KR101970747B1 - 크레인 코일 상하차 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인 무인 자동화 기술에 관한 것으로서, 특히 2D 레이저 스캐너와 카메라를 이용하여 차량 또는 코일의 3D 형상을 획득하고, 이를 바탕으로 코일의 상하차 정보를 인식하여 크레인의 이동 위치정보로 출력해주는 방식으로 크레인의 위치를 제어함으로써 저가의 비용으로 무인 크레인이 코일을 차량에 상하차할 때 작업의 정확성을 향상시킬 수 있는 크레인 코일 상하차 제어 시스템을 제공한다.

Description

크레인 코일 상하차 제어 시스템{A CRANE COIL LOADING AND UNLOADING CONTROL SYSTEM}

본 발명은 크레인 무인 자동화 기술에 관한 것으로서, 특히 2D 레이저 스캐너와 카메라를 이용하여 차량 또는 코일의 3D 형상을 획득하고, 이를 바탕으로 코일의 상하차 정보를 인식하여 크레인의 이동 위치정보로 출력해주는 방식으로 크레인의 위치를 제어함으로써 저가의 비용으로 무인 크레인이 코일을 차량에 상하차할 때 작업의 정확성을 향상시킬 수 있는 크레인 코일 상하차 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 크레인은 공장에 설치되어 가이드 레일을 따라 물건을 이송하는 장치이다. 종래에는 크레인에 운전자가 탑승하여 직접 크레인을 운전하였지만, 근래에는 크레인을 사람이 조정하지 않고 자동으로 크레인을 제어하는 무인 크레인 자동화 기술이 사용되고 있다. 특히, 물류 창고 등에서 대형 화물의 이송에 많이 사용되는 천장 크레인에는 무인 자동화 기술이 주로 사용되고 있다.

만약, 자동으로 구동되는 무인 적재물 이송 크레인이 중량체의 적재물을 이송하기 위해 적재물에 접근하는 경우에 그 적재물 및 그 적재용 차량의 상태(형상, 위치, 거리 등) 인식이 정확하게 이루어지지 않았다고 가정하면, 적재물 이송의 실패 뿐 아니라, 고가의 적재물과 그 적재용 차량의 파손은 물론 주위 인명의 안전사고까지 유발될 수 있는 등 대형사고로 이어질 수 있다. 따라서, 물류 관리 분야에 있어서 차량 및 그 적재물의 상태 인식은 무엇보다 중요하다고 할 수 있다.

그런데, 종래의 입/출고용 차량 및 적재물 인식 시스템은 고정된 위치에서 카메라를 이용하여 차량과 적재물에 대한 형상을 일부 측정하였다. 즉, 일반적인 카메라를 사용하여 사진을 찍고 이 사진을 분석하여 형상을 측정하기 때문에, 3차원적인 측정이 아닌 2차원적인 측정이었다.

이러한 문제점을 개선하기 위해서, 등록특허 제10-0530951호는 3차원 형상 분석장치를 이용한 무인 크레인 코일 상하차 제어 시스템 및 방법을 제안하고 있으며, 복수 개의 형상 측정 장치를 이용하여 적재물의 형상을 여러 각도에서 측정 및 분석하고 있다.

그러나, 상기 특허는 지상에 설치된 형상 측정 장치를 이용하여 입/출고용 차량 및 적재물의 형상을 측정함으로써 측정 정확도를 감소시키는 문제점 등이 있었다.

한편, 도 11은 종래기술에 따른 상차 위치 지정방식을 도시하는 도면이다.

도 11을 참조하면, 상차시 운전자가 코일받침부에 대해서 차량 앞에서 리모컨을 이용하여 원하는 곳으로 레이저 포인터(레이저 가이드라인)를 조작한 후 하나씩 지정해야 하였다. 따라서, 운전자가 차량 앞에서 직접 조작하여 위치를 지정해야 하므로 작업자의 안전을 보장할 수 없는 문제점도 있었다.

