KR20090126570A

KR20090126570A - 크레인 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20090126570A
Application number: KR1020080052721A
Authority: KR
Inventors: 이성윤; 윤길섭; 이종창; 한인식
Original assignee: 주식회사 포스콘
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2009-12-09
Also published as: KR101018877B1

Abstract

본 발명은 크레인 무인 자동화 기술에 관한 것으로서, 특히 크레인에 설치되는 3차원 형상 측정 장치를 이용하여 적재물 또는 차량의 형상을 측정/분석하고, 이를 바탕으로 무인 크레인의 위치를 제어함으로써 무인 크레인이 적재물을 차량에 하차 또는 승차할 때 작업의 정확성을 향상시킬 수 있는 크레인 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 크레인 제어 시스템은, 가이드 레일을 따라 적재물을 목표 위치로 이송하는 크레인 몸체, 상기 크레인 몸체에 설치되어 물체의 형상을 측정하는 형상 측정 장치, 상기 측정한 물체의 형상을 3차원적으로 분석하는 형상 분석 장치, 및 상기 분석한 물체의 형상을 바탕으로 상기 크레인 몸체의 위치를 제어하는 크레인 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로 인해, 차량 및 적재물 측정의 정확성을 향상시킬 수 있고, 작업의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 많은 수의 형상 측정 장치가 필요하지 않아 비용의 합리성을 증대시킬 수 있다.

크레인, 레이저 측정 스캐너, 디지털 카메라, 형상 측정 장치

Description

크레인 제어 시스템 및 방법{A crane control system and method}

일반적으로 크레인은 공장에 설치되어 가이드 레일을 따라 물건을 이송하는 장치이다. 종래에는 크레인에 운전자가 탑승하여 직접 크레인을 운전하였지만, 근래에는 크레인을 사람이 조정하지 않고 자동으로 크레인을 제어하는 무인 크레인 자동화 기술이 사용되고 있다. 특히, 물류 창고 등에서 대형 화물의 이송에 많이 사용되는 천장 크레인에는 무인 자동화 기술이 주로 사용되고 있다.

한편, 제품의 입고 또는 출고가 잦은 물류 창고에서는 체계적이고 효율적으로 적재물의 관리를 도모하고 나아가 원가 절감 및 인력 감축 등을 도모하기 위해서 입/출고 무인화 시스템 구축을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 제품 입/출고시 적재용 차량과 적재물에 대한 형상을 정확히 인식하고 이를 바탕으로 무 인 크레인이 적재물을 정확히 픽업하는 방법에 관한 연구가 진행되고 있다.

한편, 종래의 적재물 형상 측정 방법은 차량의 종류 및 크기가 일정한 경우에만 적용될 수 있었고, 고정된 위치에서 화상 카메라를 이용하여 차량과 적재물에 관한 형상을 측정함으로써 적재물의 형상을 2차원적으로만 분석할 수 있는 단점이 있었다. 또한, 주위의 조도가 불규칙한 경우 측정 오차가 발생하여 형상 측정의 신뢰도가 떨어져서 크레인 작업의 연속성을 보장할 수 없는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 본 출원인은 2002년 11월 14일에 "3차원 형상 분석장치를 이용한 무인 크레인 제어 시스템 및 방법"에 관한 특허출원을 하였고(출원번호 10-2002-0070649), 상기 출원된 특허는 심사를 거쳐 2005년 11월 18일에 등록되었다(등록번호 10-0530951). 요약하면, 상기 발명은 복수 개의 형상 측정 장치를 이용하여 적재물의 형상을 여러 각도에서 측정 및 분석하는 방법에 관한 것이다.

