KR20220043969A - 굴삭기 안전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 굴삭기 안전 시스템으로서, 굴삭기에 설치되어 굴삭기 주위의 물체를 검출하는 복수개의 라이다 센서; 굴삭기의 전후좌우에 각각 설치되어 굴삭기 주위를 촬영하는 복수개의 카메라; 및 상기 복수개의 라이다 센서 및 복수개의 카메라로부터 각각 데이터를 수신하고 처리하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수개의 카메라로부터 수신한 촬영 영상을 합성하고 보정하여 어라운드뷰 영상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 안전 시스템을 개시한다.

Description

굴삭기 안전 시스템 {Safety system for excavator}
본 발명은 굴삭기의 안전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 운전자에게 굴삭기 주변을 어라운드뷰 영상으로 보여주어 운전자가 물체를 신속하고 정확하게 검출하고 그에 따른 정확한 대처를 할 수 있도록 지원하는 굴삭기 안전 시스템에 관한 것이다.
굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 일반적으로 장비의 이동 역할을 하는 주행체(바퀴나 궤도 등) 및 주행체에 탑재되어 360도 회전하며 운전석과 붐, 아암, 및 버킷을 구비한 회전체로 구성된다.
작업 현장에서 굴삭기의 주변 사각지대나 운전자 부주의에 의해 주변 물체나 사람과의 충돌 등 재해사고가 지속 발생함에 따라 굴삭기 관련 안전기술에 대한 요구가 꾸준히 제기되고 있으며 이러한 문제를 해결하기 위해 예를 들어 하기의 특허문헌에 개시한 것처럼 굴삭기의 4면에 설치된 카메라를 통해 촬영되는 영상을 조합하고 보정하여 어라운드뷰(around view)로 제공함으로써 굴삭기 주변 영상을 제공하는 기술이 제공되고 있다.
그러나 굴삭기의 경우 운전석이 회전체에 위치하기 때문에 회전체가 회전하면서 굴삭 작업을 하게 되면 운전자가 방위 감각을 상실하여 회전체가 주행체를 기준으로 어느 정도로 회전한 상태인지 인식하지 못하는 경우가 발생한다. 즉 회전체의 정면과 주행체의 정면의 차이를 인식하지 못하기 때문에, 굴삭기 주변의 물체의 존재를 알더라도 주행체를 주행해버려 굴삭기 주행에 의한 사고가 발생하기도 한다.
특허문헌1: 한국 공개특허 제10-2016-0054090호 (2016년 5월 16일 공개) 특허문헌2: 한국 등록특허 제10-1787897호 (2017년 10월 19일 공고)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 운전자가 물체를 신속하고 정확하게 인지하고 그에 따른 정확한 대처를 할 수 있도록 지원하는 굴삭기 안전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 굴삭기 안전 시스템으로서, 굴삭기에 설치되어 굴삭기 주위의 물체를 검출하는 복수개의 라이다 센서; 굴삭기의 전후좌우에 각각 설치되어 굴삭기 주위를 촬영하는 복수개의 카메라; 및 상기 복수개의 라이다 센서 및 복수개의 카메라로부터 각각 데이터를 수신하고 처리하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수개의 카메라로부터 수신한 촬영 영상을 합성하고 보정하여 어라운드뷰 영상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 안전 시스템을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기 안전 시스템에 의하면, 운전자에게 어라운드뷰 영상을 제공할 뿐만 아니라 주행체의 주행방향도 함께 제공하고 또한 물체가 감지된 경우 물체를 별도의 화면을 통해 보여줌으로써 운전자가 물체를 신속하고 정확하게 인지하고 그에 따른 정확한 대처를 할 수 있도록 지원하는 굴삭기 안전 시스템을 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기 안전 시스템을 설명하는 블록도,
도2 및 도3은 굴삭기에 설치되는 라이다 센서와 카메라를 설명하기 위한 도면,
도4는 굴삭기에 설치된 디스플레이로 출력되는 영상을 설명하기 위한 도면,
도5는 굴삭기의 회전체 회전시 라이다 센서의 감지 방향 및 카메라의 촬영 방향을 설명하는 도면,
도6은 굴삭기의 회전체 회전시 디스플레이에 출력되는 영상을 설명하기 위한 도면,
도7은 일 실시예에 따라 굴삭기 주변 물체를 검출하고 디스플레이로 출력하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 이와 유사하게, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급하는 경우 그것은 다른 구성요소에 직접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)되거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 길이, 넓이, 부피, 크기, 또는 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기 안전 시스템을 설명하는 블록도이다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 굴삭기 안전 시스템은 제어부(10), 라이다 센서(20), 카메라(30), 디스플레이(40), 알람부(50), 및 유압회로 제어부(60)를 포함할 수 있다.
