KR20070112316A - A automatic landing method for full automation of a transfer crane - Google Patents

A automatic landing method for full automation of a transfer crane Download PDF

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KR20070112316A
KR20070112316A KR1020060045402A KR20060045402A KR20070112316A KR 20070112316 A KR20070112316 A KR 20070112316A KR 1020060045402 A KR1020060045402 A KR 1020060045402A KR 20060045402 A KR20060045402 A KR 20060045402A KR 20070112316 A KR20070112316 A KR 20070112316A
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이권순
한승훈
이진우
서정현
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동아대학교 산학협력단
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Abstract

An automatic landing method for full automation of a transfer crane is provided to minimize a position error in loading and unloading a container by automatically detecting the position of the container in the bottom of the spreader using a CCD camera. An automatic landing method for full automation of a transfer crane includes the steps of: detecting a container position using a CCD camera and a spreader position using a laser scanner(S240); calculating a path for the spreader to be moved to the top of the container on a basis of the position detected in the first step and moving the spreader according to the calculated result; maintaining horizontality of the moving spreader by a gyro sensor; measuring an error range of positions of the spreader and the container after the spread is moved to the top of the container(S280); and correcting the error range and loading or unloading the container(S290).

Description

트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 방법{A automatic landing method for full automation of a transfer crane}Automatic landing method for full automation of a transfer crane

도 1은 본 발명에 따른 트랜스퍼 크레인의 구성도,1 is a block diagram of a transfer crane according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 스프레더를 이동하기 위한 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a method for moving a spreader in accordance with the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 트랜스퍼 크레인 110 : 트롤리 100: transfer crane 110: trolley

120 : 스프레더 130 : 컨테이너 120: spreader 130: container

140 : CCD 카메라 150 : 레이저 스캐너 140: CCD camera 150: laser scanner

160 : 자이로 센서 170 : 와이어 160: gyro sensor 170: wire

본 발명은 트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 적재된 컨테이너에서 이동시키기 위한 컨테이너의 윤곽을 스 캐닝하여 트랜스퍼 크레인의 스프레더를 컨테이너 상부로 이동시키기 위한 트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic landing method for unmanned transfer crane, and more particularly, to unmanned transfer crane for moving the spreader of the transfer crane to the upper part of the container by scanning the contour of the container for moving in the loaded container. It relates to an automatic landing method.

최근 전 세계적으로 국가간 물류의 규모가 커지면서 해로를 통한 수출입 물량이 비약적으로 증가하고 있다. 이에 따라 10,000 TEU급 이상의 초대형 선박이 등장하고, 컨테이너 터미널의 규모도 초대형 선박이 접안할 수 있을 정도로 커지고 있다. 따라서, 세계의 선진항만에는 컨테이너를 선적하거나 하역하기 위한 대형 크레인이 다수 설치되어 있다.Recently, with the increase of international logistics, the volume of imports and exports by sea is increasing dramatically. As a result, more than 10,000 TEU-class giant ships have emerged, and the size of the container terminal is growing large enough for large vessels to dock. Therefore, a number of large cranes are installed in the world's advanced ports for loading or unloading containers.

일반적으로 컨테이너를 이송하기 위한 크레인은 선박과 부두사이로 컨테이너를 선적하고 하역하는 하역장비로, 컨테이너 크레인의 선박 및 하역속도는 선박의 취급속도와 부두 전체 화물의 처리능력 한계를 결정하는 핵심적인 요소이다.In general, a crane for transporting a container is an unloading device for loading and unloading a container between a ship and a pier. The ship and unloading speed of a container crane is a key factor in determining the handling speed of a ship and the processing capacity of the entire cargo. .

이러한 항만에 설치된 종래의 컨테이너 크레인은 정박된 컨테이너선의 흔들림이나 정확한 곳에 위치하지 못한 컨테이너 위치 때문에 컨테이너를 들어올리기 위한 스프레더의 위치를 조정하기 위한 시스템의 자동화나 무인화를 시키기 어려운 문제점이 있다. Conventional container cranes installed in such ports have a problem that it is difficult to automate or unmanned the system for adjusting the position of the spreader for lifting the container due to the shaking of the anchored container ship or the container location that is not located in the correct position.