그러나 상기 발명은 지상에 설치된 형상 측정 장치를 이용하여 창고 내로 진입하는 차량 및 적재물의 형상을 측정함으로써 측정 정확도를 감소시키는 문제점이 있었다. 또한, 동일한 동이라도 각각의 적재물이 위치한 곳마다 형상 측정 장치를 설치하고 각각의 형상 측정 장치로부터 형상 데이터를 입력받아야 하므로, 적재물의 적재 위치가 분산되어 있는 경우 물류 비용이 증가시키는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무인 크레인 본체에 직접 3차원 형상 분석장치를 설치하여 크레인 본체가 이동하면서 차량 또는 적재물의 형상을 분석한 후 무인 작업을 수행할 수 있도록 제어함으로써 분석의 정확성, 작업의 효율성, 및 비용의 경제성을 높일 수 있는 크레인 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 크레인 제어 시스템은, 가이드 레일을 따라 적재물을 목표 위치로 이송하는 크레인 몸체, 상기 크레인 몸체에 설치되어 물체의 형상을 측정하는 형상 측정 장치, 상기 측정한 물체의 형상을 3차원적으로 분석하는 형상 분석 장치, 및 상기 분석한 물체의 형상을 바탕으로 상기 크레인 몸체의 위치를 제어하는 크레인 제어기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 크레인 제어 시스템은, 상기 적재물을 이송하기 위해 상기 크레인 몸체를 지지하는 크레인 기둥, 및 상기 크레인 기둥에 설치되어 물체의 형상을 측정하는 제2 형상 측정 장치를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 형상 측정 장치는, 상기 크레인 몸체에 각각 설치되어 서로 독립적으로 동작하는 적어도 2개 이상의 형상 측정 장치를 포함한다.

바람직하게는, 상기 형상 측정 장치 및 제2 형상 측정 장치는, 소정 범위 내에서 측정 각도가 변경되도록 몸체가 중심점을 기준으로 회전가능하다.

바람직하게는, 상기 형상 측정 장치 및 제2 형상 측정 장치는, 소정 범위 내에서 측정 위치가 변경되도록 몸체가 이동 레일을 따라 이동가능하다.

바람직하게는, 상기 형상 분석 장치는, 서로 다른 각도 및 서로 다른 위치에서 측정한 물체의 형상을 합성하여 상기 물체의 형상을 3차원적으로 분석한다.

바람직하게는, 상기 크레인 제어기는, 상기 분석한 물체의 형상에 상응하게 상기 크레인 몸체에 설치된 리프팅 장치의 위치를 제어한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 크레인 제어 방법은, 크레인을 적재물이 존재하는 목표 위치로 이송하는 단계, 상기 크레인에 설치된 형상 측정기를 통해 물체의 형상을 측정하는 단계, 상기 측정한 물체의 형상을 합성하여 물체의 형상을 분석하는 단계, 및 상기 분석한 물체의 형상에 바탕으로 상기 크레인의 위치를 제어하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 물체의 형상을 측정하는 단계는, 상기 형상 측정기의 측정 각도 및 측정 위치를 변경하면서 물체의 형상을 측정하는 단계이다.

바람직하게는, 상기 물체의 형상을 분석하는 단계는, 서로 다른 각도 및 위치에서 측정한 물체의 형상을 합성하여 물체의 형상을 분석하는 단계이다.

바람직하게는, 상기 크레인의 위치를 제어하는 단계는, 상기 크레인의 중앙에 설치된 리프팅 장치의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 단계이다.

바람직하게는, 상기 목표 위치로 이송하는 단계는, 영상 추적기, 마그네틱 자력, 유도 전류, 및 레이저 측정기 중 어느 하나를 이용하는 단계이다.

상기와 같은 구성으로 인해 본 발명에 따른 크레인 제어 시스템은, 적재물을 이송하기 직전에 차량 및 적재물의 형상을 측정 및 분석하므로 측정의 정확성을 향상시킬 수 있고, 정확한 측정 정보를 바탕으로 적재물에 접근하므로 작업의 안정성을 향상시킬 수 있고, 크레인에 직접 장착되어 있는 형상 측정 장치를 이용하므로 많은 수의 형상 측정 장치가 필요하지 않아 비용의 합리성을 증대시킬 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무인 크레인을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무인 크레인은, 적재물을 이송시키는 크레인 몸체(110), 및 크레인 몸체(110)에 설치되는 형상 측정 장치(120)를 포함한다. 이하, 이들 구성 요소들에 대해 상세히 설명한다.

