KR101874826B1 - 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치는, 훈련자가 레버를 이용하여 화면 상에 표시되는 중량물을 이동시킬 수 있는 시뮬레이터를 이용한 훈련 시스템에서, 상기 시뮬레이터 내에서 훈련자가 중량물을 이동시킨 정보를 이용하여 훈련자의 훈련을 평가할 수 있는 장치로서, 상기 시뮬레이터 내의 천장크레인 훈련시에 미리 설정된 복수개의 평가 구간별 훈련 결과 정보와, 중량물 위치 정보를 상기 시뮬레이터로부터 획득하고, 전체의 평가 구간의 훈련 결과 데이터와 중량물 위치 정보를 누적 집계하는 훈련 평가 데이터 획득부; 상기 훈련 평가 데이터 획득부에 의하여 집계되는 전체의 평가 구간의 훈련 결과 데이터를 평가 구간별로 미리 정의된 평가항목 및 배점, 평가 기준으로 채점하여 평과 결과를 도출하고, 상기의 도출된 평과 결과를 상기의 누적 집계된 중량물 위치 데이터와 함께 성과관리 데이터베이스에 저장하는 획득 데이터 연산부; 및 상기의 도출된 평과 결과를 훈련자 및 평가자에게 제공하는 역할을 수행하는 출력부;를 포함한다.

Description

천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치{A training evaluation device for simulator of overhead crane}

본 발명은 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치에 대한 것으로서, 특히, 사용자가 가상현실 기반의 천장크레인 시뮬레이터를 이용하여 천장크레인의 운전기능사 자격검증 실기시험코스를 훈련한 결과에 대하여 각 평가요소별 평가 방법을 정의하고, 상기 평가 방법을 기반으로 실시간 채점 후 사용자에게 훈련 결과를 피드백할 수 있는 장치에 대한 것이다.

천장크레인은 중공업, 제조, 물류, 건설, 항만 등 다양한 분야에서 활용하는 기계 장치이지만, 현실은 자격증을 보유하지 않은 채 운영을 하고 있는 곳이 대부분이고, 작업장 내의 안전운전 교육도 시간과 비용 등의 문제로 제대로 수행하지 못하는 것이 현실이다.

이러한 제약으로 인해, 작업장 내 안전사고의 빈도는 매년 증가하고 있으며, 많은 사고사례가 보고되고 있다. 이러한 사고를 예방하기 위하여, 안전보건공단에서는 천장크레인 특별안전교육을 전국적으로 진행한 바 있으며, 산업인력공단에서는 천장크레인의 취급 사업장을 대상으로 자격증 보유사항 점검 및 조정, 안전 작업 등의 현장 점검을 실시하고 있다.

이러닝(e-Learning)이 지식의 전수와 수험생의 교육이 단방향으로 전달되는 교육방식이라면, 가상훈련 시스템(이트레이닝, e-Training)은 지식과 교육을 전달 뿐만 아니라 실제 업무현장의 경험을 연계하여 교육을 실시할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 이러한 가상훈련 시스템은 첨단 기술을 활용하여 산업 훈련을 보완, 강화할 수 있는 새로운 대안이 되고, 실험/실습 및 장비 교육에서 체험형 실습 위주의 교육 훈련을 실시하여 학습자에게 사실적/능동적 학습을 도모하여 학습 효과를 향상시킬 수 있는 있으며, 미래의 새로운 성장 동력으로 부상하고 있다.

또한, 산업 현장의 인력 훈련 수요에 부합하면서도 고가 장비에 대한 투자 최소화 및 훈련 위험 회피에 적합한 가상훈련 시스템 개발 및 보급에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 가상 훈련 시스템은 현실의 상황과 동일하거나 물리적으로 불가능한 가상의 시나리오를 사용자가 체험할 수 있게 하여야 하며, 실제 장치와 유사한 조작 시스템, 훈련한 결과에 대한 자동 평가가 이루어져야 한다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증 실기시험을 준비하는 훈련생은 100~150만원이라는 비싼 수강료를 지불하고, 실제 천장크레인으로 훈련을 받고 있다. 실장비 훈련은 강사 이외에도 훈련 운영 및 보조하는 인력이 필요하고, 장비 운영비도 많이 소요되기 때문에 수강료가 비쌀 수 밖에 없는 것이 현실이다. 그리고, 제한된 장비 수로 인하여 반복 훈련이 용이하지 않고, 시간과 공간에 많은 제약이 따르기 마련이다.

