KR102209882B1 - Structure inspection system and method using dron - Google Patents
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Abstract
본 발명은 검사대상 구조물의 설계구조에 대한 구조정보와 검사대상 구조물 중 검측대상부위에 대한 검측위치정보가 저장되는 데이터베이스; 상기 검측대상부위의 촬영을 위해 촬영 기준점에 설치되어, 검측대상부위에 대한 식별정보 및 촬영조건에 대한 촬영정보를 제공하는 발신 칩; 상기 검측대상부위에 대한 이미지를 촬영하여 실시간으로 전송하는 드론; 및 상기 드론으로부터 전송되는 데이터를 수집, 분석하는 지상제어단말기;를 포함하는 드론을 이용한 구조물 검사 시스템 및 검사 방법에 관한 것으로, 본 발명의 드론을 이용한 구조물 검사 시스템 및 검사 방법은 드론을 검사 대상물의 촬영 기준점에 착륙시켜 촬영을 수행함으로써 종래와 같이 드론이 공중에서 수시로 움직이기 때문에 정확한 검사를 수행할 수 없는 문제점을 해결하고 검사 대상물을 정확하게 촬영할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a database for storing structural information on a design structure of a structure to be inspected and information on a location to be detected among the structures to be inspected; A transmission chip installed at a photographing reference point for photographing the detection target region, and providing identification information on the detection target region and photographing information on photographing conditions; A drone that photographs and transmits an image of the detection target area in real time; And a ground control terminal that collects and analyzes data transmitted from the drone, and a structure inspection system and inspection method using a drone, wherein the structure inspection system and inspection method using a drone of the present invention By landing at a photographing reference point and performing photographing, there is an effect of solving a problem in that an accurate inspection cannot be performed because a drone moves frequently in the air as in the prior art, and an object to be inspected can be accurately photographed.
Description
본 발명은 드론을 이용한 구조물 검사 시스템 및 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산악지역이나 지하관로 내부 등 사람의 접근이 어렵거나 도로횡단 구조물 구간 등과 같이 사람의 접근이 위험한 구간에 설치된 구조물에 대하여, 드론을 이용함으로써 안전하고 정확하게 구조물의 상태를 검사하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure inspection system and inspection method using a drone, and more particularly, for a structure installed in a section where human access is difficult, such as a mountain area or an underground pipeline, or in a section where human access is dangerous, such as a cross-road structure section. , It relates to a system and method for safely and accurately inspecting the state of a structure by using a drone.
최근 수년 사이에 소형 무인 비행체, 즉 드론이나 멀티곱터의 활용 방안을 두고 다양한 연구가 진행되고 있는데, 군사용 정찰 드론부터 무인 촬영기, 무인 택배 배달 서비스 등의 통상적인 부야에 이르기까지 그 활용분야가 무궁무진하다.In recent years, various researches have been conducted on the use of small unmanned aerial vehicles, i.e. drones or multi-copters, and the fields of application are endless, ranging from military reconnaissance drones to unmanned cameras and unmanned courier delivery services. .
특히 기술의 발전에 따라 무인 비행체 자체의 무게는 가벼워졌고, 작동 시간이 늘어났으며, 각종 센서를 장착하게 되었는데, 이를 통해 무인 비행체의 역할은 보다 다양화되고 있다. In particular, with the advancement of technology, the weight of the unmanned aerial vehicle itself has become lighter, the operating time has increased, and various sensors have been installed. Through this, the role of the unmanned vehicle is becoming more diversified.
그러나 현재 사용자의 원격제어에 의해 드론이 공중비행하여 검사하고자 하는 위치까지 이동 후 구조물을 촬영하는 경우 사용자의 숙련도가 떨어지는 경우, 드론을 정확한 위치로 이동시키기 어려운 문제가 있었다.However, there is a problem in that it is difficult to move the drone to an accurate location when the user's skill level is low when the drone flies in the air by the user's remote control and photographs a structure after moving to the location to be inspected.
특히, 종래의 무선 조정 비행장치를 이용한 구조물 검사 방법은 무선 조정 비행장치의 특성상 공중에서 수시로 움직이기 때문에 정확한 검사를 수행할 수 없는 문제점이 있었다.In particular, the conventional method of inspecting structures using a wireless controlled flight device has a problem in that it cannot perform an accurate inspection because it moves frequently in the air due to the characteristics of the wireless controlled flight device.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 드론 사용자의 숙련도와 관계 없이 드론이 정확한 위치로 이동하여 검사 대상물을 촬영할 수 있는 드론을 이용한 구조물 검사 시스템 및 검사 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is a structure inspection system and inspection method using a drone capable of photographing an inspection object by moving a drone to an accurate position regardless of the skill level of a drone user Is to provide.
