WO2019107648A1 - 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법 - Google Patents

크레인 충돌 방지 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2019107648A1
WO2019107648A1 PCT/KR2017/014604 KR2017014604W WO2019107648A1 WO 2019107648 A1 WO2019107648 A1 WO 2019107648A1 KR 2017014604 W KR2017014604 W KR 2017014604W WO 2019107648 A1 WO2019107648 A1 WO 2019107648A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
crane
arm
contact
cranes
sensor
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/014604
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
신성일
Original Assignee
주식회사 무스마
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 무스마 filed Critical 주식회사 무스마
Publication of WO2019107648A1 publication Critical patent/WO2019107648A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88—Safety gear

Definitions

  • the present invention relates to a crane collision avoidance system and method, and more particularly, to a crane collision avoidance system and method capable of preventing crane collision by detecting movement of a crane on a rail.
  • the crane is also known as a crane, the crane being the first of its kind to be used as a means of transporting heavy objects at the time of making pyramids in ancient Egypt about 5,000 years ago.
  • manpower or axial force was used, but later hydraulic power was used.
  • steam engine was used along with steam engine development, and mobile crane appeared.
  • electric power began to be used from the end of the 19th century, heavy-load carrying cranes developed rapidly and became modern types of modern cranes like today.
  • Patent Document 0001 Korean Patent No. 10-1173136 (Aug. 06, 2012)
  • a system for preventing collision of a plurality of cranes moving on a rail comprising: a dGPS sensor disposed at an end of an arm of a crane; A sensor unit including an inertial measurement unit (IMU) disposed on a rotary shaft; a communication unit for transmitting data measured by the sensor unit to a position calculation unit; A collision probability calculator for calculating collision probability of each of the cranes using data on the position of each of the cranes calculated by the position calculator and data on the movement of each crane, Crane collisions do not occur based on the data computed by the computation unit To collision for controlling the movements of each crane control unit and a display unit for displaying the position calculation and the data operation in the collision possibility calculation unit in real time.
  • IMU inertial measurement unit
  • the position calculation unit calculates a position of a crane body from data obtained from the dGPS sensor, wherein a first point obtained from the dGPS sensor indicates a position of an end of an arm of the crane,
  • a first point obtained from the dGPS sensor indicates a position of an end of an arm of the crane
  • the position calculation unit calculates a direction of an arm of a crane from data obtained from the inertia measurement unit (IMU), and calculates a radius of the first point (x, y)
  • the body position of the crane among the first contact and the second contact is a crane
  • the body position of the crane is determined as a second contact when the direction of the arm indicates a first region in which the first contact is located with respect to an orthogonal line of the rail
  • the body position of the crane can be determined as the first contact when the direction of the arm indicates the second area where the second contact is located.
  • the distance between the current coordinate of the dGPS sensor and the determined body position of the crane is detected to be larger than r, it is determined that the crane has moved and the crane body position Can be operated again.
  • the position calculation unit may predict the movement of the arm of the crane using data obtained from the inertia measurement unit (IMU) when the coordinates of the dGPS sensor can not be received due to a communication failure have.
  • IMU inertia measurement unit
  • a method of preventing collision of a plurality of cranes moving on a rail comprising the steps of: detecting a dGPS sensor disposed at an end of an arm of a crane; Measuring a position and a movement of the crane using an inertial measurement unit (IMU) disposed at the rotation axis of the arm, transmitting the data measured by the sensor unit to the position calculation unit, Calculating the position of the body and the position of the arm on the rails of each crane using data transmitted from the communication unit, calculating the position of the crane based on the data on the position of each crane calculated by the position calculating unit, Calculating the possibility of collision of each of the cranes by using the crankshaft,
  • the steps and a display for controlling the crane, each crane movements of avoiding any of the conflict on the basis of the data calculated in the collision possibility calculation unit includes the step of displaying the data calculated in the position calculation, and the collision possibility calculation unit in real time.
  • the position calculation unit calculates a position of a crane body from data obtained from the dGPS sensor, wherein a first point obtained from the dGPS sensor indicates a position of an end of an arm of the crane,
  • a first point obtained from the dGPS sensor indicates a position of an end of an arm of the crane
  • the position calculation unit calculates a direction of an arm of a crane from data obtained from the inertia measurement unit (IMU), and calculates a radius of the first point (x, y)
  • the body position of the crane among the first contact and the second contact is a crane
  • the body position of the crane is determined as a second contact when the direction of the arm indicates a first region in which the first contact is located with respect to an orthogonal line of the rail
  • the body position of the crane can be determined as the first contact when the direction of the arm indicates the second area where the second contact is located.
  • the calculating of the position of the body and the position of the arm on the rails of the respective cranes using the data transmitted from the communication unit may include calculating the current coordinates of the dGPS sensor, And when the distance between the current coordinate of the dGPS sensor and the body position of the determined crane is detected to be larger than r, it is determined that the crane has moved, and the crane body position is determined again And a step of calculating the number of times.
  • the calculating of the position of the body and the position of the arm on the rails of each crane using the data transmitted from the communicating unit may be performed by calculating the coordinates of the dGPS sensor, Comparing the shortest distance d of the dGPS sensor with the r and determining the error of the dGPS sensor when d is measured to be greater than r and moving the coordinate of the dGPS sensor by dr in the vertical direction of the rail can do.
  • the calculating of the position of the body and the position of the arm on the rails of the respective cranes using the data transmitted from the communication unit may include determining whether the coordinates of the dGPS sensor are received Estimating movement of the arm of the crane using data obtained from the inertial measurement unit (IMU) when the coordinate of the dGPS sensor is not received, and reflecting data of the predicted movement of the arm And calculating the position of the crane.
  • IMU inertial measurement unit
  • the sensor portion of the crane collision avoidance system includes a dGPS sensor and an inertial measurement unit. Therefore, since the accurate position and movement of the crane can be determined by applying the motion-related data obtained from the inertia measurement unit to the position data obtained from the dGPS sensor, it is possible to effectively prevent the collision between the cranes.
  • the movement can be predicted using the data obtained from the inertia measurement unit. Therefore, even when a communication failure occurs, the accurate position and movement of the crane can be grasped, .
  • FIG. 1 is a plan view of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view illustrating a sensor unit of a crane-collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of preventing a crane collision according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating a position calculating step of a crane collision avoidance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a position calculating step of a crane collision avoidance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing a position calculating step of a crane collision avoidance method according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a plan view of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a view illustrating a sensor unit of a crane-collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • a crane collision avoidance system 10 includes a sensor unit 100, a communication unit 200, a position calculation unit 300, a collision probability calculation unit 400, An impact control unit 500 and a display unit 600.