또한, 천장크레인 운전 훈련 결과를 평가함에 있어서, 강사의 주관적인 평가로만 이루어지기 때문에, 천장크레인 운전 기능사 자격검증 기준의 객관적인 평가가 이루어지기 어렵다. 특히, 천장크레인 운전을 처음 접하는 훈련자 또는 초보자는 조작을 잘 하지 못하기 때문에, 훈련을 관리/감독하는 강사의 피로도는 높아질 수 밖에 없으며, 이러한 피로도는 같은 훈련 결과를 다르게 평가할 수 있다. 초보자들의 교육에 객관적인 훈련결과가 반영되는 가상현실 기반의 천장크레인 시뮬레이터를 활용한다면, 초보자들은 자신이 범한 실수가 무엇인지 명확하게 확인할 수 있으며, 다음 훈련시 자신에게 부족한 부분에 대하여 더욱 효과적으로 훈련을 수행할 수 있게 될 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 가상현실 기반의 천장크레인 시뮬레이터로 훈련한 결과를 확인할 수 있는 가상현실 기반의 천장크레인 훈련 평가 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치는, 훈련자가 레버를 이용하여 화면 상에 표시되는 중량물을 이동시킬 수 있는 시뮬레이터를 이용한 훈련 시스템에서, 상기 시뮬레이터 내에서 훈련자가 중량물을 이동시킨 정보를 이용하여 훈련자의 훈련을 평가할 수 있는 장치로서, 상기 시뮬레이터 내의 천장크레인 훈련시에 미리 설정된 복수개의 평가 구간별 훈련 결과 정보와, 중량물 위치 정보를 상기 시뮬레이터로부터 획득하고, 전체의 평가 구간의 훈련 결과 데이터와 중량물 위치 정보를 누적 집계하는 훈련 평가 데이터 획득부; 상기 훈련 평가 데이터 획득부에 의하여 집계되는 전체의 평가 구간의 훈련 결과 데이터를 평가 구간별로 미리 정의된 평가항목 및 배점, 평가 기준으로 채점하여 평과 결과를 도출하고, 상기의 도출된 평과 결과를 상기의 누적 집계된 중량물 위치 데이터와 함께 성과관리 데이터베이스에 저장하는 획득 데이터 연산부; 및 상기의 도출된 평과 결과를 훈련자 및 평가자에게 제공하는 역할을 수행하는 출력부;를 포함한다.

제안되는 바와 같은 본 발명의 훈련 평가 장치를 가상현실 기반 천장크레인 훈련 시뮬레이터에 적용하면, 훈련자의 훈련 과정 중, 어떠한 구간에서의 훈련이 부족한지 여부와, 장애물 통과시 어떠한 조작에 따라 점수 차감 또는 실격이 되었는지를 용이하게 확인할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명의 훈련 평가 장치를 통해서 훈련자가 어떤 부분에 대한 보완이 필요한지 알 수 있다. 강사 입장에서는 일일이 훈련자의 훈련 과정을 체크하지 않고, 훈련이 완료된 후에, 간단한 조작으로 훈련자의 훈련 과정 및 결과를 손쉽게 확인할 수 있으며, 객관적인 훈련 결과를 통해 실제 천장크레인 운전 훈련에 대한 적합/부적합 판단 및 훈련 성과관리에 도움이 된다.

이를 통해, 산업 현장 훈련원과 직업 교육 학교에서 실습 초보자에게 천장크레인 훈련의 효과를 극대화 할 수 있을 뿐만 아니라, 강사 입장에서는 훈련평가에 대한 시간과 비용을 절약할 수 있다. 또한, 안전사고 빈도가 높은 초기 훈련 시 안전한 훈련환경에서 훈련하여 객관적이고 정량적인 훈련결과를 확인할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 훈련 평가 장치를 이용하여 훈련하는 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 주행 순서를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따라 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 장애물 배치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따라 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 장애물 및 중량물을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따라 분류한 천장크레인 운전 기능사 실기시험 평가구간을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 천장크레인 훈련 평가항목과 그 평가기준을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 실시예에 적용한 천장크레인 훈련 실격 사유 및 적용 구간을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 넘기 장애물 우회를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 벽 장애물 우회를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 드럼 높이 초과 주행을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 넘기 장애물 초과 주행 화면을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 코스 범위 이탈 구역을 도시한 도면이다.
도 14는 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 폴 높이를 초과하여 3m 이상 초과 주행한 화면을 보여주는 도면이다.
도 15는 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 중량물이 바닥에 닿은 경우의 화면이다.
도 16은 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 규정 시간을 초과한 경우의 화면이다.
도 17은 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 장애물을 쓰러트린 경우의 화면이다.
도 18은 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 드럼 장애물을 쓰러트린 경우의 화면이다.
도 19는 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 드럼 장애물이 밀린 화면이다.
도 20은 본 실시예에 따라 드럼 장애물을 통과하는 방향을 표현한 화면이다.
도 21은 본 실시예에 따라 훈련 평가를 위하여 설정한 정상 통과 충돌객체 전체의 배치도이다.
도 22는 본 실시예에 따라 설정되는 넘기 장애물 정상통과 충돌객체의 배치도이다.
도 23은 본 실시예에 따라 설정되는 벽 장애물 정상통과 충돌객체 배치도이다.
도 24는 본 실시예에 따라 설정되는 드럼 장애물 정상통과 충돌객체 배치도이다.
도 25는 본 실시예에 따라 설정되는 폴 장애물 정상통과 충돌객체 배치도이다.
도 26은 본 실시예에 따라 설정되는 주행코스의 선 물림 체크 충돌객체 배치도이다.
도 27은 본 실시예에 따라 설정되는 주행코스의 코스 이탈 체크 충돌객체 배치도이다.
도 28은 본 실시예에 따라 설정되는 주행코스의 범위 이탈 체크 충돌객체 배치도이다.
도 29와 도 30은 본 실시예에 따라 훈련 후 훈련자 및 평가자용 훈련 평가결과와 훈련기록지 화면이다.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.