본 발명의 또 하나의 목적은 드론을 검사 대상물의 촬영 기준점에 착륙시켜 촬영을 수행함으로써 종래와 같이 드론이 공중에서 수시로 움직이기 때문에 정확한 검사를 수행할 수 없는 문제점을 해결할 수 있는 드론을 이용한 구조물 검사 시스템 및 검사 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to inspect a structure using a drone that can solve the problem that it is impossible to perform an accurate inspection because the drone moves frequently in the air as in the prior art by landing a drone at a shooting reference point of an object to be inspected. It is to provide a system and inspection method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 검사대상 구조물의 설계구조에 대한 구조정보와 검사대상 구조물 중 검측대상부위에 대한 검측위치정보가 저장되는 데이터베이스; 상기 검측대상부위의 촬영을 위해 촬영 기준점에 설치되어, 검측대상부위에 대한 식별정보 및 촬영조건에 대한 촬영정보를 제공하는 발신 칩; 상기 검측대상부위에 대한 이미지를 촬영하여 실시간으로 전송하는 드론; 및 상기 드론으로부터 전송되는 데이터를 수집, 분석하는 지상제어단말기;를 포함하는 드론을 이용한 구조물 검사 시스템에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object is a database for storing structural information on a design structure of a structure to be inspected and information on a location to be inspected among the structures to be inspected; A transmission chip installed at a photographing reference point for photographing the detection target region, and providing identification information on the detection target region and photographing information on photographing conditions; A drone that photographs and transmits an image of the detection target area in real time; And it relates to a structure inspection system using a drone comprising a; ground control terminal for collecting and analyzing the data transmitted from the drone.
본 발명의 일 구현예에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템에에 있어서, 상기 발신 칩은 원거리 무선통신 모듈 및 근거리 무선통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.In the structure inspection system using a drone according to an embodiment of the present invention, the transmission chip may include a long-distance wireless communication module and a short-range wireless communication module.
또한, 상기 드론에 의해 촬영된 이미지 데이터는 상기 발신 칩으로부터 수신된 검측대상부위에 대한 식별정보가 포함되는 것일 수 있다.In addition, the image data photographed by the drone may include identification information on the detection target portion received from the sending chip.
그리고, 상기 촬영정보는 촬영시 카메라의 촬상방향 및 줌밍 조건을 포함하여 구성되는 것일 수 있다.In addition, the photographing information may be configured including a photographing direction and a zooming condition of the camera during photographing.
또한 상기 드론은, 복수의 암 각각에 설치된 프로펠러로 비행을 위한 추진력을 공급하는 구동부;와 드론의 현재 비행 위치를 연산하는 위치정보 연산부;와 상기 위치정보 연산부에서 연산된 위치정보를 기준으로 드론의 비행 경로를 제어하는 드론 제어부;와 상기 발신 칩으로 기준신호를 송출하고, 상기 발신 칩으로부터 반사신호를 수신하는 인식모듈;과 상기 발신 칩으로부터 수신된 촬영정보를 기준으로 검측대상부위를 촬영하는 촬영부; 그리고 상기 지상제어단말기와 데이터를 송·수신하는 통신모듈;을 포함하여 구성되는 것일 수 있다.In addition, the drone includes a driving unit that supplies propulsion for flight with a propeller installed on each of the plurality of arms; and a location information calculation unit that calculates the current flight position of the drone; and the location information calculated by the location information calculation unit of the drone A drone control unit that controls the flight path; and a recognition module that transmits a reference signal to the transmission chip and receives a reflected signal from the transmission chip; and a photographing of the target part to be detected based on the photographing information received from the transmission chip part; And a communication module for transmitting/receiving data to and from the ground control terminal.
그리고, 상기 위치정보 연산부는 GPS 모듈 및 모션 센서를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.In addition, the location information calculating unit may be configured to include a GPS module and a motion sensor.
*또한, 상기 모션 센서는 가속센서 및 자이로 센서를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.*In addition, the motion sensor may be configured to include an acceleration sensor and a gyro sensor.
그리고, 상기 드론 제어부는 상기 위치정보 연산부로부터 연산된 상기 드론의 위치를 기준으로, 상기 데이터베이스로부터 제공된 검측위치정보로 상기 드론의 이동 경로를 설정하는 것일 수 있다.In addition, the drone control unit may be configured to set a moving path of the drone using the detection location information provided from the database based on the location of the drone calculated by the location information calculating unit.
또한, 상기 드론 제어부는 상기 드론의 이동 경로를 설정함에 있어서 상기 데이터베이스로부터 제공받는 구조정보에 따라, 드론과 검측대상부위 사이의 충돌 회피 경로를 선택하여 이동 경로로 설정하는 것일 수 있다.In addition, in setting the movement path of the drone, the drone controller may select a collision avoidance path between the drone and the detection target site according to the structure information provided from the database and set as the movement path.
그리고, 상기 원거리 무선통신 모듈은 수동형 소자로서, 수신된 기준신호에 따라 상기 드론의 이동을 유도하는 반사신호를 발생시키고, 상기 드론 제어부는 상기 원거리 무선통신 모듈의 반사신호에 따라 촬영 기준점으로 드론의 이동을 유도하는 것일 수 있다.In addition, the long-distance wireless communication module is a passive element, and generates a reflected signal that induces the movement of the drone according to a received reference signal, and the drone controller is used as a reference point for shooting according to the reflected signal of the remote wireless communication module. It may be to induce movement.
또한, 상기 드론 제어부는 상기 발신 칩의 근거리 무선통신 모듈로부터 수신되는 반사신호의 수신 여부에 따라 드론의 촬영 기준점 도착여부를 판별하는 것일 수 있다.In addition, the drone control unit may determine whether or not the drone has arrived at a photographing reference point according to whether a reflected signal received from a short-range wireless communication module of the transmitting chip is received.
그리고, 상기 촬영부는 상기 발신 칩으로부터 수신되는 촬영정보에 의해 카메라의 촬영조건을 조정하는 것일 수 있다.In addition, the photographing unit may be to adjust photographing conditions of the camera based on photographing information received from the sending chip.