라이다 센서(20)는 굴삭기에 설치되어 굴삭기 주위의 물체를 검출하는 센서로서 복수개의 센서로 구성될 수 있다. 라이다(LIDAR) 센서(20)는 특정 파장의 레이저 광원을 방출하고 물체에 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하여 물체를 검출하는 방식의 센서이다. 대안적으로 물체 감지 센서로서 초음파 센서나 적외선 센서 등의 다른 방식의 센서가 사용될 수도 있다.
카메라(30)는 굴삭기의 주위를 촬영하기 위한 것으로, 바람직하게는 복수개의 카메라로 구성된다. 일 실시예에서 복수개의 카메라(30)는 굴삭기의 전후좌우에 각각 적어도 하나씩 설치되어 굴삭기 주위의 전방 영상, 후방 영상, 좌측 영상, 및 우측 영상을 각각 촬영할 수 있다.
이와 관련하여 도2는 굴삭기를 위에서 바라본 모습을 도식적으로 나타내었다. 도2에 도시한 것처럼 일반적으로 굴삭기(100)는 주행체(110)와 회전체(120)로 구성된다. 주행체(110)는 바퀴나 무한궤도 및 이를 구동하는 엔진이나 유압모터 등의 구동부를 구비한다. 회전체(120)는 주행체(110) 위에 회전가능하게 부착되며 운전석 및 붐(131), 아암(132), 버킷(133)을 구비할 수 있다.
도2의 실시예에서 굴삭기(100)의 회전체(120)에 2개의 라이다 센서(21,22) 및 4개의 카메라(31,32,33,34)가 장착된다. 2개의 라이다 센서 중 제1 라이다 센서(21)는 굴삭기 회전체(120)의 좌측 앞 모서리에 설치하고 제2 라이다 센서(22)는 회전체(120)의 우측 뒷 모서리에 설치함으로써 굴삭기 주위의 전방위에 걸쳐 물체를 탐지할 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서 예컨대 4개의 물체 감지 센서를 회전체(120)의 전후좌우 면에 각각 하나씩 설치할 수도 있으며, 따라서 물체 검출 센서의 개수나 설치 위치는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다.
도시한 실시예에서 4개의 카메라 중 제1 카메라(31)는 회전체(120)의 전방에 설치되고 제2 카메라(32)는 후방에 설치된다. 제3 카메라(33)와 제4 카메라(34)는 각각 회전체(120)의 좌측면과 우측면에 설치될 수 있다. 후술하겠지만, 각 카메라(31~34)가 촬영한 영상은 제어부(10)에 의해 합성되고 보정되어 어라운드뷰 영상으로 출력될 수 있다. 이 때 어라운드뷰 영상에서 각 카메라가 담당하는 촬영 영역을 나타내기 위해 도2에 가상의 라인을 표시하였다. 즉 도2에서 제1 라인(LC1)은 전방과 우측방을 구분하는 라인이고 제2 라인(LC2)은 우측방과 후방을 구분하는 라인이다. 제3 라인(LC3)은 후방과 좌측방을 구분하며 제4 라인(LC4)은 좌측방과 전방을 구분하는 라인이다. 제1 카메라(31)는 제1 라인(LC1)과 제4 라인(LC4)에 의해 정의되는 전방 영역(AC1)을 촬영하여 어라운드뷰 영상으로 보여주고, 제2 카메라(32)는 제2 라인(LC2)과 제3 라인(LC3)에 의해 정의되는 후방 영역(AC2)을 촬영하여 어라운드뷰 영상으로 보여준다. 제3 카메라(33)는 제3 라인(LC3)과 제4 라인(LC4)에 의해 정의되는 좌측방 영역(AC3)을 촬영하며 제4 카메라(34)는 제1 라인(LC1)과 제2 라인(L2)에 의해 정의되는 우측방 영역(AC4)을 촬영하여 어라운드뷰 영상으로 보여준다. 다만 도2에 표시한 라인들(LC1~LC4)은 굴삭기 주위의 전후좌우 영역을 나타내기 위해 임의의 위치에 경계선으로 표시한 것이며, 대안적 실시예에서 각 카메라(31,32,33,34)가 촬영하는 촬영 영역이 도2의 라인들(LC1~LC4)과 다를 수 있음은 물론이다.