  • the sensor unit 100 may include a dGPS sensor 110 and an inertial measurement unit 120.
  • the dGPS sensor 110 may be disposed at the end of the arm 30 of the crane.
  • the dGPS sensor 110 can measure the position of the crane.
  • the inertial measurement unit 120 may be disposed on the rotational axis of the arm of the crane.
  • An inertial measurement unit (IMU) is a device that measures the speed, direction, gravity, and acceleration of a moving object, and can be used in a sensor-based manner.
  • the position estimation of the IMU mood can recognize the movement situation of the pedestrian and moving object by using an accelerometer, a speedometer, a geomachine and an altimeter.
  • the inertial measurement unit is usually equipped with a 3-axis accelerometer and a 3-axis angular velocity meter, which can measure the acceleration in the direction of movement, the lateral direction and the height, and the measurement of roll, pitch and yaw angular velocity, It is possible to calculate the velocity and attitude angle of the moving object by integrating the acceleration and the angular velocity obtained from the inertial measurement unit.
  • the crane collision avoidance system can accurately measure the position of a crane using the dGPS sensor 110 and the inertia measurement unit 120, It is possible to measure a more accurate position by reflecting the data on the motion obtained from the measurement unit 120.
  • the communication unit 200 may transmit the data measured by the sensor unit to the position calculation unit 300.
  • the communication unit 200 can transmit data through a wireless communication network.
  • the wireless communication network used in the communication unit 200 may be a USN (Ubiquitous Sensor Network).
  • USN Universal System for Mobile communications
  • the present invention is not limited thereto, and various types of communication networks can be used.
  • the position calculation unit 300 can calculate the position of the body and the position of the arm on the rails of each crane using data transmitted from the communication unit 200. [ A method of calculating the position of the body of the crane and the position of the arm of the crane 300 will be described in detail with reference to FIG. 3 to FIG.
  • the collision probability calculator 400 can calculate the collision probability of each of the cranes using data on the position of each of the cranes calculated by the position calculator 300 and data on the motion of each of the cranes.
  • the probability of collision of each of the cranes is calculated by calculating the possibility that adjacent cranes collide with each other using the data calculated by reflecting the movement of each crane at the position of each crane calculated by the position calculating unit 300 . For example, if the rotation radius and the rotation direction of the arm of each crane are calculated at the positions of two adjacent cranes and the turning radii of the two cranes are overlapped with each other, the case where the rotation directions of the arms of the respective cranes are directed to different cranes The possibility of crane collision can be calculated to be high.
  • the collision controller 500 can control the motion of each of the cranes so that collision of the cranes does not occur based on the data calculated by the collision probability calculator 400.
  • the collision control unit 500 may apply the control method of each crane differently according to the possibility of collision calculated by the collision probability calculation unit 400. For example, when the collision probability calculation unit 400 predicts a collision merely, the collision control unit 500 may generate a visual or audible alarm. In the collision probability calculation unit 400, When the collision is predicted, the crane can be decelerated or the crane can be stopped.
  • the collision controller 500 can increase the control level as the probability of collision increases. For example, when the possibility of collision is low, a simple alarm is generated, and as the possibility of collision increases, deceleration of the crane to stop of the crane
  • the crane can be controlled in various stages.
  • the display unit 600 may display data calculated by the position calculating unit 300 and the collision probability calculating unit 400 in real time. Accordingly, the user can manually control the operations of the cranes against the sudden collision, which is difficult to be controlled by the collision control unit 500, based on the data displayed on the display unit 600.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a diagram illustrating a method of calculating a position calculation unit position of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • the position calculation unit of the crane collision avoidance system calculates the crane body position from the position of the dGPS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • a first point P which is the position of the dGPS sensor 110 disposed at the end of the arm of the crane, is P, and the dGPS sensor 110 is located at the end of the arm of the crane when the crane moves on a straight line R satisfying ax + by +
  • the first contact C1 and the second contact C2 can be obtained by solving the simultaneous equations of Equations (1) and (2).
  • a point at which a crane body is located among two contact points is determined by using data obtained from the inertia measuring unit (IMU).
  • IMU inertia measuring unit
  • the position calculating unit 300 calculates the arm direction of the crane from the data obtained from the inertia measuring unit 120.
  • the position of the body of the crane among the first contact C1 and the second contact C2 is The direction of the arm of the crane can be determined.
  • the direction of the arms of the crane refers to the first area A1 where the first contact C1 is located with respect to the orthogonal line O of the rail R
  • the direction of the arm of the crane refers to a second area (A2) where the second contact (C2) is located with respect to the orthogonal line (O) of the rail (R)
  • the body position can be determined as the first contact C1.
  • the position calculating unit 300 of the crane collision avoidance system can determine whether the crane is moved after determining the position of the crane body.
  • the shortest distance d between the first point P0 which is the coordinate of the dGPS sensor and the rail R is the distance between the second point P1 and the rail R ) Of the shortest distance d '. Therefore, if it is recognized that the distance r 'between the existing crane body position C1 and the current position P1 is larger than r without changing the value of d, it can be judged that the crane has moved.
  • the position of the crane body is changed. In this case, the position of the crane body is calculated again according to the method shown in FIG.
  • FIG. 6 a method of correcting an error when a position error is generated due to an error of a dGPS sensor is illustrated in a position calculating unit of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • the distance d from the current position P to the rail R recognized by the dGPS sensor 110 due to an error occurring in the dGPS sensor 110 disposed at the crane is equal to the distance d from the crane arm to the crane body r), the error can be corrected by shifting by dr in the orthogonal direction of the rail (R).
  • the coordinate of the existing position is (x1, y1)
  • the coordinates (x, y) of the corrected position can be calculated by the following equations (3) and (4).
  • FIG. 7 there is shown a method of predicting the movement position of a crane in a situation where the position calculation unit of the crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention can not communicate with the sensor unit.
  • the sensor unit of the crane collision avoidance system includes a dGPS sensor 110 and an inertial measurement unit 120.
  • the position calculation unit receives the measurement position from the dGPS sensor 110 and calculates the position of the measurement position. However, for example, if the communication with the dGPS sensor 110 occurs in the tunnel or the like, If a situation occurs, the location can not be calculated because the location data can not be received.
