KR101822340B1 - Apparatus for three-dimensional face mapping in mine tunnel and three-dimensional face mapping method there of - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치 및 이를 이용한 삼차원 페이스 맵핑 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 갱도 내 지질과 광체의 변화를 추정하기 위한 3차원 지질모델링용 갱도면 3차원 사진 측량 자료를 제공할 수 있으며 간소화된 구성으로 자료획득 작업이 용이하고 뛰어난 사진품질을 가지는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치 및 이를 이용한 삼차원 페이스 맵핑 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional face mapping apparatus for a mining tunnel and a three-dimensional face mapping method using the same, more specifically, to provide a three-dimensional photogrammetric data for a three- dimensional geological modeling for estimating a change in a lipid- The present invention relates to a three-dimensional face mapping apparatus for a mining tunnel having a simple structure and having an excellent image quality, and a three-dimensional face mapping method using the same.
광상이 처음 발견된 다음 개발이 시작되어 확대, 번창하다가 광물의 채굴이 완료되어 소멸되는 과정은 사람의 일생과 비슷하다고 할 수 있다. 광산의 수명은, 유년기인 탐광시대, 소년기인 기업시대(起業時代), 청년기인 발전시대, 중년기인 번영시대 및 노년기라 할 수 있는 쇠퇴시대로 구분할 수 있다.It is similar to the lifetime of a person when the first development of the deposit is started, the expansion is prospering, and the mining of the mineral is completed and then it is annihilated. The life span of the mine can be divided into the age of prospecting as a childhood, the era of business as a boyhood era, the age of development as a youth, the age of prosperity as a middle age, and the age of decline as an old age.
대부분의 광산은 유년기인 탐광시대에 이미 광산의 장래를 전망할 수 있으나, 전망이 좋은 광산이라도 기술적·경제적으로 적절히 조치하지 않으면 수명이 짧아지는 경우가 많다. 광산개발이 시작되기 전에 면밀한 지질조사, 물리·화학 탐사, 시추(試錐)·탐광갱도(探鑛坑道) 등에 의하여 광상을 확인하게 되는데, 이 시기에는 수입은 거의 없고 막대한 경비가 소요된다. 기업시대에 들어가면 갱도골격·시설기제·생산규모·능률·종업원수 등의 개발계획을 수립하여 생산에 필요한 제반 시설을 준비하게 된다. 기업시대에도 수익은 기대하기 어렵고 많은 투자가 소요된다. Most mines can predict the future of the mine already in the early childhood age, but even if the mine has a good prospect, the life span is often shortened if it is not implemented technically and economically. Prior to the development of the mine, detailed geological surveys, physical and chemical exploration, drilling, and exploration tunnels are used to identify deposits. During this period, there are few imports and significant expenses. When entering the business era, the company will set up a development plan for the tunnel skeleton, facility facilities, production scale, efficiency, and the number of employees, and prepare various facilities necessary for production. Even in the corporate age, profitability is hard to anticipate and requires a lot of investment.
발전시대에 들어가면, 갱도가 개설되고 작업장이 확대됨에 따라 점차 시설도 확장시켜야 하므로, 수입이 있지만 수입을 상회하는 투자가 계속적으로 요구되는 시기다. 광산개발의 전성시대라 할 수 있는 번영시대에 들어가면, 갱내 외의 모든 시설이 정비되고 많은 수익을 올리게 된다. 따라서 이 시대에 광구 매입비 및 개발에 소요된 모든 투자비용을 회수할 수 있을 뿐만 아니라 폐광(廢鑛)에 대비한 비용까지 축적하게 된다.In the era of development, as the mine is opened and the workplace expanded, the facility must be gradually expanded. When we enter the era of prosperity that is the era of mine development, all facilities except the mine are maintained and profitable. Therefore, in this era, not only can it recover all the investment cost for the purchase and development of the mine, but it also accumulates the cost against the abandoned mine.
물론 이것은 광산개발계획이 차질없이 진행되어 경영이 원활할 경우이고, 만일 차질이 생기거나 광상이 갑자기 소멸되는 경우에는 사정이 달라진다. 따라서, 기술적으로나 경영면에서 차질없는 계획수립과 면밀한 운영으로 번영시대를 오래 지속시키는 것이 중요하다. Of course, this is the case when the mine development plan is smoothly proceeding smoothly, and if the disruption occurs or the deposits suddenly disappear, things will change. Therefore, it is important to prolong the prosperity period with planning and careful management in terms of technology and management.
쇠퇴시대에 접어들면 매장량이 고갈되어 가고 품질이 저하되어 갱도의 연장이 길어질 뿐만 아니라 심도(深度)가 깊어져서 생산량이 감소하고 원가가 상승한다. 이 시기가 폐광을 앞둔 시기다. 따라서, 번영시대에 항상 채광과 병행하여 탐광을 실시함으로써 갑작스러운 생산량의 증감을 방지하고 번영기를 연장시키도록 하여 노쇠기에 접어들지 않게 하는 것이 광산개발의 중요한 여건이다.In the era of decline, the reserves are depleted and the quality is lowered, not only the extension of the tunnel is prolonged, but also the depth is deepened and the production is reduced and the cost is increased. This is the time for the abandoned mine. Therefore, it is an important condition for mine development to prevent prolongation of prosperous period by avoiding sudden increase and decrease of output by conducting prospecting in parallel with mining in the times of prosperity.
한편, 갱도에 대한 페이스 맵핑(Face mapping)이란 갱도 굴착시 노출되는 막장(Face)또는 암반 절취면 상태를 육안으로 직접 관찰 조사하여 기록하는 작업을 말하여 광산 개발의 경우 갱도 면의 관찰을 통해 광체의 유무를 판별할 수 있고, 이를 통해 광체 연장을 유추하게 된다. On the other hand, the face mapping of a tunnel refers to a process of directly observing and recording the face or rock cut surface condition exposed when a tunnel is excavated. In the case of mine development, And it is possible to deduce the extender of the extender through this.
하지만, 지금까지는 갱도에 대한 페이스 맵핑은 조사자가 직접 갱도 내에 들어가 갱도를 따라 이동하면서 육안으로 갱도 내면을 꼼꼼히 관찰하고 이를 수기로 기록한 후 이 자료를 정성적으로 해석해 광체 유무나 광체 연장을 판별하는 수준에 그치고 있었다. However, until now, the face mapping of the tunnel has been investigated by the investigator directly entering the tunnel and moving along the tunnel, observing the inner surface of the tunnel with the naked eye, recording it with a manual and then analyzing the data qualitatively, .
