KR102126888B1 - Workplace Safety Management System Using Ultrasound - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파를 이용한 작업장 안전 관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작업자가 착용된 태그에서 발신되는 초음파를 이용하여 작업자의 위치 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보를 이용하여 작업자가 작업장 내에 위치하고 있을 경우에는 생산라인의 구동을 정지시키는 작업장 안전 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a workplace safety management system using ultrasonic waves, and more specifically, to obtain location information of an operator using ultrasonic waves transmitted from a tag worn by an operator, and to locate a worker within the workplace using the acquired location information If present, it relates to a workplace safety management system that shuts down the production line.
산업 현장에서의 최초의 로봇은 1962년 미국의 자동차 회사 GM이 사용한 유니메이션 사(Unimation Inc.)의 '유니메이트(Unimtate)'라는 산업용 로봇이었는데, 실제 생산라인에 투입되어 물건의 이송, 물건의 용접 및 조립, 검사 등에 사용되었다. 특별히, 공정 중에 방사되는 열과 연기 때문에 작업자의 근접이 어려운 대량생산 다이캐스팅공정 환경에서 최초의 로봇은 작업자의 위험을 대신 무릅쓰고 거대한 힘을 내면서 단순·반복적인 일을 수행하였다. The first robot in the industrial field was an industrial robot called ``Unimtate'' by Unimation Inc., which was used by the American automaker GM in 1962. It was used for welding, assembly and inspection. In particular, in the mass production die-casting process environment, where it is difficult for workers to get close to each other due to heat and smoke emitted during the process, the first robot performed simple and repetitive tasks while exerting huge risks at the risk of the workers.
앞서 설명한 바와 같이 산업용 로봇을 현장에 투입하는 최초의 목적은 위험요소가 다분하거나, 작업자의 근접이 어려운 곳에 작업자를 대신하여 작업을 수행하는 것이었다. As described above, the first purpose of putting the industrial robot into the field was to perform the work on behalf of the worker where the risk factor is high or the worker is difficult to approach.
그러나, 최근에는 작업자의 수작업보다 산업용 로봇을 이용하여 "빠르고 정확한 반복적인 작업의 수행 가능"하다는 점에서 산업용 로봇이 채택되고 있다. 따라서, 종래에는 프레스, 엔진, 도장, 실링, 후판 작업, 자동차, 전자, 진공, 용접, 조립라인 등의 분야에서 산업용 로봇을 사용하였으나, 최근에는 그 범위가 다양화되고 있다. However, recently, an industrial robot has been adopted in that it is possible to perform a fast and accurate repetitive operation using an industrial robot rather than a manual operation of an operator. Therefore, conventionally, industrial robots have been used in the fields of press, engine, painting, sealing, plate work, automobile, electronics, vacuum, welding, assembly line, etc., but the range has been recently diversified.
사람의 대체 인력으로 산업용 로봇을 산업현장에 투입하여 물품을 생산하고 있더라도 산업용 로봇을 제어하거나 고장 또는 부품을 교체하고자 할 경우에는 여전히 작업자가 현장에 투입된다. Even if an industrial robot is produced as an alternative human resource to an industrial site, if an industrial robot is to be controlled or a malfunction or a part needs to be replaced, the worker is still put in the field.
