KR20180001069A - 갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 시스템은, 갠트리 크레인의 탑 영역에 다방면으로 설치된 카메라를 포함하여 작업장을 촬영하는 카메라 어레이부; 상기 카메라 어레이부에서 촬영된 영상을 통합하여 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View) 화면을 생성하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 처리된 작업장 영역의 어레인지뷰 화면을 조종사가 직관적으로 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부; 및 상기 어레인지뷰 화면에 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하기 위한 가상 블록 및 상기 이송 블록의 경로상의 이동 폭을 고려한 가이드 라인을 증강하여 표시하는 제어부를 포함한다.

Description

갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROL OF GANTRY CRANE}

본 발명은 갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 조선소에서 선박을 건조할 때에는 외곽 부재를 여러 블록(Block)단위로 제작한 다음 블록들을 이송 후 조립하여 하나의 선박을 완성하게 된다.

상기 블록은 철재 구조물로 부피가 크고 무게가 수백 톤에 이르기 때문에 이를 이송하기 위해서는 거대 규모의 갠트리 크레인(Gantry Crane)이 사용되고 있다.

도 1은 종래의 갠트리 크레인 구조를 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 갠트리 크레인은 평행한 두 레일을 따라 이동하는 육교형상의 이송수단으로 조선소에서는 그 규모가 거대하여 골리앗 크레인으로 불리기도 한다.

갠트리 크레인은 와이어 로프에 의해 고정된 블록을 들어올려 x축 및 y축레일을 따라 원하는 장소로 이송한다.

블록의 이송은 지지대 상의 수평빔에 위치한 조종실(캐빈)에서 이루어지며, 조종실 내 조종사는 지상에 위치한 지시자(신호수)들의 무전을 통해 블록의 이송상황을 확인하면서 블록 이송을 조종하고 있다.

그러나, 종래의 블록 이송 작업에서는 조종사 숙련된 조종실력과 지시자들의 정보제공 실력에만 의존되어 어느 한쪽이 미숙하거나 우왕좌왕하는 경우 블록간의 충돌 사고나 공정진행이 지연되는 문제점이 있다.

또한, 조종사의 경우 조종실의 주변이 유리로 되어 있으나 블록이 조종실의 하부에 위치하여 유관으로 확인하기 어렵고, 지시자의 경우에도 시야의 제한으로 갠트리 크레인의 정확한 위치를 파악하기 어렵기 때문에 경험에만 의존하고 있다.

그리고, 이러한 이유들로 해당 업무의 경우 초보자가 접근하기에는 매우 어려운 문제점이 존재한다.

한편, 조선소의 갠트리 크레인은 수백 톤에 이르는 블록을 이송할 수 있도록 구축되고 있으나 일부 장비의 노후로 인해 블록의 하중을 견디지 못하고 전복되거나 또는 붕괴될수 있으며 와이어 로프가 끊어지는 등의 대형사고가 발생될 수 있다.

실제 조선소에서는 갠트리 크레인의 노후로 인해 이론상으로 허용된 하중의 블록 이송 중에 전복된 사례가 종종 있다. 이러한 대형 사고가 발생되는 경우 현장 작업자의 사망, 갠트리 크레인의 복구 및 선박 인도 시기 지연 등 막대한 경제적 손실이 발생한다.

따라서, 갠트리 크레인을 이용한 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 방안이 절실히 요구되고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

특허문헌 1 : 한국공개특허 제2001-0044401호 (2001.06.05. 공개)