또한, 상기 발신 칩은 상기 검사 대상 구조물 상의 드론 구동 시작 위치에 대한 정보를 NFC(near field communication) 방식으로 제공하는 영점 기준 칩을 추가로 포함하는 것일 수 있다.In addition, the sending chip may further include a zero-point reference chip that provides information on the start position of driving the drone on the structure to be inspected in a near field communication (NFC) method.
본 발명의 또 하나의 양상은 드론을 이용한 구조물 검사 방법으로서, 상기 구조물 검사 방법은,Another aspect of the present invention is a structure inspection method using a drone, the structure inspection method,
(a) 드론이 영점 기준 칩을 인식하여 구조물 상의 드론 출발 위치를 파악하는 단계; (b) 데이터베이스로부터 수신된 검사대상 구조물의 구조정보 및 검측위치정보를 기준으로 드론 제어부가 제1 촬영 기준점까지의 이동 경로를 설정하는 단계; (c) 드론이 상기 제1 촬영 기준점까지 이동하는 단계; (d) 상기 제1 촬영 기준점에서 발신 칩의 원거리 무선통신 모듈에 의한 반사신호를 수신하는 단계; (e) 상기 원거리 무선통신 모듈에 의한 반사신호가 수신되면 상기 반사신호의 수신강도가 증가하는 방향으로 드론을 이동시키는 단계; (f) 상기 단계 (e)의 실행에 의한 이동 중 단거리 무선통신 모듈에 의한 반사신호가 수신되면 드론이 제1 촬영 기준점에 착륙하는 단계; (g) 상기 제1 촬영 기준점에서 발신 칩으로부터 수신되는 촬영정보에 따라 드론의 촬영부가 검측대상부위를 촬영하는 단계; 및 (h) 상기 검측대상부위의 촬영된 이미지 데이터 및 식별정보를 드론의 통신부에서 지상제어단말기로 송신하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.(a) recognizing the zero-point reference chip by the drone to determine the starting position of the drone on the structure; (b) setting, by the drone controller, a movement path to the first photographing reference point based on the structure information of the structure to be inspected and the detection location information received from the database; (c) moving the drone to the first shooting reference point; (d) receiving a reflected signal from a remote wireless communication module of a transmitting chip at the first photographing reference point; (e) moving the drone in a direction in which the reception intensity of the reflected signal increases when the reflected signal by the long-distance wireless communication module is received; (f) landing a drone at a first photographing reference point when a reflected signal from a short-range wireless communication module is received while moving by the execution of step (e); (g) the step of photographing the detection target area by a photographing unit of the drone according to photographing information received from the transmission chip at the first photographing reference point; And (h) transmitting the photographed image data and identification information of the detection target area from the communication unit of the drone to the ground control terminal.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 구조물 검사 방법에 있어서, 상기 방법은 검사대상 구조물의 모든 검측대상부위에 대하여 각각 촬영 기준점을 미리 설정하는 것일 수 있다.In the method for inspecting the structure according to an embodiment of the present invention, the method may be to pre-set a reference point for each of the inspection target portions of the structure to be inspected.
또한, 상기 구조물 검사 방법은 검사대상 구조물의 모든 검측대상부위에 대하여 상기 단계 (b) 내지 단계 (h)의 과정을 반복하는 것일 수 있다.In addition, the structure inspection method may be to repeat the process of the steps (b) to (h) for all the detection target parts of the structure to be inspected.
그리고, 상기 드론은 복수의 암 각각에 설치된 프로펠러로 비행을 위한 추진력을 공급하는 구동부;와 드론의 현재 비행 위치를 연산하는 위치정보 연산부;와 상기 위치정보 연산부에서 연산된 위치정보를 기준으로 드론의 비행 경로를 제어하는 드론 제어부;와 상기 발신 칩으로 기준신호를 송출하고, 상기 발신 칩으로부터 반사신호를 수신하는 인식모듈;과 상기 발신 칩으로부터 수신된 촬영정보를 기준으로 검측대상부위를 촬영하는 촬영부; 그리고 상기 지상제어단말기와 데이터를 송·수신하는 통신모듈;을 포함하여 구성되는 것일 수 있다.In addition, the drone is a driving unit that supplies propulsion for flight with a propeller installed on each of the plurality of arms; and a position information calculating unit that calculates the current flight position of the drone; and the position information calculated by the position information calculating unit of the drone A drone control unit that controls the flight path; and a recognition module that transmits a reference signal to the transmission chip and receives a reflected signal from the transmission chip; and a photographing of the target part to be detected based on the photographing information received from the transmission chip part; And a communication module for transmitting/receiving data to and from the ground control terminal.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템및 검사 방법은, 데이터베이스로부터 수신한 구조물의 구조정보 및 위치정보를 기준으로 드론이 스스로 이동 경로를 설정함으로써 드론 사용자의 숙련도와 관계 없이 드론이 정확한 위치로 이동하여 검사 대상물을 촬영할 수 있는 효과가 있다. 특히 정확한 출발 위치와 착륙 위치의 인식이 가능하므로 정확한 이동 경로를 설정할 수 있는 장점이 있다.In the structure inspection system and inspection method using a drone according to the present invention having the above configuration, the drone sets its own movement path based on the structure information and location information of the structure received from the database, regardless of the skill level of the drone user. There is an effect that the drone can move to the correct location and photograph the object to be inspected. In particular, since it is possible to recognize the exact starting position and the landing position, there is an advantage of setting an accurate movement path.
