KR101766846B1 - Guide and Control System for Excavating Work - Google Patents

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KR101766846B1
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KR1020160159019A
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강일형
최평호
이상수
이영준
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(주)영신디엔씨
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Abstract

The present invention relates to an excavation work guide and a control system capable of high-precision GPS survey. The excavation work guide and control system capable of high-precision GPS survey comprises: a user guide module installed in a vehicle body of excavation equipment and guiding a driver through work information for excavation work; a coordinate value measurement unit for outputting a measured coordinate value on the user guide module; a TIN data generating unit for simultaneously generating a planned surface to be outputted on the user guide module by TIN data of a three-dimensional drawing form and generating a work surface by converting a work situation into TIN data of a three-dimensional drawing form based on coordinate data input from the coordinate value measurement unit; and an information calculation unit for simultaneously calculating a volume due to earth work and measuring a measurement distance. The excavation work guide and control system capable of high-precision GPS survey can improve the accuracy of information required for work to be delivered to a driver and the accuracy of measurement of an earthwork workload and improve the speed and stability of work uniformly.

Description

고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템 {Guide and Control System for Excavating Work}Guide and Control System for Excavating Work,

본 발명은 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴삭작업시 운전자에게 계획된 설계도면에 따른 작업상황과 함께 지하매설물 정보를 일괄적으로 안내하여 토공 작업시 지하매설물과의 접촉을 미연에 차단하면서 해당 작업영역의 작업량을 효율적으로 인식하는 것이 가능한 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an excavation work guide and control system capable of high-precision GPS surveying. More particularly, the present invention relates to a digging operation guide and a control system, And more particularly, to a digging operation guide and a control system capable of accurately measuring the workload of the work area while blocking the contact with the excavation work.

일반적으로 건설공사의 토공작업에 있어 토량 배분 및 운반 계획은 건설 설계자의 경험적인 판단에 의해서 수립되며, 이 계획에 근거하여 장비운전자가 토공작업에 필요한 여러 중장비(굴삭기, 로더, 글레이더 등)를 사용하여 토공작업을 수행하게 된다.Generally, in the earthworks work of construction work, the allocation and transportation plan of the soil is established by the experience of the construction designer. Based on this plan, the equipment operator can use various heavy equipment (excavator, loader, To perform the earthwork operation.

이러한 토공사작업을 진행함에는 공사현장 중 토공하고자 하는 작업위치나 영역 및 토공 깊이에 대해 측량하기 위한 측량작업이 요구된다. 즉 토공작업에는 굴삭기의 운전을 위한 운전자와 함께 굴삭기의 작업을 유도하기 위한 작업유도자가 투입되며, 나아가 공사현장의 설계도면을 확인하면서 토공 깊이를 운전자에게 전달해주기 위한 측량기사가 투입되어 토공량을 레벨기 및 측량막대(스타프)를 이용해 수동적인 측량작업을 수행하면서 토공작업을 진행하게 된다.In order to carry out such earthworks work, surveying work is required to survey the work location, the area and the depth of the earthwork. That is, a work inducer is introduced to induce the work of the excavator together with the driver for driving the excavator in the earthwork work. Further, a surveyor for passing the depth of the earthwork to the driver is inputted while confirming the design drawing of the construction site, The earthworking work is carried out while carrying out passive surveying work using the instrument and the surveying rod (staf).

그런데 기존과 같이 측량기사가 직접 현장에 투입되어 측량작업을 수동측정 방식에 의해 진행하기 때문에 측량기사로부터 매번 진행되는 측량작업으로 전반적인 작업시간이 지연되어 공기가 길어지게 지고, 나아가 굴삭장비의 운전자로부터 직관 및 경험으로만 굴삭작업을 실시함에 따라 정확한 토공작업이 어려우며 안전성이 보장되지 못함은 물론 생산성이 일률적이지 못하다는 문제가 있었다.However, since the surveying engineer is directly put into the field and the surveying work is carried out by the manual measurement method, the surveying work carried out by the surveying engineer is delayed in the overall working time and the air is lengthened. Further, As the excavation work is carried out only by intuition and experience, it is difficult to perform accurate earthworking work, safety is not guaranteed, and productivity is not uniform.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제952482호(2010.04.05.)에는 지반형상의 3차원 모델링을 가능하게 하는 스테레오 비전 카메라를 포함한 스테레오 비전 시스템과, 상기 스테레오 비전 카메라의 전면부에 설치되어 굴착 대상물의 거리 단계별 영상신호를 획득하는 다수의 렌즈부가 구동모터부의 구동축을 매개로, 회전 가능하게 지지된 회전형 몸체를 구비하는 측정거리보정기와, 상기 측정거리보정기를 회전하기 위한 회전모드 명령과 상기 대상물에 대한 영상신호 획득 명령을 입력하는 입력부와, 상기 입력부의 회전모드 명령에 따라 상기 측정거리보정기를 회전시키는 구동모터부와, 상기 측정거리보정기에서 배율 보정되어 획득된 대상물의 영상신호가 입력되는 이미지 감지부와, 상기 이미지 감지부에 입력된 대상물의 영상신호를 분석하여 상기 구동모터부의 구동축을 상기 측정거리보정기의 회전각도 만큼 회전하는 제어부를 포함하여 구성됨에 따라 렌즈 체인저 방식의 스테레오 비전을 이용해 실시간으로 지반형상을 인식한 후 토공량을 산출할 수 있는 회전식 다중 배율 렌즈를 이용한 3차원 지반형상 이미지 구현 시스템이 공지되어 있다.As a conventional technique disclosed for solving the above problems, Korean Patent Registration No. 952482 (Apr. 05, 2010) discloses a stereo vision system including a stereo vision camera that enables three-dimensional modeling of a ground shape, A measurement distance corrector provided at a front portion of the stereo vision camera and including a rotatable body rotatably supported via a drive shaft of a drive motor unit for acquiring a video signal for each stage of the excavation object; A driving motor unit that rotates the measurement distance corrector according to a rotation mode command of the input unit, and a driving motor unit that adjusts magnification correction in the measurement distance corrector, An image sensing unit for receiving the image signal of the obtained object, And a control unit for analyzing the image signal of the object inputted to the sensing unit and rotating the driving axis of the driving motor unit by the rotation angle of the measurement distance corrector, so that the ground shape is recognized in real time using the stereo vision of the lens changer system There is known a system for realizing a three-dimensional ground shape image using a rotatable multi-magnification lens capable of calculating the post-earthwork amount.

또한 공개특허공보 제53070호(2003.06.28.)에는 붐의 회전각을 측정하기 위해 붐의 회전부위에 장착된 붐 리졸버 각도센서와, 암의 회전각을 측정하기 위해 암의 회전부위에 장착된 암 리졸버 각도센서와, 버켓의 회전각을 측정하기 위한 버켓의 회전부위에 장착된 버켓 리졸버 각도센서와, 굴삭기의 절대 수평값을 측정하기 위한 경사각 센서와, 상기 붐 리졸버 각도센서와 암 리졸버 각도센서 및 버켓 리졸버 각도센서 및 경사각 센서로부터 신호를 입력받아 작업장치의 위치정보로 변환하여 나타내는 모니터링 장치로 구성되며, 상기 모니터링 장치와 굴삭기의 메인 콘트롤러와 시리얼 통신에 의해 메인 콘트롤러의 에러코드를 문자로 표시할 수 있도록 구성됨에 따라 작업상황의 정보를 실시간으로 확인할 수 있으며 작업속도를 향상시키는 반면 작업인원을 감소할 수 있는 굴삭기 작업기 모니터링 시스템이 공지되어 있다.In addition, in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 53070 (June 26, 2003), there is disclosed a boom resolver angle sensor mounted on a rotating part of a boom for measuring a rotation angle of a boom, A bucket resolver angle sensor mounted on a rotating portion of a bucket for measuring a rotation angle of the bucket, an inclination angle sensor for measuring an absolute horizontal value of the excavator, a boom resolver angle sensor and a female resolver angle sensor And a monitoring device for receiving a signal from the bucket resolver angle sensor and the inclination angle sensor and converting the signal into position information of the working device and displaying the error code of the main controller in a character form by serial communication with the monitoring device and the main controller of the excavator It is possible to check the information of the work situation in real time and improve the work speed, The excavator has a working machine monitoring systems are known which can be reduced.

