KR20120034242A - 계류 로봇용 레이저 스캐닝 - Google Patents

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KR20120034242A
KR20120034242A KR1020127004617A KR20127004617A KR20120034242A KR 20120034242 A KR20120034242 A KR 20120034242A KR 1020127004617 A KR1020127004617 A KR 1020127004617A KR 20127004617 A KR20127004617 A KR 20127004617A KR 20120034242 A KR20120034242 A KR 20120034242A
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카보텍 엠에스엘 홀딩스 리미티드
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Abstract

선박의 프로파일 상의 타겟 존을 로케이팅하기 위한 프로파일 스캐너가 개시된다. 이 프로파일 스캐너는 선박을 향해 점진적으로 또는 순간적으로 방사하도록 조절된 이미터; 입사된 방사선을 나타내는 신호를 제공하는 수신기; 및 이미터에 에너지를 공급하고, 신호를 수신하고, 스캐너에 대하여 타겟 존의 수직 위치를 판정하도록 조절된, 저장된 명령어를 포함하는 컨트롤러 또는 프로세서를 포함한다.

Description

계류 로봇용 레이저 스캐닝{LASER SCANNING FOR MOORING ROBOT}
본 발명은 선박에 계류 로봇을 부착하기 위해 선박의 부착 존을 정하기 위한 프로파일 스캐닝에 관한 것이다.
로딩 및 언로딩을 위해 선박을 도킹하는 전통적인 수동 프로시져를 돕기 위한 다양한 시스템이 공지되어 있다. 예를 들어, 일본특허 공개번호 제2000292540호에는 비교적 단순한 구조로 저비용으로, 선박을 자동으로 탐지함으로써, 선박의 계류 속도를 측정할 수 있는 수단을 제공하기 위한 시스템이 서술되어 있다. 부두에 설치된 레이저 센서는 센서의 방향 컨트롤을 위해 턴테이블 상에 설치되고, 스캐닝 시에, 턴테이블이 만조시 탐지될 수 있는 선박 위치에 따른 레이저 빔 조사 축, 및 간조시 탐지될 수 있는 선박 위치에 따른 다른 레이저 빔 조사 축 사이의 레이저 빔 축의 이동 범위 내에서 수직 방향으로 센서의 각을 변경하여, 센서는 선박의 위치가 수직방향으로 변경되었을 때에도 센서의 레이저 빔 조사 축을 변경함으로써 선박을 탐지할 수 있다. 그 다음, 선박의 계류 속도는 센서가 선박을 탐지한 위치에서 레이저 빔 조사 축을 고정시킴으로써 측정될 수 있다. 선박이 부두에 계류하는 동안, 이 측정이 생략되었을 때는, 이 선박의 위치는 센서를 다시 이동시킴으로써 탐지된다.
다른 예로서, 미국특허 번호 제6023665호에는 원거리에서 물체의 프로파일을 획득하기 위해 레이저 펄스를 사용하여 비행기를 탐지하고, 식별하고, 도킹하기 위한 시스템이 서술되어 있다. 먼저, 이 시스템은 물체를 발견하고 식별할 때까지 게이트 앞 영역을 스캔한다. 물체를 인식한 후, 이 시스템은 그 물체를 트래킹한다. 이 프로파일로부터의 정보를 사용함으로써, 이 시스템은 비행기의 타입, 정지 포인트와의 거리, 및 비행기의 측 포지션을 실시간으로 디스플레이할 수 있다.
또 다른 예로서, 일본특허 번호 제4303706호에는 접촉하지 않고, 그리고 많은 노력 없이, 배의 언로딩 작업에서 많은 양의 큰(bulk) 재료의 언로딩 및 조수의 흐름에 의해 변하는 배의 포지션을 실시간으로 탐지하기 위한 시스템이 서술되어 있다. 레이저 레인지 파인더는 언로더와 같은 화물취급 설비에 부착된다. 광 빔은 부두로 접근하는 배를 향해 위 아래로 스캐닝하게 된다. 거리 측정 결과 중, 가장 짧은 거리를 나타내는 값이 그 배의 현측(broadside)의 코너부분의 거리가 된다. 그러므로, 화물취급 설비에 대한 그 배의 수평거리 및 수직거리는 그 거리 및 그 빔의 업 앤 다운 각도를 기초로 계산될 수 있고, 화물취급 설비가 오퍼레이팅 데이터로써 수평거리 및 수직거리를 가지고 컨트롤되고 있을 때, 이 설비는 화물취급 설비의 팁에 스크래핑 파트와 같은 것이 그 배의 바닥을 치지 않도록 오퍼레이팅될 수 있다.
