KR102218697B1 - Method for motion compensation of winch system for vessel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수중탐사체를 운용하는 선박이 해상의 파고로 인해 요동되어 변동되는 선박의 상대 위치를 보상하기 위한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration compensation method of a marine winch system, and more particularly, a vibration compensation method of a marine winch system for compensating the relative position of a vessel that fluctuates due to a wave height of a vessel operating an underwater probe. It is about.
일반적으로, 윈치시스템(Winch System)은 원통형의 윈치 드럼(Drum)에 와이어 로프(Wire Rope)가 권취된 것으로서, 윈치 드럼을 회전시켜 와이어 로프를 감거나, 풀면서 중량물을 들어올리거나, 끌어당기는 시스템이다.In general, a winch system is a system in which a wire rope is wound on a cylindrical winch drum, and a system that lifts or pulls heavy objects while winding or unwinding a wire rope by rotating a winch drum. to be.
이러한, 윈치시스템의 윈치 드럼에는 클러치나, 브레이크가 장착되어 원동기에서 동력을 전달하거나, 끊을 수 있도록 이루어진다.The winch drum of the winch system is equipped with a clutch or a brake to transmit or cut power from the prime mover.
한편, 윈치시스템은 선박에서도 다양한 용도로 활용되고 있으며, 그 중 선박에 무인잠수정(UUV : Unmanned Undersea Vehicle)과 같은 수중탐사체를 연결하여 운용하는데 이용되고 있는 윈치시스템의 경우, 수중탐사체를 수중에서 회수하는 회수기능 외에 해상의 파고로 인한 선박의 요동에 의해 수중탐사체와 선박간의 거리 및 위치에 대한 보상 기능이 요구되고 있다.On the other hand, the winch system is also used for various purposes in ships. Among them, the winch system used to connect and operate an underwater probe such as an unmanned undersea vehicle (UUV) is used to manage underwater probes. In addition to the recovery function to recover from, a compensation function for the distance and position between the underwater probe and the ship is required due to the fluctuation of the ship due to sea waves.
즉, 수중탐사체와 윈치시스템의 와이어 로프로 연결된 선박이 해상의 파고로 인해 수중탐사체에 대한 상대 위치가 변화하게 되고, 이렇게 변화하는 선박의 위치에 따라 수중탐사체에 대해 와이어 로프의 물리적인 간섭이 발생되며, 만약 수중탐사체에 대한 와이어 로프의 물리적인 간섭이 심할 경우, 수중탐사체가 이동되어 위치가 변경되거나, 과도한 장력으로 인해 와이어 로프가 파손 및 절단될 수 있는 문제점으로 인해 해상의 파고로 인한 선박의 요동에 대해 보상 기능이 요구되고 있다.In other words, the ship connected by the wire rope of the underwater probe and the winch system changes its relative position with respect to the underwater probe due to the wave breaking at sea, and the physical wire rope for the underwater probe changes according to the position of the ship. Interference occurs, and if the physical interference of the wire rope to the underwater probe is severe, the underwater probe is moved and its position is changed, or the wire rope may be damaged or cut due to excessive tension. Compensation function is required for the fluctuation of the ship due to.
여기서, 해상의 파고로 인한 선박의 요동에 대해 보상하는 방법으로는, 선박과 수중탐사체 사이에 댐퍼장치를 설치하여 선박의 요동에 대해 보상하는 수동적 보상방법과 선박의 요동 정보를 측정한 후 와이어 로프의 길이를 보상하여 와이어 로프와 수면이 만나는 교차점 위치와 수중탐사체의 상대 위치가 일정하게 유지되도록 선박의 요동에 대해 보상하는 능동적 보상방법이 있다.Here, as a method of compensating for the fluctuation of the ship due to sea wave breakage, a passive compensation method for compensating for the fluctuation of the ship by installing a damper device between the ship and the underwater probe, and a wire after measuring the fluctuation information of the ship There is an active compensation method that compensates for the fluctuation of the ship so that the position of the intersection of the wire rope and the water surface and the relative position of the underwater probe are kept constant by compensating the length of the rope.
이때, 수동적 보상방법은 선박에 설치되는 윈치시스템의 와이어 로프와 수중탐사체 사이에 스프링에 의한 댐핑이 가능한 댐퍼장치를 설치하되, 스프링에 의한 댐핑 요소를 갖는 댐퍼장치가 설치되어 해상의 파고로 인한 선박의 요동에 의해 발생될 수 있는 수중탐사체의 안정성을 확보하는 것이다.At this time, the passive compensation method is to install a damper device capable of damping by a spring between the wire rope of the winch system installed on the ship and the underwater probe, but a damper device having a damping element by the spring is installed to It is to ensure the stability of the underwater probe that can be caused by the shaking of the ship.
즉, 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 수중탐사체(105)와 선박(103)을 연결하는 윈치시스템(100)의 와이어 로프(130)에 댐퍼장치(150)가 설치되어 해상의 파고가 높아 선박과 수중탐사체 사이의 거리가 멀어질 경우, 댐퍼장치(150)의 스프링(151)이 늘어나면서 선박(103)과 수중탐사체(105) 사이의 거리를 보상하여 와이어 로프(130)의 물리적 간섭을 상쇄하고, 해상의 파고가 낮아 선박(103)과 수중탐사체(105) 사이의 거리가 가까워질 경우, 댐퍼장치(150)의 스프링(151)이 줄어들면서 선박(103)과 수중탐사체(105) 사이의 거리를 보상하여 와이어 로프(130)의 물리적인 간섭을 상쇄함으로써 해상의 파고로 인한 선박(103)의 요동에 대해 수중탐사체(105)의 안정성을 확보하도록 이루어진다.That is, as shown in FIG. 1, the
한편, 능동적 보상방법은 선박의 요동 정보를 측정하고, 와이어 로프의 인출 각도를 측정하여 교차점과의 기구학적 위치 관계를 이용해 선박의 요동에 의해 발생될 수 있는 수중탐사체의 안정성을 확보하는 것이다.On the other hand, the active compensation method is to measure the shaking information of the ship, measure the pulling angle of the wire rope, and secure the stability of the underwater probe that can be caused by the shaking of the ship by using the kinematic positional relationship with the intersection point.
즉, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 선박(103)에 설치된 모션 측정센서(미도시)를 이용하여 선박(103)의 요동 정보를 측정하고, 윈치시스템(100)의 윈치 드럼(110)에 대한 와이어 로프(130)의 인출 각도를 측정하여 선박(103)과 수중탐사체(미도시)의 위치에 따른 와이어 로프(130)의 길이를 조절하되, 선박(103)과 수중탐사체의 위치에 따라 와이어 로프(130)를 인출하거나, 회수하여 선박(103)의 요동에 의해 발생될 수 있는 수중탐사체의 안정성을 확보하도록 이루어진다.That is, as shown in FIG. 2, by using a motion measurement sensor (not shown) installed in the
이때, 선박의 요동에 대한 와이어 로프 인출부의 위치 변화를 통해 와이어 로프의 길이 방향으로 계산하되, SP(인출각도) = (△x)sin(θnom) + (△z)cos(θnom)의 식으로 계산하고, 계산된 길이만큼 와이어 로프의 길이를 보정하여 수면 교차점(Entry Point) 위치를 유지한다.At this time, it is calculated in the length direction of the wire rope through the change in the position of the wire rope lead-out part against the fluctuation of the ship, but SP (draw angle) = (△x)sin(θnom) + (△z)cos(θnom) Calculate and correct the length of the wire rope by the calculated length to maintain the position of the entry point.