본 발명과 관련되는 설명에 사용되는 접미어 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 실시예에 사용되는 천장크레인 시뮬레이터는 중량물을 동일한 수평면상에서 전후좌우로 이동시키기 위한 레버와, 중량물을 상하로 이동시키기 위한 레버를 조작할 수 있도록 구성되며, 본 발명의 훈련 평가 장치는 상기 시뮬레이터에 의하여 조작되는 중량물의 이동 정보를 이용하여 훈련자의 훈련 평가를 하기 위한 장치이다.

도 1은 본 발명의 훈련 평가 장치를 이용하여 훈련하는 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 예를 보여주는 도면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증 실기시험 코스 규격을 기준으로 3D 모델링한 결과가 도시되어 있으며, 본 발명의 실시예에 대해서는 모델링된 시험 코스를 이용하여 상세히 설명하여 보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 주행 순서를 나타낸 도면이다.

실제의 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 주행 순서로서, 시뮬레이터 훈련시에 도 2에 도시된 숫자 및 화살표 방향대로 훈련하여야만 희망하는 훈련 결과를 달성할 수 있다. 만약, 도 2에 도시된 숫자 및 화살표 방향과 일치하지 않게 훈련을 수행할 경우에는 예외처리되며, 점수 미달로 실격 처리 된다.

도 3은 본 실시예에 따라 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 장애물 배치를 보여주는 도면이다.

실제의 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 장애물 종류를 배치 규격에 따라 배치함으로써, 시뮬레이터 훈련의 평가 효율을 더욱 높일 수 있도록 한다.

도 4는 본 실시예에 따라 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스의 장애물 및 중량물을 보여주는 도면이다.

실제의 천장크레인 운전 기능사 실기시험 코스 장애물 규격을 기반으로 하여 3D 모델링한 결과이며, 실제 사진을 참고하여 텍스쳐 맵핑(Texture Mapping)한 결과이다.

도 5는 본 실시예에 따라 분류한 천장크레인 운전 기능사 실기시험 평가구간을 보여주는 도면이다.

실제의 천장크레인 운전 기능사 실기시험 평가구간을 기반으로 6개 구역으로 분류하고, 각 구간별 평가항목 및 배점을 적용하였다. 그리고, 훈련 시작지점인 1구간과 훈련 종료지점인 6구간은 동일한 구역으로 분류하였으며, 넘기 장애물 통과 항목의 배점은 동일하지만, 1구간 시작시 중량물 권상 항목과 6구간 종료시 중량물 권하 및 착지 항목에는 배점의 차이가 있다.

도 6은 본 발명의 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치의 구성을 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하여 본 실시예의 훈련 평가 장치의 동작 방법을 설명하면, 먼저 가상현실 기반의 시뮬레이터 훈련(110)이 시작되면, 시뮬레이터 훈련 장치는 실기시험 평가구간을 지날 때마다 각 구간별 평가항목 및 배점에 따라 훈련자의 평가 데이터를 훈련 평가 데이터 획득부(120)로 전달한다.

이때, 전달되는 평가 데이터는 평가구간 번호, 평가항목 번호, 점수 등급 및 평가기준 번호에 대한 정보를 포함하고, 해당 정보들의 순서는 기재한 바와 같이, 평가구간 번호, 평가항목 번호, 점수 등급 및 평가기준 번호의 순으로 포함된다. 예를 들어, 2구간의 전진주행 항목에서 장애물과 충돌하여 2등급의 배점을 받은 경우라면, 그 훈련결과에 대한 평가 데이터는 (2,3,2,3)의 형태를 갖는다.

그리고, 시뮬레이터 훈련 장치는 중량물의 위치 정보에 대한 좌표값(x,y,z)값을 훈련결과와는 별개로 프레임마다 상기 훈련 평가 데이터 획득부(120)로 전달한다.

상기 훈련 평가 데이터 획득부(120)는 전달된 훈련결과 정보를 구간별로 저장하여 전 구간의 훈련결과 데이터를 생성하고, 중량물 위치 정보들은 누적 집계하여 전 구간 훈련결과 데이터와 함께 획득 데이터 연산부(130)로 전달한다.

