KR20080031533A - 각도 센서를 이용한 지브형 크레인의 영상감시장치의 자동후크 추적 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인에 사용되는 영상감시시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 JIB가 상하 각도를 가지며 움직일 수 있는 타워크레인, 이동형 카고크레인, 골리앗 크레인 등이 고층빌딩의 건축시공이나, 조선소의 배 건조에 있어 무거운 자재를 운반하는 크레인의 JIB끝단에 CCTV 카메라를 부착하여 크레인 운전자가 볼 수 없는 사각지역을 CCTV 카메라로부터 받은 영상을 운전실에 설치된 모니터를 보면서 안전하게 작업할 수 있는 JIB형 크레인에 사용하는 영상감시장치에 관한 것이다.

본 발명의 JIB형 크레인의 영상감시시스템은, JIB(1)를 상하 각도를 이루며 무거운 양중 자재를 목표지점에 이동하기 위한 크레인의 JIB(1) 끝단에 상하로 회전할 수 있는 회전기(60)에 CCTV 카메라(10)를 설치하여 운전실에 설치된 모니터(20)를 통해 운전자가 직접 사각지역을 보면서 안전하게 작업할 수 있도록 도와주는 장치로 운전자가 카메라 제어기(30)를 조작하여 줌렌즈(11) 및 수동으로 회전기(60)를 상하로 회전이 가능하고, 카메라 제어기(30)로 카메라(10)의 방향을 수직방향으로 회전시킨 후 카메라 제어기(30)에 있는 위치설정 스위치를 조작하여 리모트 수신기(50)에 있는 중앙처리장치인 MPU(51)가 통신부(54)에서 수신한 데이터를 수집, 분석하여 불휘발성 기억장치인 RAM(55)에 TILT센서(12)에서 받은 아날로그 값을 A/D컨버터(52)를 거쳐 수집된 디지털 값을 기억시키면, 자동 모드에서 JIB의 각도가 변하면서 카메라(10)의 각도도 직하방이 아닌 JIB(1)의 각도에 비례하여 변하므로, 카메라(10)의 뒷면에 고정된 TILT센서(12)의 아날로그 값이 변하고, A/D컨 버터(52)를 거쳐 수집된 디지털 값이 미리 입력해 놓은 범위를 넘으면, MPU(51)가 그 값과 RAM(55)에 저장된 값을 비교 연산하여, 회전기(60)에 내장된 2개의 모터중 상하 회전을 담당하는 TILT모터(61)을 회전시켜 항상 카메라(10)가 직하방으로 향하도록 하여 자재의 권상, 권하 시에 운전자의 조작없이 항상 카메라(10)의 방향이 일정하게 유지하도록 한 특징으로, 크레인을 안전하고 편리하게 운전할 수 있으며, 작업능률을 크게 향상시키는 등의 효과를 나타낸다.

JIB크레인, TILT센서, CCTV카메라, 자동 후크 추적 장치, 자동 회전,

Description

각도 센서를 이용한 지브형 크레인의 영상감시장치의 자동 후크 추적 장치{Auto Tilting CCTV Camera System with tilt sensor}

도 1은 본 발명에 의한 전체적인 시스템의 계통도,

도 2는 본 발명에서 JIB형 크레인에 설치되는 자동 후크 추적 장치를 가진 기기들의 설치 위치도,

도 3은 크레인의 JIB 끝단에 설치되는 본 발명에서의 핵심인 TILT센서와 리모트 수신기의 블럭도,

<<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>>

1 : JIB 10 : CCTV카메라

11 : 줌렌즈 12 : TILT센서

20 : 비디오 모니터 30 : 카메라 제어기

41 : 영상신호 케이블 42 : 전원 및 제어 케이블

50 : 리모트 수신기 51 : MPU

52 : A/D컨버터 53 : 모터 드라이브

54 : 통신부 55 : RAM

60 : 회전기 60 : TILT모터

62 : PAN모터

본 발명은 크레인에 사용되는 영상감시시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 JIB의 각도가 변하는 JIB형 타워크레인, 이동형 기중기, 카고 크레인, 골리앗 크레인 등의 JIB 끝단에 카메라를 부착하여 사각지대를 크레인 운전자 보면서 안전하게 운전할 수 있도록 함에 있어서 카메라 렌즈의 방향이 항상 후크와 같은 직하방으로 향하게하는 자동 후크 추적장치에 관한 것이다.