상술한 바와 같이, 해상의 파고로 인한 선박의 요동에 대해 보상하는 보상방법 중 수동적 보상방법은 댐퍼장치가 변환되어 와이어 로프의 길이를 보상하도록 이루어짐으로써 정밀한 보상 성능을 기대하기 어렵고, 와이어 로프에 댐퍼장치가 설치되는 등 추가적인 장치가 필요함에 따라 장치의 무게 및 부피로 인해 적용에 제약이 따른다는 문제점이 있으며, 능동적 보상방법은 선박의 요동 정보 및 와이어 로프의 인출 각도를 측정하기 위한 별도의 장치가 요구되고, 이때, 선박의 요동 정보를 측정하기 위해서는 비교적 상대 위치의 변화가 큰 Heave 정보 및 Pitch 정보가 중요하나, 일반적인 모션 측정센서는 파고의 상대 위치를 기준으로 측정하도록 이루어짐으로써 편류가 발생됨에 따라 장시간 측정 시 선박 수직 위치에 오차가 발생될 수 있는 문제점이 있으며, 와이어 로프의 인출 각도의 측정 시 로프에 접촉하는 방식으로 구현할 경우, 설계가 어려우며, 안정성에 문제가 발생될 있다는 단점이 있었다.As described above, in the passive compensation method of compensating for the fluctuation of the ship due to wave height at sea, it is difficult to expect precise compensation performance because the damper device is converted to compensate the length of the wire rope. There is a problem that the application is limited due to the weight and volume of the device as additional devices are required, such as the installation of the device, and the active compensation method requires a separate device for measuring the ship's vibration information and the wire rope withdrawal angle. At this time, in order to measure the shaking motion information of the ship, the Heave information and Pitch information, which have relatively large changes in the relative position, are important, but the general motion measurement sensor is made to measure based on the relative position of the wave height, so that as drift occurs. There is a problem that an error may occur in the vertical position of the ship when measuring for a long time, and when the wire rope is measured in a way that contacts the rope when measuring the withdrawal angle, it is difficult to design and there is a disadvantage that a problem in stability may occur.
따라서, 해상의 파고 등으로 인해 발생되는 선박의 요동에 따른 상대 위치의 변동을 보상함과 동시에 수중 탐사체의 의도하지 않은 위치 변화에 대응되도록 와이어 로프를 인출 및 회수를 제어하여 선박과 수중탐사체에 연동되는 와이어 로프의 장력에 부하를 최소화하고, 수중탐사체 및 선박의 안정성을 확보할 수 있는 선박의 요동 보상방법이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, by controlling the withdrawal and retrieval of the wire rope so as to compensate for the fluctuations in the relative position due to the ship's fluctuations caused by sea waves, etc., and to respond to the unintended position change of the underwater probe, the ship and the underwater probe There is a demand for a method of compensating for the shaking of a ship that can minimize the load on the tension of the wire rope linked to the wire rope and secure the stability of the underwater probe and the ship.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 수중, 해저 면 및 해저 지층을 탐사하는 수중탐사체를 운용하기 위하여 윈치시스템으로 연동되는 선박이 해상의 파고에 의한 요동으로 상대 위치 변동 시 선박의 요동을 보상하되, 윈치시스템의 와이어 로프가 관통설치되는 측정구를 수면 상에 위치시키고, 측정 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 영상 정보를 통하여 측정구의 지름 픽셀수를 기준 지름 픽셀수와 비교하고, 이를 통해 선박의 요동에 의해 변화된 거리를 산출한 후 선박의 요동에 의해 증감되는 거리 변화에 따른 수중탐사체의 안정화를 위한 와이어 로프의 길이를 보상할 수 있는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to improve the above problems, and in order to operate an underwater probe that explores the underwater, sea floor and sea floor strata, a ship that is linked to a winch system changes its relative position due to fluctuations caused by wave height. While compensating for the oscillation, the measuring sphere through which the wire rope of the winch system is installed is placed on the water surface, and the number of pixels in the diameter of the measuring sphere is compared with the number of pixels in the reference diameter through image information photographed in real time through the measuring camera. It is to provide a method for compensating the vibration of the winch system for ships that can compensate for the length of the wire rope for stabilization of the underwater probe according to the change in distance increased or decreased by the fluctuation of the ship after calculating the distance changed by the fluctuation of the ship. The purpose.
그리고, 본 발명은, 선박의 요동에 대하여 와이어 로프의 인출 및 회수를 제어하되, 와이어 로프의 길이 변화에 따른 길이를 조절하여 보상함으로써 수중탐사체에 연동되는 와이어 로프의 물리적인 간섭을 배재하여 수중탐사체의 위치 변화 발생을 최소화하고, 장력의 과다로 인해 와이어 로프의 파손 및 절단 사고를 방지함과 동시에 선박의 위험을 감소시키며, 선박의 요동을 보상하기 위한 전체 시스템의 단순화 및 안정성 확보가 가능한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention controls the withdrawal and retrieval of the wire rope against the fluctuation of the ship, but by adjusting and compensating the length according to the change in the length of the wire rope, the physical interference of the wire rope interlocked with the underwater probe is excluded and underwater It minimizes the occurrence of position change of the probe, prevents wire rope breakage and cutting accidents due to excessive tension, reduces the risk of the ship, and simplifies the entire system to compensate for the fluctuation of the ship and secures stability. The purpose of this is to provide a method for compensating for the vibration of the winch system for ships.
더불어, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. Can be.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박 내에 회전구동되는 윈치 드럼과, 윈치 드럼에 권취되되, 일측이 수중탐사체에 연결되는 와이어 로프와, 와이어 로프가 관통설치되는 측정구와, 측정구를 촬영하는 측정 카메라, 및 제어부를 포함하고, 해상의 파고에 의해 요동하는 선박의 요동을 보상하기 위한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법에 있어서, 수중탐사체를 해저로 내려보내는 와이어 로프의 최초 길이를 측정하는 단계; 측정 카메라로 기준 거리에 위치하는 측정구를 촬영하여 기준 픽셀수를 설정하는 단계; 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수로 거리에 따른 측정구의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값을 연산하는 단계; 측정 카메라를 통하여 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구의 픽셀수와 기울기값 및 제1 기준 픽셀수를 통해 측정 카메라와 측정구 사이의 거리를 연산하는 단계; 측정 카메라를 통하여 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리와 선박의 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리의 차이를 계산하는 단계; 및 계산된 거리의 차이를 통해 선박의 요동 전 인출된 와이어 로프의 길이를 조절하여 선박의 요동을 보상하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the present invention is a winch drum that is rotationally driven in a ship, a wire rope wound on a winch drum, one side of which is connected to an underwater probe, a measuring instrument through which the wire rope is installed, and measuring In the vibration compensation method of the winch system for ships for compensating for the vibration of the vessel that is shaken by the wave height of the sea including a measuring camera and a control unit for photographing a sphere, the initial length of a wire rope that sends an underwater probe down to the sea floor Measuring a; Setting a reference number of pixels by photographing a measurement sphere located at a reference distance with a measurement camera; Calculating a gradient value representing a rate of change of the number of pixels in the diameter of the measuring sphere according to the distance with a preset reference distance and the number of reference pixels; Calculating a distance between the measuring camera and the measuring sphere based on the number of pixels and the inclination value of the measuring sphere photographed through the measuring camera in real time or at a predetermined period, and the number of first reference pixels; Calculating a difference between the distance between the measurement camera and the measurement tool, which is photographed in real time or at regular intervals through the measurement camera, and the distance between the measurement camera and the measurement tool, which is measured before compensation for the vibration of the vessel; And adjusting the length of the wire rope drawn before the swing of the ship through the calculated distance difference to compensate for the swing of the ship. It characterized in that it comprises a.