따라서, 컨테이너의 선적과 하역작업에는 하상 작업자에 의해 트롤리 및 스프레더를 운전하는 경우가 많다.Therefore, the loading and unloading operations of the container are often driven by the bed worker by the river bed operator.

이러한 종래의 크레인은 격자 구조의 붐이 있는 박스 거더(box girder)의 전형적인 A-Frame으로, 그 구조는 거더, 레드 탑레그, 탑비임, 다이아고날, 텐션바 등으로 이루어져 있고, 기계장치로는 크레인 전체를 이동시키는 주행 장치, 트롤리를 붐과 거더상으로 이동시키는 횡행장치, 스프레더와 컨테이너 박스를 상하로 이 동시키는 권상장치, 배의 입출항시에 붐을 상하로 이동시키는 기복장치, 트롤리가 횡행시 컨테이너 박스가 흔들리는 것을 방지하는 앤티 스웨어(anti-sway) 장치 등으로 형성되어 있다.Such a conventional crane is a typical A-Frame of a box girder with a lattice boom, and its structure consists of a girder, a red top leg, a top beam, a diamond, a tension bar, and the like. Traveling device for moving the whole crane, traverse device for moving trolley on boom and girder, hoisting device for moving spreader and container box up and down, relief device for moving boom up and down when entering and leaving the ship, trolley The container container is formed of an anti-sway device for preventing shaking.

종래의 크레인으로 컨테이너를 탈부착할 경우, 조정실에 위치한 조정자의 시각에만 의존하여 스프레더를 컨테이너의 코너에 위치시키게 되는데, 이는 정확한 위치로의 고정이 힘들뿐만 아니라, 고정하는 많은 작업시간이 소모되어 작업의 효율성을 저하시키는 문제점이 있다.When the container is attached and detached by a conventional crane, the spreader is positioned at the corner of the container depending only on the view of the coordinator located in the control room, which is difficult to fix to the correct position and consumes a lot of work time to fix the work. There is a problem that decreases the efficiency.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스프레더의 대칭된 모서리에 CCD 카메라를 설치하여 스프레더 하부에 위치하는 컨테이너의 위치를 자동으로 검출하여 컨테이너를 선적 및 하역하기 위한 위치의 오차를 최소화하기 위한 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above disadvantages and problems of the prior art, by installing a CCD camera on the symmetrical corner of the spreader to automatically detect the position of the container located below the spreader to load and unload the container The purpose is to minimize the error of the position.

또한, 본 발명은 트랜스퍼 크레인의 일측에 레이저 스캐너를 설치하여 이동된 스프레더의 위치를 자동으로 검출하여 컨테이너를 선적 및 하역하기 위한 위치로 이동시키기 위한 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is another object for moving the position to the loading and unloading container by automatically detecting the position of the moved spreader by installing a laser scanner on one side of the transfer crane.

또한, 본 발명은 스프레더의 일측에 자이로 센서를 설치하여 스프레더가 컨테이너를 선적 및 하역하는 동안에 자이로 센서에 의해 스프레더의 수평을 유지하도록 하는 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to install the gyro sensor on one side of the spreader to maintain the horizontal spreader by the gyro sensor while the spreader is loading and unloading the container.