현장에 투입되었을 경우, 작업자에게 발생될 사고를 미연에 방지하기 위하여 작업자가 작업장에 투입되기 전에 생산라인의 구동을 정지시키고, 작업자가 작업장으로부터 나왔다고 판단되면 생산라인을 재 구동시킨다. 그러나 종래에는 작업자가 작업장에 위치하고 있는지의 여부를 사람의 의해 판단하므로, 작업자가 작업장에 위치한 상태에서 생산라인을 구동시켜 산업재해가 발생되는 경우가 있었다. When it is put into the field, in order to prevent accidents that will occur to the worker, the production line is stopped before the worker is put into the work place, and the production line is restarted when it is judged that the worker is out of the work place. However, in the related art, since it is determined by a person whether or not the worker is located in the work place, there has been a case in which an industrial accident occurs by operating the production line while the worker is located in the work place.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개실용신안공보 제20-1999-012747호(1999.04.15. 공개)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Utility Model Publication No. 20-1999-012747 (published on April 15, 1999).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 작업자가 착용된 태그에서 발신되는 초음파를 이용하여 작업자의 위치 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보를 이용하여 작업자가 작업장 내에 위치하고 있을 경우에는 생산라인의 구동을 정지시키는 작업장 안전 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to obtain the location information of the worker using ultrasonic waves transmitted from the tag worn by the worker, and stop the operation of the production line when the worker is located in the workplace using the acquired location information. This is to provide a workplace safety management system.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 초음파를 이용한 작업장 안전 관리 시스템에 있어서, 작업자의 신체 일부에 각각 부착되며, 주기적으로 초음파를 발신하는 복수의 태그(tag), 작업장 내부에 설치되며, 복수의 작업자에게 부착된 각각의 태그로부터 발생된 초음파를 수신하며, 상기 초음파를 수신한 시점에 대한 시간 정보와 해당되는 태그의 ID정보를 안전 관리 장치에 전달하는 복수의 리더기, 그리고 상기 복수의 리더기로부터 전달받은 시간 정보 및 ID 정보를 이용하여 현재시점에서의 상기 작업자에 대한 위치 정보를 추출하며, 추출된 작업자의 위치 정보를 이용하여 작업장 내에 작업자의 존재 여부를 판단하고, 판단된 결과에 따라 작업장 내에 설치된 생산라인을 구동 또는 정지시키는 제어 신호를 송신하는 제어장치를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving such a technical problem, in a workplace safety management system using ultrasonic waves, a plurality of tags, which are respectively attached to a part of the operator's body and periodically transmit ultrasonic waves, installed inside the workplace A plurality of readers receiving ultrasonic waves generated from respective tags attached to a plurality of workers, and transmitting time information and ID information of corresponding tags to the safety management device when the ultrasonic waves are received, and the plurality of Using the time information and ID information received from the reader, the location information for the worker at the present time is extracted, and the location information of the extracted worker is used to determine the presence of the worker in the workplace, and to the determined result. Accordingly, it includes a control device for transmitting a control signal to drive or stop the production line installed in the workshop.
상기 제어장치로부터 수신된 제어 신호에 따라 생산 라인을 구동시키기 위한 PLC(Programable Logic Control)을 더 포함할 수 있다. A PLC (Programmable Logic Control) for driving the production line according to the control signal received from the control device may be further included.
상기 복수의 태그는, 동기화된 시점에서 초음파 신호를 동시에 발사할 수 있다. The plurality of tags may simultaneously emit ultrasonic signals at a synchronized time point.
상기 제어장치는, 작업장 내부를 좌표값 형태로 맵핑하는 맵핑부, 상기 복수의 리더기로부터 수신된 각각의 시간 정보와 해당하는 태그의 ID정보를 수집하는 데이터 수집부, 상기 수집된 시간 정보를 이용하여 각각의 리더기와 태그 사이의 거리값을 산출하고, 산출된 거리값을 이용하여 태그의 좌표값을 추출하는 위치정보 추출부, 그리고 상기 추출된 태그의 좌표값과 상기 맵핑된 작업장 내부 좌표값을 이용하여 상기 태그가 작업장 내부에 위치하고 있는지의 여부를 판단하고, 작업장의 내부에 태그가 위치하고 있을 경우에는 작업장 내에 설치된 복수의 생산 라인을 구동 또는 정지시키는 제어신호를 PLC에 송신하는 제어부를 포함할 수 있다. The control device, using a mapping unit for mapping the inside of the workplace in the form of coordinate values, a data collection unit for collecting each piece of time information received from the plurality of readers and the ID information of the corresponding tag, using the collected time information The location information extraction unit calculates the distance value between each reader and the tag and extracts the coordinate value of the tag using the calculated distance value, and uses the coordinate value of the extracted tag and the mapped internal coordinate value of the workplace. It may include a control unit for determining whether the tag is located inside the workshop, and when a tag is located inside the workshop, transmits a control signal to the PLC to drive or stop a plurality of production lines installed in the workshop. .
상기 데이터 수집부는, 상기 리더기를 통해 전달받은 초음파 신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 초음파의 반사 또는 회절에 의해 발생되는 지연시간을 보정하여 초음파가 수신된 최종 시간을 추출할 수 있다. The data collection unit may remove noise included in the ultrasound signal transmitted through the reader, and correct a delay time generated by reflection or diffraction of the ultrasound to extract the final time at which the ultrasound was received.
