KR20100037702A - 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3ｄ 야드 맵 생성시스템 - Google Patents

효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3ｄ 야드 맵 생성시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광물의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것으로,다수 대의 이동 기기 PLC 및 레이저센서로 데이터 수집을 실행하는 제 1단계(S1)와; 체득된 데이터를 한 대의 마스터 PLC 제어장치에 저장하는 제 2단계(S2)와; PLC의 저장정보를 서버 PC에서 수집과 계산 및 저장을 실행하는 제 3단계(S3)와; 서버에서 계산 및 저장된 데이터를 HMI PC에서 3D 야드 맵을 생성하는 제 4단계(S4)와; 3D 야드 맵의 디스플레이를 통하여 야드 및 조업 데이터를 관리하는 제 5단계;를 거치는 3차원 야드 맵 구현 방법에 있어서 상기의 제 1단계에서는 붐의 러핑 각도와 슬루잉 각도의 변화와 트레블링 거리 및 안식각 및 비산각 및 높이 등의 야드 데이터가 수집되어 제 2단계의 마스터 PLC 제어장치로의 집적을 거쳐 제 3단계의 서버 PC에서 2차원의 데이터로 계산되어 데이터베이스에 저장된 후 제 4단계의 HMI PC에서 상기의 서버 PC의 데이터를 HMI PC의 3D 야드 프로그램에 입력하여 실행시킴으로써 제 5 단계의 3D 야드구현이 자동 적으로 완료되어 야드 및 조업데이터를 관리하는 방식의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것이다.
3D, 야드 맵, 안식각, 비산각, PLC, 서버 PC,HMI PC.

Description

효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3Ｄ 야드 맵 생성 시스템 {3D YARD MAP FORMATION SYSTEM FOR EFFICIENT MATERIALS YARD OF MANAGEMENT AND APPLICATION}
본 발명은 광물의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것으로, 원료(광물)의 적재 및 반출이 진행되는 원료 야드의 각 사이드 레일에 배치되어 작업을 진행하는 스태커와 리크레이머 또는 스태커/리크레이머 크레인 장비의 러프와 슬루 및 트레블 및 붐의 이동 기기 PLC 장치 및 장착 레이저센서를 이용하여 원료 야드 상에 적재된 원료의 적재 및 반출되는 형상 변화를 감지 및 측정하여 2차원 야드 맵 데이터 파일을 생성한 후 본 창출의 3차원 야드 맵 구현용 프로그램에 입력하여 실행시킴으로써 3D 입체 야드 맵 구현을 완료하여 야드의 효율적인 관리 및 운용이 가능하여 짐으로써 원료 운반선의 정박료와 인건비를 획기적으로 절감할 수 있는 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 광물의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것으로, 종래에 있어서는 사람의 목관으로 직접 야드의 조업상황을 확인하고 수작업으로 야드 맵을 작성하여 원료 야드의 적재 파일의 관리를 직사각형의 방식으로 야드 점유장소 및 야드재고를 관리 함으로써 인출중인 파일과 초기파일(인출 전)의 구별이 되지 않음으로써 야드에 데드 스페이스가 존재하여 효율적인 야드 이용이 실현되지 않았고 자동인출 개시 시에도 원격 조작으로 파일위치를 일일이 세팅하여야 하는 등의 비효율적인 야드의 관리 및 운용으로 원료 수송선박의 정박료와 인건비 등이 불필요하게 낭비되는 등의 문제점을 해결하기 위한 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 광물의 원료 야드의 효율적인 관리와 운용을 위한 3D 야드 맵 구현 시스템에 관한 것으로, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이동 기기 PLC를 이용하여 스태커와 리크레이머 또는 스태커/리크레이머 크레인 장비의 붐의 러핑 각도와 슬루잉 각도의 변화 및 트레블링 이동거리와 레이저센서에 의한 원료 야드의 적재물 형상을 감지 및 측정하여 전송하는 방법에 의하여 서버 PC에서 붐의 길이변화를 계산하고 작업지점의 시작점과 변동 점 및 야드의 길이 및 흘러내리는 거리와 날아가는 거리를 계산하여 원료 야드의 2차원 데이터 형상정보를 계산하여 데이터베이스에 저장한 후 HMI PC로 전송하여 본 창출의 3D 야드 맵 구현 프로그램을 실행시키면 자동으로 3차원의 야드 맵이 생성됨으로써 원료 야드의 효율적인 관리와 운용을 기득 시켜주는 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 광물의 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 창출을 실제의 원료 야드 조업 현장에 적용함으로써 3차원의 입체적인 원료 파일을 생성하여 디스플레이 및 관리를 할 수 있게 되어 원료 야드의 적재된 원료의 반출 및 적재 상황변화를 실시간으로 체크하여 조업에 반영을 할 수 있게 되어 효율적인 야드의 관리 및 운용을 통한 원료 운반선의 정박료 및 인건비의 획기적 절감의 효과를 가져 올 수 있는 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 광물의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 것으로, 이하 본 창출의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 3차원 야드 맵 구현을 위한 전개과정 도를 나타낸다.
