KR20060127768A

KR20060127768A - 고정 지점에 대한 이동 물체의 위치를 측정하는 장치

Info

Publication number: KR20060127768A
Application number: KR1020060050161A
Authority: KR
Inventors: 마르끄 브루앙; 쟝 꾸트리
Original assignee: 아르끄 쌍쏘르
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2006-12-13
Also published as: US20060284737A1; CN1876554A; EP1734382A1; FR2886738A1; JP2006343329A; FR2886738B1

Abstract

본 발명은 고정 물체에 대한 이동 물체의 위치를 측정하는 장치에 관한 것이다.

상기 장치는 이동 물체 상에 고정되어 적어도 부분적으로나마 고정 물체를 비추는 적외선 광선빔 방출수단(3), 이동 물체 상에 고정된 반사빔 수령 수단(21), 및 강도 변화의 범위를 정하는 반사빔 분석수단(40,41)을 포함한다. 상기 방출수단은 적어도 하나 이상의 방전광 다이오드로 구성되고, 상기 다이오드의 빔은 집중된다.

본 발명은 두 종류의 물체 간의 위치 측정시 적용될 수 있다.

Description

고정 지점에 대한 이동 물체의 위치를 측정하는 장치{DEVICE FOR DETERMININATION OF THE POSITION OF A MOBILE OBJECT COMPARED TO A FIXED POINT}

- 도 1은 본 발명에 따른 장치의 설치 예를 도시한 도면,

- 도 2는 서로 가까이 배치된 두 개의 방전광 다이오드에 의해 방출된 광 빔을 나타내는 도면,

- 도 3은 제 1 방향으로 빛을 방출하는 빛 방출시스템과 그 정면에 위치하는 측정 센서를 통해 수령된 빔의 형태를 나타내는 도면,

- 도 4는 제 1 방향에서 수직 방향에 따른 빔의 형태를 나타내는 도면,

- 도 5는 본 장치의 기계적 구조를 나타내는 단면도,

- 도 6은 본 장치의 실시예로서, 본 발명에 따른 장치를 통합하고 있는 케이싱의 단면도,

- 도 7 및 도 8은 송신 빔을 집중시키는 렌즈를 나타내는 도면,

- 도 9는 본 발명에 따른 장치의 구성 개요를 보여주는 도면이다.

본 발명은 어느 특정 고정 지점에 대해서 이동 물체의 위치를 측정하는 장치에 관한 것이다.

화물 컨테이너에 관한 특정 기술 분야에 있어서, 선박 또는 저장소에 놓인 컨테이너들을 포착하는 수단들이 이미 알려져 있다. 이러한 수단들은 일반적으로 그 크기가 컨테이너의 상부면 크기에 상응하는 하나의 틀 형태로 이루어진 가로장을 케이블의 끝 부분에 가지고 있으며, 또한 상기 가로장을 컨테이너의 모서리에 걸어서 고정하는 수단들을 가지는 크레인(crane)을 포함한다. 이러한 작업을 실행하는 작업자는 컨테이너에 대한 가로장의 위치를 구분하지 못한다. 따라서 작업자는 컨테이너 상에 가로장을 완전히 적용시킬 때까지 더듬거리며 작업을 실행하게 된다. 이러한 방법은 선박을 오랫동안 움직이지 못하게 하여 시간을 낭비한다. 저장소에서 컨테이너를 찾을 경우에도 마찬가지이다.

본 발명의 목적은 매우 짧은 시간 내에 가로장과 같은 이동 물체을 이용하여 컨테이너 등의 고정 물체의 위치를 정확하게 찾는 장치를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 고정 물체에 대한 이동 물체의 위치를 측정하는 장치를 제안하며, 이러한 장치는 이동 물체 상에 고정되어 적어도 부분적으로나마 고정 물체를 비추는 적외선 광선빔 방출수단, 이동 물체 상에 고정된 반사빔 수령 수단, 및 강도 변화의 범위를 정하는 반사빔 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 방출수단은 적어도 하나 이상의 방전광 다이오드로 구성되며, 상기 다이오드의 빔은 집중된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 빔은 고정 물체에 대해 수직으로 각을 이룬채 떨어져 있다.

