KR20180011976A

KR20180011976A - 롤러 주변의 장애물 감지 방법

Info

Publication number: KR20180011976A
Application number: KR1020160094601A
Authority: KR
Inventors: 권중장; 이종근
Original assignee: 경성대학교 산학협력단; (주)천일전자
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-05
Also published as: KR101966801B1

Abstract

본 발명은 롤러 주변의 장애물 감지 방법에 관한 것으로서, 일정 속도에 따라 전방 또는 후방으로 주행하는 지반 다짐 장비의 롤러 상부에 전방을 향하여 설치된 카메라를 통해 영상을 획득하는 단계와, 획득된 영상 내에 존재하는 장애물을 검출하는 단계와, 검출된 장애물의 위치가 상기 롤러의 전방 영역에 해당하는 제1구역과 상기 롤러의 측방 영역에 해당하는 제2구역 중 어느 구역에 속하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 롤러의 주행 방향의 전방에 장애물이 감지되면 롤러의 주행을 정지하여 예상되는 충돌 사고를 미연에 방지할 수 있고, 롤러의 주행 방향과는 관계없으나 측방에 근접한 위치에 장애물이 감지되는 경우 작업자의 조작 화면에 경고 메시지를 표시하여 주행 시에 보다 주의를 갖고 운전할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

롤러 주변의 장애물 감지 방법{METHOD FOR DETECTING OBSTACLE AROUND A ROLLER}

본 발명은 지반 다짐용으로 사용되는 롤러를 이용한 작업 중에 상기 롤러의 전방 혹은 측방에 장애물이 위치하는 경우에 이를 자동으로 감지하여 알리기 위한 롤러 주변의 장애물 감지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 롤러를 구비한 건설기계는 지반을 다지기 위한 작업이나 도로를 포장하기 위한 작업 등에 이용된다. 이러한 작업들은 대부분 공사 면적이 넓기 때문에 하나의 건설기계만을 이용하기보다는 복수 개의 건설기계를 이용하여 동시에 작업하는 경우가 많다.

이러한 건설기계들은 전방 또는 후방으로 단순 주행하기만 하면 되므로, 작업자가 건설기계에 직접 탑승하여 운전하는 경우 외에도 원격지에 있는 작업자가 원격 조정 장치를 이용하여 건설기계의 주행을 조작하기도 한다.

그러나, 롤러를 이용한 작업 환경의 특성상 많은 건설기계가 좁은 공간 안에서 한꺼번에 움직이기 때문에, 운전자의 시야 확보만으로는 주변에 있는 작업자와 건설기계들과의 충돌을 방지하기가 어렵고, 이를 위해 작업자가 세심한 주의를 기울이다 보면 작업에 소요되는 시간이 지체되어 원활한 작업 수행이 어려운 문제점이 있다.