또한, 산악지역이나 지하관로 내부 등 사람의 접근이 어렵거나 도로횡단 구조물 구간 등과 같이 사람의 접근이 위험한 구간에 설치된 구조물에 대하여, 드론을 이용함으로써 안전하고 정확하게 구조물의 상태를 검사할 수 있는 효과가 있다.In addition, for structures installed in areas where human access is difficult, such as in mountainous areas or underground pipelines, or in areas where human access is dangerous, such as cross-road structure sections, there is an effect of safely and accurately inspecting the condition of structures by using a drone. have.
특히 본 발명에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템 및 검사 방법은, 드론을 검사 대상물의 촬영 기준점에 착륙시켜 촬영을 수행함으로써 종래와 같이 드론이 공중에서 수시로 움직이기 때문에 정확한 검사를 수행할 수 없는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.In particular, the structure inspection system and inspection method using a drone according to the present invention solves the problem that accurate inspection cannot be performed because the drone moves frequently in the air as in the prior art by landing the drone at a shooting reference point of the inspection object to perform shooting. There is an effect that can be solved.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템의 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 방법의 플로우다이어그램이다.1 is a block diagram of a structure inspection system using a drone according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow diagram of a method for inspecting a structure using a drone according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 구현예를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the present invention, since various transformations can be applied and various implementations can be provided, specific implementations will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
이하에서 본 발명의 드론을 이용한 구조물 검사 시스템 및 검사 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a structure inspection system and inspection method using a drone of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템의 블록다이어그램이다.1 is a block diagram of a structure inspection system using a drone according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템은 크게 데이터베이스(100), 발신 칩(200), 드론(300) 및 지상제어단말기(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a structure inspection system using a drone according to the present invention largely includes a
본 발명에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템에 있어서, 상기 데이터베이스(100)는 검사대상 구조물의 검사에 필요한 모든 정보를 저장하고 드론에 이를 제공하는 부분이다. 상기 정보에는 검사대상 구조물의 설계자료 및 검측대상부위의 이미지 등이 포함된 구조정보(110)와 검측대상부위에 대한 검측위치정보(120)가 저장된다. 상기 검측위치정보(120)에는 검측대상부위에 대한 좌표 및 일련번호 등의 식별정보가 포함될 수 있다. 이때 상기 검측대상부위는 검사대상 구조물에 대하여 1 ~ n 개 존재할 수 있다.In the structure inspection system using a drone according to the present invention, the
본 발명에 있어서, 상기 발신 칩(200)은 검측대상부위의 촬영 기준점에 설치되어, 드론(300)의 정확한 착륙을 유도하고 검측대상부위의 촬영조건에 대한 촬영정보를 제공하는 부분이다.In the present invention, the
본 발명에 따르면, 상기 발신 칩(200)은 원거리 무선통신 모듈(210) 및 근거리 무선통신 모듈(220)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 원거리 무선통신 모듈(210)은 전파를 정보의 전송 매체로 이용해서 수 미터 이내의 거리에서 신호를 주고받을 수 있다. 또한 근거리 무선통신 모듈(220)은 수 센티 이내의 거리에서 각종 정보처리 기기들간에 정보를 교환할 수 이으며 NFC(near field communication) 칩을 포함하여 구성될 수 있디. 본 발명에 있어서, 상기 원거리 무선통신 모듈(210) 및 근거리 무선통신 모듈(220)은 수동형 소자로 이루어질 수 있다.According to the present invention, the
본 발명에 따르면, 발신 칩(200)으로 배터리가 필요 없이 한번 매설하면 반 영구적으로 사용할 수 있는 수동형 소자를 사용함으로써, 산악지대나 교차로 횡단구간, 고공부 등 사람의 접근이 어렵거나 위험한 지역에 설치된 구조물에 대하여 배터리 교환 등 발신 칩의 유지 관리가 필요 없게 되는 장점이 있다. According to the present invention, by using a passive element that can be used semi-permanently once buried without the need for a battery as the
또한, 상기 발신 칩(200)은 상기 검사 대상 구조물 상의 드론(300) 구동 시작 위치에 대한 정보를 제공하는 영점 기준 칩(230)을 추가로 포함하는 것일 수 있다. 이때 상기 영점 기준 칩(230)은 근거리 무선통신 모듈로 구성될 수 있다. 상기 발신 칩(200)의 통신 방법에 대하여는 뒤에서 더욱 상세하게 설명한다. In addition, the
본 발명에 있어서, 상기 드론(300)은 검사대상 구조물의 검측대상부위로 이동하여 검측대상부위에 대한 이미지를 촬영하고 이를 실시간으로 전송하는 본 발명의 핵심 부분이다. In the present invention, the
다시 도 1을 참조하면, 상기 드론(300)은 구동부(310)와, 위치정보 연산부(320)와, 드론 제어부(330)와, 인식모듈(340)과, 촬영부(350)와, 드론 통신모듈(360)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring back to FIG. 1, the
상기 구동부(310)는 복수의 암 각각에 설치된 프로펠러로 비행을 위한 추진력을 공급할 수 있다. 또한 상기 복수의 암 및 프로펠러는 호버링이 가능한 형상으로 다양하게 변형될 수 있다.The driving
본 발명에 있어서, 상기 위치정보 연산부(320)는 드론(300)의 현재 비행 위치를 판단하는 부분으로서, GPS 모듈 및 모션 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 모션 센서는 가속센서 및 자이로 센서를 포함하여 구성될 수 있다.In the present invention, the location