본 발명의 상기 목적은 트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 시스템의 운영방법에 있어서, CCD 카메라를 이용한 컨테이너의 위치 검출과 레이저 스캐너를 이용한 스프레더의 위치 검출을 수행하는 제1단계와 상기 제1단계에서 검출된 위치를 기반으로 상기 스프레더가 상기 컨테이너 상부로 이동될 경로를 계산하고, 계산된 결과에 따라 상기 스프레더를 이동하는 제2단계와 상기 스프레더가 이동함에 있어서, 자이로 센서에 의해 스프레더의 평형 상태를 유지하는 제3단계와 상기 스프레더가 상기 컨테이너 상부로 이동된 후, 상기 스프레더와 컨테이너 위치의 오차범위를 측정하는 제4단계 및 상기 오차범위를 보정하여 상기 컨테이너를 선적 또는 하역하는 제5단계에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a method of operating an automatic landing system for unmanned transfer crane, in the first step and the first step of detecting the position of the container using a CCD camera and the position of the spreader using a laser scanner The second step of moving the spreader based on the detected position, and the spreader is moved in accordance with the calculated result and the spreader moves, the gyro sensor is used to determine the equilibrium state of the spreader. A third step of maintaining and a fourth step of measuring an error range between the spreader and the container position after the spreader is moved to the upper part of the container and a fifth step of loading or unloading the container by correcting the error range. Is achieved.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 따른 트랜스퍼 크레인의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 크레인(100)은 트렌스퍼 크레인(100)의 상부에서 1차원 이동하는 트롤리(110)가 구비되어 있으며, 상기 트롤리(110)의 하부에 위치하며, 트롤리(110)와 와이어(170)를 통해 연결된 스프레더(120)가 구비된다. 1 is a block diagram of a transfer crane according to the present invention. As shown in FIG. 2, the transfer crane 100 is provided with a trolley 110 that moves one-dimensionally from the upper portion of the transfer crane 100, and is located below the trolley 110, and the trolley 110. ) And a spreader 120 connected through a wire 170 is provided.

스프레더(120) 상부면 일측에는 스프레더(120)의 평형 상태를 측정하기 위한 자이로 센서(160)가 구비되어 있으며, 스프레더(120) 모서리에는 대각으로 컨테이너(130) 또는 컨테이너 이송장치의 위치를 검출하기 위한 CCD 카메라(140)가 위치하고 있다.One side of the upper surface of the spreader 120 is provided with a gyro sensor 160 for measuring the equilibrium state of the spreader 120, the edge of the spreader 120 to detect the position of the container 130 or the container feeder diagonally CCD camera 140 is located.

또한, 트랜스퍼 크레인(100)의 내측면 일측에는 스프레더(120)의 위치를 검출하기 위한 레이저 스캐너(150)가 구비된다. 트랜스퍼 크레인(100)은 Y축 방향으로 이동하며, 트롤리(110)는 X축 방향으로 1차원 이동하고, 스프레더(120)는 트롤리(110)에 연결되어 와이어(170)를 통해 Z축 방향으로 이동된다.In addition, a laser scanner 150 for detecting the position of the spreader 120 is provided at one side of the inner side of the transfer crane 100. The transfer crane 100 moves in the Y-axis direction, the trolley 110 moves one-dimensionally in the X-axis direction, and the spreader 120 is connected to the trolley 110 to move in the Z-axis direction through the wire 170. do.

따라서, 트랜스퍼 크레인(100)의 Y축 방향, 트롤리(110)의 X축 방향 및 스프레더(120)의 Z축 방향의 이동을 통해서 컨테이너(130)가 위치한 곳까지 스프레더(120)를 이동시킨다.Therefore, the spreader 120 is moved to the place where the container 130 is located through the Y-axis direction of the transfer crane 100, the X-axis direction of the trolley 110, and the Z-axis direction of the spreader 120.

스프레더(120) 모서리 대각 두 곳에 위치한 CCD 카메라(140)는 스프레더(120)와 상부 면적이 동일한 컨테이너(130)의 상부 모서리를 촬영하여, 스프레더(120)의 위치 좌표와 컨테이너(130)의 위치 좌표에 의해 트랜스퍼 크레인(100), 트롤리(110) 및 스프레더(120)의 위치를 이동시킨다.The CCD camera 140 located at two diagonal corners of the spreader 120 photographs the upper edge of the container 130 having the same upper area as the spreader 120, thereby positioning the position coordinates of the spreader 120 and the position coordinates of the container 130. The position of the transfer crane 100, the trolley 110 and the spreader 120 is moved by.

CCD 카메라(140)에서 컨테이너(130)를 촬영한 이후, 트랜스퍼 크레인(100)의 내측면 일측에 구비된 레이저 스캐너(150)가 스프레더(120)를 스캔하고 스캔된 결과에 의해 스프레더(120)의 위치를 검출한다.After the container 130 is photographed by the CCD camera 140, the laser scanner 150 provided on one side of the inner side of the transfer crane 100 scans the spreader 120, and then the scanning of the spreader 120 is performed by the scanned result. Detect location.

