루어져, 상기 조작부(20) 및 상기 감지부(30)로부터 송출되는 신호를 입력 신호로 수신하여, 입력되는 신호를 바탕으로 현재 이루어지는 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수를 산출한 판단 결과를 생성 및 출력하는 기능을 한다.

상기 조작부(20)는 수행하고자 하는 작업을 위해 작업자가 조작하는 것으로, 조작 레버(21)와 인터페이스 조작부(22)로 구성될 수 있으며, 이때, 상기 조작 레버(21)는 상기 액추에이터(40), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)를 조작하기 위한 다수의 레버들로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 조작 레버(21)는 작업자가 조작함에 따라 이에 대응되는 신호(이하 ‘조작 신호’라 한다)를 상기 메인 제어기(10)의 입력 신호로서 전송하게 되는데, 직접 전기 신호를 전송하거나 위치 센서 또는 파일럿 유압 압력 센서를 통해 신호를 전송할 수도 있다.

상기 감지부(30)는 상기 액추에이터(40), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)와 연결되어, 각 장치들(30, 40, 50)의 상태를 감지하고, 감지된 상태를 상기 메인 제어기(10)에 송출하며, 이때, 상기 감지부(30)는 감지된 상태에 대응되는 전기적 신호(이하 ‘감지 신호’라 한다)를 송출할 수 있다.

즉, 상기 감지부(40)는 상기 액추에이터(40), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)의 상태를 감지하고, 상기 감지 신호를 송출하며, 따라서, 상기 감지 신호는 상기 액추에이터(40), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)의 상태에 대한 데이터를 포함하고 있다.

상기 액추에이터(40)는 붐 실린더(41), 암 실린더(42), 버켓 실린더(43) 및 스윙 모터(44)로 구성될 수 있으며, 이때, 상기 붐 실린더(41), 상기 암 실린더(42) 및 상기 버켓 실린더(43)는 각각 연결되는 붐(1), 암(2) 및 버켓(3)을 회동시키며, 상기 스윙 모터(44)는 하부 구조체(4) 상에서 상부 구조체(5)가 선회하도록 동작한다.

상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)는 상기 제어기(10)에 의해 제어되어 상기 액추에이터(40)에 작동유를 공급한다.

이에 더하여, 상기 유압장비의 작업 분석 시스템은 상기 메인 제어기(10)와 연결되어, 상기 메인 제어기(10)로부터 출력되는 판별 결과를 입력받아, 판별 결과를 작업자가 확인할 수 있도록 표시하는 표시부(70)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 작업자가 작업을 위하여 상기 조작부(20)를 조작하면, 이에 대응되는 조작 신호가 입력 신호로서 상기 메인 제어기(10)로 입력되고, 상기 메인 제어기(10)는 입력되는 조작 신호에 응답하여 상기 액추에이터(40), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)를 제어함으로써 작업이 이루어진다.

이때, 작업이 이루어지는 과정에서, 상기 액추에이터(40), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)의 상태가 상기 감지부(30)에 의해 감지되고, 상기 감지부(30)는 감지되는 상태에 대응되는 감지 신호를 입력 신호로서 상기 메인 제어기(10)로 송출하고, 상기 메인 제어기(10)는 상기 조작부(20) 및 상기 감지부(30)로부터 전송되는 신호를 바탕으로 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수를 산출한 판별 결과를 생성 및 출력하며, 출력되는 판별 결과를 상기 표시부(70)가 입력받아 표시하게 되는 것이다.

이때, 상기 감지부(30)는 상기 붐 실린더(41)와 연결되는 붐 실린더 센서(31), 상기 암 실린더(42)와 연결되는 암 실린더 센서(32), 상기 버켓 실린더(43)와 연결되는 버켓 실린더 센서(33), 상기 스윙 모터(44)와 연결되는 스윙 모터 센서(34), 상기 엔진(50)과 연결되는 엔진 센서(35) 및 상기 메인 펌프(60)와 연결되는 펌프 센서(36) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

따라서, 상기 붐 실린더 센서(31), 상기 암 실린더 센서(32), 상기 버켓 실린더 센서(33), 상기 스윙 모터 센서(34), 상기 엔진 센서(35) 및 상기 펌프 센서(36)는 각각 상기 메인 제어기(10)와 연결되어, 상기 붐 실린더(41), 상기 암 실린더(42), 상기 버켓 실린더(43), 상기 스윙 모터(44), 상기 엔진(50) 및 상기 메인 펌프(60)의 상태를 감지하여, 감지 신호를 상기 메인 제어기(10)로 송출한다.

