KR20150139499A - 모니터링 장치를 구비한 건설기계 - Google Patents

모니터링 장치를 구비한 건설기계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모니터링 장치를 구비한 건설기계에 관한 것으로서, 구동장치(2)와, 적어도 하나 이상의 기능 부품(3)과, 적어도 하나 이상의 운전석(6)을 위한 캡(5)이 구비되는 섀시(4)와, 건설 기계(1)의 측방 또는 후방에서 수행되는 작업의 시각적 모니터링을 위해 건설 기계(1)에 장착되고, 상기 캡(5)에 배치된 적어도 하나 이상의 모니터(10)에 연결된 모니터링 카메라(7,8,9)를 구비한 건설 기계(1)에 있어서, 적어도 3개의 모니터링 카메라(7,8,9)가 구비되고, 상기 카메라들은 그 장착 위치 및 촬영 방향을 고려한 광각 렌즈를 각각 구비하며, 제1 모니터링 카메라(7)는, 건설 기계(1)의 후방을 모니터링 하기 위해 후방에 장착된 카메라로서, 그 카메라 범위는 건설 기계(1)의 설치 평면(X)에 대하여 경사진 촬영 방향을 갖고, 제2 모니터링 카메라(8)는, 건설 기계(1)의 좌측 측면을 모니터링 하기 위한 측방 카메라이며, 제3 모니터링 카메라(9)는, 건설 기계(1)의 우측 측면을 모니터링 하기 위한 측방 카메라이고, 제2 및 제3 모니터링 카메라는 건설 기계(1) 전면의 상부 좌측 코너부(11) 또는 상부 우측 코너부(12)에 위치하고, 카메라의 범위는 건설 기계(1)의 설치 평면(X)의 수직선(Y)에 대하여 ±5°각도 범위의 촬영 방향을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

모니터링 장치를 구비한 건설기계{CONSTRUCTION MACHINE HAVING A MONITORING DEVICE}
본 발명은 건설 기계에 관한 것으로서, 특히, 청구항 1의 전제부에 따르는 굴착 기계, 로딩 머신(loading machine), 밀링 머신(milling machine), 롤링 머신(rolling machine), 피니싱 머신(finishing machine) 또는 운송 기계에 관한 것이다.
DE 96 17 225 U1은, 차대를 갖는 섀시(chassis)를 구비한 도로 포장 및 피니싱 머신을 개시하고 있다. 포장 스크리드(screed)와 같은 기능 부품에 더하여, 운전석을 갖는 캡(cab)이 상기 섀시에 구비되어 있다. 상기 피니싱 머신의 측방 또는 후방에 대해 상기 포장 스크리드 및/또는 다른 기능 부품의 작동을 시각적으로 모니터하기 위하여 카메라들이 적절한 위치에 배치되어 있는데, 상기 카메라들은 상기 캡에 구비된 적어도 하나 이상의 모니터에 연결되어 있다. 상기 건설 기계의 외부에서 카메라에 의해 모니터되는 영역을 시각화하는 것은, 생성된 이미지의 신호 처리에도 불구하고 불완전하여 바람직하지 않은 것으로 밝혀져 있다.
US 7,466,337은, 굴착기의 주행부 유닛과 회전부 사이에, 모니터링 영역을 개선하기 위해 후방 카메라가 장착된 것을 개시하고 있다. 상기 후방 카메라의 위치는 낮은 곳에 있어, 부가적으로 주위 환경의 영향으로부터 보호된다. 이에 따라 후진 영역에서 장애물이 잘 검출되고, 다소 적은 유지 보수를 수반한다.
DE 11 2004 002 539 T5는, 건설 기계에서 원하는 위치의 카메라 영역에 모니터링 카메라를 부착하는 것을 개시하고 있다. 상기 카메라 영역은 건설 기계의 후방, 전방 및 측방을 모니터하기 위해 배치될 수 있다. 모니터링 카메라는 건설 기계가 작업 중 안전하고 간편하게 사용되도록 하기 위한 보조적 장치로 사용되기 때문에, 상기 카메라의 이미지를 제공하기 위한 디스플레이 장치는 운전석의 캡(cab)에 구비된다. 그런데, 상기 운전석의 캡 공간은 제한되어 있고, 건설 기계의 운전 조작을 위해 필요한 파라미터 측정값을 디스플레이하기 위한 모니터가 이미 제공되어 있으므로, 카메라 이미지만을 위한 별도 스크린(모니터)은 시야의 부가적인 방해를 초래하게 된다. 이에 따라, 단지 하나의 모니터로, 측정된 값의 디스플레이 모드와 카메라 디스플레이 모드 사이에서 전환 모드를 제공하는 것이 알려져 있다.
