KR20230159970A

KR20230159970A - 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법

Info

Publication number: KR20230159970A
Application number: KR1020220059421A
Authority: KR
Inventors: 유근수; 강민성; 김동목
Original assignee: 에이치디현대인프라코어 주식회사
Priority date: 2022-05-16
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2023-11-23

Abstract

건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법은, 건설 기계의 암과 어태치먼트 사이에 상기 어태치먼트의 움직임을 제어하기 위한 틸트로테이터를 설치한다. 상기 건설 기계의 자세를 캘리브레이션 시작 위치로 고정한다. 상기 암의 외측면에서 추출된 적어도 제1 내지 제3 지점들을 지나는 기준 평면을 설정한다. 상기 암, 상기 틸트로테이터 및 상기 어태치먼트 상에서 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 각각 좌표 변환하여 좌표값들을 획득한다. 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출한다. 상기 산출된 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 저장된 데이터와 비교하여 오차 범위 내에 있는지 여부를 판단하여 정확도를 분석한다.

Description

건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법{CALIBRATION METHOD OF TILTROTATOR FOR CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 굴삭기에 사용되는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.

건설 기계에 사용되는 틸트로테이터 및 버켓에 대한 캘리브레이션(Calibration)을 진행하는 경우, 숙련된 전문가가 직접 캘리브레이션을 수행하여 필요한 치수 정보와 각도 정보를 확인한다. 캘리브레이션의 결과값은 높은 정확도를 요구하지만, 숙련된 전문가가 작업을 진행하더라도 시간이 많이 소요되고, 절차가 복잡하여 실수할 확률이 높기 때문에 일반인이 캘리브레이션 작업을 수행하기 어려운 문제점이 있다. 나아가, 캘리브레이션 작업이 완료 후에도 기준 이상의 정확도가 나오지 않는 경우 동일한 절차를 다시 수행해야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는 건설 기계 상에서 추출된 복수 개의 인식점들을 좌표 변환하여 거리 파라미터 및 각도 파라미터를 산출하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 있어서, 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법은, 건설 기계의 암과 어태치먼트 사이에 상기 어태치먼트의 움직임을 제어하기 위한 틸트로테이터를 설치한다. 상기 건설 기계의 자세를 캘리브레이션 시작 위치로 고정한다. 상기 암의 외측면에서 추출된 적어도 제1 내지 제3 지점들을 지나는 기준 평면을 설정한다. 상기 암, 상기 틸트로테이터 및 상기 어태치먼트 상에서 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 각각 좌표 변환하여 좌표값들을 획득한다. 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출한다. 상기 산출된 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 저장된 데이터와 비교하여 오차 범위 내에 있는지 여부를 판단하여 정확도를 분석한다. 작업 장치가 구비된 건설 기계의 자세를 고정한다. 상기 작업 장치의 외측면에서 추출된 제1 내지 제3 지점들을 지나는 기준면을 설정한다. 상기 작업 장치 상에서 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준면 상으로 좌표 변환하여 좌표값들을 획득한다. 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하여 저장한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설 기계는 굴삭기이고, 상기 어테치먼트는 버켓을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 내지 제3 지점들은 상기 암에서 추출된다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 내지 제3 지점들을 지나는 상기 기준 평면을 설정하는 것은, 제1 지점으로부터 제2 지점을 향하는 제1 벡터 및 제1 지점으로부터 제3 지점을 향하는 제2 벡터 사이의 외적 성분 값, 및 제1 지점을 이용하여 상기 기준 평면의 방정식을 정의한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것은, 상기 암의 버켓 조인트 상의 제1 인식점을 추출하고, 상기 암의 버켓 가이드 링크 조인트 상의 제2 인식점을 추출하고, 상기 틸트로테이터의 회전 축 상의 제3 인식점을 추출하고, 상기 틸트로테이터의 틸트로테이터 버켓 조인트 상의 제4 인식점을 추출하고, 그리고 상기 버켓의 버켓 팁 상의 제5 인식점을 추출하는 것을 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것은, 상기 틸트로테이터의 기울기 축과 상기 제1 인식점을 지나는 제1 직선이 직교하며 교차하는 제6 인식점을 추출하고, 그리고 상기 틸트로테이터의 상기 회전 축과 상기 제4 인식점을 지나는 제2 직선이 직교하며 교차하는 제7 인식점을 추출하는 것을 더 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것은, 상기 제1 내지 제7 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 제1 내지 제7 좌표값들을 산출하는 것을 더 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 것은, 상기 제1 인식점 및 상기 제6 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제1 거리를 산출하고, 상기 제3 인식점 및 상기 제6 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제2 거리를 산출하고, 상기 제3 인식점 및 상기 제7 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제3 거리를 산출하고, 상기 제4 인식점 및 상기 제7 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제4 거리를 산출하고, 그리고 상기 제4 인식점 및 상기 제5 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제5 거리를 산출하는 것을 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 것은, 상기 제2 인식점, 상기 제1 인식점 및 상기 제6 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제1 각도를 산출하고, 그리고 상기 제7 인식점, 상기 제4 인식점 및 상기 제5 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제2 각도를 산출하는 것을 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설 기계의 자세를 상기 캘리브레이션 시작 위치로 고정하는 것은, 상기 틸트로테이터를 상기 건설 기계의 정면 방향으로 회전시키고, 상기 틸트로테이터의 기울기를 조절하는 실린더들을 통해 기울기 수평을 맞추고, 그리고 상기 틸트로테이터의 회전 축 및 기울기 축이 교차되도록 정렬시키는 것을 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설 기계의 자세를 고정하는 것은, 상기 굴삭기가 하중에 의해 기우는 것을 방지하기 위해 상기 버켓의 끝단을 지면에 고정시키는 것을 더 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 내지 제3 지점들 및 상기 인식점들 중 적어도 일부는 상기 건설 기계의 외부에 설치된 측량 장치(total station)로부터 인식되어 추출된다.