  • the position of the crane can be predicted using the rotation value measured from the inertia measurement unit 120. That is, when the rotation value measured from the inertia measurement unit 120 is applied to the dGPS sensor 110 data received before the communication failure, the next position of the rotating crane can be predicted. Therefore, even when a communication failure temporarily occurs, the collision of the crane can be effectively prevented.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of preventing a crane collision according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is a view illustrating a position calculating step of a crane collision avoidance method according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a diagram illustrating a position calculating step of a crane collision avoidance method according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a view showing a position calculating step of a crane collision avoidance method according to an embodiment of the present invention.
  • a method for preventing a crane collision includes a sensor unit including a dGPS sensor disposed at an end of an arm of a crane, and an inertial measurement unit (IMU)
  • a step S100 of measuring the position and motion of the crane using the sensor unit a step S200 of transmitting the data measured by the sensor unit to the position calculating unit by the communication unit, (S300) of calculating the positions of the body and the arms on the rails of the crane (S300).
  • the collision probability calculator calculates data on the position of each crane calculated by the position calculator and data on the motion of each crane, (S400), and the collision control unit calculates the possibility based on the data calculated in the collision probability calculation unit And a step (S500) and a step (S600) that the display is displaying the position calculation and the data operation in the collision possibility calculation unit in real time for controlling the movements of each crane so that the collision does not occur.
  • the crane collision avoidance method according to the present embodiment is substantially the same as the crane collision avoidance system according to the embodiment of the present invention, so that repeated description will be omitted.
  • the position calculation unit calculates the positions of the body and the arms on the rails of the respective cranes using the data transmitted from the communication unit, the current coordinates of the dGPS sensor 110 (R ') between the coordinate of the dGPS sensor 110 and the determined crane body position is compared to r, and a step (S310) of determining whether the distance r' between the coordinate of the dGPS sensor 110 and the determined crane body position is greater than r If the distance r 'between the current coordinates of the dGPS sensor 110 and the determined crane body position is detected to be larger than r, the crane body position is determined to have been moved, (Step S330).
  • the shortest distance d between the first point P0, which is the coordinate of the dGPS sensor, and the rail R, when the crane moves on the crane rail R with the arms fixed Is the same as the shortest distance d 'between the point P1 and the rail R. Therefore, if it is recognized that the distance r 'between the existing crane body position C1 and the current position P1 is larger than r without changing the value of d, it can be judged that the crane has moved.
  • the position of the crane body is changed. In this case, the position of the crane body is calculated again according to the method shown in FIG.
  • the step S300 of calculating the positions of the body and the arms on the rails of the respective cranes using the data transmitted from the communication unit A step S340 of comparing the shortest distance d between the rails with the r, a step S350 of determining whether the coordinate d of the dGPS sensor 110 and the shortest distance d between the rails are larger than r, 110) and the shortest distance d between the rails is measured to be larger than r, the step (S360) of moving the coordinates of the dGPS sensor by a distance dr in the vertical direction of the rail (S360).
  • An error is generated in the dGPS sensor 110 disposed in the crane so that the distance d from the current position P recognized by the dGPS sensor 110 to the rail R reaches the crane arm (R) from the crane body to the crane body, the error can be corrected by shifting the crankshaft in the direction orthogonal to the rail R by dr.
  • the step S300 of calculating the position of the body and the arm on the rails of each of the cranes using the data transmitted from the communication unit is performed by determining whether the coordinate of the dGPS sensor is received (S380) of estimating movement of the arm of the crane using data obtained from the inertia measurement unit (IMU) when the coordinate of the dGPS sensor is not received (S380) (S390) of calculating the position of the crane by reflecting data on the crane.
  • S380 the coordinate of the dGPS sensor is received
  • IMU inertia measurement unit
  • the sensor unit of the crane collision avoidance system includes a dGPS sensor 110 and an inertial measurement unit 120.
  • the position calculating unit receives the measurement position from the dGPS sensor 110 and calculates the position of the measurement position. However, for example, if the communication with the dGPS sensor 110 occurs in a tunnel or the like, If it is generated, it can not receive data about the position, and position calculation is impossible.
  • the position of the crane can be predicted using the rotation value measured from the inertia measurement unit 120. That is, when the rotation value measured from the inertia measurement unit 120 is applied to the dGPS sensor 110 data received before the communication failure, the next position of the rotating crane can be predicted. Therefore, even when a communication failure temporarily occurs, the accurate position of the crane can be predicted, so that even when a communication failure occurs, crane collision can be effectively prevented.
  • the sensor portion of the crane collision avoidance system includes a dGPS sensor 110 and an inertial measurement unit 120. Therefore, since the accurate position and movement of the crane can be determined by applying the motion data obtained from the inertia measurement unit 120 to the position data obtained from the dGPS sensor 110, it is possible to effectively prevent the collision between the cranes .
  • the movement can be predicted using the data obtained from the inertia measurement unit. Therefore, even when a communication failure occurs, the accurate position and movement of the crane can be grasped, .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예들에 따르면, dGPS 센서로부터 얻어지는 위치 데이터에 관성 측정 유닛으로부터 얻어지는 움직임에 관한 데이터를 적용하여 크레인의 정확한 위치 및 움직임을 판단할 수 있으므로, 크레인들 사이의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

크레인 충돌 방지 시스템 및 방법
본 발명은 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레일 위에서 크레인의 이동을 감지하여 크레인의 충돌을 방지할 수 있는 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
크레인은 기중기라고도 하며, 크레인은 기계장치 중에서도 가장 먼저 고안된 것으로, 약 5,000년 전 고대 이집트에서 피라미드를 만들 당시에 중량물 운반용으로 사용되었다. 처음에는 인력 또는 축력이 사용되었으나 나중에는 수력이 사용되었고, 19세기 중엽부터는 증기기관의 발달과 더불어 증기동력이 사용되어 모빌 크레인도 나타났다. 19세기 말경부터 전력이 사용되기 시작하면서 중량물 운반용 크레인이 급속히 발달하여 오늘날과 같은 여러 종류의 근대적인 크레인이 되었다.
이러한 크레인은 다양한 종류가 있으며, 항만 등의 시설에서는 다양한 종류의 대형 크레인들이 서로 독립적으로 움직이면서 작업을 수행하고 있다. 따라서, 여러 개의 크레인들이 독립적으로 움직이고 있으므로 크레인들 사이의 충돌하는 위험이 상존하고 있다. 크레인들 사이 충돌이 발생되는 경우 크레인의 파손으로 인한 물적 손실, 크레인 파손으로 인한 작업 지연 등의 문제가 발생될 수 있으며, 인명 피해가 발생되기도 한다.
