독킹위치 안내방법 및 그 장치(Guiding method of docking position and apparatus thereof)

등록특허 10-0320067

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.7
B66C 13/18
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2002년01월10일
10-0320067
2001년12월24일
(21) 출원번호 10-1999-0030228 (65) 공개번호 특2001-0011033
(22) 출원일자 1999년07월24일 (43) 공개일자 2001년02월15일
(73) 특허권자 한국기계연구원
황해웅
대전 유성구 장동 171번지
현대중공업 주식회사
김형벽ㅂ
울산 동구 전하1동 1번지
(72) 발명자 박경택
대전광역시 유성구 장동171
최성락
대전광역시 서구 월평동 샛별아파트104-1402
(74) 대리인 박동식
김한얼
심사관 : 오재윤
(54) 독킹위치 안내방법 및 그 장치
요약

본 발명은 트레일러(30)와 컨테이너 크레인(10) 사이에서 컨테이너(35)를 효과적으로 트레일러(30)에 이송시키기
위해 트레일러(30)를 컨테이너 크레인(10)의 위치로 정확하게 안내하도록 하는 것이다. 이를 위해서 상기 컨테이너
크레인(10)에는 절대위치안내발광체(20)를 일렬로 배열하고, 트레일러(30)에는 이동위치안내발광체(32)를 일렬로
배열한다. 그리고, 상기 절대위치안내발광체(20)와 이동위치안내발광체(32)를 감지할 수 있는 감지카메라(40)를 상
기 컨테이너 크레인(10)에 설치하였다. 이와 같은 구성의 본 발명에 의하면 절대위치안내발광체(20)를 감지하는 상기
감지카메라(40)가 서로 동일한 물체에 설치되어 있어 외부환경에 의해 절대위치가 변하지 않게 되므로 보다 정확한 위
치에 트레일러(30)를 정지시킬 수 있게 되어 컨테이너(35)의 이송작업이 원활하게 이루어지게 되는 이점이 있다.

대표도
도 1
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색인어
독킹위치안내
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 의한 독킹위치 안내장치의 구성을 보인 평면도.
도 2은 본 발명에 의한 독킹위치 안내장치의 구성을 보인 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 독킹위치 안내방법의 원리를 설명하기 위한 설명도.
도 4는 본 발명에 의한 독킹위치 안내장치에서 야드이동기구를 식별하기 위한 구성을 보인 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 독킹위치 안내방법의 동작순서를 보인 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 컨테이너 크레인 12: 스프레더
20: 절대위치안내발광체 21:절대기준선
30: 트레일러 31: 위치기준선
32: 이동위치안내발광체 34: 식별발광체
40: 감지카메라
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 독킹위치 안내방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨테이너 크레인 또는 캔트리 크레인과 야드
이동기구 사이에 컨테이너를 단번에 이적재할 수 있도록 한 독킹위치 안내방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박을 이용하여 화물을 이송할 때는 화물을 컨테이너에 넣은 상태로 선박에 적재하게 된다. 이와 같은 컨
테이너를 선박과 트레일러(육상에서 컨테이너를 이송하는 차량, 야드트레일러 등을 포함하는 개념임)사이, 컨테이너
야드와 트레일러 사이 또는 선박과 컨테이너 야드 사이 등에서 이송하기 위해서는 컨테이너 크레인이나 캔트리 크레인
(이하에서는 컨테이너 크레인만으로 설명한다)을 사용하게 된다.

이때, 상기 컨테이너는 상당한 무게를 가지는 중량물이기 때문에, 상기 컨테이너 크레인을 사용한 이동시에 원하는 정
확한 위치로 이동시키는 것이 중요하다. 특히 컨테이너를 싣고 이동시키는 트레일러와 컨테이너 크레인 사이에서 컨테
이너를 이동시킬 때, 다시 말해, 트레일러에서 컨테이너 크레인으로 그리고 컨테이너 크레인에서 트레일러로 컨테이너
를 이동시킬 때에는 상기 트레일러가 정확한 위치에 있어야 하고, 컨테이너를 트레일러에 의해 정확한 독킹위치에 있게
해야 한다.