따라서 광산의 광체 유무나 광체 연장에 대한 분석 결과가 조사자의 육안조사와 개인의 주관적인 해석에 의존해왔기 때문에 결과에 대한 신뢰성이 떨어지고 분석 및 해석 결과를 객관화하여 공유하기 어려운 문제점을 가지고 있었다. Therefore, it is difficult to share the results of analytical and analytical results because of the lack of reliability of the results and the difficulty in sharing the results of the analysis and interpretation because the analysis result of the presence or absence of the mine or the extension of the mine has been dependent on the visual inspection of the investigator and the subjective interpretation of the individual.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 갱도 내 지질과 광체의 변화를 추정하기 위한 3차원 지질모델링용 갱도면 3차원 사진 측량 자료를 제공할 수 있으며 간소화된 구성으로 자료획득 작업이 용이하고 뛰어난 사진품질을 가지는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치 및 이를 이용한 삼차원 페이스 맵핑 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a three-dimensional photogrammetric data for a three-dimensional geological modeling for estimating a change in a geological structure and a mineralization in a tunnel, Dimensional face mapping apparatus and a three-dimensional face mapping method using the same.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 갱도 내 이동을 위한 이동체; 상기 이동체 상에 고정되며 방사형으로 펼쳐진 다수의 프레임을 갖는 거치대; 및 상기 거치대의 프레임 말단에 고정되는 카메라와 램프; 를 포함하며, 상기 이동체의 이동에 따라 램프의 조명으로 카메라가 갱도 내면을 촬영하는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치를 제공한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a moving body for moving in a tunnel, A cradle having a plurality of frames fixed on the moving body and extending radially; And a camera and a lamp fixed to a frame end of the cradle; And a camera photographs the inner surface of the tunnel with the illumination of the lamp according to the movement of the moving object.
바람직하게는, 상기 거치대의 프레임은 이동체 상부에서 360°방향을 따라 서로 이격되어 거치대에 결합되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the frames of the cradle are spaced apart from each other along the 360 占 direction at the top of the moving body and are coupled to the cradle.
바람직하게는, 상기 카메라와 램프의 배치는 서로 인접되지 않고 이동체 상부에서 360°방향을 따라 서로 교번되게 배열되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the arrangement of the camera and the lamp is not adjacent to each other but is arranged alternately along the 360 ° direction on the upper part of the mobile body.
바람직하게는, 상기 카메라는 서로 화각이 중첩되게 배치되어 촬영된 이미지가 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the cameras are arranged so that the angle of view is superimposed on each other, and the photographed images are overlapped with each other.
바람직하게는, 상기 램프에는 외부 제어에 따라 자체 조명의 조도를 조절할 수 있는 조도 조절기가 내장되며, 해당 램프의 조사각 방향에서 갱도 내면과의 거리를 산출하는 거리 측정기를 내장하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the lamp is provided with a roughness adjuster capable of adjusting the illuminance of its own lamp according to an external control, and includes a distance measuring device for calculating the distance from the inner surface of the tunnel to the direction of irradiation of the lamp.
바람직하게는, 상기 거리 측정기는 램프에서 갱도 벽면까지 레이저 빔을 조사한 후 반사되어 되돌아오는 레이저 빔의 시간차를 이용하는 방식으로 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the distance measuring device calculates the distance by irradiating the laser beam from the lamp to the wall surface of the tunnel, and then using the time difference of the reflected and reflected laser beam.
바람직하게는, 상기 거리 측정기는 초음파를 단속음으로 발사한 후 갱도 벽면에 부딪혀 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하는 방식으로 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the distance measuring device calculates the distance by firing the ultrasonic wave into the intermittent sound, then hitting the wall surface of the tunnel, and measuring the time of being reflected and reflected.
바람직하게는, 각 램프의 거리 측정기와 연결되어 램프별 거리 측정값들을 수신하는 거리 수신부; 거리 측정값들을 비교 연산해 램프별 필요 조도값을 산출하는 조도 연산부; 및 각 램프의 조도 조절기와 연결되어 램프별 조도값을 전달하는 조도 출력부; 를 포함하는 조명 제어기를 더 포함하며, 상기 조명 제어기는 각각의 램프의 밝기를 거리별로 차등 제어함으로써 모든 카메라가 균질한 밝기의 조명에서 전체 벽면을 촬영할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the distance receiving unit is connected to the distance measuring unit of each lamp and receives the lamp-specific distance measuring values. A roughness calculation unit for calculating a required roughness value for each lamp by comparing the distance measurement values; And an illuminance output unit connected to the illuminance adjuster of each lamp to transmit a lamp illuminance value; Wherein the illumination controller controls the brightness of each lamp to be differentiated by distance so that all the cameras can shoot the entire wall surface in a uniform brightness illumination.
바람직하게는, 상기 램프에는 외부 제어에 따라 자체 조명의 조도를 조절할 수 있는 조도 조절기가 내장되며, 상기 거치대에는 회전 구동기에 의해 회전되는 회전봉이 구비되고, 상기 회전봉에는 적어도 둘 이상의 거리 측정기가 설치되어 거리 측정기를 통해 갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리를 계산하며 해당 평균 거리에 따라 상기 조도 조절기를 제어해 램프를 통한 조명의 밝기를 조절하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the lamp is provided with an illuminance adjuster capable of adjusting the illuminance of the self-illuminating lamp according to an external control, and the mount is provided with a rotation rod rotated by a rotation driver, and at least two distance measuring devices are installed in the rotation rod The average distance to the camera with respect to the photographing area of the camera is calculated from the inside of the tunnel through the distance measuring device and the brightness of the illumination through the lamp is controlled by controlling the illuminance adjusting device according to the average distance.