등록특허 제10-0530951호 등록특허 제10-1018877호 등록특허 제10-1126033호

본 발명의 목적은 2D 레이저 스캐너와 카메라를 이용하여 차량 또는 코일의 3D 형상정보를 획득하고, 이를 바탕으로 코일의 상하차 정보를 인식하여 크레인의 이동 위치정보로 출력해주는 방식으로 무인 크레인의 위치를 제어함으로써 저가의 비용으로 무인 크레인이 코일을 차량에 상하차할 때 작업의 정확성을 향상시킬 수 있는 크레인 코일 상하차 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 크레인 위치제어 시스템으로서, 고정 지지물 상에 설치되고, 차량 또는 코일과 같은 피측정물에 대하여 듀얼틸트 방향으로 스캐닝을 수행하여 레이저 스캔 정보를 획득하는 2D 레이저 스캐너부; 상기 2D 레이저 스캐너부와 나란하게 배치되어 상기 피측정물의 촬영을 통해 평면 영상 이미지를 획득하는 카메라부; 상기 레이저 스캔 정보와 상기 평면 영상 이미지를 정합하여 3D 형상정보를 생성하는 3D 형상 생성부; 상기 3D 형상정보에 기초하여 차량의 적재함에 대해 코일을 상차하거나 하차하기 위해 코일의 적재위치, 순서 및 방향을 포함하는 상하차 정보를 인식하는 상하차 정보 인식부; 및 각 기능부를 동작시키는데 필요한 정보를 제공하며, 상기 상하차 정보 인식부로부터 상기 상하차 정보를 수신하여 무인 크레인의 이동 위치정보로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2D 레이저 스캐너부는 수평방향으로 스캐닝이 가능하도록 구성되며, 상기 수평방향에 대해 수직인 수직방향으로 스캐닝이 가능하도록 하는 수직틸트 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 3D 형상 생성부는 상기 레이저 스캔 정보 중에 포함된 3차원 좌표값과 상기 평면 영상 이미지를 픽셀분석하여 추출된 위치정보를 정합하여 3D 형상정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상하차 정보 인식부는 상기 3D 형상정보에 기초하여 차량 적재함의 주행 및 횡행 에지를 측정하고, 상기 측정된 주행 및 횡행 에지로부터 네 코너 좌표정보를 인식하고, 상기 코너 좌표 대비 상대적인 코일의 상하차 좌표정보를 인식하며, 코일의 3차원 형상으로부터 코일의 중심좌표를 인식하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 디스플레이 상에 상기 평면 영상 이미지를 디스플레이하고, 상기 평면 영상 이미지 상에서 상하차 위치를 클릭 또는 터치하면, 해당 부분이 가이드라인과 함께 확대 팝업되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 상하차 정보를 디스플레이 상에 디스플레이하고, 코일의 상차위치가 잘못 지정된 경우, 코일간격 에러가 발생된 위치를 화살표 형태로 표시해주도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 정차에러를 검출하기 위한 정차에러 검출부를 더 포함하는데, 상기 정차에러 검출부는, 상기 평면 영상 이미지를 이용하여 상하차도 라인을 검출하는 상하차도 라인 검출부; 상기 상하차도 라인과 차량의 복수의 휠과의 거리를 연산하는 거리 연산부; 및 상기 평면 영상 이미지에 상기 검출된 상하차도 라인 및 상기 연산된 거리를 오버레이하여 오버레이 이미지를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 복수의 휠에 구비되어 차량으로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하는 접근감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 접근감지부에서 송신하는 신호를 수신하고, 수신된 신호와 미리저장된 데이터 알고리즘을 비교분석하여 위급상황이 판단되었을 때 크레인 위치제어를 동작을 중지하는 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 한다

