KR102003998B1 - 건설장비의 장애물 감지 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설장비의 일정 기준 이상의 높이의 작업시 상단부 영역의 보이지 않는 사각 지대의 장애물을 감지하여 표시해 줌으로써 작업자의 인지력을 증가시켜 사고를 미연에 방지할 수 있는 건설장비의 장애물 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 건설장비는 각 관절에 부착된 각도센서를 이용하여 상단부 작업을 인지하고, 상기 상단부 작업시에만 건설장비의 프론트 좌측과 우측에 각각 설치된 감지센서와 카메라를 이용하여 상단부 작업영역의 장애물을 감지를 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

건설장비의 장애물 감지 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING OBSTACLES OF CONSTRUCTION EQUIPMENT}

본 발명은 건설장비의 장애물 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 건설장비의 일정 기준 이상의 높이의 작업시 상단부 영역의 보이지 않는 사각 지대의 장애물을 감지하여 표시해 줌으로써 작업자의 인지력을 증가시켜 사고를 미연에 방지할 수 있는 건설장비의 장애물 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기, 휠로더, 지게차 등 건설에 쓰이는 건설장비를 운전할 때, 전방의 상황은 물론, 후방, 측방 등에 대한 시야확보가 매우 중요한 요소로 작용하고 있다.

따라서, 작업자는 주행 또는 작업 중 전방의 시야를 확인하고, 또는 건설장비의 차체에 구비된 사이드 미러를 통해 후방이나 양측방의 상황을 확실하게 인지한 다음에 원하는 방향으로 건설장비를 주행하거나 작업을 수행하여야 한다.

그런데, 건설장비의 캐빈보다 높은 부분에 대한 작업이 발생하면 도 1과 같이 작업자는 시야가 확보가 되지 않는 사각 지대가 생긴다. 시야 확보가 안된 상태에서의 상단부 작업영역의 작업시에 전봇대의 전선, 건물의 부착물, 가로수 등에 의한 대물 사고 또는 장비 파손 등의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 건설기계의 상단부 작업시에 상단부 작업 영역의 장애물 감지를 자동으로 수행하는 장애물 감지 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 따른 부착물을 상하좌우로 이동시키는 건설장비에 있어서, 상기 건설장비의 각 관절에 각각 부착되어 상기 관절의 동작에 따른 각도의 변화를 감지하는 하나 이상의 각도센서와, 상기 건설장비의 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어, 캐빈 윗 부분에 있는 물체를 감지하는 복수의 감지센서와, 상기 건설장비의 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어, 캐빈 윗 부분을 촬영하는 복수의 카메라 및 상기 각도센서의 출력값을 입력받아 상기 출력값이 미리 설정된 임계값 이상이 되면 상단부 작업이라고 판단하여 감지센서를 동작시키고, 상기 감지센서로부터 입력받은 신호를 분석하여 장애물이 감지되었다고 판단하면 상기 카메라를 구동시키고, 장애물 감지를 통지하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 건설장비는 사용자 조작에 의해 상기 장애물 감지에 대하여 무시 영역을 설정하는 사용자 인터페이스부를 더 포함하고, 상기 제어부는 설정된 무시 영역에 대해서는 장애물이 감지되어도 통지하지 않고, 상기 무시 영역이 설정된 후 하단부가 움직였다고 판단하면 무시 영역의 설정을 초기화시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 주행레버와 선회 각도센서로부터 신호를 수신받아, 수신받은 신호에 기초하여 하단부의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명에 따른 건설장비에서 상단부 작업영역의 장애물 감지 방법은, 관절에 각각 부착되어 상기 관절의 동작에 따른 각도의 변화를 감지하는 하나 이상의 감지센서로부터 출력값을 입력받아 상기 출력값이 미리 설정된 임계값 이상이 되면 상단부 작업이라고 판단하는 제1 과정, 상단부 작업이라고 판단되면 프론트 좌측과 우측에 각각 설치된 감지센서 및 카메라를 동작시키는 제2 과정, 상기 동작되는 감지센서로부터 입력받은 신호를 분석하여 장애물을 감지하는 제3 과정, 상기 장애물이 감지된다고 판단되면 장애물 위치 정보를 획득하여 촬영된 카메라 영상과 함께 표시하여 장애물 감지를 통지하는 제4 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제4 과정에서, 상기 장애물 위치 정보가 기 설정된 무시 영역 내에 존재하면 장애물 감지를 통지하지 않으며, 상기 무시 영역이 설정된 후, 하단부의 움직임이 감지되면 무시 영역을 초기화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 건설장비가 상단부 작업이라고 판정한 경우에만, 상단부 작업영역의 장애물 감지를 수행함으로써 작업자에게 편의성을 제공하고, 상단부 작업영역의 장애물을 감지하여 표시해 줌으로써 작업자의 인지력을 증가시켜 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 작업자가 설정한 무시 영역에 대해서는 장애물 경고를 하지 않음으로써 작업자에게 편의성을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 건설장비의 상단부 작업영역의 사각지대를 예시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상단부 작업영역의 장애물 감지 장치를 나타낸 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각도센서의 부착위치의 예시를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라의 부착위치 및 카메라의 촬영영역의 예시를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상단부 작업영역의 장애물 감지 장치에서 장애물 감지를 위한 과정을 나타내는 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비의 장애물 감지 장치를 나타낸 블록 구성도이다.