예시적인 실시예들에 있어서, 저장된 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 머신 가이던스(Machine Guidance) 또는 머신 컨트롤(Machine Control)로 전송하는 것을 더 포함한다.

예시적인 실시예들에 따르면, 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법은, 건설 기계의 암과 어태치먼트 사이에 상기 어태치먼트의 움직임을 제어하기 위한 틸트로테이터를 설치하고, 상기 건설 기계의 자세를 캘리브레이션 시작 위치로 고정하고, 상기 암의 외측면에서 추출된 적어도 제1 내지 제3 지점들을 지나는 기준 평면을 설정할 수 있다. 상기 암, 상기 틸트로테이터 및 상기 어태치먼트 상에서 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 각각 좌표 변환하여 좌표값들을 획득할 수 있다. 이어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출할 수 있고, 상기 산출된 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 저장된 데이터와 비교하여 오차 범위 내에 있는지 여부를 판단하여 정확도를 분석할 수 있다.

이에 따라, 상기 작업 장치 상에서 추출된 상기 기준 평면에 대하여 상기 인식점들을 좌표 변환하여 획득한 상기 좌표값들 사이의 상기 거리들 및 각도들을 산출할 수 있다. 작업자가 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 쉽게 획득할 수 있기 때문에, 숙련된 전문가들에 의해 수행되던 캘리브레이션 작업의 수행 시간을 줄일 수 있고 높은 정확도의 결과값을 출력하여 효율성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 캘리브레이션 작업 경험이 적은 상기 작업자도 쉽게 수행할 수 있고, 굴삭기의 버켓 뿐만 아니라 다양한 어태치먼트들에 대해서도 동일한 방법으로 상기 캘리브레이션 작업을 진행할 수 있어 작업의 다양성과 효율성을 동시에 높일 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계를 나타내는 측면도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 틸트로테이터를 나타내는 도면들이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 도 5의 건설 기계의 자세를 고정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 건설 기계의 자세를 고정하는 과정에서 틸트로테이터를 고정하는 방법을 나타내는 도면들이다.
도 9는 도 5의 기준 평면을 설정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 5의 복수 개의 인식점들을 추출하고 좌표 변환하여 좌표값들을 획득하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11 내지 도 13은 복수 개의 인식점들을 추출하는 방법을 나타내는 도면들이다.
도 14는 복수 개의 인식점들을 좌표 변환하여 좌표값들을 획득하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 5의 좌표 값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 좌표 값들 사이의 거리 파라미터들을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 17은 좌표 값들 사이의 각도 파라미터들을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계를 나타내는 측면도이다. 도 2 내지 도 4는 도 1의 틸트로테이터를 나타내는 도면들이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 건설 기계(10)는 하부 주행체(20), 하부 주행체(20) 상에 선회 가능하도록 탑재되는 상부 선회체(30), 상부 선회체(30)에 설치된 운전실(50)과 작업 장치(60)를 포함할 수 있다.

하부 주행체(20)는 상부 선회체(30)를 지지하고, 엔진에서 발생한 동력을 이용하여 굴삭기와 같은 건설 기계(10)를 주행시킬 수 있다. 하부 주행체(20)는 무한궤도를 포함하는 무한궤도식 타입의 주행체일 수 있다. 이와 다르게, 하부 주행체(20)는 주행 휠들을 포함하는 휠 타입의 주행체일 수 있다. 상부 선회체(30)는 베이스로서의 상부 프레임을 구비하고, 하부 주행체(20) 상에서 지면과 평행한 평면상에서 회전하여 작업 방향을 설정할 수 있다.

운전실(50)은 상기 상부 프레임의 좌측 전방부에 설치되고, 작업 장치(60)는 상기 상부 프레임의 전방부에 장착될 수 있다. 카운터 웨이트는 상기 상부 프레임의 후방에 장착되어, 상기 건설 기계가 하중을 상부로 올리는 작업을 수행할 때에 외력의 평형을 이루어 상기 건설 기계를 안정시킬 수 있다.

작업 장치(60)는 붐(70), 암(80), 버켓(90) 및 틸트로테이터(100)를 포함할 수 있다. 암(80)은 틸트로테이터(100)와 연결되기 위한 버켓 조인트(84) 및 틸트로테이터(100)의 기울기를 제어하기 위한 버켓 가이드 링크 조인트(86)를 포함할 수 있다.

작업 장치(60)는 붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)와 같은 액추에이터의 구동에 의해 작동될 수 있다. 구체적으로, 붐(70)과 상부 선회체(30) 사이에는 붐(70)의 움직임을 제어하기 위한 붐 실린더(72)가 설치될 수 있다. 붐(70)과 암(80) 사이에는 암(80)의 움직임을 제어하기 위한 암 실린더(82)가 설치될 수 있다. 암(80)과 틸트로테이터(100) 사이에는 버켓(90)의 움직임을 제어하기 위한 버켓 실린더(92)가 설치될 수 있다. 그리고, 버켓(90)은 틸트로테이터(100)의 일측에 설치되어 틸트로테이터(100)의 움직임에 따라서 제어될 수 있다.

붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)가 신장 또는 수축함에 따라 붐(70), 암(80), 버켓(90) 및 틸트로테이터(100)는 다양한 움직임을 구현할 수 있고, 작업 장치(60)는 여러 가지 작업을 수행할 수 있다. 이 때, 붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)는 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 신장 또는 수축될 수 있다.