크레인 몸체(110)는 도시하지 않은 가이드 레일을 따라 움직이는 장치로서 운전자 없이 제어 프로그램에 의해 그 움직임이 제어되는 자동화 크레인이다. 도 1에 도시된 크레인은 천장에 일정한 간격을 두고 설치되는 가이드 레일의 위를 이동 하는 크레인으로, 주로 공장 또는 창고에서 물품을 운반하는 천장 크레인이 될 수 있다. 도 1에 도시하지는 않았지만, 크레인 몸체(110)의 하단에는 적재물(130)을 들어올리거나 끌어내리기 위한 리프팅 장치가 설치된다. 리프팅 장치로는 크레인용 C-HOOK, 크레인용 리프터, 크레인용 마그네틱 등이 사용될 수 있다.

크레인 몸체(110)는 도시하지 않은 로직 컨트롤러로부터 전송되는 제어 신호에 응답하여 차량 또는 적재물이 위치하는 장소로 이동하며, 제1 장소에 위치하는 적재물을 리프팅 장치를 이용하여 제2 장소에 실어나른다. 로직 컨트롤러는 지상국 컴퓨터로부터 전송되는 제어 신호에 응답하여 크레인 몸체(110)를 제어하며, 지상국 컴퓨터는 관리자가 전체 작업을 감시 및 제어할 수 있는 운전자 조작 인터페이스 화면을 제공한다. 크레인 몸체(110)에는 다양한 종류가 포함될 수 있다.

형상 측정 장치(120)는 적재물의 형상을 측정하기 위한 장치로서 레이저 측정 스캐너 또는 디지털 카메라 등이 될 수 있다. 형상 측정 장치(120)는 고정형 또는 이동형으로 구성될 수 있으며, 이동형으로 구성되는 경우 몸체가 이동 레일을 따라 좌우로 이동할 수 있다. 형상 측정 장치(120)는 도시하지 않는 로직 컨트롤러로부터 전송된 제어신호에 따라 그 하부에 위치하는 적재물의 형상을 스캔 또는 촬영하고, 스캔 데이터 또는 촬영 데이터를 로직 컨트롤러로 전송할 수 있다.

형상 측정 장치(120)는 크레인 몸체(110)에 직접 장착되어 크레인 몸체(110)와 함께 목표 위치로 이동한다. 형상 측정 장치(120)는 적재물에 따른 폭, 길이, 높이의 차이를 고려하여 측정 각도 및 위치를 변경할 수 있도록 설계된다. 형상 측정 장치(120)는 동서 방향으로 움직일 수 있는 제1 모터, 남북 방향으로 움직일 수 있는 제2 모터, 및 좌우 방향으로 움직일 수 있는 제3 모터를 구비한다. 한편, 형상 측정 장치(120)는 리프팅 장치 중앙에 직접 장착될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 크레인 제어 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 크레인 제어 시스템은, 통신부(210), 제어부(220), 구동부(230), 측정부(240), 및 분석부(250)를 포함한다. 이하, 이들 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

통신부(210)는 상위 컴퓨터로부터 명령어를 전송받거나 상위 컴퓨터로 보정 데이터를 전송하는 수단이다. 통신부(210)는 상위 컴퓨터로부터 전송받은 명령어를 제어부(220)에 출력하고, 제어부(220)로부터 입력받은 보정 데이터를 상위 컴퓨터로 전송한다. 상위 컴퓨터가 생성하는 명령어는 형상 측정 장치의 동작 개시에 관한 것이고, 제어부(220)가 생성하는 보정 데이터는 무인 크레인의 위치 제어에 관한 것이다. 상위 컴퓨터는 크레인 제어기일 수 있다.

