KR102667698B1

KR102667698B1 - Transferring system of structure using multi crane cooperation and method for transferring structure using the same

Info

Publication number: KR102667698B1
Application number: KR1020210134428A
Authority: KR
Inventors: 이한민; 김지철; 이동욱; 김영재; 이민영
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2024-05-22
Also published as: KR20230050982A

Abstract

다중 크레인 협업을 통한 구조물 이송 시스템 및 이를 이용한 구조물 이송 방법에서, 상기 구조물 이송시스템은 적어도 2개의 크레인들을 이용하여 구조물을 이송시키며 통합 관제부를 포함한다. 이 경우, 상기 통합 관제부는, 상기 구조물의 목표 위치를 바탕으로 생성된 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 바탕으로 상기 크레인들의 구동을 제어하는 구동 명령부, 상기 크레인들의 위치 및 자세를 모니터링하는 크레인 모니터링부, 및 상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면상의 장애물을 탐지하는 장애물 모니터링부를 포함한다. In the structure transport system through multi-crane collaboration and the structure transport method using the same, the structure transport system transports the structure using at least two cranes and includes an integrated control unit. In this case, the integrated control unit includes a drive command unit that controls the operation of the cranes based on the optimal path generated based on the target position of the structure and the work plan of the cranes, and a crane that monitors the position and posture of the cranes. It includes a monitoring unit and an obstacle monitoring unit that detects obstacles on a plane formed by the structure connected to the cranes.

Description

다중 크레인 협업을 통한 구조물 이송 시스템 및 이를 이용한 구조물 이송 방법{TRANSFERRING SYSTEM OF STRUCTURE USING MULTI CRANE COOPERATION AND METHOD FOR TRANSFERRING STRUCTURE USING THE SAME}Structure transport system through multi-crane collaboration and structure transport method using the same {TRANSFERRING SYSTEM OF STRUCTURE USING MULTI CRANE COOPERATION AND METHOD FOR TRANSFERRING STRUCTURE USING THE SAME}

본 발명은 다중 크레인 협업을 통한 구조물 이송 시스템, 및 이를 이용한 구조물 이송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 크레인을 이용하여 구조물을 목표 위치로 이동하는 경우, 크레인들의 위치 및 자세를 추출하여 이를 바탕으로 이동 과정에서의 장애물을 탐지 및 회피함으로써, 목표 위치까지로 안정적이고 신속하게 이동시킬 수 있는 다중 크레인 협업을 통한 구조물 이송 시스템 및 이를 이용한 구조물 이송방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure transport system through multi-crane collaboration and a structure transport method using the same. More specifically, when moving a structure to a target location using multiple cranes, the positions and postures of the cranes are extracted and based on this. This relates to a structure transport system through multi-crane collaboration that can move to a target location stably and quickly by detecting and avoiding obstacles in the movement process and a structure transport method using the same.

크레인을 이용하여 거더와 같은 구조물을 교량 상부와 같은 목표 위치로 정확하게 이동시키는 과정에서 다양한 안전사고가 발생할 수 있다. 이에, 대한민국 등록특허 제10-1863115호에서는 크레인에 다양한 센서들을 위치시켜 크레인의 이동과정에서 크레인의 안전 정보를 제어하는 기술을 개시하고 있다. Various safety accidents can occur in the process of accurately moving a structure such as a girder to a target location such as the top of a bridge using a crane. Accordingly, Republic of Korea Patent No. 10-1863115 discloses a technology for controlling the crane's safety information during the crane's movement by placing various sensors on the crane.

또한, 일본국 등록특허 제3250159호에서도, 크레인에 센서를 설치하여 관련 신호를 입력받으며 크레인의 이동을 제어하는 크레인 제어 시스템을 개시하고 있다. Additionally, Japanese Patent No. 3250159 also discloses a crane control system that installs a sensor on a crane to receive relevant signals and control the movement of the crane.

즉, 이상과 같이, 크레인을 이용한 구조물 이동과정에서의 안전사고 방지 및 정확한 크레인 이동을 제어하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. In other words, as described above, various technologies are being developed to prevent safety accidents and accurately control crane movement in the process of moving structures using cranes.

나아가, 일본국 공개특허 제2001-240379호를 통해 확인되는 바와 같이, 복수의 크레인의 구동을 제어함에 있어, 복수의 크레인들이 서로 충돌하지 않고 작업을 수행하도록 제어하는 크레인 제어기술도 개시하고 있다. Furthermore, as confirmed through Japanese Patent Publication No. 2001-240379, crane control technology that controls the operation of a plurality of cranes so that the cranes perform work without colliding with each other is also disclosed.

다만 현재까지 개발되는 한 개 또는 복수 개의 크레인들의 구동을 제어하는 기술에서는, 단순히 크레인의 이동과정에서의 충돌이나 상호간의 충돌을 방지하기 위한 제어기술들 중심으로 개발되고 있는 것으로, 상호간의 협업을 수행함에 있어 이동과정에서의 상호간의 충돌 외에, 주변 장애물들을 효과적으로 탐지하여 이를 효과적이고 신속하게 회피하기 위한 제어기술들에 대한 개발은 미진한 상황이다. However, in the technology to control the operation of one or more cranes developed to date, the development is centered on control technologies to simply prevent collisions during the movement of the cranes or collisions between them, and thus perform mutual collaboration. In addition to collisions during the movement process, the development of control technologies to effectively detect and quickly avoid surrounding obstacles is insufficient.

대한민국 등록특허 제10-1863115호Republic of Korea Patent No. 10-1863115 일본국 등록특허 제3250159호Japanese Patent No. 3250159 일본국 공개특허 제2001-240379호Japanese Patent Publication No. 2001-240379

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 다중 크레인을 이용하여 구조물을 목표 위치로 이동하는 경우, 크레인들의 위치 및 자세를 추출하여 이를 바탕으로 이동 과정에서의 장애물을 신속하고 정확하게 탐지 및 회피함으로써, 목표 위치까지로 안정적이고 신속하게 이동시킬 수 있는 다중 크레인 협업을 통한 구조물 이송 시스템을 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention was conceived from this point, and the purpose of the present invention is to extract the positions and postures of the cranes when moving a structure to a target location using multiple cranes, and based on this, to remove obstacles in the moving process. The goal is to provide a structure transport system through multi-crane collaboration that can stably and quickly move to the target location by quickly and accurately detecting and avoiding it.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 구조물 이송 시스템을 이용한 구조물 이송방법을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a structure transport method using the structure transport system.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 구조물 이송시스템은 적어도 2개의 크레인들을 이용하여 구조물을 이송시키며 통합 관제부를 포함한다. 이 경우, 상기 통합 관제부는, 상기 구조물의 목표 위치를 바탕으로 생성된 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 바탕으로 상기 크레인들의 구동을 제어하는 구동 명령부, 상기 크레인들의 위치 및 자세를 모니터링하는 크레인 모니터링부, 및 상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면상의 장애물을 탐지하는 장애물 모니터링부를 포함한다. A structure transport system according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above transports a structure using at least two cranes and includes an integrated control unit. In this case, the integrated control unit includes a drive command unit that controls the operation of the cranes based on the optimal path generated based on the target position of the structure and the work plan of the cranes, and a crane that monitors the position and posture of the cranes. It includes a monitoring unit and an obstacle monitoring unit that detects obstacles on a plane formed by the structure connected to the cranes.

일 실시예에서, 상기 통합 관제부는, 상기 구조물의 이송에서 상기 장애물과의 충돌 가능성이 확인되면, 상기 구조물의 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 수정할 수 있다. In one embodiment, when the possibility of collision with the obstacle is confirmed during transportation of the structure, the integrated control unit may modify the optimal path of the structure and the work plan of the cranes.

일 실시예에서, 상기 크레인 모니터링부는, 상기 크레인들 각각에 구비되는 GPS 센서를 이용하여, 호이스트의 현재 길이, 선회 상태 정보 및 붐 정보를 바탕으로 상기 크레인들 각각의 위치 및 자세를 모니터링할 수 있다. In one embodiment, the crane monitoring unit may monitor the position and posture of each of the cranes based on the current length of the hoist, swing state information, and boom information using a GPS sensor provided in each of the cranes. .