틸트로테이터(100)는 붐(70)의 일측에 착탈 가능하게 결합되는 제1 클램퍼(110), 버켓(90)과 착탈 가능하게 결합되는 제2 클램퍼(120), 버켓(90)을 틸팅시키는 제1 및 제2 틸트부들(130, 140), 버켓(90)을 회전시키는 로테이터부(150) 및 로테이터부(150)를 내부에 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 틸트로테이터(100)는 암(80) 및 버켓(90) 사이에 구비되어 버켓(90)을 좌우 45도로 기울일 수 있고, 360도로 회전시킬 수 있다.

제1 클램퍼(110)는 암(80) 및 버켓 실린더(92)와 착탈 가능하도록 결합될 수 있다. 제1 클램퍼(110)는 클램퍼 바디(112), 클램퍼 바디(112)의 양측부에 형성되고 상부로 나란하게 연장된 한 쌍의 측판(114), 한 쌍의 측판(114) 사이를 상호 연결하고 일정 간격으로 나란하게 형성된 한 쌍의 고정핀들(116), 및 한 쌍의 측판들(114)에 각각 형성되어 제1 및 제2 틸트부들(130, 140)이 회동 가능하게 결합되는 브라켓(118)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 고정핀들(116)은 암(80)의 버켓 조인트(84) 및 버켓 가이드 링크 조인트(86)와 각각 결합될 수 있다.

제2 클램퍼(120)는 버켓(90)과 연결되기 위한 틸트로테이터 버켓 조인트(122)를 포함할 수 있다. 제2 클램퍼(120)는 버켓(90)을 로테이터부(150)에 연결할 수 있다. 제2 클램퍼(120)는 로테이터부(150)의 하부와 결합될 수 있다. 틸트로테이터 버켓 조인트(122)는 하부에 버켓(90)을 결합시키기 위한 고정훅 형상을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 틸트부들(130, 140)은 제2 클램퍼(120)에 결합된 버켓(90)을 암(80)에 대하여 좌우로 틸팅시키기 위하여 제1 클램퍼(110)의 브라켓(118)에 각각 회동 가능하도록 결합될 수 있다.

제1 및 제2 틸트부들(130, 140)은 각각 내부에 소정의 공간을 갖는 제1 및 제2 실린더들(132, 142), 제1 및 제2 실린더들(132, 142) 내부에서 각각 전후 방향으로 슬라이딩 되는 제1 및 제2 피스톤들(134, 144), 일단부가 제1 및 제2 피스톤들(134, 144)에 각각 결합되고 타단부는 제1 및 제2 실린더들(132, 142)을 각각 관통하여 외부로 돌출된 제1 및 제2 로드들(136, 146)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 로드들(136, 146)은 로테이터부(150)의 상기 하부에 결합된 제2 클램퍼(120)와 결합될 수 있다.

제1 및 제2 실린더들(132, 142)의 내부에서 제1 및 제2 피스톤들(134, 144)은 외부 유압이 공급됨에 따라 각각 신축 동작될 수 있고, 제1 및 제2 피스톤들(134, 144)과 연결된 제1 및 제2 로드들(136, 146)이 제2 클램퍼(120)와 연결되어 있으므로 버켓(90)을 경사진 각도로 틸팅 회전시킬 수 있다.

예를 들면, 제1 피스톤(134)의 제1 로드(136)가 수축되고 제2 피스톤(144)의 제2 로드(146)가 신장되는 경우, 제2 클램퍼(120)가 기울기 축을 중심으로 틸팅 회전되어 버켓(90)의 하부 좌측의 높이가 우측의 높이보다 더 높아지도록 상기 경사진 각도를 가질 수 있다. 이와 다르게, 제1 피스톤(134)의 제1 로드(136)가 신장되고 제2 피스톤(144)의 제2 로드(146)가 수축되는 경우, 버켓(90)의 하부 우측의 높이가 좌측의 높이보다 더 높아지도록 상기 경사진 각도를 가질 수 있다.

로테이터부(150)은 상기 하우징의 내부에 수용되는 바디와, 상기 바디의 내부에 회전 가능하게 설치된 웜휠, 상기 바디의 양측에 각각 설치되어 웜휠과 치합되는 한 쌍의 웜, 상기 한 쌍의 웜을 각각 구동시키는 한 쌍의 구동모터 및 상하로 연장되고 상기 웜휠의 내측에 결합되어 상기 웜휠과 연동하여 회전하는 메인 샤프트를 포함할 수 있다.

상기 웜과 상기 구동모터는 상기 바디를 중심으로 상기 바디의 양측부에 각각 하나씩 한 쌍으로 설치되어 상기 한 쌍의 구동모터의 구동력을 상기 웜휠의 양측에서 전달함에 따라 상기 메인 샤프트에 큰 하중이 걸리더라도 상기 구동모터와 상기 웜을 통해 강한 회전력을 제공하여 안정적으로 상기 메인 샤프트를 회전시킬 수 있다.

상기 메인 샤프트는 하단부가 상기 하우징에 형성된 관통공을 관통하여 제2 클램퍼(120)와 결합될 수 있다. 상기 구동모터들에서 공급되는 구동력은 상기 웜을 통해 상기 웜힐로 전달될 수 있고, 상기 웜힐로 전달된 상기 구동력은 상기 메인 샤프트로 전달되어 상기 메인 샤프트를 회전시킬 수 있다. 상기 메인 샤프트가 상기 웜힐에 의해 회전하는 경우 제2 클램퍼(120)가 회전하며 버켓(90)이 회전될 수 있다.

따라서, 상기 구동모터의 구동에 따라 상기 한 쌍의 웜이 회전하면 상기 웜과 치합된 상기 웜휠이 회전하여 상기 메인 샤프트가 상기 웜휠과 함께 회전할 수 있고, 이에 따라 제2 클램퍼(120)가 회전하여 버켓(90)의 작업 방향을 조절할 수 있다.

