KR20110043293A - 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 상기 방법을 이용한 컨테이너 크레인 - Google Patents

컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 상기 방법을 이용한 컨테이너 크레인 Download PDF

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Abstract

컨테이너의 상하역 우선순위 결정방법과 그 방법을 이용한 컨테이너 크레인이 개시된다. 본 발명은 영상처리에 의하여 복수개의 컨테이너를 식별하는 단계와 식별된 복수개의 컨테이너를 라벨링하는 단계와 라벨링된 복수개의 컨테이너 중의 각각의 컨테이너와 컨테이너 크레인의 스프레더 간의 거리 및 각도를 측정하는 단계와 측정된 거리 및 각도에 따라 상기 라벨링된 복수개의 컨테이너의 상하역 우선순위를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 컨테이너 크레인의 스프레더의 움직임이 최소가 되도록 컨테이너 상하역의 우선순위를 결정함으로써, 모바일 하버가 컨테이너 선에 도킹하여 상하역 작업을 수행하는 시간을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
컨테이너 크레인, 우선순위, 상하역, 영상처리

Description

컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 상기 방법을 이용한 컨테이너 크레인{CONTAINER DOCKING PROIRITY DETERMINING METHOD AND CONTAINER CRANE USING THE METHOD}
본 발명은 컨테이너 크레인, 및 컨테이너 도킹 방법에 관한 것으로, 컨테이너 크레인의 스프레더의 움직임이 최소가 되도록 컨테이너 상하역 우선순위를 결정하는 컨테이너 도킹 방법 및 그 방법을 이용한 컨테이너 크레인에 관한 것이다.
일반적으로, 컨테이너 크레인은 컨테이너를 싣고 내리는 선적 내지 하역장비로서, 컨테이너 크레인의 선적 내지 하역 속도는 화물의 취급속도와 처리능력 한계를 결정하는 핵심적 요소이다. 따라서, 최근 선박 및 컨테이너가 대형화되어 단일 선박에 또는 선박으로부터 선적 또는 하역하여야 할 화물의 양이 증가하고, 해상에서 화물을 선적 또는 하역하는 모바일하버라는 이동항구의 개념이 등장하면서, 신속하고 정밀한 컨테이너 운반이 더욱 중요하게 되었다.
기존의 지상 컨테이너 하역 작업 시에는 작업시간 단축을 위하여 크레인 모션을 최소화하기 보다는 이동해야 할 화물(컨테이너)의 우선순위에 따라 작업을 진행하는 경우가 많았다. 따라서, 냉동 컨테이너 또는 급송 화물의 경우에는 컨테이 너 크레인의 모션이 비효율적이더라도 이를 먼저 작업하였다.
그러나, 향후 이동항구를 이용한 해상 작업시에는 이동항구가 해상에서 작업 완료후 육상으로 이동하여 하역하게 되기 때문에 화물의 하역 우선순위보다 전체화물하역의 고속화 및 자동화가 보다 중요하게 되었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 그 방법을 이용한 컨테이너 크레인은 크레인의 스프레더의 움직임이 최소화되도록 하역작업을 진행함으로써, 이동항구가 컨테이너선에 도킹하여 작업하는 시간을 단축시키는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법은 영상처리에 의하여 복수개의 컨테이너를 식별하는 단계와 식별된 복수개의 컨테이너를 라벨링하는 단계와 라벨링된 복수개의 컨테이너 중의 각각의 컨테이너와 컨테이너 크레인의 스프레더 간의 거리 및 각도를 측정하는 단계와 측정된 거리 및 각도에 따라 상기 라벨링된 복수개의 컨테이너의 상하역 우선순위를 결정하는 단계를 포함한다.
여기서,측정하는 단계는 상기 컨테이너 크레인 측의 거리센서에 의하여 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 우선순위를 결정하는 단계는 측정된 거리 및 각도를 이용하여 상기 스프레더의 움직임이 최소가 되도록 하는 컨테이너에 대하여 상기 우선순위가 높도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 우선순위를 결정하는 단계는 측정된 거리 및 각도가 각각 작을수록 컨테이너가 우선순위가 높도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 식별하는 단계는 컨테이너 표면의 색상 정보를 이용하여 상기 영상처리를 수행한 후에 상기 컨테이너를 식별하는 것을 특징으로 한다.
또한, 영상처리는 상기 컨테이너 표면의 영상에서 RGB값을 구분한 후, 구분된 상기 RGB값으로부터 유사 픽셀 그룹화를 수행하고, 상기 그룹화한 RGB 값을 하나의 영상으로 병합(merge)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 컨테이터 크레인은 스프레더와 복수개의 컨테이너를 식별하는 영상처리부와 식별된 복수개의 컨테이너 중의 각각의 컨테이너와 상기 스프레더 간의 거리 및 각도를 측정하는 거리센서와 거리센서에 의하여 측정된 거리 및 각도에 따라 상기 식별된 복수개의 컨테이너의 상하역 우선순위를 결정하는 제어부를 포함한다.