한편 각각의 라이다 센서(21,22)는 회전체(120)의 모서리에 설치되므로 굴삭기 주위를 180도씩 탐지할 수 있다. 도2에 도시한 것처럼 제1 라이다 센서(21)는 제1 라인(LL1)과 제3 라인(LL3)을 경계로 하여 좌측 영역, 즉 전방 영역(AL1)과 좌측방 영역(AL3)의 물체를 검출하며, 제2 라이다 센서(22)는 제1 라인(LL1)과 제3 라인(LL3)을 경계로 하여 우측 영역, 즉 후방 영역(AL2)과 우측방 영역(AL4)의 물체를 검출한다.
일 실시예에서 라이다 센서(21,22)가 담당하는 영역(AL1,AL2,AL3,AL4)은 주행체(110)를 기준으로 정의되며 따라서 회전체(120)의 회전에 관계없이 영역(AL1,AL2,AL3,AL4)이 변하지 않는다. 그러나 카메라(31,32,33,34)가 담당하는 영역(AC1,AC2,AC3,AC4)은 회전체(120)를 기준으로 정의된다. 따라서 도2와 같이 회전체(120)가 회전하지 않은 상태에서는 라이다 센서(21,22)의 영역(AL1,AL2,AL3,AL4)과 카메라(31,32,33,34)의 영역(AC1,AC2,AC3,AC4)이 일치하지만 회전체(120)가 회전하게 되면 도5에 도시한 것처럼 라이다 센서(21,22)의 영역(AL1~AL4)은 변하지 않고 그대로 이지만 카메라(31,32,33,34)의 영역(AC1~,AC4)은 회전체(120)와 함께 회전하게 되며, 이에 대해서는 도5를 참조하여 후술하기로 한다.
한편 도3은 카메라(31~34)의 수직방향의 화각(angle of view)을 설명하기 위한 것으로 굴삭기(100)의 후방측을 개략적으로 나타내었다. 도면을 참조하면, 회전체(120)의 후방에 설치되는 제2 카메라(32)는 수직 방향으로 제1 화각(θ1) 내의 물체를 촬영할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 제어부(10)는 디스플레이(40)로 출력하고자 하는 영상의 종류에 따라 전체 화각(θ1) 중 일부 화각의 영상만 추출하여 출력영상을 만들 수 있다. 예를 들어 일 실시예에서 어라운드뷰 영상을 위해 제2 카메라(32)의 영상을 합성할 때 제어부(10)는 굴삭기 주위의 바닥면을 향하는 소정 각도의 제2 화각(θ2)의 영상만 추출하여 어라운드뷰 영상에 합성할 수 있다. 또한 제어부(10)는 굴삭기(100) 주위의 물체를 촬영할 때에는 제2 화각(θ2) 보다 상방향을 향하는 소정 각도의 제3 화각(θ3)의 영상만 추출하여 물체 촬영 영상으로 사용할 수 있다. 제2 화각(θ2)과 제3 화각(θ3)은 도3에 도시한 것처럼 중복 영역이 없을 수도 있지만 중복 영역이 존재할 수도 있다. 또한 도면에 도시하지 않았지만 카메라(32)의 수평 방향으로도 화각을 나누고 디스플레이 영상의 종류에 따라 전체 수평 화각 중 일부 화각의 영상만 출력할 수도 있음은 물론이다.
다시 도1을 참조하면, 디스플레이(40)는 운전자에게 필요한 영상과 정보를 보여주기 위한 것으로 운전석의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 디스플레이(40)는 예를 들어 카메라(30)의 촬영 영상을 운전자에게 디스플레이한다. 다른 예로서, 디스플레이(40)는 알람부(50)에 의한 경고 메시지, 유압회로 제어부(60)에 의한 굴삭기 제어 상태, 및 제어부(10)에 의한 각종 제어 상태나 제어 메시지를 표시할 수도 있다.
알람부(50)는 예컨대 스피커나 디스플레이(40)를 통해 운전자에게 물체의 존재를 알리고 그에 따른 경보음을 발신하거나 경보등을 점등하여 운전자의 주의를 환기시킬 수 있다. 또한 알람부(50)는 굴삭기 위부로 경보음을 발신하거나 경보등을 점등하여 굴삭기 주변 사람들에게 위험을 알릴 수도 있다.