본 발명의 실시 예는 종래 작업자의 숙련도에 의존했던 블록 이송 작업을 갠트리 크레인 작업장의 어레인지뷰(Arrange View)에 블록 이송을 위한 가이드 정보를 증강하여 표시하는 갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 목적은 블록의 이송 시 와이어 로프 및 구조물의 상태를 모니터링 하여 안전한 블록 이송을 지원하는 갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 시스템은, 갠트리 크레인의 탑 영역에 다방면으로 설치된 카메라를 포함하여 작업장을 촬영하는 카메라 어레이부; 상기 카메라 어레이부에서 촬영된 영상을 통합하여 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View) 화면을 생성하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 처리된 작업장 영역의 어레인지뷰 화면을 표시하는 디스플레이부; 및 상기 어레인지뷰 화면에 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하기 위한 가상 블록 및 상기 이송 블록의 경로상의 이동 폭을 고려한 가이드 라인을 증강하여 표시하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 영상 처리부는, 상기 어레인지뷰 화면의 작업장 영역에 대한 좌표계를 형성하고, 상기 좌표계가 형성된 작업장 영역에 있는 이송 블록의 평면형상과 면적을 산출할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 설계 데이터에서 이송 블록의 도면을 획득하여 상기 어레인지뷰 화면의 상기 블록 면적에 맞게 축적하고, 상기 이송 블록의 평면형상과 동일한 형상으로 표시할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 어레인지뷰 화면에 있는 이송 블록의 평면형상과 면적에 기초하여 상기 이송 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 가이드 라인을 증강하여 표시할 수 있다.

또한, 상기 가이드 라인은, 상기 이송 블록의 최대 가로 폭을 기준으로 y축으로 이동 시 안전한 경로를 안내하는 제1 가이드 라인; 및 상기 이송 블록의 최대 세로 폭을 기준으로 x축으로 이동 시 안전한 경로를 안내하는 제2 가이드 라인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 가이드 라인 및 제2 가이드라인은, 크레인에 의해 이송 블록이 들어올려져 이동하면, 상기 이송 블록과 함께 이동하면서 이동 블록의 주행폭을 작업장 영역에 표시할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 이송 블록의 최종 이송 위치에 표시된 상기 가상 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 제3 가이드 라인과 제4 가이드 라인을 증강하여 표시할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 어레인지뷰의 영상 분석을 통해 이송 블록이 이동하는 경로의 가이드 라인 내에 장애물이나 사람이 존재하는 것을 인식하여 충돌을 경고하고 회피 경로를 제시할 수 있다.

또한, 상기 디스플레이부는, 프로젝터를 통해 조종실의 유리창의 일정영역에 상기 어레인지뷰 화면과 증강되는 정보를 투영하여 표시할 수 있다.

또한, 상기 갠트리 크레인의 와이어 로프 인장강도 및 구조물에 대한 진동을 유한요소분석을 통해 해석하여 소정 스트레스 기준에 따른 위험도를 진단하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 방법은, a) 갠트리 크레인의 탑 영역에 다방면으로 설치된 카메라 어레이를 통하여 작업장 영역을 촬영하는 단계; b) 상기 카메라 어레이부에서 촬영된 영상을 통합하여 상기 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View) 화면을 생성하는 단계; c) 상기 어레인지뷰 화면상에 있는 이송 블록의 평면형상과 면적을 참조한 동일한 축척의 가상 블록을 생성하여 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하는 단계; d) 상기 이송 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 가이드 라인을 증강하여 표시하는 단계; 및 e) 이송 블록의 이동 중 와이어 로프 및 구조물에서 발생되는 진동을 수집하여 각각의 유한요소분석에 따른 스트레스를 모니터링 하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 e) 단계는, 상기 스트레스에 의한 위험도가 제1 설정 기준치를 초과하면 조종사에게 경고는 단계 및 제2 설정 기준치를 초과하면 비상 정지모드로 진입하여 이송 블록을 작업장에 내려 놓는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 시스템은, 갠트리 크레인의 탑 영역에 다방면으로 설치된 카메라를 포함하여 작업장을 촬영하는 카메라 어레이부; 상기 카메라 어레이부에서 촬영된 영상을 통합하여 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View)를 생성하는 영상 처리부; 및 상기 어레인지뷰 화면에 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하기 위한 가상 블록 및 상기 이송 블록의 경로상 이동 폭을 고려한 가이드 라인을 증강하여 원격지의 조종사 휴대 단말기를 통해 표시하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 조종사 휴대 단말기의 조작에 따라 블록 이송 경로 및 속도를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 갠트리 크레인의 탑에 구비된 카메라 어레이를 통해 생성된 어레인지뷰 화면상에 이송 블록이 놓여야 하는 위치에 가상 블록으로 표시하고, 이송 블록의 이동방향에 따른 가이드 라인을 증강하여 표시함으로써 조종사가 지시자의 무전 없이도 화면으로 통해 블록의 이동상황을 직관적으로 확인하면서 블록을 이송할 수 있다.