건설장비의 장애물 감지 장치는 하나 이상의 각도센서(110), 감지센서(120), 카메라(130), 제어부(140), 사용자 인터페이스부(150), 표시부(160), 알람부(170), 메모리부(180)를 포함한다.

하나 이상의 각도센서(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 각 관절, 선회, 붐, 암, 버켓 등의 각 관절에 각각 부착되어 상기 관절의 동작에 따른 각도의 변화(301 내지 304)를 감지하고, 그 결과를 제어부(140)에 전달한다.

감지센서(120)는 예컨대 초음파 센서, 초소형 레이더일 수 있으며, 상기 건설장비의 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어, 캐빈 윗 부분에 있는 물체를 감지하고, 그 결과를 제어부(140)에 전달한다.

카메라(130)는 도 4와 같이, 상기 건설장비의 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어, 캐빈 윗 부분을 촬영하고, 촬영영상을 표시부(160)에 전달한다. 프론트 좌측의 카메라(130a)의 촬영영역과 프론트 우측의 카메라(130b)의 촬영영역을 통해 상단부 작업영역의 사각지대의 영상을 모두 획득할 수 있다.

제어부(140)는 상기 각도센서(110)의 출력값을 읽어들여 임계값 이상이 되면 상단부 작업이라고 판단하여 상기 감지센서(120) 및 카메라(130)를 동작시키고, 감지센서(120)로부터 입력받은 신호를 분석하여 장애물이 감지 여부를 판단한다. 제어부(140)는 장애물이 감지되었다고 판단되면 장애물 감지를 통지한다.

또한, 제어부(140)는 후술하는 사용자 인터페이스(150)를 통해 설정된 무시 영역에 대하여는 장애물이 감지되어도 경고를 행하지 않는다. 제어부(140)는 무시 영역이 설정된 후 하단부의 움직임이 감지되면 무시 영역의 설정을 초기화시킨다. 이때 하단부의 움직임은 선회 각도센서 또는 주행레버(도시생략)로부터의 신호를 입력받아 판단하거나, 상기 감지센서로부터 획득한 장애물 위치 및 장애물과 건설장비의 특정부분(예컨대 붐, 암, 버켓)까지의 거리의 변위값을 이용하여 판단할 수 있다.

사용자 인터페이스부(150)는 작업자의 조작에 따라 장애물 감지에 대하여 무시 영역을 설정한다. 이러한 사용자 인터페이스부(150)는 현재 상용화되어 있거나 향후 상용화가 가능한 다양한 입력 수단으로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 스크린, 터치 패드 등과 같은 일반적인 입력 장치뿐만 아니라, 사용자의 모션을 감지하여 특정 입력 신호를 발생하는 제스처 입력 수단을 포함할 수 있다.

표시부(160)는 건설장비의 장애물 감지 상황을 시각적으로 작업자가 인식할 수 있도록 제공하는 수단으로서, 예를 들면, 카메라(130)로부터 촬영된 영상을 제공하고, 예컨대 장애물과의 거리 또는 장애물 위치를 포함하는 장애물 정보를 화면을 통해 시각적으로 표시한다. 보다 구체적으로 표시부(160)는 좌측카메라(130a)와 우측카메라(130b)로부터 촬영되는 각각의 영상을 수신받아 하나의 영상으로 합성하고 합성 영상을 3차원 이미지로 랜더링하고 제어부(140)로부터 전달받은 장애물 정보를 하나의 영상으로 인코딩하여 표시한다. 또한 표시부(160)는 필요에 따라 작업자의 시야각이 아래서 올려다보는 것과 같은 영상으로 처리할 수 있다.