여기서, 측정 카메라로 기준 거리에 위치하는 측정구를 촬영하여 기준 픽셀수를 설정 시, 측정 카메라에서 측정구까지의 기준 거리에 촬영한 측정구의 영상 정보에서 제1 기준 픽셀수를 산출하여 설정하는 단계; 및 측정 카메라에서 측정구까지의 기준 거리 전, 후에서 촬영한 측정구의 영상 정보에서 제2 기준 픽셀수를 산출하여 설정하는 단계; 를 더 포함한다.Here, when setting the number of reference pixels by photographing the measurement sphere located at the reference distance with the measurement camera, calculating and setting the first reference pixel number from the image information of the measurement sphere photographed at the reference distance from the measurement camera to the measurement sphere ; And calculating and setting the number of second reference pixels from image information of the measurement tool taken before and after the reference distance from the measurement camera to the measurement tool. It includes more.
바람직하게는, 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수로 거리에 따른 측정구의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값을 연산 시, 기울기값은 하기의 공식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.Preferably, when calculating a slope value representing the rate of change of the number of pixels in the diameter of the measuring sphere according to the distance with a preset reference distance and the number of reference pixels, the slope value is calculated by the following formula. Method of compensation.
K(기울기값) = (Y1 - Y) / (N1 - N)K (slope value) = (Y1-Y) / (N1-N)
또는or
K(기울기값) = (Y - Y2) / (N1 - N)K(Slope value) = (Y-Y2) / (N1-N)
Y : 측정 카메라의 중심에서 측정구까지의 제1 기준 거리Y: The first reference distance from the center of the measuring camera to the measuring sphere
Y1 및 Y2는 제1 기준 거리 전, 후에 위치하는 제2 및 제3 기준 거리Y1 and Y2 are the second and third reference distances located before and after the first reference distance
N은 제1 기준 거리에서 측정 카메라를 통하여 촬영된 측정구의 제1 기준 픽셀수N is the number of first reference pixels of the measurement sphere photographed through the measurement camera at the first reference distance
N1 및 N2는 제2 및 제3 기준 거리에서 측정 카메라를 통하여 촬영된 측정구의 제2 및 제3 기준 픽셀수N1 and N2 are the number of second and third reference pixels of the measurement sphere photographed through the measurement camera at the second and third reference distances
바람직하게는, 측정 카메라를 통하여 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구의 픽셀수와 기울기값 및 제1 기준 픽셀수를 통해 측정 카메라와 측정구 사이의 거리를 연산 시, 측정 카메라와 측정구 사이의 거리는 하기의 공식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.Preferably, when calculating the distance between the measuring camera and the measuring sphere through the number of pixels and the slope value and the first reference pixel number of the measuring sphere photographed in real time or at a certain period through the measuring camera, the distance between the measuring camera and the measuring sphere is A method of compensating for shaking motion of a winch system for ships, characterized in that calculated by the formula of.
d = , 이때 K(기울기값) = (Y - Y2) / (N - N2) 이므로,d = , At this time, because K (slope value) = (Y-Y2) / (N-N2),
= K(n - N) + a = K(n-N) + a
= Kn - KN + a = Kn-KN + a
또는or
d = d =
= K(n - N) + a = K(n-N) + a
= Kn - KN + a = Kn-KN + a
d : 측정 카메라와 측정구 사이의 거리d: Distance between the measuring camera and the measuring instrument
n : 측정 카메라로 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구의 픽셀수n: The number of pixels of the measuring sphere photographed in real time or at regular intervals with the measuring camera
K : 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수로 거리에 따른 측정구의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값K: A slope value representing the rate of change in the number of pixels in the diameter of the measuring sphere according to the distance with the preset reference distance and the number of pixels
a : 상수값으로서, 제1 기준 거리a: As a constant value, the first reference distance
바람직하게는, 측정 카메라와 측정구 사이의 거리를 통하여 와이어 로프의 변화된 길이의 계산 시, 측정 카메라로 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리와 선박의 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리는 하기의 공식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.Preferably, when calculating the changed length of the wire rope through the distance between the measuring camera and the measuring instrument, the distance between the measuring camera and the measuring instrument measured in real time or at regular intervals with the measuring camera and the measuring camera measured before compensation of the shaking of the vessel A method of compensating for shaking of a winch system for a ship, characterized in that the distance between the and the measuring tool is calculated by the following formula.
△L = d - L△L = d-L
△L : 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리와 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리△L: The distance between the measuring camera and the measuring instrument measured in real time or at regular intervals, and the distance between the measuring camera and the measuring instrument measured before vibration compensation
d : 측정 카메라와 측정구 사이의 거리d: Distance between the measuring camera and the measuring instrument
L : 선박에 요동이 발생되기 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리L: The distance between the measuring camera and the measuring tool, measured before the vessel is shaken
바람직하게는, 계산된 거리의 차이를 통해 선박의 요동 전 인출된 와이어 로프의 길이를 조절하여 선박의 요동 보상 시, 선박의 요동 보상 후 와이어 로프의 길이는 하기의 공식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.Preferably, the length of the wire rope drawn before the swing of the ship is adjusted through the difference in the calculated distance to compensate for the swing of the ship, and the length of the wire rope after the compensation of the swing of the ship is calculated by the following formula. Compensation method for the vibration of the winch system for ships.
L_ref_sat = L_ref + △LL_ref_sat = L_ref + △L
L_ref_sat : 선박의 요동 보상 후 와이어 로프의 길이L_ref_sat: Length of wire rope after compensation of ship's vibration
L_ref : 선박의 요동 보상 전 와이어 로프의 길이L_ref: Length of wire rope before compensation for ship's vibration
한편, 상기 측정구는 식별이 용이하도록 색상이 부여되거나, 야광소재 또는 인광소재를 포함하는 발광소재로 이루어지거나, 그 표면에 야광물질 또는 인광물질을 포함하는 발광물질이 코팅처리되어 악천후 및 야간에 식별이 용이하도록 이루어진다.On the other hand, the measuring instrument is given a color for easy identification, or is made of a luminescent material or a luminescent material including a phosphorescent material, or is coated with a luminescent material or a luminescent material including a phosphorescent material to be identified in bad weather and at night. This is done to facilitate.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 수중, 해저 면 및 해저 지층을 탐사하는 수중탐사체를 운용하기 위하여 윈치시스템으로 연동되는 선박이 해상의 파고에 의한 요동으로 상대 위치 변동 시 와이어 로프의 인출 및 회수하여 변화하는 거리에 대응되도록 와이어 로프의 길이를 제어함으로써 선박의 요동을 보상할 수 있으며, 수중탐사체와 선박 간의 변화된 거리를 와이어 로프의 길이의 신축으로 보상하여 와이어 로프의 물리적인 간섭을 최소화할 수 있고, 선박의 요동에 의해 증감되는 거리 변화에 따른 수중탐사체를 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention having the configuration as described above, in order to operate the underwater probe for exploring the underwater, sea floor and seabed strata, when a ship interlocked with a winch system changes its relative position due to fluctuations due to wave height at sea. The fluctuation of the ship can be compensated by controlling the length of the wire rope to correspond to the changing distance by withdrawing and retrieving the wire rope, and the changed distance between the underwater probe and the ship is compensated by the extension of the length of the wire rope. Physical interference can be minimized, and there is an effect of stabilizing an underwater probe according to a change in distance that is increased or decreased by the shaking of a ship.
