KR970002045Y1 - 불출기(Reclaimer)의 자동원료 불출장치 - Google Patents

불출기(Reclaimer)의 자동원료 불출장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

불출기(Reclaimer)의 자동원료 불출장치
제1도는 본 고안에 따른 자동원료 불출장치가 불출기에 장착된 구성도.
제2도는 본 고안에 따른 자동원료 불출장치의 위치제어장치에 갖춰진 블로다이어 그램이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 불출기(Reclaimer) 12 : 몸체
16 : 레일 21 : 버킷(Bucket)
22 : 붐(Boom) 22a : 벨트 콘베이어
25 : 원료더미 27 : 운전실
104,109 : 엔코더(Encorder) 106 : 3차원 형상검출기
107 : 근거리 위치 검출센서 108 : 거리센서
110 : 제어컴퓨터
본 고안은 원료불출기(Reclaimer)에 관한 것으로, 특히 원료 더미에서 자동으로 원료를 적출하기 위한 불출기의 자동원료 불출장치에 관한 것이다.
일반적으로 제철소와 같은 원료야드에는 철강석, 석회석 등의 원료가 쌓여져 있으며, 이를 불출하는 불출기(10)는 제1도에 도시한 바와같이 몸체(12)가 레일(16) 위를 이동하는 구동장치와 붐(22)을 상,하 좌 우로 움직이기 위한 회전구동장치를 갖추고 있으며, 작업자가 붐(22)을 회전시키고 불출기(10)를 레일(16) 위로 구동시켜 원료더미(25)에 접근한다. 이때 버킷(21)은 회전원판에 불출삽을 원주상에 장착한 장치로서 원료를 파낸다. 또한 불출된 원료는 붐(22)의 상단에 설치된 컨베이어 벨트(22a)를 통해 용광로로 이송된다. 이와같은 불출기(10)에서 운전자는 불출기(10)의 운전실에서 불출기(10) 구동을 조작하나, 불출기는 붐(22) 길이가 약 50m 인 대형 기계장치이고, 원료더미(25)와 운전실 사이의 거리가 멀어서 운전이 어렵고 고소(高所) 작업이므로 위험한 작업환경이다. 따라서, 원료더미(25)에서 원료를 적출하는 작업은 매우 위험하고 생산성이 매우 낮은 것이었다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 원료야드에 적치된 원료더미에서 자동으로 원료를 불출시킴으로서 작업자의 위험작업을 해소하여 안전한 작업을 이루고, 모든 원료불출작업을 자동화함으로서 성력화에 따른 작업생산성을 향상시킬 수 있는 불출기의 자동원료 불출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 레일위에서 이동가능한 몸체를 갖추고, 상기 몸체 위에는 붐을 상,하 좌,우로 이동시키기 위한 회전구동장치를 갖추며, 상기 붐에는 선단부에 버킷을 장착하고, 상기 버킷에서 불출한 원료를 이송시키는 컨베이어 벨트를 갖추어 원료더미에서 원료를 불출시키는 장치에 있어서, 몸체의 운전실 하측에 설치되어 원료더미의 형상과, 원료더미까지의 거리를 측정하여 출력시키는 3차원 형상검출기 ; 상기 3차원 형상검출기에서 측정된 위치검출값의 오차를 보정하기 위하여 버킷 후단의 붐에 장착된 근거리 위치 검출센서 ; 상기 몸체의 구동륜 부근에 설치되어 레일 위에서의 몸체의 구동위치를 측정하는 거리 측정센서 ; 상기 몸체에 대한 붐의 수평 회전각도와 수직 회전각도를 측정하는 엔코더(Encorder) ; 및, 상기 3차원 형상검출기와 근거리 위치 검출센서 및, 거리 측정센서와 엔코더에 전기적으로 연결되어 그 출력신호가 입력되고, 원료더미 형상을 영상처리하는 프로그램과, 원료불출경로를 생성한 후 경로 추종명령을 차단하는 프로그램 및, 버킷과 원료더미 사이의 위치를 보정하기 위한 제어 알고리즘을 내장한 제어컴퓨터;를 포함하고, 상기 제어 알고리즘은 상기 3차원 영상검출기와 근거리 위치검출용 센서에서 출력된 신호에 기초하여 불출기와 원료더미사이의 거리를 결정하는 좌표변환 알고리즘과 엔코더 및 거리센서에서 측정된 출력신호와 거리데이터에 의해서 불출기의 현재 위치를 검출하는 순기구학 알고리즘 및, 상기 순기구학 알고리즘에 의해서 산출된 불출기의 현재위치와, 불출기가 원료를 불출할 수 있는 설정위치값의 위치차이에 해당하는 거리만큼 불출기의 구동모터와 위치제어기를 작동시키는 역기구학 알고리즘을 포함함을 특징으로 하는 불출기의 자동원료 불출장치를 마련함에 의한다.