여기서 상기 모니터링 카메라는 고정되어 있지 않고, 대신 모니터링 영역이 제한되는 것을 피하기 위해 촬영 위치의 이동을 허용한다. 이러한 카메라 컨트롤 유닛에 의해, 상기 카메라의 위치는 변화될 수 있고, 카메라 줌 렌즈의 초점조절 메카니즘 이 컨트롤 될 수 있다. 장치 위치의 다양성이 장착 장소로 제공되고, 카메라 영역의 다양성이 한 장소에 배치될 수 있다. 장착된 모든 카메라의 촬영 방향은, 장착 위치의 고정 지점을 통해 표면 기준에 대하여 기울어져 있다. 이에 따라, 상기 건설 기계의 동작 영역에 있어서 사각 지대의 위치는 상기 카메라 영역에 의해 커버될 수 있고, 이를 위해 상기 카메라 영역에 의해 촬영된 이미지 데이터는 모니터의 이미지 입력 영역으로 전송된다. 상기 건설 기계의 동작 중에 조작자가 건설 기계 주위의 외부 영역에 있는 사각 지대를 볼 수 있도록 하기 위하여, 카메라 영역을 다양화하는 것은 바람직하지 않다.
따라서 본 발명은, 장착된 모니터링 카메라가 건설 기계 주위의 위험 영역을 모니터링 하는 것을 개선할 수 있는 건설 기계를 제공하는 목적에 기반을 두고 있다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징적 수단에 의해 달성된다.
결과적으로, 건설 기계는, 적어도 3개의 카메라 영역에 대해 적어도 3개의 장착 위치를 구비하는 것만으로, 캡 안의 운전자가 운전자의 시계 내에 있지 않은 영역까지 볼 수 있도록 하는 시각화 시스템을 제공한다. 이로써 건설 기계 주위의 외부 공간의 주변 지점이 운전자에게 시각적으로 인지될 수 있으므로, 기능적 이유에 의해 일정 한도로 시야가 나빠짐에 따르는 위험을 상당히 감소시키게 된다.
본 발명에 의하면 시각적 인식의 질이 현저하게 개선된다. 이는 본 발명에 따라 선택된 모니터링 카메라 동작을 위한 장착 위치가, 본 발명에 따라 선택된 촬영 방향 및 그 광학 시스템과 함께, 상기 건설 기계의 주위의 외부 공간의 이미지 기록을 균일한 시각적 이미지가 되도록 하기 때문이다.
카메라 영역의 이미지 시야는 사실상 부분적으로만 겹치기 때문에, 결과적으로 서로 다른 카메라 영역의 이미지 시야 사이의 겹침부는 최소화된다. 본 발명에 의하면, 뜻밖에도 카메라 영역의 숫자 증가가 광학 이미지의 질을 증가시키는 것이 아니라, 대신 서로 인접하는 카메라 영역의 오버랩되는 이미지 영역의 겹침부가 감소되는 것을 발견할 수 있었다. 따라서 본 발명에 따른 카메라 영역의 이미지 처리는, 겹침부에 의한 영상 에러를 감소시키게 된다. 특히, 수평 카메라 영역의 이미지 시야의 겹침부가 덜 중요해지는데, 이는 상기 겹침부가 운전자의 직접적 시계 에서 주로 건설 기계의 정면에 위치하기 때문이다.
본 발명에 따른 시각화 시스템은 어느 형태의 건설 기계에 사용될 수 있으며, 상기 건설 기계는, 특히, 굴착 기계, 로딩 머신, 밀링 머신, 롤링 머신 또는 포장 및 피니싱 머신을 포함한다.
본 발명의 구체적인 내용은 다음의 설명 및 종속 청구항 들에 의해 명확해질 것이다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 예시적 실시예를 기초로 하여 더욱 상세히 설명한다.