그러나 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제952482호의 경우에는 단순히 비전 카메라의 영상을 토대로 측정거리를 보정하면서 지반형상 이미지를 구현할 뿐이며, 반면 공개특허공보 제53070호의 경우에는 굴삭장비의 토공작업에 따른 구동상태를 각도 값으로 측정하여 문자로 구현하기 때문에 양자 모두 토공 깊이에 따른 명확한 작업데이터를 확보하기 어려우며 토공량 산출의 정확도가 떨어져 운전자에게 전달되는 정보정확도가 낮다는 문제가 있었다.However, in the case of the above-mentioned prior art, only the ground shape image is implemented while correcting the measurement distance based on the image of the vision camera, whereas in the case of the publication No. 53070, Since the state is measured by the angular value and implemented as a letter, it is difficult to obtain clear working data according to the depth of the earth for both of them, and the accuracy of calculation of the excavation volume is low and the information accuracy to be transmitted to the driver is low.

또한 종래에는 굴착 작업위치에서 명확한 지중정보를 확보하기 어렵기 때문에 지하에 별도의 지하매설물(예를 들면, 송유관, 상수도, 기타 관로 등)과 관련된 기반정보가 불투명하여 토공 작업시 지하매설물과의 접촉으로 위험한 상황에 직면할 수 있는 등 작업의 안전성이 떨어지고, 지하매설물의 파손에 따른 복구로 비용손실이 발생한다는 문제가 있었다.In addition, since it is difficult to obtain clear underground information at the excavation work site in the past, base information related to another underground buried material (for example, oil pipeline, water pipe, other pipeline, etc.) is unclear in the underground, There is a problem that the safety of the work is lowered, such as being faced with a dangerous situation, and the cost is lost due to the repair due to the breakage of the underground buried object.

KR 등록특허 제10-0952482호(2010.04.05.)KR Registration No. 10-0952482 (April 05, 2010) KR 공개특허공보 제10-2003-0053070호(2003.06.28.)KR Patent Publication No. 10-2003-0053070 (June 28, 2003)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 토공 작업을 위한 설계도면의 인식정보와 굴삭장비의 토공 좌표정보로부터 토공 작업정보 및 지하매설정보를 도면화면과 음성을 통해 일괄적으로 안내하므로 운전자에게 작업에 필요한 정보정확성 및 토공 작업량의 측정정확도를 높이고, 작업의 신속성 및 안정성을 일률적으로 개선할 수 있는 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for collecting earthwork information and underground buried information collectively from drawings and voices from recognition information of a design drawing for excavation work and earth- And to provide a digging operation guidance and control system capable of accurately measuring the accuracy of information required for a work and a measurement accuracy of a work load, and capable of uniformly improving the promptness and stability of work.

본 발명이 제안하는 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템은 차량 본체와 함께 붐(boom) 및 암(arm), 버켓(bucket)으로 구성된 굴삭장비에 장착하여 굴삭작업을 지원하기 위한 굴삭작업 안내시스템에 있어서, 굴삭장비의 차량 본체 내에 설치되고 운전자에게 굴삭작업을 위한 작업정보를 안내하는 사용자안내모듈과; 굴삭장비 중 차량 본체의 GPS위치정보와 차량 본체에서 버켓까지의 거리정보에 대한 데이터를 각각 검출하여 토공 작업 위치지점에 따른 좌표데이터를 측량하고, 상기 사용자안내모듈 상에 측량된 좌표값을 출력하는 좌표값측정부와; 외부로부터 파일형태의 설계도면을 입력인식하여 상기 사용자안내모듈 상에 3차원 도면형태의 TIN데이터로 계획면을 출력가능하게 생성시킴과 동시에 상기 좌표값측정부로부터 입력되는 좌표데이터를 토대로 작업상황을 3차원 도면형태의 TIN데이터로 변환하여 작업면을 생성시키는 TIN데이터생성부와; 상기 TIN데이터생성부로부터 생성된 계획면의 TIN데이터와 작업면의 TIN데이터를 비교하여 토공 작업에 따른 부피를 산출함과 동시에 측정거리를 측량하는 정보산출부;를 포함하여 이루어지고, 상기 TIN데이터생성부에는 기본적인 계획설계도면과 지하매설물에 대한 설계도면을 서로 구분하여 인식하는 TIN데이터인식수단과, 상기 TIN데이터인식수단으로부터 인식된 계획설계도면 및 지하매설물 설계도면을 각각 3차원 TIN데이터로 변환시키는 TIN데이터변환수단을 포함하며, 상기 정보산출부에서는 버켓의 현 위치에 대한 좌표값을 기준으로 설계면과의 거리, 지하매설물과의 거리를 각각 구분측량된 좌표값으로 출력가능하게 이루어진다.The excavation work guide and control system capable of high-precision GPS survey proposed by the present invention can be applied to an excavation equipment consisting of a boom, an arm, and a bucket together with a vehicle body, A guide system comprising: a user guide module installed in a vehicle body of an excavating equipment and guiding a driver to work information for excavation work; Data on GPS position information of the vehicle body and distance information from the vehicle body to the bucket among the excavating equipment are respectively detected and the coordinate data according to the earthwork operation position point is measured and the coordinate values measured on the user guidance module are outputted A coordinate value measuring unit; A design drawing of a file form is inputted and recognized from outside, a planar surface is outputably generated by using TIN data of a three-dimensional drawing form on the user guide module, and at the same time, a work situation is calculated based on coordinate data inputted from the coordinate value measuring unit A TIN data generating unit for converting a TIN data of a three-dimensional drawing form to generate a working surface; And an information calculation unit for comparing the TIN data of the plan surface generated by the TIN data generation unit and the TIN data of the work surface to calculate the volume of the earthwork operation and measuring the measurement distance, The generating unit includes TIN data recognizing means for recognizing a basic plan design drawing and a design drawing for underground objects separately from each other, and converting the plan design drawing and the underground embedding design plan recognized from the TIN data recognizing means into three-dimensional TIN data And the information calculation unit is configured to output the distances to the design surface and the distances to the underground objects based on the coordinate values of the current position of the bucket as the coordinate values that are separately measured.

상기 사용자안내모듈에는 도면과 함께 안내문자를 출력가능하게 형성하는 화면출력수단과 함께 안내메시지나 경고음을 출력하는 음성출력수단을 구비한다.The user guide module includes screen output means for outputting a guide character together with the drawing, and voice output means for outputting a guidance message or a warning sound.

상기 사용자안내모듈에는 상기 TIN데이터생성부로부터 생성된 도면의 출력상태를 평면 또는 종단면으로 전환설정하거나, 평면 및 종단면을 한 화면상에 부분적으로 중첩하여 일괄출력될 수 있게 전환설정가능하다.The user information module may be configured to switch the output state of the drawing generated from the TIN data generator to a plane or a vertical plane or to switch the plane and the vertical plane so that the plane and the vertical plane are partially overlapped on one screen so as to be collectively output.