바람직하게는, 거리 측정기(52a, ... 52x)는 설치 위치의 수직 방향으로부터 소정 각도(θ1, ... θx)로 조준조절되어 일렬로 정렬된 목표점(R1, ... Rx)에 대한 거리값(r1, ... rx)을 측정하게 되며, 갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the distance measuring
(수학식)(Equation)
이때, 는 거리 측정기(52a, ... 52x)가 설치된 회전봉의 회전각이며, a와 b는 각각의 카메라가 촬영하는 갱도 내벽에 해당하는 회전봉의 회전각의 시작과 끝의 각도임. At this time, A and b are angles at the start and end of the rotation angle of the rotation bar corresponding to the inner wall of the tunnel taken by each camera.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 표식지를 설치할 갱도 내 위치를 측량하여 좌표값을 결정하고, 해당 위치에 표식지를 설치하는 단계; (b) 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치를 표식지로 이동시킨 후 방사형으로 각도 고정된 각 램프의 거리 측정기를 통해 램프와 갱도 내 벽면 간의 거리를 측정하는 단계; (c) 측정된 거리 측정값들을 거리 수신부를 통해 수신하고, 조도 연산부를 통해 거리 측정값들이 분산되어 있는지 여부를 판단하는 단계; (d) 거리 측정값들이 분산되어 있는 경우, 조도 연산부를 통해 거리 측정값들을 비교 연산해 균질한 조명을 위해 각각의 램프들에 필요한 조도값을 산출하는 단계; (e) 조도 출력부로부터 조도값을 전달받은 각 램프의 조도 조절기가 해당 조도값으로 램프의 밝기를 조절하는 단계; (f) 방사형으로 각도 고정된 각 카메라를 통해 갱도 내면을 전방향에 걸쳐 촬영하여 저장하는 단계; 및 (g) 이동체를 이동 전후의 사진이 중첩될 수 있는 다음 위치로 이동시키는 단계; 를 포함하며, 상기 (b) 내지 (g) 단계를 반복 수행하여 갱도 내 구간에 대하여 삼차원 페이스 맵핑을 수행하는 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a position of a marker in a bar code, the method comprising: (a) measuring a position in a tunnel to be installed with markers to determine coordinate values; (b) measuring the distance between the ramp and the inner wall surface of the tunnel through the distance measuring device of each ramp angle-fixed lamp after moving the three-dimensional face mapping device according to any one of
바람직하게는, 상기 (d) 단계에서 상기 조도 연산부는 각각의 램프의 밝기를 거리별로 차등 제어함으로써 모든 카메라가 균질한 밝기의 조명에서 전체 벽면을 촬영할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. Preferably, in the step (d), the illuminance calculating unit controls the brightness of each lamp to be differentiated according to distances, so that all cameras can photograph the entire wall surface in a uniform brightness illumination.
한편 본 발명의 또다른 측면에 따르면, (a) 표식지를 설치할 갱도 내 위치를 측량하여 좌표값을 결정하고, 해당 위치에 표식지를 설치하는 단계; (b) 제 1항, 제9항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치를 표식지로 이동시킨 후 적어도 둘 이상의 거리 측정기를 회전봉 상에서 회전시키면서 갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리를 계산하는 단계; (c) 계산된 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리에 따라 조도 연산부를 통해 균질한 조명을 위해 각각의 램프들에 필요한 조도값을 산출하는 단계; (d) 조도 출력부로부터 조도값을 전달받은 각 램프의 조도 조절기가 해당 조도값으로 램프의 밝기를 조절하는 단계; (e) 방사형으로 각도 고정된 각 카메라를 통해 갱도 내면을 전방향에 걸쳐 촬영하여 저장하는 단계; 및 (f) 이동체를 이동 전후의 사진이 중첩될 수 있는 다음 위치로 이동시키는 단계; 를 포함하며, 상기 (b) 내지 (f) 단계를 반복 수행하여 갱도 내 구간에 대하여 삼차원 페이스 맵핑을 수행하는 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a position of a marker, comprising the steps of: (a) determining a coordinate value by measuring a position in a tunnel to be installed with markers; (b) moving the three-dimensional face mapping device according to any one of
바람직하게는, 상기 (b) 단계에서, 거리 측정기(52a, ... 52x)는 설치 위치의 수직 방향으로부터 소정 각도(θ1, ... θx)로 조준조절되어 일렬로 정렬된 목표점(R1, ... Rx)에 대한 거리값(r1, ... rx)을 측정하게 되며, 갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 한다. Preferably, in the step (b), the distance measuring
(수학식)(Equation)
이때, 는 거리 측정기(52a, ... 52x)가 설치된 회전봉의 회전각이며, a와 b는 각각의 카메라가 촬영하는 갱도 내벽에 해당하는 회전봉의 회전각의 시작과 끝의 각도임. At this time, A and b are angles at the start and end of the rotation angle of the rotation bar corresponding to the inner wall of the tunnel taken by each camera.
본 발명에 따르면, 갱도 내 지질과 광체의 변화를 추정하기 위한 3차원 지질모델링용 갱도면 3차원 사진 측량 자료를 제공할 수 있으며 간소화된 구성으로 자료획득 작업이 용이하게 이루어지는 장점을 가지고 있다. According to the present invention, it is possible to provide three-dimensional photogrammetric data for a three-dimensional geological modeling for estimating a change in a geological and optical body in a tunnel, and has a merit that data acquisition work can be easily performed with a simplified configuration.
특히 페이스 맵핑을 위해서는 정확한 갱도 벽면의 생상 확인이 중요하다. 본 발명에서는 빛이 없는 갱도 내에서의 사진 촬영에서 장치와 갱도 전면에 대한 거리를 자동으로 산출하여 갱도 전면에 대한 조명량을 서로 다르게 제어함으로써 카메라가 균질한 밝기의 조명에서 전체 벽면을 촬영할 수 있도록 하여 뛰어난 사진품질을 제공할 수 있는 효과가 있다. 이 같은 조명량 제어는 바닥면이 고르지 못한 갱도의 특성상 조명이 설치된 장치가 갱도 내부를 이동할 때 굳이 갱도 바닥의 중심에 위치하지 않더라도 균질한 밝기를 갱도 전면에 조명할 수 있도록 한다. 이 같은 특징은 갱도 내면의 형상이 울퉁불퉁해 좌우 비대칭을 갖지 못하더라도 균질한 조명 밝기를 갱도 전면에 내보낼 수 있게 만들 것이다. Especially for face mapping, it is important to check the exact wall surface. In the present invention, the distance between the apparatus and the tunnel front is automatically calculated in photographing in a light-free tunnel so that the amount of illumination to the front of the tunnel is controlled differently so that the camera can shoot the entire wall surface in a homogeneous brightness illumination Thereby providing an excellent picture quality. This type of illumination control allows uniform illumination to illuminate the front of the tunnel, even if the lighted device is not located at the center of the tunnel floor when the lighted device moves inside the tunnel due to the uneven surface of the tunnel. This feature will make it possible to export homogeneous illumination brightness to the front of the tunnel even if the inner shape of the tunnel is uneven and does not have asymmetry.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치에 대한 내부 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치를 이용한 사진 촬영 모습을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 방법을 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치를 나타내는 정면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치를 나타내는 측면도.
