KR20240074933A

KR20240074933A - 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템

Info

Publication number: KR20240074933A
Application number: KR1020220151421A
Authority: KR
Inventors: 이영규
Original assignee: (주)아이티공간
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2024-05-29
Also published as: WO2024107036A1

Abstract

본 발명은 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 기기에서 동력원으로 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 측정 수집하는 전원 측정부;와, 기기 주변으로 가상의 경계 영역을 구축 설정하고, 그 경계 영역으로 객체의 진입 여부를 검출하는 가상 영역모듈;과, 기기 주변의 영상을 촬영하고, 그 영상 정보를 기반으로 기기 주변의 객체를 스켈레톤 모델로 형상화하여 수집하는 스켈레톤 모듈;과, 상기 전원 측정부와 가상 영역모듈 및 스켈레톤 모듈의 정보를 기반으로 기기 주변의 위험 정도를 검출 판단하고, 그 판단 정보를 제어부로 전송하는 논리 게이트;와, 상기 논리 게이트의 판단 정보를 기반으로 기기의 작동을 제어하는 제어부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로서,
논리 게이트는 전원 측정부와 가상 영역모듈 및 스켈레톤 모듈에서 각각 측정 수집되는 정보를 다양하게 조합하여 기기 주변의 위험 정도를 명확하게 판단 검출함으로, 작업자의 안전사고를 미연에 방지하여 작업자를 효과적으로 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요하게 기기의 작동이 정지되어 발생할 수 있는 경제적인 손실을 최소화하여 공장 설비의 안정적인 운영 관리를 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 가상 영역모듈의 가상 경계 영역을 경보 경계 영역과 위험 경계 영역으로 구분하여 구축함으로, 작업자가 안전사고에 노출될 가능성이 있으면 곧바로 경보부를 통해 경보하여 작업자가 스스로 사고위험으로부터 벗어날 수 있도록 유도하여 작업자의 안전을 더욱 용이하게 보호할 수 있는 효과가 있다.

Description

가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템{Device safety accident prevention system using virtual fence and skeleton image}

본 발명은 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 논리 게이트는 전원 측정부와 가상 영역모듈 및 스켈레톤 모듈에서 각각 측정 수집되는 정보를 다양하게 조합하여 기기 주변의 위험 정도를 명확하게 판단 검출함으로, 작업자의 안전사고를 미연에 방지하여 작업자를 효과적으로 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요하게 기기의 작동이 정지되어 발생할 수 있는 경제적인 손실을 최소화하여 공장 설비의 안정적인 운영 관리를 유도할 수 있는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공장에는 공정 라인을 따라 정해진 공정을 수행하는 기기들이 배치되고, 이렇게 배치되는 기기들 중에서 일부 또는 전체는 작업자와 함께 공정을 수행한다.

이처럼 기기와 함께 작업자가 공정을 수행하다 보면 작업자가 기기에 협착되는(끼이는) 안전사고가 종종 발생하게 되는데, 이러한 안전사고를 방지할 수 있는 별도의 수단이 없어 작업자가 크게 다치거나 사망하는 불행한 일이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 공장 내부는 기기에서 발생하는 각종 소음으로 인해 작업자가 안전사고의 위험에 노출되더라도 다른 작업자가 육성으로 사고위험을 알리는 것이 용이하지 않아 안전사고가 더욱 빈번하게 발생하는 원인이 되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 논리 게이트는 전원 측정부와 가상 영역모듈 및 스켈레톤 모듈에서 각각 측정 수집되는 정보를 다양하게 조합하여 기기 주변의 위험 정도를 명확하게 판단 검출함으로, 작업자의 안전사고를 미연에 방지하여 작업자를 효과적으로 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요하게 기기의 작동이 정지되어 발생할 수 있는 경제적인 손실을 최소화하여 공장 설비의 안정적인 운영 관리를 유도할 수 있는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 제공함에 있다.