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종래에는 상기와 같은 독킹위치 안내를 별도의 작업자가 수신호 또는 음성신호를 발생시켜 수행했다. 즉, 컨테이너 야
드 내에서 컨테이너를 적재하고 필요한 위치로 이동시키기 위한 야드 이동기구(야드 트레일러)나 일반적인 트레일러가
컨테이너 크레인의 정지안내위치에 접근하면 별도의 작업자가 트레일러의 잔여이동량과 틀어짐량 등을 시각으로 판단
하여 트레일러 운전수에게 전달했다.
그러나 이와 같은 방식은 작업자의 경험에 따른 목측에 의한 것이기 때문에 부정확한 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 자동화된 독킹시스템이 제공되었는데, 이를 간단하게 설명하면, 컨테이너 크레인의
스프레더(스프레더는 크레인에서 컨테이너를 잡아주는 부분임)에 설치된 발광체에서 발광하는 신호를 트레일러의 캐빈
(트레일러의 운전석이 구비되는 부분임)위에 설치된 수광부에서 수집하여 트레일러의 위치를 인식하고 이를 트레일러
운전수에게 전달했다.
하지만 이와 같은 방식에서는 상기 스프레더가 항상 미리 정해진 독킹위치에 상기 트레일러보다 먼저 와 있어야만 트레
일러의 캐빈에 설치된 수광부가 이를 감지할 수 있기 때문에 컨테이너 크레인의 동작이 제한되고, 독킹가능영역이 좁아
지는 문제점이 있다.

한편, 자동화된 도킹시스템의 다른 예를 설명한다. 즉, 컨테이너 크레인의 교각에 두 대의 카메라를 설치하고, 트레일러
에 설치된 점멸하는 발광체를 인식하여 트레일러가 정지해야 할 정지위치를 안내하는 것이다. 하지만, 이와 같은 방식
의 도킹시스템은 그 동작에 시간이 많이 걸리고, 비용이 많이 드는 단점이 있다. 그리고 상기 두 대의 카메라로 감지되
는 스테레오신호를 이용하여 도킹위치를 결정하기 때문에 상기 카메라가 외부의 힘에 의해 흔들릴 경우에는 화상의 떨
림이 발생하게 된다. 특히 상기 카메라가 감지하는 신호가 독킹위치 결정의 기준이 되는데, 상기 카메라와 트레일러에
설치된 발광체는 서로 별개의 위치에 설치되어 있어 바람이 심한 항만의 환경을 고려할 때, 절대좌료로 되어야할 상기
카메라의 위치가 상기 트레일러의 발광체에 대해 이동될 수 있기 때문 카메라만을 사용하여 절대위치를 결정하는 것은
많은 오차를 유발할 수 있다.

발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 독킹위치를 신속하고 정확하게 판
단할 수 있는 독킹위치 안내방법 및 안내장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정의 기준이 되는 절대좌표가 외부의 환경에 의해 변하지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 컨테이너를 이동시키기 위한 트레일러를 용이하게 식별할 수 있도록 하는 것이다.
발명의 구성 및 작용

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 다수개가 일직선으로 배치되어 절대위치
결정에 필요한 신호를 제공하는 절대위치안내수단과, 컨테이너를 이동시키는 컨테이너 이동기구에 구비되어 상기 절대
위치에 대해 컨테이너 이동기구가 이동하는 궤적 측정에 필요한 신호를 제공하고 상기 절대위치안내수단과 지면으로부
터 동일한 높이에 설치되는 이동위치안내수단과, 상기 절대위치안내수단과 동일물체에 설치되어 상기 절대위치안내수
단과 이동위치 안내수단이 제공하는 신호를 받아 상기 컨테이너 이동기구의 잔여이동량과 비틀어짐양을 결정하여 제공
하는 신호처리수단을 포함하여 구성된다.

상기 절대위치안내수단은 컨테이너 크레인에 설치되는 발광체이고, 상기 이동위치안내수단은 컨테이너 이동기구에 다
수개가 나란히 설치되는 발광체이며, 상기 신호처리수단은 상기 컨테이너 크레인에 설치되어 상기 절대위치안내수단과
이동위치안내수단으로부터 제공되는 광을 감지하는 영상처리기이다.
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상기 절대위치안내수단과 이동위치안내수단은 지면으로부터 동일한 높이에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 신호처리수단은 상기 절대위치안내수단과 상기 컨테이너 크레인에 근접한 상기 이동위치안내수단을 동시에 감지
할 수 있는 위치에 설치되는 것이 바람직하다
상기 신호처리수단을 구성하는 영상처리기는 상기 절대위치안내수단과 이동위치안내수단으로부터 발광되는 광만을 선
별하여 받아들 일 수 있도록 간섭필터를 구비한다.
상기 컨테이터 이동기구에는 컨테이너 이동기구를 식별하기 위한 식별수단이 더 구비되는데, 상기 식별수단은 다수개의
발광체로 구성되고, 상기 발광체의 광이 상기 신호처리수단에 의해 감지된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 일렬로 정렬된 절대위치식별수단의 광을 감지하여 절대기준선을 설정하는 단
계와, 이동체의 이동궤적을 표시하는 이동위치식별수단의 광을 감지하여 위치기준선을 설정하는 단계와, 상기 절대기준
선에 대한 상기 위치기준선의 기울어진 각도와 상기 절대기준선으로부터의 이격된 거리를 산출하는 단계와, 상기 산출
된 각도와 거리를 상기 이동체로 전달하여 이동체의 이동을 안내하도록 하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 이동체의
이동에 따른 위치기준선을 계속적으로 설정하여 이동체의 이동을 안내함을 특징으로 한다.

