초록 ▼

1. 최종목표
◦굴삭기 버켓위치 모니터링 및 제어 장치 개발
2. 개발내용 및 결과
◦ 굴삭기 버켓위치 모니터링을 위한 3D Modeling & Simulation
◦ 버켓 위치 측정을 위한 Boom & Arm 각도 측정센서(RS485방식) 개발
◦ 버켓 자세 제어를 위한 블루투스 모듈 및 센서 Interface 장치 제작
◦ 버켓 자세 계산 알고리즘 및 유압 벨브 제어 알고리즘 개발
3. 사업성과
◦ 기술적 성과
- 굴삭기 버켓위치 모니터링을 위한 3D Modeling & Simul

1. 최종목표
◦굴삭기 버켓위치 모니터링 및 제어 장치 개발
2. 개발내용 및 결과
◦ 굴삭기 버켓위치 모니터링을 위한 3D Modeling & Simulation
◦ 버켓 위치 측정을 위한 Boom & Arm 각도 측정센서(RS485방식) 개발
◦ 버켓 자세 제어를 위한 블루투스 모듈 및 센서 Interface 장치 제작
◦ 버켓 자세 계산 알고리즘 및 유압 벨브 제어 알고리즘 개발
3. 사업성과
◦ 기술적 성과
- 굴삭기 버켓위치 모니터링을 위한 3D Modeling & Simulation Software 개발
- 버켓 자세 제어를 위한 블루투스 모듈 및 센서 Interface 시제품 제작
- 경사각도센서 4ea(RS485), 블루트스 모듈 및 터치스크린 NotePad(GigaByte S1082 Win8)과 함께 상품화 예정
- 굴삭기용 각도센서 개발과 굴삭기 모니터링 및 제어 관련 소프트웨어 개발로 굴삭기 사용자의 작업 편리성이 높아질 것임.
◦ 경제적 성과
-기존 외국 제품 대비 50% 미만의 가격으로 (모니터링 기능만 있는 외국제품, Sokkia 모델) 제작 가능할 것으로 보임.
◦ 사회적 성과(일자리 창출 등)
-굴삭기 비숙련자의 경우에도 굴삭기 작업 투입 가능 및 작업시간 단축 및 작업량 증가로 인건비 절약
4. 기술개발결과 활용계획
◦1차적으로 기존의 상업용 터치스크린 방식 NotePad(GigaByte S1082 또는 삼성 슬레이트7) 구입과 각도 센서 제작 (내충격 cover 및 내구성/통신 신뢰도 향상을 위하여 굴삭기 Boom/Arm에 유선 장착방식 장착 사용, 기존의 굴삭기 유압라인 이용)과 블루트스 모듈(NotePad와 무선 통신) 제작으로 상품화 예정 - 참여업체
5. 기술개발자료의 보안관리
◦ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술 : Software 기술을 제외한 일반 보안관리
◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원
등록 실적 : 굴삭기 버켓의 위치 제어 시스템, 특허출원 제 2014-79743호 (2014.06.30)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 개발결과의견서 ... 2
• 최종보고 요약서 ... 3
• 목차 ... 4
• I. 굴삭기의 버켓위치 제어시스템 ... 7
• 1.1 연구의 배경 및 효과 ... 7
• 1.2 연구의 기본 이론 ... 8
• 1.3 굴삭기의 3D 모델링 ... 10
• 1.3.1 구동부분 ... 10
• 1.3.2 Body ... 10
• 1.3.3 Boom ... 11
• 1.3.4 Arm ... 12
• 1.3.5 Bucket ... 12
• 1.3.6 Assembly ... 13
• II. 경사센서 설계 및 제작 ... 15
• 2.1 경사센서의 원리 ... 15
• 2.3 경사센서 선정 ... 16
• 2.4 경사센서 실험 ... 17
• 2.4.1 3축 각도 측정 센서의 구성 ... 17
• 2.4.2 실험 장치 ... 18
• 2.4.3 실험 방법 ... 20
• 2.4.4 실험 결과 ... 22
• 2.5 실험 결과 분석 ... 23
• 2.6 제작한 센서 실험 ... 32
• 2.7 센서 실험결과 ... 34
• 3. Yawing 센서 설계 및 제작 ... 36
• 3.1 자이로(Gyro)센서의 원리 ... 36
• 3.2 평행도(Y awing)실험 ... 37
• 3.3 Y awing 실험 결과 및 분석 ... 38
• 3.3.1 각속도에 따른 G(Gyro output)값 경향 및 특성 ... 38
• 3.3.2 G(Gyro output)값의 계산 ... 41
• 3.3.3 연속적 각도변화 실험과 비연속 각도변화 실험에서의 G값 비교 ... 42
• 3.3.4 ΣG의 각도변환 값 신뢰도 검증 ... 43
• 3.3.5 Method of least squares 를 이용한 G값의 선형회귀분석 ... 45
• 3.3.6 Method of Allometry를 이용한 G값의 비선형회귀분석 ... 49
• 4. 굴삭기 자세 모니터링 및 제어 ... 52
• 4.1 OpenGL을 이용한 굴삭기 모델링 (C++) ... 52
• 4.1.1 굴삭기 3D 모델링 단순화 및 좌표 값 획득 ... 52
• 4.1.2 OpenGL 라이브러리를 이용하여 그리기 (C++) ... 53
• 4.1.3 OpenGL 굴삭기 모델의 시뮬레이션 (C++) ... 56
• 4.2 SerialCom을 이용한 경사센서 값 획득 ... 59
• 4.3 Linux 개발환경 구축 ... 60
• 4.3.1 Beagle board ... 60
• 4.3.2 QT Creator & Linux OpenGL ... 60
• 4.3.3 DATA 통신 ... 61
• 4.4 OpenGL을 이용한 굴삭기 모델링 (C#) ... 62
• 4.4.1 C# Windows Form을 이용하여 간단한 수평이동 각 계산 ... 62
• 4.4.2 OpenGL 라이브러리를 이용하여 그리기 (C#) ... 63
• 4.5 RC 굴삭기 실험 ... 66
• 4.5.1 RC 굴삭기 구입 ... 66
• 4.5.2 실험 장치의 구성 ... 66
• 4.5.3 프로그램 및 실험 ... 67
• 4.6 BlueTooth M odule ... 72
• 4.6.1 Blue Tooth Module ... 72
• 4.6.2 Tablet PC ... 73
• 4.7 시험 결과 (성능평가기준) ... 77
• 부록 1. 경사센서의 특성 ... 78
• 부록 2. 제작한 센서실험 결과 값 ... 79
• 부록3. OpenGL 모델링 코드 (C++) ... 86
• 부록.4 리눅스 DATA 통신 ... 102
• 부록.5 OpenGL C# 선으로 나타낸 그림 ... 106
• 부록6. OpenGL 간단한 굴삭기 그리기(C#) ... 127
• 부록.7 RC굴삭기 실험 프로그램 ... 134
• 부록8. 특허 출원 번호 통지서 ... 154
• 부록9. 캡스톤디자인 신청서 ... 155
• 부록10. 캡스톤디자인 포스터 ... 156
• 부록11. 산학공동논문지도 사본 ... 157
• 끝페이지 ... 161