상기 좌표값측정부는 굴삭장비의 토공 작업을 위한 현 위치정보를 수신하여 작업기준점을 제공하는 GPS수신기와, 굴삭장비의 붐과 암 및 버켓이 서로 접하는 각 절점마다 설치되고 개개의 회전각도를 검출하는 경사센서를 구비한다.The coordinate value measuring unit includes a GPS receiver for receiving current position information for earthworking work of the excavating equipment and providing a work reference point, and a coordinate measuring unit for detecting a rotation angle of each excavator, And an inclination sensor.

상기 좌표값측정부에서 버켓의 위치를 기준으로 좌표값을 측량함에는 측량대상목록별로 X축 방향 및 Y축 방향, Z축 방향으로 구분 측량하여 상기 사용자안내모듈 상에 출력하도록 이루어진다.In order to measure the coordinate values based on the position of the bucket in the coordinate value measuring unit, the coordinate values are separately measured in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction for each survey target list and output on the user guidance module.

상기 TIN데이터생성부 및 상기 정보산출부는 각각 도면 및 산출치를 전체 계획면 또는 부분 계획면 중 기준 계획면을 선택설정하여 상기 사용자안내모듈 상에 출력하도록 이루어진다.
The TIN data generation unit and the information calculation unit are configured to select and set the reference plan planes among the entire plan planes or partial plan planes and output the plan and calculated values on the user guide module.

본 발명에 따른 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템에 의하면 설계도면과 측정 좌표데이터를 토대로 토공량 및 지하매설물과의 거리를 도면화면 및 음성안내로부터 실시간으로 확인하므로, 운전자의 일괄적인 토공 작업처리로 인건비용을 절감하면서 전반적인 시공공기를 단축하고, 토공 작업할 계획도면과 함께 토공 작업상황의 측정치 및 잔여작업량 등의 안내정보를 일괄적으로 확인하여 작업효율을 증진시킴과 동시에 작업정확도를 향상시키는 것이 가능하며, 나아가 토공 작업영역 내 지하매설물의 유무는 물론 위치를 토공 작업 내내 명확하게 확인하여 지하매설물에 대한 파손 등의 피해를 철저히 방지하면서 토공 작업의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
According to the excavation work guide and control system capable of high precision GPS surveying according to the present invention, the distance between the excavated soil and the underground buried object can be checked in real time from the drawing screen and the voice guidance based on the design drawing and the measured coordinate data, By reducing processing cost, it reduces the overall construction air and improves work efficiency by collectively checking guide information such as earthwork work situation measurement and remaining work volume together with planned drawings of earthwork work. Furthermore, it is possible to clearly check the position of the groundwork in the earthwork work area, as well as the position of the groundwork in the earthwork work, thereby preventing the damage to the underground workpiece and preventing the damage.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 사용자안내모듈의 단면출력화면을 예시적으로 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 좌표값측정부의 측정상태를 예시적으로 나타내는 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에서 사용자안내모듈의 출력화면을 예시적으로 나타내는 예시도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram schematically showing an embodiment according to the present invention. Fig.
2 is a block diagram schematically illustrating an embodiment according to the present invention;
3 is an exemplary view exemplarily showing a section output screen of a user guide module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a measurement state of a coordinate value measuring unit according to an embodiment of the present invention. FIG.
5 is an exemplary diagram illustrating an output screen of a user guide module according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 차량 본체와 함께 붐(boom) 및 암(arm), 버켓(bucket)으로 구성된 굴삭장비로부터 굴삭작업을 지원하기 위한 굴삭작업 안내시스템에 있어서, 굴삭장비의 차량 본체 내에 설치되고 운전자에게 굴삭작업을 위한 작업정보를 안내하는 사용자안내모듈과; 굴삭장비 중 차량 본체의 GPS위치정보와 차량 본체에서 버켓까지의 거리정보에 대한 데이터를 각각 검출하여 토공 작업 위치지점에 따른 좌표데이터를 측량하고, 상기 사용자안내모듈 상에 측량된 좌표값을 출력하는 좌표값측정부와; 외부로부터 파일형태의 설계도면을 입력인식하여 상기 사용자안내모듈 상에 3차원 도면형태의 TIN데이터로 계획면을 출력가능하게 생성시킴과 동시에 상기 좌표값측정부로부터 입력되는 좌표데이터를 토대로 작업상황을 3차원 도면형태의 TIN데이터로 변환하여 작업면을 생성시키는 TIN데이터생성부와; 상기 TIN데이터생성부로부터 생성된 계획면의 TIN데이터와 작업면의 TIN데이터를 비교하여 토공 작업에 따른 부피를 산출함과 동시에 측정거리를 측량하는 정보산출부;를 포함하여 이루어지고, 상기 TIN데이터생성부에는 기본적인 계획설계도면과 지하매설물에 대한 설계도면을 서로 구분하여 인식하는 TIN데이터인식수단과, 상기 TIN데이터인식수단으로부터 인식된 계획설계도면 및 지하매설물 설계도면을 각각 3차원 TIN데이터로 변환시키는 TIN데이터변환수단을 포함하며, 상기 정보산출부에서는 버켓의 현 위치에 대한 좌표값을 기준으로 설계면과의 거리, 지하매설물과의 거리를 각각 구분측량된 좌표값으로 출력가능하게 이루어지는 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.The present invention relates to an excavation work guidance system for supporting an excavation work from an excavation equipment consisting of a boom, an arm, and a bucket together with a vehicle body, comprising: A user guide module for guiding operation information for a job; Data on GPS position information of the vehicle body and distance information from the vehicle body to the bucket among the excavating equipment are respectively detected and the coordinate data according to the earthwork operation position point is measured and the coordinate values measured on the user guidance module are outputted A coordinate value measuring unit; A design drawing of a file form is inputted and recognized from outside, a planar surface is outputably generated by using TIN data of a three-dimensional drawing form on the user guide module, and at the same time, a work situation is calculated based on coordinate data inputted from the coordinate value measuring unit A TIN data generating unit for converting a TIN data of a three-dimensional drawing form to generate a working surface; And an information calculation unit for comparing the TIN data of the plan surface generated by the TIN data generation unit and the TIN data of the work surface to calculate the volume of the earthwork operation and measuring the measurement distance, The generating unit includes TIN data recognizing means for recognizing a basic plan design drawing and a design drawing for underground objects separately from each other, and converting the plan design drawing and the underground embedding design plan recognized from the TIN data recognizing means into three-dimensional TIN data Wherein the information calculating unit calculates the distance between the design surface and the underground buried object based on the coordinate value of the current position of the bucket, The technical configuration consists of an excavation work guide and control system that can be surveyed.

다음으로 본 발명에 따른 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of an excavation work guide and control system capable of high precision GPS survey according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

먼저 본 발명에 따른 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 차량 본체(3)와 함께 붐(5)(boom) 및 암(7)(arm), 버켓(9)(bucket)으로 구성된 굴삭장비(1)에 장착하여 굴삭작업을 지원하기 위한 굴삭작업 안내시스템에 있어서, 사용자안내모듈(10)과, 좌표값측정부(20)와, TIN데이터생성부(30)와, 정보산출부(40)를 포함하여 이루어진다.An embodiment of a digging operation guide and control system capable of high precision GPS surveying according to the present invention comprises a boom 5 and an arm 7 together with a vehicle body 3 as shown in Figures 1 and 2, (10), a coordinate value measuring unit (20), and a coordinate value measuring unit (20) are mounted on an excavating equipment (1) composed of an excavator arm and a bucket (9) A TIN data generating unit 30, and an information calculating unit 40. [

상기 사용자안내모듈(10)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 굴삭장비(1)의 운전자에게 굴삭작업을 위한 작업정보를 안내해주는 수단으로서, 운전자가 항시 작업정보를 얻을 수 있도록 굴삭장비(1)의 차량 본체(3) 중 운전석 내에 설치된다.1 and 2, the user guide module 10 is a means for guiding the driver of the excavating equipment 1 with the work information for excavation work, and is provided with an excavator (not shown) 1 of the vehicle body 3 in the driver's seat.