도 7 및 도 8은 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a three-dimensional face mapping apparatus for a mining tunnel according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is an internal block diagram of a three-dimensional face mapping apparatus for a mine tunnel according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a photographing state using a three-dimensional face mapping apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a three-dimensional face mapping method of a mining tunnel according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view showing a three-dimensional face mapping apparatus for a mining tunnel according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a side view showing a three-dimensional face mapping apparatus of a mining tunnel according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 and FIG. 8 are views for explaining a driving principle of a three-dimensional face mapping apparatus of a mining tunnel according to another embodiment of the present invention. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치를 나타내는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a three-dimensional face mapping apparatus for a mining tunnel according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치는 갱도 내 이동을 위한 이동체(10), 상기 이동체(10) 상에 고정되며 방사형으로 펼쳐진 다수의 프레임(21)을 갖는 거치대(20), 상기 거치대(20)의 프레임(21) 말단에 고정되는 카메라(40)와 램프(50)를 포함하여 구성될 수 있다. 1, a three-dimensional face mapping apparatus according to an embodiment of the present invention includes a moving
먼저 상기 이동체(10)는 갱도 내의 바닥면을 따라 이동할 수 있도록 제공되는 것으로, 갱도 내 원활한 탐사를 위해 차량인 것이 바람직하나 대차나 카트 등과 같이 갱도 내의 바닥면을 따라 이동할 수 있는 이동 수단이라면 어느 것이라도 적용 가능하다. The moving
이 같은 이동체(10)에는 상기 카메라(40)와 램프(50)를 비롯해 삼차원 페이스 맵핑 장치를 구동시키기 위한 전원을 제공하는 전원부(11)가 내장되게 된다. 이 같은 전원부(11)는 차량용 배터리일 수 있으나, 별도의 전용 외장 배터리로도 가능함은 물론이다. The
상기 거치대(20)는 상기 이동체(10)의 상부면에 노출되어 고정되며, 외면에는 방사형으로 펼쳐진 다수의 프레임(21)이 결합되어 구성된다. 따라서 다수의 프레임(21)은 도면에 도시된 바와 같이 적어도 이동체 상부에서 360°방향을 따라 서로 이격되어 결합되어 있으며, 각각의 프레임(21) 말단에는 카메라(40)와 램프(50)가 설치되어 있다. 바람직하게는 카메라(40)와 램프(50)의 배치는 서로 인접되지 않으며 이동체 상부에서 360°방향을 따라 카메라(40)와 램프(50)가 서로 교번되게 배열될 수 있다. 도 1에서는 도시 간소화를 위해 거치대(20)의 프레임(21)이 180°방향으로 펼쳐져 결합되고 이에 따라 카메라(40)와 램프(50)가 180°방향으로 촬영 각도와 조명 각도를 가지는 것으로 도시되어 있지만 본 발명이 이에 제한되는 것이 아님은 물론이다. 상기 카메라(40)는 적어도 5 개 이상이 설치될 수 있으며, 이에 따라 램프(50) 역시 적어도 5 개 이상 설치될 수 있다. The
상기 카메라(40)는 갱도 내면의 이미지를 촬영하고 촬영된 결과물을 메모리(41)에 저장한다. 이동체 상부에서 360°방향을 따라 이격되어 설치되는 카메라(40)들은 서로 화각이 일정 부분 중첩되게 배치되어 촬영된 이미지가 서로 중첩되어야 이를 이용하여 3차원 사진 측량 기술을 이용한 3차원 갱도 지형 모델링이 가능하다. The
상기 램프(50)는 상기 카메라(40)가 어두운 갱도 내에서 촬영할 수 있도록 조명을 제공하며, 내부에는 외부 제어에 따라 자체 조명의 밝기(조도)를 조절할 수 있는 조도 조절기(51)가 내장되며 또한 해당 램프(50)의 조사각과 동일한 방향으로 레이저를 조사해 해당 방향에서 갱도 내면과의 거리를 산출하는 거리 측정기(52)를 내장하게 된다. The
램프(50)마다 설치된 상기 거리 측정기(52)는 각 램프(50)가 조명을 조사하는 갱도 내면에 대해 해당 갱도 내면과 램프(50) 간의 거리를 측정하는 구성이다. 분산 설치된 램프(50)별 거리 측정값들은 후술되는 조명 제어기(30)에 전달되며 조명 제어기(30)는 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 멀면 조금 더 램프(50)를 밝게 제어하고 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 가까우면 조금 더 램프(50)를 어둡게 제어함으로써 갱도의 전체 내면에 비추는 조명의 밝기를 균질하게 만든다. The
실제 페이스 맵핑을 위해서는 정확한 갱도 벽면의 색상 확인이 중요한데 외부 조명이 없는 갱도 내에서 램프(50)에 의해 빛을 조사하고 카메라(40)로 사진을 찍게 되면 램프(50)의 밝기에 따라 카메라(40)의 사진 색상이 전혀 다르게 나타날 수 있으며, 이는 자료 해석의 오류를 불러오게 된다. In order to actually map the face, it is important to confirm the color of the wall of the tunnel accurately. When the light is irradiated by the
이를 해결하기 위해 본 발명에서는 모든 램프(50)에 거리 측정기(52)를 장착시키고 각 거리 측정기(52)가 조명이 이루어질 벽면까지의 거리를 측정한 후 각각의 램프(50)의 밝기를 차등적으로 제어함으로써 모든 카메라(40)가 균질한 밝기의 조명에서 전체 벽면을 촬영할 수 있도록 한다. In order to solve this problem, in the present invention, a
이 같은 거리 측정기(52)는 상술한 바와 같이 램프(50)에서 갱도 벽면까지의 정확한 거리를 산출하기 위해 레이저 빔을 조사한 후 반사되어 되돌아오는 레이저 빔의 시간차를 이용하는 방식으로 거리를 산출할 수 있다. As described above, the
또한 다른 방식으로 상기 거리 측정기(52)는 초음파를 짧은 단속음으로 발사한 후 갱도 벽면에 부딪혀 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하는 방식으로 거리를 산출할 수 있다. Alternatively, the
이 거리 측정기(52)는 상술한 레이저 측정이나 초음파 측정 방식 외에도 램프(50)와 갱도 벽면까지의 거리를 측정할 수 있는 방식이라면 어떠한 방식이라도 적용 가능하다. The
이제 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치의 구체적인 내부 구성에 대하여 설명한다. A specific internal configuration of a three-dimensional face mapping apparatus according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치에 대한 내부 블록도이다. 2 is an internal block diagram of a three-dimensional face mapping apparatus for a mining tunnel according to an embodiment of the present invention.