또한, 이송 블록과 장애물과의 거리관계를 시각적으로 표시하고 장애물과의 충돌 회피를 안내함으로써 조종사의 조작 편의성 및 안전한 블록 이송이 가능한 효과가 있다.

또한, 블록의 이송 중 시각으로 확인할 수 없는 와이어 로프 및 구조물에서 발생되는 스트레스를 모니터링 하여 사전에 위험상황 경고 및 비상정지를 수행함으로써 갠트리 크레인의 안전사고를 예방할 수 있다.

도 1은 종래의 갠트리 크레인 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 어레이부의 구성을 개략적으로 나타낸 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 작업장의 어레인지뷰 화면구성을 개략적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 조종실 내부에 어레인지뷰 화면이 표시된 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 작업장 어레인지뷰 화면구성을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 작업장 어레인지뷰 화면구성을 개략적으로 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 시스템을 나타낸다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 구조를 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인(10)은 제1 레일(11), 지지대(12), 수평빔(13), 제2 레일(14) 및 조종실(15)을 포함한다.

제1 레일(11)은 블록 조립을 위한 작업장의 가장자리에 평행하게 형성되고, 지지대(12)는 제1 레일(11) 상에 수직으로 설치되어 양측 상부에서 수평빔(13)을 지지하며 제1 레일(11)을 따라 y축(전후 방향)으로 이동한다.

수평빔(13)은 상기 제1 레일(11)과 직교하는 방향의 제2 레일(14)이 형성되고, 제2 레일(14)을 따라 x축(좌우 방향)으로 이동하는 조종실(15)을 포함한다. 이 때, 도 2에서는 조종실(15)이 수평빔(13)의 일측부에 위치한 것으로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며 수평빔(13)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.

또한, 수평빔(13)은 블록을 들어올리거나 내리기 위한 와이어 로프(16)가 연결된 크레인(17)을 포함하며, 크레인(17)은 조종실(15)과 함께 y축 및 x축으로 이동하여 블록을 이송할 수 있다.

이 때, 도면에서는 생략되었으나 복수로 구비되는 와이어 로프(16)의 단부에는 각각 후크가 구비되고, 각 후크는 블록에 형성된 러그에 고정될 수 있다.

이러한 구조의 갠트리 크레인(10)은 와이어 로프(16)에 고정된 블록을 들어올려 블록이동 경로에 따라 전후좌우로 이동하고 최종 목적 위치에 블록을 내려 놓는 각종 기계적 동력 수단을 포함하며, 그 제어는 갠트리 크레인 제어 시스템(100)에 의해 제어된다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 통신부(110), 카메라 어레이부(120), 영상 처리부(130), 설계 데이터부(140), 디스플레이부(150), 모니터링부(160) 및 제어부(170)를 포함하며 조종실(15)에 위치한다.

통신부(110)는 유무선통신을 통해 선박제조를 관리를 위한 서버(미도시)와 통신할 수 있으며, 지상에 위치한 작업자의 정보통신단말기(미도시)와 통신할 수 있다. 또한, 통신부(110)는 지상에 위치한 작업자와의 무전 통신 모듈을 포함할 수 있다.

카메라 어레이부(120)는 조종실(15)을 중심으로 다방면으로 설치된 복수의 카메라를 포함하여 갠트리 크레인(10)의 탑 영역에서 작업장을 촬영한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 어레이부의 구성을 개략적으로 나타낸 저면도이다.

첨부된 도 4를 참조하면, 카메라 어레이부(120)는 조종실(15)의 하부에 설치될 수 있으며, 조종실(15)을 중심으로 전, 후, 좌, 우의 방향성을 가지는 복수의 카메라(121, 122, 123, 124)로 구성되어 전체 작업장 주변을 촬영할 수 있다.

또한, 본 발명은 이에 한정되지 않고 와이어 로프(16)가 내려지는 크레인(17)의 하부에 카메라 어레이부(120)를 설치하여 전체 작업장 주변을 촬영할 수 도 있다.