또 다른 예로서, 미국특허 번호 제3594716호에는 특정 배의 축을 따른 속도 컴포넌트를 나타내는 도플러 주파수 쉬프트된 신호를 디벨로핑하기 위해 송수신 변환기를 채용한 선박 도킹 시스템이 서술되어 있다. 이 신호는 디지털 형태로 변환되고, 센스 축을 따른 속도 및 방향 정보를 산출하기 위해 프로세싱된다. 이 속도 정보는 해양 매질의 음파 전파(propagating) 특성에서의 변동을 보상하기 위해 보정된다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제3690767호에는 레이저 송신기 및 수신기, 재귀반사기(retroreflector), 및 송수신 광학부재를 갖춘 레이저 펄스 레인지 레이더 시스템을 포함하는 큰 해양 선박용 도킹 시스템이 서술되어 있다. 이 시스템 2개가 도크 상에 설치된다. 재귀반사기는 선박의 뱃머리 및 선미에 설치된다. 이 레이저 시스템은 타임 인터벌 미터, 컴퓨터, 및 디스플레이 패널을 공유한다. 이 레이저는 배가 도크에 접근할 때, 재귀반사기를 트래킹하고, 전송된 펄스와 수신된 펄스 사이의 시간 간격이 측정된다. 계산이 이루어지고, 선박의 접근 속도, 도크로부터 선박의 거리, 및 도크와 상대적인 선박 위치는 연속적으로 디스플레이된다. 그 다음, 이 정보는 배의 선장에게 전송된다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제3707717호에는 도킹 위치로 접근하는 차량의 정차 속도 프로파일에 관한 컬렉션 커멘드 신호를 발생하기 위해 제공된 시스템이 서술되어 있다. 레이더 송수신기를 포함한 도플러 레이더 시스템은 도킹 위치와 차량 사이에 신호를 프로젝트하고, 이에 응답하여 그 차량의 상대 위치 및 그 차량의 속도를 나타내는 도플러 쉬프트 주파수 신호를 생성한다. 예상된 초기 정차 상태를 나타내는 저장된 프리셋 초기 카운트를 가진 레이저 카운터는 도플러 쉬프트에 따라, 초기 카운트로부터 카운트 다운함으로써 주파수 쉬프트 신호에 응답한다. 실제 상황에 따라 레이더 카운터를 업데이팅하기 위한 수단이 포함되고, 이 수단은 도킹 위치와 차량 사이에 음파 신호를 주기적으로 프로젝트하고, 이에 응답하여, 반사된 음파 에너지에 따라, 도킹 위치와 차량 사이의 실제 거리를 나타내는 보정된 카운트 신호를 생성하는 음파 탐지기를 포함한다. 이 수단은 보정된 카운트 신호를 레이더 카운터로 주기적으로 전송하고, 실제 조건과 프리셋 초기 조건의 에러를 보정하는데 사용된다. 차량 프로파일 제너레이터는 레이저 카운터 출력에 응답하고, 프로그래밍된 원하는 정차 속도 프로파일을 생성하고, 비교기는 실제와 원하는 차량의 정차 프로파일 사이에 임의의 불일치를 나타내는 커멘드 신호를 발생하기 위해 카운터 및 속도 프로파일 제너레이터에 응답한다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제3754247호에는 배의 디스플레이를 산출하는 디스플레이 장치, 의도된 계류 위치를 나타내는 라인, 및 그 계류 위치로부터 배 일부분의 거리를 나타내는 신호로부터 최적의 펑션을 발생하는 펑션 제너레이터에 의해 결정된 값으로부터 배의 연합된 부분의 클로징 레이트(closing rate)의 편차를 나타내는 계류 위치 표시 라인으로부터 떨어진 표시기가 서술되어 있다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제4340936호에는 주변 메모리 디바이스를 가지고, 롬(read only memory)에 의해 프로그래밍되어 있는 마이크로프로세서를 포함하는 항해 보조 시스템이 서술되어 있고, 이 시스템은 다양한 파라미터를 측정하기 위한 센서, 및 알고 