한편, 작업 목적에 따라 암(80)의 일단에는 버켓(90) 이외에도 다양한 어태치먼트들이 부착될 수 있다. 예를 들면, 버켓(90)은 굴삭 작업 또는 지면 평탄화 작업에 사용될 수 있고, 바위 등을 파쇄하기 위해서는 브레이커(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 또한, 고철 등을 자르기 위해서 절단기가 사용될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설 기계는 굴삭기, 휠 로더, 지게차 등을 포함할 수 있다. 이하에서는 상기 건설 기계가 굴삭기인 경우에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 이로 인하여 후술할 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법이 굴삭기를 제어하기 위한 것으로 한정되는 것은 아님을 이해할 수 있을 것이다.

이하에서는, 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 5는 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 6은 도 5의 건설 기계의 자세를 고정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7 및 도 8은 건설 기계의 자세를 고정하는 과정에서 틸트로테이터를 고정하는 방법을 나타내는 도면들이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 먼저 건설 기계(10)의 암(80)과 어태치먼트 사이에 상기 어태치먼트의 움직임을 제어하기 위한 틸트로테이터(100)를 설치할 수 있다(S110).

예시적인 실시예들에 있어서, 틸트로테이터(100)는 암(80) 및 버켓(90) 사이에 구비되어 버켓(90)을 좌우 45도로 기울일 수 있고, 360도로 회전시킬 수 있다. 틸트로테이터(100)는 상기 어태치먼트가 건설 작업을 효율적으로 진행할 수 있도록 다양한 움직임을 제공할 수 있다.

이어서, 건설 기계(10)의 자세를 캘리브레이션(Calibration) 시작 위치로 고정할 수 있다(S120).

건설 기계(10)의 상기 캘리브레이션은 운전자가 건설 기계(10)를 정확히 운용하기 위하여 표준기와 비교하여 기기의 표시나 눈금을 수정하는 것일 수 있다. 상기 캘리브레이션은 틸트로테이터(100)를 정확히 운용하기 위하여 사용될 수 있고 건설 기계(10)의 자동화 작업을 위해 사용될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설 기계(10)의 자세를 상기 캘리브레이션 시작 위치로 고정하는 것(S120)은, 틸트로테이터(100)를 건설 기계(10)의 정면 방향으로 회전시키고(S122), 틸트로테이터(100)의 기울기를 조절하는 실린더들(132, 142)을 통해 기울기 수평을 맞추고(S124), 그리고 틸트로테이터(100)의 회전 축 및 기울기 축이 교차되도록 정렬시킬 수 있다(S126).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 틸트로테이터(100)를 건설 기계(10)의 정면 방향으로 회전시키는 것은, 건설 기계(10)의 하부 주행체(20), 상부 선회체(30), 작업 장치(60) 및 틸트로테이터(100)가 향하는 방향을 동일한 방향으로 일치시킬 수 있다. 본 명세서에서는, 작업 장치(60)가 향하는 방향을 제1 수평 방향(X 방향)이라 하고, 상기 제1 수평 방향과 직교하는 수평 방향을 제2 수평 방향(Y 방향)이라 하고, 상기 제1 수평 방향 및 제2 수평 방향과 직교하는 방향을 수직 방향(Z 방향)이라 하기로 한다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 틸트로테이터(100)를 건설 기계(10)의 정면 방향(X 방향)으로 회전시킨 후, 양 측의 제1 및 제2 실린더들(132, 142)의 길이를 동일하게 일치시킬 수 있고 양 측의 제1 및 제2 피스톤들(134, 144)의 길이를 동일하게 일치시킬 수 있다. 건설 기계(10)의 자세를 고정하는 것은 평행한 지면에서 수행될 수 있다.

기울기 축(T 축)은 상기 지면과 수평이 되도록 일치될 수 있다. 회전 축(R 축)은 상기 지면과 직교하도록 일치될 수 있다. 기울기 축(T 축)과 회전 축(R 축)은 서로 교차되도록 정렬될 수 있다. 기울기 축(T 축)과 회전 축(R 축)은 서로 직교하도록 정렬될 수 있다. 이때, 기울기 축(T 축)의 중심점과 회전 축(R 축)의 중심점은 일치되도록 정렬될 수 있다.

고정된 자세에서 버켓(90)의 안쪽에 구비된 수평계를 이용하여 수평을 확인할 수 있다. 상기 수평계는 상기 건설 기계(10)의 자세를 고정하는 것이 완료되면 버켓(90)의 내부에서 제거될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설 기계(10)의 자세를 상기 캘리브레이션 시작 위치로 고정하는 것(S120)은, 건설 기계(10)가 하중에 의해 기우는 것을 방지하기 위해 굴삭기의 버켓(90)의 끝단을 상기 지면에 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 굴삭기의 버켓 팁(94)이 상기 지면에 고정되도록 하여 건설 기계(10) 전체를 안정적으로 고정시킬 수 있다.

도 9는 도 5의 기준 평면을 설정하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 9를 참조하면, 이어서, 암(80)의 외측면에서 추출된 적어도 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3)을 지나는 기준 평면(PL)을 설정할 수 있다(S130).

예시적인 실시예들에 있어서, 작업 장치(60)의 상기 외측면에서 임의의 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3)을 추출할 수 있고, 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3)을 지나는 기준 평면(PL)을 설정할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3)을 지나는 기준 평면(PL)을 설정하는 것(S130)은, 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)을 향하는 제1 벡터(V1) 및 제1 지점(P1)으로부터 제3 지점(P3)을 향하는 제2 벡터(V2) 사이의 외적 성분 값, 및 제1 지점(P1)을 이용하여 기준 평면(PL)의 방정식을 정의할 수 있다.