또한, 제어부는 상기 측정된 거리 및 각도를 이용하여 상기 스프레더의 움직임이 최소가 되도록 하는 컨테이너에 대하여 상기 우선순위가 높도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는 상기 측정된 거리 및 각도가 각각 작을수록 컨테이너의 상기 우선순위가 높도록 결정하는 것을 특징으로 한다.또한, 영상처리부는 상기 컨테이너 표면의 색상 정보를 이용하여 영상처리를 수행함으로써 상기 컨테이너를 식별하는 것을 특징으로 한다.
또한, 영상처리는 상기 컨테이너 표면의 영상에서 RGB값을 구분한 후, 구분된 상기 RGB값으로부터 유사 픽셀 그룹화를 수행하고, 상기 그룹화한 RGB 값을 하나의 영상으로 병합(merge)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 그 방법을 이용한 컨테이너 크레인은, 컨테이너 크레인의 스프레더의 움직임이 최소가 되도록 컨테이너 상하역의 우선순위를 결정함으로써, 모바일 하버가 컨테이너 선에 도킹하여 상하역 작업을 수행하는 시간을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 상기 방법을 이용한 컨테이너 크레인에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 구체적인 실시예들은 본 발명에 따른 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 상기 방법을 이용한 컨테이너 크레인을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.
도 1은 컨테이너선에 컨테이너가 적재되어 있는 것을 도시한 도이다. 도 2는 컨테이너 선이 기존 항구에 도킹하여 작업하고 있는 모습이다. 도 3은 일반적으로 컨테이너의 식별처리 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 컨테이너의 상하역 작업을 수행하기 위해 컨테이너를 식별하는 경우, 컨테이너를 촬영한 영상에서 컨테이너의 모서리부분(300), 혹 은 주위의 특징지표(예를들면 직선 선분, 사각형 구조) 등을 활용하였다. 그러나, 이동항구에서 컨테이너의 상하역 작업을 수행하려고 하는 경우, 도 1에 도시된 컨테이너선에 적재된 컨테이너들(100)과 같이 주위에 불변하는 식별지표(feature point) 또는 랜드마크(landmark)를 찾기 어려운 경우가 많다. 또한 컨테이너 선 위의 컨테이너들(100, 200)이 매우 조밀하게 적재되어 있기 때문에, 기존의 정보만으로는 컨테이너의 위치 등을 디텍션하기 매우 힘들다.
도 4는 본 발명에 의한 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법을 이용한 컨테이너 크레인을 기능블록으로 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 컨테이너 크레인은 컨테이너 크레인의 스프레더(400)와 제어부(410)와 영상처리부(420)와 거리센서(430)를 포함하여 구성된다.
먼저, 컨테이너 크레인의 스프레더(400)는 컨테이너(100,200)와 도킹하여 컨테이너(100, 200)를 선박 또는 부두(미도시)에 선적 또는 하역하기 위한 것이다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 스프레더(400)는 트롤리(미도시)와 연결되어 있으며, 스프레더(400)와 컨테이너(100,200)를 도킹하기 위해서는 크레인(미도시)에 설치된 트롤리를 하역할 컨테이너(100,200)의 위치에 이동시킨 후 스프레더(400)를 컨테이너(100,200)의 상측으로 내리게 된다. 다음으로, 스프레더(400)가 컨테이너(100,200)와 도킹된 후에는 스프레더(400)가 컨테이너(100, 200)를 파지한 상태에서 선적 또는 하역할 위치로 이동하게 된다.
제어부(410)는 이하에서 설명할 거리센서(430)에 의하여 측정된 거리 및 각도에 따라 영상처리부(420)에 의하여 식별된 복수개의 컨테이너의 상하역 우선순위 를 결정한다.
영상처리부(420)는 위에서 설명한 바 있는 이동항구 환경에서의 컨테이너 식별의 문제점을 인식하고, 복수의 컨테이너를 식별한다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리부(420)는 컨테이너 표면의 색상 정보를 이용하여 영상처리를 수행함으로써 상기 컨테이너를 식별한다. 주위에 특별한 식별정보가 없는 이동항구에서 컨테이너의 상하역 작업을 수행하는 환경에서는 컨테이너 표면의 색상 정보를 이용한 대략적인 컨테이너의 구분이 효과적이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 크레인 상단 높이에서 촬영된 영상에서, 본 발명에 의한 영상처리부(420)는 영상의 RGB성분을 분할하고, 분할된 영상의 RGB 성분의 각 채널에서 유사 픽셀 값을 그룹핑한다. 그 후 본 발명에 의한 영상처리부(420)는 위와 같이 영상처리된 RGB 각 성분을 하나의 영상으로 병합(merge)한 후, 직사각형(rectangular shape) 형태의 영상을 컨테이너의 대략적인 영상으로 식별하게 된다. 이 때, 병합결과, 사각형(quadrangle shape) 형태가 아닌 영상으로 판별되는 경우, 이와 같은 영상을 노이즈(noise)로 판단하여 컨테이너 영상이 아닌 것으로 판단한다.
거리센서(430)는 영상처리부(420)에 의하여 식별된 복수개의 컨테이너 중의 각각의 컨테이너 중심과 스프레더(400) 중심간의 거리 및 각도를 측정한다.
