KR102546975B1 - 철근 지름 측정 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR102546975B1 KR1020220097977A KR20220097977A KR102546975B1 KR 102546975 B1 KR102546975 B1 KR 102546975B1 KR 1020220097977 A KR1020220097977 A KR 1020220097977A KR 20220097977 A KR20220097977 A KR 20220097977A KR 102546975 B1 KR102546975 B1 KR 102546975B1
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심성한
김민구
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 철근 지름 측정 방법은 광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하는 단계, 상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하는 단계, 상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하는 단계, 상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하는 단계 및 상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

철근 지름 측정 방법 및 시스템{METHOD OF MEASURING REBAR DIAMETER AND SYSTEM THEREOF}
본 발명은 철근 지름 측정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 레이저 스캐닝을 이용한 철근 지름 측정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 건설 현장에서 콘크리트 타설 전에 철근 조립이 완성된 상태에서 시공 도면에 정하여진 규격의 철근이 사용되었는지 여부를 확인하는 단계에서는 스케일을 활용한 감독자 또는 감리자의 육안 판독 검사에 의존하고 있는 실정이다. 또한, 검사된 결과를 추후 확인하거나 보고서 작성용으로 철근 조립체에 스케일을 인접 배치하고 카메라 촬영 이미지를 취득하여 별도로 보관하는 정도에 그치고 있어서, 검사 자료의 신뢰성과 검사 결과 데이터의 활용도가 매우 낮은 상황으로서, 특히 시공 현장에서 종이로 출력된 도면을 없애고 전산화된 캐드 도면 등을 디스플레이 장비로 확인하는 정보화 시공 현장에서는 위와 같이 현장에서 확인된 철근 규격이나 개수 및 배근 간격 등의 배근 정보를 기록할 수 있는 별도의 수단이 없기에 정보화 시공의 현장 보급에 장애가 될 수 있는 문제점이 있다. 한편, 최근 들어서는 스케일 또는 마커 등의 참조 수단을 구비한 반사판을 철근 조립체의 검사 대상 철근에 인접 배치하고 카메라 촬영하여 취득한 철근 이미지에 대한 데이터 프로세싱 과정을 통하여 철근의 지름에 따른 철근 규격을 확인하거나 배근 간격을 산출하는 기술들로 개발되고 있는 실정이나, 관련 기술 대부분의 경우에 마커 데이터 처리의 중요성을 간과하여 정확한 길이(크기) 참조 기준을 설정하지 못함으로써 이에 기초하여 산출된 배근 정보 데이터의 정확도가 낮은 문제점이 있다. 또한, 실제의 철근 영역의 이미지와 반사판에 투사되는 철근의 그림자 영역을 명확하게 분리할 수 있는 수단을 별도로 제시하고 않고 있기에 오차가 발생할 개연성이 높아서 실제 시공 현장에서 사용하기에 충분한 신뢰성을 얻지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 철근 지름을 정확히 측정하기 위한 스캔 지점을 획득할 수 있는 철근 지름 측정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철근 지름 측정 방법은, 광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하는 단계, 상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하는 단계, 상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하는 단계, 상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하는 단계 및 상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철근 지름 측정 장치는 송수신기, 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리 및 상기 하나 이상의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 하나 이상의 명령은, 광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하는 단계, 상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하는 단계, 상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하는 단계 상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하는 단계 및 상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철근 지름 측정 시스템은 철근 표면의 좌표를 획득하는 좌표 획득 장치, 상기 좌표 획득 장치로부터 철근 표면의 좌표를 제공받아, 상기 철근 표면의 좌표 가운데 스캔 지점을 결정하는 스캔 위치 결정 장치 및 상기 결정된 스캔 위치에서 철근의 지름을 획득하는 지름 획득 장치를 포함하고, 상기 스캔 위치 결정 장치는, 광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하고, 상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하고, 상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하고, 상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하고, 상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 철근 지름을 정확하게 측정할 수 있어, 철근 품질 검사 기술이 향상될 수 있다.
본 발명에 대해 더욱 이해하기 위해 포함되며 본 출원에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 원리를 설명하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 지름 측정 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 위치 결정 장치의 블록도이다.
도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 영역을 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 평면 상의 스캔 지점을 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 표면 상의 스캔 지점을 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 표면 상의 스캔 지점을 보정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 위치 결정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 14 내지 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 위치 획득 방법의 효과를 나타낸 개념도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 위치 획득 방법의 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 위치 결정 장치의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "전기적으로 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 전기적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 전기적으로 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 지름 측정 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 지름 측정 시스템(1)은 좌표 획득 장치(10), 스캔 위치 결정 장치(20) 및 지름 획득 장치(30)를 포함할 수 있다.
좌표 획득 장치(10)는 철근 표면의 좌표를 획득할 수 있다. 좌표 획득 장치(10)는 레이저 스캐너일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 좌표 확득 장치(10)는 철근 표면의 일지점에 광원을 방출할 수 있다. 여기에서, 광원은 레이저일 수 있다. 좌표 획득 장치(10)는 상기 철근 표면의 일지점으로부터 반사된 광원을 수신할 수 있다. 좌표 획득 장치(10)는 반사된 광원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 좌표 획득 장치(10)는 반사된 광원에 대한 정보를 기초로 철근 표면의 일지점에 대한 좌표를 획득할 수 있다.
