KR20220111367A - 인공지능을 이용한 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 및 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 및 제어 장치가 개시된다. 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 장치는, 윈치 드럼에 권취되어 모터에 의하여 이동하는 와이어 로프의 영상을 연속적으로 획득하고, 와이어 로프영상의 음영으로부터 꼬임선 개수와 간격을 측정하여 하물의 이동 거리를 측정한다. 크레인 호이스트의 하물이동 거리 제어 장치는, 입력된 하물 이동 거리와 와이어 로프 영상의 꼬임선 간격으로부터 필요한 꼬임선 개수가 측정될 때까지 모터의 작동을 제어한다. 이로부터 하물 이동 거리를 정확하게 측정할 수 있으며, 필요한이동 거리를 설정값에 따라 하물 이동 거리를 정확하게 제어할 수 있다.

Description

인공지능을 이용한 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 및 제어 시스템{Measurement and Control of Load Distance of Crane Hoist Using Artificial Intelligence}

본 발명의 하물의 수직 이동을 위한 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 및 이를 이용한 하물 이동 거리를 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무거운 하중의 하물을 수직 이동시키는 수단으로서 사용되는 크레인 호이스트는 와이어 로프를 윈치 드럼에 권취시키고, 윈치 드럼을 모터에 의하여 회전 구동시킴으로써 와이어 로프에 매달린 하물을 권상또는 권하시키게 된다. 종래에는 도 1의 크레인 호이스트의 와이어 로프 권취장치에 도시된 바와 같이, 모터(4)에 의하여 회전하는윈치 드럼(2)의 회전수를 엔코더(6)를 이용하여 측정하고 이로부터 와이어 로프(3)에 의하여 하물의 이동 거리를 측정하였다.

그러나 엔코더(6)는 윈치 드럼(2)의 회전수를 통하여 하물의 이동 거리를 간접적으로 측정하는 방식으로서 하물 이동 거리를 정확히 측정할 수 없는 문제점이 있었다. 즉, 와이어 로프(3)가 윈치 드럼(2) 상에 여러 번감겨 있는 경우 회전 반경이 변하게 되므로 하물 이동 거리를 정확히 측정할 수 없었고 특히, 와이어 로프(3)의 굵기가 클수록 오차가 더욱 발생할 수밖에 없었다. 또한, 윈치 드럼(2)의 길이가 길 경우 와이어 로프(3)는 포스트(1) 상단과 윈치 드럼(2) 중심까지의 수직선을 기준으로 좌우로의 이동 폭이 커지므로 그에 따른오차가 발생할 수밖에 없었다.

따라서 엔코더(6)만으로는 하물의정확한 이동 거리를 측정할 수 없을 뿐만 아니라 이를 이용하여 모터(4)의정확한 제어가 사실상 불가능하므로, 별도의 하물 이동 거리 제어를 위한 수단이 필요하였다.

본 발명은 와이어 로프가 윈치 드럼에 감겨진 회수 또는 와이어 로프의 굵기에 관계없이 와이어 로프의 이동거리를 직접 측정하여 하물의 이동 거리를 간편하게 측정 및 제어할 수 있는 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 및 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 장치는, 모터에 의하여 구동되는 윈치 드럼 상에 권취된 와이어 로프를 이용하여 하물을 권상 또는 권하시키는데 사용하는 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 장치에 있어서, 이동하는 상기 와이어 로프의 영상을 연속적으로 획득하는 카메라;상기 카메라에서 획득된 상기 와이어 로프 영상의 음영으로부터 꼬임선 개수와 간격을 측정하는 영상처리부;및 상기 꼬임선 개수와 간격으로부터 상기 하물의 이동 거리를 계산하는 이동 거리 계산부; 를 포함하는 것을특징으로 한다.

본 발명의 상기 영상처리부는, 상기 와이어 로프의 꼬임선 중앙점의 개수를 계수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 카메라는, 상기 윈치 드럼으로부터 이격하여 상기 와이어 로프의 좌우 움직임이 없는 위치에고정 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한 상술한 과제 중 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 제어 장치는,모터에 의하여 구동되는 윈치 드럼 상에 권취된 와이어 로프를 이용하여 하물을 권상 또는 권하시키는데 사용하는 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 제어 장치에 있어서, 이동하는 상기 와이어 로프의 영상을 연속적으로 획득하는 카메라; 상기 카메라에서 획득된 상기 와이어 로프 영상의 음영으로부터 꼬임선 개수와 간격을측정하는 영상처리부; 상기 하물의 필요한 이동 거리를 입력하는 이동 거리 입력부; 상기 영상처리부에서 측정된 꼬임선 간격으로부터 상기 이동 거리에 상응하는 상기 와이어 로프의 꼬임선 개수를 계산하는 꼬임선 계산부; 및 상기 영상처리부에서 계수된 꼬임선 개수가 상기 꼬임선 계산부에서 계산된 꼬임선 개수와 일치할때까지 상기 모터를 구동시키는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 및 제어 장치에 의하면, 와이어 로프의 꼬임선 개수와 꼬임선 간의 거리를 이용하여 윈치 드럼에 감겨진 와이어 로프의 굵기나 감겨진 상태에 관계없이 하물의 이동 거리를 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 이용하여 하물의 이동 거리를 정확하게 제어할 수 있다.