일 실시예에서, 상기 선회 상태 정보는 선회 입력을 통해 획득되는 선회 중심 및 선회 반경 정보를 포함하고, 상기 붐 정보는 붐각 입력을 통해 획득되는 붐 회전 중심, 붐 각 및 붐 길이 정보를 포함할 수 있다. In one embodiment, the turning state information may include turning center and turning radius information obtained through turning input, and the boom information may include boom rotation center, boom angle, and boom length information obtained through boom angle input. there is.

일 실시예에서, 상기 장애물 모니터링부는, 상기 크레인들 각각에 구비되는 라이다(Lidar)를 이용하여, 상기 장애물을 탐지할 수 있다. In one embodiment, the obstacle monitoring unit may detect the obstacle using Lidar provided in each of the cranes.

일 실시예에서, 상기 장애물 모니터링부는, 상기 라이다를 이용하여 획득된 점군 데이터들 중에서, 상기 구조물의 위치를 고려하여 정의되는 관심 영역에 포함되는 점군을 바탕으로 상기 장애물을 탐지할 수 있다. In one embodiment, the obstacle monitoring unit may detect the obstacle based on a point cloud included in an area of interest defined in consideration of the location of the structure, among point cloud data acquired using the LIDAR.

일 실시예에서, 상기 관심 영역은, 상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면으로부터, 수직 방향으로 소정의 옵셋(offset)값을 설정하여 정의할 수 있다. In one embodiment, the area of interest may be defined by setting a predetermined offset value in a vertical direction from a plane formed by the structure connected to the cranes.

일 실시예에서, 상기 통합 관제부는, 상기 크레인들의 위치를 초기화하고, 상기 크레인들과 상기 구조물의 위치를 정합하는 초기화부, 상기 구조물의 목표 위치를 바탕으로 상기 최적 경로를 생성하는 경로 생성부, 및 상기 최적 경로를 바탕으로 상기 작업 계획을 수립하는 계획 수립부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the integrated control unit includes an initialization unit that initializes the positions of the cranes and matches the positions of the cranes and the structure, a path creation unit that generates the optimal path based on the target position of the structure, And it may further include a plan establishment unit that establishes the work plan based on the optimal path.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 구조물 이송방법은 적어도 2개의 크레인들을 이용하여 구조물을 이송시킨다. 구체적으로, 상기 구조물의 목표 위치를 바탕으로 최적 경로를 생성하고, 상기 크레인들의 작업 계획을 수립한다. 상기 작업 계획을 바탕으로 상기 크레인들을 이용하여 상기 구조물을 이송한다. 상기 구조물을 이송하는 과정에서, 상기 크레인들의 위치 및 자세를 모니터링한다. 상기 구조물을 이송하는 과정에서, 상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면상의 장애물을 탐지한다. A structure transport method according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above transports a structure using at least two cranes. Specifically, an optimal path is created based on the target location of the structure, and a work plan for the cranes is established. The structure is transported using the cranes based on the work plan. In the process of transporting the structure, the position and posture of the cranes are monitored. In the process of transporting the structure, obstacles on a plane formed by the structure connected to the cranes are detected.

일 실시예에서, 상기 구조물 이송방법은, 상기 구조물을 이송하는 과정에서 상기 장애물과의 충돌 가능성을 판단하는 단계, 및 상기 장애물과 충돌 가능성이 존재하는 경우, 상기 구조물 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the structure transport method includes determining a possibility of collision with the obstacle in the process of transporting the structure, and when there is a possibility of collision with the obstacle, an optimal path for the structure and a work plan for the cranes. It may further include a step of modifying .

일 실시예에서, 상기 최적 경로 생성 및 작업 계획 수립 전에, 상기 크레인들의 위치를 초기화하고, 상기 크레인들과 상기 구조물의 위치를 정합하는 단계, 및 상기 구조물의 목표 위치를 입력하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, before generating the optimal path and establishing a work plan, initializing the positions of the cranes, matching the positions of the cranes and the structure, and inputting the target position of the structure may be further included. You can.

일 실시예에서, 상기 크레인들의 위치 및 자세를 모니터링하는 단계는, 상기 크레인들 각각에 구비되는 GPS 센서를 이용하고, 호이스트의 현재 길이를 연산하는 단계, 선회 입력을 통해 선회 중심 및 선회 반경을 연산하는 단계, 및 붐각 입력을 통해 붐 회전 중심, 붐 각 및 붐 길이를 연산하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of monitoring the position and posture of the cranes includes calculating the current length of the hoist using a GPS sensor provided in each of the cranes, and calculating the turning center and turning radius through turning input. It may include calculating the boom rotation center, boom angle, and boom length through boom angle input.

일 실시예에서, 상기 장애물을 탐지하는 단계는, 상기 크레인들 각각에 구비되는 라이다(Lidar)를 이용하여 점군 데이터를 획득하는 단계, 상기 라이다의 하부에 클러스터링된 점군을 추출하는 단계, 상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면을 바탕으로, 관심 영역을 정의하는 단계, 및 상기 관심 영역에 포함된 점군을 추출하여 상기 장애물을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of detecting the obstacle includes acquiring point cloud data using Lidar provided in each of the cranes, extracting a point cloud clustered at a lower portion of the Lidar, It may include defining an area of interest based on a plane formed by the structure connected to the cranes, and detecting the obstacle by extracting a point cloud included in the area of interest.

일 실시예에서, 상기 관심 영역을 정의하는 단계에서, 상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면으로부터, 수직 방향으로 소정의 옵셋(offset)값을 설정하여 정의할 수 있다. In one embodiment, in the step of defining the region of interest, it may be defined by setting a predetermined offset value in the vertical direction from the plane formed by the structure connected to the cranes.

본 발명의 실시예들에 의하면, 적어도 2개 이상의 크레인들을 이용하여 구조물을 목표 위치로 이송하는 경우, 최적 경로 및 작업 계획을 바탕으로 크레인의 자동 구동을 제어할 수 있으며, 특히 장애물과의 충돌 가능성이 확인되는 경우, 상기 최적 경로 및 작업 계획의 수정이 가능하므로, 신속하고 안정적인 구조물의 이송이 가능하다. According to embodiments of the present invention, when transporting a structure to a target location using at least two or more cranes, automatic operation of the crane can be controlled based on the optimal path and work plan, especially the possibility of collision with obstacles. If this is confirmed, the optimal path and work plan can be modified, allowing rapid and stable transfer of the structure.

이 경우, 크레인들의 위치 및 자세는 단순히 GPS 센서만을 이용하여 획득되는 정보로 용이하게 획득이 가능하며, 장애물은 라이다를 이용하여 탐지되므로, 센서의 개수 및 종류를 최소화하면서도 최적의 경로 및 작업 계획의 도출이 가능하다. In this case, the location and posture of the cranes can be easily obtained with information obtained simply using GPS sensors, and obstacles are detected using LiDAR, so optimal path and work planning is achieved while minimizing the number and type of sensors. is possible to derive.

특히, 크레인들의 위치 및 자세는 호이스트의 길이, 선회 상태 정보 및 붐 정보만으로 쉽게 연산되어 도출되므로, 연산 시간이 최소화되어 실시간으로 위치 및 자세의 도출이 가능하다. In particular, the positions and postures of the cranes are easily calculated and derived using only the length of the hoist, the turning state information, and the boom information, so the calculation time is minimized and the positions and postures can be derived in real time.

또한, 장애물의 경우, 라이다를 통해 획득되는 점군 데이터들 중에서, 소정의 정의된 관심 영역에서의 점군 데이터들만 추출되어 장애물의 탐지가 가능하므로, 점군 데이터의 처리를 위한 시간을 최소화할 수 있어, 신속한 연산 및 장애물 정보 획득이 가능하다. In addition, in the case of obstacles, among the point cloud data acquired through LIDAR, only the point cloud data in a defined area of interest is extracted to enable detection of the obstacle, thereby minimizing the time for processing the point cloud data. It is possible to quickly calculate and obtain obstacle information.