그리고, 본 발명은, 해상 파고 등에 의한 요동에 의한 선박의 위치 변동을 보상함과 동시에 윈치시스템의 와이어 로프의 간섭으로 인해 의도치 않게 발생될 수 있는 수중탐사체의 위치 변화를 보상할 수 있고, 장력의 과다로 인해 윈치시스템의 와이어 로프가 파손 및 절단되는 것을 방지함과 동시에 와이어 로프의 파손 및 절단 사고로 인한 선박에 초래될 수 있는 위험을 차단하며, 선박의 요동을 실시간으로 보상할 수 있으며, 선박의 요동 보상 및 위치 변화에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있고, 편류에 의한 오차가 발생될 수 있는 선박의 요동 정보를 필요로 하지 않으며, 와이어 로프가 인출되는 각도를 측정하기 위한 별도의 기계적 및 기구적 요소가 필요하지 않고, 장시간 선박의 요동을 보상하여도 오차가 누적되지 않으며, 이로 인해 시스템의 단순화 및 안정성 확보가 가능하다는 효과가 있다.In addition, the present invention can compensate for the positional change of the ship due to fluctuations due to the sea wave height, and at the same time compensate for the positional change of the underwater probe that may be unintentionally generated due to the interference of the wire rope of the winch system, It prevents the wire rope of the winch system from being damaged and cut due to excessive tension, and at the same time, it blocks the risk that may be caused to the ship due to the breakage and cutting accident of the wire rope, and compensates for the fluctuation of the ship in real time. , It is possible to improve the accuracy of the ship's vibration compensation and position change, and does not require the ship's vibration information, which may cause errors due to drift, and a separate mechanical device for measuring the angle at which the wire rope is pulled out. No mechanical elements are required, and errors do not accumulate even when the vessel's oscillations are compensated for a long time, thereby simplifying the system and securing stability.
도 1은 종래기술에 따른 선박의 수동적 보상방법을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 종래기술에 따른 선박의 능동적 보상방법을 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 위한 윈치시스템을 개략적으로 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 제어부를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 나타내는 측정구 거리 측정 관계 그래프.1 is a view schematically showing a passive compensation method of a ship according to the prior art;
2 is a diagram schematically showing an active compensation method for a ship according to the prior art;
3 is a view schematically showing a winch system for the vibration compensation method of the winch system for ships according to the present invention,
Figure 4 is a configuration diagram showing a control unit of the winch system for ships according to the present invention,
Figure 5 is a graph showing the distance measurement relationship measurement tool showing the vibration compensation method of the winch system for ships according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 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 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, and one or more other features, not excluding other components, unless specifically stated to the contrary. It is to be understood that it does not preclude the presence or addition of any number, step, action, component, part, or combination thereof.
명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.The terms "about", "substantially" and the like, as used throughout the specification, are used in or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented, and are used in the sense of the present invention. To assist, accurate or absolute figures are used to prevent unfair use of the stated disclosure by unscrupulous infringers. As used throughout the specification of the present invention, the term "step (to)" or "step of" does not mean "step for".
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.In the present specification, the term "unit" includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Further, one unit may be realized using two or more hardware, or two or more units may be realized using one hardware.
본 명세서에 있어서 단말, 장치 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말, 장치 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말, 장치 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.In this specification, some of the operations or functions described as being performed by the terminal, device, or device may be performed instead in a server connected to the terminal, device, or device. Likewise, some of the operations or functions described as being performed by the server may also be performed by a terminal, device, or device connected to the server.
본 명세서에서 있어서, 단말과 매핑(Mapping) 또는 매칭(Matching)으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는, 단말의 식별 정보(Identifying Data)인 단말기의 고유번호나 개인의 식별정보를 매핑 또는 매칭한다는 의미로 해석될 수 있다.In this specification, some of the operations or functions described as mapping or matching with the terminal means mapping or matching the unique number of the terminal or the identification information of the individual, which is the identification information of the terminal. Can be interpreted as.
본 명세서에 있어서, "적어도 하나의"라는 단어는 단수 및 복수를 지칭할 수 있는 용어로 정의한다. 그리고, "적어도 하나의"라는 용어가 사용될 수도 있지만 생략될 수도 있고, 그 의미는 상술한 바와 같다.In the present specification, the word "at least one" is defined as a term that can refer to the singular and plural. In addition, the term “at least one” may be used, but may be omitted, and the meaning is as described above.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 위한 윈치시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 제어부를 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 나타내는 측정구 거리 측정 관계 그래프이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 3 is a view schematically showing a winch system for the vibration compensation method of the winch system for ships according to the present invention, Figure 4 is a configuration diagram showing the control unit of the winch system for ships according to the present invention, Figure 5 This is a graph of the distance measurement relationship between the measuring tool and the method of compensating for the vibration of the winch system for ships.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 위한 윈치시스템(Winch System : 1)은 윈치 드럼(10)과 와이어 로프(30)와 측정구(50)와 측정 카메라(70) 및 제어부(90)를 포함하여 구성된다.As shown in the drawing, the winch system (Winch System: 1) for the vibration compensation method of the winch system for ships according to the present invention includes a
상기 윈치 드럼(10)은 원통형상으로서, 회전구동되도록 이루어지며, 선박(3)에 설치되되, 원동기로부터 공급되는 동력을 전달하거나, 차단할 수 있도록 클러치(미도시) 및 브레이크(미도시)가 더 포함된다.The
상기 와이어 로프(30)는 상기 윈치 드럼(10)에 권취되되, 일단은 수중에 위치하는 수중탐사체(5)에 연결되고, 타단은 윈치 드럼(10)에 연결된다.The
그리고, 상기 윈치 드럼(10)의 구동에 의해 와이어 로프(30)가 감기면서 회수되거나, 풀리면서 인출되어 수중탐사체(5)를 해상으로 끌어올리거나, 해저로 내려보내도록 이루어진다.In addition, by the drive of the
