KR20040027805A

KR20040027805A - 크레인용 스프레더의 자동제어를 위한 자동착지시스템 및그 방법

Info

Publication number: KR20040027805A
Application number: KR1020040015453A
Authority: KR
Inventors: 홍금식; 홍경태; 이숙재
Original assignee: 홍금식; 홍경태; 이숙재
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2004-04-01
Also published as: KR100624008B1

Abstract

본 발명은 컨테이너 크레인의 자동제어를 위한 스프레더의 자동착지시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스프레더의 사이드 가이드에 상하 각도조절이 가능한 비젼카메라와 레이져센서를 장착함으로서, 이송할 컨테이너의 상단 코너 위치를 자동인지하는 동시에 스프레더와 컨테이너 결합시 코너 고정상태를 감시하여 스프레더와 컨테이너의 고정 정밀도를 증대시키고 컨테이너를 안정적으로 이송할 뿐만 아니라, 스프레더와 컨테이너의 고정상태에서 스프레더를 컨테이너의 이송 목표지점 부근까지 이동한 후 다시 비젼 카메라와 연결된 자동착지시스템에 의해 착지지점을 정밀하게 포착하여 컨테이너를 자동 착지시킴으로써, 컨테이너의 고정 및 착지가 무인 자동화되어 인력 및 비용의 소모를 절감시킬 수 있는 자동착지시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 레이져센서, 영상처리부, 장착판별부, 위치파악부, 각도조절부, 메인콘트롤러, 가이드 구동부, 액츄에이터 구동부의 조합으로 구성된 자동착지시스템과; 각도조절단계, 위치판별단계, 자동운행단계를 거쳐 진행되는 자동착지방법이 제공된다.

Description

크레인용 스프레더의 자동제어를 위한 자동착지시스템 및 그 방법{Auto landing system and the method for control spreader of crane}

일반적으로 컨테이너를 이송하기 위한 크레인은 선박과 부두사이로 컨테이너를 싣고 내리는 하역장비로, 컨테이너 크레인의 선박 및 하역속도는 선박의 취급속도와 부두 전체 화물의 처리능력 한계를 결정하는 핵심적인 요소이다.

따라서 최근 선박 및 컨테이너의 대형화로 급변하는 국제 물류환경에 신속하게 대처하기 위해서는 컨테이너 운반의 정밀성과 신속성이 더욱 요구되고 있는 실정이다.

먼저 종래의 크레인 구조를 살펴보면,

종래 크레인은 격자구조의 붐(Boom)이 있는 Box Girder의 전형적인 A-Frame으로, 그 구조부는 거더, 레그 탑레그, 탑비임, 다이아고날, 텐션바 등으로 이루어져 있고, 기계장치로는 크레인 전체를 이동시키는 주행 장치, 트롤리를 붐과 거더상으로 이동시키는 횡행장치, 스프레더와 컨테이너 박스를 상하로 이동시키는 권상장치, 배의 입출항시에 붐을 상하로 이동시키는 기복장치, 트롤리가 횡행시 컨테이너 박스가 흔들리는 것을 방지하는 엔티 스웨어(ANTISWAY) 장치 등으로 형성되어져 있다.

상기와 같은 종래의 크레인으로 컨테이너를 탈부착할 경우, 조정실에 위치한 조정자의 시각에만 의존하여 스프레더를 컨테이너의 코너에 위치시키게 되는데, 이는 정확한 위치로의 고정이 힘들 뿐만 아니라, 고정하는데 많은 작업시간이 소모되어 작업의 효율성을 저하시키게 되었다.

최근 크레인의 일측으로 CCTV카메라를 장착하여 상기 CCTV카메라에 촬영되는 영상을 통해 스프레더를 컨테이너에 고정시키는 것이 있으나, 이 또한 CCTV카메라에 비춰진 영상을 조정자가 보고 조정하는 것이므로 기존의 정밀도를 크게 개선시키지 못하고, 촬영시 스프레더와 컨테이너들에 가려져 시야가 좁아질 뿐만 아니라, 수동으로 컨테이너의 하역작업이 진행되므로 작업시간이 많이 소모되는 등의 문제가 여전히 발생하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 종래의 이와같은 문제점을 해소하고자 한 데 있는 것으로,스프레더의 사이드 가이드에 액츄에이터에 의해 각도조절이 가능한 비젼 카메라와 레이져센서를 장착하고, 가이드 프레임에는 적외선근접센서를 장착하되, 상기 각 비젼 카메라, 적외선근접센서, 레이져센서를 각도조절시스템과 연결하여 자동착지시스템으로 형성함으로써, 컨테이너의 탈부착시 스프레더의 사이드 가이드에 장착된 비젼 카메라를 통해 사이드 가이드를 컨테이너 코너부에 정확하게 위치시킬 뿐만 아니라, 자동착지시스템을 통해 고정된 컨테이너를 정확한 위치에 하역시킬 수 있어 작업의 효율성을 극대화시킬 수 있는 크레인용 스프레더의 자동제어를 위한 자동착지시스템 및 그 방법을 제공코자 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 전체 시스템을 도시한 블록도