이러한 이유로 크레인들의 충돌을 방지할 수 있는 장치들이 개발되고 있으나, 단순히 다른 크레인 또는 물체들의 접근만을 알려주거나 접근 시 알람만을 발생하여 크레인들간의 충돌을 효과적으로 방지하지는 못하고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 0001) 한국등록특허 제10-1173136호(2012.08.06)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 레일 위에서 크레인의 이동을 감지하여 크레인의 충돌을 방지할 수 있는 크레인 충돌 방지 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 레일 위에서 크레인의 이동을 감지하여 크레인의 충돌을 방지할 수 있는 크레인 충돌 방지 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템은 레일 위를 이동하는 복수 개의 크레인들의 충돌 방지 시스템에 있어서, 크레인의 팔의 끝단에 배치되는 dGPS 센서 및 크레인의 팔의 회전축에 배치되는 관성 측정 유닛(IMU: Inertial Measurement Unit)을 포함하는 센서부, 상기 센서부가 측정한 데이터를 위치 연산부로 전송하는 통신부, 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 위치 연산부, 상기 위치 연산부에서 연산한 각 크레인들의 위치에 관한 데이터와 각 크레인의 움직임에 관한 데이터를 이용하여 각 크레인들의 충돌 가능성을 연산하는 충돌 가능성 연산부, 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산된 데이터를 바탕으로 크레인들의 충돌이 발생하지 않도록 각 크레인들의 움직임을 제어하는 충돌 제어부 및 상기 위치 연산부 및 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산한 데이터들을 실시간으로 표시하는 표시부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인 몸체의 위치를 연산하며, 상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 위치인 제1 지점은 크레인의 팔의 끝의 위치를 나타내고, 크레인 몸체와 상기 제1 지점 사이의 거리가 r이고, 상기 제1 지점의 좌표는 x, y이고, 크레인들이 이동하는 레일은 ax + by + c = 0을 만족하는 직선이라고 할 때, 상기 크레인 몸체의 위치는 좌표상에서 상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인의 팔의 방향을 연산하며, 상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점은, 제1 접점 및 제2 접점을 포함하며, 상기 제1 접점 및 상기 제2 접점 중 상기 크레인의 몸체 위치는 크레인의 팔의 방향으로 결정되며, 상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제1 접점이 위치한 제1 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제2 접점으로 결정되고, 상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제2 접점이 위치한 제2 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제1 접점으로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서의 현재 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리가 r보다 크게 감지되는 경우, 상기 크레인이 이동한 것으로 판단하고, 크레인 몸체 위치를 다시 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서의 오차로 인해 상기 dGPS 센서의 좌표와 상기 레일 사이의 최단 거리 d가 r보다 크게 측정되는 경우, 상기 dGPS 센서의 좌표를 상기 레일의 수직 방향으로 (d-r)만큼 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부는, 통신 장애로 상기 dGPS 센서의 좌표가 수신이 안되는 경우, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 상기 크레인의 팔의 이동을 예측할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법은 레일 위를 이동하는 복수 개의 크레인들의 충돌 방지 방법에 있어서, 센서부가 크레인의 팔의 끝단에 배치되는 dGPS 센서 및 크레인의 팔의 회전축에 배치되는 관성 측정 유닛(IMU: Inertial Measurement Unit)을 이용하여 크레인의 위치 및 움직임을 측정하는 단계, 통신부가 상기 센서부가 측정한 데이터를 위치 연산부로 전송하는 단계, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계, 충돌 가능성 연산부가 상기 위치 연산부에서 연산한 각 크레인들의 위치에 관한 데이터와 각 크레인의 움직임에 관한 데이터를 이용하여 각 크레인들의 충돌 가능성을 연산하는 단계, 충돌 제어부가 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산된 데이터를 바탕으로 크레인들의 충돌이 발생하지 않도록 각 크레인들의 움직임을 제어하는 단계 및 표시부가 상기 위치 연산부 및 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산한 데이터들을 실시간으로 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인 몸체의 위치를 연산하며, 상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 위치인 제1 지점은 크레인의 팔의 끝의 위치를 나타내고, 크레인 몸체와 상기 제1 지점 사이의 거리가 r이고, 상기 제1 지점의 좌표는 x, y이고, 크레인들이 이동하는 레일은 ax + by + c = 0을 만족하는 직선이라고 할 때, 상기 크레인 몸체의 위치는 좌표상에서 상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인의 팔의 방향을 연산하며, 상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점은, 제1 접점 및 제2 접점을 포함하며, 상기 제1 접점 및 상기 제2 접점 중 상기 크레인의 몸체 위치는 크레인의 팔의 방향으로 결정되며, 상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제1 접점이 위치한 제1 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제2 접점으로 결정되고, 상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제2 접점이 위치한 제2 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제1 접점으로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계는, 상기 dGPS 센서의 현재 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리를 r과 비교하는 단계 및 상기 dGPS 센서의 현재 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리가 r보다 크게 감지되는 경우, 상기 크레인이 이동한 것으로 판단하고, 크레인 몸체 위치를 다시 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계는, 상기 dGPS 센서의 좌표와 상기 레일 사이의 최단 거리 d와 상기 r을 비교하는 단계 및 상기 d가 r보다 크게 측정되는 경우 상기 dGPS 센서의 오차로 판단하고 상기 dGPS 센서의 좌표를 상기 레일의 수직 방향으로 (d-r)만큼 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계는, 상기 dGPS 센서의 좌표가 수신되는지 판단하는 단계, 상기 dGPS 센서의 좌표가 수신이 안되는 경우, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 상기 크레인의 팔의 이동을 예측하는 단계 및 상기 예측된 팔의 이동에 관한 데이터를 반영하여 상기 크레인의 위치를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 크레인 충돌 방지 시스템의 센서부는 dGPS 센서 및 관성 측정 유닛을 포함한다. 따라서, dGPS 센서로부터 얻어지는 위치 데이터에 관성 측정 유닛으로부터 얻어지는 움직임에 관한 데이터를 적용하여 크레인의 정확한 위치 및 움직임을 판단할 수 있으므로, 크레인들 사이의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 일시적으로 통신 불능이 발생되는 경우, 관성 측정 유닛으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 움직임을 예측할 수 있으므로, 통신 불량이 발생되는 경우에도 크레인의 정확한 위치 및 움직임을 파악할 수 있어 크레인들의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 센서부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법의 위치 연산 단계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법의 위치 연산 단계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법의 위치 연산 단계를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 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 출원에서 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 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템을 나타내는 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 센서부를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템(10)은, 센서부(100), 통신부(200), 위치 연산부(300), 충돌 가능성 연산부(400), 충돌 제어부(500) 및 표시부(600)를 포함한다.
