KR101260620B1

KR101260620B1 - 비정형 구조물의 시공 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101260620B1
Application number: KR1020120002736A
Authority: KR
Inventors: 이정철; 김형래
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-05-03

Abstract

본 발명에 따른 비정형 구조물의 시공 시스템 및 방법은, 시공부재의 제작시 기준점을 미리 마킹하고, 시공 현장에 설치된 빔 발사장치로부터 시공좌표를 향해 빔을 발사하여, 상기 시공부재를 움직이면서 상기 시공부재의 기준점을 상기 시공좌표이 일치하도록 하여 시공위치를 확인할 수 있기 때문에, 비정형 형상을 갖는 시공부재에 대한 시공위치의 확인이 용이하고, 시공위치 확인을 위한 별도의 시공위치 가이드 구조물을 설치할 필요가 없으므로 작업성이 향상될 수 있는 이점이 있다.

Description

비정형 구조물의 시공 시스템 및 방법{A construction system of free form construction and the method of the same}

본 발명은 비정형 구조물의 시공 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비정형 건축 또는 토목 구조물 등의 시공 시 사용되어 작업성을 향상시킬 수 있는 비정형 구조물의 시공 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축 및 토목 공사 작업시 공간상에서 정확한 시공 위치를 잡는 작업이 매우 중요하다. 기존의 건축 및 토목 공사 작업시, 수평 및 수직 위치 설정 작업을 위하여, 실과 추, 수준 수평계, 측량계 등의 장치을 이용하였다. 그러나, 장치의 설치 및 위치 변경에 따른 상당한 시간 및 작업량이 소요되는 문제점이 있다.

공개특허 2005-0090172호에서는 토탈 스테이션을 이용하여 시공 위치를 확인하는 방법이 개시되고, 선행 등록 특허에 10-0520018호에서는 레이저 빔을 이용한 수평측정기가 개시되어 있으나, 이들은 모두 시공 위치를 확인하기 위해 시공 기준이 되는 벽체나 기둥과 같은 기준 구조물을 먼저 설치한 후, 상기 기준 구조물에 표시 또는 측정된 시공 위치에 설치 부재를 시공해야 하므로 작업이 번거로운 문제점이 있다. 또한, 이들은 모두 정형화된 형상의 구조물에 대응하는 것이기 때문에, 다양한 곡면을 갖는 비정형 구조물의 시공은 더욱 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 시공이 보다 간편해지고 정확도가 높아질 수 있는 비정형 구조물의 시공 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 비정형 구조물의 시공 방법은, 비정형 형상을 갖는 시공부재에 미리 설정된 기준점을 마킹하여 제작하는 단계와, 시공 현장에 빔 발사장치를 설치하고, 상기 빔 발사장치의 설치 위치를 기준으로 상대좌표로 정의된 상기 시공부재의 시공좌표를 향해 빔을 발사하는 단계와, 상기 시공부재의 기준점이 상기 빔이 발사된 시공좌표에 일치하도록 상기 시공부재를 움직이며 상기 시공부재의 시공 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 비정형 구조물의 시공 시스템은, 비정형 구조물을 모델링하고, 시공부재, 시공좌표 및 기준점을 설정하는 설계부와, 상기 설계부에서 설정된 시공부재를 제작하고, 상기 시공부재에 기준점을 마킹하는 제작부와, 시공 현장에 구비되어, 상기 설계부에서 설정된 시공좌표를 향해 빔을 발사하여, 상기 시공부재의 기준점을 상기 시공좌표에 일치시켜 시공 위치를 확인하도록 하는 빔 발사장치를 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비정형 구조물의 시공 시스템이 개략적으로 도시된 블록도이다.
도 2는 시공부재의 기준점을 레이저 발사 위치인 시공 좌표에 맞추는 작업을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비정형 구조물의 시공방법이 도시된 절차도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비정형 구조물의 시공 시스템은, 설계 컴퓨터(10), 공장(20) 및 빔 발사장치(30)를 포함한다.