이 경우, 복수의 크레인들을 이용하는 경우, 구조물이 양 끝단의 위치가 서로 다를 수 있으므로, 상기 관심 영역을 정의하는 경우 구조물이 형성하는 평면을 고려함으로써, 실제 구조물의 이송에 직접 연관된 장애물만 추출하여 최적 경로의 수정이 가능하므로, 불필요한 처리 시간을 최소화하여, 신속하고 효과적인 장애물 회피가 가능하게 된다. In this case, when using a plurality of cranes, the positions of the two ends of the structure may be different from each other, so when defining the area of interest, by considering the plane formed by the structure, only obstacles directly related to the transport of the actual structure are extracted to optimize the structure. Since the path can be modified, unnecessary processing time is minimized and rapid and effective obstacle avoidance is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 구조물 이송 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 구조물 이송 시스템을 이용한 구조물 이송방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 크레인을 이용한 구조물 이송단계를 상세히 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 크레인의 위치 및 자세 모니터링 단계를 상세히 도시한 흐름도이다.
도 5는 도 3의 구조물 주변 장애물 모니터링 단계를 상세히 도시한 흐름도이다.
도 6은 도 1의 구조물 이송 시스템을 이용한 구조물 이송상태를 예시한 모식도이다.
도 7은 도 2의 구조물 목표 위치 입력단계를 예시한 모식도이다.
도 8은 도 2의 구조물 이송 최적경로 생성 및 크레인 작업 계획 수립단계를 예시한 모식도이다.
도 9는 도 2의 장애물 충돌 가능성을 고려한 크레인을 이용한 구조물 이송 상태를 예시한 모식도이다.
도 10은 도 4의 호이스트 길이 최소화 후 연장된 현재 길이 연산단계를 예시한 모식도이다.
도 11은 도 4의 선회 입력을 통한 선회 중심 및 선회 반경 연산단계를 예시한 모식도이다.
도 12는 도 4의 붐각 입력을 통한 붐 회전 중심, 붐 각 및 붐 길이 연산단계를 예시한 모식도이다.
도 13a 및 도 13b는 도 4의 크레인 위치 및 자세 추출단계를 예시한 모식도들이다.
도 14는 도 5의 추출된 점군에서 관심 영역을 설정하는 단계를 예시한 모식도이다.
도 15는 도 5의 제1 및 제2 크레인들에 연결된 구조물이 형성하는 평면 생성단계를 예시한 모식도이다.
도 16은 도 3의 구조물 주변 장애물 모니터링 결과의 예를 도시한 이미지이다. Figure 1 is a block diagram showing a structure transport system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a structure transport method using the structure transport system of Figure 1.
FIG. 3 is a flowchart showing in detail the structure transfer step using the crane of FIG. 2.
FIG. 4 is a flowchart illustrating in detail the position and attitude monitoring steps of the crane in FIG. 3.
FIG. 5 is a flowchart illustrating in detail the obstacle monitoring steps around the structure of FIG. 3.
Figure 6 is a schematic diagram illustrating a structure transport state using the structure transport system of Figure 1.
Figure 7 is a schematic diagram illustrating the structure target position input step of Figure 2.
Figure 8 is a schematic diagram illustrating the steps of creating an optimal structure transport path and establishing a crane work plan in Figure 2.
Figure 9 is a schematic diagram illustrating a structure transport state using a crane considering the possibility of collision with the obstacle shown in Figure 2.
Figure 10 is a schematic diagram illustrating the current length calculation step extended after minimizing the hoist length of Figure 4.
Figure 11 is a schematic diagram illustrating the turning center and turning radius calculation steps through the turning input of Figure 4.
Figure 12 is a schematic diagram illustrating the steps of calculating the boom rotation center, boom angle, and boom length through boom angle input in Figure 4.
Figures 13a and 13b are schematic diagrams illustrating the crane position and posture extraction step of Figure 4.
Figure 14 is a schematic diagram illustrating the step of setting a region of interest in the extracted point cloud of Figure 5.
Figure 15 is a schematic diagram illustrating the plane creation step formed by the structure connected to the first and second cranes of Figure 5.
FIG. 16 is an image showing an example of obstacle monitoring results around the structure of FIG. 3.

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. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

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. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 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. In this application, terms such as “comprise” or “consist of” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 구조물 이송 시스템을 도시한 블록도이다. Figure 1 is a block diagram showing a structure transport system according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 다중 크레인 협업을 통한 구조물 이송 시스템(10, 이하 구조물 이송시스템이라 함)은, 통합 관제부(100)를 포함하며, 구조물(500) 이송을 직접 수행하는 적어도 2개의 크레인부들(200, 300)을 포함한다. First, referring to FIG. 1, the structure transport system 10 (hereinafter referred to as the structure transport system) through multi-crane collaboration according to this embodiment includes an integrated control unit 100 and directly transports the structure 500. It includes at least two crane units (200, 300) that operate.

도 1을 포함하여 후술되는 도면을 통해서는 한 쌍의 제1 및 제2 크레인부들(200, 300)을 이용하여 상기 구조물(500)을 이송하는 것을 예시하였으나, 상기 크레인부들은 2개로 제한되지는 않으며, 3개 이상의 크레인부들이 협업을 통해 상기 구조물(500)을 이송하는 경우에도, 적용될 수 있음은 자명하다. In the drawings described later including FIG. 1, it is illustrated that the structure 500 is transported using a pair of first and second crane units 200 and 300, but the crane units are not limited to two. It is obvious that this can be applied even when three or more crane units collaborate to transport the structure 500.

나아가, 이하에서 설명되는 내용 역시, 자명한 범위 내에서 3개 이상의 크레인부들의 협업에 적용될 수 있음도 마찬가지이다. Furthermore, the content explained below can also be applied to the collaboration of three or more crane units within the scope of self-evidentity.

한편, 상기 제1 및 제2 크레인부들(200, 300) 각각은, 크레인(210, 310), GPS 센서(220, 320) 및 라이다(Lidar, 230, 330)를 포함하며, 3개 이상의 크레인부들이 적용되는 경우 각각의 크레인부가 포함하는 구성은 실질적으로 동일하다. Meanwhile, each of the first and second crane units 200 and 300 includes a crane 210 and 310, a GPS sensor 220 and 320, and a Lidar 230 and 330, and three or more cranes When parts are applied, the configuration included in each crane part is substantially the same.

상기 통합 관제부(100)는 초기화부(110), 경로 생성부(120), 계획 수립부(130), 구동 명령부(140), 크레인 모니터링부(150) 및 장애물 모니터링부(160)를 포함한다. The integrated control unit 100 includes an initialization unit 110, a path creation unit 120, a plan establishment unit 130, a drive command unit 140, a crane monitoring unit 150, and an obstacle monitoring unit 160. do.

이 경우, 상기 초기화부(110)는 상기 크레인들(210, 310)의 위치를 초기화하고, 상기 크레인들(210, 310)과 상기 구조물(500)의 위치를 정합한다. In this case, the initialization unit 110 initializes the positions of the cranes 210 and 310 and matches the positions of the cranes 210 and 310 and the structure 500.

상기 경로 생성부(120)는 상기 구조물(500)의 목표 위치를 바탕으로 상기 최적 경로를 생성한다. The path generator 120 generates the optimal path based on the target position of the structure 500.

상기 계획 수립부(130)는 상기 최적 경로를 바탕으로 상기 크레인들(210, 310)의 작업 계획을 수립한다. The plan establishment unit 130 establishes a work plan for the cranes 210 and 310 based on the optimal path.

상기 구동 명령부(140)는 상기 생성된 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 바탕으로 상기 크레인들(210, 310)의 구동을 제어한다. The driving command unit 140 controls the driving of the cranes 210 and 310 based on the generated optimal path and the work plan of the cranes.

상기 크레인 모니터링부(150)는 상기 구조물(500)을 이송하는 과정에서의 상기 크레인들(210, 310)의 위치 및 자세를 모니터링한다. The crane monitoring unit 150 monitors the positions and postures of the cranes 210 and 310 during the process of transporting the structure 500.

상기 장애물 모니터링부(160)는 상기 구조물(500)을 이송하는 과정에서의 상기 크레인들(210, 310)의 위치 및 자세를 고려하여, 충돌 가능한 장애물을 탐지한다. The obstacle monitoring unit 160 detects obstacles that can collide by considering the positions and postures of the cranes 210 and 310 during the process of transporting the structure 500.

이하에서는, 도 1의 구조물 이송 시스템 및 이를 이용한 구조물 이송방법을 후속되는 도면과 함께 동시에 설명한다. Hereinafter, the structure transport system of FIG. 1 and the structure transport method using the same will be described simultaneously with the following drawings.