일반적으로 JIB형 크레인은 크레인 운전자가 크레인을 조정하는 운전실이 JIB의 끝단보다 훨씬 아래에 위치하므로, 건설현장이나 조선소의 배 건조현장에서 무거운 자재를 권상, 권하 함에 있어 양중 중인 자재나 시공중인 건축물, 건조물에 시야가 가려 상부나, 사각지대의 상항을 인지하지 못하며, 신호수의 수신호나 무전기에 의존하여 작업하므로, 운전자의 심적 스트레스는 가중되어 작업능률이 저하되고, 안전사고에 항상 노출되어 있었다.

이를 극복하기 위한 방법으로 CCTV카메라를 설치하여 사각지대를 운전자가 비디오 모니터를 보면서 안전하게 작업할 수 있도록 고안된 카메라를 부착하였으나, 카메라의 렌즈 방향을 직하방으로 향하게 하는 방법이 카메라의 렌즈 쪽에 무게를 많이 주어 중력의 힘에 의하여 카메라가 직하방으로 향하게 하는 방법을 채택하였으나, 크레인의 심한 진동에 의해 카메라가 흔들리면 운전자는 진동이 멈출 때까지 기다렸다가 양중작업을 해야하는 불편함이 있었다.

다시, 이를 극복하기 위하여 완충장치를 사용하여 크레인의 진동을 막아 보았지만, 유압에 의한 완충장치는 진동을 견디지 못하고, 부피가 너무 커서 시공중인 고공의 크레인의 끝단에서 교환이나, 보수가 불가능하여 작업에 애로가 많이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 JIB의 각도가 변하더라도 일정하게 카메라가 직하방의 후크를 따라다니며 크레인 운전자가 사각지역을 관찰하며 안전하게 운전하도록 동영상을 운전자에게 제공여 안전하고 신속하게 양중작업을 할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 크레인의 심한 진동을 견뎌야 하고, 소형, 경량으로 구성하데, 직하방의 후크를 따라 JIB(1)의 각도 변화에 대응하여 카메라를 자동으로 회전하여 후크를 따라다니게 하기 위해, 크레인의 JIB(1) 끝단에 카메라(10)를 회전하기 위한 회전기(60)를 설치하고, 상기 회전기(60) 위에 CCTV 카메라(10)을 고정하여, 상기 CCTV 카메라(10)의 줌렌즈(11)와 정반대 면에 JIB(1)의 각도 변화에 감응하여 아날로그 전압을 출력하는 TILT센서(12)를 고정하고, 처음 카메라 설치 시에 크레인 운전자가 운전실의 카메라 제어기(30)에 있는 위치 설정 스위치를 조작하면, 전원 및 제어 케이블(42)로 제어신호를 송신하고, 리모트 수신기(50)의 회로 내부에 있는 통신부(54)를 통해 리모트 수신기(50)에 있는 중앙처리장치인 MPU(51)에서 제어신호를 분석하여, 상기 TILT센서(12)에서 출력한 아날로그 전압을 디지털로 값으로 바꿔주는 A/D컨버터(52)를 거쳐 받은 디지털 값을 정전 시에도 데이터가 지워지지 않는 불휘발성 메모리인 RAM(55)에 상기 CCTV카메라(10)의 직하방 각도 값을 저장하고, 운전자가 자동 모드로 카메라의 방향을 설정하면, JIB(1)의 각도 변화가 일어나도, 상기 TILT센서(12)에서 출력한 아날로그 값을 상기 A/D컨버터(52)를 거쳐 상기 MPU(51)가 디지털 값으로 받아, 상기 RAM(55)에 기억된 카메라(10)의 직하방 각도 값과 비교, 분석하여 일정 범위 내에서는 상기 회전기(60)의 TILT모터(61)를 회전시키지 않지만, 상기 범위를 벗어나면, 상기의 MPU(51)가 상기 회전기(60)를 UP 또는 DOWN시킬지를 판단후, 모터 드라이브(53)에 제어신호를 보내 TILT모터(61)를 회전시켜 항상 CCTV카메라(10)의 줌렌즈(11)가 직하방의 후크를 따라 움직일 수 있도록 하고, CCTV카메라(10)에 연결된 영상신호 케이블(41)을 통해 운전실의 크레인 운전자에게 비디오 모니터(20)를 통해 사각지역의 동영상을 제공하며, 크레인 운전자 필요에 따라 상기 카메라 제어기(30)를 조작하여 좌우 회전이 가능한 PAN모터(62)를 상기 리모트 수신기(50) 회로 내부에 있는 MPU(51)의 명령으로 상기의 모터 드라이브(53)가 회전시켜, 넓은 지역을 감시할 수 있는 것을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 JIB형 크레인의 영상감시장치의 자동 후크 추적 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 크레인에서의 양중 작업중에 발생하는 사각지역을 CCTV카메라를 이용하여 비디오 모니터를 통해 크레인 운전자가 보면서 작업하기 위한 것으로, 특히 JIB(1)가 한쪽 끝은 고정되고 다른 쪽 끝이 상하로 움직이는 타워크레인 또는 차량과 같이 움직이는 이동형 크레인, 카고 크레인, 골리앗 크레인에 적용되는 영상감시 장치로, JIB(1)의 각도 변화에 대응하여 각도 센서인 TILT센서를 이용하여 카메라의 방향을 항상 일정하게 직하방의 후크를 따라다니게 하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 각도 센서를 이용한 지브형 크레인의 영상감시장치의 자동 후크 추적장치의 전체적인 계통도를 나타내는 것으로, 상하좌우 회전이 가능한 회전기(60) 위에 CCTV카메라(10)를 고정하고, 영상신호 케이블(41)을 운전실의 비디오 모니터(20)와 연결하고, 카메라 제어기(30)를 카메라에 전원을 공급하고, 카메라의 모든 제어를 위한 통신 케이블인 전원 및 제어 케이블(42)과 JIB(1)의 끝단에 설치된 상기 회전기(60)와 상기 CCTV카메라(10)를 제어하기 위한 리모트 수신기(50)와 연결하며, TILT센서(12)를 상기 CCTV카메라(10)의 뒷면에 수평으로 부착하여 상기 JIB(1)의 각도가 양중 작업을 위해 바뀔 때, 변한 센서 값을 출력하여 회전기를 UP, DOWN 회전시키기 위해 상기의 리모트 수신기(50)와 연결하고, 상기의 회전기 또한 상기 리모트 수신기(50)와 연결한다.