상기 센서부(100)는, dGPS 센서(110) 및 관성 측정 유닛(120)을 포함할 수 있다. 상기 dGPS 센서(110)는 크레인의 팔(30)의 끝단에 배치될 수 있다. 상기 dGPS 센서(110)는 크레인의 위치를 측정할 수 있다.
상기 관성 측정 유닛(120)은 크레인의 팔의 회전축에 배치될 수 있다. 관성 측정 유닛(IMU: Inertial Measurement Unit)을은 이동 물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 장치를 뜻하며, 센서 기반 방식으로 이용될 수 있다. IMU 기분의 위치 추정은 가속도계, 각속도계, 지자기계 및 고도계를 이용하여 보행자 및 이동 물체의 움직임 상황을 인식할 수 있다. 관성 측정 유닛은 일반적으로 3축 가속도계와 3축 각속도계가 내장되어 있어 진행방향, 횡방향, 높이 방향의 가속도와 롤링(roll), 피칭(pitch), 요(yaw) 각속도의 측정이 가능하며, 관성 측정 유닛으로부터 얻어지는 가속도와 각속도를 적분하여 이동 물체의 속도와 자세각의 산출이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템은, 상기 dGPS 센서(110) 및 상기 관성 측정 유닛(120)을 이용하여 크레인의 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 단순히 위치만을 측정하는 것이 아니라 상기 관성 측정 유닛(120)으로부터 얻어지는 움직임에 대한 데이터를 반영하여, 보다 정확한 위치를 측정할 수 있다.
상기 통신부(200)는 상기 센서부가 측정한 데이터를 위치 연산부(300)로 전송할 수 있다. 상기 통신부(200)는 무선 통신망을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 통신부(200)에 이용하는 무선 통신망은 USN(Ubiquitous Sensor Network)일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식의 통신망이 이용될 수 있다.
상기 위치 연산부(300)는, 상기 통신부(200)로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산할 수 있다. 상기 위치 연산부(300)가 크레인의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 방법은 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
상기 충돌 가능성 연산부(400)는, 상기 위치 연산부(300)에서 연산한 각 크레인들의 위치에 관한 데이터와 각 크레인의 움직임에 관한 데이터를 이용하여 각 크레인들의 충돌 가능성을 연산할 수 있다. 각 크레인들의 충돌 가능성은 상기 위치 연산부(300)에서 연산된 각 크레인의 위치에 그 위치에서 각 크레인의 움직임을 반영하여 계산된 데이터들을 이용하여 인접한 크레인들이 충돌할 수 있는 가능성을 연산하는 방식으로 연산될 수 있다. 예를 들어, 인접한 두 크레인의 위치에서 각 크레인의 팔의 회전 반경과 회전 방향이 연산되고, 두 크레인의 회전 반경이 서로 중첩되어 있는 경우 각 크레인의 팔의 회전 방향이 서로 다른 크레인을 향하는 경우 두 크레인들의 충돌 가능성이 높은 것으로 연산될 수 있다.
상기 충돌 제어부(500)는 상기 충돌 가능성 연산부(400)에서 연산된 데이터를 바탕으로 크레인들의 충돌이 발생하지 않도록 각 크레인들의 움직임을 제어할 수 있다. 상기 충돌 제어부(500)는, 상기 충돌 가능성 연산부(400)에서 연산한 충돌 가능성에 따라 각 크레인을 제어하는 방식을 다르게 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 충돌 가능성 연산부(400)에서 단순히 충돌을 예측한 경우, 상기 충돌 제어부(500)는, 시각적 또는 청각적인 알람을 발생시킬 수 있으며, 상기 충돌 가능성 연산부(400)에서 인접한 크레인과의 충돌을 예측한 경우, 크레인의 감속 또는 크레인의 정지 등을 수행할 수 있다. 상기 충돌 제어부(500)는 충돌 가능성이 높아질수록 제어의 단계를 높일 수 있으며, 예를 들어, 충돌 가능성이 낮은 경우에는 단순 알람을 발생시키다가, 충돌 가능성이 높아질수록 크레인의 감속에서 크레인의 정지까지 다양한 단계로 크레인을 제어할 수 있다.
상기 표시부(600)는, 상기 위치 연산부(300) 및 상기 충돌 가능성 연산부(400)에서 연산한 데이터들을 실시간으로 표시할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 표시부(600)에 표시되는 데이터를 바탕으로 상기 충돌 제어부(500)가 제어하기 어려운 갑작스러운 충돌에 대해 수동으로 크레인들의 작업을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 위치를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 dGPS 센서의 위치로부터 크레인의 몸체 위치를 연산한다.
크레인이 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일(R) 상에서 이동할 때, 크레인의 팔의 끝단에 배치된 dGPS 센서(110)의 위치인 제1 지점을 P, 상기 dGPS 센서(110)와 크레인 몸체 사이의 거리를 r이라고 하면, dGPS 센서(110)의 위치(P)를 중심으로 하는 반지름이 r인 원은, 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일(R)과 두 개의 점에서 만나게 된다. 여기서 상기 제1 지점(P)의 좌표를 (x1, y1)이라고 하면, 크레인 몸체의 위치는 아래의 수학식 1 및 수학식 2의 연립방정식의 해로 정의될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2017014604-appb-I000001
수학식 2
Figure PCTKR2017014604-appb-I000002
상기 수학식 1 및 상기 수학식 2의 연립 방정식의 해를 구하면, 도 3에 도시된 것처럼, 제1 접점(C1) 및 제2 접점(C2)을 구할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부에서 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 두 개의 접점 중 크레인 몸체가 위치하는 지점을 결정한다.
상기 위치 연산부(300)는, 상기 관성 측정 유닛(120)으로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인의 팔의 방향을 연산하며, 상기 제1 접점(C1) 및 상기 제2 접점(C2) 중 상기 크레인의 몸체 위치는 크레인의 팔의 방향으로 결정될 수 있다. 예를 들어 상기 레일(R)의 직교 라인(O)을 기준으로 상기 크레인의 팔의 방향이 상기 제1 접점(C1)이 위치한 제1 지역(A1)을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제2 접점(C2)으로 결정되고, 상기 레일(R)의 직교 라인(O)을 기준으로 상기 크레인의 팔의 방향이 상기 제2 접점(C2)이 위치한 제2 지역(A2)을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제1 접점(C1)으로 결정될 수 있다.
도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부(300)는 크레인 몸체의 위치를 결정한 후, 크레인의 이동 여부를 판단할 수 있다.