또한, 상기 접근감지부는 카메라를 활용한 영상감지, 인체의 동작을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infarared Ray)센서 및 인체 또는 물체로부터 반송되는 전자기파를 수신하여 감지하는 UWB impulse radar 중에 하나 이상을 선택하여 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 듀얼틸트 방향으로 스캐닝을 수행하는 2D 레이저 스캐너와 카메라를 이용하여 차량 또는 코일의 3D 형상정보를 획득하고, 이를 바탕으로 코일의 상하차 정보를 인식하여 무인 크레인의 이동 위치정보로 출력해주는 방식으로 무인 크레인의 위치를 제어함으로써 저가의 비용으로 무인 크레인이 코일을 차량에 상하차할 때 작업의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상차시 운전자가 "리모콘+레이저포인터+서보모터"를 이용하여 차량 앞에서 직접 조작하여 위치를 지정해야 하던 기존방식에 비해, 조작반 앞에서 디스플레이를 보며 작업이 가능하기 때문에 작업자 안전에 유리하고, 작업공정마다 컴퓨터에 저장되기 때문에 나중에 제품의 이력관리가 용이하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용가능한 코일 상하차 시스템의 개략적인 전체 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 코일 상하차 제어 시스템의 구성도이고,
도 3은 도 2의 정차에러 검출부의 상세 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 이미지를 표시하는 디스플레이부의 일례를 도시하는 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 크레인 제어 방법을 설명하는 순서도이고,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 코일의 상하차 정보를 인식하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일받침부와 관련한 코일의 상차위치를 지정하는 방식을 보여주는 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일간격 에러가 발생한 경우의 예를 보여주는 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하차 조작화면의 예를 보여주는 도면이며,
도 11은 종래기술에 따른 코일받침부와 관련한 코일의 상차위치를 지정하는 방식을 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

도 1은 본 발명이 적용가능한 코일 상하차 시스템의 개략적인 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 코일 상하차 제어 시스템의 구성도이고, 도 3은 도 2의 정차에러 검출부의 상세 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 이미지를 표시하는 디스플레이부의 일례를 도시하는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 코일 상하차 시스템은 본 발명에 따른 크레인 코일 상하차 제어 시스템(100)에 의해 제공되는 무인 크레인의 이동 위치정보를 지상국의 관리 시스템으로 전송하여 무인 크레인의 위치를 제어하는 구성을 가진다.

여기서, 크레인 코일 상하차 제어 시스템(100)은 2D 레이저 스캐너부(110)와 카메라부(120)를 이용하여 3D 형상정보를 획득하고, 이를 바탕으로 코일의 상하차를 위한 상하차 정보를 인식하여 무인 크레인의 이동 위치정보로 출력해주는 방식으로 무인 크레인의 위치를 제어함으로써 저가의 비용으로 무인 크레인이 코일을 차량에 상하차할 때 작업의 정확성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 코일 상하차 제어 시스템(100)은 2D 레이저 스캐너부(110), 카메라부(120), 3D 형상 생성부(130), 상하차 정보 인식부(140), 정차에러 검출부(150), 접근감지부(160), 제어부(170)를 포함하여 구성된다.

다만, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 크레인 코일 상하차 제어 시스템이 구현될 수도 있다.

먼저, 2D 레이저 스캐너부(110)는 듀얼틸트 방향으로 스캐닝을 수행하여 피측정물의 상부 표면을 스캐닝하는 스캐너로서, 해당 지점의 점 영역 뿐만 아니라 선 영역으로 스캔할 수 있으며, 소정 주기(예를들어, 초당 75회)로 스캐닝할 수 있다.

구체적으로는, 2D 레이저 스캐너부(110)는 피측정물, 예를 들어 차량 또는 코일의 상부 표면을 완전히 관찰할 수 있는 위치에서 고정 지지물(지붕, 천장, 별도 거치대 등) 상에 설치되어 듀얼틸트 방향으로 스캐닝하면서 피측정물에 대한 레이저 스캔 정보를 획득한다.

본 발명에 있어서, 상기 용어 "듀얼틸트 방향"은 수평방향(좌우)으로의 기울기를 가지고 스캐닝하는 방향(수평틸트 방향) 및 수직방향(전후)으로의 기울기를 가지고 스캐닝하는 방향(수직틸트 방향)을 둘다 포함하는 의미로 사용하기로 정의한다.

