KR101855864B1 - 무인비행체를 이용한 3d 매핑기법 건설현장 관리시스템 - Google Patents

무인비행체를 이용한 3d 매핑기법 건설현장 관리시스템 Download PDF

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김동완
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김철환
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Abstract

본 발명은 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템에 대한 것으로서, 건설 구조물 주변을 비행하면서 건설 구조물 외관을 촬영하여 모니터하는 무인 비행체와, 무인 비행체와 무선통신하여 무인 비행체와의 상대거리 측정에 의해 무인 비행체의 위치정보를 파악하기 위해 건설 구조물이나 건설 중장비의 모서리에 각각 설치되는 위치측정유닛과, 무인 비행체 및 위치측정유닛에 의해 측정되는 무인 비행체의 공간좌표를 기준으로 무인 비행체에 의해 촬영된 영상정보를 설계 데이터에 매핑시켜 시공상태를 모니터할 수 있도록 하는 메인 유닛을 포함한다.

Description

무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템{3D MAPPING TECHNIQUE CONSTRUCTION SITE MANAGEMENT SYSTEM USING DRONE FOR CONSIDERING HEAVY CONSTRUCTION EQUIPMENT}
본 발명은 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설현장에 설치된 건설중장비와의 간섭을 고려하여 무인비행체의 이동이 방해되지 않으면서 3D 매핑기법을 통해 건설현장을 3차원적으로 모니터링할 수 있는 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템에 관한 것이다.
무인비행체인 드론은 최초에 군사적인 탐색용을 개발되었으나, 최근에는 운반 및 보관이 편리하고 사람이 접근할 수 없는 지역에 접근할 수 있는 이점으로 인해 다양한 용도로 사용되고 있다.
특히, 건설중장비나 건설자재 등이 있는 건설현장은 사람의 접근이 어렵고 위험하기 때문에 건설현장을 모니터하고자 무인비행체를 이용한 기술에 관심이 집중되고 있다.
무인 비행체를 이용하는 경우, 무인 비행체에 카메라를 탑재시켜 사람의 접근이 어려운 건설 구조물의 외관이나 영역을 모니터링하는 방안으로 활용되고 있다.
도 1에는 일반적인 건축구조물의 건설현장이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 건설현장의 건축구조물(1)에는 건축구조물(1) 둘레에 설치되는 캣워크(2)나 외부패널자재 등의 설치가 잘 되어있는지 여부나 건축구조물(1)의 시공상태를 실시간으로 확인하여 안전 이상여부를 판단하는 것이 매우 중요하다.
그러나, 시공 중인 건축구조물(1)의 외관은 사람이 육안으로 직접 확인하기가 어렵기 때문에 무인 비행체(3)를 이용하여 건물 외관을 확인하는 것이 매우 효율적이다.
무인 비행체(3)를 이용하여 건물 외관을 촬영하는 방식에 의해 시공상태를 모니터할 수 있지만, 무인 비행체(3)의 촬영 구간이 시공 중인 건축물의 어느 위치인지를 파악하는 것이 쉽지 않다.
즉, 무인 비행체(3)의 비행위치를 정확하게 파악하지 않으면 무인 비행체(3)의 촬영구간이 어디인지를 파악하기가 쉽지 않고, 무인 비행체(3)에 의해 촬영된 영상의 왜곡 보정이 어렵다.
그리고, 무인 비행체(3)에 의해 촬영된 촬영구간과 건축구조물의 설계 사양이 서로 부합되는지 여부를 육안만으로 파악하기는 쉽지 않다.