제어부(220)는 통신부(210)로부터 명령어를 입력받고 입력받은 명령어에 대응하는 제어 신호를 생성하여 구동부(230)와 측정부(240)로 출력한다. 제어부(220)는 분석부(250)로부터 전송받은 분석 데이터를 바탕으로 크레인의 위치를 조정하기 위한 보정 데이터를 생성하여 통신부(210)로 출력한다. 제어부(220)는 로직 컨트롤러의 일부를 구성할 수 있으며, 로직 컨트롤러는 통신부(210), 제어부(220), 및 분석부(250)를 포함하여 일체로 구성될 수 있다.

구동부(230)는 제어부(220)로부터 제어 신호를 입력받고 입력받은 제어 신호 에 상응하게 모터를 동작시켜 측정부(240)의 측정 각도 및 위치를 변경시킨다. 구동부(230)는 그 측정 각도를 동서 방향으로 회전시키는 제1 모터, 그 측정 각도를 남북 방향으로 회전시키는 제2 모터, 및 그 몸체를 좌우 방향으로 이동시키는 제3 모터를 포함한다. 이로 인해, 측정부(240)는 여러 각도 및 여러 위치에서 적재물의 형상을 연속적으로 측정할 수 있다.

측정부(240)는 제어부(220)로부터 제어 신호를 입력받고 입력받은 제어 신호에 상응하게 적재물의 형상을 측정하여 측정 데이터를 생성한다. 측정부(240)는 생성한 측정 데이터를 분석부(250)로 출력한다. 상기 적재물은 컨테이너, 슬래브, 코일 등일 수 있다. 측정부(240)는 제어 신호의 간격에 상응하는 시간 주기로 적재물의 형상을 연속적으로 측정한다. 측정부(240)는 적재물의 길이, 폭, 및 높이 등을 측정할 수 있는 레이저 측정 스캐너일 수 있다.

분석부(250)는 측정부(240)로부터 측정 데이터를 입력받고 입력받은 측정 데이터를 바탕으로 분석 데이터를 생성한다. 분석부(250)는 생성한 3차원 분석 데이터를 제어부(220)로 출력한다. 분석부(250)는 1차적으로 동일한 위치의 여러 각도에서 생성한 스캔 데이터를 통합하여 2차원 분석 데이터를 생성하고, 2차적으로 서로 다른 위치에서 생성한 2차원 분석 데이터를 통합하여 3차원 분석 데이터를 생성한다. 분석 데이터는 적재물의 형상과 크레인과의 상대 위치일 수 있다.

제어부(220)는 분석부(250)로부터 분석 데이터를 입력받고 입력받은 분석 데이터에 상응하는 보정 데이터를 생성한다. 분석 데이터는 적재물의 형상(X축 길이, Y축 폭, Z축 높이)에 관한 정보를 포함하며, 크레인에 장착된 리프팅 장치와 적재 물과의 상대 거리(X축 거리, Y축 거리, Z축 거리)에 관한 정보를 포함한다. 제어부(220)는 적재물과의 상대 위치 정보를 바탕으로 크레인 및 이에 장착된 리프팅 장치가 정확하고 신속하게 적재물로 이동하기 위한 위치 보정 데이터를 생성한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무인 크레인을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무인 크레인은, 적재물을 이송시키는 크레인 몸체(310), 크레인 몸체(310)에 설치되는 제1 형상 측정 장치(320), 및 크레인몸체(310)에 설치되는 제2 형상 측정 장치(330)를 포함한다. 이하, 도 1과의 차이점을 중심으로 이들 구성 요소들에 대해 상세히 설명한다.

제1 형상 측정 장치(320)는 적재물의 형상을 측정하기 위한 장치로서 레이저 측정 스캐너가 될 수 있다. 제1 형상 측정 장치(320)는 고정형 또는 이동형으로 구성될 수 있으며, 이동형으로 구성되는 경우 몸체가 이동 레일을 따라 제1 이동 범위 내에서 좌우로 움직일 수 있다. 제1 형상 측정 장치(320)는 도시하지 않은 로직 컨트롤러로부터 전송된 제어 신호에 따라 그 하부에 위치하는 적재물의 형상을 스캔하고, 스캔하여 생성한 데이터를 로직 컨트롤러로 전송할 수 있다.

