KR102536448B1 - 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치 - Google Patents

지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치를 개시한다. 본 발명은 전방을 촬영한 이미지와 TOF 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 리프팅 된 이동 대상 물체에 의해 가려진 부분과 위험 물체의 위치를 표시할 수 있다.

Description

지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치{MONITORING DEVICE TO DETECT THE RISK OF FORWARD COLLISION OF FORKLIFT}
본 발명은 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 전방을 촬영한 이미지와 TOF 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 리프팅 된 이동 대상 물체에 의해 가려진 부분과 위험 물체의 위치를 표시하는 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 지게차는 짐을 들어올리거나 내릴 때 사용되는 산업용 트럭의 특수한 형태로, 산업 현장이나 창고에서 사람의 인력으로 들기 어려운 고중량의 화물을 근거리로 이동시키거나 화물을 차량에 적재하거나 하차시킬 때 널리 사용되고 있는 차량이다.
이러한 지게차의 구조는 기본적으로 운행가능한 형태의 차체를 가지며, 차체의 전방에는 화물을 적재할 수 있게 조작 구동가능한 형태의 마스트조립체가 설치된다.
여기서 마스트조립체는 아웃터 마스트와, 아웃터 마스트의 내측에 겹치도록 설치되는 다단의 인너 마스트들로 구성되며, 인너 마스트에는 캐리지가 상하로 이동가능하게 조립된다. 상기 캐리지와 인너 마스트는 일차 및 이차 리프트 실린더에 의해 상하로 이동한다.
그리고 마스트조립체의 캐리지에는 한 쌍의 포크가 설치되며, 한 쌍의 포크의 경우 화물을 직접적으로 들어올릴 수 있게 상기 캐리지 상에 서로 폭 방향을 향한 간격조절이 가능하게 구성된다.
여기서, 포크를 대신하여 다른 어태치먼트, 예를 들어 힌지드 버켓, 사이드쉬프트, 로드 스테빌라이저, 로테이딩 포크 등을 장착할 수도 있다.
이때, 어태치먼트는 어태치먼트 라인에 의해 작동유를 공급받도록 구성된다.
그런데 지게차를 이용한 화물의 적재과정에서 운전석의 전방에 마스트 및 포크가 설치되기 때문에 화물을 적재한 상태로 이동하는 작업자의 운행은 물론 화물을 올리거나 내리는 전반적인 작업에 운전자의 전방을 향한 시야 확보가 어렵다는 문제가 있었다.
특히, 화물을 들어올려 운반하는 과정에서 화물과 마스트 등에 사야가 가려짐에 따라 작업장 내 항상 충돌의 위험이 있다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제76199호(2016.06.30.)에는 지게차 차체와, 상기 차체의 전방에 구비되는 마스트 조립체와, 상기 마스트 조립체의 마스트 레일을 따라 상하로 승강하는 캐리지와, 상기 캐리지의 전방에 구비되는 한 쌍의 포크와, 상기 캐리지의 하부에 구비되어 포크의 위치를 감지하는 카메라와, 운전석에 설치되는 모니터를 포함하여 이루어지는 지게차에 있어서, 하단에 카메라를 구비하고 수직방향으로 슬롯이 형성된 카메라 브라켓과, 가이드 부재에 의해 상기 카메라 브라켓과 슬라이딩되도록 조립되는 가이드 브라켓과, 상기 카메라 브라켓과 가이드 브라켓을 연결하는 탄성부재를 포함하여 구성됨에 따라 고소 작업시 항상 포크 하방에 카메라가 위치하며 작업의 효율성과 편의성을 향상시킬 수 있는 지게차의 포크 카메라 장착구조가 공지되어 있다.