도면 중에서, 도 1은, 굴착기 형태의 건설 기계의 개략적인 측면도에서 모니터링 카메라의 배치를 도시한 것이고,
도 2는, 굴착기 형태의 건설 기계를 정면에서 비스듬히 바라본 개략적인 부분 사시도에서 모니터링 카메라의 배치를 도시한 것이고,
도 3은, 굴착기 형태의 건설 기계 주위의 외부 영역을 모니터링 하기 위한 3개의 카메라 영역의 이미지 시계를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는, 주행방향에서 좌측에 있는 측방 카메라의 이미지 영역을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 5는, 주행방향에서 좌측에 있는 측방 카메라의 이미지 영역을 개략적으로 도시한 측면도이고,
도 6은, 주행방향에서 좌측에 있는 측방 카메라의 이미지 영역을 개략적으로 도시한 정면도이고,
도 7은, 주행방향에서 우측에 있는 측방 카메라의 이미지 영역을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 8은, 주행방향에서 우측에 있는 측방 카메라의 이미지 영역을 개략적으로 도시한 측면도이고,
도 9는, 주행방향에서 우측에 있는 측방 카메라의 이미지 영역을 개략적으로 도시한 배면도이고,
도 10은, 후방 장착 카메라의 이미지 영역을 도시한 개략적인 평면도이고,
도 11은, 후방 장착 카메라의 이미지 영역을 도시한 개략적인 측면도이고,
도 12는, 후방 장착 카메라의 이미지 영역을 도시한 개략적인 정면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 차대(2), 적어도 하나 이상의 기능 부품(3) 및 섀시(4)를 구비한 건설 기계(1)에 관한 것으로서, 상기 섀시에는 적어도 하나 이상의 운전석(6)을 위한 캡(5)이 배치되어 있다. 여기서 상기 건설 기계(1)는, 예컨대 굴착기일 수 있다. 상기 기능 부품(3)은, 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 굴착기일 경우 굴착 장비일 수 있다. 상기 건설 기계는 어느 형태의 건설 기계일 수 있으며, 특히, 굴착 기계, 로딩 머신, 밀링 머신, 롤링 머신 또는 도로포장 및 피니싱 머신일 수 있다. 또한 상기 건설 기계는, 로우 로더(low loader), 기능 부품으로서 적재면을 구비한 건설현장 덤퍼 트럭(dumper truck) 등을 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 캡(5)에 배치된 적어도 하나 이상의 모니터(10)에 연결된 모니터링 카메라(7,8,9)가 상기 건설 기계(1)에 장착된다. 상기 모니터링 카메라(7,8,9)는, 상기 건설 기계(1)의 후방뿐만 아니라 측방에 대한 동작을 시각적으로 모니터하는 것을 가능하게 한다.
적어도 3개의 모니터링 카메라(7,8,9)가 구비되고, 각각의 카메라는, 상기 건설 기계(1) 주위의 외부 영역을 실제 시각적으로 영상화하기 위한 광학 부품으로서, 광각렌즈를 구비한다. 장착 위치 및 그 촬영 방향과 관련하여, 상기 모니터링 카메라(7,8,9)는 다음과 같이 결정된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 모니터링 카메라(7)는 상기 건설 기계(1)의 후방을 모니터링 하기 위한 후방 장착 카메라로서, 그 카메라 영역은 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)에 대하여 경사진 촬영 방향을 갖는다. 상기 촬영 방향은 화살표로 표시되어 있다. 상기 제1 카메라(7)는 상부 위치에 장착되는 것이 바람직하며, 예컨대 굴착기 카운터웨이트의 커버에 장착되어 후진 영역이 넓은 범위에 걸쳐 포착되도록 하는 것이 바람직하다.
제2 카메라(8)는 주행방향(T)에서 상기 건설 기계(1)의 좌측을 모니터링하기 위한 측방 카메라이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 카메라(9)는 주행방향(T)에서 건설 기계의 우측을 모니터링하기 위한 측방 카메라이다. 상기 제2 카메라(8) 및 제3 카메라(9)의 장착 위치는, 건설 기계(1)의 전방에 대해, 상부 좌측 코너부(11) 또는 우측 코너부(12)에 위치하고 있다. 상기 제2 카메라(8) 및 제3 카메라(9)의 카메라 영역은, 도 1에 도시된 바와 같이, 건설 기계(1)의 설치 평면(X) 또는 지지 표면의 수직선(Y)에 대하여 ±5°각도 범위의 촬영 방향을 갖는다. 상기 코너부(11, 12)는 건설 기계(1)의 일부로서 캡(5)에 배치될 수 있다.