한국등록특허 제10-1536574호 한국등록특허 제10-1647950호
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 무인 비행체에 의해 건설현장의 시공상태를 촬영하여 BIM 설계 데이터에 매핑시킴으로써 시공상태의 확인이 용이하도록 하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템은 건설 구조물 주변을 비행하면서 건설 구조물 외관을 촬영하여 모니터하는 무인 비행체; 상기 무인 비행체와 무선통신하고, 상기 무인 비행체와의 상대거리 측정에 의해 상기 무인 비행체의 위치정보를 파악하기 위하여 건설 구조물이나 건설 중장비에 설치되어 위치측정유닛;및 상기 위치측정유닛과 무선통신하고, 상기 무인 비행체의 위치정보를 통해 상기 무인 비행체의 영상데이터를 건축 구조물의 설계데이터에 매핑시키는 메인유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 메인유닛은 상기 건설 구조물의 설계 정보에 상기 무인 비행체로부터 전송된 촬영정보를 맵핑하여 3D 모델링을 작성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 메인유닛은 상기 무인 비행체와 상기 위치측정유닛 사이의 거리를 통해 상기 무인 비행체의 위치정보를 산출하는 위치정보 특정모듈; 상기 특정된 위치정보와 건설 구조물의 설계정보에 기반하여 건설 구조물 모델 및 가상의 장애물 모델을 설정하는 구조물 정보모듈; 상기 특정된 위치정보와 상기 건설 구조물 모델 또는 상기 장애물 모델을 고려하여 무인 비행체의 비행궤도를 설정하는 궤도생성모듈; 상기 구조물 정보모듈에 의해 생성된 건설 구조물 모델에 상기 무인 비행체로부터 전송된 건설 구조물 영상정보를 맵핑하여 3D 모델링을 구축하는 3D 정보 생성모듈;및 상기 궤도생성모듈에 의해 설정된 비행궤도에 따라 상기 무인 비행체의 비행을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 3D 정보 생성모듈은 상기 위치정보 특정모듈에 의해 특정된 상기 무인 비행체의 3차원 좌표(x,y,z)를 기준으로 상기 위치측정유닛과 상기 건축구조물의 상대거리를 측정하여 상기 무인 비행체에 의해 촬영된 영상화면을 설계데이터에 매핑시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 3D 정보 생성모듈은 일정시간 단위별로 촬영된 상기 무인 비행체의 영상화면을 일정시간 단위상에서의 상기 무인 비행체의 3차원 공간좌표와 매칭시킴으로써 단위시간당 단위 영상프레임을 상호 매칭시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 무인 비행체는 건설현장 상태의 변화나 주변 지형지물 존재를 디텍팅하는 디텍팅모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 위치측정유닛은 상기 건축구조물 또는 상기 건설중장비의 전체 외곽형태를 추정할 수 있는 각 모서리에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 위치측정유닛은 비콘(beacon) 통신방식에 의해 상기 무인 비행체와 무선통신하는 것이 바람직하다.
본 발명의 궤도생성모듈은 상기 보정된 위치정보, 상기 건설 구조물 모델, 및 상기 가상의 장애물 모델에 근거하여 위험영역과 안전영역을 구분하여, 안전영역을 기반하여 궤도를 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 의한 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템에 의하면, 무인 비행체와 위치측정유닛 간에 측정된 상대거리에 의해 무인 비행체의 위치정보를 기반으로 무인 비행체에서 측정된 영상정보를 BIM과 같은 설계정보에 매핑시켜 건설구조체의 시공상태를 실시간으로 확인하고 설계정보와 시공된 상태를 비교함으로써 모니터링할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 건설구조물의 시공현장을 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템의 바람직한 실시예를 보인 상태도.
도 3은 본 발명에 의한 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템의 구성상태를 보인 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템의 무인 비행체 위치특정 상태를 보인 개념도.
도 5a는 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템에 의해 건설 중장비가 정지한 상태에서의 비행궤도 설정을 보인 도식도.
도 5b는 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템에 의해 건설 중장비가 작동한 상태에서의 비행궤도 설정을 보인 도식도.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 2에는 본 발명에 의한 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템은 건축 구조물 주변을 비행하면서 건축 구조물의 외관을 촬영하여 모니터링하는 무인 비행체(100)와; 상기 무인 비행체(100)와 무선통신하고, 건설중장비 및 시공 중인 건축 구조물에 설치되어 무인 비행체(100)의 위치를 측정하여 전달하는 위치측정유닛(200)과; 상기 무인 비행체(100) 및 상기 위치측정유닛(200)과 무선통신하고, 상기 위치측정유닛(200)의 위치정보에 따라 무인 비행체(100)의 촬영 데이터를 설계 데이터에 매핑시키고 무인 비행체(100)의 비행위치나 비행궤도를 설정하는 메인유닛(300)을 포함한다.