일반적으로, 상기 2D 레이저 스캐너부(110)는 수평방향으로만 스캐닝이 가능하도록 구성되어 있다. 따라서, 본 발명에서는, 2D 레이저 스캐너부(110)가 수직방향으로도 스캐닝이 가능하도록, 2D 레이저 스캐너부(110)는 수직틸트 구동부(112)를 더 포함하고 있다.

예를들면, 2D 레이저 스캐너부(110)는 수평틸트 방향으로, 즉 차량의 길이방향으로 스캐닝을 수행할 수 있으며, 이때 스캐닝 각도는 67~69°범위가 될 수 있다.

또한, 2D 레이저 스캐너부(110)는 수직틸트 구동부(112)에 의해 구동되어 수직틸트 방향으로, 즉 차량의 폭방향으로 스캐닝을 수행할 수 있으며, 이때 스캐닝 각도는 38~40°범위가 될 수 있다.

다음에, 카메라부(120)는 피측정물의 평면 영상 이미지를 촬영하는 구성이다. 즉, 카메라부(120)는 상기 2D 레이저 스캐너부(110)와 나란하게 배치되어 피측정물 촬영을 통해 평면 영상 이미지를 획득한다.

다음에, 3D 형상 생성부(130)는 상기 레이저 스캔 정보와 평면 영상 이미지를 정합하여 차량의 3D 형상정보를 생성한다. 이때, 3D 형상정보에는 차량의 적재함, 차량의 적재함 상에 적재된 코일 또는 코일이 적재되지 않은 경우 코일받침대의 형상을 포함할 수 있다.

구체적으로, 3D 형상 생성부(130)는 이미지 정합 프로그램에 의해 스캐닝 데이터와 평면 영상 이미지를 x, y, z의 3차원 좌표로 변환하여 3차원 형상을 생성할 수 있으며, 3차원 형상은 마우스 등을 이용하여 이동, 확대, 회전할 수 있어, 그 형태를 직관적으로 파악할 수 있다. 이후에 설명하는 바와 같이, 상기 3D 형상정보는 코일의 상하차 위치를 결정하기 위한 상하차 정보 인식을 위해서 사용된다.

바람직하게는, 3D 형상 생성부(130)는 상기 레이저 스캔 정보 중에 포함된 3차원 좌표값과 상기 평면 영상 이미지를 픽셀분석하여 추출된 위치정보를 정합하여 3D 형상정보를 생성할 수 있다.

다음에, 상하차 정보 인식부(140)는 3D 형상정보에 기초하여 차량의 적재함에 대해 코일을 상차하거나 하차하기 위해 코일의 적재위치, 순서 및 방향을 포함하는 상하차 정보를 인식할 수 있다.

이를 위해서, 상하차 정보 인식부(140)는 상기 3D 형상정보에 기초하여 차량 적재함의 주행 및 횡행 에지를 측정하고, 상기 측정된 주행 및 횡행 에지로부터 네 코너 좌표정보를 인식하며, 상기 코너 좌표 대비 상대적인 코일의 상하차 좌표정보를 인식하도록 구성된다. 이러한 좌표 인식과정에 대해서는 후술하기로 한다.

다음에, 정차에러 검출부(150)는 상기 차량의 정차에러를 검출하는 구성이다.

도 3를 참조하면, 상기 정차에러 검출부(150)는 상기 평면 영상 이미지를 이용하여 상하차도 라인을 검출하는 상하차도 라인 검출부(152)와, 상기 상하차도 라인과 차량의 복수의 휠과의 거리를 연산하는 거리 연산부(154)와, 상기 평면 영상 이미지에 상기 검출된 상하차도 라인 및 상기 연산된 거리를 오버레이하여 오버레이 이미지를 표시하는 디스플레이부(156)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상하차도 라인 검출부(152)는 영상 처리 기법 중 하나인 이진화 기법을 사용하여 상하차도 라인을 검출할 수 있다. 이진화 기법은 256-level의 명도 값을 가지는 이미지에서 임계값을 기준으로 흑색과 백색으로 나누는 일반적인 기법일 수 있다.

