KR102080578B1 - 자율작업기계 및 자율작업기계 변위측정방법 - Google Patents

자율작업기계 및 자율작업기계 변위측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 회전작동부의 변위 측정이 간단하고, 정밀하게 측정될 수 있는 자율작업기계 및 자율작업기계 변위측정방법을 제공한다. 여기서, 자율작업기계는 주행부, 본체부, 붐, 제1측정유닛 그리고 제2측정유닛을 포함한다. 본체부는 주행부의 상부에 구비되어 주행부와 함께 이동된다. 붐은 본체부를 기준으로 제1힌지회전한다. 제1측정유닛은 붐에 구비되어 붐과 함께 이동되는 제1피사부와, 본체부에 구비되고 제1피사부를 촬영하는 제1촬영부를 가진다. 제어유닛은 제1촬영부에서 촬영되는 제1피사부의 크기정보를 기초로 붐의 제1회전각도를 계산한다.

Description

자율작업기계 및 자율작업기계 변위측정방법{AUTONOMOUS WORKING MACHINE AND METHOD OF MEASURING DISPLACEMENT OF ROTATING PART OF AUTONOMOUS WORKING MACHINE}
본 발명은 자율작업기계 및 자율작업기계 변위측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전작동부의 변위 측정이 간단하고, 정밀하게 측정될 수 있는 자율작업기계 및 자율작업기계 변위측정방법에 관한 것이다.
굴삭기는 굴삭, 배토, 정지 작업 등 여러 가지 작업을 수행하는 유압식 건설기계이다.
일반적으로, 굴삭기는 각 회전작동부(붐, 암, 버킷)와, 각 회전작동부(붐, 암, 버킷)를 구동하기 위한 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더 및 굴삭기 몸체의 선회동작을 위한 선회모터와, 상기 각 실린더에 동력원인 압유를 공급하기 위한 원동기 및 유압펌프로 구성된다.
굴삭기를 사용하여 작업을 수행하기 위해서는 붐, 암, 버킷이 동시에 제어되어야 하기 때문에, 버킷 또는 암 선단이 일정한 궤적으로 이동하도록 제어되어야 한다.
굴삭기로 여러 가지 작업을 하기 위해서는 작업에 따라 조작레버를 숙련된 동작으로 조작해야 하기 때문에 고도의 숙련 조작이 요구된다. 따라서, 미숙련자도 쉽게 수행할 수 있도록 하는 자동 굴삭 장치에 대한 많은 방안이 제시되고 있다.
굴삭기의 지능화 및 자율화 추세를 보면, 작동자가 외부에서 밸브와 연결된 조이스틱을 조작하여 유압을 제어함으로써 각 회전작동부의 작동을 조작하는 방식의 굴삭기가 제안된 바 있으며, 최근에는 전자제어 밸브를 이용해 자동 제어하는 방식으로 발전하고 있다.
그러나, 굴삭기의 지능화 및 자율화 단계에서 컴퓨터가 정밀하게 작업을 제어하기 위해서는 굴삭기의 각 회전작동부(붐, 암, 버킷)의 거동을 측정할 수 있어야 한다.
특히, 굴삭기와 같은 작업기계는 험지에서의 작업이 빈번하고, 지면이 아니라 해상의 배에서와 같이 진동이 발생하는 곳에서 작업해야 하는 경우도 많다.