본 발명의 실시 예에서는 조종실(15), 크레인(17) 및 카메라 어레이부(120)가 블록의 이송 시 함께 이동 하며 크레인(17)의 이동(블록의 이송)에 따른 작업장 영역의 촬영시점도 가변 된다.

영상 처리부(130)는 카메라 어레이부(120)에서 촬영된 영상을 통합하여 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View) 화면을 생성한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 작업장의 어레인지뷰 화면구성을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 5를 참조하면, 영상 처리부(130)는 상기 어레인지뷰의 작업장 영역에 대한 좌표계를 형성하고, 이송 블록의 중심이 되는 중심점을 표시한다. 이 때, 상기 좌표계는 실제 화면상에는 시각적으로 표시하지 않고 생략할 수 있으며, 상기 중심점은 실질적인 이송 블록의 무게 중심으로 크레인(17)이 위치하는 좌표일 수 있다.

또한, 영상 처리부(130)는 상기 좌표계가 형성된 작업장 영역에 놓인 이송 블록의 평면형상과 면적을 계산한다.

또한, 영상 처리부(130)는 제어부(170)의 제어로 블록 이송을 가이드 하기 위한 가상 블록 및 이송 경로를 안내하는 가이드 라인 등의 각종 정보가 상기 어레인지뷰 화면에 포함되도록 증강하여 표시할 수 있다. 이 때, 증강되는 정보와 관련해서는 후술되는 제어부(170)의 설명에서 구체적으로 설명하기로 한다.

설계 데이터부(140)는 사내 시스템 서버로부터 선박제작을 위해 작성된 설계 데이터(Cad)를 받아 저장하며, 블록 조립 공정에서 블록 이송에 필요한 블록 별 형상정보를 제공한다.

디스플레이부(150)는 영상 처리부(130)에서 처리된 작업장 평면의 어레인지뷰 화면을 조종사가 직관적으로 확인할 수 있도록 표시한다.

예컨대, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 조종실 내부에 어레인지뷰 화면이 표시된 상태를 나타낸다.

첨부된 도 6을 참조하면, 조종실(15)은 조종사의 시야가 확보되도록 전방과 바닥의 일부가 투명한 강화유리로 구성된다.

디스플레이부(150)는 프로젝터를 통해 전면 유리창의 일정영역에 상기 어레인지뷰와 증강정보를 투영하여 표시함으로써 조종사의 시선이 분산되지 않고도 작업장 내 블록의 위치정보와 블록 이송을 가이드 하기 위한 각종 정보를 직관적으로 확인할 수 있다.

따라서, 종래의 조종사가 지시자의 무전과 시야확보가 어려운 유리를 통해 아래 작업장을 내려다보면서 작업을 수행하여 고도의 집중력 요구와 피로도가 증가하는 문제를 해소하는 이점이 있다.

이 밖에도 디스플레이부(150)는 모니터로 구성되어 증강정보를 포함하는 어레인지뷰를 표시할 수 있다.

제어부(170)는 갠트리 크레인 제어 시스템(100)의 상기 각부의 전반적인 동작을 제어하며, 상기 각부의 일부 기능 또는 전체 기능을 통합할 수 있다. 이를 위해 제어부(170)는 상기 각부의 기능을 위한 프로그램을 저장하고 이를 실행하여 해당 기능을 구현할 수 있음은 자명하다.

제어부(170)는 영상 처리부(130)에서 생성된 어레인지뷰 화면에 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하기 위한 가상 블록 및 상기 이송 블록의 경로상 이동 폭을 고려한 가이드 라인을 증강하여 표시한다.

구체적으로, 제어부(170)는 상기 어레인지뷰 화면의 생성시 설계 데이터부(140)에서 이송 블록의 도면을 획득하고 어레인지뷰 화면의 블록 평면형상에 맞게 가상 블록으로 가공하여 증강시킨다. 여기서, 상기 가상 블록은 실제 블록의 캐드 데이터에서 외형 정보만을 추출하여 간소화한 형상정보일 수 있다.