도 2는 도 1의 구조물 이송 시스템을 이용한 구조물 이송방법을 도시한 흐름도이다. 도 3은 도 2의 크레인을 이용한 구조물 이송단계를 상세히 도시한 흐름도이다. 도 6은 도 1의 구조물 이송 시스템을 이용한 구조물 이송상태를 예시한 모식도이다. 도 7은 도 2의 구조물 목표 위치 입력단계를 예시한 모식도이다. 도 8은 도 2의 구조물 이송 최적경로 생성 및 크레인 작업 계획 수립단계를 예시한 모식도이다. 도 9는 도 2의 장애물 충돌 가능성을 고려한 크레인을 이용한 구조물 이송 상태를 예시한 모식도이다. Figure 2 is a flowchart showing a structure transport method using the structure transport system of Figure 1. FIG. 3 is a flowchart showing in detail the structure transfer step using the crane of FIG. 2. Figure 6 is a schematic diagram illustrating a structure transport state using the structure transport system of Figure 1. Figure 7 is a schematic diagram illustrating the structure target position input step of Figure 2. Figure 8 is a schematic diagram illustrating the steps of creating an optimal structure transport path and establishing a crane work plan in Figure 2. Figure 9 is a schematic diagram illustrating a structure transport state using a crane considering the possibility of collision with the obstacle shown in Figure 2.

도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 구조물 이송 시스템(10)을 이용하여 상기 구조물(500)을 이송하는 구조물 이송방법에서는, 우선, 상기 초기화부(110)에서 상기 크레인들(210, 310)의 위치를 초기화하고 상기 구조물(500)의 위치를 정합시킨다(단계 S100). Referring to FIGS. 1, 2, and 6, in the structure transport method of transporting the structure 500 using the structure transport system 10, first, the cranes 210, 310) is initialized and the position of the structure 500 is matched (step S100).

즉, 상기 구조물(500)에 대한 이송을 수행하기 전에, 상기 크레인들(210, 310) 각각의 위치를 초기화하고, 상기 크레인들(210, 310) 각각의 초기 위치와 상기 구조물(500)의 위치 사이를 정합하여, 상기 크레인들(210, 310)에 대한 상기 구조물(500)의 위치 정보를 획득하게 된다. That is, before performing transfer of the structure 500, the positions of each of the cranes 210 and 310 are initialized, and the initial position of each of the cranes 210 and 310 and the position of the structure 500 are initialized. By matching them, location information of the structure 500 with respect to the cranes 210 and 310 is obtained.

이 경우, 상기 크레인들(210, 310) 각각의 초기 위치에는, 제1 크레인(210)의 제1 차량부(211)의 초기 위치정보, 제1 붐 부(212)의 초기 자세정보, 제2 크레인(310)의 제2 차량부(311)의 초기 위치정보, 및 제2 붐 부(312)의 초기 자세정보가 포함될 수 있다. In this case, the initial position of each of the cranes 210 and 310 includes initial position information of the first vehicle unit 211 of the first crane 210, initial attitude information of the first boom unit 212, and the second Initial position information of the second vehicle unit 311 of the crane 310 and initial posture information of the second boom unit 312 may be included.

한편, 본 실시예에서 상기 제1 및 제2 크레인부들(200, 300)과 상기 통합 관제부(100) 사이에서는 유선 또는 무선 데이터 통신이 수행되며, 이에 따라 원격으로 상기 통합 관제부(100)에서 상기 제1 및 제2 크레인부들(200, 300)의 제어가 가능하게 된다. Meanwhile, in this embodiment, wired or wireless data communication is performed between the first and second crane units 200 and 300 and the integrated control unit 100, and accordingly, the integrated control unit 100 remotely Control of the first and second crane units 200 and 300 is possible.

이 후, 상기 통합 관제부(100)로 상기 구조물(500)의 목표 위치에 대한 정보가 입력된다(단계 S200). Afterwards, information about the target position of the structure 500 is input to the integrated control unit 100 (step S200).

즉, 도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 정합된 상기 구조물(500)의 현재 위치, 즉 초기 위치(S1, S2)가 획득된 후, 최종적으로 상기 구조물(500)이 위치하여야 할 목표 위치(T1, T2) 정보가 제공된다(단계 S200). That is, referring to FIGS. 1, 2, and 7, after the current position, that is, the initial position (S1, S2), of the matched structure 500 is obtained, the structure 500 should be finally located. Target location (T1, T2) information is provided (step S200).

이 경우, 상기 구조물(500)이 예를 들어, 교량(510, 520)의 상부에 위치하는 거더인 경우라면, 상기 정합되는 초기 위치(S1, S2)는 상기 구조물(500)의 양 끝단의 위치이고, 상기 목표 위치(T1, T2)는 상기 한 쌍의 교량(510, 520) 상의 위치일 수 있다. In this case, if the structure 500 is, for example, a girder located at the top of a bridge 510 or 520, the matched initial positions S1 and S2 are the positions of both ends of the structure 500. , and the target positions T1 and T2 may be positions on the pair of bridges 510 and 520.

이 후, 도 1, 도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 경로 생성부(120)는 상기 입력된 목표 위치(T1, T2)를 바탕으로 상기 구조물(500)이 이송되어야 하는 최적 경로(PATH)를 생성하고, 이와 함께, 상기 계획 수립부(130)에서는 상기 입력된 목표 위치(T1, T2) 및 상기 최적 경로를 바탕으로 상기 크레인들(210, 220)이 수행하여야할 작업 계획을 수립한다(단계 S300). Thereafter, referring to FIGS. 1, 2, and 8, the path generator 120 creates an optimal path (PATH) along which the structure 500 must be transported based on the input target positions (T1, T2). Generates, and together with this, the plan establishment unit 130 establishes a work plan to be performed by the cranes 210 and 220 based on the input target positions (T1 and T2) and the optimal path ( Step S300).

이 경우, 상기 작업 계획이란, 상기 구조물(500)이 상기 최적 경로(PATH)를 따라 이송되기 위해, 상기 크레인들(210, 220)이 수행되어야 하는 일련의 세부 동작들을 의미한다. In this case, the work plan means a series of detailed operations that the cranes 210 and 220 must perform in order for the structure 500 to be transported along the optimal path (PATH).

이 후, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 구동 명령부(140)는 상기 생성된 최적 경로(PATH) 및 상기 수립된 작업 계획을 바탕으로 상기 크레인들(210, 220)의 구동을 제어하며, 이를 통해 상기 구조물(500)은 이송된다(단계 S400). Afterwards, referring to FIGS. 1 and 2, the drive command unit 140 controls the driving of the cranes 210 and 220 based on the generated optimal path (PATH) and the established work plan. , Through this, the structure 500 is transported (step S400).

이 경우, 상기 구동 명령부(140)의 제어 명령은 원격으로 상기 크레인들(210, 220)로 제공될 수 있으므로, 이에 따라 상기 크레인들(210, 220)은 자동으로 구동될 수 있다. In this case, the control command of the drive command unit 140 can be provided remotely to the cranes 210 and 220, so the cranes 210 and 220 can be automatically driven accordingly.

물론, 이와 달리, 상기 크레인들(210, 220)을 구동하기 위해 별도의 작업자가 탑승할 수도 있으며, 이 경우, 상기 구동 명령부(140)에서 제공되는 제어 명령은 상기 크레인들(210, 220)에 구비되는 별도의 모니터 등을 통해 표시되며, 이를 바탕으로 상기 작업자가 수동으로 상기 크레인들(210, 220)을 구동시킬 수도 있다. Of course, alternatively, a separate worker may be on board to drive the cranes 210 and 220. In this case, the control command provided from the drive command unit 140 is used to drive the cranes 210 and 220. It is displayed through a separate monitor provided, and based on this, the worker can manually drive the cranes 210 and 220.

나아가, 상기 크레인들(210, 220)의 구동 명령이란, 상기 차량부들(211, 311)의 이동 명령, 및 상기 붐 부들(212, 312)의 이동 명령을 모두 포함함은 자명하다. Furthermore, it is obvious that the driving command for the cranes 210 and 220 includes both a movement command for the vehicle units 211 and 311 and a movement command for the boom units 212 and 312.

한편, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 구동 명령부(140)에서의 구동 제어를 통한 상기 구조물(500)의 이송에서는(단계 S400), 상기 크레인들(210, 310)의 위치 및 자세를 모니터링하고(단계 S410), 상기 구조물 주변의 장애물을 탐지하여(단계 S420), 상기 탐지된 장애물이 상기 구조물(500) 또는 상기 크레인들(210, 310)에 충돌 가능성이 존재하는가의 여부를 판단한다(단계 S500). Meanwhile, referring to FIGS. 1, 2, 3, and 9, in the transport of the structure 500 through drive control in the drive command unit 140 (step S400), the cranes 210 and 310 ) monitors the position and posture (step S410), detects obstacles around the structure (step S420), and there is a possibility that the detected obstacles collide with the structure 500 or the cranes 210 and 310. Determine whether or not to do so (step S500).

즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 크레인들(210, 310)에 의해 상기 구조물(500)을 이송하는 과정에서, 상기 최적 경로(PATH) 및 계획된 작업 영역, 즉 모니터링 영역(A1, A2)에서 상기 크레인들(210, 310)의 위치 및 자세를 모니터링하며, 이와 동시에 상기 구조물(500) 주변의 장애물을 탐지한다. That is, as shown in FIG. 9, in the process of transporting the structure 500 by the cranes 210 and 310, the optimal path (PATH) and the planned work area, that is, the monitoring area (A1 and A2) The position and posture of the cranes 210 and 310 are monitored, and at the same time, obstacles around the structure 500 are detected.

그리하여, 상기 충돌 가능성이 존재하지 않는다면, 상기 구조물(500)이 상기 목표 위치(T1, T2)로 이송될 때까지(단계 S700), 상기 구조물(500)을 이송한다. Therefore, if the possibility of collision does not exist, the structure 500 is transported until the structure 500 is transported to the target positions T1 and T2 (step S700).

이와 달리, 상기 충돌 가능성이 존재한다면, 상기 구동 명령부(140)에서는 상기 장애물을 고려하여, 상기 구조물(500)의 최적 경로(PATH) 및 작업 계획을 수정한다(단계 S600). In contrast, if the possibility of collision exists, the drive command unit 140 modifies the optimal path (PATH) and work plan of the structure 500 in consideration of the obstacle (step S600).

이러한, 상기 최적 경로 및 작업 계획의 수정은, 실시간으로 장애물과의 충돌 가능성을 판단하여, 실시간으로 수행되며, 이를 통해 최종적으로 주변 장애물과의 충돌을 회피하며 목표 위치(T1, T2)로 구조물(500)의 이송을 수행할 수 있다. This modification of the optimal path and work plan is performed in real time by determining the possibility of collision with obstacles in real time, thereby ultimately avoiding collision with surrounding obstacles and moving the structure (T1, T2) to the target location (T1, T2). 500) transfers can be performed.

이하에서는, 상기 크레인 모니터링부(150)에 의해 수행되는 상기 크레인들(210, 310)의 위치 및 자세를 모니터링하는 단계(단계 S410), 및 상기 장애물 모니터링부(160)에 의해 수행되는 상기 구조물 주변의 장애물을 탐지하는 단계(단계 S420)를 상세히 설명한다. Hereinafter, the step of monitoring the position and posture of the cranes 210 and 310 performed by the crane monitoring unit 150 (step S410), and the surrounding of the structure performed by the obstacle monitoring unit 160. The step of detecting obstacles (step S420) will be described in detail.

도 4는 도 3의 크레인의 위치 및 자세 모니터링 단계를 상세히 도시한 흐름도이다. 도 10은 도 4의 호이스트 길이 최소화 후 연장된 현재 길이 연산단계를 예시한 모식도이다. 도 11은 도 4의 선회 입력을 통한 선회 중심 및 선회 반경 연산단계를 예시한 모식도이다. 도 12는 도 4의 붐각 입력을 통한 붐 회전 중심, 붐 각 및 붐 길이 연산단계를 예시한 모식도이다. 도 13a 및 도 13b는 도 4의 크레인 위치 및 자세 추출단계를 예시한 모식도들이다. FIG. 4 is a flowchart illustrating in detail the position and attitude monitoring steps of the crane in FIG. 3. Figure 10 is a schematic diagram illustrating the current length calculation step extended after minimizing the hoist length of Figure 4. Figure 11 is a schematic diagram illustrating the turning center and turning radius calculation steps through the turning input of Figure 4. Figure 12 is a schematic diagram illustrating the steps of calculating the boom rotation center, boom angle, and boom length through boom angle input in Figure 4. Figures 13a and 13b are schematic diagrams illustrating the crane position and posture extraction step of Figure 4.

우선, 상기 크레인들(210, 310)의 위치 및 자세를 모니터링하는 단계(단계 S410)에서는, 도 4 및 도 10을 참조하면, 상기 크레인들(210, 310) 각각에 구비되는 GPS 센서들(220, 320)을 이용하여 호이스트(213, 313)의 길이를 최소화한 후, 다시 연장시켜 연장된 현재의 호이스트의 길이를 연산한다(단계 S411). First, in the step of monitoring the positions and postures of the cranes 210 and 310 (step S410), referring to FIGS. 4 and 10, the GPS sensors 220 provided on each of the cranes 210 and 310 After minimizing the length of the hoists 213 and 313 using , 320), they are extended again and the length of the current extended hoist is calculated (step S411).

이 경우, 상기 GPS 센서들(220, 320)은, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 호이스트(213, 313)의 끝단 상에 구비된다. 또한, 후술하겠으나, 상기 GPS 센서들(220, 320)은 붐 부(212, 312)의 끝단에도 구비될 수 있다. In this case, the GPS sensors 220 and 320 are provided on the ends of the hoists 213 and 313, as shown in FIGS. 6 and 10. Additionally, as will be described later, the GPS sensors 220 and 320 may also be provided at the ends of the boom units 212 and 312.

즉, 상기 호이스트(213, 313)의 길이를 최소화한 상태(z₀)로부터 연장시켜 현재의 호이스트의 위치(z₁) 정보를 획득하면, 상기 호이스트의 현재의 연장된 길이(l_hoist) 정보를 획득할 수 있다. In other words, if the length of the hoist (213, 313) is extended from the minimized state (z ₀ ) to obtain the current position (z ₁ ) information of the hoist, the current extended length (l _hoist ) information of the hoist is obtained. It can be obtained.

이러한 호이스트의 길이 연산은, 상기 크레인들(210, 310) 각각에 대하여 별도로 수행한다. 나아가, 상기 호이스트(213, 313)의 길이를 최소호한 상태(z₀)에 대한 정보는, 상기 구조물(500)을 이송시키기 전의 초기 상태의 입력 정보를 통해 획득할 수 있다. This hoist length calculation is performed separately for each of the cranes 210 and 310. Furthermore, information about the state (z ₀ ) in which the length of the hoists 213 and 313 is minimized can be obtained through input information of the initial state before transporting the structure 500.

이 후, 도 4 및 도 11을 참조하면, 선회 입력을 통해 선회 중심 및 선회 반경을 연산한다(단계 S412). Afterwards, referring to FIGS. 4 and 11 , the turning center and turning radius are calculated through turning input (step S412).

즉, 상기 크레인들(210, 310) 각각에 대하여, 차량부(211, 311)를 고정시킨 상태에서, 붐부(212, 312)를 제3 방향(Z, 상하 방향)을 회전 중심축으로 선회 회전(θ_swing)시킨다. That is, for each of the cranes 210 and 310, while the vehicle parts 211 and 311 are fixed, the boom parts 212 and 312 are rotated around the central axis of rotation in the third direction (Z, up and down direction). (θ _swing ).

그리하여, 상기 선회 회전 과정에서, 상기 호이스트(213, 313)의 끝단에 위치한 GPS 센서(220, 320)의 서로 다른 3개의 위치들((x₁, y₁), (x₂, y₂), (x₃, y₃))을 바탕으로, 연산을 통해 선회 중심(x_swing, y_swing) 및 선회 반경(R_swing)을 획득한다. Therefore, in the pivot rotation process, three different positions ((x ₁ , y ₁ ), (x ₂ , y ₂ ) of the GPS sensors 220 and 320 located at the ends of the hoists 213 and 313, Based on (x ₃ , y ₃ )), the turning center (x _swing , y _swing ) and turning radius (R _swing ) are obtained through calculation.

즉, 상기 서로 다른 3개의 위치들은 미지수 A, B, C가 포함된 하기 식 (1)로 표현될 수 있으며, 상기 식 (1)로부터 미지수 A, B, C를 획득하면, 하기 식 (2) 및 식 (3)을 통해 상기 선회 중심 및 선회 반경을 연산할 수 있다. That is, the three different positions can be expressed as the following equation (1) including the unknowns A, B, and C, and if the unknowns A, B, and C are obtained from the equation (1), the following equation (2) And the turning center and turning radius can be calculated through equation (3).