표시부(160)는 장애물의 위치를 상기 촬영영상 내에서 빨간 점으로 표시할 수 있으며, 상기 장애물의 위치가 설정된 무시 영역 내에 있는 경우, 파란 점으로 표시하여 일반적인 장애물 표시와는 상이한 형태로 표시한다.

알람부(170)는 건설장비의 장애물 감지 상황을 청각적으로 통지하여 작업자가 인식할 수 있도록 하는 수단으로서, 제어부(140)로부터 장애물 정보를 수신받아 장애물과 건설장비의 특정부분(예컨대 붐, 암, 버켓)까지의 근접 거리에 따라 경고음을 상이하게 하여 거리에 대한 정보를 제공할 수 있다.

메모리부(180)는 건설장비의 동작에 필요한 정보를 저장하는데, 특히 본 발명에서 메모리부(190)는 상단부 작업영역의 장애물 감지 동장에 필요한 정보를 저장한다. 이러한 메모리부(190)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media) 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다

그러면, 상기와 같이 구성된 상단부 작업영역의 장애물감지 장치에서 장애물 감지 과정에 대해 첨부된 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5의 실시 예에서는 장애물을 감지하여 통지하는 과정이 수행된 후, 작업자에 의해 상기 장애물 감지 위치가 무시 영역으로 설정되어 통지가 중단되는 과정, 무시 영역을 설정한 후, 하단부 작업이 수행되어 무시 영역이 초기화되는 과정을 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 제어부(140)는 작업 또는 주행 모드 수행 중 관절에 각각 부착된 하나 이상의 감지센서로부터 출력값을 모니터링하여, 상기 출력값이 미리 설정된 임계값 이상이 되면 상단부 작업이라고 판단한다(S500, S502).

이후, 제어부(140)는 감지센서와 카메라를 동작시켜 장애물 감지를 시작한다(S504). 감지센서는 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어 있고, 카메라 역시 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어 있어서, 상단부 작업영역의 장애물을 감지하고 촬영한다.

제어부(140)는 동작되는 감지센서로부터 입력받은 신호를 분석하여 장애물이 감지된다고 판단되면 장애물 위치 정보를 획득한다(S506).

제어부(140)는 무시 영역이 설정되어 있는지 확인하여, 무시 영역이 설정되어 있는 경우, 감지된 장애물 위치 정보가 설정된 무시 영역 내에 존재하는 확인한다(S508).

무시 영역이 설정되어 있지 않거나, 상기 장애물 위치 정보가 설정된 무시 영역 외에 있는 경우, 제어부(140)는 작업자에게 장애물 감지를 통지한다(S520). 장애물 감지의 통지는 표시부를 통해 상기 장애물을 사용자가 인지하기 쉽도록 깜박거리도록 표시하거나, 최초 감지시 팝업창을 띄워 주의를 주도록 구현할 수도 있으며, 이와 동시에 부저를 이용하여 청각적으로 알람을 제공한다. 또한, 건설장비의 특정부분(예컨대 붐, 암, 버켓)과 장애물까지의 거리가 가까워질 수록 알람 소리를 크게하여 사용자에게 거리 정보를 제공한다.

단계 S508에서 장애물 위치 정보가 설정된 무시 영역 내에 있는 경우, 장애물을 사용자가 이미 인지하고 있는 있다고 판단하여, 촬영영상만 제공하고 소리 알람 등을 제공하지 않도록 구현한다(S510).

다만, 제어부(140)가 건설장비가 주행 또는 작업에 의한 하단부의 움직임을 감지한 경우, 무시 영역의 설정을 초기화하여 장애물 감지를 다시 시작한다(S514). 이로써, 사용자가 이미 인지하고 있는 장애물일 지라도 건설장비의 위치가 변화됨에 따라 장애물과의 위치와 거리 변화에 대한 정보를 새로이 제공받을 수 있다.

한편, 상술한 긴급구동 방법은 소프트웨어적인 프로그램으로 구현하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 소정 기록 매체에 기록해 둘 수 있다.

예컨대, 기록 매체는 각 재생 장치의 내장형으로 하드 디스크, 플래시 메모리, RAM, ROM 등이거나, 외장형으로 CD-R, CD-RW와 같은 광디스크, 콤팩트 플래시 카드, 스마트 미디어, 메모리 스틱, 멀티미디어 카드일 수 있다.