여기서, 상기 윈치 드럼(10)의 후방에는 로프 인출대(31)가 구비되되, 상기 로프 인출대(31)는 후방을 향하여 일정각도 경사지게 구비되고, 상기 로프 인출대(31)의 상단에는 고정 도르레(33)가 구비된다.Here, a rope take-out
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 와이어 로프(30)는 윈치 드럼(10)에 권취되되, 그 일측은 로프 인출대(31)의 고정 도르레(33)를 통하여 선박(3)의 외측으로 인출되어 수중탐사체(5)에 연결된다.According to the structure as described above, the
상기 측정구(50)는 구형상체로서, 수면에 부유하도록 부력을 갖으며, 그 중심부에는 와이어 로프(30)가 관통되어 설치되기 위한 로프홀(51)이 관통형성되되, 상기 로프홀(51)은 상기 와이어 로프(30)의 직경보다 조금 크게 형성된다.The measuring
그리고, 상기 측정구(50)는 와이어 로프(30) 대비 매우 가벼운 질량체로 형성되어 해상의 파고에 의해 와이어 로프(30)를 간섭하지 않도록 이루어지며, 이로 인해 수중탐사체(5)의 위치가 변화되지 않도록 이루어진다.In addition, the measuring
여기서, 상기 측정구(50)는 부력에 의해 수면에 부유 시 식별이 용이하도록 색상이 부여되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the measuring
본 발명의 일 실시예에서는 상기 측정구(50)가 식별이 용이하도록 색상이 부여되도록 이루어져 있으나, 악천후 등의 기상상황 및 야간에 식별이 용이하도록 상기 측정구(50)는 야광소재 또는 인광소재를 포함하는 발광소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 측정구(50)의 표면에 야광물질 또는 인광물질을 포함하는 발광물질이 코팅처리되는 것도 가능하며, 기타 다양하게 변경실시가능하다.In one embodiment of the present invention, the measuring
상기 측정 카메라(70)는 상기 로프 인출대(31)의 고정 도르레(33) 상부에 배치되되, 상기 윈치 드럼(10)의 구동에 의해 고정 도르레(33)를 통하여 인출 또는 회수되는 와이어 로프(30)와 동일한 방향으로 배치된다.The measuring
이를 위하여, 상기 측정 카메라(70)가 설치되기 위한 카메라 지지대(71)가 구비되되, 상기 카메라 지지대(71)는 로프 인출대(31)와 윈치 드럼(10) 사이에 구비되고, 그 상단이 윈치 드럼(10)의 후방을 향하여 절곡형성되며, 절곡된 단부는 로프 인출대(31)의 고정 도르레(33) 상부에 위치되고, 그 단부에 측정 카메라(70)가 설치된다.To this end, a
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 측정 카메라(70)는 로프 인출대(31)에서 인출 또는 회수되는 와이어 로프(30)의 길이방향을 촬영하되, 상기 와이어 로프(30)가 관통설치되어 수면에 부유되는 측정구(50)를 촬영하기 위한 것으로서, 상기 측정구(50)를 촬영하여 로프 인출대(31)에서 인출되는 와이어 로프(30)의 인출부(A)와 측정구(50)의 중심 지름부(B) 사이의 거리(L)를 연산 및 계산하기 위한 것이다.According to the structure as described above, the
이때, 상기 측정 카메라(70)는 일반적인 광학 카메라로 이루어지는 것이 바람직하나, 악천후 등의 기상상황 및 야간의 촬영을 위해 적외선 카메라로 이루어지는 것도 가능하다.At this time, the measuring
또한, 상기 측정 카메라(70)에는 별도의 플래시(Flash) 또는 스트로보 라이트(Strobo light)가 더 구비되는 것도 가능하며, 기타 다양하게 변경실시가능하다.In addition, the
상기 제어부(90)는 상기 측정 카메라(70)를 통하여 촬영된 영상 정보를 획득하고, 획득한 영상 정보를 통하여 선박(3)의 요동에 따른 와이어 로프(30)의 길이를 보상하기 위한 것이다.The
이를 위하여, 상기 제어부(90)는 상기 측정 카메라(70)를 통하여 촬영된 영상을 수신하는 수신부(91)와 상기 수신부(91)를 통하여 수신된 영상 정보를 통하여 픽셀수를 산출하는 산출부(92)와 상기 산출부(92)를 통하여 산출된 픽셀수로 선박(3)의 요동에 의해 변화되는 거리값을 연산하는 연산부(93) 및 상기 연산부(93)를 통하여 연산된 거리값을 통해 와이어 로프(30)의 길이를 보상하는 보상부(94)를 포함한다.To this end, the
상기 수신부(91)는 상기 측정 카메라(70)를 통하여 촬영된 영상을 수신하되, 수면에 위치하는 측정구(50)를 촬영한 영상을 수신한다.The receiving
여기서, 상기 수신부(91)는 측정 카메라(70)에 유/무선으로 연결되어 상기 측정 카메라(70)를 통하여 촬영된 영상을 수신하도록 이루어진다.Here, the receiving
상기 산출부(92)는 상기 수신부(91)를 통하여 수신된 영상 정보를 통하여 측정구(50)의 픽셀수를 산출한다.The
바람직하게는, 상기 산출부(92)는 상기 수신부(91)를 통하여 수신된 영상 정보를 통하여 구형상체로 형성되는 측정구(50)의 지름 픽셀수를 산출한다.Preferably, the
여기서, 상기 측정구(50)는 구형상체로 형성됨으로써 측정 카메라(70)를 통하여 촬영 시 각도에 관계없이 촬영되는 구체의 단면이 일정하므로, 거리에 관계없이 구형상체로 형성되는 측정구(50)의 촬영이 가능하고, 촬영된 측정구(50)의 외곽을 먼저 식별한 후 식별된 측정구(50)의 지름 픽셀수를 산출하는 것이 바람직하다.Here, since the measuring
상기 연산부(93)는 상기 산출부(92)를 통하여 산출된 픽셀수를 통하여 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이에 변화된 직선 거리를 연산하되, 기 설정된 기준 거리에 따른 기준 픽셀수를 이용하여 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 변화된 거리를 연산한다.The
여기서, 상기 기준 픽셀수는 기 설정된 값으로서, 측정 카메라(70)의 중심에서 측정구(50)까지의 제1 기준 거리(Y)에서 촬영한 측정구(50)의 영상 정보에서 산출된 픽셀수를 제1 기준 픽셀수(N)로 설정하고, 측정 카메라(70)의 중심에서 측정구(50)까지의 제2 및 제3 기준 거리(Y1, Y2)에서 촬영한 측정구(50)의 영상 정보에서 산출된 픽셀수를 제2 및 제3 기준 픽셀수(N1, N2)로 설정한다.Here, the number of reference pixels is a preset value, and the number of pixels calculated from the image information of the
상기한 바와 같이, 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수를 통해, 먼저 거리에 따른 측정구(50)의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값을 연산하고, 연산된 기울기값과 측정된 측정구(50)의 픽셀수 및 기준 픽셀수로 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 변화된 거리를 연산한다.As described above, through a preset reference distance and the number of reference pixels, a slope value representing the rate of change of the number of pixels in the diameter of the
즉, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 기울기값(K)은 측정된 픽셀수(N)에 대한 거리 값으로 나타낼 수 있으며, 이를 하기의 식으로 나타낼 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, the slope value K can be expressed as a distance value with respect to the measured number of pixels N, which can be expressed by the following equation.
K(기울기값) = (Y1 - Y) / (N1 - N)K (slope value) = (Y1-Y) / (N1-N)
으로 연산하거나,Or
또는 or
K(기울기값) = (Y - Y2) / (N - N2)K(Slope value) = (Y-Y2) / (N-N2)
또는or
K(기울기값) = (Y1 - Y2) / (N1 - N2)K(Slope value) = (Y1-Y2) / (N1-N2)
중 어느 하나의 식으로 연산할 수 있다.It can be calculated by any one of the formulas.
여기서, Y는 측정 카메라의 중심에서 측정구까지의 제1 기준 거리,Where Y is the first reference distance from the center of the measuring camera to the measuring sphere,
Y1 및 Y2는 제1 기준 거리의 전, 후에 위치하는 제2 및 제3 기준 거리,Y1 and Y2 are second and third reference distances located before and after the first reference distance,
N은 제1 기준 거리에서 측정 카메라를 통하여 촬영된 측정구의 제1 기준 픽셀수,N is the number of first reference pixels of the measurement sphere photographed through the measurement camera at the first reference distance,
N1 및 N2는 제2 및 제3 기준 거리에서 측정 카메라를 통하여 촬영된 측정구의 제2 및 제3 기준 픽셀수이다.N1 and N2 are the number of second and third reference pixels of the measurement sphere photographed through the measurement camera at the second and third reference distances.
상기한 바와 같이, 기울기값을 연산하여 설정한 후 상기 측정 카메라(70)를 통하여 촬영된 측정구(50)의 픽셀수와 기울기값 및 제1 기준 픽셀수를 통하여 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 변화된 거리를 하기의 식에서와 같이 연산한다.As described above, after calculating and setting the slope value, the number of pixels of the measuring
d = , 이때 K(기울기값) = (Y - Y2) / (N - N2) 이므로,d = , At this time, because K (slope value) = (Y-Y2) / (N-N2),
= K(n - N) + a = K(n-N) + a
= Kn - KN + a = Kn-KN + a
로 연산하거나,Or
또는,or,
d = , 이때 K(기울기값) = (Y1 - Y) / (N1 - N) 이므로,d = , At this time, K (slope value) = (Y1-Y) / (N1-N), so
= K(n - N) + a = K(n-N) + a
= Kn - KN + a = Kn-KN + a
로 연산하거나,Or
d = , 이때 K(기울기값) = (Y1 - Y2) / (N1 - N2) 이므로,d = , At this time, because K (slope value) = (Y1-Y2) / (N1-N2),
= K(n - N) + a = K(n-N) + a
= Kn - KN + a = Kn-KN + a
로 연산할 수 있다.Can be calculated with
이때, d는 측정 카메라와 측정구 사이의 거리,In this case, d is the distance between the measuring camera and the measuring instrument,
n은 측정 카메라로 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구의 픽셀수,n is the number of pixels of the measurement sphere photographed in real time or at regular intervals with the measurement camera,
a는 상수값으로서, 제1 기준 거리를 나타낸다.a is a constant value and represents the first reference distance.