이때, 상기 액추에이터(40)의 구성들(41 ~ 44)의 상태를 감지하는 센서(31 ~ 34)는 링크의 각도를 측정하는 각도 센서, 스트로크 센서, 내부 압력을 측정하는 압력 센서 또는 지면과의 상대적인 각도를 측정하는 경사각 센서 중 하나 또는 둘 이상을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 엔진 센서(35)는 상기 엔진(50)의 상태를 감지하며, 상기 펌프 센서(36)는 상기 메인 펌프(60)의 압력을 측정하는 압력 센서일 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 메인 제어기(10)는 작업 시작/종료 조건 판별부(11), 입력 신호 기록부(12), 제 1 저장부(13), 제 2 저장부(14), 데이터 유사 판별부(15) 및 판별 결과 출력부(16)를 포함한다.

상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11) 및 상기 입력 신호 기록부(12)는 각각 상기 조작부(20) 및 상기 감지부(30)로부터 송출되는 신호(이하 ‘입력 신호’라 한다)를 수신하며, 상기 입력 신호는 상기 조작부(20)로부터 송출되는 조작 신호 및 상기 감지부(30)로부터 송출되는 감지 신호를 포함한다.

이때, 상기 메인 제어기(10)는 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11) 및 상기 입력 신호 기록부(12)의 앞 단에 신호 입력단(17) 및 A/D 변환부(18)를 더 포함하여, 상기 신호 입력단(17)이 입력 신호를 수신하고, 수신된 입력 신호가 상기 A/D 변환부(18)를 거쳐 처리하기에 적절한 신호로 변환되어 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11) 및 상기 입력 신호 기록부(12)에 입력되도록 할 수 있다.

상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)는 상기 입력 신호 기록부(12), 상기 제 1 저장부(13) 및 상기 데이터 유사 판별부(15)와 각각 연결되며, 상기 입력 신호를 수신하고, 상기 입력 신호가 작업 시작 조건인지 작업 종료 조건인지를 판별하고, 상기 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 저장되어 있는지를 확인하여, 입력 신호의 조건 및 작업 시작 포인터의 저장 유무에 따라 상기 입력 신호 기록부(12) 및 상기 데이터 유사 판별부(15)를 제어한다.

이때, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)는 제 1 제어 신호(CS1)를 상기 입력 신호 기록부(12)에 송출하고, 제 2 제어 신호(CS2)를 상기 데이터 유사 판별부(15)에 송출한다.

상술하면, 상기 입력 신호가 작업 시작 조건인 경우에, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)는 상기 제 1 제어 신호(CS1)를 송출하여 상기 입력 신호 기록부(12)를 제어하는데, 이때, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 있으면, 제 1 저장부(13)에 입력 신호에 포함된 데이터(이하 ‘입력 신호 데이터’라 한다)를 기록하라는 내용의 제 1 제어 신호(CS1)를 송출하고, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 없으면, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터 및 입력 신호 데이터를 기록하라는 내용의 제 1 제어 신호(CS1)를 송출한다.

즉, 상기 입력 신호가 작업 시작 조건인 경우, 상기 입력 신호 기록부(12)는 상기 제 1 제어 신호(CS1)에 응답하여 상기 제 1 저장부(13)에 입력 신호 데이터를 기록하거나, 작업 시작 포인터 및 입력 신호 데이터를 기록한다.

한편, 상기 입력 신호가 작업 종료 조건인 경우에, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)는 상기 제 2 제어 신호(CS2)를 송출하여 상기 데이터 유사 판별부(15)를 제어하는데, 이때, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 있으면, 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 비교하라는 내용의 제 2 제어 신호(CS2)를 송출한다.

즉, 상기 입력 신호가 작업 종료 조건이고, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 있는 경우, 상기 데이터 유사 판별부(15)는 상기 제 2 제어 신호(CS2)에 응답하여 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 비교하게 된다.