있는 고정 데이터를 입력하기 위한 썸 스위치(thumb switch), 및 그러한 파라미터, 및 풍압, 해류 세트, 및 드리프트와 같은 요소를 고려하는 최적의 항해를 위해 필요한 데이터 판독 데이터를 계산하는 마이크로 프로세서, 및 그 스위치가 후속하여 눌러질(poll) 때, 디스플레이된 데이터를 선택하기 위한 스위치를 포함하고, 이 디스플레이된 데이터는 각각의 디스플레이된 수치 값을 고유하게 식별하는 알파벳 표시(alpha indicia)를 수반한다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제5274378호에는 도크와 같은 기준과 배 사이의 상대 속도를 나타내는 상대 속도 신호를 제공하는 레이더 센서를 사용하는 선박의 도킹을 돕기 위한 상대 속도 표시 시스템이 서술되어 있다. 레이더 센서와 연관된 무선 송신기는 상기 상대속도 신호를 수신하고, 상기 상대 속도 신호를 나타내는 신호를 전송한다. 선박의 선장이 휴대하는 휴대용 수신기 및 표시 유닛은 전송된 신호를 수신하기 위한 수신기를 포함하고, 상기 수신기로부터 전송된 신호를 나타내고, 그러므로 배와 기준 사이의 상대 속도를 나타내기 위한 상대 속도 신호를 나타내는 수신기 신호를 수신하기 위해 배열된 표시기를 포함한다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제5432515호에는 도크, 해변, 강둑, 도크들, 벤즈(bends), 및 도킹 영역과 같은 기준과 배 사이의 관계를 나타내는 정보를 제공하는 센서를 사용하는 선박의 도킹을 돕기 위한 도킹 정보 시스템이 서술되어 있다. 컴퓨터는 이 정보를 조합한다. 이 컴퓨터와 연관된 송신기는 이 정보를 나타내는 신호를 전송한다. 그 선박의 선장이 휴대하는 휴대용 수신기 및 표시기는 전송된 신호를 수신하기 위한 수신기, 및 그 정보를 디스플레이하기 위한 표시 스크린을 포함한다. 또한, 원격 수신기는 배 및 해변에 고정된 모니터, 및 컴퓨터와 통신하고 해안 기반 통신과 전화 링크된 전화를 포함한다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제5969665호에는 위험에 상대적으로 취약한 존을 판정하고 디스플레이함으로써, 선박 조정의 컨트롤을 제공하는 개선된 방법 및 장치가 서술되어 있는데, 선박 속도 백터의 끝은 물체 회피 택틱(tactic) 조정 및/또는 충돌 회피 조정을 위해 정해지지(locate) 않아야 하고, 물체 추적 및/또는 인터셉션 택틱 조정을 위해 정해져야 한다. 이 장치는 물체 배치 평가기, 컨트롤 시스템, 위험 기준 설정 시스템, 초기 데이터 프로세서, 적어도 하나의 디스플레이, 및 위험에 상대적으로 취약한 존의 판정기를 포함하고, 이 위험에 상대적으로 취약한 존의 판정기는 인터페이스-신호 분배기, 로직 프로세서, 신호 분배기, 및 데이터 프로세싱 시스템을 포함하고, 이 데이터 프로세싱 시스템은 삼각 함수 프로세서, 덧셈기, 곱셈-나눗셈기, 및 데이터 프로세서를 포함한다. 위험에 상대적으로 취약한 존은 위험 접근 상황을 평가하고, 즉시 충돌 방지 조정을 위해 충돌 방지 조정을 선택하고, 그리고/또는 할당된 선박 택틱 조정 실행을 위한 최적의 조정을 선택하기 위한 실현가능성 있는 오퍼레이터를 제공하는, 적어도 하나의 표시기에 디스플레이된다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제6677889호에는 자동으로 배를 도킹할 수 있는 자동 도킹 시스템이 서술되어 있다. 이 자동 도킹 시스템은 도킹 프로세서의 컨트롤 하에 있는 2차 추진 시스템 및 클로즈 인(close in) 레이더 시스템을 제공한다.