그러나, 마스트에 대응된 차체의 정중앙 하부 또는 차체의 양측에 전방 영상촬영을 위한 카메라가 위치하기 때문에 양자 모두 포크에 화물이 적재된 상태에서의 운전자에 대한 전방 시야 확보가 여전히 어렵다는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0076199호(2016.06.30.)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전방을 촬영한 이미지와 TOF 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 리프팅 된 이동 대상 물체에 의해 가려진 부분과 위험 물체의 위치를 표시하는 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치로서, 지게차의 마스트 조립체 상단에 설치되어 전방을 촬영하는 제1 카메라; 상기 지게차의 마스트 조립체 하단에 설치되어 전방을 촬영하는 제2 카메라; 상기 제1 카메라의 촬영 이미지에 제2 카메라의 촬영 이미지를 적어도 일부 오버레이하여 제1 카메라의 시점에서 리프팅 된 이동 대상 물체에 의해 가려진 부분이 표시되도록 출력 이미지를 생성하는 제어부; 및 상기 생성된 출력 이미지를 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 출력 이미지는 리프팅한 이동 대상 물체에 의해 가려진 포크의 위치를 나타내는 가상 포크 이미지가 표시되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 제2 카메라는 TOF(Time of Flight) 카메라인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 제어부는 제2 카메라가 촬영한 이미지에서 포크의 높이 및 전방의 충돌 위험 대상을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 제어부는 TOF 카메라의 촬영 이미지를 RANSAC( RANdom SAmple Consensus) 기반의 클러스터링을 통해 포인트들이 형성하는 평면 영역을 검출하고, 상기 평면 영역의 좌표 정보를 기반으로 미리 설정된 ROI(Region of Interest)에 대응하는 포인트들로부터 위험 대상을 감지하며, 위험 대상이 감지됨에 따라 위험 대상 표시 이미지를 생성하여 출력 이미지에 디스플레이되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전방을 촬영한 이미지와 TOF 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 리프팅 된 이동 대상 물체에 의해 가려진 부분과 위험 물체의 위치를 표시하여 충돌 위험을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치를 설명하기 위해 나타낸 예시도.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 구성을 설명하기 위해 나타낸 블록도.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 예시도.
도4는 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제1 카메라 촬영 이미지를 나타낸 예시도.
도5는 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제2 카메라 촬영 이미지를 나타낸 예시도.
도6은 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제1 및 제2 카메라 촬영 이미지를 합성하여 나타낸 예시도.
도7은 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제1 및 제2 카메라 촬영 이미지를 기반으로 위험 대상을 표시하여 나타낸 예시도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.
또한, "적어도 하나의" 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시 예에 따라 변경가능하다 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치를 설명하기 위해 나타낸 예시도이고, 도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 구성을 설명하기 위해 나타낸 블록도이며, 도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 예시도이고, 도4는 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제1 카메라 촬영 이미지를 나타낸 예시도이며, 도5는 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제2 카메라 촬영 이미지를 나타낸 예시도이고, 도6은 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제1 및 제2 카메라 촬영 이미지를 합성하여 나타낸 예시도이며, 도7은 도3의 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치의 제1 및 제2 카메라 촬영 이미지를 기반으로 위험 대상을 표시하여 나타낸 예시도이다.
도1 내지 도7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치(100)는 전방을 촬영한 이미지와 TOF 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 리프팅 된 이동 대상 물체에 의해 가려진 부분과 위험 물체의 위치가 표시될 수 있도록 제1 카메라(110)와, 제2 카메라(120)와, 제어부(130)와, 디스플레이부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 카메라(110)는 지게차(200)의 마스트 조립체(210) 상단에 설치되어 상기 지게차(200)의 전측방향을 촬영하는 구성으로서, CCD 센서를 이용한 카메라, CMOS 센서를 이용한 카메라 또는 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하는 임의의 센서를 이용한 카메라로 구성될 수 있다.
상기 제2 카메라(120)는 지게차(200)의 마스트 조립체(210) 하단에 설치되어 상기 지게차(200)의 전측방향을 촬영하는 구성으로서, 바람직하게는 TOF(Time of Flight) 카메라로 구성될 수 있다.