상기 입력 신호 기록부(12)는 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11) 및 상기 제 1 저장부(13)와 연결되며, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)의 제 1 제어신호(CS1)에 응답하여 입력 신호 데이터 또는 작업 시작 포인터를 상기 제 1 저장부(13)에 저장한다.

상기 제 1 저장부(13)는 상기 입력 신호 기록부(12)에 의해 입력 신호 데이터 및 작업 시작 포인터 등의 기록 데이터가 기록되는 수단이다.

상기 제 2 저장부(14)는 상기 입력 신호 데이터와 비교하기 위한 비교 데이터가 기 저장되는 수단으로, 상기 비교 데이터는 유압장비가 진행하는 작업과 관련된 데이터이며, 예를 들어 상차 작업 비교 데이터, 단순 굴삭 작업 비교 데이터, 고르기 작업 비교 데이터, 다지기 작업 비교 데이터 등일 수 있다.

상기 비교 데이터는 전형적인 작업 신호를 나타내는 시계열 데이터로 특정 작업 시작/종료 조건, 예를 들면 붐 업 시작, 붐 다운 종료를 나타내는 조작 레버 신호 또는 센서 압력 신호를 시작과 끝 등과 같은 한 주기 단위로 저장되어 있다.

상기 데이터 유사 판별부(15)는 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11), 상기 제 1 저장부(13), 상기 제 2 저장부(14) 및 상기 판별 결과 출력부(16)와 연결되며, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)의 제 2 제어신호(CS2)를 수신하고, 이에 응답하여 상기 제 1 저장부(13)로부터 입력 신호 데이터를 입력받고, 상기 제 2 저장부(14)로부터 비교 데이터를 입력받아, 상기 입력 신호 데이터와 상기 비교 데이터를 비교하여 두 데이터의 유사 여부를 판별하여, 판별 결과를 생성 및 송출한다. 이때, 상기 판별 결과는 작업의 종류, 동작 주기 및 작업 횟수를 포함한다.

상기 출력부(16)는 상기 데이터 유사 판별부(15)와 연결되어, 상기 데이터 유사 판별부(15)로부터 송출되는 판별 결과를 수신하고, 이를 외부 장치, 예를 들면 표시부(70)나, 별도의 저장장치 또는 다른 제어장치로 전송하고, 상기 표시부(70)는 판별 결과를 작업자가 확인할 수 있도록 표시한다.

도 3 내지 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 유압장비의 작업 계측 방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 입력 신호를 작업 시작/종료 조건 판별부(11)가 수신하고, 입력 신호의 조건 및 제 1 저장부(13)에의 작업 시작 포인터의 저장 유무에 따라 제 1 및 제 2 제어 신호(CS1, CS2)를 송출하는 작업 조건 판별 및 지시 단계가 이루어진다(S10).

상술하면, 조작부(20) 및 감지부(30)로부터 송출되는 신호를 작업 시작/종료 조건 판별부(11)가 입력 신호로서 수신한 후(S11), 입력 신호가 작업 시작 조건인지 판별하는 제 1 작업 조건 판별 단계가 이루어진다(S12). 이때, 상기 입력 신호는 상기 조작부(20)로부터 송출되는 조작 신호 및 상기 감지부(30)로부터 송출되는 감지 신호를 포함한다.

만약 입력 신호가 작업 시작 조건이면, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 있는지 확인하는 제 1 작업 시작 포인터 유무 확인 단계가 이루어지고(S13), 작업 시작 조건이 아니면, 입력 신호가 작업 종료 조건인지를 판별하는 제 2 작업 조건 판별 단계(S14)가 이루어진다.

만약, 상기 제 1 작업 시작 포인트 유무 확인 단계에서(S13), 작업 시작 포인터가 제 1 저장부(13)에 기록되어 있지 않으면, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)는 입력 신호 기록부(12)에 작업 시작 포인터 및 입력 신호 데이터를 제 1 저장부(13)에 기록하라는 제 1 제어 신호(CS1)를 송출하고, 이에 응답하여 입력 신호 기록부(12)는 제 1 저장부(13)에 순차적으로 작업 시작 포인터를 기록하고(S15), 입력 신호 데이터를 기록하게 된다(S16).