도 2는 본 발명의 크레인에서의 설치 위치를 개략적으로 나타내는 것으로서, 실질적으로는 케이블이 JIB(1)를 따라 운전실의 모니터(20)와 카메라 제어기(30)에 연결되어야 하지만, 위치만을 표시하기 위해 케이블은 표시하지 아니하였다.

도 3은 도 1에서 미비했던, CCTV카메라(10)와 회전기(60), TILT센서(12), 리모트 수신기(50)를 블럭도로 표시하여 나타내는 것으로, 중앙처리장치인 MPU(51), TITL센서의 아날로그 전압을 디지털 데이터로 변환시켜주는 A/D컨버터(52), 상기 회전기의 내부에 있는 UP, DOWN용 TILT모터(61)와 LEFT, RIGHT용 PAN모터(62)를 회 전시키는 모터 드라이브(53), 운전실의 카메라 제어기(30)와 RS-485 또는 CAN통신하기 위한 통신부(54), 상기 TILT센서(12)의 직하방 각도 데이터를 저장하기 위한 불휘발성 메모리인 RAM(55)은 리모트 수신기(50)의 내부 회로에 존재하며, 이를 상세히 설명하면 크레인 운전자가 운전실에 있는 상기 카메라 제어기(30)를 이용하여 상기 비디오 모니터(20)을 보면서, 수동으로 카메라를 회전시켜 직하방의 후크를 향하게 하면, 상기의 CCTV카메라(10) 뒷면에 부착된 TILT센서(12)에서 아날로그 전압이 출력되며, 이때 크레인 운전자가 상기의 카메라 제어기(30)에 있는 위치설정 스위치를 ON시킴으로서 상기의 리모트 수신기(50)로 상기 전원 및 제어케이블(42)를 타고 제어신호가 전달되고, 상기 통신부(54)를 거쳐, 상기 MPU(51)에 위치설정 제어신호가 전달되면, 상기 TILT센서(12)에서 출력된 아날로그 전압이 상기 A/D컨버터(52)를 거쳐 디지털 데이터로 변환된 후, 상기 MPU(51)가 상기 RAM(55)에 저장함으로 상기 CCTV카메라(10)가 유지하여야 할 각도가 설정되고, 크레인 운전자가 카메라의 UP, DOWN회전을 자동 모드를 선택하여, 후크를 따라 자동으로 움직이게 상기 카메라 제어기(30)를 이용해 신호를 보내면, 그 신호는 전원 및 제어 케이블(42)을 따라 상기 통신부(54)로 전해지고, 이를 상기 MPU(51)가 받아 분석, 판독하여 운전자의 명령이 자동 모드임을 확인하고, 상기 TILT센서(12)가 JIB(1)의 각도 변화에 따라 변하는 아날로그 전압을 출력하고, 이를 다시 상기 A/D컨버터(52)가 디지털 데이터로 변환하여 상기 MPU(51)에 전달하면, 상기 RAM(55)에 저장된 위치설정 데이터와 비교, 분석하여 미리 프로그램된 범위 이내의 각도 변화에는 상기 회전기(60)을 움직이지 않고, 상기 범위를 벗어나면, 상기 모터 드라이브(53)에 명 령하여 상기 TILT모터(61)를 구동하여, 상기 TILT센서(12)가 상기 RAM(55)에 전달한 각도가 될 때까지 UP 또는 DOWN 회전 시킴으로 카메라는 항상 직하방의 후크를 따라 움직이게 되며, 이후로 크레인 운전자가 상기 카메라 제어기(30)로 수동 모드 신호를 줄 때까지 자동 모드는 유지되어, 계속하여 상기 TILT센서(12)로부터 아날로그 전압을 받아 상기의 동작을 반복하므로 항상 CCTV카메라(10)는 후크를 자동으로 추적한다.