상기 설계 컴퓨터(10)는 비정형 구조물을 3차원으로 모델링하는 프로그램이 설치된 설계부이다. 상기 설계 컴퓨터(10)는 상기 비정형 구조물을 모델링한 후, 시공하는 데 필요한 복수의 시공부재들(22)을 설정하고, 상기 각 시공부재들(22)의 시공 좌표와 기준점을 설정한다. 상기 시공좌표는 상기 빔 발사장치(30)의 설치 위치를 기준으로 한 상대좌표로 정의되어 설정될 수 있다.

상기 시공부재(22)는 상기 비정형 구조물의 일면 또는 일부분을 구성하는 요소로서, 다양한 형상의 평면, 곡면 또는 평면과 곡면이 모두 포함된 비정형 형상(Free form)으로 이루어질 수 있다.

상기 공장(20)은 상기 설계 컴퓨터(10)에서 설정된 복수의 시공부재들(22)을 제작하기 위한 제작부이다. 상기 공장(20)은 시공 현장과 별도로 위치한 곳도 가능하고, 상기 비정형 구조물의 특징이나 상기 시공부재들(22)의 특성에 따라 시공 현장에서 바로 제작가능하도록 시공 현장이 사용되는 것도 가능하다. 상기 공장(20)은 상기 시공부재들(22)을 제작하기 위한 CNC 등의 다양한 설비들이 포함될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 빔 발사장치(30)는 시공 현장에서 미리 설정된 설정 위치에 설치된다. 상기 빔 발사장치(30)는 상기 설계 컴퓨터(10)에서 설정된 시공좌표를 향해 빔을 발사하는 장치이다. 여기서, 상기 빔은 레이저(Laser,L)인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 원하는 위치를 표시할 수 있는 빛, 전자파 등은 모두 가능하다. 상기 빔 발사장치(30)는 상기 설계 컴퓨터(10)에서 설정된 시공부재와 시공좌표를 입력받아 저장하는 메모리부(31)와, 시공 현장에서 작업자(40)가 시공하고자 하는 시공부재(22)에 대한 정보를 입력하기 위한 입력부(32)와, 상기 입력부(32)를 통해 입력된 상기 시공부재(22)의 정보에 따라 상기 메모리부(31)에 저장된 해당 시공좌표(C)를 확인하고, 상기 시공좌표(C)로 레이저 빔을 발사하는 발사부(33)를 포함한다. 상기 메모리부(31)에는 상기 시공부재(22)의 번호 등이 미리 저장될 수 있다. 또한, 상기 빔 발사장치(30)는 상기 입력부(32)를 통해 입력된 정보나, 상기 메모리부(31)로부터 확인된 시공부재와 시공좌표가 표시되는 표시부(미도시)를 더 포함하는 것도 물론 가능하다. 또한, 하나의 빔 발사장치(30)가 복수의 발사부들(33)을 포함하여, 상기 복수의 발사부들(33)이 복수의 시공좌표들(C)을 향해 레이저 빔을 발사하는 것도 가능하고, 상기 복수의 발사부들이 순차적으로 상기 복수의 시공좌표들(C)을 향해 레이저 빔을 발사하는 것도 가능하다. 또한, 하나의 빔 발사장치(30)에 하나의 발사부(33)만이 포함되어, 상기 하나의 발사부(33)에서 서로 다른 복수의 시공좌표들(C)을 향해 순차적으로 레이저 빔을 발사하는 것도 가능하다. 또한, 하나의 발사부(33)를 갖는 빔 발사장치(30)를 복수개 설치하는 것도 물론 가능하다. 본 실시예에서는 복수의 발사부(33)를 갖는 하나의 빔 발사장치(30)가 시공 현장에 설치되는 것으로 설명한다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 비정형 구조물의 시공방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시공하고자 하는 비정형 구조물을 3차원으로 모델링한다.(S10)

상기 설계 컴퓨터(10)를 이용해 상기 비정형 구조물을 모델링하면서, 시공에 필요한 시공부재(22)의 형상이나 개수를 설정할 수 있다. 또한, 설정된 시공부재(22)의 시공좌표(C)와 상기 시공좌표(C)에 해당하는 기준점(S)들을 설정할 수 있다. 이 때, 상기 빔 발사장치(30)의 설치 위치도 결정되며, 상기 시공좌표(C)는 상기 빔 발사장치(30)의 설치 위치를 기준으로 한 상대 좌표로 설정된다. (S11)