반대로, 상기 제 1 작업 시작 포인트 유무 확인 단계에서(S13), 작업 시작 포인터가 제 1 저장부(13)에 기록되어 있으면, 상기 작업 시작/종료 조건 판별부(11)는 입력 신호 기록부(12)에 입력 신호 데이터를 제 1 저장부(13)에 기록하라는 제 1 제어 신호(CS1)를 송출하고, 이에 응답하여 입력 신호 기록부(12)는 제 1 저장부(13)에 입력 신호 데이터를 기록하게 된다(S16).

한편, 상기 제 2 작업 조건 판별 단계(S14)에서, 입력 신호가 작업 종료 조건이 아니면, 계속 입력 신호를 수신하는 단계(S11)가 이루어지며, 입력 신호가 작업 종료 조건이면, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 기록되어 있는지 확인하는 제 2 작업 시작 포인터 유무 확인 단계가 이루어진다(S17).

이때, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 저장되어 있지 않으면, 계속 입력 신호를 수신하는 단계(S11)가 이루어지며, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 저장되어 있으면, 작업 시작/종료 조건 판별부(11)가 데이터 유사 판별부(15)에 제 2 제어 신호(CS2)를 송출한다.

이후, 상기 제 2 제어 신호(CS2)에 응답하여 데이터 유사 판별부(15)가 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 수신 및 비교하는 제 1 데이터 비교 단계가 이루어진다(S20).

상술하면, 작업 시작/종료 조건 판별부(11)의 제 2 제어 신호(CS2)에 응답하여 데이터 유사 판별부(15)는 제 1 및 제 2 저장부(13, 14)로부터 입력 신호 데이터 및 비교 데이터를 수신하고(S21), 두 데이터를 비교하여 두 데이터가 유사한지 판별하게 된다(S22).

이때, 두 데이터의 비교 방법으로는, 두 데이터 벡터의 유클리드 거리가 특정값 이하인지를 조사하는 방법, 유사 상관계수가 특정 값 이상인지를 조사하는 방법을 이용할 수 있다.

비교 결과, 두 데이터가 유사하면, 판별 결과를 출력하고, 작업 계측을 종료하는 계측 종료단계가 이루어진다(S30).

상술하면, 데이터 유사 판별부(55)는 판별 결과를 출력부(16)에 송출하고, 상기 출력부(16)는 판단 결과를 입력받아, 이를 출력한다(S31).

이때, 판단 결과는 작업의 종류, 작업 시작 및 완료 시각일 수 있으며, 판별 결과의 출력은 표시부(70)를 통해서 이루어질 수 있으며, 또한, 별도의 저장장치 및 다른 제어장치로 전송될 수 있다.

이후, 모든 작업 시작 포인터를 삭제하고(S32), 입력 신호 데이터의 기록을 중단 및 삭제한다(S33).

이때, 입력 신호 데이터와 유사한 비교 데이터에 해당하는 작업 종류의 주기 수를 하나 증가하여 유사 판별된 작업 종류와 주기 수를 제 2 저장부(14)에 기록하게 된다.

이후, 작업 계측이 종료되는지를 확인하고(S34), 작업 계측이 종료된 것으로 판단되면, 메인 제어기(10)의 작업 계측 동작이 종료되며(S35), 작업 계측이 종료되지 않았으면, 입력 신호 수신 단계(S11)로 되돌아 간다.

비교 단계(S22)에서 비교 결과, 유사하지 않은 것으로 판단되면, 다음 비교 데이터 또는 다음 작업 시작 포인터가 저장되어 있는지를 확인하여, 다음 비교 데이터 및 다음 작업 시작 포인터의 유무에 따라 다시 데이터를 비교하거나 입력 신호 수신 단계로 회귀하는 제 2 데이터 비교 단계가 이루어진다(S40).

상술하면, 제 2 저장부(14)에 다음 비교 데이터가 존재하는지를 확인하고(S41), 다음 비교 데이터가 있으면, 다음 비교 데이터를 데이터 유사 판별부(55)에 제공하여(S42), 데이터 유사 판별부(55)가 입력 신호 데이터와 다음 비교 데이터를 비교하는 과정이 이루어진다(S22).