상기 사용자안내모듈(10)은 작업자가 작업진행과 관련된 정보를 모니터링할 수 있는 단말기로서, 화면출력수단(11) 및 음성출력수단(13)을 구비한다.The user guide module 10 includes a screen output unit 11 and a voice output unit 13, which can monitor information related to work progress by an operator.

상기 화면출력수단(11)은 토공 작업의 다양한 정보를 도면과 함께 안내문자로 출력할 수 있게 형성한다.The screen output means 11 is configured to output various information of the earthwork work together with the drawings as guide letters.

예를 들면, 상기 사용자안내모듈(10)은 상기 화면출력수단(11)을 통해 2차원 또는 3차원의 도면정보를 출력가능한 뷰어(viewer) 기능을 포함하여 화면상에 디스플레이할 수 있게 구성하고, 나아가 상기 화면출력수단(11)을 통하여 안내메시지나 측정수치 등의 정보를 숫자나 기호를 포함한 문자유형으로 출력가능하게 형성한다.For example, the user guide module 10 may include a viewer function capable of outputting two-dimensional or three-dimensional drawing information through the screen output means 11 so as to be displayed on the screen, Further, information such as a guidance message and a measurement value can be output through the screen output means 11 in a character type including numbers and symbols.

상기 음성출력수단(13)은 토공 작업을 실시하는 과정에서 다양한 상황을 상기 화면출력수단(11)과 더불어 안내메시지나 경고음 형태로 음성출력할 수 있게 형성하므로, 운전자가 굴착 장비를 운전함에 따라 상기 화면출력수단(11)의 내용을 확인하지 못한 경우에도 음성정보로 인지하는 것이 가능하다.Since the voice output means 13 can output various situations in the form of a warning message or a warning sound together with the screen output means 11 during the earthworking operation, Even if the content of the screen output means 11 can not be confirmed, it is possible to recognize it as audio information.

상기 사용자안내모듈(10)에는 다양한 기능을 설정하거나 선택할 수 있게 조작가능한 구조를 이룬다. 즉 상기 사용자안내모듈(10)에는 별도의 버튼이나 스위치 등을 구비하여 자체적인 기능들을 조작할 수 있게 구성하는 것도 가능하고, 상기 화면출력수단을 통한 조작이 가능하게 터치스크린 형태로 구성하는 것도 가능하다.The user guide module 10 is structured so that various functions can be set or selected. That is, the user guide module 10 may be provided with a separate button or a switch so as to be able to operate its own functions, or it may be configured as a touch screen type for operation through the screen output means Do.

상기 사용자안내모듈(10)은 토공 작업에 따른 정보를 안내할 수 있도록 프로그램화된 구조로서, 상기 화면출력수단(11) 상에 다양한 화면창이나 기능창, 선택창, 입력창 등을 실행 및 구현가능하게 구성한다.The user guide module 10 is a programmed structure for guiding information according to the earthwork work. The user guidance module 10 executes and implements various screen windows, function windows, selection windows, input windows, etc. on the screen output means 11 .

상기 사용자안내모듈(10)에는 토공 작업에 따른 안내정보를 획득하기 위한 기본적은 데이터나 설정데이터 등의 정보를 외부로부터 입력가능하게 형성한다. 즉 상기 사용자안내모듈(10)의 프로그램화된 입력창에 좌표데이터정보를 입력하거나 외부로부터 계획면에 대한 도면데이터정보를 입력가능하게 형성한다.The user guide module 10 is configured to be able to input information such as basic data and setting data for acquiring guide information according to the earthwork work from the outside. That is, the coordinate data information is input to the programmed input window of the user guide module 10 or the drawing data information for the plan view is input from the outside.

도면에 나타내지는 않았지만 상기 사용자안내모듈(10)에서 외부로부터 도면데이터를 불러올 수 있게 입력함에는 별도의 외부저장장치(예를 들면, USB나 메모리칩 등)를 연결하여 연동시킬 수 있는 연결단자포트를 구비토록 구성하므로, 상기 사용자안내모듈(10)의 화면출력수단(11) 상에 도면을 불러와 도면파일을 화면출력할 수 있게 형성한다.Although not shown in the figure, the user guide module 10 is provided with a connection terminal port (not shown) which can be connected to a separate external storage device (for example, a USB or a memory chip) So that the drawing file is displayed on the screen output means 11 of the user guide module 10 so that the drawing file can be displayed on the screen.

상기 사용자안내모듈(10)에서는 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 외부로부터 입력되어 상기 TIN데이터생성부(30)를 통해 생성된 도면의 출력상태를 평면 또는 종단면으로 나타낼 수 있게 구성하고, 평면 또는 종단면의 출력상태는 상기 사용자안내모듈(10)을 통한 운전자의 설정조작을 통해 서로 전환설정할 수 있게 구성한다.As shown in FIGS. 3 and 5, the user guide module 10 is configured to be able to display an output state of a drawing input from the outside and generated through the TIN data generator 30 as a plane or a vertical plane, Or the output state of the vertical cross section can be set to be switchable through the setting operation of the driver through the user guide module 10. [

또한 상기 사용자안내모듈(10)에서는 평면 및 종단면 중 선택적인 출력상태를 상기 화면출력수단(11)의 한 화면상에 부분적으로 중첩하여 평면 및 종단면의 도면을 동시에 일괄출력될 수 있게 전환설정하는 것이 가능하다.In addition, in the user guide module 10, an optional output state of a plane and a longitudinal cross-section is partially overlapped on one screen of the screen output means 11 so that the planar and vertical cross- It is possible.

상기와 같이 사용자안내모듈(10)에서 다양한 출력유형으로 구성하는 것에 의하여 운전자의 작업성향에 맞춘 탄력적인 전환설정으로 작업성을 보다 향상시키며 실용성을 높이는 것이 가능하다.As described above, by configuring various output types in the user guide module 10, it is possible to improve workability and improve practicality with a flexible switching setting according to the driver's work propensity.

상기 사용자안내모듈(10)에서는 상기 좌표값측정부(20) 및 상기 정보산출부(40)로부터 측량된 좌표값이나 산출값, 거리값 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 있게 출력한다.The user guide module 10 outputs information such as coordinate values, calculated values, distance values, and the like measured by the coordinate value measuring unit 20 and the information calculating unit 40 in real time.

상기 좌표값측정부(20)는 토공 작업에서 작업위치나 작업량 산출에 필요한 기본적인 작업정보를 취득할 수 있도록 지반의 토공 작업 위치지점에 따른 좌표데이터 값을 측량하는 기능을 수행한다.The coordinate value measuring unit 20 measures a coordinate data value according to the earthwork work position point of the ground so as to obtain basic operation information necessary for calculation of the operation position or the work amount in the earthwork operation.

상기 좌표값측정부(20)에서 취득한 좌표값은 상기 사용자안내모듈(10) 상에 출력한다.The coordinate values obtained by the coordinate value measuring unit 20 are output on the user guidance module 10.