여기서, 상기 제1 기준 픽셀수(N)는 측정 카메라(70)의 중심에서 측정구(50)까지의 제1 기준 거리(Y)가 직선 거리로 1m로 설정한 것을 촬영한 측정구(50)의 영상에서 산출된 픽셀수로 설정한 값인 것이 바람직하며, 이로 인해 상수값 a는 1로 이루어진다.Here, the first reference number of pixels (N) is a measuring
즉, 측정된 기준 픽셀수(N)에 대해 산출된 기준 거리(Y)를 나타내기 위하여, (x1, y1), (x2, y2)를 잇는 1차 함수에서,That is, in order to represent the calculated reference distance Y for the measured reference pixel number N, in a linear function connecting (x1, y1) and (x2, y2),
이며,Is,
상기한 수식에 제1 기준 거리인 1m에서 측정된 제1 기준 픽셀수(N)를 대립하면,If the first reference number of pixels (N) measured at 1m, which is the first reference distance, is opposed to the above equation,
이고,ego,
상기 함수의 x1에 N을 대입하고, y1에 1을 대립하면,Substituting N for x1 and 1 for y1 in the above function,
으로 계산된다.Is calculated as
따라서, 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리인,Therefore, the distance between the measuring
d = Kn - KN + 1로 계산할 수 있다.It can be calculated as d = Kn-
이때, 상기 제1 기준 픽셀수(N)를 측정하기 위한 측정 카메라(70)의 중심에서 측정구(50)까지의 제1 기준 거리(Y) 설정이 변경될 경우, 상수값 a 또한 설정되는 제1 기준 거리(Y)에 따라 변경 실시될 수 있다.At this time, when the setting of the first reference distance Y from the center of the
한편, 상기 측정 카메라(70)의 중심에서 측정구(50)까지의 제2 및 제3 기준 거리(Y1, Y2)는 제1 기준 픽셀수(N)의 제1 기준 거리(Y)로 설정된 1m 전, 후의 거리로 설정되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Meanwhile, the second and third reference distances (Y1, Y2) from the center of the
상기한 바와 같이, 상기 연산부(93)는 기 설정된 기준 거리에 따른 기준 픽셀수를 통하여 거리에 따른 측정구(50)의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값을 연산하고, 연산된 기울기값과 측정 카메라(70)를 통하여 촬영된 측정구(50)의 픽셀수 및 제1 기준 픽셀수를 통하여 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 변화된 거리를 연산한다.As described above, the
상기 보상부(94)는 상기 연산부(93)를 통하여 연산되되, 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 변화된 거리를 통하여 와이어 로프(30)의 길이를 보상한다.The
즉, 상기 보상부(94)는 상기 윈치시스템(1)의 윈치 드럼(10)을 구동시켜 최초 와이어 로프(30)의 길이를 선박(3)의 요동을 보상한 와이어 로프(30)의 길이로 보상하되, 와이어 로프(30)를 감으면서 회수하거나, 풀면서 인출하여 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이에 변화된 거리 만큼 와이어 로프(30)의 길이를 가감함으로써 선박(3)의 요동을 보상한다.That is, the
이를 위하여, 상기 보상부(94)는 선박(3)에 요동이 발생되기 전에 측정 카메라(70)를 통하여 측정구(50)의 픽셀수를 측정하고, 측정된 픽셀수를 제1 기준 픽셀수와 비교하고, 비교된 픽셀수에 따라 제1 기준 픽셀수의 기준 거리에서 거리를 가감하여 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리를 계산한다.To this end, the compensating
그 다음, 하기의 식과 같이, 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리와 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리의 차이를 계산한다.Then, as shown in the following equation, the difference between the distance between the measuring
△L = d - L△L = d-L
여기서, △L은 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리와 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리 차이,Here, △L is the difference between the distance between the measuring camera and the measuring instrument measured in real time or at regular intervals, and the distance between the measuring camera and the measuring instrument measured before vibration compensation,
L은 선박에 요동이 발생되기 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리이다.L is the distance between the measuring camera and the measuring tool, measured before the vessel is shaken.
이렇게, 선박(3)의 요동 전, 후에 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리 차이(△L)를 계산한 후 거리 차이(△L)를 통해 하기의 식을 이용하여 윈치 드럼(10)을 구동시켜 선박(30)의 요동 전 인출된 와이어 로프(30)의 길이를 조절 및 제어하여 선박(3)의 요동을 보상한다.In this way, after calculating the distance difference (△L) between the measuring
L_ref_sat = L_ref + △LL_ref_sat = L_ref + △L
여기서, L_ref_sat는 윈치 드럼을 구동시켜 인출되는 와이어 로프의 길이,Here, L_ref_sat is the length of the wire rope drawn out by driving the winch drum,
L_ref는 선박의 요동 보상 전에 인출된 와이어 로프의 길이 이다.L_ref is the length of the wire rope drawn before compensation for the ship's vibration.
상기한 바와 같이, 상기 보상부(94)는 해상의 파고로 인해 발생되는 선박(3)의 요동에 따라 윈치 드럼(10)을 구동시켜 와이어 로프(30)를 해저로 인출하거나, 해상으로 회수하는 등 와이어 로프(30)의 전체 길이를 조정하여 보상함으로써 선박(3)의 요동을 보상할 수 있다.As described above, the
한편, 상기 제어부(90)는 저장부(95)와 디스플레이부(96)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 저장부(95)는 수신부(91)를 통하여 수신되되, 해상의 파고에 의해 실시간으로 거리가 변화하는 측정구(50)의 픽셀수, 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수, 연산부(93)를 통하여 연산된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리, 보상부(94)를 통하여 보상된 와이어 로프(30)의 길이 등을 저장할 수 있다.The
이를 위하여, 상기 저장부(95)는 플래시 메모리(Flash Memory), CF 카드(Compact Flash Card), SD 카드(Secure Digital Card) 등 정보의 입/출력이 가능한 저장체 모듈로 이루어질 수 있다.To this end, the
상기 디스플레이부(96)는 해상의 파고에 의해 거리가 변화하는 측정구(50)의 픽셀수, 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수, 연산부(93)를 통하여 연산된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리, 보상부(94)를 통하여 보상된 와이어 로프(30)의 길이 등을 디스플레이하되, 터치 형태로 형성되어 조작부의 역할을 더불어 수행하도록 이루어진다.The
한편, 해상의 파고로 인해 발생되는 선박(3)의 요동을 보상하기 위하여, 상기 측정 카메라(70)는 실시간 또는 일정 주기마다 수면에 위치하는 측정구(50)를 촬영하도록 상기 제어부(90)는 타이머(미도시)를 더 포함하는 것도 가능하고, 상기 제어부(90)는 타이머를 통하여 일정 주기마다 측정구(50)를 촬영하도록 측정 카메라(70)를 제어하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.On the other hand, in order to compensate for the shaking of the
이하, 본 발명에 의한 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법을 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of compensating for the shaking motion of a marine winch system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
먼저, 선박(3)에 구비되는 윈치시스템(1)의 와이어 로프(30)로 수중탐사체(5)를 연결하되, 와이어 로프(30)를 측정구(50)의 로프홀(51)에 삽입하여 관통설치한 후 상기 와이어 로프(30)에 연동되는 수중탐사체(5)를 해저로 내려보내어 수중, 해저 면 또는 해지 지층을 탐사하도록 운용한다.First, connect the underwater probe 5 with the
여기서, 상기 와이어 로프(30)는 윈치 드럼(10)에 권취되되, 그 일단은 상기 로프 인출대(31)의 고정 도르레(33)를 통하여 해상으로 인출되고, 상기 측정 카메라(70)는 카메라 지지대(71)의 상단부에 설치되어 고정 도르레(33)를 통하여 해상으로 인출되는 와이어 로프(30)의 길이방향을 촬영하되, 수면에 접하는 측정구(50)를 촬영하도록 이루어진다.Here, the
이때, 상기 수중탐사체(5)를 해저로 내려보내기 위하여 윈치시스템(1)의 윈치 드럼(10) 구동 시 상기 윈치 드럼(10)에서 풀리면서 인출되는 와이어 로프(30)의 최초 길이(L_ref)를 미리 측정한다(S10).At this time, the initial length (L_ref) of the
또한, 상기 측정 카메라(70)에서 촬영한 측정구(50)와의 거리에 따른 측정구(50)의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값을 연산한다(S30).In addition, a slope value representing a rate of change in the number of pixels in the diameter of the measuring
이를 위하여, 상기 측정 카메라(70)를 통하여 측정구(50)를 촬영하되, 기준 거리에 따른 기준 픽셀수를 먼저 설정한다(S20).To this end, the measuring
예를 들면, 상기 측정 카메라(70)의 중심에서 측정구(50)까지의 제1 기준 거리(Y)를 1m로 설정한 후 1m에서 촬영된 측정구(50)의 영상 정보를 통하여 제1 기준 픽셀수(N)를 설정하고, 상기 측정 카메라(70)의 중심에서 측정구(50)까지의 제3 기준 거리(Y2)를 2m로 설정한 후 2m에서 촬영된 측정구(50)의 영상 정보를 통하여 제3 기준 픽셀수(N2)를 설정한다.For example, after setting the first reference distance (Y) from the center of the measuring
여기서, 상기 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이에 거리에 따라 가까운 거리에서 촬영된 측정구(50)의 크기가 먼 거리에서 촬영된 측정구(50)의 크기보다 크게 촬영되기 때문에, 가까운 거리에서 촬영된 측정구(50)에서 산출된 픽셀수가 먼 거리에서 촬영된 측정구(50)에서 산출된 픽셀수보다 많도록 이루어진다.Here, according to the distance between the measuring
이때, 상기 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 기준 거리에 따른 제1 기준 픽셀수(N)가 100으로 산출되고, 제3 기준 픽셀수(N2)가 50으로 산출될 경우,In this case, when the first reference pixel number N according to the reference distance between the
K(기울기값) = (Y - Y2) / (N - N2)K(Slope value) = (Y-Y2) / (N-N2)
= (1 - 2) / (100 - 50) = (1-2) / (100-50)
= -0.02 = -0.02
이다.to be.