또한, 가상 영역모듈의 가상 경계 영역을 경보 경계 영역과 위험 경계 영역으로 구분하여 구축함으로, 작업자가 안전사고에 노출될 가능성이 있으면 곧바로 경보부를 통해 경보하여 작업자가 스스로 사고위험으로부터 벗어날 수 있도록 유도하여 작업자의 안전을 더욱 용이하게 보호할 수 있는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템은 기기에서 동력원으로 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 측정 수집하는 전원 측정부;와, 기기 주변으로 가상의 경계 영역을 구축 설정하고, 그 경계 영역으로 객체의 진입 여부를 검출하는 가상 영역모듈;과, 기기 주변의 영상을 촬영하고, 그 영상 정보를 기반으로 기기 주변의 객체를 스켈레톤 모델로 형상화하여 수집하는 스켈레톤 모듈;과, 상기 전원 측정부와 가상 영역모듈 및 스켈레톤 모듈의 정보를 기반으로 기기 주변의 위험 정도를 검출 판단하고, 그 판단 정보를 제어부로 전송하는 논리 게이트;와, 상기 논리 게이트의 판단 정보를 기반으로 기기의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 논리 게이트는 기기의 작동이 안정화되어 상기 전원 측정부에서 측정되는 시간의 흐름에 따른 전류 값에 대한 파형이 설정된 안전 범위의 값을 연속적으로 유지하는 정속 조건을 설정하고, 그 정속 조건 하에서 전류 값에 대한 허용 범위를 설정하며,

상기 논리 게이트는 상기 전원 측정부에서 측정되는 전류 값에 대한 파형이 정속 조건을 만족하면 기기 주변의 위험 정도를 검출 판단하는데,

상기 가상 영역모듈에서 구축한 기기 주변의 가상 경계 영역으로 객체의 진입이 감지되고 동시에, 상기 전원 측정부에서 기기의 전류 값이 설정된 허용 범위를 초과함을 감지하면 상기 논리 게이트는 상기 제어부로 기기 주변을 위험 상태로 판단하여 경보하며,

상기 전원 측정부에서 기기의 전류 값이 설정된 허용 범위를 초과하되, 상기 가상 영역모듈에서 구축한 기기 주변의 가상 경계 영역으로 객체의 진입이 감지되지 않으면 상기 논리 게이트는 상기 제어부로 기기 주변을 안전한 상태로 판단하여 전송하며,

상기 전원 측정부에서 기기의 전류 값이 허용 범위를 초과하지 않은 상태에서 상기 가상 영역모듈에서 구축한 기기 주변의 가상 경계 영역으로 객체의 진입이 감지되고 동시에, 상기 스켈레톤 모듈을 통해 가상 경계 영역으로 진입한 객체의 스켈레톤 모델을 기반으로 객체가 사람으로 검출되면 상기 논리 게이트는 상기 제어부로 기기 주변을 위험 상태로 판단하여 경보하며,

상기 제어부는 상기 논리 게이트가 기기의 주변을 위험 상태로 판단하면 기기의 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가상 영역모듈에서 구축되는 가상 경계 영역 내부로 진입이 허락되는 신체 부위를 설정할 수 있는 조건 설정모듈;을 더 포함하며,

상기 조건 설정모듈을 통해 설정된 신체 부위가 가상 경계 영역 내부로 진입하더라도 상기 논리 게이트는 기기의 주변 상황을 안전한 상태로 판단하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스켈레톤 모듈은 기기 주변에 구축된 가상의 경계 영역 주위를 전체적으로 촬영하여 전체 영상을 수집하는 전체 영상 프로세서와, 기기 주변에 구축된 가상의 경계 영역의 안쪽 주위를 촬영하여 포인트 영상을 수집하는 포인트 영상 프로세서와, 상기 전체 및 포인트 영상 프로세서에 촬영된 전체 및 포인트 영상을 기반으로 영상에 포함된 객체를 스켈레톤 모델로 형상화하는 스켈레톤 AI를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가상 영역모듈에서 설정되는 가상 경계 영역은 기기 주변으로 구축 설정되는 위험 경계 영역과, 상기 위험 경계 영역의 바깥쪽으로 구축되는 경보 경계 영역으로 구분되며,

주변으로 위험을 경보하는 경보부;를 더 포함하며,

상기 논리 게이트는 상기 가상 영역모듈의 경보 경계 영역으로 객체의 진입이 감지되고 상기 스켈레톤 모듈을 통해 상기 경보 경계 영역으로 진입한 객체가 사람으로 검출되면 상기 경보부를 통해 주변으로 경보하고,