또 다른 예로써, 일본특허 공개번호 제60-187873호에는 선상에 TV 카메라, 및 레이저 거리 측정 디바이스 세트를 가지고 획득된 타겟 물체의 거리 및 비디오를 기초로 도킹 오퍼레이션을 수행함으로써, 배의 부두 계류를 위해 필수적인 오퍼레이션에서 노동력을 절약하고, 자동화를 이루기 위한 시스템이 서술되어 있다. 이 신호 프로세스는 TV 카메라로 획득한 타겟 물체의 비디오 신호, 및 타겟 물체와 배 사이의 위치 관계를 분석하기 위해 이미 저장되어 있는 프로그램에 따라 레이저 거리 측정 디바이스로 측정된 거리 신호를 프로세싱한다. 또한, 이 신호 프로세서는 타겟 물체 및 배 사이의 위치 관계를 기초로 도킹 커멘드를 산출하고, 한편, 윈치와 같은 계류 디바이스를 오퍼레이팅하기 위한 신호를 산출한다.
또 다른 예로써, 미국특허 번호 제4063240호에는 도킹 오퍼레이션 동안 도킹 파라미터를 디스플레이하고 유도하기 위한 복수의 센싱 서브시스템을 사용하는 전자 도킹 시스템이 서술되어 있다. 디스플레이된 파라미터는 부두에 수직 및 수평으로의 배의 속도, 뱃머리 및 선미 속도, 및 도킹 작동 동안 부두로의 배의 방향을 포함한다. 파라미터는 그 배와 떨어진 선택된 기준 위치의 각 포지션, 및 그 배와 떨어진 비콘(beacon) 안테나로부터 방사된 신호로부터 그 배의 속도를 나타내는 주파수를 가진 신호를 결정하는 수신 전용 도플러 시스템, 및 수신 전용 모노 펄스를 포함하는 센서에 의해 수집된 데이터로부터 유도된다. 범위 측정은 1피트 정도의 정밀도로 레인지를 판정할 수 있는 베이스밴드 펄스 레이더 시스템을 사용함으로써 달성된다. 배와 해변 사이의 원격측정(telemetry) 링크를 기반으로 하는 시스템은 동시에 육지 및 선내에 데이터를 디스플레이하고, 부두 마스터로부터의 도킹 커멘드를 도킹 파일럿에 중계하기 위한 수단을 제공한다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 단점을 극복하거나, 적어도 사용가능한 선택을 대중들에게 제공하는 스캐닝 시스템을 제공하는 것이다.
일 태양에서, 본 발명은 선박의 프로파일 상에 타겟 존을 정하기(locate) 위한 프로파일 스캐너를 포함하는데, 이 프로파일 스캐너는
상기 선박을 향해 점차적으로 또는 순간적으로 방사하도록 조절된 이미터;
입사한 방사선을 나타내는 신호를 제공하는 수신기; 및
상기 이미터에 에너지를 공급하기 위해, 그리고 상기 신호를 수신하기 위해 저장된 명령어를 포함하고, 스캐너에 대하여 상기 타겟 존의 수직 위치를 판정하기 위해 조절된 컨트롤러 또는 프로세서를 포함한다.
상기 타겟 존을 따라 연합된 계류 로봇 또는 다른 선박 앵커링 시스템이 위치된 것이 바람직하다.
상기 계류 로봇은 상기 타겟 존에 결합하도록 조절된 부착 패드를 포함하는 것이 바람직하다.
다른 태양에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 프로파일 스캐너를 포함하고, 여기서, 상기 이미터는 레이저이다.
다른 태양에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 프로파일 스캐너를 포함하고, 여기서, 상기 컨트롤러는 상기 신호를 수신하고, 그 신호에 포함된 극좌표 데이터를 직교좌표 데이터로 변환한다.
상기 직교좌표는 단면 프로파일을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 컨트롤러는 도함수 프로파일을 결정하기 위해 상기 직교좌표를 미분하는 것이 바람직하다.
상기 도함수 프로파일 중 소정의 임계치를 넘는 임의의 부분을 에지로 정의하는 것이 바람직하다.
상기 타겟 존은 최상위 에지와 임의의 주요 중간 에지 사이에 있는 것이 바람직하다.