이렇게 기울기값을 먼저 연산한 후, 해상의 파고로 인해 발생되는 선박(3)의 요동을 보상한다.After calculating the inclination value in this way, the fluctuation of the
이를 위하여, 상기 측정 카메라(70)는 실시간 또는 일정 주기마다 수면에 위치하는 측정구(50)를 촬영하고, 촬영된 영상 정보를 제어부(90)로 송신하며, 상기 측정 카메라(70)를 통하여 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구(50)의 픽셀수와 기울기값 및 제1 기준 픽셀수를 통해 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 변화된 거리를 연산(S40)하되, 상기 측정 카메라(70)로 촬영된 측정구(50)의 영상 정보에서 산출된 픽셀수(n)가 120일 경우, 상기 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리(d)는,To this end, the measuring
d = , 이때 K(기울기값) = (Y1 - Y) / (N1- N) 이므로,d = , At this time, K (slope value) = (Y1-Y) / (N1- N), so
= K(n - N) + a, 이때 a(상수값)는 제1 기준 거리인 1m 이므로, = K(n-N) + a, where a (constant value) is 1m, which is the first reference distance,
= Kn - KN + 1 = Kn-
= (-0.02 × 120) - (-0.02 × 100) + 1 = (-0.02 × 120)-(-0.02 × 100) + 1
= 0.6[m] = 0.6[m]
로 연산된다.Is calculated as
상기한 바와 같이, 상기 연산부(93)를 통하여 연산되되, 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리(d)는 0.6[m]이고, 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리와 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리 차이(△L)를 계산한다(S50).As described above, the distance (d) between the measuring
이때, 선박(3)에 요동이 발생되기 전에 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리(L)이 2[m]일 경우,At this time, if the distance (L) between the measuring
△L = d - L△L = d-L
= 0.6 - 2 = 0.6-2
= -1.4[m] = -1.4[m]
로 계산된다.Is calculated as
따라서, 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리와 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리 차이(△L)는 -1.4[m]가 된다.Therefore, the distance between the measuring
상기한 바와 같이, 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리와 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라(70)와 측정구(50) 사이의 거리 차이(△L)를 통해 윈치 드럼(10)을 구동시켜 선박(30)의 요동 전 인출된 와이어 로프(30)의 길이를 조절 및 제어하여 선박(3)의 요동을 보상한다(S60).As described above, the distance between the measuring
즉, 선박(3)의 요동 보상 전에 수중탐사체(5)를 해저로 내려보내면서 미리 측정된 와이어 로프(30)의 최초 길이(L_ref)가 50[m]일 경우, 윈치 드럼(10)을 구동시켜 선박(3)의 요동을 보상 후 와이어 로프(30)의 길이(L_ref_sat)를 계산한다.That is, if the initial length (L_ref) of the
이때, 선박(3)의 요동 보상 후 와이어 로프(30)의 길이(L_ref_sat)는,At this time, the length (L_ref_sat) of the
L_ref_sat = L_ref + △LL_ref_sat = L_ref + △L
= 50 + (-1.4) = 50 + (-1.4)
= 48.6[m] = 48.6[m]
로 계산된다.Is calculated as
따라서, 상기 윈치 드럼(10)을 구동시켜 와이어 로프(3)를 감거나, 풀러서 상기 와이어 로프(30)의 길이를 48.6[m]가 되도록 조절 및 제어하여 선박(3)의 요동을 와이어 로프(30)의 길이로 보상할 수 있다.Therefore, by driving the
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.Above, the present invention is illustrated and described in connection with specific embodiments, but it is common knowledge in the art that various modifications and changes are possible without departing from the spirit and scope of the invention shown in the appended claims. Anyone who has it will be easy to know.
1 : 윈치시스템, 3 : 선박,
5 : 수중탐사체, 10 : 윈치 드럼,
30 : 와이어 로프, 31 : 로프 인출대,
33 : 고정 도르레, 50 : 측정구,
51 : 로프홀, 70 : 측정 카메라,
71 : 카메라 지지대, 90 : 제어부,
91 : 수신부, 92 : 산출부,
93 : 연산부, 94 : 보상부
95 : 저장부, 96 : 디스플레이부.1: winch system, 3: ship,
5: underwater probe, 10: winch drum,
30: wire rope, 31: rope drawer,
33: fixed pulley, 50: measuring tool,
51: rope hole, 70: measuring camera,
71: camera support, 90: control unit,
91: receiving unit, 92: calculating unit,
93: operation unit, 94: compensation unit
95: storage unit, 96: display unit.
Claims (7)
상기 수중탐사체를 해저로 내려보내는 와이어 로프의 최초 길이를 측정하는 단계(S10);
상기 측정 카메라로 기 설정된 기준 거리에 위치하는 측정구를 촬영하여 기준 픽셀수를 설정하는 단계(S20);
상기 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수로 거리에 따른 측정구의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값을 연산하는 단계(S30);
상기 측정 카메라를 통하여 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구의 픽셀수와 기울기값 및 제1 기준 픽셀수를 통해 측정 카메라와 측정구 사이의 거리를 연산하는 단계(S40);
상기 측정 카메라를 통하여 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리와 선박의 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리의 차이를 계산하는 단계(S50); 및
상기 계산된 거리의 차이를 통해 선박의 요동 전 인출된 와이어 로프의 길이를 조절하여 선박의 요동을 보상하는 단계(S60);
를 포함하고,
상기 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수로 거리에 따른 측정구의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값을 연산 시,
상기 기울기값은 하기의 공식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.