거리 연산부(154)는 상기 평면 영상 이미지 내의 차량 사이즈를 이용하여 차량과 상하차도 라인 간의 거리 정보를 획득한다. 보다 상세하게, 거리 연산부(154)는 평면 영상 이미지 내의 차량의 가로폭 또는 세로폭을 포함하는 차량의 사이즈를 이용하여 차량과 상하차도 라인 간의 거리 정보를 획득할 수 있다. 이때, 상하차도 라인은 전후방 횡행 라인 및 좌우측 주행 라인을 포함한다.

바람직하게는, 횡행 라인은 차량과 상하차도 라인 간의 거리가 후방 횡행 라인을 기준으로 400 ㎜ 내지 600 ㎜ 범위가 되도록 설정될 수 있다. 또한, 주행 라인은 차량과 상하차도 라인 간의 거리가 우측 주행 라인을 기준으로 400 ㎜ 내지 600 ㎜ 범위가 되도록 설정될 수 있으나, 주행 라인 내에 정차하면 되므로 거리에는 많은 제약이 따르지 않는다.

상기 차량의 정차에러를 검출하는 다른 구성의 실시예로서, 도면에 도시하고 있지는 않지만, 지정된 정차위치 정보를 포함하고 있는 정차위치 표식 및 상기 정차위치 표식을 인식하는 비젼 센서를 이용하는 것이 가능하다. 상기 정차위치 표식은 차량이 정차해야 하는 위치에 진행방향에 대해서 설치된다. 이때, 상기 차량에는 상기 정차위치 표식을 인식하는 비전 센서가 설치되어 있다. 상기 비젼 센서가 상기 정차위치 표식의 정차위치를 인식하면, 제어부는 상기 비젼 센서에서 인식한 정차위치에 상기 차량이 정차할 수 있도록 상기 정차위치를 그래픽 등에 의해 디스플레이 상에 디스플레이하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 차량의 전진과 후진은 상기 비젼 센서가 상기 정차위치 표식의 정차위치를 인식할 때까지 여러번 반복될 수도 있으며, 정차위치 인식후 종료된다.

도 4를 참조하면, 디스플레이부에는 차량의 이미지와 함께 차량과 상하차도 라인 간의 거리 정보가 함께 표시될 수 있다.

예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 디스플레이(200)는 차량(202)과 상하차도 라인(204) 간의 거리를 기준 범위 내에 있을 때는 정상상태임을 특정한 문자(예: OK)와 함께 나타낼 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이, 디스플레이(200)는 차량(202)과 상하차도 라인(204) 간의 거리가 기준 범위를 벗어난 조건에 있을 때, 이를 테면 차량이 상하차도 라인과 비틀림 각도(a)를 나타낼 때에는 비정상상태임을 특정한 문자(예: CAUTION)와 함께 나타낼 수 있다.

다만, 상기 일례는 예시적인 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 정차에러 검출부(150)는 상기 복수의 휠과의 거리가 미리 결정된 임계 범위를 초과한 경우 경고를 출력하도록 구성된 경고부를 더 포함할 수 있다.

다음에, 접근감지부(160)는 상기 차량의 복수의 휠에 구비되어 차량으로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하도록 구성된다.

상기 접근감지부(160)는 카메라를 활용한 영상감지, 인체의 동작을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infarared Ray)센서 및 인체 또는 물체로부터 반송되는 전자기파를 수신하여 감지하는 UWB impulse radar 중에 하나 이상을 선택하여 구비하는 것이 바람직하다.

다음에, 제어부(170)는 각 기능부를 동작시키는데 필요한 정보를 제공하며, 상기 좌표 인식부(1400로부터 상기 코일받침부 또는 코일의 좌표정보를 수신하여 무인 크레인의 이동 위치정보로 출력하도록 구성될 수 있다.

특히, 제어부(170)는 상기 접근감지부(160)에서 송신하는 신호를 수신하는 경우, 수신된 신호와 미리저장된 데이터 알고리즘을 비교분석하여 위급상황이 판단되었을 때 크레인 위치제어를 동작을 중지하는, 바람직하게는 크레인의 동작을 중지하는 제어신호를 송신할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 크레인 제어 방법을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 크레인 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 크레인 제어 방법은 차량의 도착을 감지하는 단계(S100), 3D 형상정보 생성 단계(S110), 상하차 정보 인식 단계(S120), 크레인의 이동 위치정보로 출력하는 단계(S130)로 구성된다.