이와 같은 구성의 본 발명에 의하면 컨테이너 크레인과 트레일러 사이에서 중량물인 컨테이너의 이동을 신속, 정확하게
할 수 있게 되는 이점이 있다.
상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 독킹위치안내장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하
여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바에 따르면, 컨테이너(35)를 이동시키기 위한 컨테이너 크레인(10)의 일측에 절대위치안내발
광체(20)가 설치된다. 상기 절대위치안내발광체(20)는 상기 컨테이너 크레인(10)의 하단에 설치되는 것이 바람직하
고, 특히 아래에서 설명될 트레일러(30)의 이동위치안내발광체(32)와 동일한 높이에 설치되는 것이 바람직하다. 이와
같은 절대위치안내발광체(20)는 다수개가 하나의 직선을 그리도록 설치되는 것이 바람직하나, 최소로는 이들을 연결하
여 하나의 직선을 만들어 낼 수 있도록 2개가 설치될 수도 있다. 이와 같은 절대위치안내발광체(20)의 예로서는 광을
발산하는 것들이 있을 수 있는데, 특정 파장의 광이라든가, 특정방향으로 편광된 광 등을 사용할 수 있다.


그리고, 컨테이너(35)를 이동시키기 위한 트레일러(30)(혹은 야드이동기구)에는 이동위치안내발광체(32)가 설치된
다. 이와 같은 이동위치안내발광체(32) 역시 다수개가 하나의 직선을 그리도록 설치되는 것이 바람직하나, 최소로는
이들을 연결하여 하나의 직선을 만들어 낼 수 있도록 2개가 설치될 수도 있다. 그리고, 상기 이동위치안내발광체(32)
는 상기 트레일러(30)가 상기 컨테이너 크레인(10)에 대해 반대방향에서 진입할 때를 위해 상기 트레일러(30)의 양측
에 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같은 이동위치안내발광체(32) 역시 특정 파장이나 특정방향으로 편광된 광을 사용
할 수 있다.

상기 트레일러(30)에는 트레일러(30)의 색인을 위해 별도의 식별발광체(34)가 설치된다. 이와 같은 식별발광체(34)
는 다수개가 소정의 간격을 두고 나란히 설치되어 트레일러(30)의 색인에 사용된다. 이와 같은 식별발광체(34)는 상
기 트레일러(30)의 진입방향을 고려하여 상기 트레일러(30)의 전후단에 각각 별도로 설치할 수 있다.
한편, 상기 컨테이너 크레인(10)의 상단 일측에는 상기 절대위치안내발광체(20)와 이동위치안내발광체(32)를 감지하
기 위한 수단인 감지카메라(40)가 설치된다. 상기 감지카메라(40)는 상기 절대위치안내발광체(20)와 이동위치안내발
광체(32)에서 발광된 광만을 선택적으로 받아들 일 수 있도록 간섭필터(도시되지 않음)를 가진다. 이는 외부의 광에
의해 상기 감지카메라(40)의 동작이 방해받지 않도록 하기 위함이다.
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그리고, 상기 감지카메라(40)는 감시가능영역(T) 전체를 감시할 수 있는 위치와 높이에 설치되는 것이 바람직하다. 그
리고, 상기 감지카메라(40)의 높이와 그 렌즈의 특성은 감시능력에 많은 영향을 주므로 설계조건에 따라 적절하게 선
택하여야 한다.
이와 같은 감지카메라(40)는 설치조건에 따라 경사지게 설치될 수 있으며, 따라서 이와 같은 경사에 따른 오차를 보상
하는 것이 필요하다.
도면 중 미설명 부호 12는 컨테이너크레인(10)의 스프레더이다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 장치가 동작되는 것을 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 본 발명에 의한 장치에서 상기 감지카메라(40)에 의해 감지될 수 있는 감지가능영역(T)은 도 1 및 도 2에 점선으
로 표시되어 있다. 이와 같은 감시가능영역(T)은 컨테이너(35)의 높이와 트레일러(30)의 주행레인에 따라 적정하게
설정해야 한다. 그리고, 트레일러(30)가 정지해야할 중심점인 정지중심점(S)은 상기 감지가능영역(T) 내에 위치된다.
이와 같은 정지중심점(S)은 X축정지안내선(XL)과 Y축정지안내선(YL)의 교차점이다.
한편, 상기 감지카메라(40)에 의해 감지된 신호로 상기 트레일러(30)의 이동방향 및 거리를 계산하기 위한 절대좌표
계(C)가 상기 절대위치안내발광체(20)중 가장 중심의 것이 기준이 되도록 잡아진다. 이때, 상기 절대위치안내발광체
(20)는 상기 감지카메라(40)의 하방에 설치된 것이 기준으로 된다. 이와 같은 절대좌표계(C)는 상기 트레일러(30)가
상기 정지중심점(S)을 향해 이동해야할 X 및 Y방향 거리(ΔX, ΔY)를 제공하는 기준이 된다.
그리고, 본원 발명은 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 절대위치안내발광체(20)에 의해 만들어지는 절대기준선(21)
과 이동위치안내발광체(32)에 의해 만들어지는 위치기준선(31)을 비교하여 상기 이동위치안내발광체(32)가 설치되
어 있는 트레일러(30)의 이동방향과 이동거리를 산출하도록 하는 것이다.