상기 시공좌표(C)는 현장에서 상기 시공부재(22)를 설치하기 위한 좌표에 해당하며, 3차원 공간상의 위치를 표시할 수 있도록 3차원 벡터로 설정될 수 있다. 상기 기준점(S)은 상기 시공부재(22)의 시공좌표와 일치시키기 위한 것으로, 상기 시공부재(22)의 제작시 상기 시공부재(22)에 미리 마킹된다. 상기 시공좌표(C)는 복수개가 설정될 수 있으며, 본 실시예에서는 3개의 시공좌표(C1,C2,C3)가 설정되는 것으로 설명한다. 상기 기준점(S)도 복수개가 설정될 수 있으나, 상기 기준점(S)은 상기 시공좌표(C)의 개수와 동일하게 설정되어야 한다. 따라서, 본 실시예에서는 3개의 기준점(S1,S2,S3)이 설정되는 것으로 설명한다.

상기 설계 컴퓨터(10)에서 설정된 상기 시공부재(22)의 정보와 그에 따른 시공좌표들(C1,C2,C3)는 상기 빔 발사장치(30)의 메모리부(31)에 테이블 등으로 미리 저장될 수 있다.(S12) 여기서, 상기 시공부재(22)의 정보는 번호로 저장될 수 있다.

또한, 상기 설계 컴퓨터(10)에서 설정된 상기 시공부재(22)는 상기 공장(20) 등에서 비정형 형상으로 가공 제작되되, 제작 시 상기 기준점(S1,S2,S3)가 마킹된다.(S13)

제작된 상기 시공부재(22)가 시공 현장으로 운반되면, 시공 현장에서 작업자는 복수의 시공부재들(22) 중 시공하고자 하는 시공부재(22)를 선택하고, 선택된 시공부재(22)에 대한 번호를 상기 빔 발사장치(30)의 입력부(32)를 통해 입력한다.(S14)

상기 빔 발사장치(30)는 상기 입력부(32)를 통해 입력된 정보를 이용해, 미리 저장된 테이블로부터 해당 시공부재에 대한 시공좌표(C1,C2,C3)들을 확인하고, 상기 시공좌표들(C1,C2,C3)을 향해 레이저 빔(L)을 발사한다.(S15) 이 때, 상기 빔 발사장치(30)는 복수의 발사부(33)를 통해 레이저 빔(L)을 복수의 위치로 동시에 발사하는 것도 가능하고, 레이저 빔(L)을 한번씩 순차적으로 발사하는 것도 가능하다.

작업자는 상기 시공부재(22)를 상하,좌우 또는 전후방향으로 이동하면서 상기 기준점들(S1,S2,S3)을 상기 복수의 시공좌표들(C1,C2,C3)을 맞출 수 있다.

상기 레이저 빔(L)을 복수의 시공좌표들(C1,C2,C3)을 향해 동시에 발사할 경우, 작업자는 상기 시공부재(22)를 이동하면서 상기 기준점들(S1,S2,S3)를 한번에 상기 시공좌표들(C1,C2,C3)에 맞추어 일치시킬 수 있다. 한편, 상기 레이저 빔(L)을 상기 복수의 시공좌표들(C1,C2,C3)로 순차적으로 발사하는 경우, 작업자는 상기 시공부재(22)를 이동하면서 상기 기준점들(S1,S2,S3) 중 어느 하나(S1)를 상기 발사된 시공좌표(C1)에 맞춘 후, 상기 기준점(S1)을 기준으로 상기 시공부재(22)의 방향을 바꾸면서 나머지 기준점들(S2,S3)을 차례로 상기 시공좌표들(S2,S3)에 맞출 수 있다.(S16)

도 2와 같이, 상기 레이저 빔(L)의 발사위치인 상기 복수의 시공좌표들(C1,C2,C3)과 상기 시공부재(22)의 기준점들(S1,S2,S3)을 일치시키면, 상기 시공부재(22)의 정확한 시공위치가 확인되므로, 상기 시공부재(22)를 시공할 수 있다. (S17)