KR

10-1178508

B1

KR

10-2013-0007243

A

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 롤러 주변에 있는 장애물을 자동으로 감지하여 작업자에게 알림으로써 원활하고 신속한 작업 수행이 가능하도록 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 롤러 주변의 장애물 감지 방법은, 일정 속도에 따라 전방 또는 후방으로 주행하는 지반 다짐 장비의 롤러 상부에 전방을 향하여 설치된 카메라를 통해 영상을 획득하는 단계와, 획득된 영상 내에 존재하는 장애물을 검출하는 단계와, 검출된 장애물의 위치가 상기 롤러의 전방 영역에 해당하는 제1구역과 상기 롤러의 측방 영역에 해당하는 제2구역 중 어느 구역에 속하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 검출된 장애물의 최하단 지점과 상기 롤러의 최상단 지점 간의 최단 거리와 기설정된 상기 지반 다짐 장비의 주행 속도에 기초하여 상기 롤러가 상기 검출된 장애물의 위치에 도달하는데 걸리는 예상 주행 시간을 계산하는 단계와, 상기 계산된 예상 주행 시간에 대한 정보를 포함하는 알림 메시지를 상기 지반 다짐 장비를 제어하는 기기의 화면에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출된 장애물의 위치가 상기 제1구역에 속하는 것으로 결정된 경우, 상기 예상 주행 시간에서 기설정된 정지 동작 시간을 빼서 계산한 예상 도달 시간 내에 상기 지반 다짐 장비의 주행을 정지하도록 하는 제1제어신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출된 장애물의 위치가 상기 제2구역에 속하는 것으로 결정된 경우, 상기 예상 주행 시간 내에 상기 장애물이 측방에서 근접한 위치에 있음을 알리는 경고 메시지를 상기 화면에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출된 장애물의 위치가 상기 제1구역에 속하는 것으로 결정될 때, 상기 계산한 예상 도달 시간이 기설정된 임계시간 미만인 경우, 상기 지반 다짐 장비를 상기 임계시간 동안 후방으로 주행한 후 정지하도록 하는 제2제어신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 알림 메시지를 표시하는 단계는, 상기 검출된 장애물의 위치를 상기 카메라에 의한 촬상 영역에 대응하는 부채꼴 형상의 영역 상에 점 형태로 표시하는 UI와, 상기 계산된 예상 주행 시간에 대한 정보를 포함하는 알림 메시지를 상기 화면에 함께 표시하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1구역은, 상기 롤러의 전방 영역으로서, 상기 롤러의 현재 위치를 기준으로 한 상기 카메라의 촬상영역 내에서 상기 롤러의 양측 단부를 상기 롤러의 길이 방향에 대해 수직인 상하방향으로 연장한 영역에 해당하고, 상기 제2구역은, 상기 롤러의 측방 영역으로서, 상기 롤러의 현재 위치를 기준으로 한 상기 카메라의 촬상영역 중 상기 전방 영역을 제외한 나머지 영역에 해당하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 롤러의 주행 방향의 전방에 장애물이 감지되면 롤러의 주행을 정지하도록 제어하여 예상되는 충돌 사고를 미연에 방지할 수 있고, 롤러의 주행 방향과는 관계없으나 측방에 근접한 위치에 장애물이 감지되는 경우 작업자의 조작 화면에 경고 메시지를 표시해 줌으로써 주행 시에 보다 주의를 갖고 운전할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 주변의 장애물 감지 방법을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 주변의 장애물 감지 방법의 순서도이고,
도 3은 도 2의 지반 다짐 장비를 제어하는 기기의 화면에 장애물의 위치를 표시하는 UI와 알림 메시지를 표시한 상태를 나타낸 도면이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 주변의 장애물 감지 방법에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 주변의 장애물 감지 방법을 구현하기 위해선, 롤러(11)는 건설 현장의 지면을 평탄화하거나 하는 데 이용되는 지반 다짐 장비(10)에 구비되는 일반적인 롤러의 형태로 마련되고, 롤러(11)의 상부에는 카메라(20)가 설치된 상태일 수 있다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 주변의 장애물 감지 방법은 지반 다짐 장비(10)에 구비되는 롤러(11)를 이용한 경우로만 한정하지 않으며, 도로 포장을 위한 건설 장비에 구비되는 롤러를 이용하는 경우에도 마찬가지로 적용 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 주변의 장애물 감지 방법은 다음과 같은 단계에 따라 수행된다.

먼저, 일정 속도에 따라 전방 또는 후방으로 주행하는 지반 다짐 장비(10)의 롤러(11) 상부에 전방을 향하여 설치된 카메라(20)를 통해 영상을 획득한다(S100).

이때, 카메라(20)는 전방 전 영역과 양측방 일부 영역을 촬상 가능한 범위의 촬상각을 가지는 것으로 마련될 수 있다.

여기서, 제1구역(i)은 롤러(11)의 전방 영역으로서, 롤러(11)의 현재 위치를 기준으로 한 카메라(20)의 촬상영역 내에서 롤러(11)의 양측 단부를 롤러(11)의 길이 방향에 대해 수직인 상하방향으로 연장한 영역에 해당하고, 제2구역(ii)은 롤러(11)의 측방 영역으로서, 롤러(11)의 현재 위치를 기준으로 한 카메라(20)의 촬상영역 내에서 제1구역(i)에 해당하는 영역을 제외한 나머지 영역에 해당할 수 있다.