상기 가상 영역모듈의 위험 경계 영역으로 객체의 진입이 감지되고 상기 스켈레톤 모듈을 통해 상기 위험 경계 영역으로 진입한 객체가 사람으로 검출되면 상기 제어부로 기기 주변을 위험 상태로 판단 경보하여 기기의 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 논리 게이트는 기기의 정속 조건 하에서 전류 값에 대한 위험 임계값을 더 설정하며,

상기 전원 측정부에서 측정되는 기기의 전류 값이 위험 임계값을 초과하면 위험 상태로 판단하고 상기 제어부로 경보하여 기기의 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에 의하면, 논리 게이트는 전원 측정부와 가상 영역모듈 및 스켈레톤 모듈에서 각각 측정 수집되는 정보를 다양하게 조합하여 기기 주변의 위험 정도를 명확하게 판단 검출함으로, 작업자의 안전사고를 미연에 방지하여 작업자를 효과적으로 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요하게 기기의 작동이 정지되어 발생할 수 있는 경제적인 손실을 최소화하여 공장 설비의 안정적인 운영 관리를 유도할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가상 영역모듈의 가상 경계 영역을 경보 경계 영역과 위험 경계 영역으로 구분하여 구축함으로, 작업자가 안전사고에 노출될 가능성이 있으면 곧바로 경보부를 통해 경보하여 작업자가 스스로 사고위험으로부터 벗어날 수 있도록 유도하여 작업자의 안전을 더욱 용이하게 보호할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템의 개념도
도 2는 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 설명하기 위한 다이어그램
도 3은 도 2에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템의 다이어그램을 설명하기 위한 도면
도 4는 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에서 조건 설정모듈에 대한 다이어그램
도 5는 도 4에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에서 조건 설정모듈에 대한 다이어그램을 설명하기 위한 도면
도 6은 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 통한 경보부의 사례를 설명하기 위한 도면
도 7은 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템를 통한 위험 임계값의 사례를 설명하기 위한 도면

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템의 개념도를, 도 2는 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 설명하기 위한 다이어그램을, 도 3은 도 2에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템의 다이어그램을 설명하기 위한 도면을, 도 4는 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에서 조건 설정모듈에 대한 다이어그램을, 도 5는 도 4에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템에서 조건 설정모듈에 대한 다이어그램을 설명하기 위한 도면을, 도 6은 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템을 통한 경보부의 사례를 설명하기 위한 도면을, 도 7은 도 1에 도시된 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템를 통한 위험 임계값의 사례를 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템(100)은 전원 측정부(10)와, 가상 영역모듈(20)과, 스켈레톤 모듈(30)과, 논리 게이트(40)와, 제어부(50)를 포함하고 있다.

상기 전원 측정부(10)는 기기에서 동력원으로 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 측정 수집하도록 한다.

여기서, 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 시간의 흐름에 따른 전류 값에 대한 파형을 통해 후설될 상기 논리 게이트(40)는 정속 조건을 검출하고, 그 검출된 정속 조건을 기반으로 기기 주변의 위험 정도를 판단하도록 하는데, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명하도록 한다.

상기 가상 영역모듈(20)은 기기 주변으로 가상의 경계 영역(21)을 구축 설정하고, 그 경계 영역으로 객체의 진입 여부를 검출하도록 한다.

여기서, 기기 주변에 구축되는 가상의 경계 영역(21)은 기기가 사용되는 주변의 여건이나 조건 등을 고려하여 다양한 크기나 형상으로 구축될 수 있으며, 이러한 가상의 경계 영역(21)은 통상의 3D 라이다(LiDAR:Light Detection And Ranging) 방식을 기반으로 구축되도록 하나, 이러한 방식으로 한정하여 구축하는 것은 물론 아니다.

즉, 상기 가상 영상모듈(20)은 기기 주변으로 가상의 경계 영역(21)을 구축하고, 그 구축된 경계 영역(21)으로 객체의 진입 여부를 검출하게 되는데, 이렇게 검출되는 검출 정보는 상기 논리 게이트(40)에서 기기 주변의 위험 정도를 판단하는 기반이 된다.