제2 형상 측정 장치(330)는 적재물의 형상을 측정하기 위한 장치로서 디지털 카메라가 될 수 있다. 제2 형상 측정 장치(330)는 고정형 또는 이동형으로 구성될 수 있으며, 이동형으로 구성되는 경우 몸체가 이동 레일을 따라 제2 이동 범위 내에서 좌우로 움직일 수 있다. 제2 형상 측정 장치(330)는 도시하지 않은 로직 컨트롤러로부터 전송된 제어 신호에 따라 그 하부에 위치하는 적재물의 형상을 촬영하고, 촬영하여 생성한 데이터를 로직 컨트롤러로 전송할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 형상 측정 장치(320)와 제2 형상 측정 장치(330)는 각각 레이저 스캐너와 디지털 카메라로 구성될 수 있으며, 서로 다른 위치에서 동일한 적재물을 스캔 또는 촬영하고, 생성한 스캔 데이터 또는 촬영 데이터를 로직 컨트롤러로 전송한다. 이로 인해, 로직 컨트롤러는 동일한 적재물에 대해 동일한 각도와 위치에서 생성한 서로 다른 데이터를 합성하여 적재물의 형상을 분석할 수 있으므로 적재물의 형상을 정확하게 파악할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 크레인 제어 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 크레인 제어 시스템은, 통신부(410), 제어부(420), 제1 구동부(430), 제2 구동부(435), 제1 측정부(440), 제2 측정부(445), 및 분석부(450)를 포함한다. 이하, 도 2와의 차이점을 중심으로 이들 구성 요소들에 대해 상세히 설명한다.

제어부(420)는 통신부(410)로부터 명령어를 입력받고 입력받은 명령어에 대응하는 제어 신호를 생성하여 구동부(430,435) 및 측정부(440,445)로 출력한다. 제어부(420)가 출력하는 제어 신호에 따라 제1 구동부(430)와 제2 구동부(435)는 서로 다르게 동작할 수 있다. 마찬가지로, 제어부(420)가 출력하는 제어 신호에 따라 제1 측정부(440) 및 제2 측정부(445)는 서로 다르게 동작할 수 있다. 제어부(420)는 분석부(450)와 일체로 형성된 마이크로프로세서일 수 있다.

제1 구동부(430)는 제1 측정부(440)의 측정 각도를 동서 방향 또는 남북 방향으로 변경시킬 수 있다. 제1 구동부(430)는 이동 레일을 따라 제1 측정부(440)를 제1 이동 범위 내에서 이동시킬 수 있다. 제2 구동부(435)는 제2 측정부(440)의 측정 각도를 동서 방향 또는 남북 방향으로 변경시킬 수 있다. 제2 구동부(435)는 이동 레일을 따라 제2 측정부(440)를 제2 이동 범위 내에서 이동시킬 수 있다. 변경가능한 측정 각도의 기본 단위는 0.2°내지 1°인 것이 바람직하다.

제1 측정부(440)는 크레인 몸체의 하단 좌측에 설치되는 레이저 측정 스캐너이며, 직렬 케이블을 통해 로직 컨트롤러와 직접 연결된다. 제1 측정부(440)는 이동 레일을 따라 이동할 수 있으며 서로 다른 위치에서 적재물의 형상을 측정한다. 제2 측정부(445)는 크레인 몸체의 하단 우측에 설치되는 디지털 카메라이며, 직렬 케이블을 통해 로직 컨트롤러와 직접 연결된다. 제2 측정부(450)는 이동 레일을 따라 이동할 수 있으며 서로 다른 위치에서 적재물의 형상을 측정한다.

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무인 크레인을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 무인 크레인은, 적재물을 이송시키는 크레인 몸체(510), 크레인 몸체(510)에 설치되는 제1 형상 측정 장치(520), 크레인 몸체(510)에 설치되는 제2 형상 측정 장치(530), 및 크레인 기둥에 설치되는 제3 형상 측정 장치(540)를 포함한다. 이하, 도 1과의 차이점을 중심으로 이들 구성 요소들에 대해 상세히 설명한다.