상기 위치정보 추출부는, 상기 추출된 최종시간을 이용하여 리더기와 태그 사이 거리값을 산출하며, 삼각 측량법에 의해 태그의 좌표값을 추출할 수 있다. The location information extracting unit may calculate the distance value between the reader and the tag using the extracted final time, and extract the coordinate value of the tag by triangulation.
상기 제어부는, 상기 추출된 태그의 좌표값에 따라 상기 태그가 작업장 내에 위치한다고 할 경우, 생산 라인의 구동을 정지시키는 제어 신호를 생성하고, 상기 태그가 제1 기준 시간 동안 동일한 위치에서 반복적으로 검출되면, 상기 태그의 좌표값과 생산 라인의 좌표값을 이용하여 거리값을 산출하고, 산출된 거리값에 따라 상기 태그로부터 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인을 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. The control unit generates a control signal for stopping the operation of the production line when the tag is located in the workplace according to the coordinate values of the extracted tag, and the tag is repeatedly detected at the same location for the first reference time When the distance value is calculated using the coordinate value of the tag and the coordinate value of the production line, a control signal for driving a part of the production line located farthest from the tag may be generated according to the calculated distance value.
상기 제어부는, 상기 태크로부터 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인을 구동시킨 후, 상기 태그에 대한 위치값을 재검출하며, 상기 검출된 태그의 위치값이 동일한 경우에는 작업장 내에 설치된 모든 생산 라인을 단계적으로 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. The controller, after driving some of the production lines located farthest from the tag, re-detects the position values for the tags, and when the position values of the detected tags are the same, step through all the production lines installed in the workshop. It is possible to generate a control signal to be driven.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 작업자의 신체 일부에 부착된 태그에서 일정한 주기로 초음파를 발신하고, 발신된 초음파를 이용하여 작업자의 위치 정보를 획득할 수 있으므로, 작업장 내의 작업자의 움직임에 따라 즉각적이며, 능동적으로 생산라인을 정지시켜 작업자의 안전을 확보할 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, since a tag attached to a part of the body of the worker transmits ultrasonic waves at regular intervals and acquires location information of the worker using the transmitted ultrasonic waves, it is possible to immediately respond to the movement of the worker in the workshop. , And can actively stop the production line to ensure worker safety.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 실시간으로 태그의 위치정보를 반복적으로 추출하며, 추출된 위치 정보에 따라 일정 시간 동안 동일한 위치에서 반복적으로 태그를 검출할 경우에는 태그와 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인부터 단계적으로 구동시켜 생산라인의 중단으로 인해 발생될 수 있는 손실을 최소화한다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the location information of the tag is repeatedly extracted in real time, and when the tag is repeatedly detected at the same location for a period of time according to the extracted location information, a part of the farthest position from the tag Starting from the production line in stages, losses that can occur due to the interruption of the production line are minimized.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업장 안전 관리 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 생산라인을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 발명의 실시예에 따른 작업장 안전 관리 시스템을 이용하여 작업장의 안전을 관리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 S420단계에서 태그의 위치값을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다. 1 is a configuration diagram of a workplace safety management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram for describing the control device illustrated in FIG. 1.
3 is a view for explaining a production line.