유압회로 제어부(60)는 예컨대 굴삭기의 회전체나 붐, 아암, 및 버킷을 구동하는 유압 구동계를 제어하는 제어부로서, 제어부(10)로부터 수신한 제어신호에 기초하여 회전체나 붐, 아암, 및 버킷의 동작을 정지시키도록 유압회로를 제어할 수 있다.
도1에 도시하지 않았지만 굴삭기 안전 시스템은 다른 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어 바람직한 일 실시예에서 굴삭기 안전 시스템은 회전체의 회전각(방위각)을 측정하는 각도센서를 더 포함한다.
제어부(10)는 라이다 센서(20;21,22) 및 카메라(30;31,32,33,34)로부터 각각 데이터를 수신하고 처리하여 물체를 검출하고 어라운드뷰를 만들어서 디스플레이(40)로 전달할 수 있다. 또한 제어부(10)는 물체 검출시 알람부(50)와 유압회로 제어부(60)에 제어신호를 전송하여 알람부(50)와 유압회로 제어부(60)를 동작시킬 수 있다.
일 실시예에서 제어부(10)는 라이다 센서(21,22)로부터 검출 데이터를 수신하고 이로부터 굴삭기의 소정 반경 이내에 존재하는 물체를 검출할 수 있다. 또한 제어부(10)는 카메라(31,32,33,34)로부터 수신한 촬영 영상을 합성하고 보정하여 어라운드뷰 영상을 생성하고 디스플레이(40)로 전달하여 어라운드뷰 영상을 출력할 수 있다. 예Y 들어 도4(a)는 디스플레이(40)에 출력되는 어라운드뷰 영상을 예시적으로 나타내었다. 도4(a)에서 디스플레이(40)의 화면의 중심에 굴삭기(100)의 고정된 이미지가 위치하고 이 굴삭기 주위로 각 카메라(31,32,33,34)가 촬영한 영상이 출력된다. 즉 제1 내지 제4 카메라(31,32,33,34)가 각각 촬영한 굴삭기의 전방 영역(AC1), 후방 영역(AC2), 좌측방 영역(AC3), 및 우측방 영역(AC4)의 영상이 도4(a)에 도시한 것처럼 디스플레이(40) 화면의 분할 영역에 출력된다.
일 실시예에서 주행체(110)의 주행 방향이 디스플레이(40)에 표시될 수 있다. 예컨대 도시한 것처럼 화살표(45)로 표시한 주행 방향이 굴삭기 이미지에 오버랩되어 표시될 수 있다. 그러나 이러한 표시 방법은 예시적인 것이며, 화살표가 아닌 다른 임의의 가상선으로 주행방향을 표시할 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 예를 들어 라이다 센서(22)가 굴삭기의 우측방 영역(AC4)에서 임의의 물체(200)를 검출된 경우, 이 물체(200)가 도4(a)에 나타낸 것처럼 어라운드뷰 영상에서도 표시될 것이다. 그러나 어라운드뷰 영상은 넓은 화각의 영상을 상대적으로 좁은 화면 내에 표시하기 때문에 물체(200)의 크기와 형상이 왜곡되고 변형되므로 운전자가 짧은 시간 내에 물체(200)를 정확히 파악하기 어려운 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에서, 라이다 센서(21,22)에 의해 소정 반경 내에 물체를 인식한 경우 이 물체를 촬영하는 카메라(즉, 제1 내지 제4 카메라(31~34) 중 하나)를 선택하여 이 카메라의 촬영 영상을 디스플레이(40)로 출력할 수 있다.
예를 들어 도4(a)에서 우측방 영역(AC4)에 물체(200)가 인식되면 제어부(10)는 우측방 영역(AC4)을 촬영하는 제4 카메라(34)를 선택하여 제4 카메라(34)의 촬영 영상을 디스플레이(40)를 통해 출력할 수 있다. 예를 들어 도4(b)에 도시한 것처럼 제4 카메라(34)의 촬영 영상을 단독으로 디스플레이(40) 화면에 출력할 수 있다. 대안적으로, 디스플레이(40)의 화면을 분할하여 제1 화면 영역에 도4(a)의 어라운드뷰 영상을 출력하고 제2 화면 영역에 도4(b)와 같이 선택된 카메라의 촬영 영상을 출력할 수도 있다.