상기 좌표값측정부(20)는 굴삭장비 중 차량 본체(3)의 GPS위치정보와 차량 본체(3)에서 버켓(9)까지의 거리정보에 대한 데이터를 각각 검출하도록 구성한다. 즉 상기 좌표값측정부(20)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 굴삭장비(1)의 토공 작업을 위한 현 위치정보를 수신하여 작업기준점을 제공하는 GPS수신기(21)와, 굴삭장비(1)의 붐(5)과 암(7) 및 버켓(9)이 서로 접하는 각 절점마다 설치되고 개개의 회전각도를 검출하는 경사센서(23)로 구성한다.The coordinate value measuring unit 20 is configured to detect data on GPS position information of the vehicle body 3 and distance information from the vehicle body 3 to the bucket 9 in the excavating equipment. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the coordinate value measuring unit 20 includes a GPS receiver 21 that receives current position information for earthworking of the excavating equipment 1 and provides a work reference point, And a tilting sensor 23 installed at each nodal point where the boom 5 of the vehicle 1 and the arm 7 and the bucket 9 are in contact with each other and which detect the rotation angles of the individual nodal points.

상기 GPS수신기(21)는 굴삭장비(1)의 토공 작업에 대한 위치정보를 수신하여 작업기준점을 제공하도록 구비한다.The GPS receiver 21 is provided to receive position information on the earthwork of the excavation equipment 1 and to provide a work reference point.

상기 GPS수신기(21)는 상기 사용자안내모듈(10)에 내장된 구조를 이루도록 구성하는 것도 가능하고, 상기 GPS수신기(21)를 굴삭장비(1)의 차량 본체(3) 상에 별도로 장착시키는 구조를 이루도록 구성하는 것도 가능하다.The GPS receiver 21 may be configured to be built in the user guide module 10 and may be configured to have the structure in which the GPS receiver 21 is separately mounted on the vehicle body 3 of the excavation equipment 1 As shown in FIG.

상기 GPS수신기(21)에 있어서는 일반적인 내비게이션이나 통신기기 등에 적용되는 GPS기기의 구조와 동일하게 구성하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.The GPS receiver 21 can be configured in the same manner as a GPS device applied to a general navigation device, a communication device, etc., and thus a detailed description thereof will be omitted.

상기 경사센서(23)는 굴삭장비(1)의 붐(5)과 암(7) 및 버켓(9)의 각 절점마다 설치되어 개개의 구성에 대한 회전각도를 검출한다.The inclination sensor 23 is provided for each of the nodes of the boom 5, the arm 7 and the bucket 9 of the excavation equipment 1 and detects the rotation angle of the respective structures.

상기 경사센서(23)는 굴삭장비(1)의 차량 본체(3) 상에 연결결합하여 회전운동하는 붐(5)의 각도(θ1)와, 상기 붐(5)과 암(7) 사이에서 암(7)의 회전운동에 따른 각도(θ2)와, 상기 암(7)과 버켓(9) 사이에서 버켓(9)의 회전운동에 따른 각도(θ3)를 각각 측정하도록 설치된다. 즉 상기 경사센서(23)는 차량 본체(3)와 붐(5)이 서로 연결된 절점에 설치되어 차량 본체(3)와 붐(5) 간의 각도(θ1)를 측정하고, 상기 붐(5)과 암(7)이 서로 연결된 절점에 설치되어 붐(5)과 암(7) 사이의 각도(θ2)를 측정하며, 상기 암(7)과 버켓(9)이 서로 연결된 절점에 설치되어 암(7)과 버켓(9) 사이의 각도(θ3)를 측정하도록 구성한다.The inclination sensor 23 detects the inclination of the boom 5 between the angle 慮1 of the boom 5 that rotates and engages with the vehicle body 3 of the excavation equipment 1 and the angle 慮1 between the boom 5 and the arm 7 an angle (θ 3) according to the rotational movement of the bucket (9) between the angle (θ 2) in accordance with the rotational motion of the arm 7, the arm 7 and the bucket 9 is provided so as to measure, respectively. That is, the inclination sensor 23 is installed at a node between the vehicle body 3 and the boom 5 to measure an angle? 1 between the vehicle body 3 and the boom 5, And the arm 7 is installed at a joint between the boom 5 and the arm 7 so as to measure an angle 2 between the boom 5 and the arm 7. The arm 7 and the bucket 9 are connected to each other, is configured to measure the angle (θ 3) of between 7 and a bucket (9).

상기 좌표값측정부(20)에서 측량된 좌표데이터는 상기 사용자안내모듈(10) 및 상기 TIN데이터생성부(30)에 전달되고, 해당 좌표데이터 정보의 경우 상기 사용자안내모듈(10)의 메모리 상에 저장가능하게 형성한다.The coordinate data measured by the coordinate value measurer 20 is transmitted to the user guide module 10 and the TIN data generator 30 and is stored in the memory of the user guide module 10 As shown in Fig.

상기 좌표값측정부(20)에서 측량된 좌표데이터의 경우 아래의 수학식 1을 통해 계산하여 상기 사용자안내모듈(10) 및 상기 TIN데이터생성부(30)에 제공한다.The coordinate data measured by the coordinate value measuring unit 20 is calculated through Equation 1 below and is provided to the user guide module 10 and the TIN data generator 30.

Figure 112016116033195-pat00001
Figure 112016116033195-pat00001

(여기서, a는 붐의 길이, b는 암의 길이, c는 버켓의 길이, θ2는 붐과 암 사이의 각도, θ3는 암과 버켓 사이의 각도임.)Where a is the length of the boom, b is the length of the arm, c is the length of the bucket, θ 2 is the angle between the boom and arm, and θ 3 is the angle between the arm and the bucket.

상기 좌표값측정부(20)에서 버켓(9)의 위치를 기준으로 좌표값을 측량함에는 측량대상목록별(예를 들면, 면적, 부피, 깊이, 거리 등)로 X축 방향 및 Y축 방향, Z축 방향으로 구분 측량하여 상기 사용자안내모듈(10) 상에 출력한다.In order to measure the coordinate values based on the position of the bucket 9 in the coordinate value measuring unit 20, it is necessary to measure the coordinate values in the X-axis direction and the Y-axis direction (for example, area, volume, depth, distance, , Z axis direction, and outputs the result on the user guidance module 10.

상기 TIN데이터생성부(30)는 외부로부터 파일형태의 설계도면을 입력인식하여 부피 산출을 위한 불규칙삼각망(TIN; triangulated irregular network)을 자동 생성시키고, 상기 사용자안내모듈(10)의 화면에 디스플레이하는 기능을 수행한다.The TIN data generating unit 30 inputs a design drawing of a file form from the outside to automatically generate a triangulated irregular network (TIN) for volume calculation, and displays it on the screen of the user guide module 10 .

일반적으로 불규칙삼각망(TIN)은 공간을 불규칙한 삼각형으로 분할하여 생성된 일종의 공간자료 구조로서, 기본요소로 높이(Z) 값을 가지며, 모든 노드(node)를 이용하여 삼각망이 구성된다. 이때 노드는 가장 가까운 노드끼리 연결되어 '변'을 구성하고, 각 변은 두 개의 노드를 가지나 각 노드는 여러 개의 변을 구성한다. 또한 X,Y,Z 값을 갖는 세 개의 노드를 중심으로 구성되어 체적, 단면도, 가시도 분석에 사용되는 정보를 갖는다.In general, an irregular triangular network (TIN) is a kind of spatial data structure created by dividing a space into irregular triangles. It has a height (Z) as a basic element, and a triangle network is formed by using all the nodes. In this case, the nodes are connected to each other nearest to each other to form a 'side', and each node has two nodes, but each node constitutes a plurality of sides. Also, it has three nodes with X, Y, and Z values, and has information used for volume, cross section, and visibility analysis.