바람직하게는, 방전광 다이오드의 빔은 반-원기둥 렌즈에 의해 집중된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방출수단은 상호 평행하게 배치되는 방전광 다이오드의 연결 바 유닛(connecting bar unit)으로 구성되며, 렌즈 유닛이 상기 방전광 다이오드에 대응하여 배치된다.

바람직하게는, 상기 방전광 다이오드의 유닛은 상기 고정 물체를 통해 한정된 수평 방향에 대해 각 γ로 경사진 지지체에 연결되며, 렌즈 유닛은 동일한 각도로 경사져 있다.

본 발명에 따른 장치는 상기 방전광 다이오드의 연결 바 유닛 및 렌즈 유닛이 상기 수령 수단의 양쪽에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수령 수단은 포토다이오드를 갖는 선형 센서로 구성된다.

상기 센서는 상기 방출수단의 파장에 집중되는 수령 및 필터링 모듈(23, 24)을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사빔 분석수단은 고정 물체의 존 재 및 그 위치를 탐지하기 위해 빛의 강도가 상이한 구역을 인지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방출수단은 고정 물체를 주기적으로 조명할 수 있도록 임펄스를 통해 전류가 공급된다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 장치의 실행 방법에 관한 것으로, 이 방법은 방전광 다이오드로 고정 물체를 조명하는 단계, 상이한 광도의 범위를 한정하기 위해 반사빔을 분석하는 단계, 고정 물체에서 나타나는 정보에 입각하여 강한 광도 구역을 결정하는 단계, 상기 정보를 메모리 내에 기록하는 단계, 및 고정 물체의 대표적인 다수 지점에서 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 장치의 적용 예로서, 상기 고정 물체는 컨테이너이고, 상기 이동 물체는 그 크기가 컨테이너의 상부면 크기에 대응하는 하나의 틀 형태로 이루어진 가로장인 것을 들 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 장치는 상기 틀의 각 측면 상에 배치된다.

본 발명에 따른 장치의 첫 번째 장점은 고정 물체와의 접촉 없이 반사빔에 대한 간단한 분석을 통해 물체를 탐지할 수 있다는 것이다.

또 다른 장점은, 본 장치는 방수성으로 염분이 있는 환경에서 사용될 수 있으며, 이동식 부품을 포함하지 않는 유닛에 통합될 수 있다는 것이다.

또 다른 장점은 본 장치가 고정 물체의 표면 상태에 민감하지 않다는 것이다. 즉, 표면이 새것이든, 낡았던, 채색이 되었던, 녹이 슬었던 별 상관이 없다는 것이다.

또 다른 장점은 본 시스템은 주변 환경의 영향을 받는 반사빔의 자동 분석 기능을 통합할 수 있다는 것이며, 그 결과 모든 상황에서의 검측을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 이하에서 더욱 상세하게 기술될 것이다.

도 1에는 선박 또는 보관구역에 놓이는 운송할 물체, 예컨대 컨테이너 등의 고정 물체(1)가 도시되어 있다. 이러한 고정 물체를 한 지점에서 다른 지점으로 이동하기 위해, 다른 이동 물체의 도움으로 고정 물체를 운반할 수 있다. 이동 물체(2)는 예컨대 컨테이너인 고정 물체(1)의 상부면(4)의 형태와 결합될 수 있는 틀 형태의 가로장이다. 이동 물체에는 컨테이너의 위치를 측정하는 장치가 설치된다. 이 장치는 틀의 외부 가장자리에 배치되는 것이 바람직하다. 이 장치는 컨테이너 등의 고정 물체(1)의 상부면(4) 한 구역(7')을 비추는 광 빔(5)을 방출하며, 점선으로 도시된 빔의 나머지 구역(7")은 분산된 빛을 나타내는 구역 또는 상부면(4)보다 낮은 수준에 위치된 표면을 통해 반사가 약하게 된 구역이다. 아래에서 기술될 계산 수단들을 통해 상기 변별적 두 반사 구역의 분할 선을 탐지할 수 있을 것이다. 즉 컨테이너 등의 고정 물체(1) 상부면(4)의 한 모서리를 결정할 수 있게 해 줄 것이다. 이동 물체(2) 상에 센서들(6)을 적절하게 배치하여, 컨테이너의 다른 모서리들을 한정할 수 있으며, 그 결과 이러한 유형의 물체를 운반하는 데 있어서 상당한 시간을 절약하게 해주는 방법으로 고정 물체 위로 이동 물체를 매우 신속하 게 가져갈 수 있다. 즉, 본 발명에는 동기식 탐지 원리가 적용된다.