상기 획득 데이터 연산부(130)는 상기 훈련 평가 데이터 획득부(120)로부터 전달되는 전 구간 훈련결과 데이터에 대해서 구간별로 정의된 평가항목과 배점기준에 따라 채점을 수행한다. 채점된 결과는 훈련 종료시 훈련기록지 출력부(150)로 전달하여, 상기 훈련기록지 출력부(150)의 화면에 출력되도록 한다. 그리고, 상기의 채점된 결과는 중량물 위치 정보와 함께 성과관리 데이터베이스(140)에 저장된다. 상기 중량물 위치 정보는 훈련 이후 평가자용 훈련기록지에 구간 기록 출력데이터로 사용될 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 천장크레인 훈련 평가항목과 그 평가기준을 보여주는 도면이다.

본 발명의 훈련 평가 장치를 구성하는 획득 데이터 연산부(130)는 도 7에 예시된 훈련 평가항목, 배점 및 평가기준 정보를 기반으로 훈련결과를 채점한다. 도 7에 예시된 평가항목 11은 실제의 천장크레인에서만 가능한 항목이며, 자격검증 실기시험시 기본적으로 10점을 부여하기 때문에, 본 발명의 훈련 평가 장치에서도 기본 10점을 부여한 것이다. 실격 사유 없이 채점 결과가 60점 이상이 되면, 훈련 성공, 60점 미만일 경우에는 훈련실패로 자격검증 합격 기준과 동일하도록 장치가 실시될 수 있다.

도 8은 본 실시예에 적용한 천장크레인 훈련 실격 사유 및 적용 구간을 보여주는 도면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험시에 도 7에 예시된 평가항목, 배점 및 평가기준으로 점수를 채점하지만, 실격 사유가 발생하게 되면 채점결과에 관계없이 실격 처리된다.

도 8의 예시된 정보는 천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험의 실격 사유 및 적용 구간이며, 이러한 정보는 본 발명의 훈련 평가 장치에도 적용된다.

도 7의 평가기준과 도 8의 실격사유 중 동일한 내용이 포함되어 있는 이유는 훈련 중 실격사유를 출력하기 때문에, 도 7의 평가기준과 도 8의 실격사유에 동일한 내용이 일부가 포함되어 있는 것이다. 예를 들면, 1구간에서 넘기 장애물을 우회하고 다른 구간에서는 감점사유가 없었다면, 채점결과는 90점으로 훈련성공에 해당하지만, 1구간에서 실격사유가 발생하였기 때문에 훈련결과는 점수와 함께 실패로 판단되며, 실격사유를 화면에 표시한다.

도 9 내지 도 30에 도시된 도면을 이용하여, 본 발명에 따라 가상현실에 기반한 훈련 시뮬레이터를 이용한 훈련 과정과, 훈련에 대한 평가 방법을 자세히 설명하여 본다.

도 9는 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 넘기 장애물 우회를 보여주는 도면이다.

도 9를 참조하면, 도시된 화살표는 넘기 장애물 좌측을 우회하는 방향을 나타낸 것이고, 넘기 장애물에 대한 우회는 화살표 단부의 하측 방향인 넘기 장애물 우측을 우회하는 것도 포함한다. 넘기 장애물을 우회하여 지나간 다음, 다시 돌아와 넘기 장애물을 정상적으로 통과하여도 우회한 것으로 평가한다.

도 10은 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 벽 장애물 우회를 보여주는 도면이다.

도 10을 참조하면, 도시된 화살표는 벽 장애물 우측을 우회하는 방향을 나타낸 것이고, 벽 장애물 우회는 화살표 단부의 하측 방향인 벽 장애물 좌측을 우회하는 것도 포함한다. 도 9에 도시된 넘기 장애물에 대한 훈련의 경우와 동일하게, 벽 장애물을 우회하여 지나간 다음, 다시 돌아와 정상적으로 통과하여도 우회한 것으로 평가한다.

도 11은 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 드럼 높이 초과 주행 훈련을 보여주는 도면이다.

드럼통은 높이 1m로 3D 모델링되었으며, 천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험 장애물 규격을 기준으로 사용하였다. 반환점 통과시 드럼통의 높이보다 높이를 초과하여 주행하면 실격사유가 된다. 드럼통의 높이 1m를 초과 주행한 후에, 다시 정상 통과하여도 드럼 높이를 초과 주행한 것으로 평가한다.

드럼 높이의 초과는 아래의 수학식 1에 의하여 계산된다.

권상 레버 조작시에 상기 수학식 1의 수식으로 중량물의 높이는 실시간 계산되며, 훈련자가 권상 레버조작을 멈추면 해당 시점의 중량물 높이를 현재 중량물 높이 정보로 저장한다.