도 2는 3D 야드 맵 계산을 위한 이동 기기의 단면 구조도 나타낸다.
도 3은 3D 야드 맵 생성 과정 도를 나타낸다.
도 4는 3D 야드 맵 계산 방법의 과정 도를 나타낸다.
도 5는 3D 야드 맵 생성 프로그램의 스태킹 모드의 다이어그램 과정 도를 나타낸다.
도 6는 3D 야드 맵 생성 프로그램의 리크레이밍 모드의 다이어그램 과정 도 를 나타낸다.
도 7은 3D 야드 맵 생성 프로그램의 커런트 대비 무게측정 프로그램의 다이어그램 과정 도를 나타낸다.
도 1과 도 7을 다 함께 참조하여 보면 먼저, 도 1에서 도 3의 각 위치별 이동 기기 PLC(36)가 원료 야드의 종류별 데이터를 수집하는 제 1단계(S1)를 거치고 다시 위치별 이동 기기 PLC(36)의 데이터를 마스터 PLC(35)로 집적 및 저장을 실행하는 제 2단계(S2)를 거친 후 서버 PC(34)에서는 마스터 PLC(35)에 저장되어 있는 많은 데이터들을 수집하여 원료 야드의 적재물의 각 단의 높이와 너비 및 길이를 실시간으로 계산하여 데이터베이스(34a)에 저장을 실행하는 제 3단계(S3)를 거치고 HMI PC(30)에서는 서버 PC(34)의 2D 야드 맵 데이터 정보를 이용하여 본 창출의 3D야드 맵 생성 프로그램(도4,도5,도6)을 실행하여 3D 야드 맵을 구현하는 제 4단계를 거쳐 제 5단계에서 3D야드 맵의 디스플레이를 통한 야드 및 조업데이터의 관리를 실행하는 단계를 거침으로써 완료되는 것이다.
상기의 전체적인 3D 야드 맵 형성과정을 각 단계별로 도면을 참조하여 상세히 설명하여 보면 도 2는 원료 야드의 각 레일에 배치되는 스태커/리크레이머(20)가 도시되어 있는바 스태킹 모드 또는 리크레밍 모드의 작업이 진행되면서 붐(21)의 끝단의 작업 위치 점이 상.하.좌.우로 변동하는데 상기 변동하는 끝단의 작업 위치 점을 실시간으로 감지 및 측정하기 위한 데이터를 얻기 위하여 먼저 붐(21) 끝단의 좌.우 위치 변동 점의 2차원 화를 위한 데이터들을 도출하기 위하여 야드 상의 원료 적재 정보를 수집하는 방법으로서는 기본 붐(21)의 표준길이를 49m로 하 고 붐(21)의 좌.우 슬루잉 각도(23a)의 범위(230°~270°) 안에서 스태커/리크레이머(20)의 슬루(23)에 의한 슬루잉 각도(23a)의 변동에 따른 붐의 좌.우 길이변화를 도 3에서와 같이 다수 대의 이동 기기 PLC(36)가 각 부분별로 1차적으로 야드 데이터를 수집한 다음 제 2단계(S2) 에서는 한 대의 마스터 PLC(35)에 각각의 데이터들을 집적하여 저장을 실행하고 그 다음 제 3단계의 서버 PC(34)에서는 마스터 PLC (35)의 집적되어 저장된 야드 데이터를 수집하여 하기의 공식들(1~4)을 이용하여 2차원 데이터로 계산하여 데이터베이스(34a)에 저장하여 그 다음 단계인 제 4단계에서의 HMI 3D 프로그램에 2D 데이터를 제공하는 기능을 담당한다.