상기 적어도 3개의 모니터링 카메라(7,8,9)의 카메라 영역은, 건설 기계(1) 주위의 외부 영역을 모니터링하기 위한 이미지 영역(17,18,19)을 형성하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 부분 이미지 영역이 하나의 복합 이미지(20)를 형성하도록 이미지 처리장치에 의해 합쳐진다. 상기 복합 이미지(20)는 두개의 이미지 영역(18,19 또는 17,18 및 17,19)의 단면부(22)를 포함하며, 이는 겹침 라인(21)에 의해 결합되어 있다. 상기 겹침 라인(21)의 수 및 길이는, 3개의 모니터링 카메라(7,8,9)만 사용하였기 때문에 비교적 작다.
도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 3개의 모니터링 카메라(7,8,9)를 구비한 건설 기계(1)의 예시적 실시예의 경우, 제2 모니터링 카메라(8) 및 제3 모니터링 카메라(9)는, 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)에 대하여 다른 높이의 레벨로 배치되어 있다. 상기 건설 기계(1)의 좌측을 모니터링 하기 위한 제3 모니터링 카메라(9)는, 이미지 영역 19의 크기가 이미지 영역 18보다 작은 결과로서, 제2 모니터링 카메라(8)보다 낮은 레벨에 배치되어 있다. 상기 건설 기계(1)에서 모니터링 카메라(7,8,9)의 장착 위치를 선택적으로 조절하기 위해, 카메라는 슬라이딩 및/또는 회전 가능한 방식, 특히 수직 및 수평 방향으로 장착될 수 있다. 기능 부품(3)에 의해 커버될 수 있는 것을 고려하여, 상기 이미지 영역 18, 19 및 그 겹침 라인(21)은 서로에 대해 조절 가능하다.
도 4 내지 도 6은, 상기 건설 기계(1)의 좌측에 대한 제2 모니터링 카메라(8)의 이미지 영역(18)을 도시한 것이다. 상기 제2 모니터링 카메라(8)가 상기 캡(5)의 상부 좌측 코너부(11)에 장착된 결과로서, 상기 이미지 영역 18은, 좌측 측면 영역(18.1)과 좌측 전면 영역(18.2)으로 이루어진다. 상기 좌측 전면 영역(18.2)은, 좌측 측면 영역(18.1)을 전방측 단면과 함께 전방으로 연장한 것이다.
도 7 내지 9는, 상기 건설 기계(1)의 우측에 대한 상기 제3 모니터링 카메라(9)의 이미지 영역(19)을 도시한 것이다. 상기 제3 모니터링 카메라(9)가 상기 캡(5)의 상부 우측 코너부(12)에 장착된 결과로서, 상기 이미지 영역 19는, 우측 측면 영역(19.1)과 우측 전면 영역(19.2)로 구성된다. 상기 우측 전면 영역(19.2)은, 우측 측면 영역(19.1)을 전방측 단면과 함께 전방으로 연장한 것이다.
상기 이미지 영역 18,19는, 그 설치 평면(X)에 대한 모니터링 카메라 8,9의 높이가 다른 것에 기인하여 그 공간적 범위가 서로 달라지게 된다. 이에 따라 상기 우측 코너부(12) 및 좌측 코너부(11)는, 상기 이미지 영역 18, 19의 선택적인 공간 범위와 관련된다.
도 10 내지 도 12는, 어느 의미에서 본질적으로 후방 카메라인 제1 모니터링 카메라(7)의 이미지 영역(17)을 도시한 것이다. 결과적으로 본 발명에 따른 건설 기계(1)의 장점은, 제1 모니터링 카메라(7)가 독립적으로 연결되어 단일의 후방 카메라로도 사용될 수 있다는 것이다.
상술한 바와 같이, 상기 모니터링 카메라(7,8,9)의 이미지 영역(17,18,19)은, 한편으로는 상기 건설 기계(1)에의 장착 위치에 따라 결정된다. 그렇지만, 다른 결정적 요인은, 상기 모니터링 카메라(7,8,9)의 광학 이미지 시스템의 광학 부품으로 각각 사용되는 광각 렌즈이다. 상기 제2 모니터링 카메라(8) 및 제3 모니터링 카메라(9)는, 수직으로 적어도 135°, 수평으로 적어도 130°의 이미지 각도를 갖는 광각 렌즈인 것이 바람직하다.