고정 물체(1)의 모서리를 탐지하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같은 방전광 다이오드(8)가 형성되며, 상기 다이오드의 빔(9)은 몇몇 정도의 유효각을 한정한다. 상기 도면상에 도시된 단면은 상기 빔의 펼쳐진 부분을 나타낸다. 도 4에서 수직 형태로 도시된 바와 같이, 상기 빔은 1˚의 각(β)을 획득하기 위해, 하기에서 기술될 것처럼, 렌즈(11)를 통해 집중된다. 본 발명에 따른 이와 같은 집중을 통해 빔의 크기, 즉 반사면을 축소시킬 수 있다. 상호 간에 거리를 두고 배치되어, 각각 8°의 유효각을 따라 두 개의 빔(9 및 9')을 방출하는 두 개의 방전광 다이오드(8 및 8')의 조합이 도 2에 도시되어 있다. 반사빔이 센서에 수령될 때, 상기 두 개의 빔의 조합이 얻어지며, 이것이 도 3에 도시되어 있다. 이처럼, 두 개의 방전광 다이오드(8 및 8')를 사용하면서, 각 센서 각의 두 배에 대응하는 각, 즉 16°인 수령 각을 따라 하나의 다이오드(8")로부터 발생되는 빔(9")이 얻어진다. 도 2에는 비스듬한 경사 상에 연결되는 두 개의 부분으로 구성된 지지체(10) 상에 놓인 두 개의 방전광 다이오드의 특이한 배열이 도시되어 있다. 반사빔은 이러한 비스듬한 경사를 통해 중앙 및 가장자리에서 그 성능을 일정하게 유지한다.

도 6을 참조하여 기술될 케이싱의 덮개(12)의 본 발명에 따른 구체적인 실시예의 단면도가 도 5에 도시되어 있다. 상기 덮개 상에는 외부 플레이트(13) 및 내부 플레이트(14)가 고정되어 있다. 외부 플레이트(13) 상에 렌즈 지지체(15)가 고정되며, 상기 지지체의 평면은 축(XX')을 통과하는 중앙 평면 양쪽으로 기울어져 있다. 경사각(γ)은 1°내지 6°이다. 지지체(15)와 플레이트(13) 사이의 조인 트(16)를 통해 상기 두 부품 사이의 방수가 보장된다. 내부 플레이트(14)도 지지체(17)를 수용하며, 상기 지지체 상에는 방전광 다이오드가 고정될 수 있다. 상기 부품 유닛은 나사를 통하여 고정된다.