따라서 본 발명에 따르면, 단일 또는 이중 적분을 사용해 가속도 출력으로부터 속도와 거리 정보를 유추할 수 있으며, 자이로 센서에 의해 제공된 측정을 추가하면 객체의 위치와 방향을 알려진 시작 지점과 관련해 추적할 수 있다. 이에 의하여 본 발명에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템은, 상기와 같은 정보에 의해 외부 기준 또는 GPS 신호가 없는 지하 관로 등에서 드론(300)의 비행 위치를 정확하게 연산하여 검사 대상물을 촬영하는 것이 가능하게 된다.Thus, according to the present invention, it is possible to infer velocity and distance information from the acceleration output using single or double integration, and by adding measurements provided by the gyro sensor, the position and orientation of the object can be tracked in relation to a known starting point. Accordingly, the structure inspection system using a drone according to the present invention can accurately calculate the flight position of the
본 발명에 있어서, 상기 드론 제어부(330)는 상기 위치정보 연산부(320)에서 연산된 위치정보를 기준으로 드론(300)의 비행 경로를 제어하는 부분이다.In the present invention, the
본 발명에 따르면 상기 드론 제어부(330)는, 위치정보 연산부로부터 연산된 드론(300)의 위치를 기준으로, 상기 데이터베이스(100)로부터 제공된 검측위치정보(120)로 드론(300)의 이동 경로를 설정할 수 있다. 이때 드론(300)의 이동 경로를 설정함에 있어서, 상기 드론 제어부(330)는 데이터베이스(100)로부터 제공받는 구조정보에 따라, 드론(300)과 검측대상부위 사이의 충돌을 회피할 수 있는 경로를 선택하여 이동 경로로 설정할 수 있게 된다.According to the present invention, the
본 발명에 있어서, 상기 인식모듈(340)은 발신 칩(200)으로 기준신호를 송출하고, 발신 칩(200)으로부터 반사신호를 수신하는 부분이다.In the present invention, the
본 발명에 따르면, 상기 원거리 무선통신 모듈(210)은 드론(300)의 인식모듈(340)로부터 수신된 기준신호에 따라 드론(300)의 이동을 유도하는 반사신호를 발생시키게 된다. 이에 의하여, 상기 드론 제어부(330)는 상기 원거리 무선통신 모듈(310)의 반사신호에 따라 촬영 기준점으로 드론(300)의 이동을 유도하게 된다.According to the present invention, the long-distance wireless communication module 210 generates a reflected signal that induces the movement of the
또한, 상기 드론 제어부(330)는 상기 발신 칩(220)의 근거리 무선통신 모듈(230)로부터 수신되는 반사신호의 수신 여부에 따라 드론(300)의 촬영 기준점 도착여부를 판별하게 된다.In addition, the
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전체 이동 경로의 대부분은 GPS나 모션 센서에 의해 경로가 설정되며, 이때 데이터베이스(100)로부터 제공받는 구조물의 설계정보에 따라 출발지점과 검측대상부위 사이의 장애물을 피해 검측대상부위 근접한 위치까지 안정적으로 이동할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, most of the entire movement path is set by GPS or motion sensor, and at this time, obstacles between the starting point and the detection target site are determined according to the design information of the structure provided from the
이어서 드론(300)은, 발신 칩(200)의 원거리 무선통신 모듈(210)로부터 송출되는 반사신호에 의해 착륙 지점 근처로 더욱 가까이 유도되며, 최종적으로 근거리 무선통신 모듈(220)로부터 송출되는 반사신호에 따라 정확한 착륙 기준점에 착륙하게 된다. Subsequently, the
또한, 상기 발신 칩(200)은 검사 대상 구조물 상의 드론 구동 시작 위치에 대한 정보를 제공하는 영점 기준 칩(230)을 포함할 수 있다. 이때 상기 영점 기준 칩(230)은 근거리 무선통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 의하여 본 발명에 따르면, 최초 출발 위치로 특정 구조물의 특정 위치에 매설된 영점 기준 칩(230)을 기준으로 사용함으로써 드론(300)이 정확한 출발 위치를 인식한 후 검측대상위치로 비행 경로를 설정할 수 있게 된다.In addition, the
본 발명에 있어서, 상기 촬영부(350)는 카메라에 의해 검측대상부위를 촬영하는 부분이다. 이때 상기 촬영부(350)는 발신 칩(200)으로부터 수신된 촬영정보를 기준으로 검측대상부위를 촬영할 수 있다. 상기 촬영정보에는 이에 한정되는 것은 아니나 촬영시 카메라의 촬상방향 및 줌밍 조건 등이 포함될 수 있다. 따라서, 상기 촬영부(350)는 상기 발신 칩(200)으로부터 수신되는 촬영정보에 의해 팬, 틸트 또는 줌과 같은 카메라의 촬영조건을 조정할 수 있다. 이때 상기 촬영정보는 발신 칩(200)의 근거리 무선통신 모듈(220)로부터 수신하게 된다.In the present invention, the photographing
이와 같이 본 발명에 따르면 각각의 촬영 기준점에 매설된 발신 칩(200)으로부터 각각의 검측대상부위 별로 그 특성에 적합한 촬영정보를 제공받아 촬영하므로 검측대상부위의 정확한 이미지 촬영이 가능하게 된다. As described above, according to the present invention, since the
또한 본 발명에 따르면, 카메라는 몸체의 일면에 설치되어 드론(300)의 주변 영역을 촬영할 수 있고, 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다. 또한 카메라는 카메라의 팬, 틸트 또는 줌을 조정할 수 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 지하 관로 등의 촬영을 위하여 라이트를 포함할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 상기 드론(300)은 구동부(310)에 의한 진동이 촬영부(350)로 전달되는 것을 방지하기 위한 스테빌라이져(미도시)를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the camera is installed on one surface of the body to take a picture of the surrounding area of the
또한, 상기 드론 통신모듈(360)은 무선 network에 의해 지상제어단말기(400)와 정보를 주고 받을 수 있다. 이때 상기 드론(300)에 의해 촬영된 이미지 데이터에는 상기 발신 칩(200)으로부터 수신된 검측대상부위에 대한 식별정보가 포함될 수 있다.In addition, the
본 발명에 있어서, 지상제어단말기(400)는 드론(300)으로부터 전송되는 데이터를 수집, 분석하는 부분으로서, 상기 지상제어단말기(400)는 무선 network에 의해 드론(300)과 정보를 주고 받는 단말기 통신 모듈(410)과, 지상제어단말기(400)의 모든 작동을 제어하고 프로그램이 저장되는 단말기 제어부(420)와 드론(300)으로부터 수집, 분석된 정보를 개시하는 디스플레이브(430)를 포함하여 구성될 수 있다.In the present invention, the
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 시스템은, 데이터베이스로부터 수신한 구조물의 구조정보 및 위치정보를 기준으로 드론이 스스로 이동 경로를 설정함으로써 드론 사용자의 숙련도와 관계 없이 드론이 정확한 위치로 이동하여 검사 대상물을 촬영할 수 있는 장점이 있다.As described above, in the structure inspection system using a drone according to the present invention, the drone sets its own movement path based on the structure information and location information of the structure received from the database, so that the drone can move to the correct location regardless of the skill level of the drone user. There is an advantage of being able to move and photograph an inspection object.