상기 조명 제어기(30)는 각 램프(50)의 거리 측정기(52)와 연결되어 램프(50)별 거리 측정값들을 수신하는 거리 수신부(31), 거리 측정값들을 비교 연산해 램프(50)별 조도값을 산출하는 조도 연산부(32) 및 각 램프(50)의 조도 조절기(51)와 연결되어 램프(50)별 조도값을 전달하는 조도 출력부(33)을 포함하여 구성된다. 조명 제어기(30)는 램프(50)마다 설치된 각각의 거리 측정기(52)로부터 거리 측정값을 입력값으로 전달받고 이 거리 측정값들을 비교 연산해 각각의 램프(50)들의 조도값을 산출한 후 램프(50)마다 설치된 조도 조절기(51)에 전달하게 된다. 조명 제어기(30)는 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 멀면 조금 더 램프(50)를 밝게 제어하고 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 가까우면 조금 더 램프(50)를 어둡게 제어함으로써 갱도의 전체 내면에 비추는 조명의 밝기를 균질하게 만든다. The illumination controller 30 includes a distance receiver 31 connected to the
이 같은 조명 제어기(30)는 아두이노(Arduino)를 메인 플랫폼으로 하여 거리 측정기(52)들과 조도 조절기(51)들을 IO 포트에 연결해 조명의 밝기를 거리에 따라 조절하에 제어하게 된다. The illumination controller 30 uses the Arduino as a main platform to connect the
이러한 구성을 갖는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치의 동작 상황이 도 3에 도시되어 있다. An operation situation of a three-dimensional face mapping apparatus of a mining tunnel having such a configuration is shown in Fig.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치를 이용한 사진 촬영 모습을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a photographing operation using a three-dimensional face mapping apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 갱도 내면은 내면의 형상이 울퉁불퉁해 좌우 비대칭을 갖지 못한 경우이다. 이 같은 갱도에서는 일반 균일 조도 램프를 통해 페이스 맵핑을 하게 되면, 도시된 바와 같이 램프와 갱도 내면간의 거리가 램프별로 달라 내면의 위치에 따라 사진에 촬영되는 밝기는 달라지게 된다. 그리고 이 같은 밝기의 차이는 갱도 벽면의 색상 왜곡을 불어와 결과적으로 자료 해석의 오류를 만들게 된다. The inner surface of the tunnel shown in Fig. 3 is a case where the shape of the inner surface is uneven and does not have lateral asymmetry. In such a tunnel, if the face mapping is performed through a general uniform illumination lamp, the distance between the lamp and the inner surface of the tunnel varies depending on the lamp, as shown in FIG. This difference in brightness causes color distortions on the wall of the tunnel and results in errors in data interpretation.
본 발명에서는 방향별로 분산 설치된 램프(50)별 거리 측정값들을 통해 조명 제어기(30)가 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 멀면 조금 더 램프(50)를 밝게 제어하고 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 가까우면 조금 더 램프(50)를 어둡게 제어함으로써 갱도의 전체 내면에 비추는 조명의 밝기를 균질하게 만든다. 따라서 카메라가 균질한 밝기의 조명에서 전체 벽면을 촬영할 수 있도록 하여 품질이 뛰어나고 정확도가 높은 3차원 지질모델링용 갱도면 3차원 사진 측량 자료를 제공할 수 있게 된다. When the distance between the
다음으로 도 4를 참조하여 상술한 삼차원 페이스 맵핑 장치를 이용한 삼차원 페이스 맵핑 방법을 상세히 설명한다. Next, the three-dimensional face mapping method using the three-dimensional face mapping apparatus described above with reference to FIG. 4 will be described in detail.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 방법을 나타내는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a three-dimensional face mapping method of a mining tunnel according to an embodiment of the present invention.
먼저 갱도 내에는 갱도의 깊이별로 다수의 표식지가 설치되며, 이 표식지들의 좌표는 측량팀에 의해 미리 측량된다. First, a number of markers are installed for each depth of the tunnel in the tunnel, and the coordinates of these markers are measured in advance by the survey team.
상기 표식지는 갱도 내의 위치 기준점이 되며, 표식지의 형태에는 제한이 없다. The landmark is a position reference point in the tunnel, and the shape of the landmark is not limited.
기본적으로 갱도 탐사는 하나의 표식지에서 다른 표식지까지 이동해 가면서 사진을 중첩 촬영하게 되며, 이렇게 촬영된 사진은 3차원 사진 측량 소프트웨어에서 합성 작업을 통해 3차원 갱도면 지형 형상으로 만들어지며 각 사진들은 표식지의 위치값을 기준으로 하여 좌표를 부여받게 된다. Basically, the tunnel exploration moves from one marker to another marker, and the photographs are superimposed. The photographed photographs are made in 3D photogrammetric software by compositing to 3D tunnel surface topography. Coordinates are given based on the position value.
먼저 예비 단계로서 탐사자는 표식지를 설치할 갱도 내 위치를 측량하여 좌표값을 결정하고(S10), 해당 위치에 표식지를 설치한다(S12). First, as a preliminary step, the probe determines the coordinate value by measuring the position in the tunnel to which the marking paper is to be installed (S10) and installs a marking paper at the corresponding position (S12).
설명의 편의를 위해 갱도 입구에서 가까운 첫번째 표식지를 제 1 표식지로 하고 그 다음 표식지를 제 2 표식지로 하여 이하 설명을 진행한다. For convenience of explanation, the first marking paper near the entrance of the tunnel is used as the first marking paper, and the following marking paper is used as the second marking paper.
탐사자는 본 발명에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치를 제 1 표식지로 이동시킨 후 사진 저장에 사용될 고유정보로 제 1 표식지의 고유정보를 입력함으로써 앞으로 촬영될 사진이 제 1 표식지로부터의 사진임을 인식시킨다(S14). The explorer moves the three-dimensional face mapping apparatus according to the present invention to the first marker and inputs unique information of the first marker as unique information to be used for storing the photograph, thereby recognizing that the picture to be photographed is a picture from the first marker (S14 ).