이러한 극한작업환경에서의 자율제어 신뢰성 확보를 위해서는 각 회전작동부(붐, 암, 버킷)의 거동을 효과적이면서 정확하게 측정해야 한다. 따라서, 각 회전작동부(붐, 암, 버킷)의 거동을 간단하게 측정하여 컴퓨터의 처리 속도를 높이면서도 측정 정밀도가 향상되도록 할 수 있는 기술이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제1001895호(2010.12.17. 공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 회전작동부의 변위 측정이 간단하고, 정밀하게 측정될 수 있는 자율작업기계 및 자율작업기계 변위측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 주행부; 상기 주행부의 상부에 구비되어 상기 주행부와 함께 이동되는 본체부; 상기 본체부를 기준으로 제1힌지회전하는 붐; 상기 붐에 구비되어 상기 붐과 함께 이동되는 제1피사부와, 상기 본체부에 구비되고 상기 제1피사부를 촬영하는 제1촬영부를 가지는 제1측정유닛; 그리고 상기 제1촬영부에서 촬영되는 상기 제1피사부의 크기정보를 기초로 상기 붐의 제1회전각도를 계산하는 제어유닛을 포함하는 자율작업기계를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 붐과 연결되어 상기 붐을 기준으로 제2힌지회전하는 암; 상기 암에 구비되어 상기 암과 함께 이동하는 제2피사부와, 상기 붐에 구비되고 상기 제2피사부를 촬영하는 제2촬영부를 가지는 제2측정유닛; 상기 암과 연결되어 상기 암을 기준으로 제3힌지회전하는 보조암; 상기 보조암에 구비되어 상기 보조암과 함께 이동하는 제3피사부와, 상기 암에 구비되고 상기 제3피사부를 촬영하는 제3촬영부를 가지는 제3측정유닛; 상기 암 및 상기 보조암과 연결되고 상기 암을 기준으로 제4힌지 회전하는 버킷; 그리고 상기 버킷에 구비되어 상기 버킷과 함께 이동하는 제4피사부와, 상기 보조암에 구비되고 상기 제4피사부를 촬영하는 제4촬영부를 가지는 제4측정유닛을 더 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 제2촬영부에서 촬영되는 상기 제2피사부의 크기정보를 기초로 상기 암의 제2회전각도를 계산하고, 상기 제3촬영부에서 촬영되는 상기 제3피사부의 크기정보를 기초로 상기 보조암의 제3회전각도를 계산하고, 상기 제4촬영부에서 촬영되는 상기 제4피사부의 크기정보를 기초로 상기 버킷의 제4회전각도를 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1피사부 및 상기 제1촬영부 사이의 제1최장직선거리, 제1최단직선거리 그리고 상기 제1최장직선거리에서 상기 제1최단직선거리로 될 때 상기 붐의 제1최대회전각도를 포함하는 제1기준값과, 상기 제2피사부 및 상기 제2촬영부 사이의 제2최장직선거리, 제2최단직선거리 그리고 상기 제2최장직선거리에서 상기 제2최단직선거리로 될 때 상기 암의 제2최대회전각도를 포함하는 제2기준값과, 상기 제3피사부 및 상기 제3촬영부 사이의 제3최장직선거리, 제3최단직선거리 그리고 상기 제3최장직선거리에서 상기 제3최단직선거리로 될 때 상기 보조암의 제3최대회전각도를 포함하는 제3기준값과, 상기 제4피사부 및 상기 제4촬영부 사이의 제4최장직선거리, 제4최단직선거리 그리고 상기 제4최장직선거리에서 상기 제4최단직선거리로 될 때 상기 버킷의 제4최대회전각도를 포함하는 제4기준값이 각각 미리 측정되어 저장되는 메모리부를 더 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 제1기준값, 상기 제2기준값, 상기 제3기준값 및 상기 제4기준값을 기초로 상기 제1회전각도, 상기 제2회전각도, 상기 제2회전각도 및 상기 제4회전각도를 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1피사부, 상기 제2피사부, 상기 제3피사부 및 상기 제4피사부는 구 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1피사부의 크기정보는 상기 제1촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제1피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산되고, 상기 제2피사부의 크기정보는 상기 제2촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제2피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산되고, 상기 제3피사부의 크기정보는 상기 제3촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제3피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산되고, 상기 제4피사부의 크기정보는 상기 제4촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제4피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1피사부, 상기 제2피사부, 상기 제3피사부 및 상기 제4피사부는 발광할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1측정유닛, 상기 제2측정유닛, 상기 제3측정유닛 및 상기 제4측정유닛에서의 촬영은 각각 실시간으로 동시에 이루어질 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 본체부에 구비되는 제1촬영부가 상기 본체부를 기준으로 제1힌지회전하는 붐에 구비되어 상기 붐과 함께 이동되는 제1피사부를 촬영하는 제1촬영단계; 그리고 제어유닛이 상기 제1촬영단계에서 촬영되는 상기 제1피사부의 크기정보를 기초로 상기 붐의 제1회전각도를 계산하는 회전각도 계산단계를 포함하는 자율작업기계 변위측정방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 붐에 구비되는 제2촬영부가 상기 붐과 연결되어 상기 붐을 기준으로 제2힌지회전하는 암에 구비되어 상기 암과 함께 이동되는 제2피사부를 촬영하는 제2촬영단계; 상기 암에 구비되는 제3촬영부가 암과 연결되어 상기 암을 기준으로 제3힌지회전하는 보조암에 구비되어 상기 보조암과 함께 이동되는 제3피사부를 촬영하는 제3촬영단계; 그리고 상기 보조암에 구비되는 제4촬영부가 상기 암 및 상기 보조암과 연결되고 상기 암을 기준으로 제4힌지 회전하는 버킷에 구비되어 상기 