제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3)은 건설 기계(10)의 암(80)의 표면에서 추출할 수 있다. 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3)은 상기 건설 기계(10)의 외부에 설치된 측량 장치(total station)로부터 인식되어 추출될 수 있다. 예를 들면, 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3) 상에 프리즘 시트들이 각각 부착될 수 있고, 건설 기계(10)로부터 약 10m 내지 20m 떨어진 위치에 설치된 상기 측량 장치는 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3) 상에 위치한 상기 프리즘 시트를 인식하여 제1 내지 제3 지점들(P1, P2, P3)의 좌표를 추출할 수 있다. 기준 평면(PL)은 상기 측량 장치를 기준으로 좌표가 설정될 수 있다. 이와 다르게, 기준 평면(PL)은 건설 기계(10) 상의 임의의 점을 기준으로 좌표가 설정될 수 있다. 예를 들면, 기준 평면(PL)은 상기 지면과 직교하는 평면일 수 있다.

도 10은 도 5의 복수 개의 인식점들을 추출하고 좌표 변환하여 좌표값들을 획득하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 11 내지 도 13은 복수 개의 인식점들을 추출하는 방법을 나타내는 도면들이다. 도 14는 복수 개의 인식점들을 좌표 변환하여 좌표값들을 획득하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 10 내지 도 14를 참조하면, 이어서, 암(80), 틸트로테이터(100) 및 상기 어테치먼트 상에서 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면(PL) 상으로 각각 좌표 변환하여 좌표값들을 획득할 수 있다(S140).

예시적인 실시예들에 있어서, 추출된 복수 개의 인식점들(D, G, U, W, N, T, V)을 상기 기준 평면(PL) 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들(D`, G`, U`, W`, N`, T`, V`)을 획득하는 것(S140)은, 암(80)의 버켓 조인트(84) 상의 제1 인식점(D)을 추출하는 것(S141), 암(80)의 버켓 가이드 링크 조인트(86) 상의 제2 인식점(G)을 추출하는 것(S142), 틸트로테이터(100)의 회전 축(R 축) 상의 제3 인식점(U)을 추출하는 것(S143), 틸트로테이터(100)의 틸트로테이터 버켓 조인트(122) 상의 제4 인식점(W)을 추출하는 것(S144), 버켓(90)의 버켓 팁(94) 상의 제5 인식점(N) 추출하는 것(S145), 및 상기 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것(S148)을 포함할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 인식점(D)은 작업 장치(60)를 측면에서 보았을 때 암(80)의 버켓 조인트(84) 상에서 추출될 수 있다. 제1 인식점(D)은 암(80)의 버켓 조인트(84)와 틸트로테이터(100)의 제1 클램퍼(110) 상에 구비된 고정핀(116)이 서로 결합되어 형성된 결합 축 상에서 추출될 수 있다. 제1 인식점(D)은 상기 건설 기계(10)의 외부에 설치된 상기 측량 장치로부터 인식되어 추출될 수 있다. 제1 인식점(D) 상에 구비된 상기 프리즘 시트를 상기 측량 장치가 인식하여 제1 인식점(D)의 좌표를 추출할 수 있다.

상기 제1 인식점(D)을 좌표 변환하는 것은 제1 인식점(D)을 지나고 기준 평면(PL)과 직교하는 직선을 산출하고, 상기 직선과 기준 평면(PL)이 서로 직교하며 만나는 제1 좌표값(D`)을 산출하여 좌표 변환 할 수 있다. 제1 좌표값(D`)은 제1 인식점(D)을 기준 평면(PL) 상으로 수선에 발을 내리는 선형 변환을 통하여 획득된 제1 정사영을 의미할 수 있다.

제2 인식점(G)은 작업 장치(60)를 상기 측면에서 보았을 때 암(80)의 버켓 가이드 링크 조인트(86) 상에서 추출될 수 있다. 제2 인식점(G)은 암(80)의 버켓 가이드 링크 조인트(86)와 틸트로테이터(100)의 제1 클램퍼(110) 상에 구비된 고정핀(116)이 서로 결합되어 형성된 결합 축 상에서 추출될 수 있다. 제2 인식점(G)은 상기 건설 기계(10)의 외부에 설치된 상기 측량 장치로부터 인식되어 추출될 수 있다. 제2 인식점(G) 상에 구비된 상기 프리즘 시트를 상기 측량 장치가 인식하여 제2 인식점(G)의 좌표를 추출할 수 있다.

상기 제2 인식점(G)을 좌표 변환하는 것은 제2 인식점(G)을 지나고 기준 평면(PL)과 직교하는 직선을 산출하고, 상기 직선과 기준 평면(PL)이 서로 직교하며 만나는 제2 좌표값(G`)을 산출하여 좌표 변환 할 수 있다. 제2 좌표값(G`)은 제2 인식점(G)을 기준 평면(PL) 상으로 수선에 발을 내리는 상기 선형 변환을 통하여 획득된 제2 정사영을 의미할 수 있다.

제3 인식점(U)은 작업 장치(60)를 상기 측면에서 보았을 때 틸트로테이터(100)의 회전축(R 축)의 상기 중심점 상에서 추출될 수 있다. 예를 들면, 제3 인식점(U)은 기울기 축(T 축)과 회전 축(R 축)이 서로 교차하는 지점에서 추출될 수 있다. 제3 인식점(U)은 상기 건설 기계(10)의 외부에 설치된 상기 측량 장치로부터 인식되어 추출될 수 있다. 제3 인식점(U) 상에 구비된 상기 프리즘 시트를 상기 측량 장치가 인식하여 제3 인식점(U)의 좌표를 추출할 수 있다.