본 발명에 따른 장치의 구성요소들의 유닛을 통합한 케이싱의 단면도가 도 6에 도시되어 있다. 덮개(12)가 케이싱 상에 고정되어 있다. 상기 케이싱은 평행 육면체에 가까운 형태를 나타낸다. 지지체(17)는 상기 경우에 있어서 여섯 개의 칸으로 배치된 방전광 다이오드(19)를 지지하는 전자카드 형태로 형성된다. 방전광 다이오드의 두 그룹은 광 빔을 조합하기 위해 상기 케이싱 내에 배치되는데, 이는 도 3을 참조하여 기술되었다. 상기 두 그룹의 방전광 다이오드는 방출 수단(3)을 구성한다. 방출 수단의 장점은 도 3을 참조하여 기술되었다. 전자카드는 지지체(15)와 평행하게 배치되며, 상기 지지체(15)와 동일한 각(γ)으로 기울어져 있다. 이러한 경사를 통해 고정 물체에서 수직으로 반사되는 빔을 제거하고, 센서가 포화상태가 되지 않도록 할 수 있다. 지지체(15)와 덮개(12) 사이에 방전광 다이오드(19)의 파장을 고정해주는 필터(20)가 배치된다. 케이싱(18)의 중앙 파트에 포토다이오드(22), 초점 렌즈(23), 필터(24) 및 보호 선택 창(25)으로 구성된 수령 수단(21)을 고정해야 한다. 전류 공급을 위한 케이싱의 커넥터(26)가 도 6에 도시되어 있다. 케이싱은 염분 부식에 저항할 수 있도록 완전히 방수되도록 형성된다. 물론, 이동 물체를 고정하는 레그들(legs)은 서로 완전히 연결되어야 한다.

도 7 및 도 8은 작은 판(31)의 형태로 이루어진 반-원기둥 렌즈들(30)의 실시예를 나타내고 있다. 상기 렌즈(30)들은 빛을 집중시키기 위해 볼록한 면(32)을 가지고 서로 연결되는 방식으로 전체가 주조된다. 작은 판(31)은 투명한 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 작은 판은 지지체(15) 상에 고정되도록 구멍(33)을 가진다.

도 9는 케이싱의 구성요소에 대한 개요도를 나타낸 것으로, 케이싱 내에 구성요소 전체가 수용되어 있다. 수령 수단들(21)은 앞에서 지적했듯이 포토다이오드(22), 초점렌즈(23) 및 필터(24)로 구성된다. 상기 유닛은 포토다이오드를 갖는 선형 센서를 구성한다. 수령 수단(21)은 본 발명에 따른 장치의 시각기관을 구성한다. 상기 수령수단을 통해 10°의 충분한 영역을 제거하기 위해 렌즈(23)를 통해 집중된 정렬 점들을 탐색할 수 있다. 필터(24)는 방출 모듈(46)의 파장 상에 집중되는 밴드-패스 필터(band-pass filter)이다. 수령된 광 빔은 상기 모듈(40) 또는 조명기구(illuminator) 쪽으로 놓이며, 상기 모듈 또는 조명장치의 역할은 자신의 단면을 디지털화하는 것이다. 생성된 전기 신호는 고정 물체의 밝거나, 어둡거나 또는 불투명한 반사 범위를 분석하기 위해, 그리고 상기 고정 물체의 가장자리를 결정하기 위해 상기 신호를 분석하는 계산기(41)로 보내진다. 모듈(40, 41)은 반사빔 분석 수단을 구성한다. 전송된 정보는 작업자와 정보를 교환하게 하는 통신 모듈(42)로 전달된다. 아웃풋에서, 상기 모듈(42)은 실행된 계산 결과, 센서를 통해 탐지된 에러, 상기 센서의 존재 및 상태에 대한 정보를 제공한다. 인풋에서, 상기 모듈(42)은 고정 물체 상에 배치된 센서 유닛과 함께 동기화 신호를 수령하고, 또한 대기 조건에서 계산 계수의 적응 신호 및 작업자의 특정 명령을 수령한다. 상기 요소들은 전류공급 모듈(43), 예를 들어 24 볼트의 직류 전류 공급 모듈을 통해 전 류를 공급받는다. 상기 전류공급 모듈(43)은 또한 조명장치 모듈(46)의 빛 방출을 동기화하기 위해 동기식 탐지 제어 모듈(44)에 전류를 공급한다. 상기 조명장치 모듈(46)은 필터(24)와 동일한 파장의 적외선 방전광 다이오드의 작은 판(31)들을 다시 모은다. 펄스 모듈(45)이 두 모듈(44,46) 사이에 삽입된다. 상기 펄스 모듈의 역할은 조명장치 모듈(46)에 전류 공급을 하는 것이며, 그 결과 다이오드(19)에 지속적으로 전류가 공급되는 것을 방지한다. 도면에 되시된 것처럼, 모듈(45, 40)은 모듈(44)에 의해서 동기화된다.