무인 비행체(100)는 일반적인 드론(drone)과 같은 장치로 구성될 수 있으며, 건설 중인 구조체 주변을 비행하면서 구조체 주변을 촬영하여 시공 상태를 모니터링하여 건축 구조물의 공사 현황을 파악한다.
무인 비행체(100)는 메인유닛(300)을 통해 사용자에 의해 수동으로 조작될 수도 있지만, 메인유닛(300)에 프로그래밍되어 있는 비행 궤도를 따라 자동으로 비행하면서 구조물 외관을 모니터링하도록 구성될 수도 있다.
무인 비행체(100)는 초음파 센서와 같이 건축 구조물 및 기타 지형지물의 존재 여부 및 거리를 측정할 수 있는 기능을 포함한다.
초음파 센서는 초음파를 사용하여 물체의 감지 및 물체와의 거리를 측정하는 센서로서 초음파의 반사성질과 반사되어 오는 초음파의 시간을 계산하여 거리를 측정할 수도 있다.
따라서, 무인 비행체(100)는 초음파 센서를 이용하여 건축 구조물(1)까지의 실제거리를 측정하거나, 건축 구조물에 설치되어 있는 건설 중장비(4)의 존재 여부를 디텍팅할 수 있다.
한편, 위치측정유닛(200)은 건축구조물(1)이나 건설중장비(4)에 설치되어 무인 비행체(100)와의 무선통신에 의해 무인 비행체(100)의 정확한 위치를 측정하고 건축구조물(1) 내지 건설중장비(4)의 위치정보를 제공하기 위한 것이다.
위치측정유닛(200)은 건축구조물(1) 내지 건설중장비(4)의 전체 외곽형태를 추정할 수 있도록 건축구조물(1) 내지 건설중장비(4)의 외곽 테두리 내지 끝단에 설치되는 것이 바람직하다.
일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이 위치측정유닛(200)이 건축구조물(1)에 설치되는 경우에는 건축구조물(1)의 최상단 모서리 각각에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 위치측정유닛(200)이 타워크레인과 같은 건설중장비(4)에 설치되는 경우, 타워크레인의 최상단(41), 견인 크레인의 최끝단(42), 및 이동대상체와 연결되어 있는 와이어 끝단(43)에 각각 위치측정유닛(200)이 설치될 수 있다.
위치측정유닛(200)은 저전력의 설치 및 관리가 용이한 장치로 제작되어야 하기 때문에, 무인 비행체(100)와 무선통신하기 위한 RF 모듈로써 비콘(beacon)과 같은 장치로 구성되는 것이 바람직하다.
비콘은 블루투스를 기반으로 50m ~ 70m 거리 내에 감지되는 기기에 각종 정보와 서비스를 제공할 수 있는 장치로서, 건설중장비(4)에 설치된 비콘과 무인 비행체(100)가 일정 거리 내에서 위치 및 상태 정보를 주고 받음으로써 무인 비행체(100)의 실제 위치를 공간좌표 상으로 나타낼 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 무인 비행체(100)와 건축구조물(1) 및 건설중장비(4)에 설치된 위치측정유닛(200)이 비콘 통신을 하여 상대적인 거리를 측정할 수 있다.
예를 들어, 건설중장비(4) 상단, 건축구조물(1) 상단, 및 건축구조물(1) 하단에 설치된 각각의 위치측정유닛(200)과 무인 비행체(100)와의 거리를 측정하면, 기존의 BIM과 같은 설계정보에 저장된 각각의 위치정보를 통해 위치측정유닛(200)의 공간상의 좌표(x, y, z)를 계산할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 위치측정유닛(200)으로부터 생성되는 각종 정보는 RF 모듈을 통해 블루투스 및 비콘과 같은 통신수단에 의해 무인 비행체(100)로 전달되고, 무인 비행체(100)는 자체 정보 및 위치측정유닛(200)으로부터 전달된 정보를 메인유닛(300)에 제공한다.