도 12는 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 넘기 장애물 초과 주행 화면을 보여주는 도면이다.

도 12를 참조하면, 넘기 장애물은 높이 1.8m로 모델링 하였으며, 중간에 걸쳐진 폴 높이는 1m이다. 넘기 장애물도 천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험 장애물 규격을 기준으로 모델링하였다.

자격검증실기 시험시 넘기 장애물 높이 1.8m를 초과 주행하게 되면, 실격 사유에 해당하고, 넘기 장애물 높이 1.8m를 초과 주행한 다음 다시 돌아와 정상 통과하더라도 넘기 장애물 높이 초과 주행한 것으로 평가된다. 넘기 장애물 높이 초과는 상기 수학식 1의 수식으로 계산된다.

도 13은 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 코스 범위 이탈 구역을 도시한 도면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험시 코스의 중심선으로부터 중량물이 외측 2.5m를 벗어나면 실격사유가 된다. 도 13에 도시된 검은색 실선으로 표시된 부분은 코스 중심선으로부터 외측 2.5m 지점을 나타내는 것으로서 중량물의 일부분이라도 넘어가게 되면 실격사유가 된다.

도 14는 본 실시예에 따라 훈련 실격 사유 중 폴 높이를 초과하여 3m 이상 초과 주행한 화면을 보여주는 도면이다.

도 14를 참조하면, 폴 장애물은 높이 1m로 모델링 하였으며, 천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험 장애물 규격을 기준으로 하였다. 자격검증실기 시험시 폴 높이를 초과하여 3m 이상 주행하면 실격사유가 된다.

폴 높이 초과 3m 이상 주행은 상기 수학식 1의 경우와 같이 중량물의 높이 1m를 초과하는 시점을 계산하여, 초과하는 시점부터 아래의 수학식 2 및 수학식 3에 의하여 계산된다.

수학식 2에 의한 주행거리의 계산 결과가 0이면, 횡행방향으로만 움직인 것이 되기 때문에, 본 발명의 획득 데이터 연산부(130)는 횡행거리 값으로 움직인 거리를 실시간 계산하며, 반대로 수학식 3에 의한 횡행거리의 계산 결과가 0이면, 주행방향으로만 움직인 것이 되기 때문에, 본 발명의 획득 데이터 연산부(130)는 주행거리 값으로 움직인 거리를 실시간 계산한다.

주행거리와 횡행거리가 모두 0이 아닌 경우에는, 대각선 방향으로 움직인 것이 되기 때문에, 주행거리와 횡행거리의 계산 결과를 이용하여 대각선 방향으로 움직인 거리를 실시간 계산한다.

그리고, 중량물의 높이는 아래의 수학식 4에 의하여 계산될 수 있다.

실시간으로 중량물이 움직인 거리를 계산하는 도중에 권하레버를 조작하면, 상기의 수학식 4에 의하여 계산되는 중량물 높이를 실시간으로 계산하고, 높이 1m 미만으로 내려가면 중량물이 움직인 거리 계산은 초기화된다. 그리고, 권하 레버 조작을 멈춘 시점의 중량물 높이를 현재 중량물 높이 정보로 저장한다.

도 15는 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 중량물이 바닥에 닿은 경우의 화면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험시 중량물이 바닥에 닿으면 실격 사유가 되는데, 다만, 시작 지점에서 20cm 미만으로 권상하였다가 다시 바닥에 내려놓는 경우와 종료시 중량물을 바닥에 놓을 경우는 실격 사유에서 제외된다.

도 16은 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 규정 시간을 초과한 경우의 화면이다.

예를 들어, 천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험은 7분 이내에 코스 주행을 완료하고, 복귀하여야 한다. 시뮬레이터 훈련 시에는 규정시간 7분을 넘어도 훈련을 계속하여 수행할 수 있으나, 훈련 평가는 실격으로 처리된다.

도 17은 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 장애물을 쓰러트린 경우의 화면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험시에 폴 우회를 포함하여 5개를 쓰러트리면 구간에 관계없이 실격 사유가 된다. 다만, 폴 1개가 쓰러지면서 다른 폴을 쳐서 쓰러지는 경우에는 1개로 처리된다.

자격검증실기 시험시 반환점을 돌기 전까지 쓰러트린 폴은 시험운영자가 다시 세우기 때문에, 시뮬레이터에서도 반환점 정상 통과시 쓰러진 폴을 자동으로 세워지도록 프로그램되며, 한번 쓰러트린 폴이라도 다시 쓰러트리면 평가에 반영된다.

도 18은 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 드럼 장애물을 쓰러트린 경우의 화면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험시 반환점을 통과하는 도중에 드럼통을 중량물로 쳐서 쓰러트리게 되면 실격 사유가 된다. 쓰러진 드럼통과 중량물이 충돌하는 것은 평가에서 제외된다.