상기 삼차원 페이스 맵핑 장치는 방사형으로 각도 고정된 각 램프(50)의 거리 측정기(52)를 통해 램프(50)와 갱도 내 벽면 간의 거리를 측정한다(S16). The three-dimensional face mapping device measures the distance between the
이렇게 측정된 거리 측정값들을 거리 수신부(31)를 통해 수신한 조명 제어기(30)는 조도 연산부(32)를 통해 먼저 거리 측정값들이 분산되어 있는지 여부를 판단한다(S18). 여기에서 거리 측정값들이 분산되어 있다 함은 다채널로 측정된 다수의 거리 측정값들이 서로 달라 편차가 있다는 의미이며, 이는 곧 삼차원 페이스 맵핑 장치가 갱도 내부에서 정중앙에 위치하지 않았음을 의미한다. The illumination controller 30 receives the measured distance measurement values through the distance receiver 31 and determines whether the distance measurement values are dispersed first through the illumination calculation unit 32 at step S18. Here, the fact that the distance measurements are dispersed means that a plurality of distance measurement values measured in multiple channels are different from each other, which means that the three-dimensional face mapping device is not located in the center of the tunnel.
상기 S18 단계의 판단결과, 거리 측정값들이 분산되어 있는 경우, 상기 조명 제어기(30)는 조도 연산부(32)를 통해 거리 측정값들을 비교 연산해 균질한 조명을 위해 각각의 램프(50)들에 필요한 조도값을 산출한다(S20). 그리고 조도 출력부(33)로부터 조도값을 전달받은 각 램프(50)의 조도 조절기(51)는 해당 조도값으로 램프(50)의 밝기를 조절한다(S22). As a result of the determination in step S18, when the distance measurement values are dispersed, the illumination controller 30 compares the distance measurement values through the illumination calculation unit 32 and compares the distance measurement values to each of the lamps 50 A necessary illuminance value is calculated (S20). The
즉, 조명 제어기(30)는 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 멀면 조금 더 램프(50)를 밝게 제어하고 램프(50)와 갱도 내면의 거리가 비교적 가까우면 조금 더 램프(50)를 어둡게 제어함으로써 갱도의 전체 내면에 비추는 조명의 밝기를 균질하게 만드는 것이다. That is, if the distance between the
이에 따라 삼차원 페이스 맵핑 장치는 방사형으로 각도 고정된 각 카메라(40)를 통해 갱도 내면을 360°전방향에 걸쳐 촬영한다(S24). 그리고 촬영된 이미지는 메모리(41)에 제 1 표식지 구간에 순서대로 저장처리된다. Accordingly, the three-dimensional face mapping apparatus photographs the inner surface of the tunnel through 360 ° in all directions through each
이후 이동체(10)는 기준 거리를 이동하게 된다(S26). 이러한 이동체(10)의 이동 기준 거리는 이동 전과 이동 후의 사진이 중첩될 수 있도록 하는 정도의 거리이며, 이 같은 이동 전후의 사진 중첩은 3차원 사진 측량 소프트웨어에서 3차원 갱도면 형상으로 합성 작업을 위한 것이다. Thereafter, the moving
이후 삼차원 페이스 맵핑 장치가 제 2 표식지로 이동되었는지 여부를 판단하여(S28), 제 2 표식지에 이동체가 도착할 때까지 상술한 S16 내지 S26 까지의 과정을 제 1 표식지에서 제 2 표식지까지 반복하게 된다. Thereafter, it is determined whether or not the three-dimensional face mapping apparatus has been moved to the second landmark (S28). The process from S16 to S26 is repeated from the first landmark to the second landmark until the moving body arrives at the second landmark.
따라서 갱도 내 전구간에 대하여 쉽게 3차원 지질 모델링 작업을 위한 자료 제공이 가능하며, 품질이 뛰어나고 정확도가 높은 3차원 지질모델링용 갱도면 3차원 사진 측량 자료를 제공할 수 있게 된다. As a result, it is possible to provide three-dimensional photogrammetry data for three-dimensional geological modeling work for the whole in-tunnel subway, and to provide high quality and accurate three-dimensional geological modeling.
한편, 상술한 실시예에서는 거리 측정기(52)가 개별 램프(50)에 장착되어 램프(50)의 조사각과 동일한 방향으로 레이저를 조사해 조명이 이루어질 갱도 내면까지의 거리를 측정하도록 장치가 구성되었으며, 이 측정값에 따라 각각의 램프(50)의 밝기가 차등적으로 제어되도록 장치가 구성되었다. In the above-described embodiment, the
이 같은 거리 측정기(52)와 램프(50)의 일체형 구성은 매끈한 벽면을 가지는 갱도 내면에서는 효과적일 수 있으나, 실제 갱도 내면은 거칠기가 커서 울퉁불퉁하고 낙석 붕락 구간이 있어 내면이 불규칙한 경우가 대부분이며, 이 경우 개별 거리 측정기(52)가 거리를 측정하는 갱도 내면의 지점에 따라 거리 측정값에 큰 편차가 발생하게 된다. 즉 개별 거리 측정기(52)가 거리를 측정하는 측정 지점에 조금만 차이가 있더라도 서로 완전히 다른 측정값을 보이게 되며 이는 결국 균질한 밝기의 조명 제어가 이루어지기 어렵게 만든다. The integrated structure of the
따라서 본 발명의 다른 실시예로서 거리 측정기(52)의 설치 위치 및 구동 방식에 변화를 줘서 표면 거칠기가 큰 갱도 내면이라 하더라도 전체 내면에 대해 균질한 밝기의 조명 제어가 이루어지도록 하는 거리 측정기(52)와 램프(50)의 분리형 구성을 제안한다. 이 같은 구성에서는 갱도 내면에서 카메라(40)의 촬영 면적에 대하여 카메라(40)와의 평균 거리를 계산하여 조명의 밝기를 제어하게 된다. 이러한 카메라(40)의 촬영 면적은 표면 거칠기를 갖으며, 촬영 면적에 대한 카메라(40)와의 평균 거리는 표면 거칠기를 감안한 거리가 될 것이다. Therefore, as another embodiment of the present invention, there is provided a
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치를 나타내는 정면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치를 나타내는 측면도이다. FIG. 5 is a front view showing a three-dimensional face mapping apparatus of a mining tunnel according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view showing a three-dimensional face mapping apparatus of a mining tunnel according to another embodiment of the present invention.