특히 경로 이동 기준점이 촬영 기준점에서 착륙시마다 갱신되므로, 드론의 이동 경로가 길어짐에도 불구하고 오차가 누적되어 큰 오차 범위로 이동되는 것이 방지되게 된다.In particular, since the path movement reference point is updated every landing from the shooting reference point, errors are accumulated and moved to a large error range even though the movement path of the drone becomes longer.
본 발명의 또 하나의 양상은 드론을 이용한 구조물 검사 방법에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 방법의 플로우다이어그램이다. Another aspect of the present invention relates to a method of inspecting a structure using a drone. 2 is a flow diagram of a method for inspecting a structure using a drone according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면 상기 구조물 검사 방법은 먼저, Referring to Figure 2, the structure inspection method first,
(a) 드론이 영점 기준 칩을 인식하여 구조물 상의 드론 출발 위치를 파악한다. 즉 근거리 무선통신 수동 소자인 영점 기준 칩으로부터 출발 지점에 대한 정확한 위치정보를 수신하게 된다.(a) The drone recognizes the zero-point reference chip to determine the starting position of the drone on the structure. That is, accurate location information for the starting point is received from the zero reference chip, which is a passive element for short-range wireless communication.
(b) 이어서 상기 드론은 데이터베이스로부터 수신된 검사대상 구조물의 구조정보 및 검측위치정보를 기준으로 드론 제어부가 제1 촬영 기준점까지의 이동 경로를 설정하게 된다. 이때 상기 드론 제어부는 데이터베이스로부터 제공받는 검사 대상물의 구조정보에 따라, 드론과 검측대상부위 사이의 장애물 등과 충돌을 회피할 수 있는 경로를 선택하여 이동 경로로 설정할 수 있게 된다.(b) Subsequently, the drone controller sets a moving path to the first photographing reference point based on the structure information and the detection location information of the structure to be inspected received from the database. At this time, the drone control unit may select a path that can avoid collision, such as an obstacle between the drone and the detection target, according to the structure information of the object to be inspected provided from the database, and set it as a moving path.
물론 상기 경로는 상기 구조물 정보를 바탕으로 기 저장된 경로가 데이터베이스로부터 제공될 수도 있다.Of course, the path may be provided from a database in which a previously stored path is provided based on the structure information.
(c) 상기와 같이 검측대상부위까지의 이동 경로로 설정한 드론은 이어서 상기 제1 촬영 기준점까지 이동하게 된다.(c) As described above, the drone set as the movement path to the detection target area is then moved to the first photographing reference point.
(d) 상기 제1 촬영 기준점까지 이동한 드론은 제1 촬영 기준점에서 발신 칩의 원거리 무선통신 모듈에 의한 반사신호를 수신하게 된다.(d) The drone moving to the first photographing reference point receives a reflected signal from the remote wireless communication module of the transmitting chip at the first photographing reference point.
(e) 드론이 상기 원거리 무선통신 모듈에 의한 반사신호를 수신하게 되면 드론은 신호 강도가 높은 쪽으로 더욱 이동하게 된다. 만일 드론이 원거리 무선통신 모듈에 의한 반사신호를 수신하지 못하는 경우 상기 (b) 단계의 경로상에서 드론이 이동하면서 계속적으로 반사신호 수신을 시도하게 된다.(e) When the drone receives the reflected signal from the long-distance wireless communication module, the drone moves further toward the higher signal strength. If the drone cannot receive the reflected signal from the long-distance wireless communication module, the drone continuously attempts to receive the reflected signal while moving along the path of step (b).