상기 타겟 존은 상기 중간 에지로부터 소정의 거리만큼 떨어져 있는 것이 바람직하다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 프로파일 스캐너를 포함하고, 여기서, 상기 스캐너는 상기 타겟 존의 위치를 주기적으로 업데이팅한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 프로파일 스캐너를 포함하고, 여기서 뱃전(gunwale), 러빙 스트레이크(rubbing strake), 및 조수(tide) 레벨 중에서 선택된 임의의 하나 이상은 상기 신호로부터 결정된다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 계류 설비에 인접한 플로팅(floating) 선박을 계류시키기 위한 계류 설비에 설치된 계류 로봇을 포함하는데, 상기 계류 로봇은
상기 플로팅 선박의 측면 상에 위치한 흡입 패드,
상기 계류 설비에 대하여 상기 흡입 패드를 이동시키기 위한 액츄에이터,
적어도 상기 흡입 패드의 컨트롤된 수직 포지셔닝에 영향을 주기 위해 상기 액츄에이터를 컨트롤하기 위한 상술한 프로파일 스캐너 중 임의의 하나와 같은 프로파일 스캐너를 포함한다.
*또 다른 태양에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 계류 로봇 중 적어도 하나 포함하는 플로팅 선박 계류 설비를 포함한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종류의 계류 설비에 인접한 플로팅 선박을 계류시키는 방법을 포함하는데, 이 방법은
선박의 선체를 스캔하기 위해 상기 프로파일 스캐너를 오퍼레이팅하는 단계;
상기 프로파일 스캐너에 응답하여 상기 흡입 패드의 수직 포지션의 임의의 조절을 허용하는 단계;
상기 선박의 선체에 상기 흡입 패드를 결합하는 단계;
상기 선박의 선체에 상기 흡입 패드를 흡입하는 단계;를 포함한다.
상기 흡입 패드를 흡입하는 단계에 앞서, 상기 프로파일 스캐너는, 또한, 바다의 상태를 판정하기 위해 상기 계류 설비에 인접한 물 표면을 스캔하고, 상기 흡입 패드의 흡입은 상기 바다의 상태와 상관된 최소 흡입 압력이어야 하는 것이 바람직하다.
상기 선체에 상기 패드를 결합하는 단계에 앞서, 상기 프로파일 스캐너는, 또한, 물의 조수체의 조수 상태를 결정하기 위해 상기 계류 설비에 인접한 물의 조수체의 물 표면을 스캔하고, 상기 흡입 패드의 수직 포지셔닝은 상기 조수 상태에 따른 것이 바람직하다.
본 발명과 관련된 당업자들에게는, 구조적인 변형 및 폭넓은 다양한 실시예 및 본 발명의 어플리케이션이 첨부된 청구항에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 알 수 있을 것이다. 본 명세 및 설명은 순수하게 설명을 위한 것으로, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 상기 내용으로 이루어지며, 하기 도시된 구조들은 단지 예시의 목적이다.
본 발명에 의하면, 선행 기술의 단점을 극복하거나, 적어도 사용가능한 선택을 대중들에게 제공하는 스캐닝 시스템을 제공할 수 있다.
지금부터, 본 발명의 일 바람직한 형태가 아래의 첨부된 도면을 참조하여 서술된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 컴포넌트를 도시하는 블럭 다이어그램이고,
도 2는 컨트롤 로직의 플로우 다이어그램이다.
국제특허 출원번호 PCT/NZ01/00025, PCT/NZ01/00026, PCT/NZ02/00062, PCT/NZ03/00001, 및 PCT/NZ03/00167의 내용이 본 발명에 참조로 합치되었다.
지금부터 본 발명에 서술된 일 실시예로서, 선박의 측면에 계류 로봇을 위한 부착 패드(예컨대, 흡입력 패드)를 수직으로 타겟팅하는 디바이스 및 방법이 서술된다. 종래 기술은 문제의 선박을 관찰하는 오퍼레이터에 의해 입력된 선박의 주요 속성 또는 선박을 식별하는 룩업 테이블 및 조수 차트의 사용에 관한 수직 타케팅을 시도하였다.
선박(110)이 부두(102)와 같은 계류 설비 옆에 있고, 거의 정지된 때, 스캐너(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 배의 선체에 계류 로봇(104)의 (흡입 패드와 같은) 부착 패드를 수직으로 부착하기에 적합한 부착 존(112)을 탐지하기 위해 적용될 수 있다. 이 스캐닝은 흡입 패드가 선박에 부착되기 전에 발생한다.