크레인 팔이 고정된 채로 크레인인 레일(R) 상을 이동하는 경우, dGPS 센서의 좌표인 제1 지점(P0)과 레일(R) 간의 최단거리 d는, 제2 지점(P1)과 레일(R) 간의 최단거리 d'와 동일하다. 따라서, d 값의 변화 없이 기존의 크레인 몸체의 위치(C1)와 현위치(P1) 사이의 거리(r')가 r보다 큰 것으로 인식된다면 크레인이 이동한 것으로 판단할 수 있다.
크레인이 이동된 것으로 판단되는 경우에는 크레인 몸체의 위치가 변경된 것이므로, 이 경우 도 3에 도시된 방법에 따라 이동 후 크레인 몸체의 위치를 다시 연산하게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 dGPS 센서의 오차로 인해 위치 오차가 발생되는 경우 오차를 보정하는 방법이 도시된다.
크레인에 배치되는 상기 dGPS 센서(110)에 오차가 발생되어 상기 dGPS 센서(110)가 인식하는 현재 위치(P)로부터 레일(R)까지의 거리(d)가 크레인 팔로부터 크레인 몸체까지의 거리(r)보다 크게 측정되는 경우 상기 레일(R)의 직교 방향으로 (d-r)만큼 시프트시켜 오차를 보정할 수 있다. 이때, 기존 위치의 좌표를(x1, y1)이라고 하면, 보정된 위치의 좌표(x, y)는 아래의 수학식 3 및 수학식 4에 의해 계산될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2017014604-appb-I000003
수학식 4
Figure PCTKR2017014604-appb-I000004
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 위치 연산부가 센서부와의 통신이 불가능한 상황에서 크레인의 이동 위치를 예측하는 방법이 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 센서부는, dGPS 센서(110) 및 관성 측정 유닛(120)을 포함한다. 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서(110)로부터 측정 위치를 전송 받아 그 위치를 연산하고 있으나, 예를 들어, 터널 등에 진입하여 상기 dGPS 센서(110)와의 통신 불량이 발생되거나, 일시적으로 통신이 안되는 상황이 발생하는 경우 위치에 대한 데이터를 받을 수 없어 위치 연산이 불가능하다.
그러나, 크레인의 팔이 회전하고 있는 과정에서 통신 불량이 발생되면, 상기 관성 측정 유닛(120)으로부터 측정되는 회전값을 이용하여 크레인의 위치를 예측할 수 있다. 즉, 통신 불량 이전에 수신된 dGPS 센서(110) 데이터에 상기 관성 측정 유닛(120)으로부터 측정되는 회전값을 적용하면 회전하고 있는 크레인의 다음 위치를 예측할 수 있게 된다. 따라서, 일시적으로 통신 불량이 발생되는 경우에도 크레인의 충돌을 효과적으로 예방할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법을 나타내는 순서도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법의 위치 연산 단계를 나타내는 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법의 위치 연산 단계를 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법의 위치 연산 단계를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법은 센서부가 크레인의 팔의 끝단에 배치되는 dGPS 센서 및 크레인의 팔의 회전축에 배치되는 관성 측정 유닛(IMU: Inertial Measurement Unit)을 이용하여 크레인의 위치 및 움직임을 측정하는 단계(S100), 통신부가 상기 센서부가 측정한 데이터를 위치 연산부로 전송하는 단계(S200), 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계(S300), 충돌 가능성 연산부가 상기 위치 연산부에서 연산한 각 크레인들의 위치에 관한 데이터와 각 크레인의 움직임에 관한 데이터를 이용하여 각 크레인들의 충돌 가능성을 연산하는 단계(S400), 충돌 제어부가 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산된 데이터를 바탕으로 크레인들의 충돌이 발생하지 않도록 각 크레인들의 움직임을 제어하는 단계(S500) 및 표시부가 상기 위치 연산부 및 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산한 데이터들을 실시간으로 표시하는 단계(S600)를 포함한다.
본 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템과 실질적으로 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 9를 참조하면, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계(S300)는, 상기 dGPS 센서(110)의 현재 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리(r')를 r과 비교하는 단계(S310) 및 상기 dGPS 센서(110)의 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리(r')가 r보다 큰지 판단하는 단계(S320) 및 상기 dGPS 센서(110)의 현재 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리(r')가 r보다 크게 감지되는 경우, 상기 크레인이 이동한 것으로 판단하고, 크레인 몸체 위치를 다시 연산하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 것처럼, 크레인이 팔이 고정된 채로 크레인인 레일(R) 상을 이동하는 경우, dGPS 센서의 좌표인 제1 지점(P0)과 레일(R) 간의 최단거리 d는, 제2 지점(P1)과 레일(R) 간의 최단거리 d'와 동일하다. 따라서, d 값의 변화없이 기존의 크레인 몸체의 위치(C1)와 현위치(P1) 사이의 거리(r')가 r보다 큰 것으로 인식된다면 크레인이 이동한 것으로 판단할 수 있다.
크레인이 이동된 것으로 판단되는 경우에는 크레인 몸체의 위치가 변경된 것이므로, 이 경우 도 3에 도시된 방법에 따라 이동 후 크레인 몸체의 위치를 다시 연산하게 된다.
도 10을 참조하면, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계(S300)는, 상기 dGPS 센서(110)의 좌표와 상기 레일 사이의 최단 거리 d와 상기 r을 비교하는 단계(S340), 상기 dGPS 센서(110)의 좌표와 상기 레일 사이의 최단 거리 d가 상기 r보다 큰지 판단하는 단계(S350) 및 상기 dGPS 센서(110)의 좌표와 상기 레일 사이의 최단 거리 d가 r보다 크게 측정되는 경우 상기 dGPS 센서의 좌표를 상기 레일의 수직 방향으로 (d-r)만큼 이동시키는 단계(S360)를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 것처럼, 크레인에 배치되는 상기 dGPS 센서(110)에 오차가 발생되어 상기 dGPS 센서(110)가 인식하는 현재 위치(P)로부터 레일(R)까지의 거리(d)가 크레인 팔로부터 크레인 몸체까지의 거리(r)보다 크게 측정되는 경우 상기 레일(R)의 직교 방향으로 (d-r)만큼 시프트시켜 오차를 보정할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계(S300)는, 상기 dGPS 센서의 좌표가 수신되는지 판단하는 단계(S370), 상기 dGPS 센서의 좌표가 수신이 안되는 경우, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 상기 크레인의 팔의 이동을 예측하는 단계(S380) 및 상기 예측된 팔의 이동에 관한 데이터를 반영하여 상기 크레인의 위치를 연산하는 단계(S390)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 센서부는 dGPS 센서(110) 및 관성 측정 유닛(120)을 포함한다. 상기 위치 연산부는 상기 dGPS 센서(110)로부터 측정 위치를 전송받아 그 위치를 연산하고 있으나, 예를 들어 터널 등에 진입하여 상기 dGPS 센서(110)와의 통신 불량이 발생되거나, 일시적으로 통신이 안되는 상황이 발생되는 경우 위치에 대한 데이터를 받을 수 없어 위치 연산이 불가능하다.