식 (1) Equation (1)

식 (2) Equation (2)

식 (3) Equation (3)

이 후, 도 4 및 도 12를 참조하면, 붐 각 입력을 통해 붐 회전 중심, 붐 각, 및 붐 길이를 연산한다(단계 S413). Afterwards, referring to FIGS. 4 and 12 , the boom rotation center, boom angle, and boom length are calculated through boom angle input (step S413).

즉, 상기 크레인들(210, 310) 각각에 대하여, 차량부(211, 311)를 고정시킨 상태에서, 붐부(212, 312)를 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 붐 각 회전(θ_luff)시킨다. That is, for each of the cranes 210 and 310, with the vehicle parts 211 and 311 fixed, the boom parts 212 and 312 are rotated in the second direction (Y) about the central axis of the boom angle (θ). _luff ).

그리하여, 상기 붐 각 회전 과정에서, 상기 호이스트(213, 313)의 끝단에 위치한 GPS 센서(220, 320)의 서로 다른 3개의 위치들((x₁, y₁), (x₂, y₂), (x₃, y₃)), 및 상기 붐 부(212, 312)의 끝단에 위치한 GPS 센서(220, 320)의 서로 다른 3개의 위치들((x₁, z₁+l_hoist), (x₂, z₂+l_hoist), (x₃, z₃+l_hoist))을 바탕으로, 연산을 통해 붐 회전 중심(x_luff, z_luff), 붐 각(θ_luff) 및 붐 길이(R_boom)를 획득한다. Therefore, during each rotation of the boom, three different positions ((x ₁ , y ₁ ), (x ₂ , y ₂ ) of the GPS sensors 220, 320 located at the ends of the hoists 213, 313 , (x ₃ , y ₃ )), and three different positions ((x ₁ , z ₁ +l _hoist ), ( Based on x ₂ , z ₂ +l _hoist ), (x ₃ , z ₃ +l _hoist )), the boom rotation center (x _luff , z _luff ), boom angle (θ _luff ), and boom length (R) are calculated through calculations. _boom ).

즉, 상기 서로 다른 6개의 위치들은 미지수 D, E, F가 포함된 하기 식 (4)로 표현될 수 있으며, 상기 식 (4)로부터 미지수 D, E, F를 획득하면, 하기 식 (5), 식 (6) 및 식 (7)을 통해 상기 붐 회전 중심, 붐 각 및 붐 길이를 연산할 수 있다. In other words, the six different positions can be expressed as the following equation (4) including the unknowns D, E, and F. If the unknowns D, E, and F are obtained from the equation (4), the following equation (5) , the boom rotation center, boom angle, and boom length can be calculated through equations (6) and (7).

식 (5) Equation (5)

식 (6) Equation (6)

식 (7) Equation (7)

식 (8) Equation (8)

그리하여, 최종적으로 도 4, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상기 크레인들(210, 310) 각각의 위치 및 자세를 추출한다(단계 S414). Therefore, finally, referring to FIGS. 4, 13a, and 13b, the positions and postures of each of the cranes 210 and 310 are extracted (step S414).

이 후, 상기 구조물(500) 주변의 장애물을 탐지하는 단계(단계 S420)를 설명하면 하기와 같다. Afterwards, the step of detecting obstacles around the structure 500 (step S420) will be described as follows.

도 5는 도 3의 구조물 주변 장애물 모니터링 단계를 상세히 도시한 흐름도이다. 도 14는 도 5의 추출된 점군에서 관심 영역을 설정하는 단계를 예시한 모식도이다. 도 15는 도 5의 제1 및 제2 크레인들에 연결된 구조물이 형성하는 평면 생성단계를 예시한 모식도이다. 도 16은 도 3의 구조물 주변 장애물 모니터링 결과의 예를 도시한 이미지이다. FIG. 5 is a flowchart illustrating in detail the obstacle monitoring steps around the structure of FIG. 3. Figure 14 is a schematic diagram illustrating the step of setting a region of interest in the extracted point cloud of Figure 5. Figure 15 is a schematic diagram illustrating the plane creation step formed by the structure connected to the first and second cranes of Figure 5. FIG. 16 is an image showing an example of obstacle monitoring results around the structure of FIG. 3.

상기 구조물(500) 주변의 장애물을 탐지하는 단계(단계 S420)에서는, 우선, 도 5를 참조하면, 상기 크레인들(210, 220)에 구비되는 라이다들(230, 330)을 통해, 각각의 크레인들(210, 220)에 대하여 점군(points) 데이터를 각각 획득한다(단계 S421). In the step of detecting obstacles around the structure 500 (step S420), first, referring to FIG. 5, each crane is detected through lidars 230 and 330 provided on the cranes 210 and 220. Point cloud data is acquired for fields 210 and 220, respectively (step S421).

이 경우, 상기 라이다들(230, 330)은 각각의 크레인들(210, 220)의 붐 부(212, 312)의 끝단에 구비될 수 있다. In this case, the lidars 230 and 330 may be provided at the ends of the boom parts 212 and 312 of each crane 210 and 220.

한편, 상기 라이다들(230, 330)을 통해 획득되는 점군 데이터는, 360도 전체에 걸친 전방위 점군 데이터가 획득된다. 그러나, 본 실시예에서의 구조물 이송시에, 상기 구조물(500)은 항상 상기 라이다들(230, 330)의 하부에 위치하게 된다. Meanwhile, the point cloud data acquired through the LIDARs 230 and 330 is omnidirectional point cloud data spanning all 360 degrees. However, when transporting the structure in this embodiment, the structure 500 is always located below the lidars 230 and 330.

이에, 도 5 및 도 14를 참조하면, 상기 라이다들(230, 330)에 의해 각각 획득된 점군 데이터들 중에서, 상기 라이다들(230, 330)의 하부에 클러스터링(clustering)된 점군을 각각 추출한다(단계 S422). Accordingly, referring to FIGS. 5 and 14, from the point cloud data acquired by the LIDARs 230 and 330, the point clouds clustered at the bottom of the LIDARs 230 and 330 are extracted, respectively. (Step S422).

즉, 상기 제1 라이다(230)는 상기 제1 크레인(210)에 대하여, 상기 제1 라이다(230)의 하부에 클러스터링된 점군(P1, P2, P3, PS, PC1)을 추출하고, 마찬가지로 상기 제2 라이다(330)는 상기 제2 크레인(310)에 대하여, 상기 제2 라이다(330)의 하부에 클러스터링된 점군(P1, P2, P3, PS, PC2)을 추출한다. That is, the first LIDAR 230 extracts a point group (P1, P2, P3, PS, PC1) clustered at the lower part of the first LIDAR 230 with respect to the first crane 210, Likewise, the second LIDAR 330 extracts a point group (P1, P2, P3, PS, PC2) clustered at the lower part of the second LIDAR 330 with respect to the second crane 310.

이 후, 도 5, 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 크레인들(210, 310)에 연결된 구조물(500)이 형성하는 평면을 바탕으로, 관심 영역을 정의한다(단계 S423). Afterwards, referring to FIGS. 5, 14, and 15, a region of interest is defined based on the plane formed by the structure 500 connected to the cranes 210 and 310 (step S423).

예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 크레인을 통한 구조물(500)의 이송에서 항상 상기 구조물(500)이 지면과 수평인 상태라면, 상기 관심 영역(AC)은 지면에 평행하게 연장되는 영역으로 정의될 수 있다. For example, as shown in FIG. 14, if the structure 500 is always horizontal to the ground when transporting the structure 500 through a crane, the area of interest AC is an area extending parallel to the ground. It can be defined as:

그러나, 본 실시예의 경우, 적어도 2개 이상의 크레인들을 통해 상기 구조물을 이송시키는 것으로, 상기 크레인들을 통한 이송과정에서 상기 구조물(500)은 항상 지면에 수평인 상태를 유지할 수는 없다. However, in the case of this embodiment, the structure is transported through at least two cranes, and the structure 500 cannot always maintain a horizontal state on the ground during the transportation process through the cranes.

이에, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 크레인들(210, 310)을 통한 이송과정에서 상기 구조물(500)은 지면에 평행하지 않을 수 있으며, 따라서, 상기 구조물(500)이 형성하는 평면, 즉 상기 구조물(500)이 지면에 대하여 기울어지는 상태를 고려하여 상기 관심영역(AC)을 정의한다. Accordingly, as shown in FIG. 15, during the transfer process through the cranes 210 and 310, the structure 500 may not be parallel to the ground, and therefore, the plane formed by the structure 500, i.e. The area of interest (AC) is defined by considering the state in which the structure 500 is inclined with respect to the ground.