제어부(170)는 어레인지뷰 화면상의 실제 이송 블록의 면적에 맞게 가상 블록의 축척을 가공하고, 상기 이송 블록이 놓인 평면형상과 동일하게 블록 도면을 회전하여 일치시킨다.

제어부(170)는 설계 데이터를 참조하여 이송 블록의 조립을 위해 놓여야 하는 최종 이송 위치에 가상 블록을 표시한다.

예컨대, 상기 도 5를 참조하면, 제어부(170)는 설계 데이터를 참조하여 블록1 및 블록2 사이에 이송 블록을 최종 이송해야 경우 생성된 가상 블록을 블록1 및 블록2 사이의 최종 이송 위치에 표시할 수 있다.

또한, 제어부(170)는 조종자의 조작 입력에 따라 상기 가상 블록의 위치를 어레인지뷰 화면상에서 이동하여 최종 이송 위치에 표시할 수 있다.

한편, 상기 도 5를 참조하면, 제어부(170)는 어레인지뷰 화면상의 이송 블록 평면형상과 면적에 기초하여 상기 이송 블록의 가로폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 가이드 라인을 증강하여 표시한다.

상기 가이드 라인은 이송 블록의 최대 을 기준으로(y축) 이동 시 안전한 및이송 블록의 최대 을 기준으로(x축)안전한 을 포함한다

이러한 제1 가이드 라인 및 제2 가이드 라인은 크레인(17)에 의해 이송 블록이 들어올려져 이동하면, 그 이송 블록과 함께 이동하면서 이동 블록의 주행폭을 작업장 영역에 표시한다.

또한, 제어부(170)는 어레인지뷰 영상 분석을 통해 이송 블록이 이동하는 경로의 가이드 라인 내에 장애물(예; 기 배치된 다른 블록) 및 사람이 존재하는 것을 인식하여 충돌회피 경로를 제시 및 경고할 수 있다.

이 때, 제어부(170)는 좌표계상의 이송 블록과 장애물과의 실제 거리를 수치로 표시할 수 있다.

이처럼, 제어부(170)는 어레인지뷰 화면상에 이송 블록이 놓여야 하는 위치에 가상 블록으로 표시하고, 이송 블록의 이동방향에 따른 가이드 라인을 증강하여 표시함으로써 조종사가 화면으로 통해 블록의 이동상황을 직관적으로 확인하면서 조작이 가능한 이점이 있다.

또한, 제어부(170)는 이송블록과 장애물과의 거리관계를 시각적으로 표시하고 장애물과의 충돌 회피를 안내함으로써 조종사의 조작이 편리하고 안전한 블록 이송이 가능한 장점이 있다.

한편, 모니터링부(160)는 갠트리 크레인(10)에 설치된 각종 센서를 통해 와이어 로프(16)의 인장강도, 수평빔(13) 및 지지대(12) 등의 구조물에 대한 진동을 해석하여 소정 기준에 따른 위험도를 계산 및 진단한다.

모니터링부(160)는 블록의 이송 시 IoT 기반 센서를 통해 와이어 로프(16)에 걸리는 인장강도(긴장도)를 측정하여 일정 기준치를 초과하는 위험을 경고한다.

또한, 모니터링부(160)는 블록 이송 시 구조물 및 와이어 로프에서 발생되는 진동을 수집하여 각각의 유한요소분석(Finite-Element Analysis, FEA)을 실시하고 와이어 로프 및 구조물의 스트레스에 따른 위험을 경고할 수 있다.

이 때, 제어부(170)는 모니터링부(160)에서 수신된 위험도가 설정된 제1 기준치를 초과하면 조종사에게 경고하고, 그보다 큰 제2 기준치를 초과하면 비상 정지모드로 진입하여 이송블록을 작업장에 내려 놓는다.

한편, 전술한 본 발명의 갠트리 크레인 제어 시스템(100)의 구성을 바탕으로 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 방법을 설명한다.

이하, 갠트리 크레인 제어 방법을 설명함에 있어서 전술한 세부 구성의 기능은 갠트리 크레인 제어 시스템(100)에 통합될 수 있으므로 갠트리 크레인 제어 시스템(100)을 주체로 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 수평빔상의 조종실을 중심으로 다방면으로 설치된 카메라 어레이부(120)를 통하여 전체 작업장 영역을 촬영한다(S101).

갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 상기 카메라 어레이부(120)에서 촬영된 영상을 통합하여 작업장 영역의 어레인지뷰를 생성한다(S102).

갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 상기 작업장 영역의 좌표계를 형성하고 이송 블록의 중심점을 표시하여 크레인(17)을 위치시킨다(S103).

갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 이송 블록의 평면형상과 면적을 계산한다(S104).

갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 계산된 이송 블록의 평면형상과 면적을 참조하여 동일한 축척의 가상 블록을 생성하여 어레인지뷰 화면상의 최종 이송 위치에 표시한다(S105).

갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 이송 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 가이드 라인을 증강하여 표시한다(S106). 이 때, 갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 이송 블록을 들어올려 이송 중에는 이동하는 이송 블록의 위치에 맞게 가이드 라인을 이동하여 표시할 수 있다.

갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 이송 블록의 이동 중 와이어 로프 및 구조물에서 발생되는 진동을 수집하여 각각의 유한요소분석에 따른 스트레스를 모니터링하여 위험상항 발생을 판단한다(S107).

이 때, 갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 상기 스트레스에 의한 위험도가 설정 기준치를 초과하면(S108; 예), 그 위험도에 따라 조종사에게 경고하거나 비상 정지모드로 진입하여 이송 블록을 작업장에 내려 놓는다(S109).

반면, 갠트리 크레인 제어 시스템(100)은 상기 스트레스에 의한 위험도가 설정 기준치를 미만이면(S108; 아니오), 가상 블록과 중첩되는 위치까지 이송 블록을 이동한 후 내려 놓는다(S110).

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 갠트리 크레인의 탑에 구비된 카메라 어레이를 통해 생성된 어레인지뷰 화면상에 이송 블록이 놓여야 하는 위치에 가상 블록으로 표시하고, 이송 블록의 이동방향에 따른 가이드 라인을 증강하여 표시함으로써 조종사가 지시자의 무전 없이도 화면으로 통해 블록의 이동상황을 직관적으로 확인하면서 블록을 이송할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이송 블록과 장애물과의 거리관계를 시각적으로 표시하고 장애물과의 충돌 회피를 안내함으로써 조종사의 조작이 편리하고 안전한 블록 이송이 가능한 효과가 있다.

또한, 블록의 이송 중 시각으로 확인할 수 없는 와이어 로프 및 구조물에서 발생되는 스트레스를 모니터링하여 위험상황 경고 및 비상정지를 수행함으로써 갠트리 크레인의 전복을 미리 예방할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 도 5를 참조한 설명에서, 제어부(170)가 이송 블록의 평면형상과 면적에 기초하여 제1 가이드 라인과 제2 가이드 라인을 증강하여 표시하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않고 가상 블록을 기준으로 가이드 라인을 표시할 수 있다.

도 8은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 작업장 어레인지뷰 화면구성을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 8을 참조하면, 제어부(170)는 이송 블록의 최종 이송 위치에 표시된 가상 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 제3 가이드 라인과 제4 가이드 라인을 증강하여 표시한다.

상기 제3 가이드 라인(y축)과 제4 가이드 라인(x축)은 고정되며 이송 블록을 가상 블록과 중첩되는 위치로 안전하게 유도하는 기준 경로를 제공한다.

이 때, 조종사는 기존 이송 블록으로부터 연장 표시된 제1 가이드 라인과 제2 가이드 라인 없이도 이송 블록의 폭을 제3 가이드 라인 또는 제4 가이드 라인의 폭에 맞춰 이동시킬 수 있다.

또한, 도 9는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 작업장 어레인지뷰 화면구성을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 9를 참조하면, 앞서 설명한 도 5와 도 8의 실시 예를 모두 적용한 상태를 보여준다.

제어부(170)는 이송 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 제1 가이드 라인과 제2 가이드 라인을 증강하여 표시하고, 가상 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 제3 가이드 라인과 제4 가이드 라인을 동시에 증강하여 표시한다.