상기 TIN데이터생성부(30)는 3차원 도면형태의 계획면 및 작업면을 생성시킨 후 상기 사용자안내모듈(10) 상에 출력시킨다. 즉 상기 TIN데이터생성부(30)는 파일형태의 설계도면을 인식하여 3차원 도면형태의 TIN데이터로 계획면을 상기 사용자안내모듈(10) 상에 출력가능하게 생성시키고, 상기 좌표값측정부(20)로부터 입력되는 좌표데이터를 토대로 토공 작업상황을 3차원 도면형태의 TIN데이터로 변환하여 작업면을 생성시킨다.The TIN data generation unit 30 generates a plan surface and a work surface in the form of a three-dimensional drawing, and outputs the plan surface and the working surface on the user guidance module 10. That is, the TIN data generation unit 30 recognizes the design drawing of the file type, generates the plan surface as TIN data of the three-dimensional drawing form so as to be outputable on the user guidance module 10, 20 to transform the earthwork work situation into TIN data of a three-dimensional drawing form to generate a work surface.

상기 TIN데이터생성부(30)에서 TIN데이터로 변환함에는 도면 변환에 따른 입체적인 불규칙삼각망을 생성시키도록 변환한다.To convert the TIN data into the TIN data, the TIN data generator 30 converts the data to generate a three-dimensional irregular triangular network according to the drawing conversion.

상기에서 불규칙삼각망이란 입력데이터를 이용해 지형을 3차원 및 면처리를 하기 위해 생성시키는 망으로서, 상기 TIN데이터생성부(30)로부터 프로그램화된 내부 불규칙삼각망 생성 알고리즘에 의해 자동생성되고, 이를 토대로 토공량 산출시에 기준을 적용된다.The irregular triangulation network is a network that generates terrain for three-dimensional and surface processing using input data, and is automatically generated by an internal irregular triangular network generation algorithm programmed from the TIN data generator 30, The criteria are applied when calculating the excavation volume.

상기 TIN데이터생성부(30)에서 계획면을 생성시킴에는 외부로부터 입력된 캐드도면을 출력하여 평면상의 계획면 도면을 출력하되 계획면의 도면에 불규칙삼각망이 연결생성된 구조로 데이터를 변환하여 출력하고, 상기 TIN데이터생성부(30)에서 작업면을 생성시킴에는 상기 좌표값측정부(20)로부터 입력된 좌표데이터를 토대로 토공 작업면에 대한 불규칙삼각망을 생성시키되 계획면 상에 상기 좌표값측정부(20)로부터 입력된 좌표데이터를 선 연결한 토공 작업면의 불규칙삼각망을 생성시켜 출력한다.In order to generate the plan surface in the TIN data generator 30, the CAD drawing input from the outside is outputted to output the plan plan drawing on the plane, and the data is converted into the structure in which the irregular triangular network is connected to the drawing of the plan plan In order to generate the work surface in the TIN data generator 30, an irregular triangle network is created on the earthwork work surface based on the coordinate data input from the coordinate value measurer 20, And generates and outputs an irregular triangular mesh of the earthwork work surface in which the coordinate data input from the value measuring unit 20 is connected in line.

상기 TIN데이터생성부(30)로부터 상기 사용자안내모듈(10)의 화면출력수단(11) 상에 출력되는 계획면 및 토공 작업면의 경우 서로 다른 색상의 선으로 출력하여 운전자로부터 육안상 구분될 수 있게 출력하는 것이 바람직하다.In the case of the plan surface and earthwork work surface outputted from the TIN data generation unit 30 on the screen output means 11 of the user guide module 10, they can be output as lines of different colors and can be visually distinguished from the driver .

상기에서 계획면 또는 토공 작업면에는 상기 사용자안내모듈(10)의 화면출력수단(11)을 통해 전체적인 도면형태로 출력하되 출력도면상에는 굴삭장비(1)의 현위치를 출력하고, 굴삭장비(1)의 작업위치를 기준으로 상기 사용자안내모듈(10)을 통해 도면 확대 및 축소 설정하여 계획면 또는 토공 작업면의 전체 중 부분적인 영역만을 출력할 수 있게 형성한다.In this case, the plan surface or the earthwork work surface is output in the form of overall drawing through the screen output means 11 of the user guide module 10, while the present position of the excavation equipment 1 is outputted on the output drawing, The user can operate the user guide module 10 to enlarge or reduce the drawing and to output only the partial area of the entire plan surface or the earth work surface.

상기 TIN데이터생성부(30)에는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 기본적인 계획설계도면과는 별도로 지하매설물(A)에 대한 정보를 확인할 수 있도록 TIN데이터인식수단(31) 및 TIN데이터변환수단(33)을 구성한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the TIN data generation unit 30 includes a TIN data recognition unit 31 and a TIN data conversion unit 31, (33).

상기 TIN데이터인식수단(31)은 기본적인 계획도면과 지하매설물(A)에 대한 설계도면을 서로 구분하여 인식한다.The TIN data recognition means 31 distinguishes between the basic plan drawing and the design drawing for the underground object A, separately.

상기 TIN데이터변환수단(33)은 상기 TIN데이터인식수단(31)으로부터 인식된 계획설계도면 및 지하매설물(A) 설계도면을 각각 3차원 TIN데이터로 변환시킨다. 즉 토공 작업시 계획설계도면을 기초로 한 계획면 상에 지하매설물 여부를 확인할 수 있게 지하매설물(A) 설계도면을 TIN데이터로 변환시킨 후 출력하여 상기 사용자안내모듈(10)로부터 확인할 수 있게 형성한다.The TIN data conversion means 33 converts the plan design drawing and the underground burial material A design drawings recognized by the TIN data recognition means 31 into three-dimensional TIN data, respectively. That is, the groundwork (A) design drawing is converted into the TIN data so that the underground buried object can be confirmed on the plan surface based on the plan design drawing in earthworking operation, do.

상기 TIN데이터변환수단(33)에서는 일반적인 캐드(cad) 프로그램의 기능과 동일하게 해당 구조물의 지형측량 좌표데이터를 삼각망 처리 알고리즘을 통하여 3차원 데이터로 전산화하고 시각적으로 표현하도록 이루어진다.The TIN data conversion means 33 is constituted such that the terrain measurement coordinate data of the structure is computerized into three-dimensional data through a triangular network processing algorithm and visually expressed in the same manner as the function of a general CAD program.

상기 정보산출부(40)는 상기 TIN데이터생성부(30)로부터 생성된 계획면의 TIN데이터와 작업면의 TIN데이터를 비교하여 토공 작업에 따른 부피를 산출함과 동시에 측정거리를 측량하는 기능을 수행한다.The information calculating unit 40 compares the TIN data of the planar surface generated by the TIN data generator 30 with the TIN data of the work surface to calculate the volume of the earthwork and measure the measurement distance .

상기 정보산출부(40)에서는 상기 TIN데이터생성부(30)에서 생성된 다수의 불규칙삼각망마다 각 면적을 자동 산출하므로, 해당 토공 작업영역의 부피를 자동 산출하도록 형성한다.The information calculating unit 40 automatically calculates the area of each of the irregular triangles generated by the TIN data generator 30, so that the volume of the earthwork work area is automatically calculated.

상기 정보산출부(40)에서는 상기 사용자안내모듈(10)의 설정 여부에 따라 산출하고자하는 작업량의 시기범위를 선택가능하게 구성한다.The information calculation unit 40 is configured to be able to select a time range of the amount of work to be calculated according to whether the user guide module 10 is set or not.