(f) 신호 강도가 높은 쪽으로 더욱 이동한 드론이 이어서 단거리 무선통신 모듈에 의한 반사신호를 수신하게 되면 드론은 상기 반사신호에 따라 제1 촬영 기준점에 착륙하게 된다. 이때 원거리 무선통신 모듈은 수 미터 이내의 거리에서 신호를 주고받을 수 있으며, 근거리 무선통신 모듈은 수 센티 이내의 거리에서 각종 정보처리 기기들간에 정보를 교환할 수 있다.(f) When the drone moving further toward the higher signal strength subsequently receives the reflected signal from the short-range wireless communication module, the drone lands at the first shooting reference point according to the reflected signal. At this time, the long-distance wireless communication module can exchange signals within a few meters, and the short-range wireless communication module can exchange information between various information processing devices within a few centimeters.
(g) 제1 촬영 기준점에 착륙한 드론은 이어서 발신 칩으로부터 촬영정보를 수신하게 되고, 상기 수신된 촬영정보에 따라 드론의 촬영부가 검측대상부위를 촬영하게 된다.(g) The drone landing at the first photographing reference point then receives photographing information from the sending chip, and the photographing unit of the drone photographs the detection target area according to the received photographing information.
(h) 이어서 드론은 상기 검측대상부위의 촬영된 이미지 데이터 및 식별정보를 드론 통신 모듈에서 지상제어단말기로 송신하함으로써 제1 촬영 기준점에서의 검사가 종료된다.(h) Subsequently, the drone transmits the captured image data and identification information of the detection target area from the drone communication module to the ground control terminal, thereby ending the inspection at the first shooting reference point.
본 발명에 따른 상기 구조물 검사 방법에 있어서, 상기 방법은 검사대상 구조물의 모든 검측대상부위에 대하여 각각 촬영 기준점을 미리 설정한 후, 검사대상 구조물의 모든 검측대상부위에 대하여 상기 단계 (b) 내지 단계 (h)의 과정을 반복하게 된다.In the structure inspection method according to the present invention, the method comprises steps (b) to steps (b) to step (b) to each of the detection target parts of the structure to be inspected after setting a reference point for each of the detection target parts of the structure to be inspected in advance. The process of (h) is repeated.
이때 본 발명에 따르면, 경로 이동 기준점이 촬영 기준점에서 착륙시마다 갱신되므로, 드론의 이동 경로가 길어짐에도 불구하고 오차가 누적되어 큰 오차 범위로 이동되는 것이 방지되게 된다.In this case, according to the present invention, since the path movement reference point is updated every time the landing from the photographing reference point, errors are accumulated and moved to a large error range even though the movement path of the drone becomes longer.
본 발명에 따른 검사 방법에 사용되는 드론은 위에서 설명한 바와 같으므로 중복 설명은 생략한다.Since the drone used in the inspection method according to the present invention is the same as described above, a duplicate description will be omitted.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 드론을 이용한 구조물 검사 방법은, 드론을 검사 대상물의 촬영 기준점에 착륙시켜 촬영을 수행함으로써 종래와 같이 드론이 공중에서 수시로 움직이기 때문에 정확한 검사를 수행할 수 없는 문제점을 해결하고 검사 대상물을 정확하게 촬영할 수 있는 효과가 있다.As described above, the method of inspecting a structure using a drone according to the present invention solves a problem in that accurate inspection cannot be performed because the drone moves frequently in the air as in the prior art by landing the drone at a shooting reference point of the object to be inspected. It has the effect of solving and accurately photographing the object to be inspected.
또한, 산악지역이나 지하관로 내부 등 사람의 접근이 어렵거나 도로횡단 구조물 구간 등과 같이 사람의 접근이 위험한 구간에 설치된 구조물에 대하여, 드론을 이용함으로써 안전하고 정확하게 구조물의 상태를 검사할 수 있는 효과가 있다.In addition, for structures installed in areas where human access is difficult, such as in mountainous areas or underground pipelines, or in areas where human access is dangerous, such as cross-road structure sections, there is an effect of safely and accurately inspecting the condition of structures by using a drone. have.
위에서 본 발명의 바람직한 구현예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the addition, change, deletion or addition of components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims for those of ordinary skill in the relevant technical field Various modifications and changes can be made to the present invention by means of the like, and this will also be said to be included within the scope of the present invention. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
100 : 데이터베이스 110 : 구조물 설계정보
120 : 검측대상부위 위치정보 200 : 발신 칩
210 : 원거리 무선통신 모듈 220 : 근거리 무선통신 모듈
230 : 영점 기준 칩 300 : 드론
310 : 구동부 320 : 위치정보 연산부
330 : 드론 제어부 340 : 인식 모듈
350 : 촬영부 360 : 드론 통신 모듈
400 : 지상제어단말기 410 : 단말기 통신 모듈
420 : 단말기 제어부 430 : 디스플레이부100: database 110: structure design information
120: location information of the target site 200: sending chip
210: long-distance wireless communication module 220: short-range wireless communication module
230: zero reference chip 300: drone
310: drive unit 320: position information calculation unit
330: drone control unit 340: recognition module
350: photographing unit 360: drone communication module
400: ground control terminal 410: terminal communication module
420: terminal control unit 430: display unit
Claims (3)
상기 검측대상부위의 촬영을 위해 촬영 기준점에 설치되어, 검측대상부위에 대한 식별정보 및 촬영조건에 대한 촬영정보를 제공하는 발신 칩;
상기 검측대상부위에 대한 이미지를 촬영하여 실시간으로 전송하는 드론; 및
상기 드론으로부터 전송되는 데이터를 수집, 분석하는 지상제어단말기;를 포함하여 구성되고:
상기 드론에 의해 촬영된 이미지 데이터는,
상기 발신 칩으로부터 수신된 검측대상부위에 대한 식별정보가 포함되며:
상기 촬영정보는,
촬영시 카메라의 촬상방향 및 줌밍 조건을 포함하여 구성되고:
상기 드론은,
복수의 암 각각에 설치된 프로펠러로 비행을 위한 추진력을 공급하는 구동부;와
드론의 현재 비행 위치를 연산하는 위치정보 연산부;와
상기 위치정보 연산부에서 연산된 위치정보를 기준으로 드론의 비행 경로를 제어하는 드론 제어부;와
상기 발신 칩으로 기준신호를 송출하고, 상기 발신 칩으로부터 반사신호를 수신하는 인식모듈;과
상기 발신 칩으로부터 수신된 촬영정보를 기준으로 검측대상부위를 촬영하는 촬영부; 그리고
상기 지상제어단말기와 데이터를 송·수신하는 통신모듈;을 포함하여 구성되며:
상기 발신 칩은,