여기서, 제1 가이드 라인과 제2 가이드 라인은 이송 블록의 이동에 따라 이동하지만, 제3 가이드 라인과 제4 가이드 라인은 최종 이송 위치인 가상 블록에 고정된다.

또한, 제1 및 2 가이드 라인과 제3 및 4 가이드 라인은 서로 다른 색으로 구분하여 표시한다.

이를 통해, 작업자는 이송 블록을 x측으로 이동 시 제2 가이드 라인이 기준 되는 제4 가이드 라인과 맞지 않는 것을 한눈에 확인할 수 있다.

따라서, 제어부(170)는 작업자의 조작 입력에 따라 이송 블록을 이동하여 제2 가이드 라인들 제4 가이드 라인과 중첩되게 이동시킬 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 갠트리 크레인 제어 시스템을 나타낸다.

첨부된 도 10을 참조하면, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 조종사가 조종실에서 블록 이송을 제어하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 캔트리 크레인 제어 시스템(100)과 연동하는 조종사의 휴대 단말기(이하, 조종사 단말기라 명명함)를 통해 원격지인 지상에서 블록 이송을 제어할 수 있는 점이 다르다. 이하, 전술한 실시 예와 동일한 설명은 생략하고 다른 부분을 위주로 설명한다.

캔트리 크레인 제어 시스템(100)의 제어부(170)는 카메라 어레이부(120)와 영상 처리부(130)를 통한 어레인지뷰 상에 블록 이송을 가이드 하기 위한 가상 블록 및 가이드 라인 등의 각종 정보를 상기 어레인지뷰 화면에 증강시키고, 이러한 어레인지뷰 화면을 지상의 조종사 단말기를 통해 표시한다.

이 때, 제어부(170)의 블록 이송 제어는 통신부(110)를 통한 조종사 단말기의 조작으로 이루어지며, 조종사 단말기의 설정에 따라 이동 경로 및 속도가 자동으로 제어된다.

이 때, 도 10을 참조한 블록 이송의 자동제어 방법을 설명하면, 제어부(170)가 앞선 설명에서와 같이 가상 블록을 최종 이송 위치에 위치시키고, 크레인을 이송 블록의 중심점으로 이동하여 블록을 들어 올린다.

제어부(170)는 이송 블록의 중심점으로부터 가상 블록의 중심점까지의 이동 경로를 자동 설정하고, 출발 지점, 방향전환 지점 및 도착지점과의 일정 거리를 감속 구간으로 설정한다.

이 때, 제어부(170)는 이동 경로상에 형성된 가이드 라인에 맞게 이동하도록 제어하며, 감속 구간의 설정은 갑작스런 출발, 방향전환 및 정지로 인해 와이어 로프 및 이송 블록이 요동되는 것을 방지하기 위함이다.

이러한 실시 예의 경우, 기존의 수평빔(13) 상에 위치하던 조종실을 생략하고 필요한 제어장비만을 구성할 수 있으며, 지상에서의 블록 이송 제어가 가능하여 조종사의 작업환경을 개선할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 갠트리 크레인 11: 제1 레일
12: 지지대 13: 수평빔
14: 제2 레일 15: 조종실
16: 와이어 로프 17: 크레인
100: 갠트리 크레인 제어 시스템 110: 통신부
120: 카메라 어레이부 130: 영상 처리부
140: 설계 데이터부 150: 디스플레이부
160: 모니터링부 170: 제어부

Claims (13)