이 스캐닝 프로시져는 컨트롤 프로그램을 위해 사용가능한 포맷으로 데이터를 프로세싱하기 위해 사용된 PLC 기반 "PC"에 연결된 "Sick" 단일 라인 레이저 레이더를 사용하여 수행될 수 있다.
이 스캐너는, 예를 들어, 아래의 정보를 탐지하기 위해 선박(110)의 선체의 측면 프로파일을 스위핑할 수 있다.
● 선박의 뱃전(108).
● 선체 측면의 타겟 부착 영역(112).
● 벨팅(belting) 또는 러빙 스트레이크의 탑(114).
● 선체로부터 프로젝팅되는 벨팅 또는 러빙 스트레이크의 폭.
● 현 조수 레벨(106).
상기 정보를 가지고, 계류 로봇(104)의 포지션 컨트롤 엘리먼트는 선박 측면의 개구 또는 임의의 돌출부를 피하기 위해 적절한 위치에 선박에 패드를 포지셔닝할 수 있도록 컨트롤될 수 있다.
이와 더불어, 또한, 이 스캐너는 아래의 정보를 임의의 항만 관리국 또는 선박 오퍼레이터에게 제공할 수 있다.
● 저장된 데이터와 그것을 비교함으로써, 계류된 실제 배의 신분 증명(identification).
● 조수 레벨, 및, 예컨대, 조파(tide wave) 또는 폭풍 해일에 의해 발생하는 조수의 임의의 비정상 변동에 피드백을 제공하기 위한 조수 게이지로써의 행위.
● 각각의 배의 수립한 도착 및 출발 계획.
조수 높이를 스캐닝하는 것은 흡입 패드가 조수의 상태에 적합한 높이에 포지셔닝되도록 하는 이점을 가진다. 계류 설비로부터 설치된 흡입 패드는 통상적으로 계류 설비에 대해 수직 방향으로 자유 러닝 방식(free running manner)이다. 그것은 원하는 위치로부터 범위 내에 그 선박을 유지하기 위해 수평 평면에서 선박에 작용되는 액티브 컨트롤을 가질 수 있다. 그러나, 선박에 부착된 후에는 흡입 패드의 자유 러닝 수직 이동은 그 계류 설비에 대해 수직방향으로 그 선박을 움직일 수 있는 조수 변화 및 선박 로딩 변화를 제공하기 위해 필요하게 된다. 계류 로봇은 수직방향으로의 흡입 패드의 트래벌(travel) 또는 제한된 범위를 가질 것이다. 흡입 패드는 제한된 길이의 수직 레일 상에 설치될 수 있다. 스캐너에 의해 조수의 상태를 판정함으로써, 적합한 수직 위치가 판정된 조수 레벨을 가정하기 위해, (선체의 임의의 탐지된 방해하는 물체에 따라) 흡입 패드가 고정되었음을 보장하기 위해, 선박에 결합하기에 앞서, 흡입 패드의 포지션이 컨트롤될 수 있다. 예를 들어, 만조시 또는 만조에 가까울 때, 흡입 패드는 패드의 트래벌 상한 또는 상한에 (그러한 근접을 제한할 수 있는 선체의 임의의 물체에 따라) 가능한 가깝게 포지셔닝되어야 한다. 그러면, 후속 간조시에, 흡입 패드가 패드의 수직 레일 상의 패드의 트래벌 하한에 닿기 전, 최대 기간 동안 부착되어 있게 할 것이다.
또한, 해수의 스캐닝은 바다의 상태를 판정할 수 있게 한다. 선박에 흡입 패드 결합을 위한 적절한 흡입 압력을 컨트롤하기 위해 바다의 상태의 수집된 정보가 본 발명의 디바이스에 의해 사용될 수 있다. 거친(즉, 파도가 거센) 바다 상태는 일반적으로 강한 바람과 관련이 있다. 이것은 그 선박이 로봇 또는 로봇들에 의해 계류 설비에 인접하여 안전하게 위치되어 있음을 보장하기에 적절한 레벨에서 흡입 압력이 설정되도록 요구할 수 있다.