차량의 도착을 감지하는 단계(S100)는, 상차를 위해 코일받침부 상에 코일을 적재하지 않은 차량이거나 하차를 위해 코일받침부 상에 코일을 적재한 여러 종류의 차량이 도착하면 그 도착을 감지한다. 차량의 도착을 감지하는 방법으로 초음파 센서를 이용할 수도 있고, 적외선 센서를 이용할 수도 있다. 또는 차량이 이동하는 경로에 접촉감지 센서를 장치하여 차량이 지나가게 함으로써 차량의 도착을 감지할 수도 있다.

상기 단계(S100)에서, 정차에러 검출부(150)가 상기 차량의 정차에러를 검출하는 과정이 추가로 수행가능하다. 차량의 정차에러를 검출과정은 전술한 바와 같으며, 이에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

3D 형상정보 생성 단계(S110)는, 2D 레이저 스캐너부(110)와 카메라부(120)를 이용하여 3D 형상정보 생성하는 단계로서, 앞서 설명한 바와 같이, 2D 레이저 스캐너부(110)는 고정 지지물 상에 설치되어 일정 간격으로 측정 각도를 회전시키면서 차량 및 코일과 같은 피측정물에 대한 레이저 스캔 정보를 획득하고, 카메라부(120)는 피측정물의 평면 영상을 촬영하여 평면 영상 이미지를 제공한다. 여기서, 스캔정보의 획득시, 상하차도 상에 크레인이 있으면 안되고, 스캔 중에 사람 또는 차량이 근접해 있으면 안된다. 이를 위해서, 상기 차량의 복수의 휠에 구비되어 있는 접근감지부(160)가 차량으로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하도록 구성함으로써 오작동을 미연에 방지할 수 있다.

상하차 정보 인식 단계(S120)는, 3D 형상정보 생성 단계(S110)로부터 획득된 상기 3D 형상정보에 기초하여 실질적으로 무인 크레인의 이동 제어를 위한 상하차 정보를 인식하는 단계이다.

구체적으로, 상하차 정보 인식부(140)가 3D 형상정보에 기초하여 차량의 적재함에 대해 코일을 상차하거나 하차하기 위해 코일의 적재위치, 순서 및 방향을 포함하는 상하차 정보를 인식한다. 이를 위해서는, 코너 좌표 대비 상대적인 코일의 상하차 좌표정보를 인식할 필요가 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 코일의 상하차 좌표정보를 인식하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

코일의 상하차 좌표정보를 인식하는 과정은, 2D 레이저 스캐너부(110)와 카메라부(120)를 이용하여 도 6에서와 같이 코일을 적재하지 않은 차량에 대해서 스캐닝을 수행한 결과의 3D 형상 정보를 이용하고, 도 7에서와 같이 코일받침부(도시안됨) 상에 코일을 적재한 차량에 대해서 스캐닝을 수행한 결과의 3D 형상 정보를 이용하여 이루어진다.

먼저, 도 6에서와 같이 코일을 적재하지 않은 차량에 대해서 스캐닝을 수행한 결과의 3D 형상 정보를 이용하여 차량 적재함의 주행 및 횡행 에지를 측정한 다음, 상기 측정된 주행 및 횡행 에지로부터 네 코너 좌표정보를 인식한다. 이때, 왼쪽 하단의 코너 좌표가 원점으로 설정될 수 있다. 여기서, 차량 적재함의 환경에 있어서, 용접된 고정 받침 제거, 차량 후미에 불필요한 물체 부착금지, 차량 후미의 끝에 고정목 설치 금지, 트레일러 상차 전체 고무판 설치 금지(중앙부는 무관), 노후차량의 경우는 측면 밝은 색 도색요망 등이 요구된다.