1. 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 시스템에 있어서,
   갠트리 크레인의 탑 영역에 다방면으로 설치된 카메라를 포함하여 작업장을 촬영하는 카메라 어레이부;
   상기 카메라 어레이부에서 촬영된 영상을 통합하여 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View) 화면을 생성하는 영상 처리부;
   상기 영상 처리부에서 처리된 작업장 영역의 어레인지뷰 화면을 표시하는 디스플레이부; 및
   상기 어레인지뷰 화면에 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하기 위한 가상 블록 및 상기 이송 블록의 경로상의 이동 폭을 고려한 가이드 라인을 증강하여 표시하는 제어부를 포함하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상 처리부는,
   상기 어레인지뷰 화면의 작업장 영역에 대한 좌표계를 형성하고, 상기 좌표계가 형성된 작업장 영역에 있는 이송 블록의 평면형상과 면적을 산출하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   설계 데이터에서 이송 블록의 도면을 획득하여 상기 어레인지뷰 화면의 상기 블록 면적에 맞게 축적하고, 상기 이송 블록의 평면형상과 동일한 형상으로 표시하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 어레인지뷰 화면에 있는 이송 블록의 평면형상과 면적에 기초하여 상기 이송 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 가이드 라인을 증강하여 표시하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 가이드 라인은,
   상기 이송 블록의 최대 가로 폭을 기준으로 y축으로 이동 시 안전한 경로를 안내하는 제1 가이드 라인; 및
   상기 이송 블록의 최대 세로 폭을 기준으로 x축으로 이동 시 안전한 경로를 안내하는 제2 가이드 라인을 포함하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 가이드 라인 및 제2 가이드라인은,
   크레인에 의해 이송 블록이 들어올려져 이동하면, 상기 이송 블록과 함께 이동하면서 이동 블록의 주행폭을 작업장 영역에 표시하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 이송 블록의 최종 이송 위치에 표시된 상기 가상 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 제3 가이드 라인과 제4 가이드 라인을 증강하여 표시하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
8. 제 1 항 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 어레인지뷰의 영상 분석을 통해 이송 블록이 이동하는 경로의 가이드 라인 내에 장애물이나 사람이 존재하는 것을 인식하여 충돌을 경고하고 회피 경로를 제시하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스플레이부는,
   프로젝터를 통해 조종실의 유리창의 일정영역에 상기 어레인지뷰 화면과 증강되는 정보를 투영하여 표시하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 갠트리 크레인의 와이어 로프 인장강도 및 구조물에 대한 진동을 유한요소분석을 통해 해석하여 소정 스트레스 기준에 따른 위험도를 진단하는 모니터링부를 더 포함하는 갠트리 크레인 제어 시스템.
11. 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 방법에 있어서,
    a) 갠트리 크레인의 탑 영역에 다방면으로 설치된 카메라 어레이를 통하여 작업장 영역을 촬영하는 단계;
    b) 상기 카메라 어레이부에서 촬영된 영상을 통합하여 상기 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View) 화면을 생성하는 단계;
    c) 상기 어레인지뷰 화면상에 있는 이송 블록의 평면형상과 면적을 참조한 동일한 축척의 가상 블록을 생성하여 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하는 단계;
    d) 상기 이송 블록의 가로 폭과 세로 폭으로부터 연장된 십자형상의 가이드 라인을 증강하여 표시하는 단계; 및
    e) 이송 블록의 이동 중 와이어 로프 및 구조물에서 발생되는 진동을 수집하여 각각의 유한요소분석에 따른 스트레스를 모니터링 하는 단계를 포함하는 갠트리 크레인 제어 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    상기 스트레스에 의한 위험도가 제1 설정 기준치를 초과하면 조종사에게 경고는 단계 및 제2 설정 기준치를 초과하면 비상 정지모드로 진입하여 이송 블록을 작업장에 내려 놓는 단계를 포함하는 갠트리 크레인 제어 방법.
13. 선박 건조 시 안전한 블록 이송을 위한 갠트리 크레인 제어 시스템에 있어서,
    갠트리 크레인의 탑 영역에 다방면으로 설치된 카메라를 포함하여 작업장을 촬영하는 카메라 어레이부;
    상기 카메라 어레이부에서 촬영된 영상을 통합하여 작업장 영역의 어레인지뷰(Arrange View)를 생성하는 영상 처리부; 및
    상기 어레인지뷰 화면에 이송 블록의 최종 이송 위치를 표시하기 위한 가상 블록 및 상기 이송 블록의 경로상 이동 폭을 고려한 가이드 라인을 증강하여 원격지의 조종사 휴대 단말기를 통해 표시하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 조종사 휴대 단말기의 조작에 따라 블록 이송 경로 및 속도를 제어하는 갠트리 크레인 제어 시스템.

Images