수동형 소자로서, 수신된 기준신호에 따라 상기 드론의 이동을 유도하는 반사신호를 발생시키는 원거리 무선통신 모듈과, 상기 드론으로 촬영정보를 제공하는 근거리 무선통신 모듈 및 상기 검사 대상 구조물 상의 드론 구동 시작 위치에 대한 정보를 NFC(near field communication) 방식으로 제공하는 영점 기준 칩을 포함하여 구성되고:
상기 드론 제어부는,
상기 원거리 무선통신 모듈의 반사신호 강도에 따라 촬영 기준점으로 드론의 이동을 유도하고:
상기 촬영부는,
상기 근거리 무선통신 모듈로부터 수신되는 촬영정보에 의해 카메라의 촬영조건을 조정하며:
상기 드론 제어부는,
상기 발신 칩의 근거리 무선통신 모듈로부터 수신되는 반사신호의 수신 여부에 따라 드론의 촬영 기준점 도착 여부를 판별하고:
상기 위치정보 연산부는,
GPS 모듈 및 모션 센서를 포함하여 구성되며:
상기 드론 제어부는,
상기 위치정보 연산부로부터 연산된 상기 드론의 위치를 기준으로, 상기 데이터베이스로부터 제공된 검측위치정보로 상기 드론의 이동 경로를 설정함을 특징으로 하는 비행 드론을 통한 구조물 검사 시스템.
A database for storing structural information on the design structure of the structure to be inspected and information on the location of the inspection target part among the structures to be inspected;
A transmission chip installed at a photographing reference point for photographing the detection target region, and providing identification information on the detection target region and photographing information on photographing conditions;
A drone that photographs and transmits an image of the detection target area in real time; And
A ground control terminal that collects and analyzes data transmitted from the drone; comprises:
The image data captured by the drone,
The identification information for the detection target site received from the sending chip is included:
The shooting information is,
When shooting, the camera's imaging direction and zooming conditions are included.
The drone,
A drive unit for supplying propulsion for flight with a propeller installed on each of the plurality of arms; And
Position information calculating unit for calculating the current flight position of the drone; And
A drone controller that controls a flight path of the drone based on the location information calculated by the location information calculator; And
A recognition module for transmitting a reference signal to the transmitting chip and receiving a reflected signal from the transmitting chip; and
A photographing unit for photographing a target area to be detected based on photographing information received from the sending chip; And
A communication module for transmitting and receiving data to and from the ground control terminal; comprises:
The sending chip,
As a passive device, a long-distance wireless communication module that generates a reflected signal that induces the movement of the drone according to a received reference signal, a short-range wireless communication module that provides photographing information to the drone, and a drone driving start position on the inspection target structure It is configured to include a zero-point reference chip that provides information on the NFC (near field communication) method:
The drone control unit,
Inducing the movement of the drone to the shooting reference point according to the reflected signal strength of the long-distance wireless communication module:
The photographing unit,
Adjusting the shooting conditions of the camera according to the shooting information received from the short-range wireless communication module:
The drone control unit,
It is determined whether or not the drone arrives at a shooting reference point according to whether a reflected signal received from the short-range wireless communication module of the sending chip is received:
The location information calculation unit,
It includes a GPS module and motion sensor and consists of:
The drone control unit,
A structure inspection system through a flying drone, characterized in that, based on the location of the drone calculated by the location information calculation unit, the movement path of the drone is set with the detection location information provided from the database.
상기 모션 센서는,
가속센서 및 자이로 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 비행 드론을 통한 구조물 검사 시스템.
The method of claim 1,
The motion sensor,
Structure inspection system through a flying drone, characterized in that it comprises an acceleration sensor and a gyro sensor.
상기 드론 제어부는,
상기 드론의 이동 경로를 설정함에 있어서,
상기 데이터베이스로부터 제공받는 구조정보에 따라, 드론과 검측대상부위 사이의 충돌 회피 경로를 선택하여 이동 경로로 설정함을 특징으로 하는 비행 드론을 통한 구조물 검사 시스템.The method of claim 1,
The drone control unit,
In setting the movement path of the drone,
A structure inspection system using a flying drone, characterized in that, according to the structure information provided from the database, a collision avoidance path between the drone and the detection target is selected and set as a moving path.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200106309A KR102209882B1 (en) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | Structure inspection system and method using dron |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200106309A KR102209882B1 (en) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | Structure inspection system and method using dron |
Related Parent Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101583723B1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-01-08 | 단국대학교 산학협력단 | Interactive synchronizing system of BIM digital model and Real construction site |
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- 2020-08-24 KR KR1020200106309A patent/KR102209882B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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| KR20200106012A (en) | 2020-09-10 |
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