공학석사 학위 논문

소형 굴삭기의 원격제어를 위한 물체 거리 측정 및 자동 굴착 시스템에 관한 연구. 본 논문에서는 굴삭기를 원격으로 제어하기 위해 설치된 카메라를 이용한 거리 측정 시스템을 구축한다.

서론

연구 동향

그 결과, 작업자의 제어 없이 카메라를 통해 물체를 가리키면 굴삭기가 자동으로 물체에 도달하는 시스템을 확인했습니다. 결론 및 향후 계획. 거리 측정 센서인 LIDAR와 초음파 센서를 탑재하여 거리 측정의 정확도를 높이고 인공지능과 빅데이터를 적용해 환경은 물론 직원이 이동하는 물체까지의 거리를 인식하는 연구는 앞으로도 계속될 예정이다. 인정하고 지정합니다. 동시에 모든 물체의 거리 값을 실시간으로 계산하는 시스템을 추가하고 있습니다.

자율 굴착기 시스템 및 제어

굴착기의 모델링

순운동학적 모델링은 각 관절 공간에 관절각도()가 주어졌을 때 직교하는 공이다. 본 논문에서는 변환행렬의 특성을 이용하여 관절각도를 구한다.

Fig. 2-2 유압 굴착기 기준 좌표계(1.5톤)

자율 굴착 시스템

굴삭기에 연결된 관절 센서는 전위차계입니다. 입력 전류에 비례하여 압력을 조절하는 전자식 비례 감압 밸브입니다. 일반적으로 중장비의 Main Control Valve에 사용되는 Spool을 전자적으로 제어할 수 있는 핵심부품이다.

전자비례감압밸브를 제어하기 위해 하이드라포스의 EVDR1 컨트롤러를 적용하였으며 그 형태는 Fig. 컨트롤러에 입력된 전압이 들어오면 전류가 출력되고 이를 이용하여 전자비례감압밸브를 제어할 수 있다. 또한 EVDR1 컨트롤러의 출력은 순방향과 역방향 모두에서 사용할 수 있으며 출력 전류와 입력 전압의 매핑은 그림 1에 나와 있습니다.

굴삭기의 메인 콘트롤 밸브의 스풀을 움직이는 조이스틱 대신 메인 콘트롤 밸브의 스풀을 움직이는 전자식 비례감압밸브를 구성하고 실험실에서 사용하는 1.5톤 굴삭기에 연결된 밸브가 나타나 있다. 그림에서 컨트롤러는 기본적으로 아두이노, PWM 신호를 부드럽게 바꾸는 RC 필터, 메인 컨트롤러, 컨트롤러, 스테레오 카메라에 전원을 분배하는 배전부로 구성된다.

Fig. 2-4 자율 굴착 시스템

거리 측정 시스템 및 계측

• 거리 측정 시스템
• 스테레오 카메라 거리 측정 방식
• 실험 장치 제작
• Lab Test

카메라 보정은 이미지 처리 및 컴퓨터 비전 분야에서 필수적인 프로세스 중 하나입니다. 테스트 장비에 사용된 카메라는 표에 나와 있습니다. Python 및 OpenCV로 스테레오 카메라를 제어하고 실시간 카메라 보정 및 렌즈 왜곡 보정을 수행합니다.

왜곡이 보정된 영상을 이용하면 좌우 카메라를 통해 사물의 깊이를 알 수 있는 깊이 지도를 만들 수 있다. 원거리에서 원하는 물체를 찾기 위해 스테레오 카메라에 서보 모터를 연결했는데 좌우 회전(Pan), 상하 회전(Tilt)이 가능했다. 이 실험은 스테레오 카메라 거리 측정 시스템의 타당성을 확인하고 향후 굴삭기에 부착하기 위한 사전 준비 절차로 사용되었습니다.

스테레오 카메라를 이용한 거리 측정 시스템은 실험실 테스트를 통해 검증되었습니다. 테이블.

Fig. 3-2 스테레오 카메라 거리 측정 방식

실차 실험

설치 장소는 작업자가 굴삭기에 올라섰을 때 눈높이에 위치시키고 부착된 서보모터를 통해 카메라가 상하로 움직여 굴삭기 전면을 확인하였다. 4-3과 같이 스테레오 카메라의 좌표계는 굴삭기의 좌표계와 별개로 존재하므로 스테레오 카메라에서 얻은 물체의 좌표를 굴삭기의 초기 위치. 목표를 달성하기 위해 작업 각도를 얻을 수 있습니다. 카메라 좌표계에서 굴삭기 좌표계로 좌표 변환하는 식은 (1)식이다.

월드좌표계와 카메라좌표계의 좌표이동값을 보정한 후 회전변환공식에 따라 좌표값을 변환하면 카메라에서 물체의 좌표값을 다음과 같이 얻을 수 있다. 굴삭기의 초기 위치를 기준으로 한 세계 좌표 값. 비스듬히 운전할 때 굴삭기 끝이 안전 콘에 도달하는지 테스트합니다. 측정된 물체의 좌표를 굴삭기 운영체제에 대입하여 구동시킨 결과 표 4-2와 같이 굴삭기가 지정된 물체에 도달한 모습을 볼 수 있다.

그러면 버켓의 각도가 고정되어 굴삭기가 목표물에 도달하기 위한 붐, 암, 버켓의 접합각을 계산하는 시간이 단축되는 장점이 있다. 이를 통해 운전자의 제어 없이 카메라를 통해 물체를 지정하면 굴삭기가 자동으로 물체에 도달하는 시스템을 확인했다.

Fig. 4-2 굴착기의 카메라 시스템

Left_nice= cv2.remap(frameL,Left_Stereo_Map[0],Left_Stereo_Map[1], cv2.INTER_LANCZOS4, cv2.BORDER_CONSTANT, 0). Fix the image using the calibration parameters found during initialization Right_nice= cv2.remap(frameR,Right_Stereo_Map[0],Right_Stereo_Map[1], cv2.INTER_LANCZOS4, cv2.BORDER_CONSTANT, 0). Calculation that allows us to have 0 for the most distant object capable of detection #dispR= cv2.resize(disp,None,fx=0.7, fy=0.7, interpolation = cv2.INTER_AREA).

부록

논문 발표 실적

작동 코드