따라서, 상기 시공부재(22)의 시공위치를 정확하게 확인할 수 있으므로, 상기 시공부재(22)의 시공 위치를 확인하기 위한 별도의 시공 가이드 구조물들이 설치될 필요가 없게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 설계 컴퓨터 20: 공장
22: 시공부재 30: 빔 발사장치
31: 메모리부 32: 입력부
33: 발사부 40: 작업자
C,C1,C2,C3: 시공좌표 S,S1,S2,S3: 기준점

Claims

비정형 형상을 갖는 시공부재에 미리 설정된 기준점을 마킹하여 제작하는 단계와;
시공 현장에 빔 발사장치를 설치하고, 상기 빔 발사장치의 설치 위치를 기준으로 상대좌표로 정의된 상기 시공부재의 시공좌표를 향해 빔을 발사하는 단계와;
상기 시공부재의 기준점이 상기 빔이 발사된 시공좌표에 일치하도록 상기 시공부재를 움직이며 상기 시공부재의 시공 위치를 결정하는 단계를 포함하는 비정형 구조물의 시공방법.
청구항 1에 있어서,
비정형 구조물을 모델링하여, 시공에 필요한 시공부재들과 각 시공부재에 따른 시공좌표 및 기준점을 각각 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 시공부재에 따라 다르게 설정된 기준점을 상기 시공부재들에 각각 마킹하고, 상기 시공부재에 따라 설정된 시공좌표는 상기 빔 발사장치에 미리 저장되는 비정형 구조물의 시공방법.
청구항 2에 있어서,
상기 빔 발사장치에 상기 시공부재에 대한 정보를 입력하면, 상기 빔 발사장치는 입력된 정보에 따라 기저장된 데이터로부터 시공부재와 시공좌표를 확인하고, 상기 시공좌표를 향해 빔을 발사하는 비정형 구조물의 시공방법.
청구항 1에 있어서,
상기 시공부재에 따라 서로 다른 복수의 시공좌표들이 각각 3차원 벡터로 설정되고,
상기 시공부재에는 상기 시공좌표들의 개수와 동일한 개수의 기준점들을 마킹하는 비정형 구조물의 시공방법.
청구항 1에 있어서,
상기 시공부재에 따라 서로 다른 3개의 시공좌표들이 각각 3차원 벡터로 설정되고, 상기 시공부재에는 3개의 기준점들을 마킹하는 비정형 구조물의 시공방법.
청구항 4에 있어서,
상기 빔은 복수개가 한번에 상기 복수의 시공좌표들을 향해 발사되어,
상기 복수의 기준점들을 한번에 상기 복수의 시공좌표들에 일치시키는 비정형 구조물의 시공방법.
청구항 4에 있어서,
상기 빔은 한 개씩 상기 복수의 시공좌표들에 순차적으로 발사되어,
상기 복수의 기준점들은 한 개씩 순차적으로 발사된 시공좌표에 일치시키는 비정형 구조물의 시공방법.
비정형 구조물을 모델링하고, 시공부재, 시공좌표 및 기준점을 설정하는 설계부와;
상기 설계부에서 설정된 시공부재를 제작하고, 상기 시공부재에 기준점을 마킹하는 제작부와;
시공 현장에서 설정 위치에 설치되고, 상기 설정 위치에서 상기 설계부에서 설정된 시공좌표를 향해 빔을 발사하여, 상기 시공부재의 기준점을 상기 시공좌표에 일치시켜 시공 위치를 확인하도록 하는 빔 발사장치를 포함하는 비정형 구조물의 시공 시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 빔 발사장치는,
상기 설계부에서 설정된 시공부재, 시공좌표를 입력받아 저장하는 메모리부와,
작업자가 시공하고자 하는 시공부재에 대한 정보를 입력하는 입력부와,
상기 입력부에 입력된 정보에 따라 상기 메모리부에 저장된 해당 시공좌표를 확인하고, 상기 시공좌표로 빔을 발사하는 발사부를 포함하는 비정형 구조물의 시공 시스템.