도 19는 본 실시예에 따른 훈련 실격 사유 중 드럼 장애물이 밀린 화면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험중 반환점 통과시에 드럼통을 중량물로 쳐서 70cm 이상 밀리게 되면, 실격 사유가 된다. 밀린 거리는 최초 위치의 드럼통 중심점에서 이동후 드럼통 중심점까지의 직선 거리로 계산된다.

도 20은 본 실시예에 따라 드럼 장애물을 통과하는 방향을 표현한 화면이다.

천장크레인 운전 기능사 자격검증실기 시험시에 반환점인 드럼통을 돌아오지 않으면 실격 사유가 된다. 도 20에 도시된 화살표는 정상적으로 드럼을 통과하는 방향을 나타내는 것이고, 통과 높이는 1m 이내가 되어야 한다.

도 21은 본 실시예에 따라 훈련 평가를 위하여 설정한 정상 통과 충돌객체 전체의 배치도이다.

충돌객체는 훈련 화면에는 보이지 않는 특성을 갖으며, 넘기 장애물, 벽 장애물, 폴 장애물, 드럼 장애물의 우회, 충돌, 정상 통과를 검출하기 위해 직육면체 형상으로 각각 장애물에 설정된다.

도 22는 본 실시예에 따라 설정되는 넘기 장애물 정상통과 충돌객체의 배치도이다.

넘기 장애물 충돌객체는 2가지 기능으로 분류될 수 있다. 첫번째는, 도 22에 도시된 숫자 ①~③으로서, 넘기 장애물을 정상적으로 통과하는지를 체크하기 위한 충돌객체이다. 따라서, 중량물이 충돌객체 ①~③과 모두 충돌하면서 통과하면 정상통과로 판단한다.

두번째는, 도 22에 도시된 숫자 ④ 및 ⑤로서, 넘기 장애물을 우회하는지 여부를 체크하기 위한 충돌객체이다. 중량물이 충돌객체 ④ 또는 ⑤와 충돌 후 지나가면 우회하였다고 판단하고, 충돌객체 ④ 또는 ⑤의 범위를 벗어나 우회하게 되면 코스 범위 2.5m 이탈로 판단하여 실격처리한다.

도 23은 본 실시예에 따라 설정되는 벽 장애물 정상통과 충돌객체 배치도이다.

본 실시예에 따르면, 벽 장애물 충돌객체는 2가지 기능으로 분류될 수 있다.

첫번째는, 도 23에 도시된 숫자 ① ~ ③으로서, 벽 장애물을 정상적으로 통과하는지를 체크하기 위한 충돌 객체이다. 예를 들면, 충돌객체 ① ~ ③과 중량물이 모두 충돌하면서 통과하면 정상통과로 판단한다.

두번째는, 도 23에 도시된 숫자 ④ 및 ⑤로서, 벽 장애물을 우회하는지를 체크하기 위한 충돌 객체이다. 중량물이 충돌객체 ④ 또는 ⑤와 충돌 후 지나가면 우회하였다고 판단하고, 충돌객체 ④ 또는 ⑤의 범위를 벗어나 우회하면 코스 범위 2.5m 이탈로 판단하여 실격처리한다.

도 24는 본 실시예에 따라 설정되는 드럼 장애물 정상통과 충돌객체 배치도이다.

본 실시예에 따르면, 드럼 장애물 충돌객체는 2가지 기능으로 분류될 수 있다.

첫번째는, 도 24에 도시된 숫자 ① ~ ④로서, 드럼 장애물을 정상적으로 통과하는지를 체크하기 위한 충돌 객체이다. 충돌객체 ① ~ ④와 중량물이 순차적으로 충돌하면서 통과하면 정상통과로 판단한다. 따라서, 중량물이 충돌객체 ① ~ ④의 범위를 벗어나 우회하면 코스 범위 2.5m 이탈로 판단하여 실격처리된다.

두번째는, 도 24에 도시된 숫자 ⑤로서, 드럼 장애물 충돌여부를 체크하기 위한 충돌 객체이다. 중량물과 충돌객체 ⑤가 충돌하면 드럼 충돌로 훈련평가에 반영된다.

도 25는 본 실시예에 따라 설정되는 폴 장애물 정상통과 충돌객체 배치도이다.

폴 장애물은 천장크레인운전기능사 자격검증실기 시험 코스에 가장 많이 배치된 장애물이다. 폴 장애물의 충돌객체를 다른 장애물의 충돌객체처럼 1개의 장애물에 5개의 충돌객체를 설정하면, 충돌 객체수가 너무 많아져 시뮬레이션 성능을 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 23개의 폴 장애물 중 2구간과 5구간에 겹치는 1개를 제외하고는 코스 범위 이탈 구역 내에 충돌객체 1개만 설정하여 통과와 우회 여부를 판단한다.