이 스캐닝은 선박을 계류시키기에 앞서 순간적으로 일 기간 동안 발생하거나, 조수 및 바다 상태 데이터의 수집 및 기록이 가능하도록 계속될 수 있다.
본 발명을 구현하기 위해 사용될 수 있는 시스템의 컴포넌트의 예가 지금부터 서술될 것이다.
1. 하드웨어
일 실시예에서, 본 발명은 PLC 기반의 컨트롤 시스템에 통합되는데, 이 시스템은 다음을 포함한다:
● 단일 라인 레이저 프로파일 스캐너.
● PLC "랙(rack)" 기반 멀티 벤더 인터페이스(MVI) 모듈.
2. 작동
이 스캐닝 시스템은 계류 유닛에 대해 수직 축으로 "프리 스테이지" 포지션을 제공할 것이다.
선박이 계류하기 위한 포지션에 가깝게 있을 때, 오퍼레이터는 휴먼 머신 인터페이스(MHI) 상의 "프리 스테이지" 버튼을 누를 것이다.
준비된 때, PLC는 스캐너로부터 데이터를 요청할 것이다. 이 데이터는 섹션 3에 정의된 파라미터에 의해 요구된 바와 같이, 요청될 수 있고 업데이팅될 수 있다.
3. 컨트롤 파라미터
A. "프리 스테이지"를 위한 배와 부두의 최대 거리(mm)
이 파라미터는 스캐너의 유효 범위로 인해 그 유닛이 다음 부두에서 보이지 않음을 보증하기 위한 것이다.
B. 수직 타겟 영역 최소 높이(mm)
이것은 배가 올라가고 내려갈 때, 러빙 스트레이크와 같은 임의의 더 낮게 위치된 장애물의 최고 포인트 또는 원하는 부착존의 최저포인트, 및 원하는 최고 부착 포인트의 최저 포인트 또는, 예컨대, 뱃전에 의해 형성된 부착 영역의 탑 사이의 거리가 유닛을 부착하기에 충분히 큰 것을 보장하는 것이다.
C. 재스캔 타이머(mm)
스캐너가 PLC에 정보를 제공하도록 요청된 후, 스캐너는 이 타이머를 기초로 수집된 데이터를 체킹하기 위해 재스캔하도록 요청될 것이다.
D. 재스캔 사이의 최대 높이 편차(mm)
재스캔 사이의 높이 차가 이 파라미터를 초과하면, HMI에 경고가 부착될 것이다. 오퍼레이터는 이 새로운 정보를 받아들이거나, 취소하고 예전 정보로 진행할 수 있다.
E. 재스캔 편차 초과시의 수직 설정 포인트 변화(mm)
재스캔 사이의 높이 편차가 이 파라미터보다 작으면, 유닛 프리 스테이지 수직 설정 포인트는 바뀌지 않을 것이다. 그 편차가 이 파라미터보다 크면, 수직 설정 포인트는 업데이팅될 것이다.
4. 데이터 수집
스캐너(100)는, 요청된 때, 시리얼 통신을 통해 백리포팅하는 100도의 아크의 각(0.5도씩 증가), 및 스캐너에서 스캐너 앞 물체까지의 80m 미만의 거리를 스위핑하는 레이저 레이더 기반 유닛이다.
소프트웨어는 5번의 스캔에 걸쳐 읽은 거리를 평균 내기 위해 이 데이터를 수집할 수 있다. 평균된 데이터 포인트는 극좌표에서 직교좌표로 변환될 수 있다. 이 데이터 포인트에 대한 방정식은 그 포인트의 변화율을 찾기 위해 미분된다. 최대 변화율을 가진 포인트는 "제로" 데이터를 참조하여, 선체 상의 원하는 포인트의 위치를 결정하기 위해 그러한 다른 포인트를 참조하기 위한 데이터를 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 프리 스테이지 포지션(200)의 선택에 의해 시작되는 컨트롤 로직이 도시되어 있다. 스캐너는 초기화되고 극좌표로 데이터를 획득하고(202), 그 후 스캐너를 기준으로 하는 직교좌표로 변환되고(204), 이 직교좌표들은 미분되고(206), 뱃전, 러빙 스트레이크, 및 조수 레벨을 획득한다(208). 파라미터 A 및 B가 계산된다(210). 이 프로세스는 기간 C 동안 멈추고(212), 파라미터 D를 계산한다(214). 오퍼레이터는 계속을 선택할 수 있고(216), 파라미터 E는 다음 인터액션으로 진행되기 전에 계산된다(218).