도 2는 본 발명이 장착된 상태를 도시한 상태도

도 3은 본 발명에서 트롤리, 헤드블록, 스프레더의 결합상태를 도시한 상태도

도 4a 내지 4c는 본 발명에서 비젼카메라 및 레이져센서의 장착상태를 도시한 상태도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 붐 2: 컨테이너 3: 가이드 프레임

4: 스프레더 5: 사이드 가이드 6: 헤드블록

7: 로프 10: 비젼카메라 10': 영상처리부

20: 레이져센서 30: 적외선근접센서 30': 장착판별부

40: 위치파악부 50: 각도조절부 60: 메인컨트롤러

70: 가이드 구동부 80: 액츄에이터 81: 실린더

90: 액츄에이터구동부 100: 크레인 가: 자동착지시스템

S1: 각조조절단계 S2: 위치판별단계 S3: 자동운행단계

통상의 자동착지시스템(가)에 있어서, 비젼 카메라(10)와 함께 스프레더(4)의 사이드 가이드(5)에 장착되어 컨테이너(2)와 스프레더(4) 사이의 거리를 측정하는 레이져센서(20)와; 가이드 프레임(3)에 장착되어져 있는 다수개 적외선근접센서(30)의 데이타를 처리하는 장착판별부(30')과; 스프레더(4)의 사이드 가이드(5)에 장착되어져 있는 비젼카메라(10)의 데이타를 처리하는 영상처리부(10')와; 스프레더(4)를 연결하는 헤드블록(6)의 로프(7) 길이를 측정하여 스프레더(4)의 위치정보를 파악하는 위치파악부(40)와; 상기 각레이져센서(20), 장착판별부(30'), 영상처리부(10'), 위치파악부(40)에서 제공되는 데이타를 처리하여 사이드 가이드(5)의 각도를 조절하는 각도조절부(50); 상기 각도조절부(50)에서 제공되는 데이타를 처리하고, 전체 크레인(100)을 제어하는 메인컨트롤러(60); 각도조절부(50)에서 전송받은 신호에 따라 사 이드 가이드(5)를 구동하는 가이드 구동부(70)와; 각도조절부(50)에서 전송받은 신호에 따라 비젼카메라(10)가 장착된 액츄에이터(80)의 실린더(81)를 구동하여 비젼카메라(10)의 각도를 조절하는 액츄에이터 구동부(90);의 조합으로 형성됨을 특징으로 하는 것이다.

통상의 자동착지방법에 있어서, 각도조절부(50)에서 레이져센서(20), 비젼카메라(10), 적외선근접센서(30), 위치파악부(40)로 부터 제공받은 컨테이너(2) 및 스프레더(4)의 위치정보를 조합하여 사이드 가이드(5) 및 비젼카메라(10)의 각도를 조절하는 각도조절단계(S1)와; 적외선근접센서(30)로 측정된 데이타를 장착판별부(30')에서 스프레더(4)가 컨테이너(2)에 정상적으로 위치하는가의 유무를 판별하고, 비젼카메라(10)로 측정된 영상데이타는 영상처리부(10')에서 사이드 가이드(5)가 컨테이너(2)의 코너부에 정상적으로 위치하는가를 판별하는 위치판별단계(S2)와; 레이져센서(20), 비젼카메라(10), 적외선근접센서(30), 위치파악부(40)로 부터 제공받은 데이타를 메인컨트롤러(60)에 전송한 후, 메인컨트롤러(60)가 제공받은 데이터를 처리하여 트롤리(8)와 호이스트를 자동운행하여 컨테이의 착탈 및 이송을 수행하는 자동운행단계(S3)와;를 거쳐서 동작됨을 특징으로 하는 것이다.