크레인 몸체(510)는 운전자 없이 제어 프로그램에 의해 그 움직임이 제어되는 크레인으로서 하단부에 바퀴가 달린 자동화 크레인이다. 도 1에 도시된 크레인은 바닥에 일정한 간격을 두고 설치되는 가이드 레일의 위를 이동하는 크레인으로, 주로 공장 또는 부두에서 하역용으로 사용되는 갠트리 크레인이 될 수 있다. 갠트 리 크레인은 천장 크레인과 달리, 크레인 몸체(510)의 양단에 바퀴가 달린 기둥이 설치되어 바닥 위를 이동할 수 있다.

한편, 크레인 몸체, 기둥 및 바퀴로 구성되는 바퀴달린 무인 크레인은 여러 가지 방법을 통해 적재물의 위치를 추적할 수 있는데 그 구체적인 유형을 설명하면 다음과 같다. ⅰ)영상추적기를 이용한 위치 추적방법, ⅱ)마그네틱 자력을 이용한 위치 추적 방법, ⅲ)유도 전류를 이용한 위치 추적 방법, ⅳ)레이저 반사를 이용한 위치 추적 방법 등이 있다. 본 발명에 따른 무인 크레인은 상기 방법 중 어느 하나를 통해 적재물의 위치를 추적할 수 있다.

제1 형상 측정 장치(520)는 적재물의 형상을 측정하기 위한 장치로서 레이저 측정 스캐너가 될 수 있다. 제1 형상 측정 장치(520)는 고정형 또는 이동형으로 구성될 수 있으며, 이동형으로 구성되는 경우 몸체가 이동 레일을 따라 제1 이동 범위 내에서 좌우로 움직일 수 있다. 제1 형상 측정 장치(520)는 로직 컨트롤러로부터 전송된 제어 신호에 따라 그 하부에 위치하는 적재물의 형상을 스캔하고, 스캔하여 생성한 데이터를 로직 컨트롤러로 전송할 수 있다.

제2 형상 측정 장치(530)는 적재물의 형상을 측정하기 위한 장치로서 디지털 카메라가 될 수 있다. 제2 형상 측정 장치(530)는 고정형 또는 이동형으로 구성될 수 있으며, 이동형으로 구성되는 경우 몸체가 이동 레일을 따라 제2 이동 범위 내에서 좌우로 움직일 수 있다. 제2 형상 측정 장치(530)는 로직 컨트롤러로부터 전송된 제어 신호에 따라 그 하부에 위치하는 적재물의 형상을 촬영하고, 촬영하여 생성한 데이터를 로직 컨트롤러로 전송할 수 있다.

제3 형상 측정 장치(540)는 적재물의 형상을 측정하기 위한 장치로서 레이저 측정 스캐너 또는 디지털 카메라가 될 수 있다. 제3 형상 측정 장치(540)는 고정형 또는 이동형으로 구성될 수 있으며, 이동형으로 구성되는 경우 몸체가 이동 레일을 따라 제3 이동 범위 내에서 상하로 움직일 숭 있다. 제3 형상 측정 장치(540)는 로직 컨트롤러로부터 전송된 제어 신호에 그 전방에 위치하는 적재물의 형상을 스캔/촬영하고, 스캔/촬영하여 생성한 데이터를 로직 컨트롤러로 전송할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제3 형상 측정 장치(540)은 레이저 스캐너 또는 디지털 카메라로 구성될 수 있으며, 무인 크레인의 기둥에서 전방에 위치한 적재물을 스캔 또는 촬영하고, 생성한 스캔 데이터 또는 촬영 데이터를 로직 컨트롤러로 전송한다. 상기 스캔 데이터 또는 촬영 데이터는 적재물의 높이에 관한 정확한 정보가 포함된다. 이로 인해, 로직 컨트롤러는 서로 다른 3개의 형상 측정 장치로부터 전송된 데이터를 바탕으로 적재물의 형상을 정확하게 파악할 수 있는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 크레인 제어 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 크레인 제어 시스템은, 통신부(610), 제어부(620), 제1 구동부(630), 제2 구동부(632), 제3 구동부(634), 제1 측정부(640), 제2 측정부(642), 제3 측정부(644), 및 분석부(650)를 포함한다. 이하, 도 2와의 차이점을 중심으로 이들 구성 요소들에 대해 상세히 설명한다.