예컨대, 도 1을 참조하면, 카메라(11)에 의해 촬영되는 촬상영역은 전방 전 영역에 해당하는 제1구역(i)과 양측방 일부 영역에 해당하는 제2구역(ii)을 포함하게 된다.

다음으로, S100단계에서 획득된 영상에 포함된 영상프레임의 전체 평균 화소값과 상기 영상프레임으로부터 기설정된 크기로 분할된 적어도 하나 이상의 단위블록의 평균 화소값을 각각 비교한 결과에 기초하여 상기 획득된 영상 내에 존재하는 장애물을 검출한다(S200).

이때, 상기 화소값은 각 화소의 색조(Hue), 채도(Saturation) 및 명도(Value) 중 어느 하나에 대한 값일 수 있다.

여기서, 상기 장애물을 검출하는 단계(S200)는, 상기 영상프레임의 전체 평균 화소값과 적어도 하나 이상의 단위블록 각각의 평균 화소값과의 차이값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우 해당 단위블록을 장애물에 대응하는 영역으로 검출할 수 있다.

이때, 상기 단위블록의 평균 화소값을 비교하기 위한 기준이 되는 값은 상기 영상프레임의 전체 평균 화소값만으로 한정되지 않으며, 제1구역(i)의 평균 화소값과 제1구역(i)에 속하는 단위블록의 평균 화소값을 비교하고, 제2구역(ii)의 평균 화소값과 제2구역(ii)에 속하는 단위블록의 평균 화소값을 비교할 수도 있다.

이 경우, 상기 장애물을 검출하는 단계(S200)는, S100단계에 획득된 영상에 포함된 영상프레임에서 제1구역(i)과 제2구역(ii)에 각각 해당하는 영역에서의 평균 화소값을 각각 계산하고, 제1구역(i)과 제2구역(ii)에 해당하는 영역을 각각 기설정된 크기(가령, 10x10 픽셀(pixel))를 갖는 단위블록으로 분할한다. 이후, 제1구역(i)에 해당하는 영역에서 분할된 적어도 하나 이상의 단위블록 각각의 평균 화소값과 제1구역(i)에서의 평균 화소값을 비교하고, 제2구역(ii)에 해당하는 영역에서 분할된 적어도 하나 이상의 단위블록 각각의 평균 화소값과 제2구역(ii)에서의 평균 화소값을 비교하여, 그 차이가 기설정된 임계값 이상인 경우 해당 단위블록에 장애물이 존재하는 것으로 판단하게 되며, 장애물이 존재하는 것으로 판단된 단위블록들을 모두 포함한 영역을 검출함으로써 최종적으로 장애물에 대응하는 영역을 검출하게 된다.

한편, 상기 장애물에 대응하는 영역은, 전술한 방법 이외에도, 라플라시안(Laplacian) 연산을 이용한 2차 미분과 같은 일반적인 에지 검출 알고리즘을 이용하여 장애물에 대한 윤곽선을 검출할 수도 있다. 이와 같은 에지 검출 알고리즘은 당업자에게는 자명한 사항이므로 별도의 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, S200단계에서 검출된 장애물의 위치가 롤러(11)의 전방 영역에 해당하는 제1구역(i)과 롤러(11)의 측방 영역에 해당하는 제2구역(ii) 중 어느 구역에 속하는지를 결정한다(S300).

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 장애물 A, 장애물 B, 장애물 C가 위치하는 경우, 장애물 A와 장애물 C는 제1구역(i)에 속하는 것으로 결정하고, 장애물 B는 제2구역(ii)에 속하는 것으로 결정하게 된다.

다음으로, S200단계에 검출된 장애물의 최하단 지점과 롤러(11)의 최상단 지점 간의 최단 거리와 기설정된 지반 다짐 장비(10)의 주행 속도에 기초하여 롤러(11)가 S200단계에 검출된 장애물의 위치에 도달하는데 걸리는 예상 주행 시간을 계산한다(S400).