버킷과 함께 이동되는 제4피사부를 촬영하는 제4촬영단계를 더 포함하고, 상기 회전각도 계산단계는 상기 제2촬영단계에서 촬영되는 상기 제2피사부의 크기정보를 기초로 상기 암의 제2회전각도를 계산하고, 상기 제3촬영단계에서 촬영되는 상기 제3피사부의 크기정보를 기초로 상기 보조암의 제3회전각도를 계산하고, 상기 제4촬영단계에서 촬영되는 상기 제4피사부의 크기정보를 기초로 상기 버킷의 제4회전각도를 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1피사부 및 상기 제1촬영부 사이의 제1최장직선거리, 제1최단직선거리 그리고 상기 제1최장직선거리에서 상기 제1최단직선거리로 될 때 상기 붐의 제1최대회전각도를 포함하는 제1기준값과, 상기 제2피사부 및 상기 제2촬영부 사이의 제2최장직선거리, 제2최단직선거리 그리고 상기 제2최장직선거리에서 상기 제2최단직선거리로 될 때 상기 암의 제2최대회전각도를 포함하는 제2기준값과, 상기 제3피사부 및 상기 제3촬영부 사이의 제3최장직선거리, 제3최단직선거리 그리고 상기 제3최장직선거리에서 상기 제3최단직선거리로 될 때 상기 보조암의 제3최대회전각도를 포함하는 제3기준값과, 상기 제4피사부 및 상기 제4촬영부 사이의 제4최장직선거리, 제4최단직선거리 그리고 상기 제4최장직선거리에서 상기 제4최단직선거리로 될 때 상기 버킷의 제4최대회전각도를 포함하는 제4기준값은 각각 미리 측정되어 저장되고, 상기 회전각도 계산단계에서, 상기 제어유닛은 상기 제1기준값, 상기 제2기준값, 상기 제3기준값 및 상기 제4기준값을 기초로 상기 제1회전각도, 상기 제2회전각도, 상기 제2회전각도 및 상기 제4회전각도를 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1피사부, 상기 제2피사부, 상기 제3피사부 및 상기 제4피사부는 구 형태로 이루어지고, 상기 회전각도 계산단계에서, 상기 제어유닛은 상기 제1피사부의 크기정보를 상기 제1촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제1피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 상기 제2피사부의 크기정보를 상기 제2촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제2피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 상기 제3피사부의 크기정보를 상기 제3촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제3피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 상기 제4피사부의 크기정보를 상기 제4촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제4피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1촬영단계, 상기 제2촬영단계, 상기 제3촬영단계 및 상기 제4촬영단계는 실시간으로 동시에 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 피사부의 크기를 측정하여 해당 피사부가 촬영부로부터 떨어져 있는 거리를 측정하고, 측정된 거리와 미리 저장된 기준값을 이용하여 기구학적으로 해당 피사부가 마련되는 회전작동부의 회전각도가 계산될 수 있기 때문에, 간단하게 회전각도가 측정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 각 피사부의 크기정보는 해당 촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 해당 피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산될 수 있기 때문에, 측정되는 회전각도의 정밀성이 높아질 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계의 제어유닛을 중심으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계에서 제1기준값을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계에서 제1피사부의 크기정보를 계산하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계에서 제1회전각도를 계산하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계 변위측정방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계의 제어유닛을 중심으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계에서 제1기준값을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계에서 제1피사부의 크기정보를 계산하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계에서 제1회전각도를 계산하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 자율작업기계는 주행부(10), 본체부(20), 붐(30), 제1측정유닛(100) 그리고 제어유닛(500)을 포함할 수 있다.
주행부(10)는 주행하는 부분으로, 캐터필러를 포함할 수 있다.
본체부(20)는 주행부(10)의 상부에 구비될 수 있으며, 주행부(10)가 주행 시에 주행부(10)와 함께 이동될 수 있다.
본체부(20)는 마운트(11)와 결합될 수 있으며, 주행부(10)와 독립적으로 회전될 수 있다.
붐(30)은 본체부(20)에 결합될 수 있으며, 붐 실린더(31)의 작동에 의해 본체부(20)를 기준으로 제1힌지회전할 수 있다.
제1측정유닛(100)은 제1피사부(110) 및 제1촬영부(120)를 가질 수 있다.
제1피사부(110)는 붐(30)에 구비될 수 있으며, 붐(30)과 함께 이동될 수 있다.
제1촬영부(120)는 본체부(20)에 구비될 수 있으며, 제1피사부(110)를 촬영할 수 있다.
제어유닛(500)은 제1촬영부(120)에서 촬영되는 제1피사부(110)의 크기정보를 기초로 붐(30)의 제1회전각도를 계산할 수 있다.
이를 위해, 제1측정유닛(100)에 대한 제1기준값이 미리 저장될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1기준값은 제1최장직선거리(L1), 제1최단직선거리(L2) 및 제1최대회전각도(A1)를 포함할 수 있다.