2구간과 5구간에 겹치는 폴 장애물은 2개의 충돌객체를 설정하여 각 구간 훈련평가를 수행한다. 통과와 우회를 체크하는 방법은 현재 지나고 있는 폴 장애물의 충돌객체와 다음에 위치한 폴 장애물 충돌객체의 충돌을 비교하는 방법에 의하여 수행될 수 있으며, 현재 지나고 있는 폴 장애물의 충돌객체와 중량물이 충돌한 후 다음의 충돌객체와 충돌하면 감점이 있을 수는 있으나 폴 장애물을 통과한 것이다.

도 25에 도시되어 있는 충돌객체 배치를 확인하면, 폴 장애물을 통과하기 위해서는 현재 충돌객체와 다음의 충돌객체는 무조건 충돌할 수밖에 없음을 확인할 수 있다. 2구간과 5구간에 겹친 폴 장애물의 충돌객체는 해당 구간 평가에만 활성화되기 때문에 타구간 충돌체크에는 영향을 미치지 않는다.

이러한 폴 장애물 우회는 2가지 상황으로 분류될 수 있다. 현재 지나고 있는 폴 장애물의 충돌객체와 중량물 충돌 후 다음 충돌객체와 중량물이 충돌하지 않고, 다른 충돌객체와 충돌하였을 경우가 첫 번째 상황이다. 두 번째 상황은 첫 번째 상황과 반대로, 현재 지나고 있는 폴 장애물의 충돌객체와 중량물이 충돌하지 않고 다음 충돌객체와 충돌하였을 경우이다. 도 25의 충돌객체 배치를 확인하면 폴 장애물 우회에 대한 2가지 상황을 이해할 수 있다.

도 26은 본 실시예에 따라 설정되는 주행코스의 선 물림 체크 충돌객체 배치도이다.

도 7을 참조하여 전술한 바와 같이, 구간별 평가기준 중 중량물이 주행코스의 선에 접하였을 때 감점되는 것을 확인할 수 있다. 중량물이 주행코스의 선에 접하는지 여부를 체크하기 위하여 도 26과 같이 충돌객체를 설정할 수 있으며, 체크방법은 중량물의 중점이 충돌객체를 벗어나게 되면 선에 물린 것으로 평가한다.

도 27은 본 실시예에 따라 설정되는 주행코스의 코스 이탈 체크 충돌객체 배치도이다.

도 7을 참조하여 전술한 바와 같이, 구간별 평가기준 중 중량물이 주행코스의 선을 넘어갔을 때 감점되는 것을 확인할 수 있다. 중량물이 주행코스의 선을 넘어간 상황을 코스 이탈이라 하며, 코스 이탈을 체크하기 위해 도 27과 같이 충돌객체를 설정할 수 있다. 체크방법은 중량물이 완전히 충돌객체를 벗어나게 되면 코스 이탈로 평가한다. 도 25의 폴 장애물 우회와 비슷한 상황이라 할 수 있으나, 폴과 폴 장애물 사이의 공간은 코스이탈, 폴 장애물은 우회로 평가한다.

도 28은 본 실시예에 따라 설정되는 주행코스의 범위 이탈 체크 충돌객체 배치도이다.

도 13에 도시되어 있는 자격검증실기 시험 코스의 중심선으로부터 외측 2.5m 지점에 도 28과 같이 충돌객체를 설정하였다. 각 구간별로 표기된 직육면체를 중량물의 일부분이라도 넘어가면 실격으로 평가한다.

도 29와 도 30은 본 실시예에 따라 훈련 후 훈련자 및 평가자용 훈련 평가결과와 훈련기록지 화면이다.

위의 도식을 이용하여 최종적으로 훈련자 및 평가자용 훈련기록지 화면으로, 도 7 ~ 도 28을 통해 채점된 점수를 훈련자나 평가자가 쉽게 확인할 수 있도록 레포트 형태로 출력한다. 도 29는 훈련 종료 후 훈련자에게 출력되는 훈련 평가결과 화면으로서, 각 구간의 배점기준으로 채점하여 점수로 출력하며, 훈련결과가 성공인지 실패인지 확인할 수 있다. 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 점수가 60점 이상인 경우에 합격이 되지만, 실격 사유가 발생하면 훈련결과는 실패로 출력된다.

또한, 훈련자 이름과 훈련코스명, 주행시간, 주행거리, 폴 장애물 전도수, 코스이탈 회수, 넘기 장애물 전도수, 범위이탈 회수, 벽 장애물 전도수, 드럼충돌 회수 정보를 출력하며, 화면 하단에는 실격 사유를 나열하고 해당사항이 있는 부분에 체크 표시한다.