다음에, 도 7에서와 같이 코일받침부(도시안됨) 상에 코일을 적재한 차량에 대해서 스캐닝을 수행한 결과의 3D 형상 정보를 이용하여 상기 코너 좌표 대비 상대적인 코일의 상하차 좌표정보를 인식할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 차량 적재함에 적재된 코일의 3차원 형상으로부터 코일의 중심좌표를 인식할 수 있다.

즉, 하차시에는 3D 형상 정보를 이용하여 적재된 코일의 상태를 바로 확인가능하다.

한편, 코일을 상차하는 경우에는 코일에 대한 좌표정보는 미리 가지고 있으므로 차량의 형상정보만 측정하면 상차할 코일을 들어올려서 차량에 적재할 위치를 알 수 있으므로 무인 크레인을 적절한 위치로 이동시킬 수 있다. 물론, 상차시, 코일의 적재 위치를 확인하여 그 좌표정보를 전달함으로써 무인 크레인을 적절한 위치로 이동시킬 수도 있다.

따라서, 코너 좌표 대비 상대적인 코일의 상하차 좌표정보를 인식하고 코일의 3차원 형상으로부터 코일의 중심좌표를 인식함으로써 코일을 차량에 상하차할 때 작업의 정확성을 향상시킬 수 있게 된다.

다음에, 크레인의 이동 위치정보로 출력하는 단계(S130)는, 상하차 정보 인식 단계(S120)로부터 인식된 상하차 정보를 무인 크레인의 이동 위치정보로 출력하는 단계로서, 제어부(170)는 생성한 무인 크레인의 이동 위치정보를 유무선 수단을 이용하여 지상국에서 무인 크레인으로 전송되도록 제어한다.

한편, 본 발명에서는 종래기술에 따른 코일받침부와 관련한 코일의 상차위치를 지정하는 방식을 보완하기 위한 방안을 제안하고 있다. 즉, 본 발명에서는 상차시 운전자가 코일받침부에 대해서 차량 앞에서 리모컨을 이용하여 원하는 곳으로 레이저 포인터(레이저 가이드라인)를 조작한 후 하나씩 지정해야 했던 문제점을 해결한다. 이를 위해서, 본 발명에서는 카메라부(120)에 의해 획득된 피측정물의 평면 영상을 촬영한 평면 영상 이미지를 이용하고 있다.

구체적으로, 제어부(170)는 디스플레이 상에 상기 평면 영상 이미지를 디스플레이하고, 작업자가 상기 평면 영상 이미지 상에서 상하차 위치를 클릭 또는 터치하면, 해당 부분이 가이드라인과 함께 확대 팝업되도록 제어한다.

예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 작업자가 조작반의 디스플레이 상에 표시되는 차량의 평면 영상 이미지를 보면서 마우스로 원하는 코일의 상차 위치를 클릭 또는 터치하면 그 부분이 확대 팝업되며, 평면 영상 이미지 상에서 적색의 가이드라인(GL)을 코일받침대(S)의 중앙 지점에 위치시킴으로써 작업자가 코일의 상차 위치를 손쉽게 지정하도록 하고 있다. 이때, 가이드라인(GL)은 전술한 코일의 상하차 정보를 이용하여 코일받침대(S)의 중앙 지점에 위치될 수도 있다. 여기서, 가이드라인(GL)은 중앙의 실선과 양쪽의 점선으로 구성되고 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 물론, 기존방식처럼, 작업자가 레이저포인터로 지정하는 방식도 가능하다.

또한, 본 발명에서는 코일의 상차위치가 잘못된 경우, 이를 디스플레이 상에서 표시해주는 기능도 제공하고 있다.

구체적으로, 제어부(170)는 상기 상하차 정보를 디스플레이 상에 디스플레이하고, 코일의 상차위치가 잘못 지정된 경우, 코일간격 에러(거리.간섭 포함)가 발생된 위치를 화살표 형태로 표시해주도록 제어하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하

예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 코일1과 코일2 사이에 코일간격 에러가 발생된 위치를 빨간색의 화살표 형태로 표시해주도록 제어할 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하차 조작화면의 예를 보여주는 도면이다.