그러나, 크레인의 팔이 회전하고 있는 과정에서 통신 불량이 발생되면, 상기 관성 측정 유닛(120)으로부터 측정되는 회전값을 이용하여 크레인의 위치를 예측할 수 있다. 즉, 통신 불량 이전에 수신된 dGPS 센서(110) 데이터에 상기 관성 측정 유닛(120)으로부터 측정되는 회전값을 적용하면 회전하고 있는 크레인의 다음 위치를 예측할 수 있게 된다. 따라서, 일시적으로 통신 불량이 발생되는 경우에도 크레인의 정확한 위치를 예측할 수 있으므로, 통신 불량이 발생되는 경우에도 크레인의 충돌을 효과적으로 예방할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 크레인 충돌 방지 시스템의 센서부는 dGPS 센서(110) 및 관성 측정 유닛(120)을 포함한다. 따라서, dGPS 센서(110)로부터 얻어지는 위치 데이터에 관성 측정 유닛(120)으로부터 얻어지는 움직임에 관한 데이터를 적용하여 크레인의 정확한 위치 및 움직임을 판단할 수 있으므로, 크레인들 사이의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 일시적으로 통신 불능이 발생되는 경우, 관성 측정 유닛으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 움직임을 예측할 수 있으므로, 통신 불량이 발생되는 경우에도 크레인의 정확한 위치 및 움직임을 파악할 수 있어 크레인들의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 레일 위를 이동하는 복수 개의 크레인들의 충돌 방지 시스템에 있어서,
    크레인의 팔의 끝단에 배치되는 dGPS 센서 및 크레인의 팔의 회전축에 배치되는 관성 측정 유닛(IMU: Inertial Measurement Unit)을 포함하는 센서부;
    상기 센서부가 측정한 데이터를 위치 연산부로 전송하는 통신부;
    상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 위치 연산부;
    상기 위치 연산부에서 연산한 각 크레인들의 위치에 관한 데이터와 각 크레인의 움직임에 관한 데이터를 이용하여 각 크레인들의 충돌 가능성을 연산하는 충돌 가능성 연산부;
    상기 충돌 가능성 연산부에서 연산된 데이터를 바탕으로 크레인들의 충돌이 발생하지 않도록 각 크레인들의 움직임을 제어하는 충돌 제어부; 및
    상기 위치 연산부 및 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산한 데이터들을 실시간으로 표시하는 표시부를 포함하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인 몸체의 위치를 연산하며,
    상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 위치인 제1 지점은 크레인의 팔의 끝의 위치를 나타내고,
    크레인 몸체와 상기 제1 지점 사이의 거리가 r이고, 상기 제1 지점의 좌표는 x, y이고, 크레인들이 이동하는 레일은 ax + by + c = 0을 만족하는 직선이라고 할 때, 상기 크레인 몸체의 위치는 좌표상에서 상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점으로 정의되는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 연산부는, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인의 팔의 방향을 연산하며,
    상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점은, 제1 접점 및 제2 접점을 포함하며,
    상기 제1 접점 및 상기 제2 접점 중 상기 크레인의 몸체 위치는 크레인의 팔의 방향으로 결정되며,
    상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제1 접점이 위치한 제1 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제2 접점으로 결정되고, 상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제2 접점이 위치한 제2 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제1 접점으로 결정되는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서의 현재 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리가 r보다 크게 감지되는 경우, 상기 크레인이 이동한 것으로 판단하고, 크레인 몸체 위치를 다시 연산하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서의 오차로 인해 상기 dGPS 센서의 좌표와 상기 레일 사이의 최단 거리 d가 r보다 크게 측정되는 경우, 상기 dGPS 센서의 좌표를 상기 레일의 수직 방향으로 (d-r)만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 위치 연산부는, 통신 장애로 상기 dGPS 센서의 좌표가 수신이 안되는 경우, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 상기 크레인의 팔의 이동을 예측하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  7. 레일 위를 이동하는 복수 개의 크레인들의 충돌 방지 방법에 있어서,
    센서부가 크레인의 팔의 끝단에 배치되는 dGPS 센서 및 크레인의 팔의 회전축에 배치되는 관성 측정 유닛(IMU: Inertial Measurement Unit)을 이용하여 크레인의 위치 및 움직임을 측정하는 단계;
    통신부가 상기 센서부가 측정한 데이터를 위치 연산부로 전송하는 단계;
    상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계;
    충돌 가능성 연산부가 상기 위치 연산부에서 연산한 각 크레인들의 위치에 관한 데이터와 각 크레인의 움직임에 관한 데이터를 이용하여 각 크레인들의 충돌 가능성을 연산하는 단계;
    충돌 제어부가 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산된 데이터를 바탕으로 크레인들의 충돌이 발생하지 않도록 각 크레인들의 움직임을 제어하는 단계; 및
    표시부가 상기 위치 연산부 및 상기 충돌 가능성 연산부에서 연산한 데이터들을 실시간으로 표시하는 단계를 포함하는 크레인 충돌 방지 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 위치 연산부는, 상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인 몸체의 위치를 연산하며,
    상기 dGPS 센서로부터 얻어지는 위치인 제1 지점은 크레인의 팔의 끝의 위치를 나타내고,
    크레인 몸체와 상기 제1 지점 사이의 거리가 r이고, 상기 제1 지점의 좌표는 x, y이고, 크레인들이 이동하는 레일은 ax + by + c = 0을 만족하는 직선이라고 할 때, 상기 크레인 몸체의 위치는 좌표상에서 상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점으로 정의되는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위치 연산부는, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터로부터 크레인의 팔의 방향을 연산하며,
    상기 제1 지점(x, y)을 원점으로 하는 반지름이 r인 원과 상기 ax + by + c = 0을 만족하는 직선의 레일과의 접점은, 제1 접점 및 제2 접점을 포함하며,
    상기 제1 접점 및 상기 제2 접점 중 상기 크레인의 몸체 위치는 크레인의 팔의 방향으로 결정되며,
    상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제1 접점이 위치한 제1 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제2 접점으로 결정되고, 상기 레일의 직교라인을 기준으로 상기 팔의 방향이 제2 접점이 위치한 제2 지역을 가리키는 경우 상기 크레인의 몸체 위치는 제1 접점으로 결정되는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계는,
    상기 dGPS 센서의 현재 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리를 r과 비교하는 단계; 및
    상기 dGPS 센서의 좌표와 결정된 크레인의 몸체 위치 사이의 거리가 r보다 큰 경우 상기 크레인이 이동한 것으로 판단하고, 크레인 몸체 위치를 다시 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계는,
    상기 dGPS 센서의 좌표와 상기 레일 사이의 최단 거리 d와 상기 r을 비교하는 단계; 및
    상기 d가 r보다 크게 측정되는 경우 상기 dGPS 센서의 오차로 판단하고 상기 dGPS 센서의 좌표를 상기 레일의 수직 방향으로 (d-r)만큼 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 위치 연산부가 상기 통신부로부터 전송되는 데이터를 이용하여 각 크레인의 레일 상에서의 몸체의 위치 및 팔의 위치를 연산하는 단계는,
    상기 dGPS 센서의 좌표가 수신되는지 판단하는 단계;
    상기 dGPS 센서의 좌표가 수신이 안되는 경우, 상기 관성 측정 유닛(IMU)으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 상기 크레인의 팔의 이동을 예측하는 단계; 및
    상기 예측된 팔의 이동에 관한 데이터를 반영하여 상기 크레인의 위치를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 방법.