상기 제3 인식점(U)을 좌표 변환하는 것은 제3 인식점(U)을 지나고 기준 평면(PL)과 직교하는 직선을 산출하고, 상기 직선과 기준 평면(PL)이 서로 직교하며 만나는 제3 좌표값(U`)을 산출하여 좌표 변환 할 수 있다. 제3 좌표값(U`)은 제3 인식점(U)을 기준 평면(PL) 상으로 수선에 발을 내리는 상기 선형 변환을 통하여 획득된 제3 정사영을 의미할 수 있다.

제4 인식점(W)은 작업 장치(60)를 상기 측면에서 보았을 때 틸트로테이터(100)의 틸트로테이터 버켓 조인트(122) 상에서 추출될 수 있다. 제4 인식점(W)은 틸트로테이터(100)의 틸트로테이터 버켓 조인트(122)와 버켓(90)이 서로 결합되어 형성된 결합 축 상에서 추출될 수 있다. 제4 인식점(W)은 상기 건설 기계(10)의 외부에 설치된 상기 측량 장치로부터 인식되어 추출될 수 있다. 제4 인식점(W) 상에 구비된 상기 프리즘 시트를 상기 측량 장치가 인식하여 제4 인식점(W)의 좌표를 추출할 수 있다.

상기 제4 인식점(W)을 좌표 변환하는 것은 제4 인식점(W)을 지나고 기준 평면(PL)과 직교하는 직선을 산출하고, 상기 직선과 기준 평면(PL)이 서로 직교하며 만나는 제4 좌표값(W`)을 산출하여 좌표 변환 할 수 있다. 제4 좌표값(W`)은 제4 인식점(W)을 기준 평면(PL) 상으로 수선에 발을 내리는 상기 선형 변환을 통하여 획득된 제4 정사영을 의미할 수 있다.

제5 인식점(N)은 작업 장치(60)를 상기 측면에서 보았을 때 버켓(90)의 버켓 팁(94) 상에서 추출될 수 있다. 제5 인식점(N)은 버켓 팁(94)의 끝단에서 추출될 수 있다. 제5 인식점(N)은 상기 건설 기계(10)의 외부에 설치된 상기 측량 장치로부터 인식되어 추출될 수 있다. 제5 인식점(N) 상에 구비된 상기 프리즘 시트를 상기 측량 장치가 인식하여 제5 인식점(N)의 좌표를 추출할 수 있다.

상기 제5 인식점(N)을 좌표 변환하는 것은 제5 인식점(N)을 지나고 기준 평면(PL)과 직교하는 직선을 산출하고, 상기 직선과 기준 평면(PL)이 서로 직교하며 만나는 제5 좌표값(N`)을 산출하여 좌표 변환 할 수 있다. 제5 좌표값(N`)은 제5 인식점(N)을 기준 평면(PL) 상으로 수선에 발을 내리는 상기 선형 변환을 통하여 획득된 제5 정사영을 의미할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면(PL) 상으로 각각 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것(S140)은, 틸트로테이터(100)의 기울기 축(T 축)과 상기 제1 인식점(D)을 지나는 제1 직선(S1)이 직교하며 교차하는 제6 인식점을 추출하는 것(S146), 및 틸트로테이터(100)의 회전 축(R 축)과 상기 제4 인식점(W)을 지나는 제2 직선(S2)이 직교하며 교차하는 제7 인식점(V)을 추출하는 것(S147)을 더 포함할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 틸트로테이터(100)의 기울기 축(T 축)은 상기 지면과 평행할 수 있다. 상기 제1 인식점(D)을 지나는 제1 직선(S1)은 상기 지면과 직교할 수 있다. 제6 인식점(T)은 작업 장치(60)를 상기 측면에서 보았을 때 상기 기울기 축(T 축)과 상기 제1 직선(S1)이 수직으로 교차하며 만나는 지점으로 정의될 수 있다.

상기 제6 인식점(T)을 좌표 변환하는 것은 제6 인식점(T)을 지나고 기준 평면(PL)과 직교하는 직선을 산출하고, 상기 직선과 기준 평면(PL)이 서로 직교하며 만나는 제6 좌표값(T`)을 산출하여 좌표 변환 할 수 있다. 제6 좌표값(T`)은 제6 인식점(T)을 기준 평면(PL) 상으로 수선에 발을 내리는 상기 선형 변환을 통하여 획득된 제6 정사영을 의미할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 틸트로테이터(100)의 회전 축(R 축)은 상기 지면과 직교할 수 있다. 상기 제4 인식점(W)을 지나는 제2 직선(S2)은 상기 지면과 평행할 수 있다. 제7 인식점(V)은 작업 장치(60)를 상기 측면에서 보았을 때 상기 회전 축(R 축)과 상기 제2 직선(S2)이 수직으로 교차하며 만나는 지점으로 정의될 수 있다.

상기 제7 인식점(V)을 좌표 변환하는 것은 제7 인식점(V)을 지나고 기준 평면(PL)과 직교하는 직선을 산출하고, 상기 직선과 기준 평면(PL)이 서로 직교하며 만나는 제7 좌표값(V`)을 산출하여 좌표 변환 할 수 있다. 제7 좌표값(V`)은 제7 인식점(V)을 기준 평면(PL) 상으로 수선에 발을 내리는 상기 선형 변환을 통하여 획득된 제7 정사영을 의미할 수 있다.