제1최장직선거리(L1)는 붐 실린더(31)가 최장 스트로크 상태일 때, 제1피사부(110) 및 제1촬영부(120) 사이의 거리일 수 있다. 붐 실린더(31)가 최장 스트로크 상태일 때, 붐(30)은 가장 높이 상측으로 회전된 상태일 수 있다.
제1최단직선거리(L2)는 붐 실린더(31)가 최단 스트로크 상태일 때, 제1피사부(110) 및 제1촬영부(120) 사이의 거리일 수 있다. 붐 실린더(31)가 최단 스트로크 상태일 때, 붐(30)은 가장 낮게 하측으로 회전된 상태일 수 있다.
제1최대회전각도(A1)는 붐 실린더(31)가 최장 스트로크 상태에서 최단 스트로크 상태가 될 때, 또는 최단 스트로크 상태에서 최장 스트로크 상태가 될 때, 붐(30)이 회전한 각도일 수 있으며, 붐(30)이 최대로 회전한 각도일 수 있다.
자율작업기계는 메모리부(600)를 더 포함할 수 있으며, 제1기준값은 메모리부(600)에 저장될 수 있다.
제1기준값은 기구학적으로 계산되거나, 실제 붐 실린더(31)를 작동시켜 붐(30)을 회전시키면서 측정될 수 있다.
또한, 제1기준값은 붐 실린더(31)의 스트로크 값을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제1최장직선거리(L1)는 붐 실린더(31)의 최장 스트로크 거리로 대체될 수 있고, 제1최단직선거리(L2)는 붐 실린더(31)의 최단 스트로크 거리로 대체될 수 있다.
제1촬영부(120)는 카메라일 수 있다.
그리고, 제1피사부(110)는 구 형태로 이루어질 수 있다. 제1피사부(110)가 구 형태를 이룸으로써, 자율작업기계가 어떠한 자세로 되더라도 동일한 형태로 제1촬영부(120)에 촬영될 수 있다. 즉, 제1촬영부(120)에서 촬영되는 제1피사부(110)는 정원의 형태일 수 있다.
또한, 제1피사부(110)는 발광할 수 있다. 따라서, 제1촬영부(120)는 별도의 조명이 없이도 야간, 어두운 장소, 안개 지역 등과 같은 악조건에서도 제1피사부(110)를 촬영할 수 있다.
제1피사부(110)에서 발광되는 빛은 주변 색상과 명확히 대비될 수 있도록 원색계열의 색일 수 있다.
제1촬영부(120)에서 촬영되는 제1피사부(110)의 영상은 2D 이미지 프로세싱을 거칠 수 있으며, 이를 통해, 원의 형상이 판별될 수 있다.
도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 제1최장직선거리(L1)에서 촬영되는 제1피사부(110)의 원(111)의 지름(112)은 도 4의 (b)에서와 같이 제1최단직선거리(L2)에서 촬영되는 제1피사부(110)의 원(115)의 지름(116)보다 작을 수 있다.
그리고, 동일한 크기의 화소를 기준으로 했을 때, 제1최장직선거리(L1)에서 촬영된 원(111)의 지름(112) 상의 화소(113)의 개수는 제1최단직선거리(L2)에서 촬영된 원(115)의 지름(116) 상의 화소(117)의 개수보다 작을 수 있다.
제1최장직선거리(L1)일 때의 원(111)의 크기와, 제1최단직선거리(L2)일 때의 원(115)의 크기는 특정된 원의 지름 상의 화소수로 미리 메모리부(600)에 저장될 수 있다.
이후, 도 5에서 보는 바와 같이, 붐 실린더(31)의 스트로크가 변하여 붐(30)이 회전되고, 이때, 제1피사부(110)와 제1촬영부(120)가 임의의 거리(L3)가 되는 경우, 제어유닛(500)은 제1촬영부(120)에서 촬영되는 원의 지름의 화소수를 계산할 수 있다. 그리고, 이를 메모리부(600)에 저장된 제1기준값을 참고하여 계산함으로써 제어유닛(500)은 임의의 거리(L3)를 정밀하게 산출할 수 있다.
그리고, 제어유닛(500)은 임의의 거리(L3)가 정확하게 산출되면 이 값을 다시 제1기준값을 참고하여 기구학적으로 계산하여 상기 임의의 거리(L3)일 때의 붐(30)이 회전된 각도(A2), 즉 제1회전각도를 계산할 수 있다.
앞에서는 원의 지름 상의 화소수를 기준으로 설명하였으나, 원의 반지름 상의 화소수를 기준으로 할 수도 있음은 물론이다.
자율작업기계는 붐(30)과 연결되고, 암 실린더(41)의 작동에 의해 붐(30)을 기준으로 제2힌지회전하는 암(40)과, 제2측정유닛(200)을 더 포함할 수 있다.