상기 제2 모니터링 카메라(8) 및 제3 모니터링 카메라(9)의 촬영 방향은, 건설 기계의 설치 평면(X)의 수직선(Y)에 대하여 ±3°의 각도 범위를 갖는 것이 바람직하고, ±1.5°의 각도 범위를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 모니터링 카메라(7)의 촬영 방향은, 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)에 대한 45°경사에 대해 ±15°의 각도 범위를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 모니터링 카메라(7)는 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)에 대하여 0°- 60°의 각도 범위로 배치될 수도 있다.
도 4, 도 7 및 도 10에서 점선으로 도시된 원은, 이미지 영역 17,18,19의 크기를 명확히 하기 위하여, ISO5006에 따라 상기 원의 중심점에 대해 반경 12m를 표시한 것이다.
상기한 적어도 3개의 모니터링 카메라(7,8,9)에 더하여, 특히 상기 건설 기계(1) 주위의 외부 공간보다 부가적인 또는 다른 모니터링 목적을 위한 모니터링 카메라가 더 구비될 수도 있다.

Claims (7)

  1. 차대(2)와, 적어도 하나 이상의 기능 부품(3)과, 적어도 하나 이상의 운전석(6)을 위한 캡(5)이 구비되는 섀시(4)와, 건설 기계(1)의 측방 또는 후방에 대한 운전의 시각적 모니터링을 위해 상기 건설 기계(1)에 장착되고, 상기 캡(5)에 배치된 적어도 하나 이상의 모니터(10)에 연결된 모니터링 카메라(7,8,9)를 구비한 건설 기계(1)에 있어서,
    적어도 3개의 모니터링 카메라(7,8,9)가 구비되고, 상기 카메라들은 그 장착 위치 및 촬영 방향의 관점에서 결정되는 광각 렌즈를 각각 구비하며,
    제1 모니터링 카메라(7)는, 상기 건설 기계(1)의 후방을 모니터링 하기 위해 후방에 장착된 카메라로서, 그 카메라 범위는 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)에 대하여 경사진 촬영 방향을 갖고,
    제2 모니터링 카메라(8)는, 상기 건설 기계(1)의 좌측 측면을 모니터링 하기 위한 측방 카메라이며,
    제3 모니터링 카메라(9)는, 상기 건설 기계(1)의 우측 측면을 모니터링 하기 위한 측방 카메라이고,
    상기 제2 모니터링 카메라 및 제3 모니터링 카메라의 장착 위치는, 건설 기계(1) 전면의 상부 좌측 코너부(11) 또는 상부 우측 코너부(12)에 위치하며,
    상기 제2 모니터링 카메라 및 제3 모니터링 카메라는, 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)의 수직선(Y)에 대하여 ±5°각도 범위의 촬영 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치를 구비한 건설기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 모니터링 카메라(8) 및 제3 모니터링 카메라(9)의 촬영 방향은, 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)의 수직선(Y)에 대하여 ±1.5°각도 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치를 구비한 건설기계.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 모니터링 카메라(7)의 촬영 방향은, 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)의 45°경사에 대하여 ±15°각도 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치를 구비한 건설기계.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 모니터링 카메라(8) 및 제3 모니터링 카메라(9)는, 수직으로 적어도 135°, 수평으로 적어도 130°의 이미지 각을 갖는 광각 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치를 구비한 건설기계.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 모니터링 카메라(8) 및 제3 모니터링 카메라(9)는, 상기 건설 기계(1)의 설치 평면(X)에 대하여 다른 높이 레벨로 장착되는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치를 구비한 건설기계.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모니터링 카메라(7,8,9)는 슬라이딩 및/또는 회전 가능한 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치를 구비한 건설기계.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건설 기계(1)는, 굴착기, 로딩 머신(loading machine), 밀링 머신(milling machine), 롤링 머신(rolling machine), 피니싱 머신(finishing machine) 또는 운송 기계 중 어느 하나로 구체화된 것을 특징으로 하는 모니터링 장치를 구비한 건설기계.




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