상기 정보산출부(40)에서 작업량에 대한 시기범위의 기준을 선택함에는 일별 작업량 또는 시간별 작업량 중 산출하고자 하는 시기적 기준을 명확하게 선택할 수 있게 형성한다.In order to select the criterion of the time range for the amount of work in the information calculation unit 40, a time criterion to be calculated among the daily work amount or the work amount per hour may be clearly selected.

상기 정보산출부(40)에서는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 TIN데이터생성부(30)로부터 생성된 계획면의 TIN데이터와 작업면의 TIN데이터를 비교하여 측정거리를 측량하고, 상기 사용자안내모듈(10)의 화면출력수단(11) 상에 출력가능하게 형성한다. 즉 상기 정보산출부(40)에서는 버켓의 현 위치에 대한 좌표값을 기준으로 설계면과의 거리(D1), 지하매설물과의 거리(D2)를 각각 구분측량된 좌표값으로 출력가능하다.4 and 5, the information calculating unit 40 measures the measurement distance by comparing the TIN data of the plan surface generated by the TIN data generator 30 with the TIN data of the work surface, Is formed on the screen output means (11) of the user guide module (10). That is, the information calculating unit 40 can output the distance D1 to the design surface and the distance D2 to the underground buried object based on the coordinate value of the current position of the bucket, respectively.

예를 들면, 도 5를 참조하여 설명하면, 현재 버켓(9)의 작업위치에 대한 좌표점을 측량하여 좌표값(+0.86)으로 출력함은 물론 버켓(9)의 작업위치에서 굴착 설계면까지의 거리(D1)를 측량하여 좌표값(+15.20)을 출력하며, 버켓(9)의 작업위치에서 지하매설물(A)까지의 거리(D2)를 측량하여 좌표값(+12.35)을 출력하므로, 토공 작업의 깊이에 대한 거리정보와 함께 지하매설물(A)과의 거리정보를 확보하여 안정적인 작업진행을 도모하는 것이 가능하다.For example, referring to FIG. 5, coordinate points for the current working position of the bucket 9 are measured and output as a coordinate value (+0.86), as well as from the working position of the bucket 9 to the excavation design surface And outputs the coordinate value (+15.20), and the distance D2 from the working position of the bucket 9 to the underground object A is measured to output the coordinate value +12.35, It is possible to secure the distance information with respect to the underground object (A) in addition to the distance information on the depth of the earthwork work, thereby stably progressing the work.

또한 토공 작업을 진행하는 도중 상기 TIN데이터생성부(30)의 TIN데이터인식수단(31)으로부터 인식된 정보에 의거하여 지하매설물(A)이 매립된 좌표지점에 접근할 경우 상기 사용자안내모듈(10)의 화면출력수단(11)을 통해 출력되는 도면과는 구분하여 상기 음성출력수단(13)을 통해 지하매설물(A)이 매립된 좌표지점임을 알리는 안내메시지나 경고음을 출력하도록 형성한다.When accessing the coordinate point where the underground object A is buried based on the information recognized from the TIN data recognition means 31 of the TIN data generation unit 30 during the earthworking operation, , A warning message or a warning sound indicating that the underground buried object A is buried is output through the sound output means 13. [

또한 상기 사용자안내모듈(10)에서는 토공 작업시 버켓(9)에 대한 지하매설물(A)과의 접근가능거리를 한정하여 설정할 수 있게 구성하고, 버켓(9)이 굴착 계획면까지의 거리에 이르면 해당 안내메시지를 출력하며, 지하매설물(A)과의 접근가능거리로 설정된 설정치보다 근접한 거리로 버켓(9)이 접근한 경우 경고메시지를 출력하도록 구성하는 것이 가능하다.In addition, the user guide module 10 can be configured to limit the accessible distance to the underground object A with respect to the bucket 9 during earthworking work. When the bucket 9 reaches the distance to the excavation plan surface It is possible to output a warning message and to output a warning message when the bucket 9 approaches the distance closer to the set value set as the accessible distance to the underground object A. [

상기 TIN데이터생성부(30) 및 상기 정보산출부(40)는 각각 도면 및 산출치를 전체 계획면 또는 부분 계획면 중 기준 계획면을 선택설정하여 상기 사용자안내모듈(10) 상에 출력할 수 있게 형성한다.The TIN data generation unit 30 and the information calculation unit 40 may respectively output the drawings and the calculated values to the user guidance module 10 by selecting and setting a reference plan plan among the entire plan planes or partial plan planes .

예를 들면, 상기 사용자안내모듈(10)에서 전체 계획면을 기준으로 전체영역의 도면 및 산출치를 출력할 수 있게 설정하거나, 상기 사용자안내모듈(10)에서 부분 계획면을 기준으로 해당부분에 한정된 도면 및 산출치를 출력할 수 있게 설정한다.For example, the user guide module 10 may be configured to output the drawings and calculated values of the entire area on the basis of the entire plan plan, Drawings and calculated values are set so that they can be output.

즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템에 의하면, 설계도면과 측정 좌표데이터를 토대로 토공량 및 지하매설물과의 거리를 도면화면 및 음성안내로부터 실시간으로 확인하므로, 운전자의 일괄적인 토공 작업처리로 인건비용을 절감하면서 전반적인 시공공기를 단축하고, 토공 작업할 계획도면과 함께 토공 작업상황의 측정치 및 잔여작업량 등의 안내정보를 일괄적으로 확인하여 작업효율을 증진시킴과 동시에 작업정확도를 향상시키는 것이 가능하며, 나아가 토공 작업영역 내 지하매설물의 유무는 물론 위치를 토공 작업 내내 명확하게 확인하여 지하매설물에 대한 파손 등의 피해를 철저히 방지하면서 토공 작업의 안전성을 향상시키는 것이 가능하다.That is, according to the excavation work guide and control system capable of high-precision GPS surveying according to the present invention, the distance between the excavated soil and the underground buried object can be checked in real time from the drawing screen and voice guidance based on the design drawing and the measured coordinate data , Reduce the overall construction air by reducing the labor cost by collective earthwork work process of the driver, improve the work efficiency by collectively checking guide information such as earthwork work situation measurement and residual work amount together with plan drawings to earthwork work It is possible to improve the accuracy of the work at the same time as the work. In addition, it confirms the existence of the underground buried material in the earthwork work area and clearly confirms the position throughout the earthwork work to thoroughly prevent damage such as damage to the underground work, .

상기에서는 본 발명에 따른 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
Although the preferred embodiments of the excavation work guide and control system capable of high precision GPS survey according to the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications may be made within the scope of the claims, specification and accompanying drawings. And this is also within the scope of the present invention.