구체적으로, 상기 계산하는 단계(S400)는, S200단계에 검출된 장애물의 최하단 지점에서 연장된 수평선과 롤러(11)의 최상단 지점과의 최단 거리를 계산한 후, 계산된 최단 거리와 기설정된 지반 다짐 장비(10)의 주행 속도를 이용하여 롤러(11)가 상기 검출된 장애물의 위치에 도달하는데 걸리는 예상 주행 시간을 계산할 수 있다.

예컨대, 도 1을 참조하면, 장애물 A의 최하단 지점과 롤러(11)의 최상단 지점과의 최단 거리는 'S₁'로 계산되고, 장애물 B 및 장애물 C의 최하단 지점과 롤러(11)의 최상단 지점과의 최단 거리는 'S₂'로 계산될 수 있다.

이때, 만일 지반 다짐 장비(10)의 기설정된 주행 속도가 'V'라고 한다면, 장애물 A의 예상 주행 시간은 'S₁/V'로 계산되고, 장애물 B와 장애물 C의 예상 주행 시간은 'S₂/V'로 계산될 수 있다.

다음으로, S400단계에서 계산된 예상 주행 시간에 대한 정보를 포함하는 알림 메시지를 상기 지반 다짐 장비를 제어하는 기기의 화면에 표시한다(S500).

여기서, 상기 알림 메시지를 표시하는 단계(S500)는, S200단계에 검출된 장애물의 위치를 카메라(11)에 의한 촬상 영역에 대응하는 부채꼴 형상의 영역 상에 점 형태로 표시하는 UI와, 상기 계산된 예상 주행 시간에 대한 정보를 포함하는 알림 메시지를 상기 화면에 함께 표시할 수 있다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 지반 다짐 장비(10)를 제어하는 기기의 화면의 일측 영역을 표시하는 UI 표시부(110)에는 롤러(11)의 전방 또는 양측방 일부에 위치하는 장애물 A, 장애물 B, 및 장애물 C의 위치를 점 형태로 표시한 UI가 표시되고, 상기 화면의 타측 영역을 표시하는 메시지 표시부(120)에는 전술한 S400단계에서 장애물 A, 장애물 B 및 장애물 C 각각에 대해 계산한 각각의 예상 주행 시간에 대한 정보가 표시될 수 있다.

다음으로, S200단계에 검출된 장애물의 위치가 S300단계에서 제1구역에 속하는 것으로 결정된 경우(S600), S400단계에 계산된 예상 주행 시간에서 기설정된 정지 동작 시간을 빼서 계산한 예상 도달 시간 내에 지반 다짐 장비(10)의 주행을 정지하도록 하는 제1제어신호를 생성한다(S720).

여기서, 상기 정지 동작 시간은, 작업자가 지반 다짐 장비(10)의 구동 정지 명령을 입력한 후 실제로 롤러(11)가 정지하는 데까지 소요되는 시간일 수 있다.

예컨대, 만일 상기 예상 주행 시간이 '5초'이고 기설정된 정지 동작 시간이 '2초'라고 한다면, 상기 예상 도달 시간은 '3초'가 되므로, '3초' 이내에 제1제어신호를 생성되게 된다.

다음으로, S200단계에 검출된 장애물의 위치가 상기 제1구역에 속하는 것으로 결정될 때(S600), 상기 계산한 예상 도달 시간이 기설정된 임계시간 미만인 경우(S700), 지반 다짐 장비(10)를 상기 임계시간 동안 후방으로 주행한 후 정지하도록 하는 제2제어신호를 생성한다(S740).

이때, 상기 임계시간은 상기 제1제어신호를 생성하는 데에 소요되는 시간일 수 있다.

예컨대, 상기 임계시간이 '1초'일 때, 만일 상기 예상 주행 시간이 '3초'이고 상기 정지 동작 시간이 '2.5초'인 경우, 상기 예상 도달 시간은 '0.5초'가 되어 상기 임계시간 미만이 되므로, 지반 다짐 장비(10)를 '1초' 동안 후방으로 주행한 후에 정지하도록 하는 제2제어신호를 생성하게 된다.