PCT/KR2017/014604 2017-11-29 2017-12-13 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법 WO2019107648A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170161694A KR101981175B1 (ko) 2017-11-29 2017-11-29 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법
KR10-2017-0161694 2017-11-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019107648A1 true WO2019107648A1 (ko) 2019-06-06

Family

ID=66665068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/014604 WO2019107648A1 (ko) 2017-11-29 2017-12-13 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101981175B1 (ko)
WO (1) WO2019107648A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3915929A1 (fr) * 2021-03-24 2021-12-01 AMCS Technologies Système de gestion d'anticollision d'une grue mobile sur un chantier

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220120009A (ko) 2021-02-22 2022-08-30 현대자동차주식회사 로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법
CN115178478B (zh) * 2022-09-09 2022-11-22 沈阳和研科技有限公司 一种工作台防撞组件及防撞方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07206382A (ja) * 1994-01-21 1995-08-08 Taisei Corp ジブ式簡易タワークレーン衝突防止装置
KR20090072329A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 울산대학교 산학협력단 크레인 충돌 방지 및 모니터링 시스템
KR100974946B1 (ko) * 2009-12-29 2010-08-10 재단법인 광양만권 유아이티연구소 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법
KR20110000462A (ko) * 2009-06-26 2011-01-03 울산대학교 산학협력단 혼합 충돌 감지방식을 사용하는 크레인 충돌 방지 시스템
KR20140132602A (ko) * 2013-05-08 2014-11-18 김헌성 타워크레인의 원격관리장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101216871B1 (ko) * 2009-12-28 2012-12-28 울산대학교 산학협력단 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법
KR101173136B1 (ko) 2011-12-26 2012-08-16 주식회사 레트로 크레인 붐 충돌방지 스토퍼 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07206382A (ja) * 1994-01-21 1995-08-08 Taisei Corp ジブ式簡易タワークレーン衝突防止装置
KR20090072329A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 울산대학교 산학협력단 크레인 충돌 방지 및 모니터링 시스템
KR20110000462A (ko) * 2009-06-26 2011-01-03 울산대학교 산학협력단 혼합 충돌 감지방식을 사용하는 크레인 충돌 방지 시스템
KR100974946B1 (ko) * 2009-12-29 2010-08-10 재단법인 광양만권 유아이티연구소 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법
KR20140132602A (ko) * 2013-05-08 2014-11-18 김헌성 타워크레인의 원격관리장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3915929A1 (fr) * 2021-03-24 2021-12-01 AMCS Technologies Système de gestion d'anticollision d'une grue mobile sur un chantier
WO2022200040A1 (fr) * 2021-03-24 2022-09-29 AMCS Technologies Système de gestion d'anticollision d'une grue mobile sur un chantier

Also Published As

Publication number Publication date
KR101981175B1 (ko) 2019-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019107648A1 (ko) 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법
WO2016024797A1 (ko) 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
WO2019054558A1 (ko) 협동로봇제어장치 및 협동로봇을 제어하는 방법
JP6168784B2 (ja) 周辺監視システム及び周辺監視システムの軸ずれ検知方法
US20120255188A1 (en) Hook pose detecting equipment and crane
WO2013069860A1 (ko) 충돌 검출 장치 및 충돌 검출 방법
CN111204662B (zh) 用于识别状态参数的系统、吊装定位系统及吊装设备
WO2012005559A2 (en) Method and portable terminal for estimating step length of pedestrian
WO2018092944A1 (ko) 경직 평가 장치, 방법 및 시스템
WO2018021601A1 (ko) 구형 이동 장치 및 그 제스처 인식 방법
CN107539887B (zh) 建筑施工塔吊机群防碰撞预警辅助系统
WO2010002152A2 (ko) 이동 로봇에서의 자이로 센서 오차를 교정하는 장치 및 방법
CN108675142B (zh) 多高度标定测量方法及起重机防斜拉和精确定位方法
WO2012018168A1 (ko) 타겟 트래킹을 위한 구동 명령 기반 비젼 장치 제어 시스템 및 방법
WO2012091197A1 (en) Wheel drive vehicle and wheel contact sensing method of the same
WO2018066754A1 (ko) 라이다 센서를 이용한 차량의 자세 추정 방법
WO2014077442A1 (ko) 차량간 통신을 통한 차로 위치 결정 장치
WO2013183829A1 (ko) 가속도계를 이용한 구체의 회전속도 측정방법
WO2020171527A1 (ko) 이동형 로봇 및 그것의 로봇 암 정렬 방법
WO2023113058A1 (ko) 정밀 착륙을 위한 드론 제어 방법
WO2014112782A1 (ko) 트랙킹 시스템 및 이를 이용한 트랙킹 방법
CN111170184A (zh) 一种塔式起重机的实时监测预警系统及方法
WO2024085276A1 (ko) 건설 작업을 수행하는 로봇 장치 및 이를 포함하는 동기 제어 시스템
WO2023075206A1 (ko) 요 계산 없이 운전 행동을 감지하는 방법 및 장치
WO2022097929A1 (ko) 로봇 및 그 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17933757

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17933757

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1