상기 스켈레톤 모듈(30)은 기기 주변의 영상을 촬영하고, 그 영상 정보를 기반으로 기기 주변의 객체를 스켈레톤 모델로 형상화하여 수집하는 것으로,

기기 주변에 구축된 가상의 경계 영역 주위(21)를 전체적으로 촬영하여 전체 영상을 수집하는 전체 영상 프로세서(31)와, 기기 주변에 구축된 가상의 경계 영역(21)의 안쪽 주위를 집중적으로 촬영하여 포인트 영상을 수집하는 포인트 영상 프로세서(32)와, 상기 전체 및 포인트 영상 프로세서(31,32)에 촬영된 전체 및 포인트 영상을 기반으로 영상에 포함된 객체를 스켈레톤 모델로 형상화하는 스켈레톤 AI(33)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 전체 및 포인트 영상 프로세서(31,32)는 CCTV, IP 카메라, 적외선 카메라 등과 같이 영상을 촬영할 수 있는 어떠한 기기로 구현될 수 있음은 물론이다.

즉, 상기 전체 및 포인트 영상 프로세서(31,32)는 가상의 경계 영역(21)의 주변을 영상으로 촬영하고, 상기 스켈레톤 AI(33)는 촬영된 영상 정보를 시간의 흐름에 따라 연속된 복수의 이미지 프레임으로 구성하고, 그 구성된 이미지 프레임 상의 객체에서 관절 부위에 대응되는 키 포인트를 기초로 스켈레톤 모델을 형상화한다.

여기서, 상기 스켈레톤 AI(33)는 상기 전체 영상 프로세서(31)의 영상과 함께 상기 포인트 영상 프로세서(32)의 영상을 통해 가상의 경계 영역(21)의 안쪽으로 진입하는 객체의 부위를 보다 정밀하게 검출할 수 있는데, 일 예로 스켈레톤 모델로 형상화된 객체가 사람의 경우엔 가상의 경계 영역의 안쪽으로 진입한 신체 부위를 매우 정밀(정확)하게 검출할 수 있는 것이다.

따라서 상기 논리 게이트(40)는 상기 스켈레톤 AI(33)에서 형상화되는 스켈레톤 모델을 기반으로 매우 신뢰도가 우수한 기기 주변의 위험 정도를 검출할 수 있는데, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)와 가상 영역모듈(20) 및 스켈레톤 모듈(30)의 정보를 기반으로 기기 주변의 위험 정도를 검출 판단하고, 그 판단 정보를 후설될 상기 제어부(50)로 전송하여 작업자의 안전이 보호될 수 있도록 기기가 제어되도록 한다.

여기서, 상기 논리 게이트(40)를 통해 기기 주변의 위험 정도를 검출 판단하는 과정을 설명하기 위해 기기를 모터의 동력원을 기반으로 교반날개를 회전시켜 재료를 반죽하는 반죽기기로 구현하여 설명하도록 하나, 이러한 기기로 한정하는 것은 물론 아니다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 논리 게이트(40)는 기기의 작동이 안정화되어 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 시간의 흐름에 따른 전류 값에 대한 파형이 설정된 안전 범위의 값을 연속적으로 유지하는 정속 조건을 설정하고, 그 정속 조건 하에서 전류 값에 대한 허용 범위를 설정한다.

통상적으로 반죽기기 모터의 구동이 시작되는 순간에 높은 전원의 사용이 요구되는 만큼 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 전류 값에 대한 파형이 순간적으로 매우 높고 불안정하게 형성되는데, 이러한 전류 값에 대한 파형은 상기 논리 게이트(40)를 통한 기기 주변의 위험 상태를 판단하기 위한 정보로 사용하기 곤란하다.

따라서 상기 논리 게이트(40)는 안전 범위의 전류 값을 설정하고 반죽기기 모터의 구동이 안정화되면서 반죽기기의 전류 값이 안전 범위 내에서 일정한 시간을 유지하면 반죽기기 모터가 안정화되어 정속 조건을 만족하는 것으로 판단하는데, 이때 설정되는 안전 범위의 전류 값과 유지 시간은 기기의 종류나 사용 여건 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 논리 게이트(40)에 설정되는 반죽기기의 전류 값에 대한 허용 범위는 상기 전원 측정부(10)를 통해 반죽기기의 모터에서 측정되는 전류 값을 기반으로 기기 주변의 위험 상태를 판단하기 위한 기준으로, 본 발명에서는 허용 범위를 특정 수치의 임계값으로 설정하나, 이러한 임계값으로 한정하여 허용 범위를 설정하는 것은 물론 아니며 반죽기기의 추출되는 전류 값을 빅데이터화하여 인공지능을 통해 학습하고, 그 학습된 정보를 기반으로 인공지능이 설정하는 반죽기기의 안정화된 전류 값의 범위를 허용 범위로도 설정할 수 있음은 물론이다.