서버 PC(34)에서는 하기의 시작점 공식인 제 1공식과 제 2공식을 이용하여 X,Y 좌표점을 계산하면 붐(21)의 상.하,좌.우의 실시간 작업위치 점이 도출되는 것으로 공식은 하기와 같다.
제 1공식:X=cosθL
(X=붐의 좌.우 유동길이,θ=좌.우 슬루잉 각도,L=붐의 표준길이)
다음으로 붐(21)의 끝단의 상.하 작업위치 변동 점의 도출방법은 스태커/리크레이머(20)의 러프(22)의 상.하로 최고점 각도(22a)인 110°에서 최저점 각도 (22b)인 78°의 범위 안에서 이루어지는 상.하 러핑 각도(22c)의 변동에 따른 붐의 상.하 길이 변화를 측정하면 도출이 가능한 것으로 그 공식은 다음과 같다.
제 2공식:Y=cosθL
(Y=붐의 상.하 유동길이,θ=상.하 러핑 각도,L=붐의 표준길이).
다음으로 서버 PC(34)에서는 원료 탄이 원료 야드 상에 쌓이는 좌.우 직경 폭과 날아간 거리에 따른 원료 탄이 쌓이는 지점을 도출하기 위한 2차원 데이터 정보를 계산하기 위한 방법으로 먼저, 스태킹모드에서 원료 탄이 흘러내리는 범위(좌.우 폭)를 도출하기 위한 방법으로는 붐(21)의 끝단의 높이와 안식각(분자입자를 쌓을 경우에 그 사면과 수평면이 이루는 각)을 이용하면 도출이 가능한 것으로 그 공식은 다음과 같다.
제 3공식:W=tanθH
(W=적재 폭,θ=안식각,H=높이).
다음으로 서버 PC(34)가 스태킹모드에서 원료 탄이 날아간 거리를 도출하기 위한 방법으로 붐(21)의 끝단의 높이와 비산각(탄이 날아가면서 수평면과 이루는 각도)을 이용하면 도출이 가능한 것으로 그 공식은 다음과 같다.
제 4공식:M=θH
(M=탄이 날아간 거리 or 탄이 쌓이는 지점,θ=비산각,H=높이).
상기와 같은 방법으로 2차원의 원료 야드의 파일(PILE)을 형성하는 방법에 있어서 파일의 길이는 트레블(21c)의 이동거리의 계산에 의해고 적재 파일 형상은 스태커(STACKER)(20)의 붐(21) 앞의 끝 위치와 원료 품목마다 안식각에 의해서 결정되고 인출 파일 형상은 리크레이머(RECLAIMER)(20)의 버켓(21b) 앞의 끝 궤적에서 적재 파일 형상을 그때마다 수정하는 방식에 의하여 상시 현실 파일 형상과 비슷한 모양의 2차원 데이터 파일을 생성해 내는 것이며 현 적용 단계에서는 하나의 파일(PILE)에 탄의 종류 및 적산치와 야드당 적산치 및 각 단의 로우 포지션(LOW POSITION)과 하잇 포지션(HIGH POSITION)이 표기된다.
다음으로 제 4단계(S4)에서는 상기 서버 PC(34)에서 계산되고 저장된 2D 야드 데이터를 HMI PC(30)로 전송받아 HMI 3D 야드 프로그램을 실행하여 3D 야드 맵을 생성하는데 도면 4는 3D 야드 맵 리크레이밍 모드의 계산 방법의 과정 도를 나타내는 것으로 먼저 서버 PC(34)로 부터 제 1좌표(40a)와 제 2좌표(40b) 및 제 3좌표(40c)를 받아와서 스타트 포지션(40)을 평면 야드(42)의 일정 지점에 표시하고 제 4좌표(41a)와 제 5좌표 (41b)를 받아와서 앤드 포지션(41)을 평면 야드(42)의 우측 단에 표시한 후 상기의 좌표를 가지고 스타트 포지션(40)의 포지션 곡선(43a)을 표현하여 평면 야드 (42)상에 원료 야드(43)를 표현하는데 이때의 포지션 곡선 (43a)의 반지름은 붐(21)의 거리를 나타내며 다음으로 서버 PC(34)로 부터 쌓인 광물의 높이 좌표인 제 6좌표(44a)와 제 7좌표(44b)를 받아와서 측면 야드(44) 상의 일정 지점에 표시하여 높이로부터 바닥까지 높이 곡선(45a)처리를 표현하여 광물의 측면 단의 높이를 표현하여 측면 원료 야드(45)가 표현되는데 이때의 곡선(45a)의 반지름은 버켓(21b)의 반지름을 나타내는 것인바 상기와 같은 모든 데이터를 조합하여 각 단을 3D 빗면(46a)과 3D 야드(46)로 구현을 하는데 최대 5단까지의 단의 생성 구현이 가능하다.