이 때 제어부(10)는 수직방향으로 제4 카메라(34)의 제3 화각(θ3)에 해당하는 영상만 추출하거나 또는 수평방향으로도 더 좁은 화각의 영상만 추출하여 디스플레이 할 수 있으며, 따라서 넓은 화각의 영상을 좁은 화면 내에 표시하기 위해 이미지를 크게 왜곡하거나 축소하지 않으므로 운전자가 물체(200)를 정확하고 신속하게 파악할 수 있게 된다.
일 실시예에서, 상술한 바와 같은 라이다 센서(21,22)의 물체 인식에 따른 카메라 선택 및 선택된 카메라의 촬영 영상 출력 동작은 라이다 센서(21,22)가 물체를 검출함과 동시에 자동으로 수행될 수도 있고 운전자의 제어에 의해 수동으로 실행될 수도 있다.
이상과 같은 동작을 수행하는 제어부(10)는 위와 같이 각종 센서와 카메라의 데이터를 수신하여 물체의 위치와 방향을 산출하고 어라운드뷰를 생성하도록 프로그램된 알고리즘(소프트웨어) 및 이 알고리즘을 실행하기 위한 프로세서, 메모리 등의 하드웨어로 구현될 수 있고, 이러한 하드웨어는 예컨대 마이크로컨트롤러나 FPGA(field-programmable gate array) 등으로 구현될 수 있다. 또한 상술한 센서(21,22)와 카메라(31,32,33,34) 및 제어부(10)는 예컨대 캔(CAN) 통신이나 이더넷 등 임의의 유선 및/또는 근거리 무선 통신 방식으로 통신할 수 있다.
도5는 굴삭기의 회전체(110)가 회전했을 때의 라이다 센서와 카메라의 감지 영역을 개략적으로 나타내었고 도6은 이 때의 디스플레이(40)의 화면을 개략적으로 나타내었다.
도5에 도시한 것처럼 굴삭기의 회전체(120)가 시계방향으로 대략 60도 가량 회전하였다고 가정한다. 이 경우에도 제1 및 제2 라이다 센서(21,22)는 주행체(110)의 주행방향을 기준으로 전후좌우 영역을 탐지하기 때문에 제1 및 제2 라이다 센서(21,22)는 도2와 마찬가지로 굴삭기 주위를 전방 영역(AL1), 후방 영역(AL2), 좌측방 영역(AL3), 및 우측방 영역(AL4)으로 구분하여 물체를 탐지할 수 있다.
그러나 카메라(31,32,33,34)가 담당하는 영역(AC1,AC2,AC3,AC4)은 회전체(120)를 기준으로 정의되므로, 도5와 같이 회전체(120)가 회전한 상태에서 카메라31,32,33,34)의 각각은 회전체(120)의 전방 영역(AC1), 후방 영역(AC2), 좌측방 영역(AC3), 및 우측방 영역(AC4)을 각각 담당하여 촬영하게 되고 이 영역들(AC1~AC4)은 라이다 센서(21,22)의 영역들(AL1~AL4)과 달라지게 된다.
이 때 만일 임의의 물체(200)가 주행체(110)의 후방에 나타난 경우 라이다 센서(110)는 주행방향을 기준으로 후방 영역(AL2)에서 물체를 검출하고, 회전체(120)를 기준으로 물체(200)가 우측방향에 위치하므로 제4 카메라(34)에 의한 촬영 영역(AC4)에 물체(200)가 표시될 것이다.
즉 도6에 도시한 것처럼 디스플레이(40)의 어라운드뷰 영상에서 우측방 영역(AC4)에 물체(200)가 표시되고 이 때 굴삭기의 주행방향이 화살표(45)와 같이 회전하여서 표시된다. 따라서 운전자는 도6의 어라운드뷰 영상을 통해 자신을 기준으로 물체(200)의 위치를 신속히 인지할 수 있을 뿐만 아니라 굴삭기가 주행하게 될 때 이 물체(200)와 충돌하게 될지 여부를 직관적으로 쉽게 파악할 수 있다.
도7은 일 실시예에 따라 굴삭기 주변 물체를 검출하고 디스플레이로 출력하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
우선 제어부(10)가 카메라(31,32,33,34)가 촬영한 굴삭기 주위 영상을 어라운드뷰 영상으로 변환하여 디스플레이(40)를 통해 운전자에게 보여준다고 가정한다. 따라서 회전체(120)의 회전 여부에 따라 예컨대 도4(a) 또는 도6과 같은 어라운드뷰 영상을 디스플레이(40)로 출력하고 있다고 가정한다.