즉, 도 2와 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 전류 값에 대한 파형이 정속 조건을 만족하면 반죽기기 주변의 위험 정도를 검출하는 판단을 시작하는데,

상세하게는, 도 2와 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 논리 게이트(40)는 상기 가상 영역모듈(20)에서 구축한 반죽기기 주변의 가상 경계 영역(21)으로 객체의 진입이 감지되고 동시에, 상기 전원 측정부(10)에서 반죽기기의 전류 값이 허용 범위를 벗어남(초과)이 감지되면, 반죽기기 주변을 위험 상태로 판단하고 상기 제어부(50)로 경보하여 반죽기기가 곧바로 정지될 수 있도록 한다.

따라서 상기 가상 영역모듈(20)에서 구축한 가상 경계 영역(21)에 객체가 진입하면서 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 반죽기기의 전류 값이 허용 범위를 벗어나는 부하가 발생하면, 상기 가상 경계 영역(21)에 진입하는 객체가 사람이든 물품이든 상관없이 반죽기기를 정지시켜 사람이 다칠 수 있는 안전사고가 미연에 방지될 수 있도록 한다.

또한, 도 2와 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)에서 측정된 반죽기기의 전류 값이 허용 범위를 초과하되, 상기 가상 영역모듈(21)에서 구축한 반죽기기 주변의 가상 경계 영역(21)으로 객체의 진입이 감지되지 않으면 반죽기기 주변을 안전한 상태로 판단하여 반죽기기의 작동이 유지되도록 한다.

즉, 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 반죽기기의 전류 값이 허용 범위를 초과하는 부하가 발생하더라도 상기 가상 영역모듈(20)의 가상 경계 영역(21)에 객체의 진입이 감지되지 않으면, 반죽기기에서 재료를 반죽하는 과정에서 재료의 뭉친 덩어리나 이물질 등에 의해 순간적으로 높은 부하가 발생하는 경우로 인지하여 반죽기기의 작동을 유지하도록 한다.

또한, 도 2와 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)에서 측정된 반죽기기의 전류 값이 허용 범위를 초과하지 않은 상태에서 상기 가상 영역모듈(20)에서 구축한 반죽기기 주변의 가상 경계 영역(21)으로 객체의 진입이 감지되고 동시에, 상기 스켈레톤 모듈(30)을 통해 가상 경계 영역(21)으로 진입한 객체의 스켈레톤 모델을 기반으로 객체가 사람으로 검출되면 반죽기기 주변을 위험 상태로 판단하고 상기 제어부(50)로 경보하여 반죽기기가 곧바로 정지될 수 있도록 한다.

상기와 같은 논리 게이트(40)를 통한 판단은 상기 전원 측정부(10)와 가상 영역모듈(20) 및 스켈레톤 모듈(30)에서 각각 수집되는 정보를 조합하여 판단함으로, 그 판단 정보에 대한 우수한 신뢰도를 기대할 수 있어 작업자의 안전사고는 효과적으로 방지하면서 불필요하게 기기의 작동이 정지되어 발생할 수 있는 경제적인 손실이 최소화되도록 유도할 수 있다.

상기 제어부(50)는 상기 논리 게이트(40)의 판단 정보를 기반으로 상기와 같이 기기의 작동을 제어하여 작업자를 안전하게 보호하도록 한다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 가상 영역모듈(20)에서 구축되는 가상 경계 영역(21) 내부로 진입이 허락되는 신체 부위를 설정할 수 있는 조건 설정모듈(60);을 더 포함하며,

상기 조건 설정모듈(60)을 통해 설정된 신체 부위가 가상 경계 영역(21) 내부로 진입하더라도 상기 논리 게이트(40)는 기기의 주변 상황을 안전한 상태로 판단하도록 한다.

기기의 종류에 따라 작업자의 신체가 기기 측으로 근접하면서 상기 가상 경계 영역(21)을 반복하여 진입하는 경우가 발생할 수 있는데, 일 예로 기기의 내부로 작업자가 직접 재료를 투입하거나 기기 내부의 재료를 회수하는 경우엔 작업자의 신체가 자연스럽게 기기 주변에 구축되는 가상 경계 영역(21)으로 진입할 수밖에 없다.