제2측정유닛(200)은 암(40)에 구비되어 암(40)과 함께 이동하는 제2피사부(210)와, 붐(30)에 구비되고 제2피사부(210)를 촬영하는 제2촬영부(220)를 가질 수 있다.
제2피사부(210) 및 제2촬영부(220)는 제1피사부(110) 및 제1촬영부(120)와 각각 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.
제어유닛(500)은 제2촬영부(220)에서 촬영되는 제2피사부(210)의 크기정보를 기초로 암(40)의 제2회전각도를 계산할 수 있으며, 이를 위해, 제2측정유닛(200)에 대한 제2기준값은 미리 저장될 수 있다.
제2기준값은 제2최장직선거리, 제2최단직선거리 및 제2최대회전각도를 포함할 수 있으며, 제2기준값은 메모리부(600)에 저장될 수 있다.
제2피사부(210)의 크기정보는 제2촬영부(220)에 촬영된 영상으로부터 획득된 제2피사부(210)의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산될 수 있다.
제어유닛(500)은 제2기준값을 기초로 암(40)이 회전한 회전각도를 계산할 수 있으며, 이러한 내용은 제어유닛(500)이 제1기준값을 기초로 붐(30)이 회전한 회전각도를 계산하는 내용과 동일하므로 설명을 생략한다.
자율작업기계는 암(40)과 연결되고, 버킷 실린더(61)의 작동에 의해 암(40)을 기준으로 제3힌지회전하는 보조암(50)과, 제3측정유닛(300)을 더 포함할 수 있다.
제3측정유닛(300)은 보조암(50)에 구비되어 보조암(50)과 함께 이동하는 제3피사부(310)와, 암(40)에 구비되고 제3피사부(310)를 촬영하는 제3촬영부(320)를 가질 수 있다.
제3피사부(310) 및 제3촬영부(320)는 제1피사부(110) 및 제1촬영부(120)와 각각 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.
제어유닛(500)은 제3촬영부(320)에서 촬영되는 제3피사부(310)의 크기정보를 기초로 보조암(50)의 제3회전각도를 계산할 수 있으며, 이를 위해, 제3측정유닛(300)에 대한 제3기준값은 미리 저장될 수 있다.
제3기준값은 제3최장직선거리, 제3최단직선거리 및 제3최대회전각도를 포함할 수 있으며, 제3기준값은 메모리부(600)에 저장될 수 있다.
제3피사부(310)의 크기정보는 제3촬영부(320)에 촬영된 영상으로부터 획득된 제3피사부(310)의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산될 수 있다.
제어유닛(500)은 제3기준값을 기초로 보조암(50)이 회전한 회전각도를 계산할 수 있으며, 이러한 내용은 제어유닛(500)이 제1기준값을 기초로 붐(30)이 회전한 회전각도를 계산하는 내용과 동일하므로 설명을 생략한다.
자율작업기계는 암(40) 및 보조암(50)과 연결되고, 버킷 실린더(61)의 작동에 의해 암(40)을 기준으로 제4힌지회전하는 버킷(60)과, 제4측정유닛(400)을 더 포함할 수 있다.
버킷(60)은 암(40)과 연결되고, 보조암(50)과는 연결로드(62)에 의해 연결될 수 있다. 버킷은 암(40) 및 연결로드(62)와 각각 힌지결합될 수 있으며, 전체적으로는 암(40)을 기준으로 회전될 수 있다.
제4측정유닛(400)은 버킷(60)에 구비되어 버킷(60)과 함께 이동하는 제4피사부(410)와, 보조암(50)에 구비되고 제4피사부(410)를 촬영하는 제4촬영부(420)를 가질 수 있다.
제4피사부(410) 및 제4촬영부(420)는 제1피사부(110) 및 제1촬영부(120)와 각각 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.
제어유닛(500)은 제4촬영부(420)에서 촬영되는 제4피사부(410)의 크기정보를 기초로 버킷(60)의 제4회전각도를 계산할 수 있으며, 이를 위해, 제4측정유닛(400)에 대한 제4기준값은 미리 저장될 수 있다.
제4기준값은 제4최장직선거리, 제4최단직선거리 및 제4최대회전각도를 포함할 수 있으며, 제4기준값은 메모리부(600)에 저장될 수 있다.
제4피사부(410)의 크기정보는 제4촬영부(420)에 촬영된 영상으로부터 획득된 제4피사부(410)의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산될 수 있다.
제어유닛(500)은 제4기준값을 기초로 버킷(60)이 회전한 회전각도를 계산할 수 있으며, 이러한 내용은 제어유닛(500)이 제1기준값을 기초로 붐(30)이 회전한 회전각도를 계산하는 내용과 동일하므로 설명을 생략한다.