참고로 설명의 편의를 위해 도 5 및 도 6에서 프레임(21), 카메라(40), 램프(50) 등의 구성은 도시를 생략하였다. For convenience of explanation, the configurations of the
도 5 및 도 6을 참조하면, 상술한 실시예와 달리 다수의 거리 측정기(52)가 개별 램프(50)가 아닌 별도의 회전봉(60)에 설치되게 된다. 상기 회전봉(60)은 일측 말단이 거치대(20)의 회전 구동기(61)에 연결되어 회전 구동기(61)로부터 전달되는 회전력에 따라 회전할 수 있게 된다. 그리고 이 회전봉(60)의 외면에는 적어도 둘 이상의 거리 측정기(52a, 52b, 52c, 52d)가 설치되게 된다. Referring to FIGS. 5 and 6, a plurality of
각각의 거리 측정기(52a, 52b, 52c, 52d)는 설치 위치의 수직 방향으로부터 각도 θ1, θ2, θ3, θ4로 조준조절되어 일렬로 정렬된 목표점(R1, R2, R3, R4)에 대한 거리값(r1, r2, r3, r4)을 측정하게 된다. 이렇게 측정된 거리값(r1, r2, r3, r4)은 거리 수신부(31)를 통해 조도 연산부(32)로 전달될 것이다. Each of the
일 예로 도 7을 참조하면 하나의 거리 측정기(52)는 설치 위치의 수직 방향으로부터 각도 θ로 조준조절되어 목표점 R에 대한 거리값 r을 측정하게 된다. 여기에서 회전봉(60)으로부터 갱도 내벽까지의 수직거리 d는 다음의 수학식 1을 통해 계산할 수 있게 된다. For example, referring to FIG. 7, one
이같은 예의 원리에서 상기 거리 측정기(52a, 52b, 52c, 52d)들은 도 8에 도시된 바와 같이 각각 갱도 내면에 있는 가상의 측정점(R1, R2, R3, R4)들과의 거리(r1, r2, r3, r4)를 측정하게 되며, 이 측정점(R1, R2, R3, R4)들을 연결하는 가상의 선은 카메라(40)의 촬영 면적(C)의 일측 시작선과 일치하게 될 것이다. 또한 a와 b는 회전봉(60)의 회전각의 시작과 끝의 각도로서 상기 가상의 측정점(R1, R2, R3, R4)들을 잇는 선과 a와 b를 잇는 선은 결국 카메라(40)의 촬영 면적(C)이 될 것이다. In this case, the
따라서 조도 연산부(32)에서는 카메라별 촬영 면적(C)에 대하여 회전봉(60)까지의 평균 거리는 다음의 수학식 2를 통해 계산할 수 있게 된다. Accordingly, the average distance to the
여기에서 는 거리 측정기(52a, 52b, 52c, 52d)가 설치된 회전봉(60)의 회전각이며, a와 b는 각각의 카메라가 촬영하는 갱도 내벽에 해당하는 회전봉(60)의 회전각의 시작과 끝의 각도이다. From here A and b are the angles of rotation of the
상술한 도 6 및 도 8에서는 설명의 편의를 위해 4개의 거리 측정기에서 일렬로 정렬된 목표점(R1, R2, R3, R4)에 대하여 측정한 거리값을 통해 촬영 면적과의 평균 거리를 계산하게 되지만 하나의 선을 이룰 수 있는 둘 이상의 거리 측정기라면 정밀도에 차이만 있을 뿐 동일한 방식으로 촬영 면적과의 평균 거리를 계산할 수 있게 된다. 또한 다수의 거리 측정기(52a, 52b, 52c, 52d)들의 조준각도 θ1, θ2, θ3, θ4 중 하나는 기준을 위해 설치 위치의 수직 방향으로 조준정렬되는 것이 바람직하다. In FIGS. 6 and 8, for convenience of explanation, the average distance to the photographing area is calculated through the distance value measured for the target points R1, R2, R3, and R4 aligned in a line in the four distance measuring devices In the case of two or more range finders capable of forming a single line, the average distance to the photographing area can be calculated in the same way only with a difference in accuracy. It is also preferable that one of the aiming angles? 1,? 2,? 3,? 4 of the plurality of
따라서 상기 수학식 2는 다음의 수학식 3과 같이 정리될 수 있다. Therefore, Equation (2) can be summarized as Equation (3).
여기에서 거리 측정기는 상술한 바와 같이 정밀도에 차이만 있을 뿐 둘 이상만 존재하면 촬영 면적과의 평균 거리를 계산할 수 있게 되며, n은 거리 측정기의 개수를 의미한다. Here, the distance measurer can calculate the average distance to the photographing area only if there is only difference in accuracy as described above, and if there exists more than two, n denotes the number of distance measurers.
결국 갱도 내면에서 카메라(40)의 촬영 면적에 대하여 카메라(40)와의 평균 거리를 계산하여 조명의 밝기를 제어하게 됨으로써 표면 거칠기가 큰 갱도 내면이라 하더라도 전체 내면에 대해 균질한 밝기의 조명 제어가 이루어지게 될 수 있다. As a result, by controlling the brightness of the illumination by calculating the average distance to the
이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 이동체 11 : 전원부
20 : 거치대 21 : 프레임
30 : 조명 제어기 31 : 거리 수신부
32 : 조도 연산부 33 : 조도 출력부
40 : 카메라 41 : 메모리
50 : 램프 51 : 조도 조절기
52 : 거리 측정기 60 : 회전봉
61 : 회전 구동기10: moving body 11:
20: Cradle 21: Frame
30: Lighting controller 31: Distance receiver
32: Illumination calculation unit 33: Illumination output unit
40: camera 41: memory
50: lamp 51: illuminance adjuster
52: Distance measuring instrument 60:
61:
Claims (14)
상기 이동체 상에 고정되며 방사형으로 펼쳐진 다수의 프레임을 갖는 거치대; 및
상기 거치대의 프레임 말단에 고정되는 카메라와 램프; 를 포함하며,
상기 이동체의 이동에 따라 램프의 조명으로 카메라가 갱도 내면을 촬영하며,
상기 램프에는 외부 제어에 따라 자체 조명의 조도를 조절할 수 있는 조도 조절기가 내장되며,
상기 거치대에는 회전 구동기에 의해 회전되는 회전봉이 구비되고, 상기 회전봉에는 적어도 둘 이상의 거리 측정기가 설치되어 거리 측정기를 통해 갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리를 계산하며 해당 평균 거리에 따라 상기 조도 조절기를 제어해 램프를 통한 조명의 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치.