도 1은 종래의 크레인 호이스트를 구성하는 윈치 드럼의 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 하물 이동 거리 측정 및 제어 장치의 개략도.
도 3은 본 발명에 의한 와이어 로프의 꼬임선 영상을 나타내는 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 하물 이동 거리 측정 및 제어 장치의 개략도이고, 도 3은 와이어 로프의 꼬임선 영상을 나타낸 도면이다.

먼저, 본 발명 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 장치는, 도 1에 도시된 종래의 크레인 호이스트 장치에 대하여 부가적으로 카메라(10), 영상처리부(20), 이동 거리 계산부(30) 및 이동 거리 출력부(40)가 구성된다.

카메라(10)는 이동하는 와이어 로프(3)의 영상을 연속적으로 획득한다. 이때 카메라(10)는 와이어 로프(3)가권취된 윈치 드럼(2) 근처에 설치할 수도 있으나, 윈치 드럼(2) 근처에서의 와이어 로프(3)는 좌우로 유동하게 되어 그 영상을 처리하기가 힘들므로 고정된 포스트(1) 상단에서 와이어 로프(3)의 방향을 전환하는 롤(5)근처에서 와이어 로프(3)의 좌우 움직임이 없는 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 카메라에서 획득된 와이어 로프(3) 영상 중 어두운 부분에해당하는 와이어 로프(3)의 꼬임선(7) 개수와 간격을 측정한다. 이때 꼬임선(7)의 간격(d)은 꼬임선(7)의 중앙점과 인접한 다른 꼬임선(7) 중앙점 간의 거리를 측정한다.

이동 거리 계산부(30)는, 영상처리부(20)에서 연속적으로 측정된 전체 꼬임선(7)의 개수(n)와 꼬임선(7)의 간격(d)으로부터 하물의 이동 거리(l=n×d)를 측정한다. 이때, 꼬임선(7)의 간격은 하물의 하중에 따른 장력에의하여 변화되나, 카메라(10)가 꼬임선(7) 영상을 최초로 획득하는 시점과 종료하는 시점 사이에서 와이어 로프(3)의 장력은 일정하고 따라서 꼬임선(7)의 간격(d)은 일정하므로 하물의 이동 거리를 정확히 측정할 수 있다. 다만, 이동 거리 계산부(30)는 꼬임선(7)의 개수를 측정하므로 하물의 이동 거리는 꼬임선(7) 간격(d)만큼의 오차가 발생할 수밖에 없으나, 이는 하물의 부피에 비하여 매우 미미한 차이에 불과하므로 실제 작업에있어서는 무시할 수 있다.

이동 거리 출력부(40)는, 이동 거리 계산부(30)에서 계산된 하물의 이동 거리를 실시간으로 표시하게 된다.따라서 작업자는 이동 거리 출력부(40)에 표시된 정확한 하물 이동 거리값을 기초로 크레인 호이스트를 작동시킬 수 있으므로 보다 정밀한 작업 수행을 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 제어 장치는, 작업자가 필요한 하물 이동 거리를 설정하면 그에 따라 모터(4)의 작동을 제어하기 위한 장치로서, 상술한 하물 이동 거리 측정 장치 이외에, 이동거리 입력부(50), 꼬임선 계산부(60) 및 제어부(70)를 더 포함하게 된다.

구체적으로, 이동 거리 입력부(50)를 통하여 작업자는 필요한 하물 이동 거리를 설정하고, 꼬임선 계산부(60)는 상술한 영상처리부(20)에서 측정된 꼬임선 간격(d)으로부터 입력된 하물 이동 거리에 상응하는 꼬임선개수를 계산한다.

제어부(70)는, 영상처리부(20)에서 실시간으로 계수된 꼬임선 개수(n)가 꼬임선 계산부(60)에서 계산한 꼬임선 개수와 일치할 때까지 모터(4)를 구동시킨다.

따라서 하물 이동 거리가 일정한 반적인 작업이 필요한 경우, 작업자가 하물 이동 거리를 미리 설정하면 그에 따라 모터의 구동을 정확히 제어할 수 있으므로 정밀한 하물 이동 작업이 가능하다.

이상에서 본 발명은 실시예를 중심으로 도면을 참조하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형할 수 있음은 물론이다.

7 : 꼬임선 10 : 카메라
20 : 영상처리부 30 : 이동 거리 계산부
40 : 이동 거리 출력부 50 : 이동 거리 입력부
60 : 꼬임선 계산부 70 : 제어부

Claims (1)

1. 모터에 의하여 구동되는 윈치 드럼 상에 권취된 와이어 로프를 이용하여 하물을 권상 또는 권하시키는데 사용하는 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 장치에 있어서,
   이동하는 상기 와이어 로프의 영상을 연속적으로 획득하는 카메라;
   상기 카메라에서 획득된 상기 와이어 로프 영상의 음영으로부터 꼬임선 개수와 간격을 측정하는 영상처리부;및
   상기 꼬임선 개수와 간격으로부터 상기 하물의 이동 거리를 계산하는 이동 거리 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 호이스트의 하물 이동 거리 측정 장치.
   

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