또한 제 4단계(S4)에서는 상기와 같은 방식의 야드 맵 계산 방법으로 3D 야드 맵을 자동으로 생성시켜주는 본 창출의 HMI 3D 야드 맵 프로그램(50)(60)(70)이 HMI PC (30)에 설치되어 있으므로 작업자가 스태킹모드의 야드 데이터와 조업 데이터를 관리하고자 할 경우에는 도 5의 3D 야드 맵 프로그램(50)에서 스태킹 모드 (Stacking Mode)(51)로 실행되어 CRT(31)에 디스플레이된 작업 데이터 현황을 야드 데이터 관리기(32)나 조업 데이터 관리기(33)로 관리 및 조정하면 되는 것이고 작업자가 리크레이밍 모드의 데이터를 관리하고자 할 경우에는 도 6의 리크레이밍 모드(Reclaiming Mode)(60)로 실행되어 CRT(31)에 디스플레이된 작업 데이터 현황을 야드 데이터 관리기(32)나 조업 데이터 관리기(33)로 관리 및 조정하면 되는 것이다.
상기의 3D 야드 맵 생성 프로그램(50)의 도 5와 도 6의 스태킹 모드(51)와 리크레이밍 모드(60)의 실행 단계에 있어서 각종 입력 데이터로는 스타트 포지션 (40), 앤드 포지션(41), 파일높이, 탄종명, 인칭데이터, 현재 트레블, 현재 슬루, 현재 러프, 적산치, 레이저센서데이터, 벨트스케일데이터 등이 있는바 붐 벨트 스케일 무게 판단 단계(52)(61)에서는 도 7의 커런트 대비 무게 측정 프로그램(70)이 자동 실행되어 붐 벨트 스케일의 무게 판단 단계(52)(61)에 벨트 스케일의 커런트 대비 무게 판단 정보 값을 실시간으로 자동 판단 제공기능이 실행되는 방식의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 관한 발명이다.
도 1은 3차원 야드 맵 구현을 위한 전개과정 도를 나타낸다.
도 2는 3D 야드 맵 계산을 위한 이동 기기의 단면 구조도 나타낸다.
도 3은 3D 야드 맵 생성 과정 도를 나타낸다.
도 4는 3D 야드 맵 계산 방법의 과정 도를 나타낸다.
도 5는 3D 야드 맵 생성 프로그램의 스태킹 모드의 다이어그램 과정 도를 나타낸다.
도 6는 3D 야드 맵 생성 프로그램의 리크레이밍 모드의 다이어그램 과정 도를 나타낸다.
도 7은 3D 야드 맵 생성 프로그램의 커런트 대비 무게측정 프로그램의 다이어그램 과정 도를 나타낸다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
(S1)--개별 이동 기기 PLC의 제어 및 데이터 수집 단계.
(S2)--마스터 PLC로의 데이터 집적 및 저장 단계.
(S3)--서버 PC의 전송된 데이터의 계산과 데이터베이스 저장 단계.
(S4)--HMI PC의 3D 야드 맵 프로그램의 실행 및 3D 야드 맵의 구현 단계.
(S5)--야드 및 조업 데이터의 관리 단계.