본 명세서를 참조하여, 계류 로봇의 흡입 패드가 선박의 선체와 결합이 이루어지는 위치가, 흡입 패드의 바람직한 위치 포인트임을 알 것이다. 그러나, 또한, 선체로부터의 확장부 또는 상부구조물의 일부와 같은 다른 위치 포인트도 선박을 계류할 목적으로 결합하기 위한 흡입 패드에 대한 적합한 표면이 존재할 수 있다.

Claims (17)

  1. 선박의 프로파일 상에 타겟 존을 정하기 위한 프로파일 스캐너로서,
    상기 선박을 향해 점차적으로 또는 순간적으로 방사하도록 조절된 이미터;
    입사한 방사선을 나타내는 신호를 제공하는 수신기; 및
    상기 이미터에 에너지를 공급하기 위해, 그리고 상기 신호를 수신하기 위해 저장된 명령어를 포함하고, 스캐너에 대하여 상기 타겟 존의 수직 위치를 판정하기 위해 조절된 컨트롤러 또는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 타겟 존을 따라 연합된 계류 로봇 또는 다른 선박 앵커링 시스템이 위치된 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 계류 로봇은 상기 타겟 존에 결합하도록 조절된 부착 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미터는 레이저인 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 신호를 수신하고, 그 신호에 포함된 극좌표 데이터를 직교좌표 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 직교좌표는 단면 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 도함수 프로파일을 결정하기 위해 상기 직교좌표를 미분하는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 도함수 프로파일 중 소정의 임계치를 넘는 임의의 부분은 에지로 정의되는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 타겟 존은 최상위 에지와 임의의 주요 중간 에지 사이에 있는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 타겟 존은 상기 중간 에지로부터 소정의 거리만큼 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캐너는 상기 타겟 존의 위치를 주기적으로 업데이팅하는 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    뱃전, 러빙 스트레이크, 및 조수 레벨 중 하나 이상은 상기 신호로부터 결정된 것을 특징으로 하는 프로파일 스캐너.
  13. 계류 설비에 인접한 플로팅 선박을 계류시키기 위한, 계류 설비에 설치된 계류 로봇으로서,
    상기 플로팅 선박의 측면 상에 위치한 흡입 패드,
    상기 계류 설비에 대하여 상기 흡입 패드를 이동시키기 위한 액츄에이터,
    적어도 상기 흡입 패드의 컨트롤된 수직 포지셔닝에 영향을 주기 위해 상기 액츄에이터를 컨트롤하기 위한 제 1 항 내지 제 12 항에 따른 프로파일 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는 계류 로봇.
  14. 제 13 항에 따른 계류 로봇을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 플로팅 선박 계류 설비.
  15. 제 14 항에 따른 종류의 플로팅 선박 계류 설비에 인접한 플로팅 선박을 계류시키는 방법으로서,
    선박의 선체를 스캔하기 위해 상기 프로파일 스캐너를 오퍼레이팅하는 단계;
    상기 프로파일 스캐너에 응답하여 상기 흡입 패드의 수직 포지션의 임의의 조절을 허용하는 단계
    상기 선박의 선체에 상기 흡입 패드를 결합하는 단계;
    상기 선박의 선체에 상기 흡입 패드를 흡입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로팅 선박을 계류시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 흡입 패드를 흡입하는 단계에 앞서, 상기 프로파일 스캐너는, 또한, 바다의 상태를 판정하기 위해 상기 계류 설비에 인접한 물 표면을 스캔하고, 상기 흡입 패드의 흡입은 상기 바다의 상태와 상관된 최소 흡입 압력인 것을 특징으로 하는 플로팅 선박을 계류시키는 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 선체에 상기 패드를 결합하는 단계에 앞서, 상기 프로파일 스캐너는, 또한, 물의 조수체의 조수 상태를 판정하기 위해 상기 계류 설비에 인접한 물의 조수체의 물 표면을 스캔하고, 상기 흡입 패드의 수직 포지셔닝은 상기 조수 상태에 따른 것을 특징으로 하는 플로팅 선박을 계류시키는 방법.
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