제어부(410)는 위의 거리센서(430)에 의하여 측정된 거리 및 각도를 이용하여 스프레더(400)의 움직임이 최소가 되도록 하는 컨테이너에 대하여 상기 우선순위가 높도록 결정한다. 이에 대하여 좀더 상세히 설명하면, 거리센서(430)에 의하 여 측정된 거리 및 각도가 각각 작을수록, 스프레더(400)의 움직임이 최소가 되기 때문에, 해당 조건을 만족하는 컨테이너의 우선순위가 높게 된다.
이 때, 스프레더(400)의 움직임이 최소인지를 결정하기 위한 변수 값이, 측정된 거리 및 측정된 각도의 2가지 값으로 존재하기 때문에, 이를 종합적으로 판단해야 할 필요가 있다. 따라서, 측정된 거리 및 각도를 통해 크레인의 움직임이 최소화 되는 정도로 하역 해야 할 컨테이너 순서를 결정함에 있어서, 스프레더(400)에서부터 각 컨테이너까지의 가까운 거리, 뒤틀림 각도가 최소화 되는 순서를 이용하여 각각의 컨테이너에 대한 score를 구한 후, score 가 최소가 되는 것이 우선순위가 높은 것이 되도록 정한다.
도 6은 본 발명에 의한 측정된 값을 이용하여 우선순위를 결정하는 방법을 설명하기 위한 복수개의 컨테이터 및 컨테이너 크레인의 모식도이다.
도 6을 참조하면, n번째 컨테이너에 대한 score는 다음 식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009064542273-PAT00001
여기서,
Figure 112009064542273-PAT00002
= 스프레더 중심(610)과 n번째 컨테이너 중심(620)간의 거리
Figure 112009064542273-PAT00003
= 스프레더 중심(610)과 n번째 컨테이너 중심(620) 사이의 각도
Figure 112009064542273-PAT00004
= 크레인(붐대)의 이동 축(600)과 컨테이너 중심(620) 사이의 각도
w1,2 : 거리, 각도에 대한 각각의 weighting factor에 해당한다.
도 5는 본 발명에 의한 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법을 도시한 흐름도이다. 도4, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 의한 컨테이너의 상하역 우선순위 결정방법을 이하에서 상세하게 설명한다.
먼저, 영상처리부(420)는 영상처리에 의하여 복수개의 컨테이너를 식별한다(500단계). 이때, 영상처리부(420)는 컨테이너 표면의 색상 정보를 이용하여 영상처리를 수행한 후에 복수개의 컨테이너를 식별한다. 좀더 자세히 살펴보면, 영상처리는 컨테이너 표면의 영상에서 RGB값을 구분한 후, 구분된 상기 RGB값으로부터 유사 픽셀 그룹화를 수행하고, 상기 그룹화한 RGB 값을 하나의 영상으로 병합(merge)하여 그 중에서 직사각형 형태의 영상을 식별함으로써 최종적으로 컨테이너 영상을 식별하게 된다.
본 발명에 의한 컨테이너 크레인의 제어부(410)는 500단계에 의하여 식별된 복수개의 컨테이너를 라벨링한다(510단계). 복수개의 컨테이너의 상하역 우선순위를 결정할 때, 라벨링에 의하여 각각의 컨테이너를 구별하기 위함이다.
다음으로, 거리센서(430)는 영상처리를 통해 검출된 각각의 라벨링된 컨테이너와 컨테이너 크레인의 스프레더(400) 간의 실제거리를 측정하고 영상에서 얻어진 컨테이너와 스프레더의 중심 정보를 이용해 각도를 측정한다(520단계). 그 후, 제어부(410)는 측정된 거리 및 각도에 따라 라벨링된 복수개의 컨테이너들의 상하역 우선순위를 결정한다(530단계). 이때, 컨테이너들의 우선순위를 결정하는 단계는 측정된 거리 및 각도를 이용하여 스프레더(400)의 움직임이 최소가 되도록 하는 컨테이너에 대하여 상기 우선순위가 높도록 결정하게 된다. 이를 좀더 상세히 설명하 면,측정된 거리 및 각도가 각각 작을수록 컨테이너가 우선순위가 높도록 결정하게 된다. 측정된 거리 및 각도의 2가지 변수를 고려하여, 크레인의 움직임이 최소화 되는 정도로 상하역 작업을 수행할 컨테이너의 우선순위를 결정하는 자세한 방법에 대하여는 도6과 관련된 수식을 통하여 이미 상술한 바와 같다.이상 본 발명의 실시예들에 따른 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 상기 방법을 이용한 컨테이너 크레인의 구체적인 실시 형태를 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이 외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것은 명백하다.
도 1은 컨테이너선에 컨테이너가 적재되어 있는 것을 도시한 도이다.
도 2는 컨테이너 선이 이동항구에 컨테이너를 도킹하기 위해 작업 준비중인 것을 도시한 도이다.
도 3은 일반적으로 컨테이너의 식별처리 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명에 의한 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법을 이용한 컨테이너 크레인을 기능블록으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 의한 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 의한 측정된 값을 이용하여 우선순위를 결정하는 방법을 설명하기 위한 복수개의 컨테이터 및 컨테이너 크레인의 모식도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
400: 스프레더 410: 제어부
420: 영상처리부 430: 거리센서