본 발명에서는 자율작업기계가 보조암(50)을 가지는 경우를 기준으로 설명하나, 만일, 자율작업기계가 보조암(50) 및 연결로드(62)의 구성이 생략되고 버킷 실린더(61)가 버킷(60)에 바로 연결되는 구성인 경우, 제4측정유닛(400)은 생략될 수 있다.
제1측정유닛(100), 제2측정유닛(200), 제3측정유닛(300) 및 제4측정유닛(400)에서의 촬영은 각각 실시간으로 동시에 이루어질 수 있다.
그리고, 제어유닛(500)은 제1측정유닛(100), 제2측정유닛(200), 제3측정유닛(300) 및 제4측정유닛(400)에서의 촬영 정보를 통해 붐(30), 암(40), 보조암(50) 및 버킷(60)의 회전각도를 실시간으로 계산할 수 있다.
이하에서는 자율작업기계 변위측정방법에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자율작업기계 변위측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6에서 보는 바와 같이, 자율작업기계 변위측정방법은 제1촬영단계(S710) 및 회전각도 계산단계(S750)를 포함할 수 있다.
제1촬영단계(S710)는 본체부에 구비되는 제1촬영부가 본체부를 기준으로 제1힌지회전하는 붐에 구비되어 붐과 함께 이동되는 제1피사부를 촬영하는 단계일 수 있다.
회전각도 계산단계(S750)는 제어유닛이 제1촬영단계(S710)에서 촬영되는 제1피사부의 크기정보를 기초로 붐의 제1회전각도를 계산하는 단계일 수 있다.
그리고, 자율작업기계 변위측정방법은 제2촬영단계(S720), 제3촬영단계(S730) 및 제4촬영단계(S740)를 더 포함할 수 있다.
제2촬영단계(S720)는 붐에 구비되는 제2촬영부가 붐과 연결되어 붐을 기준으로 제2힌지회전하는 암에 구비되어 암과 함께 이동되는 제2피사부를 촬영하는 단계일 수 있다.
제3촬영단계(S730)는 암에 구비되는 제3촬영부가 암과 연결되어 암을 기준으로 제3힌지회전하는 보조암에 구비되어 보조암과 함께 이동되는 제3피사부를 촬영하는 단계일 수 있다.
제4촬영단계(S740)는 보조암에 구비되는 제4촬영부가 암 및 보조암과 연결되고 암을 기준으로 제4힌지 회전하는 버킷에 구비되어 버킷과 함께 이동되는 제4피사부를 촬영하는 단계일 수 있다.
제1촬영단계(S710), 제2촬영단계(S720), 제3촬영단계(S730) 및 제4촬영단계(S740)는 실시간으로 동시에 이루어질 수 있다.
회전각도 계산단계(S750)에서 제어유닛은 제2촬영단계(S720)에서 촬영되는 제2피사부의 크기정보를 기초로 암의 제2회전각도를 계산하고, 제3촬영단계(S730)에서 촬영되는 제3피사부의 크기정보를 기초로 보조암의 제3회전각도를 계산하고, 제4촬영단계(S740)에서 촬영되는 제4피사부의 크기정보를 기초로 버킷의 제4회전각도를 계산할 수 있다.
이를 위해, 제1피사부 및 제1촬영부 사이의 제1최장직선거리, 제1최단직선거리 그리고 제1최장직선거리에서 제1최단직선거리로 될 때 붐의 제1최대회전각도를 포함하는 제1기준값과, 제2피사부 및 제2촬영부 사이의 제2최장직선거리, 제2최단직선거리 그리고 제2최장직선거리에서 제2최단직선거리로 될 때 암의 제2최대회전각도를 포함하는 제2기준값과, 제3피사부 및 제3촬영부 사이의 제3최장직선거리, 제3최단직선거리 그리고 제3최장직선거리에서 제3최단직선거리로 될 때 보조암의 제3최대회전각도를 포함하는 제3기준값과, 제4피사부 및 제4촬영부 사이의 제4최장직선거리, 제4최단직선거리 그리고 제4최장직선거리에서 제4최단직선거리로 될 때 버킷의 제4최대회전각도를 포함하는 제4기준값은 각각 미리 측정되어 저장될 수 있다.
그리고, 회전각도 계산단계(S750)에서, 제어유닛은 제1기준값, 제2기준값, 제3기준값 및 제4기준값을 기초로 제1회전각도, 제2회전각도, 제2회전각도 및 제4회전각도를 계산할 수 있다.