이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 고안의 자동원료 불출장치(100)는 불출기 몸체(12)의 운전실(27) 전방측에 3차원 형상검출기(106)를 갖추고 있다. 상기 3차원 형상검출기(106)는 원료더미(25)의 형상과, 원료더미(25)까지의 거리를 측정하여 관제실의 제어컴퓨터(110)로 그 출력신호를 송신하도록 전기적으로 연결된다.
그리고, 붐(22)의 선단부에 장착된 버킷(21)에는 인접하여 근거리 위치 검출센서(107)가 장착되며, 이는 버킷(21)의 이동중에 다른 물체와 충돌되는 것을 검지하기 위한 초음파 센서등으로 이뤄지고, 버킷(21)에 인접하는 몸체와의 거리를 검지하여 제어컴퓨터(110)로 그 출력 신호를 송신하도록 전기적으로 연결되는 것이다. 따라서, 상기 근거리 위치검출센서(107)는 원료더미(25)와 불출기(10)의 버킷(21)사이의 거리를 측정하는 것이다. 또한, 불출기(10)의 몸체(12) 하측에는 거리측정센서(108)가 장착되고, 이는 레일(16) 위에서의 몸체(12)의 구동위치를 측정하여 제어컴퓨터(110)로 현재의 불출기(1) 위치를 송신하도록 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 몸체(12)에 대한 붐(22)의 수평 회전각도와 수직 회전각도를 측정하여 전기적 신호를 발신하도록 몸체(12)의 회전축에는 엔코더(104)(109)가 장착되어 제어컴퓨터(110)에 전기적으로 연결된다.
한편, 관제실에 위치되어 상기 3차원 형상 검출기(106)와, 근거리 위치 검출센서(107) 및, 거리 측정센서(108)와, 엔코더(104)(109) 등에 전기적으로 연결된 제어컴퓨터(110)는 상기 3차원 형상검출기(106)에서 입력된 영상정보를 모니터(110a)상에 표시하는 프로그램과, 원료불출경로를 생성한 후 경로 추종 명령을 하달하는 프로그램 및, 버킷(21)과 원료더미(25) 사이에서 버킷(21) 위치를 보정하기 위한 제어 알고리즘 등을 각각 내장하고 있다.
또한, 상기 제어알고리즘(120)은 3차원 영상검출기(106)와 근거리 위치 검출용 센서(107)에서 출력된 신호에 기초하여 불출기(10)와 원료더미(25) 사이의 거리를 결정하는 좌표 변환알고리즘(120a)과, 엔코더(104)(109) 및 거리센서(108)에서 측정된 출력 신호와 거리데이터에 의해서 불출기(10)의 현재위치를 검출하는 순기구학 알고리즘(120b) 및, 상기 순기구학 알고리즘(20b)에 의해서 산출된 불출기(10)의 현재위치와, 불출기(10)가 원료를 불출할 수 있는 설정위치값의 차이에 해당하는 거리만큼 불출기(10)의 구동모터와 위치제어기(10a)를 작동시키기 위한 역기구학 알고리즘(120c) 등을 포함하고 있다.