또한, 스프레더(120)의 상부 일측면에 구비된 자이로 센서(160)는 트랜스퍼 크레인(100), 트롤리(110) 및 스프레더(120)가 이동할 때마다 스프레더(120)의 평형 상태를 검출하고, 스프레더(120)가 평형 상태를 유지하지 않으면 트롤리(110)와 스프레더(120)를 연결하는 와이이의 길이를 조정하여 스프레더(120)의 평형 상태를 유지한다.In addition, the gyro sensor 160 provided on one side of the upper portion of the spreader 120 detects an equilibrium state of the spreader 120 whenever the transfer crane 100, the trolley 110, and the spreader 120 move, and the spreader 120. If the 120 does not maintain an equilibrium state, the length of the wire connecting the trolley 110 and the spreader 120 is adjusted to maintain the equilibrium state of the spreader 120.

도 2는 본 발명에 따른 스프레더를 이동하기 위한 방법의 흐름도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 크레인이 컨테이너를 선적 또는 하역하기 위해 이동된 후 스프레더 모서리의 대각에 장착된 CCD 카메라에서 스프레더 하부에 위치하는 컨테이너의 영상을 촬영하여 입력한다(S210).2 is a flowchart of a method for moving a spreader in accordance with the present invention. As shown in FIG. 2, after the transfer crane is moved to load or unload the container, an image of the container located under the spreader is input by photographing the CCD camera mounted at the diagonal of the spreader edge (S210).

촬영된 영상에 의해 컨테이너 영상을 추출하고 위치를 검출하여, 컨테이너의 위치 정보를 생성(S230)한 후, 레이저 스캐너는 스프레더를 스캔(S230)하여, 스프레더의 현재 위치를 검출하여, 스프레더의 위치 정보를 생성(S240)한다.After extracting the container image from the photographed image and detecting the position to generate the position information of the container (S230), the laser scanner scans the spreader (S230) to detect the current position of the spreader, and the positional information of the spreader. To generate (S240).

컨테이너 위치 검출 정보와 스프레더의 위치 검출 정보를 기반으로 스프레더의 이동 범위를 측정(S250)하고, 측정된 이동 범위를 이용하여 스프레더를 컨테이너 상부로 이동(S260)한다.The movement range of the spreader is measured based on the container position detection information and the position detection information of the spreader (S250), and the spreader is moved to the upper portion of the container using the measured movement range (S260).

스프레더를 컨테이너 상부로 이동시키는 경우 스프레더 상부에 위치하는 자이로 센서에 의해 스프레더의 평형을 측정(S270)한다.When the spreader is moved to the upper part of the container, the balance of the spreader is measured by the gyro sensor positioned at the upper part of the spreader (S270).

스프레더가 평형 상태이지 않는 경우, 자이로 센서에서 측정한 스프레더의 평형 측정값에 의해 트롤리와 스프레더를 연결하는 와이어의 길이를 조정하여 스프레더의 평형 상태를 교정(S275)하고, 교정된 이후 스프레더는 다시 컨테이너 상부로 이동한다(S260).If the spreader is not in equilibrium, the equilibrium value of the spreader measured by the gyro sensor is adjusted to adjust the length of the wire connecting the trolley to the spreader (S275). Go to the top (S260).

스프레더가 이동하는 S270 단계에서 스프레더가 평형 상태를 유지하여 컨테이너 상부로 이동된 경우, CCD 카메라는 스프레더 하부에 있는 컨테이너를 촬영하여 위치를 측정하며, 레이저 스캐너는 스프레더의 위치를 측정한다.When the spreader is moved to the upper portion of the container while maintaining the equilibrium state at the step S270 in which the spreader moves, the CCD camera photographs the container under the spreader and measures the position, and the laser scanner measures the position of the spreader.

측정된 컨테이너 위치와 스프레더 위치를 기반으로 컨테이너와 스프레더의 오차범위를 계산(S280)하고, 계산된 결과에 의해 스프레더의 위치를 보정(S290)하여, 컨테이너를 선적하거나 하역하는 작업을 수행한다.The error range of the container and the spreader is calculated based on the measured container position and the spreader position (S280), and the position of the spreader is corrected (S290) based on the calculated result, thereby loading or unloading the container.