제어부(620)는 통신부(610)로부터 명령어를 입력받고 입력받은 명령어에 대응하는 제어 신호를 생성하여 구동부(630,632,634)와 측정부(640,642,644)로 출력 한다. 제어부(420)가 출력하는 제어 신호에 따라 구동부(630,632,634)와 측정부(640,642,644)는 서로 다르게 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동부(630)와 제2 구동부(632)를 제외한 제3 구동부(634)만이 동작할 수 있고, 제1 측정부(640)를 제외한 제2 측정부(642)와 제3 측정부(644)만이 동작할 수 있다.

제1 구동부(630)는 제1 측정부(640)의 각도를 변경하거나 제1 측정부(640)의 위치를 변경할 수 있다. 제2 구동부(632)는 제2 측정부(642)의 각도를 변경하거나 제2 측정부(642)의 위치를 변경할 수 있다. 제3 구동부(634)는 제3 측정부(644)의 각도를 변경하거나 제3 측정부(644)의 위치를 변경할 수 있다. 제1 구동부(630), 제2 구동부(632), 및 제3 구동부(634)는 서로 독립적으로 동작하며, 각각 측정 각도 및 중심 위치를 변경하기 위한 복수 개의 모터를 구비할 수 있다.

제1 측정부(640)는 크레인 몸체의 하단 좌측에 설치되는 레이저 측정 스캐너이며, 직렬 케이블을 통해 로직 컨트롤러와 직접 연결된다. 제2 측정부(642)는 크레인 몸체의 하단 우측에 설치되는 디지털 카메라이며, 직렬 케이블을 통해 로직 컨트롤러와 직접 연결된다. 제3 측정부(644)는 크레인 기둥의 전단 중앙에 설치되는 레이저 측정 스캐너 또는 디지털 카메라이며, 직렬 케이블을 통해 로직 컨틀로러와 직접 연결된다. 이들은 모두 이동형으로 구성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 크레인 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

크레인을 동작시켜 차량 및 적재물이 위치하는 목표 장소로 이동한다(710). 크레인에는 천장 크레인, 지브 크레인, 갠트리 크레인 및 케이블 크레인 등이 포함 될 수 있다. 크레인은 운전자 없이 제어 프로그램에 따라 동작하는 무인 크레인이다. 크레인의 중앙에는 컨테이너, 슬래브, 코일 등과 같은 적재물을 집어서 운반하기 위한 리프팅 장치가 설치된다. 크레인 몸체는 천장 또는 바닥에 설치된 가이드 레일을 따라 이동하며, 적어도 하나의 형상 측정 장치가 설치되어 있다.

크레인에 설치된 형상 측정 장치를 이용하여 차량 및 적재물의 형상을 측정한다(720). 형상 측정 장치는 크레인의 몸체 또는 기둥에 설치될 수 있으며 복수 개일 수 있다. 형상 측정 장치는 레이저 측정 스캐너 및/또는 디지털 카메라일 수 있으며, 회전 모터에 의해 중심점을 기준으로 소정 각도 범위 내에서 회전할 수 있으며, 이동 레일을 따라 소정 이동 범위 내에서 좌우 또는 상하로 이동할 수 있다. 형상 측정 장치는 차량 및 적재물의 형상을 연속적으로 측정한다.

형상 측정 장치가 측정한 차량 및 적재물의 형상을 분석한다(730). 형상 측정 장치는 서로 다른 각도 및 위치에서 차량 및 적재물의 형상을 측정하므로, 레이저 측정 스캐너 또는 디지털 카메라를 통해 획득한 형상 데이터는 복수 개이다. 따라서 복수 개의 형상 데이터를 합성하여 분석 데이터를 생성한다. 상기 분석 데이터에는 차량 및 적재물의 길이(X축 길이, Y축 길이, Z축 길이)뿐만 아니라 이들과 크레인 몸체와의 거리(X축 거리, Y축 거리, Z축 거리)도 포함된다.