도 15는 도 5의 좌표 값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 16은 좌표 값들 사이의 거리 파라미터들을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 17은 좌표 값들 사이의 각도 파라미터들을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 15 내지 도 17을 참조하면, 이어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출할 수 있고(S150), 상기 산출된 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 저장된 데이터와 비교하여 오차 범위 내에 있는지 여부를 판단하여 정확도를 분석할 수 있고(S160, S170), 상기 좌표값들 사이의 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 저장할 수 있다(S180).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 것(S150)은, 상기 제1 인식점(D) 및 상기 제6 인식점(T)의 상기 좌표값들(D`, T`) 사이의 제1 거리(L1)를 산출하는 것(S151), 상기 제3 인식점(U) 및 상기 제6 인식점(T)의 상기 좌표값들(U`, T`) 사이의 제2 거리(L2)를 산출하는 것(S152), 상기 제3 인식점(U) 및 상기 제7 인식점(V)의 상기 좌표값들(U`, V`) 사이의 제3 거리(L3)를 산출하는 것(S153), 상기 제4 인식점(W) 및 상기 제7 인식점(V)의 상기 좌표값들(W`, V`) 사이의 제4 거리(L4)를 산출하는 것(S154), 및 상기 제4 인식점(W) 및 상기 제5 인식점(N)의 상기 좌표값들(W`, N`) 사이의 제5 거리(L5)를 산출하는 것(S155)을 포함할 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제5 거리들(L1, L2, L3, L4, L5)은 기준 평면(PL) 상의 제1 좌표값(D`), 제3 좌표값(U`), 제4 좌표값(W`), 제5 좌표값(N`), 제6 좌표값(T`) 및 제7 좌표값(V`)을 이용하여 산출될 수 있다.

상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 것(S150)은, 상기 제1 인식점(D) 및 상기 제2 인식점(G)의 상기 좌표값들(D`, G`) 사이의 제6 거리(L6)를 산출하는 것을 더 포함할 수 있다. 제 6 거리(L6)는 기준 평면(PL) 상의 제1 좌표값(D`) 및 제2 좌표값(G`)을 이용하여 산출될 수 있다.

제1 내지 제6 거리들(L1, L2, L3, L4, L5, L6)은 각각의 상기 좌표값들의 X값, Y값 및 Z 값을 애플리케이션 프로그램(Calibration Calculation Tool)에 입력하여 산출될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 것(S150)은, 상기 제2 인식점(G), 상기 제1 인식점(D) 및 상기 제6 인식점(T)의 상기 좌표값들(G`, D`, T`) 사이의 제1 각도(DE1)를 산출하는 것(S156), 및 상기 제7 인식점(V), 상기 제4 인식점(W) 및 상기 제5 인식점(N)의 상기 좌표값들(V`, W`, N`) 사이의 제2 각도(DE2)를 산출하는 것(S157)을 더 포함할 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 제1 각도(DE1)는 기준 평면(PL) 상의 제2 좌표값(G`), 제1 좌표값(D`) 및 제6 좌표값(T`)을 이용하여 산출될 수 있다. 제2 각도(DE2)는 기준 평면(PL) 상의 제6 좌표값(V`), 제4 좌표값(W`) 및 제5 좌표값(N`)을 이용하여 산출될 수 있다. 제1 각도(DE1) 및 제2 각도(DE2)는 각각의 상기 좌표값들의 X값, Y값 및 Z 값을 상기 어플리케이션 프로그램에 입력하여 산출될 수 있다. 이와 다르게, 제1 각도(DE1)는 제1 거리(L1) 및 제6 거리(L6)에 대하여 제2 코사인 법칙을 이용하여 산출될 수 있다. 제2 각도(DE2)는 제4 거리(L4) 및 제5 거리(L5)에 대하여 상기 제2 코사인 법칙을 이용하여 산출될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 산출된 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 상기 저장된 데이터와 비교하여 상기 오차 범위 내에 있는지 여부를 판단하여 상기 정확도를 분석하는 것(S160, S170)은 저장된 데이터들과 비교 및 분석하여 기준 이상의 정확도를 만족하는지 판단할 수 있다.

상기 저장된 데이터들은 틸트로테이터(100)의 설계 치수, 매뉴얼 캘리브레이션(Manual calibration), 토탈 스테이션 캘리브레이션(Total station calibration) 등, 별도로 실시되어 저장된 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 포함할 수 있다. 상기 좌표값들 사이의 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들은 상기 저장된 데이터와 비교 및 분석되어 상기 기준 이상의 정확도를 만족하는지 판단될 수 있다.

이어서, 저장된 상기 거리들 및 상기 각도들을 머신 가이던스(Machine Guidance) 또는 머신 컨트롤(Machine Control)로 전송할 수 있다(S190).

예시적인 실시예들에 있어서, 저장된 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들은 건설 기계(10)의 제어 장치로 전송될 수 있다. 상기 제어 장치는 건설 기계(10)에 설치된 관성 측정 센서(IMU, Inertial Measurement Unit)와 데이터를 송수신할 수 있다. 상기 제어 장치는 상기 관성 측정 센서의 편차값(offset)과 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 이용하여 상기 건설 기계(10)를 제어할 수 있다.