4 is a flowchart illustrating a method for managing safety of a workplace using a workplace safety management system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a method for calculating the position value of the tag in step S420.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 작업장 안전 관리 시스템에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a workplace safety management system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업장 안전 관리 시스템에 대한 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a workplace safety management system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 작업장 안전 관리 시스템은 태그(100), 리더기(200), 제어장치(300) 및 PLC(400)를 포함한다. As shown in FIG. 1, a workplace safety management system according to an embodiment of the present invention includes a
먼저, 태그(tag, 100)는 작업자의 작업복 또는 헬멧 등에 부착되며, 주기적으로 초음파를 발신한다. 태그(100)는 고유의 ID를 포함한다. 따라서, 태그(100)는 무선 주파수를 이용하여 ID 정보 및 초음파를 송신한다.First, the tag (tag, 100) is attached to the worker's work clothes or helmet, and periodically transmits ultrasonic waves. The
리더기(200)는 작업자의 내부에 복수개 설치되며, 태그(100)로부터 초음파를 수신한다. 즉, 복수의 리더기(200-1, 200-2, 200-3, … 200-n)는 초음파를 수신한 시점에 대한 시간정보와 해당되는 태그의 ID 정보를 제어장치(300)에 전달한다. A plurality of
제어장치(300)는 리더기(200)로부터 수신된 시간정보 및 ID 정보를 이용하여 현재 시점에서의 태그(100)의 위치 정보를 추출한다. 그리고, 추출된 태그(100)의 위치 정보를 이용하여 작업자가 작업장 내에 위치하고 있는지의 여부를 판단한다. 그리고, 판단 결과에 따라, 제어장치(300)는 후술되는 PLC(400)에 생산라인을 정지 또는 구동시키는 제어신호를 송신한다.The
마지막으로 PLC(Programable Logic Control, 400)는 제어장치(300)로부터 수신된 제어신호에 따라 생산라인을 구동 또는 정지시킨다. Finally, a programmable logic control (PLC) 400 drives or stops the production line according to the control signal received from the
이하에서는 도 2를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 제어장치(300)에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a
도 2는 도 1에 도시된 제어장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 생산라인을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a configuration diagram for explaining the control device shown in Figure 1, Figure 3 is a view for explaining the production line.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제어장치(300)는 맵핑부(310), 데이터 수집부(320), 위치정보 추출부(330), 제어부(340)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the
먼저, 맵핑부(310)는 작업장의 내부를 좌표값 형태으로 맵핑한다. 부연하자면, 도 3에 도시된 바와 같이, 작업장에는 복수의 생산라인이 설치되며, 각각의 생산라인에는 산업용 로봇이 설치된다. 작업자는 산업용 로봇에 접근하여 작업을 수행한다. 본 발명의 실시예에 따른 제어장치(300)는 작업자에 부착된 태그의 위치를 좌표값으로 추출하여 작업자가 작업장 내에 위치하고 있는지의 여부를 판단한다. 따라서, 맵핑부(310)는 작업장의 내부에 설치된 생산라인, 산업용 로봇 및 리더기(200)의 위치를 좌표값의 형태로 맵핑한다. 한편, 리더기(200)는 생산라인의 상측에 설치된다. First, the
데이터 수집부(320)는 리더기(200)로부터 시간 정보 및 태그의 ID정보를 수집한다. 태그(100)는 동기화된 시점에서 초음파 신호 및 ID 정보를 송신하다. 송신된 초음파 신호 및 ID 정보는 리더기(200)를 통해 제어장치(300)에 전달된다. 한편, 전달받은 초음파 신호에는 노이즈 및 오류를 포함할 수 있다. 따라서, 데이터 수집부(320)는 수신된 초음파 신호에 포함된 노이즈 제거 및 오류를 보정하여 최종 시간을 추출한다. The