메인유닛(300)은 위치측정유닛(200) 및 무인 비행체(100)로부터 전달된 정보를 통해 건축구조물(1)의 촬영영상을 BIM과 같은 설계정보에 매핑시켜서 현재 건설 중인 건설 구조체에 대한 3D 정보를 구축함으로써 시공상태를 실시간으로 모니터링하고, 실시간으로 무인 비행체(100)의 비행궤적을 설정함으로써 무인 비행체(100)의 충돌을 방지할 수 있다.
메인유닛(300)은 무인 비행체(100)와 위치측정유닛(200)으로부터 전달된 위치정보를 통해 각각의 정확한 위치정보를 보정하는 위치정보 보정모듈(310)과; 위치정보 특정모듈(310)과 건설 구조물의 설계정보에 기반하여 건설 구조물 모델 및 가상의 장애물 모델을 설정하는 구조물 정보모듈(320)과; 구조물 정보모듈(330)에 의해 설정된 건설 구조물 모델에 무인 비행체(100)로부터 전송된 촬영정보를 맵핑하여 3D 모델링을 구축하는 3D 정보 생성모듈(330)과; 위치정보 특정모듈(310)에 의해 생성된 위치정보에 기반하여 무인 비행체(100)의 비행궤도를 설정하는 궤도생성모듈(340)과;; 궤도생성모듈(340)에 의해 설정된 비행궤도에 따라 무인 비행체(100)를 제어하는 제어모듈(350)과; 송수신모듈(360)을 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 위치정보 특정모듈(310)은 무인 비행체(100)와 위치측정유닛(200)에 의해 측정된 상대적 거리에 의해 무인 비행체(100)의 위치를 3차원 좌표(x,y,z)로 특정할 수 있다.
그리고, 위치정보 특정모듈(310)은 무인 비행체(100)의 초음파 센서에 의해 측정된 실제 거리를 계산에 의해 산출된 3차원 좌표(x,y,z)와 상호 비교함으로써 보정값을 계산하여 3차원 좌표(x,y,z)를 수정할 수 있다.
상기와 같이 위치정보 특정모듈(310)에 의해 각 장치의 위치정보가 보정되면, 구조물 정보모듈(320)이 무인 비행체(100)의 위치정보에 기반하여 BIM과 같은 건설 구조물의 설계정보를 통해 건설 구조물 모델 및 가상의 장애물 모델을 설정한다.
건설 구조물 모델은 BIM과 같은 설계정보로부터 건설 구조물의 외곽 데이터만 추출하여 형성될 수 있고, 가상의 장애물 모델은 위치측정유닛(200)의 각 측정위치와 건설중장비의 종류를 입력하여 구축될 수 있다.
3D 정보 생성모듈(330)은 구조물 정보모듈(320)에 의해 설정된 건설 구조물 모델에 무인 비행체(100)로부터 전송된 촬영정보를 맵핑하여 3D 모델링을 구축한다. 즉, 무인 비행체(100)의 촬영모듈에 의해 촬영된 이미지를 건설 구조물 모델의 해당 지점에 맵핑시킴으로써 실시간으로 건설 현장을 모니터할 수 있다.
3D 정보 생성모듈(330)은 위치정보 특정모듈(320)에 의해 특정된 무인 비행체(100)의 3차원 좌표(x,y,z)를 기준으로 BIM 설계정보 상에 3차원 위치를 마킹한다.
그리고, 3D 정보 생성모듈(330)은 위치측정유닛(200)과 건축구조물(1) 사이의 상대거리를 측정하여 촬영 기준값을 설정하고, 촬영 기준값에 근거하여 무인 비행체(100)에 의해 촬영된 영상화면을 BIM 설계자료에 매핑시킨다.
3D 정보 생성모듈(330)은 촬영 기준값 거리에서 바라본 BIM 설계자료의 건축구조물(1)의 뷰화면에 무인 비행체(100)의 촬영화면을 오버랩시킴으로써 매핑시킬 수 있다.