다음 비교 데이터가 없으면, 제 1 저장부(13)에 다음 작업 시작 포인터가 있는지 확인하고(S43), 다음 작업 시작 포인터가 있으며, 다음 작업 시작 포인터로 이동하고(S44), 입력 신호 데이터 및 비교 데이터 수신 단계(S21)가 진행된다.

만약, 다음 작업 시작 포인터가 없으면, 최초 작업 시작 포인터로 이동하고(S45), 입력 신호 수신 단계(S11)로 되돌아 간다.

도 6은 입력 신호를 바탕으로 작업을 판별하는 일 예를 나타낸 타이밍도로서, 붐, 암, 스윙 모터 및 버켓의 레버의 움직임을 메인 제어기에 입력되는 입력 신호로 하고, 붐 레버 움직임이 양(+)의 방향인 붐 업일 때가 시작 조건, 음(-)의 방향인 붐 다운일 때가 종료 조건인 것으로 설정한 경우이며, 최초 입력 신호가 입력되는 시점에서는 작업 시작 포인터가 저장되어 있지 않은 것으로 가정한다.

먼저, 붐 다운의 동작이 이루어져 종료 조건의 신호 1(S1)이 입력되고, 이때, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터가 저장되어 있지 않으므로, 다음 신호가 입력되기를 기다린다.

이후, 붐 업 동작이 이루어져 시작 조건의 신호 2(S2)가 입력되면, 제 1 저장부(13)에 작업 시작 포인터로서 포인터A가 저장되고, 이후 입력되는 입력 신호 데이터가 제 1 저장부(13)에 저장되기 시작한다.

이후, 붐 다운 동작이 이루어져 종료 조건의 신호 3(S3)이 입력되면, 신호 2(S2)와 신호 3(S3) 사이의 주기A의 기간 동안 기록된 입력 신호 데이터를 대상으로 비교 데이터와 비교하여, 유사하다고 판별되는 경우, 주기A 동안 이루어진 작업을 비교 데이터가 나타내는 작업으로 규정하고, 유사하지 않은 것으로 판별되면, 다음 종료 조건의 신호가 입력될 때까지 기다린다.

이때, 종료 조건의 신호가 입력되기 전에 시작 조건의 신호 4(S4)가 입력되면, 작업 시작 포인터로서 포인터B를 추가적으로 저장한다.

이후, 종료 조건의 신호 5(S5)가 입력되면, 작업이 규정되지 않은 구간의 가장 오래된 시작 조건의 신호 입력 시점부터 신호 5(S5)까지를 하나의 주기(주기B)로 하여 신호 2(S2)와 신호 5(S5) 사이의 주기B의 기간 동안 기록된 입력 신호 데이터를 비교 데이터와 비교한다.

즉, 앞서 주기A의 작업이 규정되지 않았기 때문에 주기B 동안 기록된 입력 신호 데이터를 대상으로 비교 데이터와 비교하며, 유사하다고 판별되는 경우, 주기B 동안 이루어진 작업을 비교 데이터가 나타내는 작업으로 규정한다.

만약, 일치하는 비교 데이터가 없는 경우, 종료 조건의 신호가 입력될 때마다 규정되지 않은 시작 조건 포인터와 종료 신호 사이의 주기인 주기C, 주기D, 주기E, 주기F의 순서대로 비교 데이터와 비교하는 과정을 거쳐 작업을 판별하게 된다.

하기 표 1은 표시부에 표시된 계측된 작업 내용에 대한 결과의 일 예를 나타낸 것으로서, 메인 제어기 내부에서 처리한 판단 결과를 출력부를 통해 표시부에 송출하여, 표시부가 하루 단위의 작업 통계를 작업자가 확인할 수 있도록 표시한 예이다.