그리고, 도 30에는 평가자용 훈련기록지가 도시되어 있으며, 훈련자용 기록지에 추가적으로 구간기록이 출력된다. 구간기록은 코스를 주행한 중량물의 위치 데이터를 기반으로 주행궤적을 출력하며, 평가항목 별 점수와 소요시간을 출력한다. 훈련자나 평가자는 훈련기록지를 보고 자주 쓰러트리는 장애물이 무엇인지, 자주 하는 실수는 무엇인지, 자주 범하는 실격사유는 무엇인지 확인할 수 있다.

Claims (7)

1. 훈련자가 레버를 이용하여 화면 상에 표시되는 중량물을 이동시킬 수 있는 시뮬레이터를 이용한 훈련 시스템에서, 상기 시뮬레이터 내에서 훈련자가 중량물을 이동시킨 정보를 이용하여 훈련자의 훈련을 평가할 수 있는 장치로서,
   상기 시뮬레이터 내의 천장크레인 훈련시에 미리 설정된 복수개의 평가 구간별 훈련 결과 정보와, 중량물 위치 정보를 상기 시뮬레이터로부터 획득하고, 전체의 평가 구간의 훈련 결과 데이터와 중량물 위치 정보를 누적 집계하는 훈련 평가 데이터 획득부;
   상기 훈련 평가 데이터 획득부에 의하여 집계되는 전체의 평가 구간의 훈련 결과 데이터를 평가 구간별로 미리 정의된 평가항목 및 배점, 평가 기준으로 채점하여 평과 결과를 도출하고, 상기의 도출된 평과 결과를 상기의 누적 집계된 중량물 위치 데이터와 함께 성과관리 데이터베이스에 저장하는 획득 데이터 연산부; 및
   상기의 도출된 평과 결과를 훈련자 및 평가자에게 제공하는 역할을 수행하는 출력부;를 포함하고,
   상기 훈련 평가 데이터 획득부는 상기 시뮬레이터로부터 상기 훈련자가 상기 평가 구간 각각에 대한 훈련 결과 데이터를 수신하고,
   상기 훈련 결과 데이터는 해당 평가 구간의 번호, 평가항목 번호, 점수 등급 및 평가기준 번호에 대한 정보를 순차적으로 포함하고,
   상기 획득 데이터 연산부는 상기의 각 평가 구간별 평가항목 및 배점과, 평가기준에 기초하여 상기 훈련자의 훈련 결과를 점수로 계산하고, 훈련 종료시 상기 점수를 제공하고,
   상기 획득 데이터 연산부는 상기 중량물의 장애물 우회 및 통과와, 상기 중량물이 기준선에 닿는 경우 및 코스 이탈 여부를 판단하기 위하여, 상기 시뮬레이터를 통하여 표시되지 않으면서 상기의 각 평가 구간마다 구성되는 충돌객체를 이용하고,
   상기의 미리 정의된 평가항목은 훈련 실패로 판단되는 실격 사유를 포함하고,
   상기 실격 사유는 넘기 장애물 우회 항목, 벽 장애물 우회 항목, 드럼 높이 초과 주행 항목, 코스 범위 이탈 항목, 폴 높이 초과 주행 항목, 중량물 지면 접촉 여부 항목 및 규정 시간 초과 항목 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
   상기 시뮬레이터에는 상기 넘기 장애물, 벽 장애물, 드럼, 코스 및 폴에 대한 3D 렌더링된 이미지가 상기 중량물과 함께 표시되고,
   상기 획득 데이터 연산부는 상기 훈련자의 점수가 기설정된 기준점수를 넘는 경우에도, 상기 실격 사유가 발생되는 상기 훈련자의 훈련은 실패로 판단하여 상기 출력부를 통하여 상기의 훈련 실패 정보를 표시하는 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치.
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3. 제 1 항에 있어서,
   상기 실격 사유 중 드럼 높이 초과 주행 항목은 기설정된 1m의 드럼 높이를 초과하여 주행하는 경우를 나타내고, 상기 코스 범위 이탈 항목은 기설정된 2.5m의 코스 범위 이탈하는 경우를 나타내고, 상기 폴 높이 초과 주행 항목은 기설정된 1m를 초과하여 3m이상 주행한 경우를 나타내고, 상기 규정 시간 초과 항목은 기설정된 7분을 초과하는 경우를 나타내는 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 실격 사유에는 상기 드럼에 대한 3D 렌더링된 이미지가 기설정된 70cm 이상 밀리는 경우와, 상기 드럼에 대한 3D 렌더링된 이미지가 넘어진 경우를 포함하는 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 획득 데이터 연산부는 상기 중량물의 장애물 우회 및 통과와, 상기 중량물이 기준선에 닿는 경우 및 코스 이탈 여부를 판단하기 위하여, 상기 시뮬레이터를 통하여 표시되지 않으면서 상기의 각 평가 구간마다 구성되는 충돌객체를 이용하는 천장크레인 시뮬레이터의 훈련 평가 장치.
   
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