위치정보 추출부(330)는 데이터 수집부(320)로부터 전달받은 최종 시간 및 해당 태그(100)의 ID 정보를 이용하여 태그(100)의 위치 정보를 추출한다. 부연하자면, 위치정보 추출부(330)는 태그(100)의 ID 정보를 이용하여 동일한 태그(100)에서 발생된 초음파를 수신한 복수의 리더기(200)에서 측정된 시간 정보를 추출한다. 여기서, 시간 정보는 데이터 수집부(320)를 통해 추출된 최종 시간을 나타낸다. 그리고, 위치정보 추출부(330)는 리더기(200)와 태그 사이의 거리값을 산출하고, 산출된 거리값에 삼각 측량법을 적용하여 태그(100)의 좌표값을 추출한다. The location
제어부(340)는 추출된 태그(100)의 좌표값을 이용하여 작업장 내에 설치된 복수의 생산 라인을 구동 또는 정지시키는 제어신호를 PLC(400)에 송신한다. The
부연하자면, 제어부(340)는 좌표값 형태로 맵핑된 작업장의 내부에 태그(100)의 좌표값을 대입하여 태그(100)가 작업장 내에 위치하고 있는지의 여부를 판단한다. 그리고 태그(100)가 작업장 내에 위치하고 있는 것으로 판단되면, 제어부(340)는 생산라인을 구동시키는 제어신호를 생성한다, 한편, 제어부(340)는 태그(100)에 대한 위치정보를 반복적으로 추출한다. In other words, the
본 발명의 실시예에 따른 제어장치(300)는 작업장내에 태그(100)가 검출되면 자동적으로 생산라인을 중지시키는 제어신호를 생성하여 PLC(400)에 전달한다. 그러나, 불필요한 생산라인의 중지는 회사로 하여금 막대한 손실을 초래하게 된다. 예를 들면, 작업자가 태그(100)가 부착된 헬멧 또는 보호구 등을 생산라인에 놓고 작업장을 이탈하였을 경우, 태그(100)는 작업자의 위치와 상관없이 주기적으로 초음파를 발송한다. 그러면, 제어장치(300)는 태그(100)의 위치정보에 따라 작업자가 작업장 내에 위치한 것으로 판단하여 생산라인의 구동을 정지시킨다. The
따라서, 생산라인의 중지에 따른 손실을 방지하기 위하여 동일한 태그(100)가 동일한 위치에서 일정 시간 동안 반복적으로 검출될 경우, 제어부(340)는 태그(100)와 생산라인 사이의 거리값을 산출하고, 산출된 거리값에 따라 해당 태그(100)로부터 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인을 구동시키는 제어신호를 생성한다. Accordingly, when the
그 다음, 제어부(340)는 해당 태그(100)에 대한 위치값을 재검출하고, 검출된 태그(100)의 위치값이 동일한 경우에는 작업장 내에 설치된 모든 생산 라인을 단계적으로 구동시킨다. Then, the
이하에서는 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 작업장 안전 관리 시스템을 이용하여 작업장의 안전을 관리하는 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of managing safety of a workplace using a workplace safety management system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 4.
도 4는 발명의 실시예에 따른 작업장 안전 관리 시스템을 이용하여 작업장의 안전을 관리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 5는 S420단계에서 태그의 위치값을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다. 4 is a flowchart for explaining a method for managing safety of a workplace using a workplace safety management system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a method of calculating a position value of a tag in step S420.
먼저, 작업장에는 복수의 생산 라인을 포함하며, 생산 라인은 복수의 산업용 로봇에 의해 구성된다. 또한, 복수의 생산 라인의 상측에는 리더기(200)가 설치된다. 따라서, 맵핑부(310)는 작업장의 전체 크기, 작업장 내에 설치된 리더기(200), 산업용 로봇 및 기구 등에 대한 위치를 좌표값 형태로 맵핑한다. First, the workshop includes a plurality of production lines, and the production lines are constituted by a plurality of industrial robots. In addition, a
그 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 데이터 수집부(320)는 복수의 리더기(200)로부터 수신된 초음파 신호 및 해당 태그의 ID정보를 수집한다(S410). Next, as shown in FIG. 4, the
부연하자면, 작업자는 작업복, 헬멧 또는 보호구 등의 일부에 태그(100)를 부착시킨 상태에서 작업장에 입장한다. 작업자가 작업장에 입장하게 되면, 복수의 태그(100)는 복수의 리더기(200)와 동기화된 상태에서 초음파 신호 및 ID정보를 주기적으로 송신한다. 태그(100)로부터 송신된 초음파 신호 및 ID정보는 리더기(200)를 통해 제어장치(300)에 전달된다. In other words, the worker enters the workplace while the
그러면, 데이터 수집부(320)는 전달받은 초음파 신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 초음파의 반사 또는 회절에 의해 발생되는 지연시간을 보정하여 초음파가 수신된 최종 시간을 추출한다. Then, the
이를 다시 설명하면, 수신된 초음파에는 일상 생활에서 발생할 수 있는 노이즈를 포함할 수 있다. 그러므로, 데이터 수집부(320)는 해당 영역의 음파들 중에서 태그(100)에서 발생된 초음파를 구분하기 위하여 특유의 헤드(head) 음파를 생성하고, 생성된 헤더 음파를 이용하여 초음파에 포함된 노이즈를 제거한다. In other words, the received ultrasound may include noise that may occur in everyday life. Therefore, the