이 경우, 상기 관심영역(AC)은, 상기 단계 S422를 통해 추출된 점군들(PC1, PC2)로부터 상기 구조물(500)의 상기 제3 방향(Z)으로의 위치(ZP)를 도출하고, 상기 제3 방향(Z)으로의 위치를 기준으로 상하 방향(제3 방향)으로 소정의 옵셋(offset)값(off1, off2)을 입력하여 정의할 수 있다. In this case, the area of interest (AC) derives the position (ZP) of the structure 500 in the third direction (Z) from the point clouds (PC1, PC2) extracted through step S422, and It can be defined by inputting predetermined offset values (off1, off2) in the up and down direction (third direction) based on the position in the third direction (Z).

이 경우, 상기 상하 방향으로의 옵셋값들, off1 및 off2은 동일하게 정의될 수 있다. In this case, the offset values in the up and down directions, off1 and off2, may be defined the same.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 구조물(500)은 지면에 대하여 기울어지도록 위치할 수 있으므로, 상기 관심영역(AC)을 정의하는 경우, 상기 제1 크레인(210)에서 확인되는 상기 구조물(500)의 점군(PC1)을 기준으로 정의되는 제3 방향으로의 관심영역과, 상기 제2 크레인(31)에서 확인되는 상기 구조물(500)의 점군(PC2)을 기준으로 정의되는 제3 방향으로의 관심영역을 연장시켜야 한다. Meanwhile, as described above, the structure 500 may be positioned to be inclined with respect to the ground, so when defining the area of interest (AC), the structure 500 confirmed by the first crane 210 A region of interest in the third direction defined based on the point cloud (PC1), and a region of interest in the third direction defined based on the point cloud (PC2) of the structure 500 confirmed by the second crane 31. must be extended.

그리하여, 전체적으로 도 15에 도시된 바와 같은 관심영역(AC)이 정의될 수 있으며, 상기 정의된 관심영역(AC)은 지면에 대하여 소정 각도 기울어지며 동일한 높이를 가지도록 연장되는 직육면체 형상의 3차원 구조체일 수 있다(이러한 3차원 구조체를 고려할 때, 상기 관심영역은 실질적으로는 관심 공간이라 할 수 있다). Thus, an area of interest (AC) as shown in FIG. 15 may be defined as a whole, and the defined area of interest (AC) is a three-dimensional structure in the shape of a rectangular parallelepiped that is inclined at a predetermined angle with respect to the ground and extends to have the same height. (Considering this three-dimensional structure, the region of interest can actually be said to be a space of interest).

이상과 같이, 상기 관심영역(AC)이 정의되면, 도 5 및 도 14를 참조하면, 상기 관심영역(AC)에 포함된 점군을 추출하여 최종적으로 장애물을 탐지한다(단계 S424). As described above, when the area of interest (AC) is defined, referring to FIGS. 5 and 14, the point cloud included in the area of interest (AC) is extracted and an obstacle is finally detected (step S424).

즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 라이다들(230, 330)에 의해 추출되는 점군들은, 예를 들어, 지면에 의한 점군들(P3), 지면에 수평인 제2 장애물(620)에 의한 점군들(P2), 지면에 수직인 제1 장애물(610)에 의한 점군들(P1, PS), 구조물(500)에 의한 점군들(PC1, PC2)과 같이, 다양하게 추출될 수 있다. That is, as shown in FIG. 14, the point clouds extracted by the LIDARs 230 and 330 are, for example, the point clouds P3 by the ground and the second obstacle 620 horizontal to the ground. It can be extracted in various ways, such as point clouds (P2), point clouds (P1, PS) due to the first obstacle 610 perpendicular to the ground, and point clouds (PC1, PC2) due to the structure 500.

그러나, 상기 관심영역(AC)이 정의되면, 상기 관심영역(AC)에 포함된 점군만을 추출하게 되므로, 최종적으로 상기 제2 장애물(620) 중 일부 점군들(PS), 및 상기 구조물(500)에 의한 점군들(PC1, PC2)만 추출될 수 있다. However, when the area of interest (AC) is defined, only the point cloud included in the area of interest (AC) is extracted, so finally, some point clouds (PS) of the second obstacle 620 and the structure 500 Only point clouds (PC1, PC2) can be extracted.

이에, 상기 추출된 점군들(PS, PC1, PC2)을 바탕으로, 최종적으로 장애물(PS)을 탐지하는 것이 가능하게 된다. Accordingly, based on the extracted point clouds (PS, PC1, PC2), it is finally possible to detect the obstacle (PS).

이와 같은, 점군 추출에 의한 장애물 탐지의 예가, 도 16에 도시되고 있다. An example of such obstacle detection using point cloud extraction is shown in FIG. 16.

즉, 도 16을 참조하면, 상기 최종적으로 추출된 점군들(단계 S424)을 바탕으로, 구조물(500)에 해당되는 점군들(적색점군)을 판단할 수 있으며, 장애물(620)에 해당되는 점군들(PS, 청색점군)을 판단할 수 있다. That is, referring to FIG. 16, based on the finally extracted point clouds (step S424), point clouds (red dot clouds) corresponding to the structure 500 can be determined, and point clouds corresponding to the obstacle 620 can be determined. (PS, blue point group) can be judged.

또한, 상기 장애물(620)에 해당되는 점군들(PS) 중, 상기 구조물(500)에 가장 근접한 최근접 장애물에 해당되는 점군들(PSS, 흑색점군) 정보도 획득할 수 있다. 나아가, 이를 바탕으로, 상기 최근접 장애물까지의 최단거리(노란 실선) 정보도 획득이 가능하게 된다. In addition, among the point clouds (PS) corresponding to the obstacle 620, information on the point cloud (PSS, black dot group) corresponding to the nearest obstacle closest to the structure 500 can also be obtained. Furthermore, based on this, it is possible to obtain information on the shortest distance (yellow solid line) to the nearest obstacle.

이상과 같이, 상기 크레인들(210, 310)의 위치 및 자세를 추출하고, 상기 구조물(500)과의 충돌 가능성이 높은 장애물을 탐지함으로써, 상기 크레인들(210, 310)을 이용하여 상기 구조물(500)을 이송시키는 과정에서, 실시간으로 상기 장애물과의 충돌 여부를 판단할 수 있으며(단계 S500), 이를 바탕으로 최적 경로 및 작업 계획의 실시간 수정이 가능하게 된다(단계 S600). As described above, by extracting the position and posture of the cranes (210, 310) and detecting obstacles with a high possibility of collision with the structure (500), the structure ( In the process of transporting the object (500), it is possible to determine whether there is a collision with the obstacle in real time (step S500), and based on this, the optimal path and work plan can be modified in real time (step S600).

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 적어도 2개 이상의 크레인들을 이용하여 구조물을 목표 위치로 이송하는 경우, 최적 경로 및 작업 계획을 바탕으로 크레인의 자동 구동을 제어할 수 있으며, 특히 장애물과의 충돌 가능성이 확인되는 경우, 상기 최적 경로 및 작업 계획의 수정이 가능하므로, 신속하고 안정적인 구조물의 이송이 가능하다. According to the above-described embodiments of the present invention, when transporting a structure to a target location using at least two or more cranes, automatic operation of the crane can be controlled based on the optimal path and work plan, and in particular, obstacles and If the possibility of collision is confirmed, the optimal path and work plan can be modified, allowing rapid and stable transfer of the structure.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. You will understand that it is possible.