1 : 굴삭장비 3 : 차량 본체
5 : 붐 7 : 암
9 : 버켓 10 : 사용자안내모듈
11 : 화면출력수단 13 : 음성출력수단
20 : 좌표값측정부 21 : GPS수신기
23 : 경사센서 30 : TIN데이터생성부
31 : TIN데이터인식수단 33 : TIN데이터변환수단
40 : 정보산출부 A : 지하매설물
a : 붐 길이 b : 암 길이 c : 버켓 길이
θ1 : 붐의 각도 θ2 : 붐과 암 사이의 각도
θ3 : 암과 버켓 사이의 각도 θ4 : 차량 본체 회전각도
D1 : 버켓과 굴착 설계면과의 거리
D2 : 버켓과 지하매설물과의 거리
1: excavation equipment 3: vehicle body
5: Boom 7: Cancer
9: Bucket 10: User Guide Module
11: Screen output means 13: Audio output means
20: Coordinate value measuring unit 21: GPS receiver
23: tilt sensor 30: TIN data generator
31: TIN data recognition means 33: TIN data conversion means
40: Information output section A: Underground
a: Boom length b: Arm length c: Bucket length
θ 1 : Angle of boom θ 2 : Angle between boom and arm
θ 3 : Angle between the arm and the bucket θ 4 : Rotation angle of the vehicle body
D1: Distance between bucket and excavation design surface
D2: Distance between bucket and underground

Claims (6)

차량 본체와 함께 붐(boom) 및 암(arm), 버켓(bucket)으로 구성된 굴삭장비에 장착하여 굴삭작업을 지원하기 위한 굴삭작업 안내시스템에 있어서, 굴삭장비의 차량 본체 내에 설치되고 운전자에게 굴삭작업을 위한 작업정보를 안내하는 사용자안내모듈과; 굴삭장비 중 차량 본체의 GPS위치정보와 차량 본체에서 버켓까지의 거리정보에 대한 데이터를 각각 검출하여 토공 작업 위치지점에 따른 좌표데이터를 측량하고, 상기 사용자안내모듈 상에 측량된 좌표값을 출력하는 좌표값측정부와; 외부로부터 파일형태의 설계도면을 입력인식하여 상기 사용자안내모듈 상에 3차원 도면형태의 TIN데이터로 계획면을 출력가능하게 생성시킴과 동시에 상기 좌표값측정부로부터 입력되는 좌표데이터를 토대로 작업상황을 3차원 도면형태의 TIN데이터로 변환하여 작업면을 생성시키는 TIN데이터생성부와; 상기 TIN데이터생성부로부터 생성된 계획면의 TIN데이터와 작업면의 TIN데이터를 비교하여 토공 작업에 따른 부피를 산출함과 동시에 측정거리를 측량하는 정보산출부;를 포함하여 이루어지고, 상기 TIN데이터생성부에는 기본적인 계획설계도면과 지하매설물에 대한 설계도면을 서로 구분하여 인식하는 TIN데이터인식수단과, 상기 TIN데이터인식수단으로부터 인식된 계획설계도면 및 지하매설물 설계도면을 각각 3차원 TIN데이터로 변환시키는 TIN데이터변환수단을 포함하며, 상기 정보산출부에서는 버켓의 현 위치에 대한 좌표값을 기준으로 설계면과의 거리, 지하매설물과의 거리를 각각 구분측량된 좌표값으로 출력가능하게 이루어지고,
상기 사용자안내모듈에는 도면과 함께 안내문자를 출력가능하게 형성하는 화면출력수단과 함께 안내메시지나 경고음을 출력하는 음성출력수단을 포함하며, 상기 사용자안내모듈에서는 토공 작업시 버켓에 대한 지하매설물과의 접근가능거리를 한정하여 설정할 수 있게 구성하되 버켓이 굴착 계획면까지의 거리에 이르면 해당 안내메시지를 출력하며, 지하매설물과의 접근가능거리로 설정된 설정치보다 근접한 거리로 버켓이 접근한 경우 경고메시지를 출력하도록 구성하고, 상기 사용자안내모듈에는 상기 TIN데이터생성부로부터 생성된 도면의 출력상태를 평면 또는 종단면으로 전환설정하거나, 평면 및 종단면을 한 화면상에 부분적으로 중첩하여 일괄출력될 수 있게 전환설정가능하며,
상기 좌표값측정부는 굴삭장비의 토공 작업을 위한 현 위치정보를 수신하여 작업기준점을 제공하는 GPS수신기와, 굴삭장비의 붐과 암 및 버켓이 서로 접하는 각 절점마다 설치되고 개개의 회전각도를 검출하는 경사센서를 포함하고, 상기 좌표값측정부에서 버켓의 위치를 기준으로 좌표값을 측량함에는 측량대상목록별로 X축 방향 및 Y축 방향, Z축 방향으로 구분 측량하여 상기 사용자안내모듈 상에 출력하도록 이루어지며,
상기 TIN데이터생성부로부터 상기 사용자안내모듈의 화면출력수단 상에 출력되는 계획면 및 토공 작업며의 경우 서로 다른 색상의 선으로 출력하여 운전자로부터 육안상 구분될 수 있게 출력하고,
상기 정보산출부에서는 상기 사용자안내모듈의 설정 여부에 따라 산출하고자하는 작업량의 시기범위를 선택가능하되 일별 작업량 또는 시간별 작업량 중 산출하고자 하는 시기적 기준을 명확하게 선택할 수 있게 구성하며,
상기 TIN데이터생성부 및 상기 정보산출부는 각각 도면 및 산출치를 전체 계획면 또는 부분 계획면 중 기준 계획면을 선택설정하여 상기 사용자안내모듈 상에 출력하도록 이루어지는 고정밀 GPS 측량이 가능한 굴삭작업 가이드 및 컨트롤 시스템.
An excavation work guide system for supporting an excavation work by being mounted on an excavation equipment consisting of a boom, an arm, and a bucket together with a vehicle body, the excavation work guide system being installed in the vehicle body of the excavation equipment, A user guide module for guiding operation information for the user; Data on GPS position information of the vehicle body and distance information from the vehicle body to the bucket among the excavating equipment are respectively detected and the coordinate data according to the earthwork operation position point is measured and the coordinate values measured on the user guidance module are outputted A coordinate value measuring unit; A design drawing of a file form is inputted and recognized from outside, a planar surface is outputably generated by using TIN data of a three-dimensional drawing form on the user guide module, and at the same time, a work situation is calculated based on coordinate data inputted from the coordinate value measuring unit A TIN data generating unit for converting a TIN data of a three-dimensional drawing form to generate a working surface; And an information calculation unit for comparing the TIN data of the plan surface generated by the TIN data generation unit and the TIN data of the work surface to calculate the volume of the earthwork operation and measuring the measurement distance, The generating unit includes TIN data recognizing means for recognizing a basic plan design drawing and a design drawing for underground objects separately from each other, and converting the plan design drawing and the underground embedding design plan recognized from the TIN data recognizing means into three-dimensional TIN data Wherein the information calculating unit is capable of outputting the distances to the design surface and the distances to the underground objects based on the coordinate values of the current positions of the buckets,
The user guide module includes screen output means for outputting a guide letter together with the drawing and voice output means for outputting a guidance message or a warning sound. When the bucket reaches the distance to the excavation planning plane, it outputs a corresponding message. If the bucket approaches the set distance close to the set distance, Output, The user information module may be configured to switch the output state of the drawing generated from the TIN data generator to a plane or a vertical plane or to switch the plane and the vertical plane so that the plane and the vertical plane are partially overlapped on one screen,
The coordinate value measuring unit includes a GPS receiver for receiving current position information for earthworking work of the excavating equipment and providing a work reference point, and a coordinate measuring unit for detecting a rotation angle of each excavator, In order to measure coordinate values based on the position of the bucket in the coordinate value measuring unit, the coordinate value measuring unit divides and measures the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction for each survey target list, Lt; / RTI >
A planar surface and a earthwork operation outputted from the TIN data generator to the screen output means of the user guide module,
Wherein the information calculation unit is configured to be able to select a time range of the work amount to be calculated according to whether the user guide module is set or not and to select a time period criterion to calculate the daily work amount or the work amount per hour,
Wherein the TIN data generator and the information calculator respectively output the drawings and the calculated values to the user guide module by selecting and setting a reference plan surface among the entire planning plan or partial plan plan, .
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