생성한 분석 데이터에 상응하게 크레인의 현재 위치를 보정한다(740). 상기 분석 데이터를 바탕으로 크레인 몸체의 중심과 적재물의 중심을 일치시킨다. 만일, 크레인의 중심과 적재물의 중심을 일치시킬 수 없으면 작업을 잠시 중단한다. 상기 분석 데이터를 바탕으로 크레인 몸체에 설치된 리프팅 장치를 하강하여 적재물의 중심과 일치시킨다. 리프팅 장치를 이용하여 적재물을 권상하고 레일을 이용하여 적재물을 이송한 후, 리프팅 장치를 이용하여 적재물을 권하한다(750).

한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크를 포함한다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

그러므로 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 크레인 제어 시스템을 나타내는 블록다이어그램이다.

Claims

가이드 레일을 따라 적재물을 목표 위치로 이송하는 크레인 몸체;

상기 크레인 몸체에 설치되어 물체의 형상을 측정하는 형상 측정 장치;

상기 측정한 물체의 형상을 3차원적으로 분석하는 형상 분석 장치; 및

상기 분석한 물체의 형상을 바탕으로 상기 크레인 몸체의 위치를 제어하는 크레인 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 크레인 제어 시스템은,

상기 적재물을 이송하기 위해 상기 크레인 몸체를 지지하는 크레인 기둥; 및

상기 크레인 기둥에 설치되어 물체의 형상을 측정하는 제2 형상 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 형상 측정 장치는,

상기 크레인 몸체에 각각 설치되어 서로 독립적으로 동작하는 적어도 2개 이상의 형상 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어 시스템.
제3항에 있어서, 상기 형상 측정 장치 및 제2 형상 측정 장치는,

소정 범위 내에서 측정 각도가 변경되도록 몸체가 중심점을 기준으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 크레인 제어 시스템.
제4항에 있어서, 상기 형상 측정 장치 및 제2 형상 측정 장치는,

소정 범위 내에서 측정 위치가 변경되도록 몸체가 이동 레일을 따라 이동가능한 것을 특징으로 하는 크레인 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 형상 분석 장치는,

서로 다른 각도 및 서로 다른 위치에서 측정한 물체의 형상을 합성하여 상기 물체의 형상을 3차원적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어 시스템.
제6항에 있어서, 상기 크레인 제어기는,

상기 분석한 물체의 형상에 상응하게 상기 크레인 몸체에 설치된 리프팅 장치의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어 시스템.
크레인을 적재물이 존재하는 목표 위치로 이송하는 단계;

상기 크레인에 설치된 형상 측정기를 통해 물체의 형상을 측정하는 단계;

상기 측정한 물체의 형상을 합성하여 물체의 형상을 분석하는 단계; 및

상기 분석한 물체의 형상에 바탕으로 상기 크레인의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어 방법.
제8항에 있어서, 상기 물체의 형상을 측정하는 단계는,

상기 형상 측정기의 측정 각도 및 측정 위치를 변경하면서 물체의 형상을 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 크레인 제어 방법.
제9항에 있어서, 상기 물체의 형상을 분석하는 단계는,

서로 다른 각도 및 위치에서 측정한 물체의 형상을 합성하여 물체의 형상을 분석하는 단계인 것을 특징으로 하는 크레인 제어 방법.
제8항에 있어서, 상기 크레인의 위치를 제어하는 단계는,

상기 크레인의 중앙에 설치된 리프팅 장치의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 단계인 것을 특징으로 하는 크레인 제어 방법.
제8항에 있어서, 상기 목표 위치로 이송하는 단계는,

영상 추적기, 마그네틱 자력, 유도 전류, 및 레이저 측정기 중 어느 하나를 이용하는 단계인 것을 특징으로 하는 크레인 제어 방법.
제8항 내지 제11항의 방법을 실행하기 위한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드를 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.