상기 TOF 카메라는 어레이 형태로 배열된 TOf 센서에서 IR의 비상(Flight)시간을 측정하여 거리로 환산한 값을 통해 거리(d)를 측정한다.
상기 제어부(130)는 제1 카메라(110)에서 촬영한 제1 출력 이미지(400)에 제2 카메라(120)에서 촬영한 제2 출력 이미지(500)의 적어도 일부 오버레이하여 출력 이미지(600)를 생성하여 디스플레이되도록 제어한다.
즉, 도3과 같이 지게차(200)에 이동 대상 물체(230)가 리프팅 된 상태에서 지게차(200)의 전측방향에 위험 대상(300, 310)이 있는 경우, 제1 카메라(110)는 도4와 같이, 위험 대상(300, 310)이 이동 대상 물체(230)에 가려진 제1 출력 이미지(400)가 디스플레이된다.
또한, 지게차(200)에 이동 대상 물체(230)가 리프팅 된 상태에서 제2 카메라(120)는 도5와 같이 위험 대상(300, 310)이 포함된 제2 출력 이미지(500)가 디스플레이될 수 있다.
상기 제어부(130)는 제1 카메라(110)의 시점에서 마스트 조립체(210)를 통해 리프팅 된 이동 대상 물체(230)가 상기 제1 카메라(110)를 가리는 경우, 가려진 부분이 표시되도록 제2 카메라(120)에서 촬영된 이미지의 적어도 일부를 상기 제1 카메라(110)에서 촬영한 이미지와 오버레이하되, 상기 리프팅한 이동 대상 물체(230)에 의해 가려진 포크(220)의 위치가 출력 이미지(600)에 나타날 수 있도록 도6과 같이, 가상 포크 이미지(610)를 이동 대상 물체(230)의 하단에 추가 표시한 출력 이미지(600)를 생성할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(130)는 제2 카메라(120)가 촬영한 이미지에서 포크(220)의 높이와, 전방의 충돌 위험 대상을 감지할 수 있다.
즉, 상기 제어부(130)는 전체 촬영된 TOF 카메라의 촬영 이미지에서 포크에 해당하는 영역과 사람과 같은 위험 대상이 있는 영역을 인식한다.
상기 제어부(130)는 해당 픽셀 위치의 빛(IR) 줄기 단위 벡터와 깊이(Depth) 값을 곱하여 촬영된 이미지상의 각 픽셀의 3차원 공간 상에서의 위치를 계산하고, 이를 종합하여 3차원 포인트 클라우드 데이터를 생성한다.
또한, 상기 제어부(130)는 TOF 카메라의 촬영 이미지를 RANSAC( RANdom SAmple Consensus) 기반의 클러스터링을 통해 포인트들이 형성하는 2차원 평면 영역을 검출한다.
또한, 상기 제어부(130)는 2차원 평면 영역의 좌표 정보를 기반으로 미리 설정된 ROI(Region of Interest)에 대응하는 포인트들로부터 위험 대상을 감지한다.
즉, 상기 제어부(130)는 모든 포인트의 Z좌표를 '0'으로 가정하고, 임의로 추출된 점을 중심으로 하는 원을 모델로 사용한다.
그러나, 3차원 공간 상에서는 수직으로 서 있는 원기둥이 될 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)는 XY 평면에 투영된 모든 점에 대하여, 중심점과의 거리가 미리 설정된 'IN 영역' 이하이면 예를 들어 '1'을 카운트하고, 중심점과의 거리가 미리 설정된 'OUT 영역' 이하인 경우 예를 들어 '-2'를 카운트하여 클러스터링 한다.