따라서, 도 4와 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 조건 설정모듈(60)을 통해 가상 경계 영역(21)으로 진입이 허락되는 신체 부위를 손을 포함하는 팔꿈치 부위까지 설정하면, 상기 논리 게이트(40)는 상기 가상 영역모듈(20)과 스켈레톤 모듈(30)을 통해 상기 가상 경계 영역(21)으로 사람의 진입을 감지하되, 상기 조건 설정모듈(60)에서 설정된 신체의 손과 팔꿈치 부위까지만 진입하는 경우엔 기기의 주변을 안전한 상태로 판단하게 된다.

만약, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 가상 경계 영역(21)으로 작업자의 신체에서 팔꿈치를 넘어 팔뚝, 어깨 부위가 진입하면 상기 논리 게이트(40)는 기기 주변을 위험 상태로 판단하고 상기 제어부(50)로 경보하여 기기를 신속하게 정지시켜 작업자의 안전을 확보함은 물론이다.

여기서, 상기 스켈레톤 모듈(30)은 상기 가상 경계 영역(21)의 주위를 전체적으로 촬영하는 상기 전체 영상 프로세서(31)와 상기 가상 경계 영역(21)의 안쪽을 집중적으로 촬영하는 상기 포인트 영상 프로세서(32)에서 촬영되는 영상 정보를 기반으로 스켈레톤 모델을 형상화함으로, 상기 가상 경계 영역(21)으로 진입하는 객체의 사람 여부와 함께 상기 가상 경계 영역(21) 내부로 진입하는 신체 부위를 매우 정확하게 검출 판단할 수 있어 상기 스켈레톤 모듈(30)의 검출 정보를 기반으로 기기의 위험 상태를 판단하는 상기 논리 게이트(40)의 판단에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 가상 영역모듈(20)에서 설정되는 가상 경계 영역(21)은 기기 주변으로 구축 설정되는 위험 경계 영역(21a)과, 상기 위험 경계 영역(21a)의 바깥쪽으로 구축되는 경보 경계 영역(21b)으로 구분되며,

주변으로 위험을 경보하는 경보부(70);를 더 포함하며,

상기 논리 게이트(40)는 상기 가상 영역모듈(20)의 경보 경계 영역(21b)으로 객체의 진입이 감지되고 상기 스켈레톤 모듈(30)을 통해 상기 경보 경계 영역(21b)으로 진입한 객체가 사람으로 검출되면 상기 경보부(70)를 통해 주변으로 경보하고,

상기 가상 영역모듈(20)의 위험 경계 영역(21a)으로 객체의 진입이 감지되고 상기 스켈레톤 모듈(30)을 통해 상기 위험 경계 영역(21a)으로 진입한 객체가 사람으로 검출되면 상기 제어부(50)로 기기 주변을 위험 상태로 판단 경보하여 기기의 작동이 정지되도록 제어하도록 한다.

즉, 도 6에 에 도시된 바와 같이 상기 논리 게이트(40)는 상기 가상 영역모듈(20)과 스켈레톤 모듈(30)의 검출 정보를 기반으로 기기 주변에 구축되는 상기 경보 경계 영역(21b)으로 사람의 진입이 검출되면, 상기 경보부(70)를 통해 주변으로 경보하여 상기 경보 경계 영역(21b)으로 진입한 사람이 기기 주변에서 이탈하여 위험으로부터 벗어날 수 있도록 유도하며, 이때 기기는 정상적으로 작동하도록 한다.

여기서, 상기 경보부(70)는 주변으로 광원을 발산하는 통상의 경보등으로 구현되어 각종 소음이 발생하는 현장에서도 작업자에게 효과적으로 경보가 전달될 수 있도록 유도함이 바람직하다.

그러다가 기기 주변에 구축되는 상기 위험 경계 영역(21a)으로 사람의 진입이 검출되면 상기 논리 게이트(40)는 상기 제어부(50)로 위험 상태를 경보하여 곧바로 기기의 작동이 정지되어 상기 위험 경계 영역으로 진입한 사람의 안전사고를 방지한다.