부연하자면, 태그(100)는 ON된 시점에서부터 일정한 주기로 초음파 신호를 송신한다. 이때, 태그(100)에서 발생된 초음파의 주파수 대역이 매우 높거나 낮을 경우, 리더기(200)는 태그(100)마다 송출된 초음파의 주파수 대역을 단계적으로 높이거나 줄여서 헤드 음파를 생성한다. 그리고, 리더기(200)는 생성된 헤드음파와 태그(100)의 ID를 맵핑한 상태에서 제어장치(300)에 전달한다. 그러면, 제어장치(300)는 수신된 태그(100)마다 맵핑된 헤드 음파를 이용하여 초음파에 포함된 노이즈를 제거한다. In other words, the
그 다음, 데이터 수집부(320)는 다차원적인 추출방식을 이용하여 다른 리더기(200)에서 송신된 초음파 신호와 비교하고, 비교된 결과에 따라 수신된 초음파에 반사 또는 회절 등이 발생되었는지를 검증한다. 이를 다시 설명하면, 태그(100)가 이동하였을 경우, 데이터 수집부(320)는 태그(100)와 가까워진 리더기(200)에서 송신된 초음파 신호와 태그(100)와 멀어진 리더기(200)에서 송신된 초음파 신호를 각각 추출한다. 그리고, 태그(100)와 가까워진 리더기(200)에서 송신된 초음파 신호와 태그(100)와 멀어진 리더기(200)에서 송신된 초음파 신호의 차이값이 오차범위 이내보다 클 경우, 데이터 수집부(320)는 수신된 초음파에 반사 또는 회절 등이 발생된 것으로 판단한다. 그리고 오류가 발생된 것으로 판단하게 되면, 데이터 수집부(320)는 반사 또는 회절 등에 의해 발생된 지연시간을 보정하여 초음파가 수신된 최종 시간을 추출한다. 그리고, 데이터 수집부(320)는 추출된 최종시간과 해당 태그(100)의 ID 정보를 위치 정보 추출부(330)에 전달한다. Next, the
그러면, 위치 정보 추출부(330)는 전달받은 최종 시간을 이용하여 해당 태그(100)에 대한 좌표값을 추출한다(S420).Then, the location
부연하자면, 위치 정보 추출부(330)는 태그(100)의 ID 정보를 이용하여 복수의 리더기(200)로부터 각각 획득한 시간 정보를 추출한다. 즉, 복수의 리더기(200)는 태그(100)와의 거리에 따라 초음파를 수신하는 시간이 상이하다. 그러므로, 위치 정보 추출부(330)는 태그(100)에서 초음파를 발산하는 시간과 리더기(200)에서 초음파를 수신하는 시간과의 차이를 산출하고, 산출된 시간을 하기의 수학식에 적용하여 태그(100)와 리더기(200) 사이의 거리값을 산출한다. In other words, the location
여기서, △t는 리더기에서 초음파를 수신한 시간과 태그에서 초음파를 발산한 시간의 차이값을 나타낸다. Here, Δt represents the difference value between the time the ultrasound was received by the reader and the time the ultrasound was emitted from the tag.
그 다음, 위치 정보 추출부(330)는 산출된 거리값을 삼각측량법에 적용하여 태그(100)의 좌표값을 추출한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 리더기(200-1, 200-2, 200-3)는 맵핑부(310)에 의해 좌표값 형태로 맵핑된 상태이다. 따라서, 위치 정보 추출부(330)는 복수의 리더기(200-1, 200-2, 200-3)의 위치값을 기준점으로 설정하고, 복수의 리더기(200-1, 200-2, 200-3)와 태그(100)와의 거리값을 이용하여 태그(100)의 현재 위치를 좌표값으로 추출한다. Then, the location
그리고, 제어부(340)는 추출된 좌표값을 이용하여 태그(100)가 작업장의 내부에 위치하고 있는지의 여부를 판단한다(S430).Then, the
즉, 제어부(340)는 추출된 태그(100)의 좌표값과 작업장 전체의 좌표값을 맵핑하여 태그(100)가 작업장의 내부에 위치하고 있는지의 여부를 판단한다. That is, the
S430단계에서 태그(100)가 작업장의 내부에 위치한 것으로 판단되면, 제어부(340)는 생산라인을 정지시키는 제어신호를 PLC(400)에 송신한다(S440).If it is determined in step S430 that the
제어부(340)는 생산라인이 중지된 이후에도 태그(100)에 대한 위치값을 반복적으로 검출한다. 그리고, 제어부(340)는 태그(100)의 위치값을 이용하여 작업장에 투입된 복수의 작업자의 퇴장 여부를 판단한다(S450).The
S450 단계에서 모두 퇴장한 것으로 판단되면, 제어부(340)는 생산라인을 재구동시키는 제어신호를 PLC(400)에 송신한다(S460).If it is determined in step S450 that all are left, the
한편, 작업자가 퇴장하는 시점부터 제1 기준 시간 동안 특정한 태그(100)가 동일한 위치에서 반복적으로 검출되면, 제어부(340)는 특정 태그(100)의 좌표값과 생산 라인의 좌표값을 이용하여 거리값을 산출한다. On the other hand, if a
그 다음, 제어부(340)는 산출된 거리값에 따라 특정 태그(100)로부터 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인을 구동시키는 제어신호를 생성하여 PLC(400)에 전달한다. Then, the
특정 태그(100)로부터 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인을 구동시킨 후, 제어부(340)는 특정 태그(100)에 대한 위치값을 재검출한다. 그리고, 검출된 특정 태그(100)의 위치값이 동일한 경우, 제어부(340)는 작업장 내에 설치된 모든 생산 라인을 단계적으로 구동시키는 제어신호를 생성하여 PLC(400)에 전달한다. After driving some of the production lines located farthest from the