2012년 5월 21일 작업 통계
작업 종류	시간	주기 횟수
단순 굴삭	78분	153회
상차 작업	41분	60회
고르기 작업	22분	90회
다지기 작업	8분	70회
리프팅 작업	5분	15회
미분류 작업	10분	-
유휴 상태	15분	-

즉, 상기 메인 제어기(10) 내부에서는 조작부(20) 및 감지부(30)로부터 송출되는 입력 신호를 바탕으로 작업자 또는 장비 관리자가 설정한 일정 시간 단위 내에 어떤 작업이 몇 주기로 몇 시간 동안 이루어졌는지 판단하여 출력부(16)를 통해 표시부(70)에 송출하게 되고, 표시부(70)는 판단 결과를 입력받아 상기 표 1에 표시된 바와 같이 작업 종류, 주기 및 시간을 표시함으로써, 작업자 또는 장비 관리자가 작업 통계를 확인하여 장비의 작업량 확인이나 서비스 관리 등에 이용할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 유압장비의 작업 계측 시스템 및 방법을 예시한 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예와 도면에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하고, 그와 같은 변형은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

10 : 메인 제어기 11 : 작업 시작/종료 조건 판별부
12 : 입력 신호 기록 13 : 제 1 저장부
14 : 제 2 저장부 15 : 데이터 유사 판별부
16 : 출력부 17 : 신호 입력단
18 : A/D 변환부 20 : 조작부
30 : 감지부 40 : 액추에이터
50 : 엔진 60 : 메인 펌프

Claims (12)