도 10a는 상차 조작화면으로, 크레인 권하작업이 완료된 상태를 보여주며, 도 10b는 하차 조작화면으로, 크레인 권상작업이 완료된 상태를 보여준다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으

로 해석되어야 할 것이다.

110 : 2D 레이저 스캐너부
120 : 카메라부
130 : 3D 형상 생성부
140 : 상하차 정보 인식부
150 : 정차에러 검출부
160 : 접근감지부
170 : 제어부

Claims (9)

1. 고정 지지물 상에 설치되고, 차량 또는 코일과 같은 피측정물에 대하여 듀얼틸트 방향으로 스캐닝을 수행하여 레이저 스캔 정보를 획득하는 2D 레이저 스캐너부;
   상기 2D 레이저 스캐너부와 나란하게 배치되어 상기 피측정물의 촬영을 통해 평면 영상 이미지를 획득하는 카메라부;
   상기 레이저 스캔 정보와 상기 평면 영상 이미지를 정합하여 3D 형상정보를 생성하는 3D 형상 생성부;
   상기 3D 형상정보에 기초하여 차량의 적재함에 대해 코일을 상차하거나 하차하기 위해 코일의 적재위치, 순서 및 방향을 포함하는 상하차 정보를 인식하는 상하차 정보 인식부; 및
   각 기능부를 동작시키는데 필요한 정보를 제공하며, 상기 상하차 정보 인식부로부터 상기 상하차 정보를 수신하여 무인 크레인의 이동 위치정보로 출력하는 제어부를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 상하차 정보를 디스플레이 상에 디스플레이하고, 코일의 상차위치가 잘못 지정된 경우, 코일간격 에러가 발생된 위치를 화살표 형태로 표시해주도록 제어하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 2D 레이저 스캐너부는 수평방향으로 스캐닝이 가능하도록 구성되며, 상기 수평방향에 대해 수직인 수직방향으로 스캐닝이 가능하도록 하는 수직틸트 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 3D 형상 생성부는 상기 레이저 스캔 정보 중에 포함된 3차원 좌표값과 상기 평면 영상 이미지를 픽셀분석하여 추출된 위치정보를 정합하여 3D 형상정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 상하차 정보 인식부는 상기 3D 형상정보에 기초하여 차량 적재함의 주행 및 횡행 에지를 측정하고, 상기 측정된 주행 및 횡행 에지로부터 네 코너 좌표정보를 인식하고, 상기 코너 좌표 대비 상대적인 코일의 상하차 좌표정보를 인식하며, 코일의 3차원 형상으로부터 코일의 중심좌표를 인식하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 디스플레이 상에 상기 평면 영상 이미지를 디스플레이하고, 상기 평면 영상 이미지 상에서 상하차 위치를 클릭 또는 터치하면, 해당 부분이 가이드라인과 함께 확대 팝업되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 차량의 정차에러를 검출하기 위한 정차에러 검출부를 더 포함하는데, 상기 정차에러 검출부는,
   상기 평면 영상 이미지를 이용하여 상하차도 라인을 검출하는 상하차도 라인 검출부;
   상기 상하차도 라인과 차량의 복수의 휠과의 거리를 연산하는 거리 연산부; 및
   상기 평면 영상 이미지에 상기 검출된 상하차도 라인 및 상기 연산된 거리를 오버레이하여 오버레이 이미지를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 차량의 복수의 휠에 구비되어 차량으로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하는 접근감지부를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 접근감지부에서 송신하는 신호를 수신하고, 수신된 신호와 미리저장된 데이터 알고리즘을 비교분석하여 위급상황이 판단되었을 때 크레인 위치제어를 동작을 중지하는 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 접근감지부는 카메라를 활용한 영상감지, 인체의 동작을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infarared Ray)센서 및 인체 또는 물체로부터 반송되는 전자기파를 수신하여 감지하는 UWB impulse radar 중에 하나 이상을 선택하여 구비하는 것을 특징으로 하는 크레인 코일 상하차 제어 시스템.

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