이제 실제로 본 발명의 장치가 동작되는 것을 도 5를 참고로 하여 설명한다. 트레일러(30)가 감시가능영역(T)으로 진
입하게 되면, 즉, 도 1에 표시된 바와 같은 독킹감시시작선(SL)을 넘어서면 상기 감지카메라(40)가 감지를 시작한다.
즉, 상기 절대위치안내발광체(20)를 연결하여 만들어지는, 도 3에 도시된 바와 같은, 절대기준선(21)을 기준으로 상기
트레일러(30)가 이동하여 만들어내는 상기 이동위치안내발광체(32)를 연결하여 만들어지는 위치기준선(31)을 감지
하게 된다.

이와 같은 위치기준선(31)은 상기 트레일러(30)가 상기 절대위치안내발광체(30)에 대해 틀어진 정도와 상기 정지중
심점(S)으로부터 떨어진 거리를 측정하는 기준선이 된다.

즉, 상기 감지카메라(40)가 이동하는 트레일러(30)의 이동위치안내발광체(32)의 광을 계속적으로 감지하여 위치기준
선(31)을 구해 상기 절대기준선(21)을 기준으로 상기 절대좌표계(C), 정지중심점(S)에 대해 상기 트레일러(30)가
상기 정지중심점(S)을 향해 어느 정도 틀어진 상태인지, 다시말해 상기 절대기준선(21)과 위치기준선(31)사이의 각
도(θ)가 얼마인지, 그리고 상기 정지중심점(S)을 향해 X축방향으로 이동해야할 거리(ΔX)와 Y축방향으로 이동해야
할 거리(ΔY) 등을 구하게 된다.

이와 같은 동작은 상기 트레일러(30)가 이동하는 중에 계속적으로 이루어져, 항상 실시간으로 상기 트레일러(30)가
상기 정지중심점(S)을 향해 이동해야할 거리와 방향을 제시하게 된다. 이와 같은 정보는 상기 트레일러(30)의 운전자
또는 제어기기에게 실시간으로 전달되도록 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 방식으로 상기 트레일러(30)가 상기 정지중심점(S)에 정확히 정지하게 되면, 상기 컨테이너 크레인(10)의
스프레더(12)가 상기 컨테이너(35)를 잡아 이동하여 상기 트레일러(30)로부터 선박으로 또는 야적장으로 이동시켜
주게 된다.
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상기 컨테이너(35)를 상기 스프레더(12)가 이동시켜 주고 나면, 상기 트레일러(30)는 전진하여 감시가능영역(T)을
빠져나가고, 이후의 작업을 위한 트레일러(30)가 다시 감시가능영역(T) 내로 들어와 위에서 설명한 바와 같은 순서로
작업을 진행하게 된다.

한편, 상기 식별발광체(34)는 그 사이의 간격(P1,P2,P3,P4)을 이용해서 상기 트레일러(30)를 색인하는 기능을 하는
것으로 상기 감지카메라(40)에 의해 감지되어 상기 트레일러(30)를 식별하여, 상기 트레일러(30)에 실려 있는 컨테이
너(35)를 식별하게 한다. 이때, 상기 식별발광체(34)를 사용하여 작업대상 트레일러(30)인지 아닌지를 판단하게 된다.
여기서, 상기 식별발광체(34)의 갯수에 따라 식별가능한 대수가 달라지게 되는데, 상기 식별발광체(34)가 4개이면 4
!만큼의 트레일러(30)를 식별할 수 있게 된다. 이와 같은 트레일러(30)의 색인작업은 상기 위치기준선(31)을 구하는
작업 이전에 미리하는 것이 바람직하다.