여기서, 상기 가상 경계 영역(21)을 경보 경계 영역(21b)과 위험 경계 영역(21a)으로 구분함으로, 상기 논리 게이트(40)를 통해 판단되는 경보에 대한 수위를 보다 다양하게 설정하여 작업자의 안전을 보다 효과적으로 보호하는 동시에, 작업자가 상기 위험 경계 영역(21a)으로 진입하는 것을 용이하게 차단하여 기기의 원활한 작동이 확보될 수 있도록 한다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 논리 게이트(40)는 기기의 정속 조건 하에서 전류 값에 대한 위험 임계값을 더 설정하며,

상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 기기의 전류 값이 위험 임계값을 초과하면 위험 상태로 판단하고 상기 제어부(50)로 경보하여 기기의 작동이 정지되도록 제어하도록 한다.

여기서, 상기 논리 게이트(40)를 통해 설정되는 위험 임계값은 기기에 사람이 협착되는 안전사고에서 기기에 발생되는 부하에 대한 전류 값에 대응되는 값으로 설정될 수 있으며, 상기 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)를 통해 측정되는 전류 값이 위험 임계값을 초과하면 기기에 사람이 협착되는 안전사고 발생으로 인지하고 상기 제어부(50)를 통해 곧바로 기기를 정지시킨다.

일 예로, 상기 가상 영역모듈(20)과 스켈레톤 모듈(30)의 이상(고장 등)으로 인해 기능이 상실되는 경우, 상기 논리 게이트의 판단으로 기기에서 발생하는 안전사고를 정상적으로 방지하기 곤란할 수 있다.

따라서 상기 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)의 정보를 기반으로 기기에서 검출되는 전원 값이 위험 임계 값을 초과하면, 상기 가상 영상모듈(20)과 스켈레톤 모듈(30)의 검출 정보와 상관없이 즉시 기기의 작동을 정지시켜 기기에서 발생되는 안전사고로 인한 작업자의 피해가 최소화될 수 있도록 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 발명의 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템(100)의 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)와 가상 영역모듈(20) 및 스켈레톤 모듈(30)에서 각각 측정 수집되는 정보를 다양하게 조합하여 기기 주변의 위험 정도를 명확하게 판단 검출함으로, 작업자의 안전사고를 미연에 방지하여 작업자를 효과적으로 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요하게 기기의 작동이 정지되어 발생할 수 있는 경제적인 손실을 최소화하여 공장 설비의 안정적인 운영 관리를 유도할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 가상 영역모듈(20)의 가상 경계 영역(21)을 경보 경계 영역(21b)과 위험 경계 영역(21a)으로 구분하여 구축함으로, 작업자가 안전사고에 노출될 가능성이 있으면 곧바로 상기 경보부(70)를 통해 경보하여 작업자가 스스로 사고위험으로부터 벗어날 수 있도록 유도하여 작업자의 안전을 더욱 용이하게 보호할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

10. 전원 측정부 20. 가상 영역모듈
21. 가상 경계 영역 30. 스켈레톤 모듈
31. 전체 영상 프로세서 32. 포인트 영상 프로세서
33. 스켈레톤 AI 40. 논리 게이트
50. 제어부 60. 조건 설정모듈
70. 경보부
100. 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템