10 : 구조물 이송 시스템 100 : 통합 관제부
110 : 초기화부 120 : 경로 생성부
130 : 계획 수립부 140 : 구동 명령부
150 : 크레인 모니터링부 160 : 장애물 모니터링부
200, 300 : 크레인부 210, 310 : 크레인
211, 311 : 차량부 212, 312 : 붐 부
220, 320 : GPS 센서 230, 330 : 라이다
500 : 구조물 510, 520 : 교량
S1, S2 : 현재 위치 T1, T2 : 목표 위치
A1, A2 : 모니터링 영역 AC : 관심 영역
P1, P2, P3 : 비추출 점군 PS : 추출 점군(장애물)
PC1, PC2 : 추출 점군(구조물)10: Structure transfer system 100: Integrated control unit
110: initialization unit 120: path creation unit
130: Planning unit 140: Drive command unit
150: Crane monitoring unit 160: Obstacle monitoring unit
200, 300: Crane unit 210, 310: Crane
211, 311: vehicle unit 212, 312: boom unit
220, 320: GPS sensor 230, 330: Lidar
500: Structure 510, 520: Bridge
S1, S2: Current location T1, T2: Target location
A1, A2: Monitoring area AC: Area of interest
P1, P2, P3: Non-extracted point group PS: Extracted point group (obstacle)
PC1, PC2: Extracted point cloud (structure)

Claims

적어도 2개의 크레인들을 이용하여 구조물을 이송시키는 구조물 이송 시스템은 통합 관제부를 포함하고,
상기 통합 관제부는,
상기 크레인들의 위치를 초기화하고, 상기 크레인들과 상기 구조물의 위치를 정합하는 초기화부;
상기 구조물의 목표 위치를 바탕으로 최적 경로를 생성하는 경로 생성부;
상기 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 바탕으로 상기 크레인들의 구동을 제어하는 구동 명령부;
상기 크레인들의 위치 및 자세를 모니터링하는 크레인 모니터링부; 및
상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면상의 장애물을 탐지하는 장애물 모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. A structure transport system that transports a structure using at least two cranes includes an integrated control unit,
The integrated control department,
an initialization unit that initializes the positions of the cranes and matches the positions of the cranes and the structure;
a path generator that generates an optimal path based on the target position of the structure;
a drive command unit that controls driving of the cranes based on the optimal path and the work plan of the cranes;
A crane monitoring unit that monitors the position and posture of the cranes; and
A structure transport system comprising an obstacle monitoring unit that detects obstacles on a plane formed by the structure connected to the cranes.

제1항에 있어서, 상기 통합 관제부는,
상기 구조물의 이송에서 상기 장애물과의 충돌 가능성이 확인되면, 상기 구조물의 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 수정하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. The method of claim 1, wherein the integrated control unit,
A structure transport system, characterized in that when the possibility of collision with the obstacle is confirmed during transport of the structure, the optimal path of the structure and the work plan of the cranes are modified.

제1항에 있어서, 상기 크레인 모니터링부는,
상기 크레인들 각각에 구비되는 GPS 센서를 이용하여,
호이스트의 현재 길이, 선회 상태 정보 및 붐 정보를 바탕으로 상기 크레인들 각각의 위치 및 자세를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. The method of claim 1, wherein the crane monitoring unit,
Using the GPS sensor provided in each of the cranes,
A structure transport system characterized by monitoring the position and posture of each of the cranes based on the current length of the hoist, swing state information, and boom information.

제3항에 있어서,
상기 선회 상태 정보는 선회 입력을 통해 획득되는 선회 중심 및 선회 반경 정보를 포함하고,
상기 붐 정보는 붐각 입력을 통해 획득되는 붐 회전 중심, 붐 각 및 붐 길이 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. According to paragraph 3,
The turning state information includes turning center and turning radius information obtained through turning input,
The boom information is a structure transport system characterized in that it includes boom rotation center, boom angle, and boom length information obtained through boom angle input.

제1항에 있어서, 상기 장애물 모니터링부는,
상기 크레인들 각각에 구비되는 라이다(Lidar)를 이용하여, 상기 장애물을 탐지하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. The method of claim 1, wherein the obstacle monitoring unit,
A structure transport system characterized in that the obstacle is detected using Lidar provided in each of the cranes.

제5항에 있어서, 상기 장애물 모니터링부는,
상기 라이다를 이용하여 획득된 점군 데이터들 중에서, 상기 구조물의 위치를 고려하여 정의되는 관심 영역에 포함되는 점군을 바탕으로 상기 장애물을 탐지하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. The method of claim 5, wherein the obstacle monitoring unit,
A structure transport system, characterized in that, among the point cloud data acquired using the LIDAR, the obstacle is detected based on a point cloud included in an area of interest defined in consideration of the location of the structure.

제6항에 있어서, 상기 관심 영역은,
상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면으로부터, 수직 방향으로 소정의 옵셋(offset)값을 설정하여 정의되는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. The method of claim 6, wherein the region of interest is:
A structure transport system, characterized in that it is defined by setting a predetermined offset value in the vertical direction from the plane formed by the structure connected to the cranes.

제1항에 있어서, 상기 통합 관제부는,
상기 최적 경로를 바탕으로 상기 작업 계획을 수립하는 계획 수립부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송 시스템. The method of claim 1, wherein the integrated control unit,
A structure transport system further comprising a plan establishment unit that establishes the work plan based on the optimal path.

적어도 2개의 크레인들을 이용하여 구조물을 이송시키는 구조물 이송방법에서,
상기 크레인들의 위치를 초기화하고, 상기 크레인들과 상기 구조물의 위치를 정합하는 단계;
상기 구조물의 목표 위치를 입력하는 단계;
상기 구조물의 목표 위치를 바탕으로 최적 경로를 생성하고, 상기 크레인들의 작업 계획을 수립하는 단계;
상기 작업 계획을 바탕으로 상기 크레인들을 이용하여 상기 구조물을 이송하는 단계;
상기 구조물을 이송하는 과정에서, 상기 크레인들의 위치 및 자세를 모니터링하는 단계; 및
상기 구조물을 이송하는 과정에서, 상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면상의 장애물을 탐지하는 단계를 포함하는 구조물 이송방법. In a structure transport method that transports a structure using at least two cranes,
Initializing the positions of the cranes and matching the positions of the cranes and the structure;
Inputting a target location of the structure;
Generating an optimal path based on the target position of the structure and establishing a work plan for the cranes;
transporting the structure using the cranes based on the work plan;
In the process of transporting the structure, monitoring the position and posture of the cranes; and
In the process of transporting the structure, a structure transport method comprising detecting an obstacle on a plane formed by the structure connected to the cranes.

제9항에 있어서,
상기 구조물을 이송하는 과정에서 상기 장애물과의 충돌 가능성을 판단하는 단계; 및
상기 장애물과 충돌 가능성이 존재하는 경우, 상기 구조물 최적 경로 및 상기 크레인들의 작업 계획을 수정하는 단계를 더 포함하는 구조물 이송방법. According to clause 9,
determining the possibility of collision with the obstacle during the process of transporting the structure; and
If there is a possibility of collision with the obstacle, a structure transport method further comprising modifying the optimal path of the structure and the work plan of the cranes.

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제9항에 있어서, 상기 크레인들의 위치 및 자세를 모니터링하는 단계는,
상기 크레인들 각각에 구비되는 GPS 센서를 이용하고,
호이스트의 현재 길이를 연산하는 단계;
선회 입력을 통해 선회 중심 및 선회 반경을 연산하는 단계; 및
붐각 입력을 통해 붐 회전 중심, 붐 각 및 붐 길이를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송방법. The method of claim 9, wherein the step of monitoring the position and posture of the cranes is:
Using the GPS sensor provided in each of the cranes,
calculating the current length of the hoist;
calculating the turning center and turning radius through turning input; and
A structure transfer method comprising the step of calculating the boom rotation center, boom angle, and boom length through boom angle input.

제9항에 있어서, 상기 장애물을 탐지하는 단계는,
상기 크레인들 각각에 구비되는 라이다(Lidar)를 이용하여 점군 데이터를 획득하는 단계;
상기 라이다의 하부에 클러스터링된 점군을 추출하는 단계;
상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면을 바탕으로, 관심 영역을 정의하는 단계; 및
상기 관심 영역에 포함된 점군을 추출하여 상기 장애물을 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송방법. The method of claim 9, wherein detecting the obstacle comprises:
Obtaining point cloud data using Lidar provided on each of the cranes;
Extracting a point cloud clustered at the bottom of the LIDAR;
defining an area of interest based on a plane formed by the structure connected to the cranes; and
A structure transport method comprising the step of detecting the obstacle by extracting a point cloud included in the area of interest.

제13항에 있어서, 상기 관심 영역을 정의하는 단계에서,
상기 크레인들에 연결된 상기 구조물이 형성하는 평면으로부터, 수직 방향으로 소정의 옵셋(offset)값을 설정하여 정의하는 것을 특징으로 하는 구조물 이송방법. The method of claim 13, wherein in defining the region of interest,
A method of transporting a structure, characterized in that defining a predetermined offset value in a vertical direction from a plane formed by the structure connected to the cranes.