특히, 제1피사부, 제2피사부, 제3피사부 및 제4피사부는 구 형태로 이루어질 수 있으며, 회전각도 계산단계(S750)에서, 제어유닛은 제1피사부의 크기정보를 제1촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 제1피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 제2피사부의 크기정보를 제2촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 제2피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 제3피사부의 크기정보를 제3촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 제3피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 제4피사부의 크기정보를 제4촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 제4피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산할 수 있다.
회전각도 계산단계(S750)에서 제어유닛은 제1촬영단계(S710), 제2촬영단계(S720), 제3촬영단계(S730) 및 제4촬영단계(S740)에서 얻어지는 촬영정보를 통해 붐, 암, 보조암 및 버킷의 회전각도를 실시간으로 계산할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: 본체부 30: 붐
40: 암 50: 보조암
60: 버킷 100: 제1측정유닛
110: 제1피사부 120: 제1촬영부
200: 제2측정유닛 210: 제2피사부
220: 제2촬영부 300: 제3측정유닛
310: 제3피사부 320: 제3촬영부
400: 제4측정유닛 410: 제4피사부
420: 제4촬영부 500: 제어유닛
600: 메모리부

Claims (12)

  1. 주행부;
    상기 주행부의 상부에 구비되어 상기 주행부와 함께 이동되는 본체부;
    상기 본체부를 기준으로 제1힌지회전하는 붐;
    상기 붐에 구비되어 상기 붐과 함께 이동되는 제1피사부와, 상기 본체부에 구비되고 상기 제1피사부를 촬영하는 제1촬영부를 가지는 제1측정유닛;
    상기 붐과 연결되어 상기 붐을 기준으로 제2힌지회전하는 암;
    상기 암에 구비되어 상기 암과 함께 이동하는 제2피사부와, 상기 붐에 구비되고 상기 제2피사부를 촬영하는 제2촬영부를 가지는 제2측정유닛;
    상기 제1촬영부에서 촬영되는 상기 제1피사부의 크기정보를 기초로 상기 붐의 제1회전각도를 계산하고, 상기 제2촬영부에서 촬영되는 상기 제2피사부의 크기정보를 기초로 상기 암의 제2회전각도를 계산하는 제어유닛; 그리고
    상기 제1피사부 및 상기 제1촬영부 사이의 제1최장직선거리, 제1최단직선거리 그리고 상기 제1최장직선거리에서 상기 제1최단직선거리로 될 때 상기 붐의 제1최대회전각도를 포함하는 제1기준값과, 상기 제2피사부 및 상기 제2촬영부 사이의 제2최장직선거리, 제2최단직선거리 그리고 상기 제2최장직선거리에서 상기 제2최단직선거리로 될 때 상기 암의 제2최대회전각도를 포함하는 제2기준값이 각각 미리 측정되어 저장되는 메모리부를 포함하고,
    상기 제어유닛은 상기 제1기준값 및 상기 제2기준값을 기초로 상기 제1회전각도 및 상기 제2회전각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 암과 연결되어 상기 암을 기준으로 제3힌지회전하는 보조암;
    상기 보조암에 구비되어 상기 보조암과 함께 이동하는 제3피사부와, 상기 암에 구비되고 상기 제3피사부를 촬영하는 제3촬영부를 가지는 제3측정유닛;
    상기 암 및 상기 보조암과 연결되고 상기 암을 기준으로 제4힌지 회전하는 버킷; 그리고
    상기 버킷에 구비되어 상기 버킷과 함께 이동하는 제4피사부와, 상기 보조암에 구비되고 상기 제4피사부를 촬영하는 제4촬영부를 가지는 제4측정유닛을 더 포함하고,
    상기 제어유닛은 상기 제3촬영부에서 촬영되는 상기 제3피사부의 크기정보를 기초로 상기 보조암의 제3회전각도를 계산하고, 상기 제4촬영부에서 촬영되는 상기 제4피사부의 크기정보를 기초로 상기 버킷의 제4회전각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메모리부에는
    상기 제3피사부 및 상기 제3촬영부 사이의 제3최장직선거리, 제3최단직선거리 그리고 상기 제3최장직선거리에서 상기 제3최단직선거리로 될 때 상기 보조암의 제3최대회전각도를 포함하는 제3기준값과,
    상기 제4피사부 및 상기 제4촬영부 사이의 제4최장직선거리, 제4최단직선거리 그리고 상기 제4최장직선거리에서 상기 제4최단직선거리로 될 때 상기 버킷의 제4최대회전각도를 포함하는 제4기준값이 각각 미리 측정되어 더 저장되고,
    상기 제어유닛은 상기 제3기준값 및 상기 제4기준값을 기초로 상기 제3회전각도 및 상기 제4회전각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1피사부, 상기 제2피사부, 상기 제3피사부 및 상기 제4피사부는 구 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율작업기계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1피사부의 크기정보는 상기 제1촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제1피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산되고, 상기 제2피사부의 크기정보는 상기 제2촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제2피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산되고, 상기 제3피사부의 크기정보는 상기 제3촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제3피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산되고, 상기 제4피사부의 크기정보는 상기 제4촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제4피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산되는 것을 특징으로 하는 자율작업기계.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1피사부, 상기 제2피사부, 상기 제3피사부 및 상기 제4피사부는 발광하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1측정유닛, 상기 제2측정유닛, 상기 제3측정유닛 및 상기 제4측정유닛에서의 촬영은 각각 실시간으로 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율작업기계.