Claims

전기를 동력원으로 작동하는 기기에 발생할 수 있는 안전사고를 방지하는 시스템에 있어서,
기기에서 동력원으로 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 측정 수집하는 전원 측정부(10);
기기 주변으로 가상의 경계 영역(21)을 구축 설정하고, 그 경계 영역으로 객체(Object)의 진입 여부를 검출하는 가상 영역모듈(20);
기기 주변의 영상을 촬영하고, 그 영상 정보를 기반으로 기기 주변의 객체를 스켈레톤 모델(skeleton model)로 형상화하여 수집하는 스켈레톤 모듈(30);
상기 전원 측정부(10)와 가상 영역모듈(20) 및 스켈레톤 모듈(30)의 정보를 기반으로 기기 주변의 위험 정도를 검출 판단하고, 그 판단 정보를 제어부(50)로 전송하는 논리 게이트(40); 및
상기 논리 게이트(40)의 판단 정보를 기반으로 기기의 작동을 제어하는 제어부(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 논리 게이트(40)는 기기의 작동이 안정화되어 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 시간의 흐름에 따른 전류 값에 대한 파형이 설정된 안전 범위의 값을 연속적으로 유지하는 정속 조건을 설정하고, 그 정속 조건 하에서 전류 값에 대한 허용 범위를 설정하며,
상기 논리 게이트(40)는 상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 전류 값에 대한 파형이 정속 조건을 만족하면 기기 주변의 위험 정도를 검출 판단하는데,
상기 가상 영역모듈(20)에서 구축한 기기 주변의 가상 경계 영역(21)으로 객체의 진입이 감지되고 동시에, 상기 전원 측정부(10)에서 기기의 전류 값이 설정된 허용 범위를 초과함을 감지하면 상기 논리 게이트(40)는 상기 제어부(50)로 기기 주변을 위험 상태로 판단하여 경보하며,
상기 전원 측정부(10)에서 기기의 전류 값이 설정된 허용 범위를 초과하되, 상기 가상 영역모듈(20)에서 구축한 기기 주변의 가상 경계 영역(21)으로 객체의 진입이 감지되지 않으면 상기 논리 게이트(40)는 상기 제어부(50)로 기기 주변을 안전한 상태로 판단하여 전송하며,
상기 전원 측정부(10)에서 기기의 전류 값이 허용 범위를 초과하지 않은 상태에서 상기 가상 영역모듈(20)에서 구축한 기기 주변의 가상 경계 영역(21)으로 객체의 진입이 감지되고 동시에, 상기 스켈레톤 모듈(30)을 통해 가상 경계 영역(21)으로 진입한 객체의 스켈레톤 모델을 기반으로 객체가 사람으로 검출되면 상기 논리 게이트(40)는 상기 제어부(50)로 기기 주변을 위험 상태로 판단하여 경보하며,
상기 제어부(50)는 상기 논리 게이트(40)가 기기의 주변을 위험 상태로 판단하면 기기의 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 가상 영역모듈(20)에서 구축되는 가상 경계 영역(21) 내부로 진입이 허락되는 신체 부위를 설정할 수 있는 조건 설정모듈(60);을 더 포함하며,
상기 조건 설정모듈(60)을 통해 설정된 신체 부위가 가상 경계 영역(21) 내부로 진입하더라도 상기 논리 게이트(40)는 기기의 주변 상황을 안전한 상태로 판단하도록 하는 것을 특징으로 하는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 스켈레톤 모듈(30)은,
기기 주변에 구축된 가상의 경계 영역(21) 주위를 전체적으로 촬영하여 전체 영상을 수집하는 전체 영상 프로세서(31)와,
기기 주변에 구축된 가상의 경계 영역(21)의 안쪽 주위를 촬영하여 포인트 영상을 수집하는 포인트 영상 프로세서(32)와,
상기 전체 및 포인트 영상 프로세서(31,32)에 촬영된 전체 및 포인트 영상을 기반으로 영상에 포함된 객체를 스켈레톤 모델로 형상화하는 스켈레톤 AI(Artificial Intelligence)(33)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 가상 영역모듈(20)에서 설정되는 가상 경계 영역(21)은 기기 주변으로 구축 설정되는 위험 경계 영역(21a)과, 상기 위험 경계 영역(21a)의 바깥쪽으로 구축되는 경보 경계 영역(21b)으로 구분되며,
주변으로 위험을 경보하는 경보부(70);를 더 포함하며,
상기 논리 게이트(40)는 상기 가상 영역모듈(20)의 경보 경계 영역(21b)으로 객체의 진입이 감지되고 상기 스켈레톤 모듈(30)을 통해 상기 경보 경계 영역(21b)으로 진입한 객체가 사람으로 검출되면 상기 경보부(70)를 통해 주변으로 경보하고,
상기 가상 영역모듈(20)의 위험 경계 영역(21a)으로 객체의 진입이 감지되고 상기 스켈레톤 모듈(30)을 통해 상기 위험 경계 영역(21a)으로 진입한 객체가 사람으로 검출되면 상기 제어부(50)로 기기 주변을 위험 상태로 판단 경보하여 기기의 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 논리 게이트(40)는 기기의 정속 조건 하에서 전류 값에 대한 위험 임계값을 더 설정하며,
상기 전원 측정부(10)에서 측정되는 기기의 전류 값이 위험 임계값을 초과하면 위험 상태로 판단하고 상기 제어부(50)로 경보하여 기기의 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상펜스와 스켈레톤 영상을 이용한 기기의 안전사고 방지 시스템.