K(기울기값) = (Y1 - Y) / (N1 - N)
또는
K(기울기값) = (Y - Y2) / (N1 - N)
Y : 측정 카메라의 중심에서 측정구까지의 제1 기준 거리
Y1 및 Y2는 제1 기준 거리 전, 후에 위치하는 제2 및 제3 기준 거리
N은 제1 기준 거리에서 측정 카메라를 통하여 촬영된 측정구의 제1 기준 픽셀수
N1 및 N2는 제2 및 제3 기준 거리에서 측정 카메라를 통하여 촬영된 측정구의 제2 및 제3 기준 픽셀수
A winch drum that is rotationally driven in a ship, a wire rope wound on the winch drum, one side connected to an underwater probe, a measuring instrument through which the wire rope is installed, a measuring camera for photographing the measuring instrument, and a control unit Including, and in the vibration compensation method of the winch system for ships for compensating for the vibration of the vessel that fluctuates by the sea wave height,
Measuring the initial length of the wire rope for sending the underwater probe down to the seabed (S10);
Setting the number of reference pixels by photographing a measurement sphere positioned at a preset reference distance with the measurement camera (S20);
Calculating a gradient value representing a rate of change of the number of pixels in the diameter of the measuring sphere according to the distance using the preset reference distance and the number of reference pixels (S30);
Calculating a distance between the measuring camera and the measuring sphere based on the number of pixels and the slope value and the number of first reference pixels of the measuring sphere photographed in real time or at a predetermined period through the measuring camera (S40);
Calculating a difference between the distance between the measurement camera and the measurement tool, which is photographed in real time or at regular intervals through the measurement camera, and the distance between the measurement camera and the measurement tool, which is measured before compensation of the shaking of the ship (S50); And
Compensating for the shaking of the ship by adjusting the length of the wire rope drawn before the shaking of the ship through the difference in the calculated distance (S60);
Including,
When calculating a slope value representing the rate of change of the number of pixels in the diameter of the measuring sphere according to the distance with the preset reference distance and the number of reference pixels,
The inclination value is calculated by the following formula, the vibration compensation method of the winch system for ships, characterized in that.
K (slope value) = (Y1-Y) / (N1-N)
or
K(Slope value) = (Y-Y2) / (N1-N)
Y: The first reference distance from the center of the measuring camera to the measuring sphere
Y1 and Y2 are the second and third reference distances located before and after the first reference distance
N is the number of first reference pixels of the measurement sphere photographed through the measurement camera at the first reference distance
N1 and N2 are the number of second and third reference pixels of the measurement sphere photographed through the measurement camera at the second and third reference distances
상기 측정 카메라로 기준 거리에 위치하는 측정구를 촬영하여 기준 픽셀수를 설정 시,
상기 측정 카메라에서 측정구까지의 기준 거리에 촬영한 측정구의 영상 정보에서 제1 기준 픽셀수를 산출하여 설정하는 단계; 및
상기 측정 카메라에서 측정구까지의 기준 거리 전, 후에서 촬영한 측정구의 영상 정보에서 제2 기준 픽셀수를 산출하여 설정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.
The method according to claim 1,
When setting the number of reference pixels by photographing a measurement sphere located at a reference distance with the measurement camera,
Calculating and setting the number of first reference pixels from the image information of the measuring instrument taken at a reference distance from the measuring camera to the measuring instrument; And
Calculating and setting the number of second reference pixels from image information of the measurement tool taken before and after the reference distance from the measurement camera to the measurement tool;
The vibration compensation method of the winch system for ships, characterized in that it further comprises.
상기 측정 카메라를 통하여 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구의 픽셀수와 기울기값 및 제1 기준 픽셀수를 통해 측정 카메라와 측정구 사이의 거리를 연산 시,
상기 측정 카메라와 측정구 사이의 거리는 하기의 공식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.
d = , 이때 K(기울기값) = (Y - Y2) / (N - N2) 이므로,
= K(n - N) + a
= Kn - KN + a
또는
d =
= K(n - N) + a
= Kn - KN + a
d : 측정 카메라와 측정구 사이의 거리
n : 측정 카메라로 실시간 또는 일정 주기로 촬영된 측정구의 픽셀수
K : 기 설정된 기준 거리 및 기준 픽셀수로 거리에 따른 측정구의 지름 픽셀수의 변화율을 나타내는 기울기값
a : 상수값으로서, 제1 기준 거리
The method according to claim 1,
When calculating the distance between the measuring camera and the measuring sphere through the number of pixels and the slope value and the first reference pixel number of the measuring sphere photographed in real time or at a certain period through the measuring camera,
The vibration compensation method of a winch system for ships, characterized in that the distance between the measuring camera and the measuring tool is calculated by the following formula.
d = , At this time, because K (slope value) = (Y-Y2) / (N-N2),
= K(n-N) + a
= Kn-KN + a
or
d =
= K(n-N) + a
= Kn-KN + a
d: Distance between the measuring camera and the measuring instrument
n: The number of pixels of the measuring sphere photographed in real time or at regular intervals with the measuring camera
K: A slope value representing the rate of change in the number of pixels in the diameter of the measuring sphere according to the distance with the preset reference distance and the number of pixels
a: As a constant value, the first reference distance
상기 측정 카메라와 측정구 사이의 거리를 통하여 와이어 로프의 변화된 길이의 계산 시,
상기 측정 카메라로 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리와 선박의 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리는 하기의 공식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.
△L = d - L
△L : 실시간 또는 일정 주기로 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리와 요동 보상 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리
d : 측정 카메라와 측정구 사이의 거리
L : 선박에 요동이 발생되기 전에 측정된 측정 카메라와 측정구 사이의 거리
The method of claim 4,
When calculating the changed length of the wire rope through the distance between the measuring camera and the measuring tool,
The distance between the measurement camera and the measurement tool measured by the measurement camera in real time or at regular intervals, and the distance between the measurement camera and the measurement tool measured before compensation for the shaking of the ship are calculated by the following formula: Method of compensation.
△L = d-L
△L: The distance between the measuring camera and the measuring instrument measured in real time or at regular intervals, and the distance between the measuring camera and the measuring instrument measured before vibration compensation
d: Distance between the measuring camera and the measuring instrument
L: The distance between the measuring camera and the measuring tool, measured before the vessel is shaken
상기 계산된 거리의 차이를 통해 선박의 요동 전 인출된 와이어 로프의 길이를 조절하여 선박의 요동 보상 시,
상기 선박의 요동 보상 후 와이어 로프의 길이는 하기의 공식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.
L_ref_sat = L_ref + △L
L_ref_sat : 선박의 요동 보상 후 와이어 로프의 길이
L_ref : 선박의 요동 보상 전 와이어 로프의 길이
The method of claim 5,
When compensating for the fluctuation of the ship by adjusting the length of the wire rope drawn before the fluctuation of the ship through the difference in the calculated distance,
After compensation for the vibration of the vessel, the length of the wire rope is calculated by the following formula.
L_ref_sat = L_ref + △L
L_ref_sat: Length of wire rope after compensation of ship's vibration
L_ref: Length of wire rope before compensation for ship's vibration
상기 측정구는 식별이 용이하도록 색상이 부여되거나, 야광소재 또는 인광소재를 포함하는 발광소재로 이루어지거나, 그 표면에 야광물질 또는 인광물질을 포함하는 발광물질이 코팅처리되어 악천후 및 야간에 식별이 용이하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 윈치시스템의 요동 보상방법.The method according to claim 1,
The measuring instrument is given a color for easy identification, or is made of a luminescent material or a luminescent material including a phosphorescent material, or is coated with a luminescent material or a luminescent material including a phosphor, so that it is easy to identify in bad weather and at night A method for compensating for shaking of a winch system for ships, characterized in that made to be performed.
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- 2020-12-29 KR KR1020200185896A patent/KR102218697B1/en active IP Right Grant
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