이 경우, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록한 프로그램은, 관절에 각각 부착되어 상기 관절의 동작에 따른 각도의 변화를 감지하는 하나 이상의 감지센서로부터 출력값을 입력받아 상기 출력값이 미리 설정된 임계값 이상이 되면 상단부 작업이라고 판단하는 과정, 상단부 작업이라고 판단되면 프론트 좌측과 우측에 각각 설치된 감지센서 및 카메라를 동작시키는 과정, 상기 동작되는 감지센서로부터 입력받은 신호를 분석하여 장애물을 감지하는 과정, 상기 장애물이 감지된다고 판단되면 장애물 위치 정보를 획득하여 촬영된 카메라 영상과 함께 표시하여 장애물 감지를 통지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비에서 상단부 작업영역의 장애물 감지 방법을 실행할 수 있다.

본 발명의 명세서에서 설명하는 기능적 동작과 구현물은 디지털 전자회로로 구현되거나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나 이들 중 하나 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 명세서에서 설명하는 구현물은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위하여 또는 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.

본 발명의 도면은 동작과정을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 특정한 순서로 그러한 동작들을 수행해야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해해서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

또한 본 발명의 명세서에서 특정한 실시형태를 설명하였다. 실시형태들은 이하의 특허청구범위에 속한다. 예컨대, 청구항에 기재된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

110 : 각도센서 120 : 감지센서
130 : 카메라 140 : 제어부
150 : 사용자 인터페이스부
160 : 표시부 170 : 알람부
180 : 메모리부

Claims (5)

1. 건설장비의 프론트 관절에 각각 부착되어 상기 관절의 동작에 따른 각도의 변화를 감지하는 하나 이상의 각도센서;
   상기 건설장비의 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어, 캐빈 윗 부분에 있는 물체를 감지하는 복수의 감지센서;
   상기 건설장비의 프론트 좌측과 우측에 각각 설치되어, 캐빈 윗 부분을 촬영하는 복수의 카메라;
   상기 각도센서의 출력값을 입력받아 상기 출력값이 미리 설정된 임계값 이상이 되면 상단부 작업이라고 판단하여 감지센서를 동작시키고, 상기 감지센서로부터 입력받은 신호를 분석하여 장애물이 감지되었다고 판단하면 상기 카메라를 구동시키고, 장애물 감지를 통지하는 제어부; 및
   사용자 조작에 의해 상기 장애물 감지에 대하여 무시 영역을 설정하는 사용자 인터페이스부
   를 포함하고,
   상기 제어부는 설정된 무시 영역에 대해서는 장애물의 감지를 통지하지 않는 건설장비의 장애물 감지 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 무시 영역의 설정 이후, 상기 건설장비의 이동으로 인한 위치가 변경되면 상기 무시 영역의 설정을 초기화시키는 것을 특징으로 하는 건설장비의 장애물 감지 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는 주행레버와 선회 각도센서로부터 신호를 수신받아, 수신받은 신호에 기초하여 하단부의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 장애물 감지 장치.
4. 관절에 각각 부착되어 상기 관절의 동작에 따른 각도의 변화를 감지하는 하나 이상의 감지센서로부터 출력값을 입력받아 상기 출력값이 미리 설정된 임계값 이상이 되면 상단부 작업이라고 판단하는 제1 과정;
   상단부 작업이라고 판단되면 프론트 좌측과 우측에 각각 설치된 감지센서 및 카메라를 동작시키는 제2 과정;
   동작되는 감지센서로부터 입력받은 신호를 분석하여 장애물을 감지하는 제3 과정;
   상기 장애물이 감지된다고 판단되면 장애물 위치 정보를 획득하여 촬영된 카메라 영상과 함께 표시하여 장애물 감지를 통지하는 제4 과정
   을 포함하고,
   상기 제4 과정에서,
   상기 장애물 위치 정보가 기 설정된 무시 영역 내에 존재하면 장애물 감지를 통지하지 않는 것을 특징으로 하는 건설장비에서 장애물 감지 방법.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 제4 과정에서,
   상기 무시 영역이 설정된 후, 상기 건설장비의 이동으로 인한 위치가 변경되면 무시 영역의 설정을 초기화하는 것을 특징으로 하는 건설장비에서 장애물 감지 방법.

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