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 작업자의 신체 일부에 부착된 태그에서 일정한 주기로 초음파를 발신하고, 발신된 초음파를 이용하여 작업자의 위치 정보를 획득할 수 있으므로, 작업장 내의 작업자의 움직임에 따라 즉각적이며, 능동적으로 생산라인을 정지시켜 작업자의 안전을 확보할 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, since a tag attached to a part of the body of the worker transmits ultrasonic waves at regular intervals and acquires location information of the worker using the transmitted ultrasonic waves, it is possible to immediately respond to the movement of the worker in the workshop. , And can actively stop the production line to ensure worker safety.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 실시간으로 태그의 위치정보를 반복적으로 추출하며, 추출된 위치 정보에 따라 일정 시간 동안 동일한 위치에서 반복적으로 태그를 검출할 경우에는 태그와 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인부터 단계적으로 구동시켜 생산라인의 중단으로 인해 발생될 수 있는 손실을 최소화한다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the location information of the tag is repeatedly extracted in real time, and when the tag is repeatedly detected at the same location for a period of time according to the extracted location information, a part of the farthest position from the tag Starting from the production line in stages, losses that can occur due to the interruption of the production line are minimized.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims below.
100 : 태그
200 : 리더기
300 : 제어장치
310 : 맵핑부
320 : 데이터 수집부
330 : 위치정보 추출부
340 : 제어부
400 : PLC100: tag
200: reader
300: control device
310: mapping unit
320: data collection unit
330: location information extraction unit
340: control unit
400: PLC
Claims (8)
작업자의 신체 일부에 각각 부착되며, 주기적으로 초음파를 발신하되 동기화된 시점에서 초음파 신호를 동시에 발사하는 복수의 태그(tag),
작업장 내부에 설치되며, 복수의 작업자에게 부착된 각각의 태그로부터 발생된 초음파를 수신하며, 상기 초음파를 수신한 시점에 대한 시간 정보와 해당되는 태그의 ID정보를 안전 관리 장치에 전달하는 복수의 리더기, 그리고
상기 복수의 리더기로부터 전달받은 시간 정보 및 ID 정보를 이용하여 현재시점에서의 상기 작업자에 대한 위치 정보를 추출하며, 추출된 작업자의 위치 정보를 이용하여 작업장 내에 작업자의 존재 여부를 판단하고, 판단된 결과에 따라 작업장 내에 설치된 생산라인을 구동 또는 정지시키는 제어 신호를 송신하는 제어장치를 포함하며,
상기 제어장치는,
작업장 내부를 좌표값 형태로 맵핑하는 맵핑부,
상기 복수의 리더기로부터 수신된 각각의 시간 정보와 해당하는 태그의 ID정보를 수집하는 데이터 수집부,
상기 수집된 시간 정보를 이용하여 각각의 리더기와 태그 사이의 거리값을 산출하고, 산출된 거리값을 이용하여 태그의 좌표값을 추출하는 위치정보 추출부, 그리고
상기 추출된 태그의 좌표값과 상기 맵핑된 작업장 내부 좌표값을 이용하여 상기 태그가 작업장 내부에 위치하고 있는지의 여부를 판단하고, 작업장의 내부에 태그가 위치하고 있을 경우에는 작업장 내에 설치된 복수의 생산 라인을 구동 또는 정지시키는 제어신호를 PLC에 송신하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 추출된 태그의 좌표값에 따라 상기 태그가 작업장 내에 위치한다고 할 경우, 생산 라인의 구동을 정지시키는 제어 신호를 생성하고,
상기 태그가 제1 기준 시간 동안 동일한 위치에서 반복적으로 검출되면, 상기 태그의 좌표값과 생산 라인의 좌표값을 이용하여 거리값을 산출하고, 산출된 거리값에 따라 상기 태그로부터 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인을 구동시키는 제어신호를 생성하는 작업장 안전 관리 시스템.In the workplace safety management system using ultrasound,
Each tag is attached to a part of the body of the worker, and periodically transmits ultrasonic waves, but simultaneously emits ultrasonic signals at a synchronized point in time.