이는 장애물이 롤러와 매우 근접한 위치에 있어 정지 동작을 취하더라도 충돌을 예방할 수 없는 경우엔 정지 동작을 수행하기에 앞서 후방으로 롤러가 이동하도록 하여 최대한 장애물과의 충돌 발생을 예방하기 위한 것이다.

다음으로, S200단계에 검출된 장애물의 위치가 S300단계에서 제2구역에 속하는 것으로 결정된 경우, 상기 예상 주행 시간 내에 상기 장애물이 측방에서 근접한 위치에 있음을 알리는 경고 메시지를 상기 화면에 표시한다(S620).

여기서, 상기 경고 메시지는 도 2에 도시된 메시지 표시부(120)에 팝업창 형태로 표시될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 롤러의 주행 방향의 전방에 장애물이 감지되면 롤러의 주행을 정지하도록 제어하여 예상되는 충돌 사고를 미연에 방지할 수 있고, 롤러의 주행 방향과는 관계없으나 측방에 근접한 위치에 장애물이 감지되는 경우 작업자의 조작 화면에 경고 메시지를 표시해 줌으로써 주행 시에 보다 주의를 갖고 운전할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

10: 지반 다짐 장비 11: 롤러
20: 카메라 110: UI 표시부
120: 메시지 표시부

Claims

일정 속도에 따라 전방 또는 후방으로 주행하는 지반 다짐 장비의 롤러 상부에 전방을 향하여 설치된 카메라를 통해 영상을 획득하는 단계;
획득된 영상 내에 존재하는 장애물을 검출하는 단계; 및
검출된 장애물의 위치가 상기 롤러의 전방 영역에 해당하는 제1구역과 상기 롤러의 측방 영역에 해당하는 제2구역 중 어느 구역에 속하는지를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법.
제1항에 있어서,
상기 검출된 장애물의 최하단 지점과 상기 롤러의 최상단 지점 간의 최단 거리와 기설정된 상기 지반 다짐 장비의 주행 속도에 기초하여 상기 롤러가 상기 검출된 장애물의 위치에 도달하는데 걸리는 예상 주행 시간을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 예상 주행 시간에 대한 정보를 포함하는 알림 메시지를 상기 지반 다짐 장비를 제어하는 기기의 화면에 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법.
제2항에 있어서,
상기 검출된 장애물의 위치가 상기 제1구역에 속하는 것으로 결정된 경우, 상기 예상 주행 시간에서 기설정된 정지 동작 시간을 빼서 계산한 예상 도달 시간 내에 상기 지반 다짐 장비의 주행을 정지하도록 하는 제1제어신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법.
제2항에 있어서,
상기 검출된 장애물의 위치가 상기 제2구역에 속하는 것으로 결정된 경우, 상기 예상 주행 시간 내에 상기 장애물이 측방에서 근접한 위치에 있음을 알리는 경고 메시지를 상기 화면에 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법.
제3항에 있어서,
상기 검출된 장애물의 위치가 상기 제1구역에 속하는 것으로 결정될 때, 상기 계산한 예상 도달 시간이 기설정된 임계시간 미만인 경우, 상기 지반 다짐 장비를 상기 임계시간 동안 후방으로 주행한 후 정지하도록 하는 제2제어신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법.
제2항에 있어서,
상기 알림 메시지를 표시하는 단계는,
상기 검출된 장애물의 위치를 상기 카메라에 의한 촬상 영역에 대응하는 부채꼴 형상의 영역 상에 점 형태로 표시하는 UI와, 상기 계산된 예상 주행 시간에 대한 정보를 포함하는 알림 메시지를 상기 화면에 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1구역은,
상기 롤러의 전방 영역으로서, 상기 롤러의 현재 위치를 기준으로 한 상기 카메라의 촬상영역 내에서 상기 롤러의 양측 단부를 상기 롤러의 길이 방향에 대해 수직인 상하방향으로 연장한 영역에 해당하고,
상기 제2구역은,
상기 롤러의 측방 영역으로서, 상기 롤러의 현재 위치를 기준으로 한 상기 카메라의 촬상영역 중 상기 전방 영역을 제외한 나머지 영역에 해당하는 것을 특징으로 하는 롤러 주변의 장애물 감지 방법.