상기와 같은 본 고안의 자동원료 불출장치(100)는 3차원 형상검출기(106)가 원료더미(25)의 위치와 형상을 측정하기 위하여 원료더미(25)에 (X-Y-Z)좌표 상의 위치를 검출한다. 검출된 좌표는 원료가 놓여져 있는 위치를 나타내며, 제어컴퓨터가 불출경로를 추출하고 감시용 모니터에 원료더미 형상을 나타내기 위한 자료로 이용된다. 불출기(10)가 자동으로 원료더미에 접근하여 원료를 파내려면 불출기의 버킷(21)이 일정한 높이의 원료더미의 표면을 통과해야 하고, 이 통과경로는 작업에 앞서 먼저 결정되어야 한다. 이 경로는 원료더미의 전체에 대한 자료중에서 일정높이에 해당하는 위치점을 추출하여 결정된다.
원료불출경로의 작업시작점이 설정되면, 불출기(10)를 현재의 위치에서 상기 작업시 작점으로 이동시켜야 하고, 이동 위치값은 시작점에 대한 불출기(10)의 역기구학 알고리즘의 값을 구하여 결정된다. 이때, 불출기(10)의 현재위치는 구동축에 설치된 엔코더(104)(109)와 거리센서(108)에 의해 검출되고 위치 제어 알고리즘에서 처리된다.
그리고, 시작점으로 이동하면서 불출기(10)의 버킷(21) 부분이 원료더미(25) 또는 그외의 다른 물체와 충돌하는 것을 방지하기 위해 원료더미(25) 또는 그외의 다른 물체와의 사이거리를 측정하는 근거리 위치 검출용 센서(107)가 작동된다. 또한, 상기 3차원 형상검출기(106)에서 검출된 위치데이터는 불출기(10)의 버킷(21)과 원료더미(25) 사이의 거리 오차를 가질 수 있으므로 불출기(10)의 버킷(21)이 불출경로를 추종하면서 발생하는 오차를 보정해야 한다.
이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 제2도는 불출기(10)의 위치 제어장치의 블록다이어그램으로서, 불출기(10)를 목표위치로 이동시키는 위치제어계와 위치 오차 보상계를 나타낸 것이다. 근거리 위치검출용 센서(107)는 버킷(21)과 원료더미(25) 사이의 거리를 검출하는 기능을 가지고 있으며 실시간으로 측정된 거리는 불출기 제어컴퓨터로 보내어져 좌표변환 알고리즘(120a)에 의해 불출기(10)의 버킷(21)과 원료더미(25)사이의 거리가 실시간으로 결정되어 진다.
또한 엔코더(104)(109)와 거리센서(108)에서 측정된 붐(2a)의 각도와 거리 데이터에 근거하여 제어 알고리즘(120)은 순기구학 알고리즘(120b)에 의해 불출기(10)의 현재 위치가 연속적으로 검출되고, 상기 불출기(10)의 현재위치값과, 불출기(10)의 버킷(21)에 의해서 원료의 불출이 이루어지는 불출기(10)의 설정위치값과의 거리차이에 의해서 불출기(10)가 움직여야 하는 거리가 계산된다. 즉, 상기 근거리 위치검출용 센서(107)에 의해서 실시간으로 얻어진 불출기(10)의 버킷(21)과 원료더미(25) 사이의 거리는 불출기(10)의 버킷(21)과 원료더미(25) 사이의 위치오차량을 나타내고, 이러한 위치오차량은 상기 불출기(10)의 현재위치값과 불출기(10)의 버킷(21)에 의해서 원료의 불출이 이루어지는 불출기(10)의 설정위치값과의 거리차이에 해당하여 상기 거리거리만큼 불출기(10)를 이동시켜 불출기(10)의 위치를 보정하여야 하는 것이다. 따라서, 이러한 불출기(10)의 이동을 위해서 역기구학 알고리즘(120c)에 의해 불출기 구동모터(미도시)의 회전량이 결정되고, 이 회전량은 불출기(10)의 모터 제어기(미도시)로 실시간으로 전송되어 불출기(10)가 전,후진 이동함으로서 불출기(10)의 버킷(21)과 원료더미(25) 사이의 거리는 근접되어 오차가 보정되며, 오차의 보정이 완료되면 불출기(10)의 버킷(21)에 의한 원료의 불출작업이 이루어지는 것이다.