또한, 상기 제어부(130)는 RANSAC으로 추출된 포인트의 최고점은 예를 들어 키로 구분하고, 상기 키로부터 일정 거리 아래까지의 폭(예를 들어 머리 폭)을 측정하여 구분하며, 상기 키로부터 또 다른 거리 아래 범위의 폭(예를 들어 어깨 폭)을 측정하여 구분하고, 구분된 머리 폭과 어깨 폭이 정해진 범위 안에 들어오면, 사람으로 인식한다.
이때, 사람 인식시 사용하는 원의 반경이 클 경우, 팔 부분까지 몸통으로 처리되어 제거되므로 팔 인식이 어려울 수 있으므로, 클러스트링에서 사용된 반경보다 좁은 범위만 몸통으로 인정하여 제거할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(130)는 RANSAC을 통해 제2 출력 이미지(500)에서 위험 대상을 감지함에 따라 감지된 위험 대상(300), 위험 대상 1(310)이 출력 이미지(600) 상에 표시될 수 있도록 도7과 같이, 위험 대상 표시 이미지(620)와 위험 대상 표시 이미지 1(630)을 각각 생성하여 출력 이미지(600)에 표시하여 디스플레이되도록 한다.
상기 디스플레이부(140)는 제어부(130)에서 생성된 출력 이미지(600)를 시각적으로 확인할 수 있도록 디스플레이 한다.
따라서, 전방을 촬영한 이미지와 TOF 카메라가 촬영한 이미지를 기반으로 리프팅 된 이동 대상 물체에 의해 가려진 부분과 위험 물체의 위치를 표시하여 충돌 위험을 방지할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
100 : 모니터링 장치
110 : 제1 카메라
120 : 제2 카메라
130 : 제어부
140 : 디스플레이부
200 : 지게차
210 : 마스트 조립체
220 : 포크
230 : 이동 대상 물체
300 : 위험 대상
310 : 위험 대상 1
400 : 제1 출력 이미지
500 : 제2 출력 이미지
600 : 출력 이미지
610 : 가상 포크 이미지
620 : 위험 대상 표시 이미지
630 : 위험 대상 표시 이미지 1

Claims (5)

  1. 지게차(200)의 마스트 조립체(210) 상단에 설치되어 전방을 촬영하는 제1 카메라(110);
    상기 지게차(200)의 마스트 조립체(210) 하단에 설치되어 전방을 촬영하는 제2 카메라(120);
    상기 제1 카메라(110)의 촬영 이미지(400)에 제2 카메라(120)의 촬영 이미지(500)를 적어도 일부 오버레이하여 제1 카메라(110)의 시점에서 리프팅 된 이동 대상 물체(230)에 의해 가려진 부분이 표시되도록 출력 이미지(600)를 생성하는 제어부(130); 및
    상기 생성된 출력 이미지(600)를 디스플레이하는 디스플레이부(140);를 포함하고,
    상기 제2 카메라(120)는 TOF(Time of Flight) 카메라로 구성되며,
    상기 제어부(130)는 TOF 카메라의 촬영 이미지를 RANSAC( RANdom SAmple Consensus) 기반의 클러스터링을 통해 포인트들이 형성하는 평면 영역을 검출하고,
    상기 평면 영역의 좌표 정보를 기반으로 미리 설정된 ROI(Region of Interest)에 대응하는 포인트들로부터 위험 대상을 감지하며,
    위험 대상이 감지됨에 따라 위험 대상 표시 이미지(620, 630)를 생성하여 출력 이미지(600)에 디스플레이되도록 하는 것을 특징으로 하는 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 이미지(600)는 리프팅한 이동 대상 물체(230)에 의해 가려진 포크(220)의 위치를 나타내는 가상 포크 이미지(610)가 표시되는 것을 특징으로 하는 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(130)는 제2 카메라(120)가 촬영한 이미지에서 포크(220)의 높이 및 전방의 충돌 위험 대상을 감지하는 것을 특징으로 하는 지게차의 전방 충돌 위험 감지 모니터링 장치.
  5. 삭제
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