Claims (9)

  1. 영상처리에 의하여 복수개의 컨테이너를 식별하는 단계;
    상기 식별된 복수개의 컨테이너를 라벨링하는 단계;
    상기 라벨링된 복수개의 컨테이너 중의 각각의 컨테이너와 컨테이너 크레인의 스프레더 간의 거리 및 각도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 거리 및 각도에 따라 상기 라벨링된 복수개의 컨테이너의 상하역 우선순위를 결정하는 단계
    를 포함하는 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는 상기 컨테이너 크레인 측의 거리센서에 의하여 측정하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 우선순위를 결정하는 단계는
    상기 측정된 거리 및 각도를 이용하여 상기 스프레더의 움직임이 최소가 되도록 하는 컨테이너에 대하여 상기 우선순위가 높도록 결정하는 것을 특징으로 하 는 컨테이너의 상하역 우선순위 결정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식별하는 단계는
    상기 컨테이너 표면의 색상 정보를 이용하여 상기 영상처리를 수행한 후에 상기 컨테이너를 식별하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 상하역 우선순위 결정방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상처리는 상기 컨테이너 표면의 영상에서 RGB값을 구분한 후, 구분된 상기 RGB값으로부터 유사 픽셀 그룹화를 수행하고, 상기 그룹화한 RGB 값을 하나의 영상으로 병합(merge)하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 상하역 우선순위 결정방법.
  6. 컨테이너 크레인의 스프레더;
    복수개의 컨테이너를 식별하는 영상처리부;
    상기 식별된 복수개의 컨테이너 중의 각각의 컨테이너와 상기 스프레더 간의 거리를 측정하는 거리센서와 영상에서 구해진 컨테이너와 스프레더의 중심을 이용하여 각도를 측정하는 방법; 및
    상기 거리센서와 영상정보에 의하여 측정된 거리 및 각도에 따라 상기 식별된 복수개의 컨테이너의 상하역 우선순위를 결정하는 제어부를 포함하는 컨테이터 크레인
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정된 거리 및 각도를 이용하여 상기 스프레더의 움직임이 최소가 되도록 하는 컨테이너에 대하여 상기 우선순위가 높도록 결정하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 컨테이너 표면의 색상 정보를 이용하여 영상처리를 수행함으로써 상기 컨테이너를 식별하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영상처리는 상기 컨테이너 표면의 영상에서 RGB값을 구분한 후, 구분된 상기 RGB값으로부터 유사 픽셀 그룹화를 수행하고, 상기 그룹화한 RGB 값을 하나의 영상으로 병합(merge)하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인.
KR1020090100343A 2009-10-21 2009-10-21 컨테이너의 상하역 우선순위 결정 방법 및 상기 방법을 이용한 컨테이너 크레인 KR101150256B1 (ko)

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