상기에서, 비젼카메라(10)와 레이져센서(20)는 실린더(81)로 형성된 액츄에이터(80)에 연결장착되어져 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체 시스템을 도시한 블록도, 도 2는 본 발명이 장착된 상태를 도시한 상태도, 도 3은 본 발명에서 트롤리, 헤드블록, 스프레더의 결합상태를 도시한 상태도, 도 4a 내지 4c는 본 발명에서 비젼카메라 및 레이져센서의 장착상태를 도시한 상태도로서,

먼저 본 자동착지시스템(가)을 구현하기 위하여 스프레더(4)의 가이드 프레임(3)에는 스프레더(4)의 장착여부를 관찰하는 다수개 적외선근접센서(30)를 장착하고, 스프레더(4)의 사이드 가이드(5)에는 액츄에이터(80)에 의해 인입출 가능한 비젼카메라(10) 및 레이져 센서(20)를 장착하는데, 상기 비젼카메라(10) 및 레이져센서(20)는 실린더(81)를 통해 인입출 가능한 액츄에이터(80)에 연결 장착하여 비젼카메라(10) 및 레이져센서(20)의 각도조절이 가능하도록 형성하고, 그로 인하여 컨테이너(2)의 코너부 근접촬영 및 거리측정을 가능케 한다.

그리고 적외선근접센서(30)는 스프레더(4)가 컨테이너(2)의 정확한 곳에 위치하였는지를 판별하는 장착판별부(30')와 연결하고, 비젼카메라(10)는 사이드 가이드(5)가 컨테이너(2)의 코너부에 정확하게 위치했는지 이미지 프로세싱하는 영상처리부(10')와 연결하며, 상기 각 장착판별부(30'), 영상처리부(10'), 레이져센서(20) 및 로프의 길이로 스프레더(4)의 위치를 파악하는 위치파악부(40)는 메인컨트롤러(60)와 연결된 각조조절부(50)에 연결한다. 이때 상기 메인컨트롤러(60)에는 사이드 가이드(5)를 구동시키는 가이드 구동부(70)를 연결하고, 사이드 가이드(5)에 장착된 비젼카메라(10)의 액츄에이터(80)를 구동하는 액츄에이터 구동부(90)를 연결하여 본 자동착지시스템(가)으로 완성된다.

본 발명의 자동착지과정을 설명하기 전에 통상의 컨테이너(2) 이송과정에 대해 설명하면,

먼저 통상의 크레인(100)은 붐(1)상의 트롤리(9) 하측에 헤드블록(6), 스프레더(4)가 순차적으로 위치되고, 트롤리(9)와 연결된 헤드블록(6)이 스프레더(4)에 결합되면 상기 스프레더(4)가 수직하강하여 컨테이너(2)에 결합되는 것이다.

그리고 컨테이너(2)에 결합된 스프레더(4)는 수직상승한 후 다시 헤드블록(6)과 분리되고, 분리된 상태에서 트롤리(9)에 의해 컨테이너(2)가 하역될 위치까지 수평 이동하게 되는데, 이동이 완료되면 다시 헤드블록(6)이 스프레더(4)에 결합되어 컨테이너(2)를 하역하게 되는 것이다.

상기와 같은 통상의 컨테이너(2) 이송과정에 본 자동착지시스템(가)을 적용한 자동착지과정을 설명하면,

도 3에 도시된 바와 같이 스프레더(4)가 컨테이너(2)와 결합할 경우, 적외선근접센서(30)에서 측정된 데이타를 장착판별부(30')를 통해 스프레더(4)가 컨테이너(2) 상측에 정위치하였는지 측정 판별하고, 레이져센서(20) 및 비젼카메라(10)를통해 컨테이너(2)와 스프레더(4) 사이의 거리와 코너부 고정상태를 측정하며, 위치파악부(40)를 통해 스프레더(4)가 연결된 로프(7)의 길이를 측정하여 스프레더(4)가 어느 곳에 위치하고 있는지 파악한다. 그리고 상기 적외선근접센서(30)와 레이져센서(20) 및 위치파악부(40)에서 측정된 데이타를 각조조절부(50)에서 분석처리 및 각도조절하여 메인컨트롤러(60)를 통해 스프레더(4)의 사이드 가이드(5)를 컨테이너(2)에 결합시키게 된다.

결합시 액츄에이터 구동부(90)를 통해 도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이 사이드 가이드(5)에 장착되어져 있는 액츄에이터(80)의 실린더(81)가 구동되어 레이져센서(20)와 비젼카메라(10)의 각도가 컨테이너(2)의 코너부 촬영 및 거리 측정이 용이한 각도로 변경되고, 변경된 상태에서 촬영된 컨테이너(2)와 사이드 가이드(5)의 결합 영상은 영상처리부(10')에서 이미지 프로세싱되어 사이드 가이드(5)가 컨테이너(2)의 코너부에 정상적으로 위치하였는지를 판별하게 된다. 상기에서 판별된 데이타는 각조조절부(50)에서 분석처리 및 각도조절된 후, 메인컨트롤러(60)의 가이드 구동부(70)를 통해 사이드 가이드(5)를 컨테이너(2)의 코너부에 정결합시키게 되는 것이다. 이와 같이 사이드 가이드(5)에 장착된 비젼카메라(10)를 통해 컨테이너(2) 코너부와의 결합을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