그리고, 원료의 불출에 따라서 또다시 원료더미(25)와 불출기(10)의 버킷(21) 사이의 거리가 크게 되어 위치 오차량이 발생되면, 이러한 위치 오차량에 해당하는 거리만큼 불출기(16)의 위치를 다시 보정하여 불출기(10)의 버킷(21)과 원료더미(25)의 위치가 일치되고 불출기(10)에 의한 원료더미(25)의 원료불출이 연속적으로 가능한 것이다.
한편, 불출기(10)를 관제실에서 감시하는 제어컴퓨터(110)는 불출기(10)와 원료더미(25)를 감시 모니터에 그래픽 표시하는 각종 부착센서의 신호를 나타내는 기능과 불출기(10)에 작업명령을 하달하는 기능을 가지고 있다. 불출기(10)의 레일 위 구동위치를 측정하는데 사용되는 거리센서(108), 불출기(10)의 붐(22) 회전축의 회전각도를 검출하는 엔코더(104)(109)등으로 부터의 위치데이터가 감시용 컴퓨터로 전송되면 이 위치와 회전각도 데이터에 의거하여 불출기(10)가 레일에 놓여져 있는 위치와 붐(22)의 위치를 그래픽 디스플레이한다.
따라서 원료더미(25)의 위치와 형상은 3차원 형상 측정기에서 추출된 데이터를 이용하여 감시모니터에 디스플레이된다. 또한, 불출기(10)가 움직이는 형상을 감시 모니터(110a)에 재현하기 위해 원료더미(25)와 불출기(10)의 위치는 일정한 샘플링 시간마다 검출되어 디스플레이된다.
상기에서와 같이 본 고안에 의하면, 스스로 원료야드에 쌓여져 있는 원료더미(25)의 형상을 인식하고, 원료더미(25)와 불출기(10) 사이의 위치오차를 보정하면서 불출경로를 추종하여 원료를 불출하기 때문에 위험하고 작업조건이 나쁜 환경에서 작업자가 안전하고 손쉽게 작업을 임할 수 있도록하여 주고, 무인 자동화가 가능함으로서 성력화에 따른 작업생산성이 큰 실용상의 효과를 얻는 것이다.

Claims (1)

  1. (정정) 레일(16)위에서 이동가능한 몸체(12)를 갖추고, 상기몸체(12)위에는 붐(22)을 상,하 좌 우로 이동시키기 위한 회전 구동장치를 갖추며, 상기 붐(22)에는 선단부에 버킷(21)을 장착하고, 상기 버킷(21)에서 불출한 원료를 이송시키는 컨베이어 벨트(22a)를 갖추어 원료더미(25)에서 원료를 불출시키는 장치에 있어서, 몸체(12)의 운전실(27) 하측에 설치되어 원료더미(25)의 형상과, 원료더미까지의 거리를 측정하여 출력시키는 3차원 형상검출기(106) ; 상기 3차원 형상검출기(106)에서 측정된 위치 검출 값의 오차를 보정하기 위하여 버킷(21) 후단의 붐(22)에 장착된 근거리 위험 검출센서(107); 몸체(12)의 구동륜 부근에 설치되어 레일(16) 위에서의 몸체(12)의 구동위치를 측정하는 거리 측정센서(108) ; 몸체(12)에 대한 붐(22)의 수평 회전 각도와 수직 회전각도를 측정하는 엔코더(Encorder)(104)(106) ; 및, 상기 3차원 형상 검출기(106)와 근거리 위치 검출센서(107) 및, 거리 측정센서(108)와 엔코더(104)(109)에 전기적으로 연결되어 그 출력 신호가 입력되고, 원료더미(25)형상을 영상처리하는 프로그램과, 원료불출 경로를 생성한 후 경로 추종명령을 차단하는 프로그램 및, 버킷(21)과 원료더미(25)사이의 위치를 보정하기 위한 제어 알고리즘을 내장한 제어컴퓨터(110) ; 를 포함함을 특징으로 불출기(Reclaimer)의 자동원료 불출장치.
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