1. 조작부의 제어에 의해 엔진, 펌프 및 액추에이터를 동작시키는 메인 제어기;
   상기 엔진, 상기 펌프 및 상기 액추에이터와, 상기 메인 제어기 사이에 연결되어, 상기 엔진, 상기 펌프 및 상기 액추에이터의 상태를 감지하고, 감지된 상태에 대응되는 신호를 상기 메인 제어기에 송출하는 감지부를 포함하고,
   상기 메인 제어기는 상기 조작부 및 상기 감지부로부터 송출되는 신호를 입력 신호로서 수신하고, 입력 신호에 포함된 데이터인 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 비교하여, 작업 내용을 판별하고, 동작 주기 및 작업 횟수를 산출한 판별 결과를 생성 및 출력하되,
   상기 메인 제어기는,
   상기 비교에 의해 상기 작업 내용이 판별되지 않은 시간 구간의 작업 시작 조건에 대응하는 입력 신호의 입력 시점부터 작업 종료 조건에 대응하는 입력 신호의 입력 시점까지의 주기에 따라 상기 비교를 통해 상기 작업 내용을 판별하는 유압장비의 작업 계측 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 액추에이터는 붐 실린더, 암 실린더, 버켓 실린더 및 스윙 모터를 포함하고,
   상기 감지부는 상기 붐 실린더와 연결되는 붐 실린더 센서, 상기 암 실린더와 연결되는 암 실린더 센서, 상기 버켓 실린더와 연결되는 버켓 실린더 센서, 상기 스윙 모터와 연결되는 스윙 모터 센서, 상기 엔진과 연결되는 엔진 센서 및 상기 펌프와 연결되는 펌프 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 유압장비의 작업 계측 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 실린더들과 연결된 센서는 링크의 각도를 측정하는 각도 센서, 스트로크 센서, 내부 압력을 측정하는 압력 센서 또는 지면과의 상대적인 각도를 측정하는 경사각 센서 중 하나 또는 둘 이상을 포함하여 구성되는 유압장비의 작업 계측 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 제어기에는 상기 판별 결과를 입력받아 이를 표시하는 표시부가 연결되는 유압장비의 작업 계측 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 제어기는 작업 시작/종료 조건 판별부, 입력 신호 기록부, 제 1 저장부, 제 2 저장부, 데이터 유사 판별부를 포함하고,
   상기 작업 시작/종료 조건 판별부는 상기 입력 신호를 수신하며, 상기 입력 신호 기록부, 제 1 저장부 및 데이터 유사 판별부와 연결되어, 제 1 및 제 2 제어 신호를 송출하고,
   상기 입력 신호 기록부는 상기 작업 시작/종료 조건 판별부, 상기 제 1 저장부와 연결되고, 상기 입력 신호를 수신하며, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여, 상기 제 1 저장부에 입력 신호 데이터 또는 작업 시작 포인터를 기록하고,
   상기 제 2 저장부는 상기 데이터 유사 판별부와 연결되고, 비교 데이터를 저장하고 있으며,
   상기 데이터 유사 판별부는 상기 작업 시작/종료 조건 판별부, 상기 제 1 저장부, 상기 제 2 저장부와 연결되고, 상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 입력 신호 데이터와 상기 비교 데이터를 비교하여 판별 결과를 생성 및 송출하는 유압장비의 작업 계측 시스템.
6. 작업 시작/종료 조건 판별부가 수신된 입력 신호의 조건 및 제 1 저장부에의 작업 시작 포인터의 저장 유무에 따라 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 송출하는 작업 조건 판별 및 지시 단계; 및
   상기 제 2 제어 신호에 응답하여, 데이터 유사 판별부가 제 1 저장부에 기록된 입력 신호 데이터와 제 2 저장부에 저장된 비교 데이터를 수신 및 비교하여, 두 데이터가 유사한지 판별하는 제 1 데이터 비교 단계를 포함하고,
   비교 결과, 두 데이터가 유사하면, 데이터 유사 판별부는 판별 결과를 출력하고, 작업 계측의 종료를 확인 후 종료인 것으로 판단되면, 계측을 종료하는 계측 종료단계가 이루어지고,
   비교 결과, 두 데이터가 유사하지 않으면, 다음 비교 데이터 또는 다음 작업 시작 포인터의 저장 유무에 따라 다시 데이터를 비교하거나 입력 신호를 수신하는 제 2 데이터 비교 단계가 이루어지되,
   상기 제1 데이터 비교 단계 및 상기 제2 데이터 비교 단계는,
   상기 비교에 의해 상기 작업 조건에 대응하는 작업 내용이 판별되지 않은 시간 구간의 작업 시작 조건에 대응하는 입력 신호의 입력 시점부터 작업 종료 조건에 대응하는 입력 신호의 입력 시점까지의 주기에 대하여 이루어지는 유압장비의 작업 계측 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 작업 조건 판별 및 지시 단계는 입력 신호를 수신하여, 입력 신호가 상기 작업 시작 조건에 대응하는지 판별하고,
   상기 입력 신호가 상기 작업 시작 조건에 대응하면, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있는지 확인하고, 상기 입력 신호가 상기 작업 시작 조건에 대응하지 않으면, 상기 입력 신호가 상기 작업 종료 조건에 대응하는지 판별하고,
   제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있으면, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 입력 신호 기록부가 입력 신호에 포함된 데이터인 입력 신호 데이터를 제 1 저장부에 기록하고,
   제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 없으면, 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 입력 신호 기록부가 작업 시작 포인터 및 입력 신호 데이터를 제 1 저장부에 기록하는 유압장비의 작업 계측 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 입력 신호가 상기 작업 종료 조건에 대응하지 않으면, 계속 입력 신호를 수신하고,
   상기 입력 신호가 상기 작업 종료 조건에 대응하면, 제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있는지 확인하고,
   제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 없으면, 계속 입력 신호를 수신하고,
   제 1 저장부에 작업 시작 포인터가 있으면, 작업 시작/종료 조건 판별부가 데이터 유사 판별부에 제 2 제어 신호를 송출하는 유압장비의 작업 계측 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 계측 종료단계는 상기 판별 결과 출력 이후, 모든 작업 시작 포인터를 삭제하고, 입력 신호 데이터 기록을 중단 및 삭제한 후, 작업 계측의 종료를 확인하는 유압장비의 작업 계측 방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 계측 종료단계에서, 작업 계측이 종료되지 않은 것을 판단되면, 계속적으로 입력 신호 수신이 이루어지는 유압장비의 작업 계측 방법.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 데이터 비교 단계는 제 2 저장부에 다음 비교 데이터가 있는지를 확인하고,
    다음 비교 데이터가 있으면, 다음 비교 데이터를 데이터 유사 판별부에 제공하여, 데이터 유사 판별부가 입력 신호 데이터와 다음 비교 데이터를 비교하고,
    다음 비교 데이터가 없으면, 제 1 저장부에 다음 작업 시작 포인터가 있는지를 확인하는 것을 포함하는 유압장비의 작업 계측 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 저장부에 다음 시작 포인터가 있으면, 다음 작업 시작 포인터로 이동하고, 데이터 유사 판별부가 입력 신호 데이터와 비교 데이터를 수신하는 단계로 돌아가고,
    제 1 저장부에 다음 시작 포인터가 없으면, 최초 작업 시작 포인터로 이동하고, 입력 신호를 수신하는 단계로 돌아가는 유압장비의 작업 계측 방법.

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