A plurality of readers installed inside the workplace, receiving ultrasound generated from each tag attached to a plurality of workers, and transmitting time information on the time when the ultrasound is received and ID information of a corresponding tag to a safety management device , And
Using the time information and ID information received from the plurality of readers to extract the location information for the worker at the current time, and using the extracted worker's location information to determine the presence of workers in the workplace, determined It includes a control device that transmits a control signal to drive or stop the production line installed in the workshop according to the results,
The control device,
Mapping unit that maps the interior of the workplace to coordinate values,
Data collection unit for collecting each time information received from the plurality of readers and ID information of the corresponding tag,
A location information extracting unit that calculates a distance value between each reader and a tag using the collected time information, and extracts a coordinate value of the tag using the calculated distance value, and
Using the extracted coordinate values of the tag and the mapped coordinates inside the workplace, it is determined whether the tag is located inside the workplace, and when a tag is located inside the workplace, a plurality of production lines installed in the workplace are displayed. It includes a control unit for transmitting a control signal to drive or stop to the PLC,
The control unit
When it is said that the tag is located in the workplace according to the coordinate values of the extracted tag, a control signal for stopping the operation of the production line is generated,
When the tag is repeatedly detected at the same location for the first reference time, a distance value is calculated using the coordinate value of the tag and the coordinate value of the production line, and a part located farthest from the tag according to the calculated distance value Workplace safety management system that generates control signals that drive the production line of the company.
상기 제어장치로부터 수신된 제어 신호에 따라 생산 라인을 구동시키기 위한 PLC(Programable Logic Control)을 더 포함하는 작업장 안전 관리 시스템.According to claim 1,
A workplace safety management system further comprising a programmable logic control (PLC) for driving the production line according to the control signal received from the control device.
상기 데이터 수집부는,
상기 리더기를 통해 전달받은 초음파 신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 초음파의 반사 또는 회절에 의해 발생되는 지연시간을 보정하여 초음파가 수신된 최종 시간을 추출하는 작업장 안전 관리 시스템. According to claim 1,
The data collection unit,
A workplace safety management system that removes noise included in an ultrasonic signal received through the reader, and corrects a delay time generated by reflection or diffraction of ultrasonic waves to extract the final time at which ultrasonic waves are received.
상기 위치정보 추출부는,
상기 추출된 최종시간을 이용하여 리더기와 태그 사이 거리값을 산출하며, 삼각 측량법에 의해 태그의 좌표값을 추출하는 작업장 안전 관리 시스템. The method of claim 5,
The location information extraction unit,
A workplace safety management system that calculates the distance value between the reader and the tag using the extracted final time, and extracts the coordinate values of the tag by triangulation.
상기 제어부는,
상기 태그로부터 가장 멀리 위치하고 있는 일부의 생산 라인을 구동시킨 후, 상기 태그에 대한 위치값을 재검출하며, 상기 검출된 태그의 위치값이 동일한 경우에는 작업장 내에 설치된 모든 생산 라인을 단계적으로 구동시키는 제어신호를 생성하는 작업장 안전 관리 시스템.According to claim 1,
The control unit,
After driving some production lines located farthest from the tag, the position value for the tag is re-detected, and if the detected tag has the same position value, control to step-by-step all production lines installed in the workshop A workplace safety management system that generates signals.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200027817A KR102126888B1 (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Workplace Safety Management System Using Ultrasound |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
KR20100073604A (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | 주식회사 나인티시스템 | Apparatus and method for estimating position of mobile unit |
KR20120046558A (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-10 | 한국과학기술원 | Dynamic localization method and apparatus for mobile robots |
KR102002803B1 (en) * | 2018-12-27 | 2019-07-23 | 주식회사 썬에이치에스티 | System and method of safety accident control using UWB based real time location |
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2020
- 2020-03-05 KR KR1020200027817A patent/KR102126888B1/en active IP Right Grant
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