상기와 같이 TILT센서를 이용한 JIB형 크레인의 자동 후크 추적 장치는 JIB의 각도에 따라 자동으로 카메라의 각도를 후크와 같은 방향으로 유지하도록 하여, 크레인 운전자의 카메라의 상하조정 동작을 줄여주며, 크레인의 운전에만 전념할 수 있도록 하여, 작업 효율을 높여주며, 이로 인한 피로감이 줄어 안전성이 높아지는 이점이 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, JIB형 크레인의 양중작업에서 크레인 운전자의 위치가 양중 자재나 구조물보다 수십 미터 낮은 곳에 위치하여, 발생하는 사각지대를 없애기 위한 노력에 의한 것으로, 기존의 카메라 무게중심을 아래의 후크 방향에 주어 지구 중력의 힘에 의한 카메라 각도 조정보다, TILT센서를 이용한 자동 후크 추적 방식이 진동에 잘 견디며, 화면의 흔들림도 줄여 크레인 운전자의 눈의 피로감도 줄여 줌으로 운전자의 스트레스 감소와 이로 인한 작업 능률향상과 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위 내에 속한다 할 것이다

Claims (2)

1. 크레인의 JIB(1) 끝단에 카메라(10)를 회전하기 위한 회전기(60)를 설치하고, 상기 회전기(60) 위에 CCTV 카메라(10)을 고정하여, 상기 CCTV 카메라(10)의 줌렌즈(11)와 정반대 면에 JIB(1)의 각도 변화에 감응하여 아날로그 전압을 출력하는 TILT센서(12)를 고정하고, 처음 카메라 설치 시에 크레인 운전자가 운전실의 카메라 제어기(30)에 있는 위치 설정 스위치를 조작하면, 전원 및 제어 케이블(42)로 제어신호를 송신하고, 리모트 수신기(50)의 회로 내부에 있는 통신부(54)를 통해 리모트 수신기(50)에 있는 중앙처리장치인 MPU(51)에서 제어신호를 분석하여, 상기 TILT센서(12)에서 출력한 아날로그 전압을 디지털로 값으로 바꿔주는 A/D컨버터(52)를 거쳐 받은 디지털 값을 정전 시에도 데이터가 지워지지 않는 불휘발성 메모리인 RAM(55)에 상기 CCTV카메라(10)의 직하방 각도 값을 저장하고, 운전자가 자동 모드로 카메라의 방향을 설정하면, JIB(1)의 각도 변화가 일어나도, 상기 TILT센서(12)에서 출력한 아날로그 값을 상기 A/D컨버터(52)를 거쳐 상기 MPU(51)가 디지털 값으로 받아, 상기 RAM(55)에 기억된 카메라(10)의 직하방 각도 값과 비교, 분석하여 일정 범위 내에서는 상기 회전기(60)의 TILT모터(61)를 회전시키지 않지만, 상기 범위를 벗어나면, 상기의 MPU(51)가 상기 회전기(60)를 UP 또는 DOWN시킬지를 판단 후, 모터 드라이브(53)에 제어신호를 보내 TILT모터(61)를 회전시켜 항상 CCTV카메라(10)의 줌렌즈(11)가 직하방의 후크를 따라 움직일 수 있도록 하고, CCTV카메라(10)에 연결된 영상신호 케이블(41)을 통해 운전실의 크레인 운전자에게 비디오 모니터(20)를 통해 사각지역의 동영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 TILT센서를 이용한 지브 크레인의 영상감시장치의 자동 후크 추적장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 TILT센서(12)에서 아날로그 전압을 출력하는 TILT센서와 센서 내부에서 디지털 데이터를 시리얼 통신하여 상기 MPU(51)에 제공하는 지브 크레인의 영상감시장치의 자동 후크 추적장치.

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