도 2에 따라 스프레더를 이동하기 위한 방법에서 컨테이너를 선적하는 경우는 CCD 카메라를 이용하여 컨테이너의 위치를 검출하며, 컨테이너를 하역하는 경우는 컨테이너를 이송하기 위한 이송장치의 위치를 검출한다.In the method for moving the spreader according to FIG. 2, when the container is shipped, the position of the container is detected by using a CCD camera, and when the container is unloaded, the position of the transfer device for transporting the container is detected.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

따라서, 본 발명의 트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 방법은 스프레더의 대칭된 모서리에 설치된 CCD 카메라와 트랜스퍼 크레인의 내측면 일측에 구 비된 레이저 스캐너를 이용하여 스프레더 하부에 위치하는 컨테이너의 위치를 검출하여 부두 또는 컨테이너선에 적재된 컨테이너를 자동으로 선적 또는 하역하는 효과가 있다. Therefore, the automatic landing method for the unmanned transfer crane of the present invention detects the position of the container located under the spreader by using a CCD camera installed at a symmetrical corner of the spreader and a laser scanner provided on one side of the inner side of the transfer crane. There is an effect of automatically loading or unloading a container loaded on a wharf or container ship.

또한 본 발명은 스프레더 상부면 일측에 구비된 자이로 센서를 사용하여 스프레더의 평형 상태를 측정하고, 측정한 결과 스프레더가 평형 상태를 유지하고 있지 않는 경우, 트롤리와 스프레더를 연결한 와이어의 길이를 조정하여 스프레더를 평형 상태로 유지하여 컨테이너를 안전하게 선적 또는 하역할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention measures the equilibrium state of the spreader using a gyro sensor provided on one side of the upper surface of the spreader, and when the spreader does not maintain the equilibrium state, by adjusting the length of the wire connecting the trolley and the spreader By keeping the spreader in equilibrium, the container can be safely loaded or unloaded.

Claims (2)

트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 시스템의 운영방법에 있어서, In the operating method of the automatic landing system for the unmanned transfer crane, CCD 카메라를 이용한 컨테이너의 위치 검출과 레이저 스캐너를 이용한 스프레더의 위치 검출을 수행하는 제1단계;A first step of detecting a position of a container using a CCD camera and a position of a spreader using a laser scanner; 상기 제1단계에서 검출된 위치를 기반으로 상기 스프레더가 상기 컨테이너 상부로 이동될 경로를 계산하고, 계산된 결과에 따라 상기 스프레더를 이동하는 제2단계;A second step of calculating a path in which the spreader is moved above the container based on the position detected in the first step, and moving the spreader according to the calculated result; 상기 스프레더가 이동함에 있어서, 자이로 센서에 의해 스프레더의 평형 상태를 유지하는 제3단계;A third step of maintaining the balance of the spreader by a gyro sensor as the spreader moves; 상기 스프레더가 상기 컨테이너 상부로 이동된 후, 상기 스프레더와 컨테이너 위치의 오차범위를 측정하는 제4단계; 및 A fourth step of measuring an error range between the spreader and the container position after the spreader is moved above the container; And 상기 오차범위를 보정하여 상기 컨테이너를 선적 또는 하역하는 제5단계A fifth step of loading or unloading the container by correcting the error range; 를 포함하는 트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 방법.Automatic landing method for unmanned transfer crane comprising a. 제 1 항에 있어서, 제4단계는 The method of claim 1, wherein the fourth step is 상기 CCD 카메라를 이용하여 상기 컨테이너의 위치 검출을 수행하는 제1과정; 및 A first step of performing position detection of the container by using the CCD camera; And 상기 제1과정에서 검출된 결과로 상기 컨테이너와 스프레더의 오차범위를 계 산하는 제2과정A second step of calculating an error range between the container and the spreader as a result detected in the first step 을 포함하는 트랜스퍼 크레인의 무인화를 위한 자동 랜딩 방법.Automatic landing method for unmanned transfer crane comprising a.
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