상기와 같이 스프레더(4)에 결합된 컨테이너(2)는 헤드블록(6)을 통해 수직 상승된 후, 다시 트롤리(9)를 통해 하역장소로 수평이동하여 하역되는데, 하역시 적외선근접센서(30) 및 레이져센서(20)를 통해 컨테이너(2) 하측을 검출하고, 컨테이너(2)가 착지될 위치를 정확하게 파악한 후, 메인콘트롤러(60)에 의해 사이드 가이드(5)를 컨테이너(2)에서 분리하여 자동 하역시키게 된다.

이상과 같이 통상의 크레인(100)에 본 자동착지시스템(가)을 적용시킴으로써, 컨테이너(2)의 장착과 이송 및 하역을 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 그로 인하여 하역작업의 효율성을 극대화시킬 수 있게 된다.

이와같이 본 발명에서는 레이져센서, 비젼카메라, 적외선근접센서 등을 메인컨트롤러와 연결된 각도조절부에 연결함으로써, 스프레더를 컨테이너 상단에 정위치시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스프레더의 사이드 가이드가 컨테이너의 코너부에 정확히 결합되도록 자동조절할 수 있어 컨테이너 이송시 발생할 수 있는 흔들림이나 컨테이너 손상 등을 방지할 수 있다. 또한 전체 시스템의 무인 자동화가 가능하여 하역 작업시 발생되는 인력과 비용 및 시간의 소모를 방지할 수 있고, 그로 인하여 작업의 효율성을 증대시킬 수 있는데 그 효과가 있다.

Claims

통상의 자동착지시스템(가)에 있어서, 비젼 카메라(10)와 함께 스프레더(4)의 사이드 가이드(5)에 장착되어 컨테이너(2)와 스프레더(4) 사이의 거리를 측정하는 레이져센서(20)와; 가이드 프레임(3)에 장착되어져 있는 다수개 적외선근접센서(30)의 데이타를 처리하는 장착판별부(30')과; 스프레더(4)의 사이드 가이드(5)에 장착되어져 있는 비젼카메라(10)의 데이타를 처리하는 영상처리부(10')와; 스프레더(4)를 연결하는 헤드블록(6)의 로프(7) 길이를 측정하여 스프레더(4)의 위치정보를 파악하는 위치파악부(40)와; 상기 각 레이져센서(20), 장착판별부(30'), 영상처리부(10'), 위치파악부(40)에서 제공되는 데이타를 처리하여 사이드 가이드(5)의 각도를 조절하는 각도조절부(50); 상기 각도조절부(50)에서 제공되는 데이타를 처리하고, 전체 크레인(100)을 제어하는 메인컨트롤러(60); 각도조절부(50)에서 전송받은 신호에 따라 사이드 가이드(5)를 구동하는 가이드 구동부(70)와; 각도조절부(50)에서 전송받은 신호에 따라 비젼카메라(10)가 장착된 액츄에이터(80)의 실린더(81)를 구동하여 비젼카메라(10)의 각도를 조절하는 액츄에이터 구동부(90);의 조합으로 형성됨을 특징으로 하는 크레인용 스프레더의 자동제어를 위한 자동착지시스템.
통상의 자동착지방법에 있어서, 각도조절부(50)에서 레이져센서(20), 비젼카메라(10), 적외선근접센서(30), 위치파악부(40)로 부터 제공받은 컨테이너(2) 및 스프레더(4)의 위치정보를 조합하여 사이드 가이드(5) 및 비젼카메라(10)의 각도를 조절하는 각도조절단계(S1)와; 적외선근접센서(30)로 측정된 데이타를 장착판별부(30')에서 스프레더(4)가 컨테이너(2)에 정상적으로 위치하는가의 유무를 판별하고, 비젼카메라(10)로 측정된 영상데이타는 영상처리부(10')에서 사이드 가이드(5)가 컨테이너(2)의 코너부에 정상적으로 위치하는가를 판별하는 위치판별단계(S2)와; 레이져센서(20), 비젼카메라(10), 적외선근접센서(30), 위치파악부(40)로 부터 제공받은 데이타를 메인컨트롤러(60)에 전송한 후, 메인컨트롤러(60)가 제공받은 데이터를 처리하여 트롤리(8)와 호이스트를 자동운행하여 컨테이의 착탈 및 이송을 수행하는 자동운행단계(S3)와;를 거쳐서 동작됨을 특징으로 하는 크레인용 스프레더의 자동제어를 위한 자동착지방법.