이 때 임의의 물체가 굴삭기 주위에 나타나면 라이다 센서(21,22)에 의해 탐지되고 제어부(10)가 라이다 센서(21,22)의 데이터로부터 물체를 검출한다. 단계(S20)에서 제어부(10)는 주행방향을 기준으로 물체의 위치(방위각)를 산출한다. 예를 들어 본 발명의 실시예에서 라이다 센서(21,22)가 회전체(120)에 설치되어 있으므로, 이 경우 회전체(120)의 회전각에 기초하여 물체의 위치(방위각)를 산출할 수 있고 굴삭기의 주행방향을 기준으로 어느 방향에 위치하는지 파악할 수 있다.
그 후 단계(S30)에서, 도4(b)와 같은 영상을 출력하기 위해 물체를 촬영할 카메라를 선택한다. 이 때 회전체(120)가 임의의 방향으로 회전한 상태에 있을 수 있으므로, 물체의 위치(방위각) 및 회전체(120)의 회전각에 기초하여 물체가 회전체(120)를 기준으로 카메라의 담당 영역(AC1~AC4) 중 어느 영역에 위치하는지를 산출하고 이렇게 카메라 담당 영역이 결정되면 해당 카메라를 선택할 수 있다.
카메라가 선택되면 선택된 카메라의 촬영 영상을 디스플레이(40)에 출력한다(S40). 일 실시예에서 디스플레이(40)를 화면 분할하여 제1 영역에 어라운드뷰 영상을 출력하고 제2 영역에 선택된 카메라 영상을 출력할 수 있다.
그 후 단계(S50)에서, 예를 들어 물체가 굴삭기에서 기설정된 소정 반경 이내에 위치하는 경우 제어부(10)에 의해 알람부(50)를 작동시켜 운전자에게 경보음을 발신하거나 경보등을 점등하는 등의 다양한 수단으로 주의를 줄 수 있다. 또한 이와 동시에 굴삭기 위부의 스피커로 알람음을 발신하거나 라이트를 점등하여 굴삭기 주변 사람이나 물체에 주의를 줄 수도 있다. 또한 바람직한 일 실시예에서, 예컨대 검출된 물체가 굴삭기 진행방향에 위치하는 상황에서 운전자가 물체 방향으로 굴삭기를 주행하려고 하는 경우 제어부(10)가 유압회로 제어부(760)를 제어하여 주행 제동 실행하고 굴삭기 주행을 일시 정지시킬 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 제어부 20, 21, 22: 라이다 센서
30, 31, 32, 33, 34: 카메라
40: 디스플레이 50: 알람부
60: 유압회로 제어부 100: 굴삭기
110: 주행체 120: 회전체

Claims (5)

  1. 굴삭기 안전 시스템으로서,
    굴삭기에 설치되어 굴삭기 주위의 물체를 검출하는 복수개의 라이다 센서(21,22);
    굴삭기의 전후좌우에 각각 설치되어 굴삭기 주위를 촬영하는 복수개의 카메라(31,32,33,34); 및
    상기 복수개의 라이다 센서 및 복수개의 카메라로부터 각각 데이터를 수신하고 처리하는 제어부(10);를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 복수개의 카메라로부터 수신한 촬영 영상을 합성하고 보정하여 어라운드뷰 영상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 안전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 라이다 및 상기 복수개의 카메라가 굴삭기의 회전체에 설치되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 안전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 카메라의 각각은 굴삭기 주위의 바닥면을 향하는 제1 화각 및 상기 제1 화각보다 상방향을 항하는 제2 화각을 포함하는 수직 화각을 갖는 것을 특징으로 하는 굴삭기 안전 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 라이다 센서에 의해 물체가 검출되면, 상기 제어부가, 상기 검출된 물체를 출력할 카메라를 선택하고 이 선택된 카메라의 촬영 영상을 굴삭기 운전석의 디스플레이로 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 굴삭기 안전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    알람음을 생성하는 알람부(50)를 더 포함하고,
    상기 제어부가, 상기 라이다 센서에 의해 검출된 물체가 기설정된 소정 반경 아내에 존재하는 경우, 상기 알람부에 의해 굴삭기 운전자 또는 외부를 향해 알람음을 발신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 굴삭기 안전 시스템.
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