A moving object for in-tunnel movement;
A cradle having a plurality of frames fixed on the moving body and extending radially; And
A camera and a lamp fixed to the frame end of the cradle; / RTI >
The camera photographs the inner surface of the tunnel with the illumination of the lamp according to the movement of the moving object,
The lamp is provided with an illuminance adjuster capable of adjusting the illuminance of its own illuminant according to external control,
At least two or more distance measuring devices are provided on the rotating rod to calculate an average distance to the camera from the inner surface of the tunnel through the distance measuring device and to calculate the average distance from the camera Wherein the controller controls the brightness adjuster to adjust the brightness of the illumination through the lamp.
상기 거치대의 프레임은 이동체 상부에서 360°방향을 따라 서로 이격되어 거치대에 결합되는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the frames of the cradle are separated from each other along the 360 占 direction on the upper part of the mobile body and are coupled to the cradle.
상기 카메라와 램프의 배치는 서로 인접되지 않고 이동체 상부에서 360°방향을 따라 서로 교번되게 배열되는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the arrangement of the camera and the lamp is not adjacent to each other but is alternately arranged in the 360 ° direction on the upper part of the mobile object.
상기 카메라는 서로 화각이 중첩되게 배치되어 촬영된 이미지가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치.
The method of claim 3,
Wherein the cameras are arranged so that the angle of view is superimposed on each other, and the photographed images are overlapped with each other.
거리 측정기(52a, ... 52x)는 설치 위치의 수직 방향으로부터 소정 각도(θ1, ... θx)로 조준조절되어 일렬로 정렬된 목표점(R1, ... Rx)에 대한 거리값(r1, ... rx)을 측정하게 되며,
갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 장치.
(수학식)
이때, 는 거리 측정기(52a, ... 52x)가 설치된 회전봉의 회전각이며, a와 b는 각각의 카메라가 촬영하는 갱도 내벽에 해당하는 회전봉의 회전각의 시작과 끝의 각도임.
The method according to claim 1,
The distance measuring devices 52a to 52x are adjusted by aiming at a predetermined angle? 1, ...,? X from the vertical direction of the installation position to calculate a distance value r1 , ..., rx)
Wherein the average distance from the inside surface of the tunnel to the camera with respect to the photographing area of the camera is calculated by the following equation.
(Equation)
At this time, A and b are angles at the start and end of the rotation angle of the rotation bar corresponding to the inner wall of the tunnel taken by each camera.
(b) 제 1항 또는 제 10항에 따른 삼차원 페이스 맵핑 장치를 표식지로 이동시킨 후 적어도 둘 이상의 거리 측정기를 회전봉 상에서 회전시키면서 갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리를 계산하는 단계;
(c) 계산된 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리에 따라 조도 연산부를 통해 균질한 조명을 위해 각각의 램프들에 필요한 조도값을 산출하는 단계;
(d) 조도 출력부로부터 조도값을 전달받은 각 램프의 조도 조절기가 해당 조도값으로 램프의 밝기를 조절하는 단계;
(e) 방사형으로 각도 고정된 각 카메라를 통해 갱도 내면을 전방향에 걸쳐 촬영하여 저장하는 단계; 및
(f) 이동체를 이동 전후의 사진이 중첩될 수 있는 다음 위치로 이동시키는 단계; 를 포함하며,
상기 (b) 내지 (f) 단계를 반복 수행하여 갱도 내 구간에 대하여 삼차원 페이스 맵핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 방법.
(a) measuring a position in a tunnel to be installed with markers to determine coordinate values, and installing markers at the positions;
(b) calculating an average distance to the camera from the inner surface of the tunnel while moving at least two or more distance measuring devices on the rotating bar after moving the three-dimensional face mapping device according to any one of claims 1 or 10 to the marker, ;
(c) calculating illuminance values required for the respective lamps for homogeneous illumination through the illuminance calculating unit according to an average distance from the camera to the calculated photographing area of the camera;
(d) adjusting the brightness of the lamp by the illuminance adjuster of each lamp having received the illuminance value from the illuminance output unit;
(e) photographing and storing the inside surface of the tunnel in all directions through each camera fixed at a radial angle; And
(f) moving the mobile body to a next position where the pictures before and after the movement can overlap; / RTI >
Wherein the steps (b) to (f) are repeated to perform a three-dimensional face mapping on an in-tunnel section.
상기 (b) 단계에서,
거리 측정기(52a, ... 52x)는 설치 위치의 수직 방향으로부터 소정 각도(θ1, ... θx)로 조준조절되어 일렬로 정렬된 목표점(R1, ... Rx)에 대한 거리값(r1, ... rx)을 측정하게 되며,
갱도 내면에서 카메라의 촬영 면적에 대한 카메라와의 평균 거리는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 광산 갱도의 삼차원 페이스 맵핑 방법.
(수학식)
이때, 는 거리 측정기(52a, ... 52x)가 설치된 회전봉의 회전각이며, a와 b는 각각의 카메라가 촬영하는 갱도 내벽에 해당하는 회전봉의 회전각의 시작과 끝의 각도임.
14. The method of claim 13,
In the step (b)
The distance measuring devices 52a to 52x are adjusted by aiming at a predetermined angle? 1, ...,? X from the vertical direction of the installation position to calculate a distance value r1 , ..., rx)
Wherein the average distance from the inside surface of the tunnel to the camera with respect to the photographing area of the camera is calculated by the following equation.
(Equation)
At this time, A and b are angles at the start and end of the rotation angle of the rotation bar corresponding to the inner wall of the tunnel taken by each camera.
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---|---|---|---|
KR1020160120084 | 2016-09-20 | ||
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KR1020170121353A KR101822340B1 (en) | 2016-09-20 | 2017-09-20 | Apparatus for three-dimensional face mapping in mine tunnel and three-dimensional face mapping method there of |
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Country | Link |
---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109059792A (en) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 汪俊 | Dynamic 3 D tunnel cross-section shape changing detection and analysis system, method and device |
KR20200008427A (en) * | 2018-07-16 | 2020-01-28 | 한국지질자원연구원 | Tunnel map generation system including spatial information |
-
2017
- 2017-09-20 KR KR1020170121353A patent/KR101822340B1/en active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102145346B1 (en) * | 2018-07-16 | 2020-08-18 | 한국지질자원연구원 | Tunnel map generation system including spatial information |
CN109059792A (en) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 汪俊 | Dynamic 3 D tunnel cross-section shape changing detection and analysis system, method and device |
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