상기 제어 장치는 머신 가이던스(Machine Guidance) 기능 또는 머신 컨트롤(Machine Control) 기능을 수행할 수 있다. 머신 가이던스(Machine Guidance)는 굴삭기의 상태, 굴삭기의 조작 방법, 설정된 작업 범위, 위험 구역 등에 대한 정보를 운전자에게 제공하여 운전자의 굴삭기 조작을 안내하거나 작업진행 상황을 확인할 수 있게 할 수 있다. 머신 컨트롤(Machine Control)은 특정 조건 또는 설정된 작업 범위 내에서 반복되는 작업, 특정 작업을 위한 작업장치의 자세 변경, 위험 구역 진입 또는 차량의 전복 예견 시 자동 정지 또는 회피 구동, 설정된 작업 범위를 벗어나지 않도록 굴삭기의 구동을 제한하는 등의 능동 제어를 통해 운전자의 조작 편의를 돕거나 조작 실수에 의한 안전사고를 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법은 작업 장치(60) 상에서 추출된 기준 평면(PL)에 대하여 인식점들(D, G, U, W, N, T, V)을 좌표 변환하여 획득한 좌표값들(D`, G`, U`, W`, N`, T`, V`) 사이의 거리들(L1, L2, L3, L4, L5, L6) 및 각도들(DE1, DE2)을 산출할 수 있다. 작업자가 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 쉽게 획득할 수 있기 때문에, 숙련된 전문가들에 의해 수행되던 캘리브레이션 작업의 수행 시간을 줄일 수 있고 높은 정확도의 결과값을 출력하여 효율성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 캘리브레이션 작업 경험이 적은 상기 작업자도 쉽게 수행할 수 있고, 굴삭기의 버켓(90) 뿐만 아니라 다양한 어태치먼트들에 대해서도 동일한 방법으로 상기 캘리브레이션 작업을 진행할 수 있어 작업의 다양성과 효율성을 동시에 높일 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 건설 기계 20: 하부 주행체
30: 상부 선회체 50: 운전실
60: 작업 장치 70: 붐
72: 붐 실린더 80: 암
82: 암 실린더 84: 버켓 조인트
86: 버켓 가이드 링크 조인트 90: 버켓
92: 버켓 실린더 94: 버켓 팁
100: 틸트로테이터 110: 제1 클램퍼
112: 클램퍼 바디 114: 측판
116: 고정핀 118: 브라켓
120: 제2 클램퍼 122: 틸트로테이터 버켓 조인트
130: 제1 틸트부 132: 제1 실린더
134: 제1 피스톤 136: 제1 로드
140: 제2 틸트부 142: 제2 실린더
144: 제2 피스톤 146: 제2 로드
150: 로테이터부

Claims

건설 기계의 암과 어태치먼트 사이에 상기 어태치먼트의 움직임을 제어하기 위한 틸트로테이터를 설치하고;
상기 건설 기계의 자세를 캘리브레이션 시작 위치로 고정하고;
상기 암의 외측면에서 추출된 적어도 제1 내지 제3 지점들을 지나는 기준 평면을 설정하고;
상기 암, 상기 틸트로테이터 및 상기 어태치먼트 상에서 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 각각 좌표 변환하여 좌표값들을 획득하고;
상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하고; 그리고
상기 산출된 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 저장된 데이터와 비교하여 오차 범위 내에 있는지 여부를 판단하여 정확도를 분석하는 것을 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 건설 기계는 굴삭기이고, 상기 어태치먼트는 버켓을 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 지점들을 지나는 상기 기준 평면을 설정하는 것은, 제1 지점으로부터 제2 지점을 향하는 제1 벡터 및 제1 지점으로부터 제3 지점을 향하는 제2 벡터 사이의 외적 성분 값, 및 제1 지점을 이용하여 상기 기준 평면의 방정식을 정의하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것은,
상기 암의 버켓 조인트 상의 제1 인식점을 추출하고;
상기 암의 버켓 가이드 링크 조인트 상의 제2 인식점을 추출하고;
상기 틸트로테이터의 회전 축 상의 제3 인식점을 추출하고;
상기 틸트로테이터의 틸트로테이터 버켓 조인트 상의 제4 인식점을 추출하고; 그리고
상기 버켓의 버켓 팁 상의 제5 인식점을 추출하는 것을 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것은,
상기 틸트로테이터의 기울기 축과 상기 제1 인식점을 지나는 제1 직선이 직교하며 교차하는 제6 인식점을 추출하고; 그리고
상기 틸트로테이터의 상기 회전 축과 상기 제4 인식점을 지나는 제2 직선이 직교하며 교차하는 제7 인식점을 추출하는 것을 더 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 추출된 복수 개의 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 상기 좌표값들을 획득하는 것은, 상기 제1 내지 제7 인식점들을 상기 기준 평면 상으로 좌표 변환하여 제1 내지 제7 좌표값들을 산출하는 것을 더 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 것은,
상기 제1 인식점 및 상기 제6 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제1 거리를 산출하고;
상기 제3 인식점 및 상기 제6 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제2 거리를 산출하고;
상기 제3 인식점 및 상기 제7 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제3 거리를 산출하고;
상기 제4 인식점 및 상기 제7 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제4 거리를 산출하고; 그리고
상기 제4 인식점 및 상기 제5 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제5 거리를 산출하는 것을 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 좌표값들 사이의 거리 파라미터들 및 각도 파라미터들을 산출하는 것은,
상기 제2 인식점, 상기 제1 인식점 및 상기 제6 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제1 각도를 산출하고; 그리고
상기 제7 인식점, 상기 제4 인식점 및 상기 제5 인식점의 상기 좌표값들 사이의 제2 각도를 산출하는 것을 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 건설 기계의 자세를 고정하는 것은,
상기 틸트로테이터를 상기 건설 기계의 정면 방향으로 회전시키고;
상기 틸트로테이터의 기울기를 조절하는 실린더들을 통해 기울기 수평을 맞추고; 그리고
상기 틸트로테이터의 회전 축 및 기울기 축이 교차되도록 정렬시키는 것을 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 건설 기계의 자세를 상기 캘리브레이션 시작 위치로 고정하는 것은, 상기 굴삭기가 하중에 의해 기우는 것을 방지하기 위해 상기 버켓의 끝단을 지면에 고정시키는 것을 더 포함하는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 지점들 및 상기 인식점들 중 적어도 일부는 상기 건설 기계의 외부에 설치된 측량 장치(total station)로부터 인식되어 추출되는 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.
제 1 항에 있어서, 저장된 상기 거리 파라미터들 및 상기 각도 파라미터들을 머신 가이던스(Machine Guidance) 또는 머신 컨트롤(Machine Control)로 전송하는 것을 더 포함하는 건설 건설 기계용 틸트로테이터의 캘리브레이션 방법.