상기 모듈들(43,42,41,40 44,45)을 하나의 전자 카드상에 통합하는 것이 가능하다. 모듈(21)은 타워 바디(tower body) 형태로 형성되며, 필터(24) 및 렌즈(23)가 상기 타워 바디 상에 부착된다.

본 발명에 따른 장치의 기능은 다음과 같다. 방전광 다이오드(19)는 아래에 놓인 고정 물체에 반사되는 적외선 빔을 방출한다. 빔은 고정 물체의 표면 밖에 또는 완전히 표면상에 또는 물체의 모서리에 위치될 수 있다. 모듈(41)을 통한 반사빔의 분석을 통해 장치가 어디에 위치하는지 알 수 있으며, 즉 고정 물체에 대한 이동 물체의 위치를 탐지할 수 있다. 고정 물체의 모서리는 아주 밝은 구역으로부터 아주 어두운 구역으로 전이되는 것처럼 보인다. 다수의 장치로부터 파생되는 정보를 통합하여, 고정 물체에 대한 이동 물체의 위치를 제어하는 것이 용이해진다.

Claims

고정 물체(1)에 대한 이동 물체(2)의 위치를 측정하는 장치로서,

이동 물체 상에 고정되어 적어도 부분적으로나마 고정 물체를 비추는 적외선 광선빔 방출수단(3), 이동 물체 상에 고정된 반사빔 수령 수단(21), 및 강도 변화의 범위를 정하는 반사빔 분석수단(40,41)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 방출수단(3)은 적어도 하나 이상의 방전광 다이오드로 구성되고, 상기 다이오드의 빔은 집중되는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서,

상기 방전광 다이오드(19)의 빔은 반-원기둥 렌즈(11)에 의하여 집중되는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 방출수단(3)은 상호 평행하게 배치되는 방전광 다이오드의 연결 바 유닛(connecting bar unit)(17,19)으로 구성되며, 렌즈(11)의 유닛이 상기 방전광 다이오드(19)에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서,

상기 방전광 다이오드(19)의 유닛은, 상기 고정 물체(1)를 통해 한정된 수평 방향에 대해 각 γ로 경사진 지지체(17)에 연결되며, 렌즈(11)의 유닛은 동일한 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 방전광 다이오드의 연결 바 유닛은 상기 수령 수단(21)의 양쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수령 수단(21)은 포토다이오드(22)를 갖는 선형 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서,

상기 센서는 상기 방출수단(3)의 파장에 집중되는 수령 및 필터링 모듈(23, 24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사빔 분석수단(40,41)은 고정 물체(1)의 존재 및 그 위치를 탐지하기 위해 빛의 강도가 상이한 구역을 인지할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방출수단(3)은 고정 물체(1)를 주기적으로 조명할 수 있도록 임펄스를 통해 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 장치.
방전광 다이오드(19)로 고정 물체(1)를 조명하는 단계, 상이한 광도의 범위를 한정하기 위해 반사빔을 분석하는 단계, 고정 물체에서 나타나는 정보에 입각하여 강한 광도 구역을 결정하는 단계, 상기 정보를 메모리 내에 기록하는 단계, 및 고정 물체의 대표적인 다수 지점에서 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 장치의 실행 방법.
상기 고정 물체(1)는 컨테이너이고, 상기 이동 물체(2)는 그 크기가 컨테이너의 상부면 크기에 대응하는 하나의 틀 형태로 이루어진 가로장이며, 틀의 각 측면 상에 본 발명에 따른 장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 장치의 사용 방법.