3차원 매핑은 무인 비행체(100)의 일정 시간단위별로 촬영된 영상을 해당 시간단위 상에서의 3차원 공간좌표와 매칭시킴으로써 단위 시간당 단위 프레임을 매칭시키는 방식으로 수행될 수 있다.
이와 같이 3D 정보 생성모듈(330)에 의해 매핑된 화면은 기존의 BIM 설계상의 화면과 무인 비행체(100)에 의해 촬영된 실제 화면을 오버랩시킨 상태에서 공사 진행 현황을 확인할 수 있기 때문에 시공 중의 문제점이나 하자보수 현황 등을 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 궤도생성모듈(330)은 위치정보 보정모듈(310)에 의해 생성된 위치정보와 구조물 정보모듈(320)에 의해 생성된 건설 구조물 모델 및 가상의 장애물 모델을 이용하여 무인 비행체(100)의 비행궤적을 설정할 수 있다.
궤도생성모듈(330)은 위치정보, 건설 구조물 모델, 및 가상의 장애물 모델에 근거하여 위험영역(S1)과 안전영역(S2)을 설정하고 안전영역(S1)에서만 비행궤도가 설정되도록 할 수 있다. 위험영역(S1) 및 안전영역(S2)은 가상의 장애물 모델이 정지할 때와 동작할 때로 구분하여 설정될 수 있다.
먼저, 가상의 장애물 모델이 크레인인 경우, 크레인 선단이 움직이지 않을 때, 즉 크레인 선단의 각속도(w)가 0일 때, 궤도생성모듈(320)은 크레인이 움직이면서 형성하는 평면상의 원 궤적에서 크레인을 기준으로 시계방향 및 반시계방향으로 소정각도(θ1, θ2)만큼 이격된 부채꼴 형태의 위험영역(S1)을 설정할 수 있다. 그리고, 위험영역(S1)을 제외한 나머지 원 궤적은 안전영역(S2)으로 구분된다.
그리고, 크레인이 동작할 때, 즉 크레인 선단의 각속도(w)가 wt일 때, 궤도생성모듈(320)은 크레인이 움직이면서 형성하는 평면상의 원 궤적에서 크레인을 기준으로 크레인의 이동방향으로 각속도(w)를 고려하여 위험영역(S1)을 설정한다.
이때, 위험영역(S1)은 각속도(w)에 함수 비례하여 설정될 수 있는데, “S1 = k*w(k는 비례상수)” 내지 “S1 = f(w)”로 설정될 수 있다. 여기서 비례상수 k나 함수 f(x)는 안전위험도나 경험식에 의해 설정될 수 있다.
이러한 관계는 각속도(w)가 높을 경우 크레인 선단의 이동속도가 증가하는 것으로써 무인 비행체(100)와의 충돌범위가 넓기 때문에 위험영역(S1)을 넓게 설정하고, 각속도(w)가 낮은 경우에는 그 반대로 위험영역(S1)을 좁게 설정하기 위함이다.
그리고, 크레인이 동작할 때 설정되는 위험영역(S1)이나 안전영역(S2)은 시간 함수에 의해 실시간으로 설정되도록 함으로써, 무인 비행체(100)와의 간격을 실시간으로 보정하여 설정할 수 있다.
위와 같이 궤도생성모듈(330)은 위험영역(S1) 및 안전영역(S2)을 설정할 수 있고, 크레인의 높이(도 2에서 h1 및 h2 중 큰 값)를 고려하여 3차원적인 영역 설정도 가능하다.
제어모듈(350)은 궤도생성모듈(330)에 의해 생성된 비행궤도를 따라 무인 비행체(100)의 비행을 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 건설중장비를 고려한 무인비행체를 이용한 건설현장 관리시스템은 무인 비행체(100)와 위치측정유닛(200) 간에 측정된 상대거리에 의해 무인 비행체(100)의 위치정보를 기반으로 무인 비행체(100)에서 측정된 영상정보를 BIM과 같은 설계정보에 매핑시켜 건설구조체(1)의 시공상태를 실시간으로 확인하고 설계정보와 시공된 상태를 비교함으로써 모니터링할 수 있다.