발명의 효과

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 독킹위치안내장치 및 방법은 컨테이너를 컨테이너 크레인을 사용하여
이동시킬 때, 트레일러와 컨테이너 크레인 사이의 이송을 위한 작업위치에 트레일러를 정확하게 안내할 수 있도록 하는
것으로, 컨테이너 크레인의 절대위치를 판단하기 위한 절대위치안내발광체를 그 감지를 위한 감지카메라와 상대적인 위
치변동이 없는 위치에 설치하여 트레일러에 설치된 이동위치안내발광체에 의해 감지되는 위치기준선과 절대위치안내발
광체에 의해 감지되는 절대기준선을 비교하여 트레일러의 이동방향과 거리를 산출하도록 한 것이다. 따라서, 본원발명
에 의하면 상기 절대위치안내발광체와 이를 감지하기 위한 감지카메라의 상대위치가 변동이 없으므로 여러가지 외력(
바람, 진동 등)이 많이 작용하는 항만환경에서도 오차없이 독킹위치를 안내할 수 있게 되는 효과가 있다.

(57) 청구의 범위
청구항 1.
다수개가 일직선으로 배치되어 절대위치 결정에 필요한 신호를 제공하는 절대위치안내수단과,
컨테이너를 이동시키는 컨테이너 이동기구에 구비되어 상기 절대위치에 대해 컨테이너 이동기구가 이동하는 궤적 측정
에 필요한 신호를 제공하고 상기 절대위치안내수단과 지면으로부터 동일한 높이에 설치되는 이동위치안내수단과,
상기 절대위치안내수단과 동일물체에 설치되어 상기 절대위치안내수단과 이동위치 안내수단이 제공하는 신호를 받아
상기 컨테이너 이동기구의 잔여이동량과 비틀어짐양을 결정하여 제공하는 신호처리수단을 포함하여 구성됨을 특징으로
하는 독킹위치안내장치.
청구항 2.
제 1 항에 있어서, 상기 절대위치안내수단은 컨테이너 크레인에 설치되는 발광체이고, 상기 이동위치안내수단은 컨테이
너 이동기구에 다수개가 나란히 설치되는 발광체이며, 상기 신호처리수단은 상기 컨테이너 크레인에 설치되어 상기 절
대위치안내수단과 이동위치안내수단으로부터 제공되는 광을 감지하는 영상처리기임을 특징으로 하는 독킹위치안내장
치.
청구항 3.
삭제
청구항 4.
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등록특허 10-0320067

제 2 항에 있어서, 상기 신호처리수단은 상기 절대위치안내수단과 상기 컨테이너 크레인에 근접한 상기 이동위치안내수
단을 동시에 감지할 수 있는 위치에 설치됨을 특징으로 하는 독킹위치안내장치.
청구항 5.
제 2 항에 있어서, 상기 신호처리수단을 구성하는 영상처리기는 상기 절대위치안내수단과 이동위치안내수단으로부터
발광되는 광만을 선별하여 받아들 일 수 있도록 간섭필터를 구비함을 특징으로 하는 독킹위치안내장치.
청구항 6.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨테이터 이동기구에는 컨테이너 이동기구를 식별하기 위한 식별수
단이 더 구비되는데, 상기 식별수단은 다수개의 발광체로 구성되고, 상기 발광체의 광이 상기 신호처리수단에 의해 감
지됨을 특징으로 하는 독킹위치안내장치.
청구항 7.
일렬로 정렬된 절대위치식별수단의 광을 감지하여 절대기준선을 설정하는 단계와,
이동체의 이동궤적을 표시하는 이동위치식별수단의 광을 감지하여 위치기준선을 설정하는 단계와,
상기 절대기준선에 대한 상기 위치기준선의 기울어진 각도와 상기 절대기준선으로부터의 이격된 거리를 산출하는 단계
와,
상기 산출된 각도와 거리를 상기 이동체로 전달하여 이동체의 이동을 안내하도록 하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 이동체의 이동에 따른 위치기준선을 계속적으로 설정하여 이동체의 이동을 안내함을 특징으로 하는 독킹위치안내
방법.
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도면
도면 1
도면 2
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등록특허 10-0320067

도면 3
도면 4
- 9 -
등록특허 10-0320067

도면 5
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