  8. 본체부에 구비되는 제1촬영부가 상기 본체부를 기준으로 제1힌지회전하는 붐에 구비되어 상기 붐과 함께 이동되는 제1피사부를 촬영하는 제1촬영단계;
    상기 붐에 구비되는 제2촬영부가 상기 붐과 연결되어 상기 붐을 기준으로 제2힌지회전하는 암에 구비되어 상기 암과 함께 이동되는 제2피사부를 촬영하는 제2촬영단계; 그리고
    제어유닛이 상기 제1촬영단계에서 촬영되는 상기 제1피사부의 크기정보를 기초로 상기 붐의 제1회전각도를 계산하고, 상기 제2촬영단계에서 촬영되는 상기 제2피사부의 크기정보를 기초로 상기 암의 제2회전각도를 계산하는 회전각도 계산단계를 포함하고,
    상기 제1피사부 및 상기 제1촬영부 사이의 제1최장직선거리, 제1최단직선거리 그리고 상기 제1최장직선거리에서 상기 제1최단직선거리로 될 때 상기 붐의 제1최대회전각도를 포함하는 제1기준값과, 상기 제2피사부 및 상기 제2촬영부 사이의 제2최장직선거리, 제2최단직선거리 그리고 상기 제2최장직선거리에서 상기 제2최단직선거리로 될 때 상기 암의 제2최대회전각도를 포함하는 제2기준값은 각각 미리 측정되어 저장되고,
    상기 회전각도 계산단계에서, 상기 제어유닛은 상기 제1기준값 및 상기 제2기준값을 기초로 상기 제1회전각도 및 상기 제2회전각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계 변위측정방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 암에 구비되는 제3촬영부가 암과 연결되어 상기 암을 기준으로 제3힌지회전하는 보조암에 구비되어 상기 보조암과 함께 이동되는 제3피사부를 촬영하는 제3촬영단계; 그리고
    상기 보조암에 구비되는 제4촬영부가 상기 암 및 상기 보조암과 연결되고 상기 암을 기준으로 제4힌지 회전하는 버킷에 구비되어 상기 버킷과 함께 이동되는 제4피사부를 촬영하는 제4촬영단계를 더 포함하고,
    상기 회전각도 계산단계는 상기 제3촬영단계에서 촬영되는 상기 제3피사부의 크기정보를 기초로 상기 보조암의 제3회전각도를 계산하고, 상기 제4촬영단계에서 촬영되는 상기 제4피사부의 크기정보를 기초로 상기 버킷의 제4회전각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계 변위측정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3피사부 및 상기 제3촬영부 사이의 제3최장직선거리, 제3최단직선거리 그리고 상기 제3최장직선거리에서 상기 제3최단직선거리로 될 때 상기 보조암의 제3최대회전각도를 포함하는 제3기준값과,
    상기 제4피사부 및 상기 제4촬영부 사이의 제4최장직선거리, 제4최단직선거리 그리고 상기 제4최장직선거리에서 상기 제4최단직선거리로 될 때 상기 버킷의 제4최대회전각도를 포함하는 제4기준값은 각각 미리 측정되어 저장되고,
    상기 회전각도 계산단계에서, 상기 제어유닛은 상기 제3기준값 및 상기 제4기준값을 기초로 상기 제3회전각도 및 상기 제4회전각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계 변위측정방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1피사부, 상기 제2피사부, 상기 제3피사부 및 상기 제4피사부는 구 형태로 이루어지고,
    상기 회전각도 계산단계에서, 상기 제어유닛은 상기 제1피사부의 크기정보를 상기 제1촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제1피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 상기 제2피사부의 크기정보를 상기 제2촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제2피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 상기 제3피사부의 크기정보를 상기 제3촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제3피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하고, 상기 제4피사부의 크기정보를 상기 제4촬영부에 촬영된 영상으로부터 획득된 상기 제4피사부의 지름 또는 반지름 상의 화소수로 계산하는 것을 특징으로 하는 자율작업기계 변위측정방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1촬영단계, 상기 제2촬영단계, 상기 제3촬영단계 및 상기 제4촬영단계는 실시간으로 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율작업기계 변위측정방법.
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