또한, 무인 비행체(100)와 위치측정유닛(200)의 위치정보 보정에 의해 정확한 위치를 산출하고 이를 BIM과 같은 설계정보와 매칭시켜 위험영역과 안전영역을 설정할 수 있으며, 건설중장비의 작동시와 휴지시를 구분하여 위험영역과 안정영역을 설정함으로써 무인 비행체(100)와의 간섭을 최소화할 수 있으며, 무인 비행체(100)에 의해 촬영되는 영상정보를 구조물 모델과 맵핑시켜 건설 구조물의 시공상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 무인 200 : 위치측정유닛
300 : 메인유닛 310 : 위치정보 보정모듈
320 : 구조물 정보모듈 330 : 3D 정보생성모듈
340 : 궤적생성모듈 350 : 제어모듈
360 : 송수신 모듈

Claims (9)

  1. 건설 구조물 주변을 비행하면서 건설 구조물 외관을 촬영하여 모니터하는 무인 비행체;
    상기 무인 비행체와 무선통신하고, 상기 무인 비행체와의 상대거리 측정에 의해 상기 무인 비행체의 위치정보를 파악하기 위하여 건설 구조물이나 건설 중장비에 설치되어 위치측정유닛;및
    상기 위치측정유닛과 무선통신하고, 상기 위치정보와 상기 무인 비행체의 촬영정보를 전송받아 상기 위치정보에 따라 상기 촬영정보를 상기 건설 구조물의 설계 정보에 맵핑하여 3D 모델링을 작성하는 메인유닛을 포함하되,
    상기 메인유닛은
    상기 무인 비행체와 상기 위치측정유닛 사이의 거리를 통해 상기 위치정보를 산출하는 위치정보 특정모듈;
    상기 위치정보와 건설 구조물의 설계정보에 기반하여 건설 구조물 모델 및 가상의 장애물 모델을 설정하는 구조물 정보모듈;
    상기 위치정보와 상기 건설 구조물 모델 또는 상기 장애물 모델을 고려하여 상기 무인 비행체의 비행궤도를 설정하는 궤도생성모듈;
    상기 구조물 정보모듈에 의해 생성된 건설 구조물 모델에 상기 무인 비행체로부터 전송된 건설 구조물 영상정보를 맵핑하여 3D 모델링을 구축하는 3D 정보 생성모듈;및
    상기 궤도생성모듈에 의해 설정된 비행궤도에 따라 상기 무인 비행체의 비행을 제어하는 제어모듈을 포함하고,
    상기 궤도생성모듈은
    상기 건설 중장비가 움직이면서 형성하는 궤적에 대응하여 위험영역과 안전영역을 설정하여 궤도를 생성하도록 구성되는
    무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 3D 정보 생성모듈은
    상기 위치정보 특정모듈에 의해 특정된 상기 무인 비행체의 3차원 좌표(x,y,z)를 기준으로 상기 위치측정유닛과 상기 건설 구조물의 상대거리를 측정하여 상기 무인 비행체에 의해 촬영된 영상화면을 설계데이터에 매핑시키는
    무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 3D 정보 생성모듈은
    일정시간 단위별로 촬영된 상기 무인 비행체의 영상화면을 일정시간 단위상에서의 상기 무인 비행체의 3차원 공간좌표와 매칭시킴으로써 단위시간당 단위 영상프레임을 상호 매칭시키는
    무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무인 비행체는
    건설현장 상태의 변화나 주변 지형지물 존재를 디텍팅하는 디텍팅모듈을 더 포함하는
    무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위치측정유닛은
    상기 건설 구조물 또는 상기 건설중장비의 전체 외곽형태를 추정할 수 있는 각 모서리에 설치되는
    무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위치측정유닛은
    비콘(beacon) 통신방식에 의해 상기 무인 비행체와 무선통신하는
    무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 궤도생성모듈은
    상기 위치정보, 상기 건설 구조물 모델, 및 상기 가상의 장애물 모델에 근거하여 위험영역과 안전영역을 구분하여, 안전영역을 기반하여 궤도를 생성하도록 구성되는
    무인비행체를 이용한 3D 매핑기법 건설현장 관리시스템.
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