(20)--스태커/리크레이머 (21)--붐
(21a)--붐의 길이 (21b)--버켓
(21c)--트레블 (22)--러프
(22a)--최고점 각도 (22b)--최저점 각도
(22c)--러핑 각도 (23)--슬루
(23a)--슬루잉 각도 (30)--HMI PC
(31)--CRT (32)--야드 데이터 관리기
(33)--조업 데이터 관리기 (34)--서버 PC
(34a)--데이터 베이스 (35)--마스터 PLC
(36)--이동 기기 PLC (40)--스타트 포지션
(40a)--제 1좌표 (40b)--제 2좌표
(40c)--제 3좌표 (41)--앤드 포지션
(41a)--제 4좌표 (41b)--제 5좌표
(42)--평면 야드 (43)--원료 야드
(43a)--포지션 곡선 (44)--측면 야드
(44a)--제 6좌표 (44b)--제 7좌표
(45)--측면 워료 야드 (45a)--높이 곡선
(46)--3D 야드 (46a)--3D 빗면
(50)--3D 야드 맵 생성 프로그램 (51)--스태킹 모드
(52)--스태커 벨트스케일의 무게판단 단계
(60)--리크레이밍 모드
(61)--리크레이머 벨트스케일의 무게판단단계
(70)--커런트 대비 무게 측정 프로그램.

Claims (4)

  1. 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템에 있어서, 개별 이동 기기 PLC(36)가 원료 야드의 스태커/리크레이머(20)를 제어 및 데이터를 수집하는 제 1단계(S1)와; 마스터 PLC(35)로의 상기 데이터들을 집적하여 저장을 실행하는 제 2단계(S2)와; 상기 저장 데이터들을 서버 PC(34)로 전송하여 수집된 후 2D 데이터로 계산하여 데이터베이스(34a)에 저장을 실행하는 제 3단계(S3)와; 상기 계산된 2D 데이터를 전송받아 HMI PC(30)에서 3D 야드 맵 생성 프로그램(50)을 적용하여 스태킹모드(51)와 리크레이밍모드(60)를 커런트 대비 무게 측정 프로그램(70)과 동시에 실행하여 CRT(31)의 디스플레이를 통한 3D 야드 맵의 구현과 조업 현황의 구현을 실현하는 제 4단계(S4)와; 상기 구현된 3D 야드 맵과 조업 현황을 토대로 실시간으로 야드 데이터 관리기(32)와 조업 데이터 관리기(33)를 통하여 운용 및 관리를 실행하는 제 5단계(S5); 를 통하여 완료되는 방법의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서 제 1단계(S1)와 제 2단계(S2)의 스태커/리크레이머(20)의 야드(42)(44)상에서의 원료 야드(43)(45)작업 데이터의 수집방법을 이동기기 PLC (36)와 마스터 PLC(35)를 이용하여 ON/OFF 제어를 통한 수집 및 저장을 실행하는 방법의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템.
  3. 제 1항에 있어서 제 3단계(S3)의 서버 PC(34)가 이동 기기 PLC(36)와 마스터 PLC(35)를 통하여 전송 및 수집된 원료 야드(43)(45)의 작업 데이터를 이용하여 2D 데이터로 계산하기 위한 시작점 공식인 제 1공식:X=cosθL (X=붐의 좌.우 유동 길이,θ=좌.우 슬루잉 각도,L=붐의 표준길이)과 제 2공식:Y=cosθL (Y=붐의 상.하 유동길이,θ=상.하 러핑 각도,L=붐의 표준길이) 및 제 3공식:W=tanθH(W=적재 폭,θ=안식각,H=높이) 및 제 4공식:M=θH(M=탄이 날아간 거리 or 탄이 쌓이는 지점,θ=비산각,H=높이)을 통하여 시작점 계산을 실행하는 방법의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템.
  4. 제 1항에 있어서 제 4단계(S4)에서 HMI PC(30)가 서버 PC(34)에서 계산된 2D 야드 맵 데이터를 전송받아 3D 야드 맵으로 자동전환하기 위한 3D 야드 맵 생성 프로그램(50)인 스태킹 모드(51) 프로그램과 리크레이밍 모드(60) 프로그램과 커런트 대비 무게 측정 프로그램(70)으로 구성된 3D 야드 맵 생성 프로그램(50)을 이용하여 원료 야드(43)(45)의 현황을 3D화 하여 야드 및 조업 데이터를 관리하는 방법의 효율적 원료 야드의 관리 및 운용을 위한 3D 야드 맵 생성 시스템.
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