좌표 획득 장치(10)는 반사된 광원으로부터 광원의 비행 시간을 측정할 수 있고, 비행 시간을 기초로 철근 표면의 일지점의 좌표를 획득할 수 있다. 좌표 획득 장치(10)는 반사된 광원으로부터 반사된 광원의 위상을 획득할 수 있고, 이를 방출한 광원의 위상과 비교하여 위상차를 획득할 수 있으며, 위상차를 통해 철근 표면의 일지점의 좌표를 획득할 수 있다. 또한, 좌표 획득 장치(10)는 삼각 측량법을 사용하여 철근 표면의 일지점의 좌표를 획득할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 좌표 획득 장치(10)는 철근 표면의 복수의 지점 각각에 대한 좌표를 획득할 수 있다.
좌표 획득 장치(10)는 철근 표면의 복수의 지점 각각에 대한 좌표를 스캔 위치 결정 장치(20)에 제공할 수 있다. 또한, 좌표 획득 장치(10)는 광원의 방출 지점에 대한 좌표를 스캔 위치 결정 장치(20)에 제공할 수 있다.
스캔 위치 결정 장치(20)는 철근 표면의 복수의 지점 각각에 대한 좌표 및 광원의 방출 지점에 대한 좌표를 좌표 획득 장치(10)로부터 제공받을 수 있다. 스캔 위치 결정 장치(20)는 철근 표면의 복수의 지점 각각에 대한 좌표 및 광원의 방출 지점에 대한 좌표를 기초로 스캔 위치를 결정할 수 있다. 여기에서, 스캔 위치는 철근 표면의 복수의 지점 각각에 대한 좌표 가운데 어느 하나일 수 있고, 철근의 지름을 측정하는데 최적의 좌표일 수 있다. 철근의 지름 분류 정확도가 가장 높은 좌표일 수 있다. 스캔 위치 결정 장치(20)는 스캔 위치를 지름 획득 장치(30)에 제공할 수 있다.
지름 획득 장치(30)는 스캔 위치를 스캔 위치 결정 장치(20)로부터 제공받을 수 있다. 지름 획득 장치(30)는 스캔 위치에서의 철근의 지름을 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 위치 결정 장치의 블록도이다. 도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 영역을 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 평면 상의 스캔 지점을 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 6 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근 표면 상의 스캔 지점을 획득하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 9 내지 12는 본 발명의 일 실시예예 따른 철근 표면 상의 스캔 지점을 보정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 스캔 위치 결정 장치(20)는 모델 생성부(21), 보정부(23) 및 스캔 위치 결정부(25)를 포함할 수 있다.
모델 생성부(21)는 철근 표면의 복수의 지점 각각에 대한 좌표 및 광원의 방출 지점에 대한 좌표를 기초로 기하학적 모델을 생성할 수 있다. 여기에서, 기하학적 모델은 좌표 획득 장치(10) 및 철근 사이의 기하학적 관계에 대한 모델일 수 있다.
모델 생성부(21)는 철근 표면의 복수의 지점 각각에 대한 좌표 가운데 철근 단면에서의 2개의 접점을 획득할 수 있다. 도 3과 같이 X-Z 축은 철근 단면과 평행하고, Y축은 철근의 길이 방향에 따라 설정되는 경우, 모델 생성부(21)는 다음 수학식 1 내지 2를 기초로 철근 단면에서의 2개의 접점을 획득할 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00001
Figure 112022082219785-pat00002
수학식 1 내지 2에서,
Figure 112022082219785-pat00003
,
Figure 112022082219785-pat00004
및
Figure 112022082219785-pat00005
는 철근 단면에서의 2개의 접점 (
Figure 112022082219785-pat00006
)의 x, y 및 z좌표일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00007
,
Figure 112022082219785-pat00008
및
Figure 112022082219785-pat00009
는 광원의 방출 지점(t)에 대한 x, y 및 z좌표일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00010
Figure 112022082219785-pat00011
및
Figure 112022082219785-pat00012
는 철근 단면의 중점(o)의 x, y 및 z좌표일 수 있다. 또한, i는 1 또는 2일 수 있다.
상기 수학식 1 내지 2를 기초로 획득한 철근 단면에서의 2개의 접점은 다음 수학식 3 내지 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00013
Figure 112022082219785-pat00014
Figure 112022082219785-pat00015
Figure 112022082219785-pat00016
Figure 112022082219785-pat00017
Figure 112022082219785-pat00018
수학식 3 내지 8에서, k1 및 k2는 다음 수학식 9 내지 10과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00019
Figure 112022082219785-pat00020
수학식 9 내지 10에서 r은 철근 단면의 지름일 수 있다.
모델 생성부(21)는 철근 단면에서의 2개의 접점을 기초로 스캔 영역을 획득할 수 있다. 여기에서, 스캔 영역은 철근 단면에서의 2개의 접점 사이의 곡선 가장 자리일 수 있다.
복수의 철근이 층을 이루어 설치된 경우, 하부층에 설치되는 철근은 상부 철근층에 의해 보이지 않는 차폐 문제(occlusion problem)가 발생할 수 있고, 모델 생성부(21)는 하부층에 설치되는 철근의 접점을 획득하기 어려울 수 있다.
도 4를 참조하면, 예를 들어, 모델 생성부(21)는 차폐 문제로 인해 하부층에 설치되는 철근 단면에서의 두개의 접점(
Figure 112022082219785-pat00021
및
Figure 112022082219785-pat00022
)가운데 어느 하나(
Figure 112022082219785-pat00023
)를 획득하기 어려울 수 있다. 모델 생성부(21)는 상기 수학식 1 내지 10을 기초로 두개의 접점(
Figure 112022082219785-pat00024
및
Figure 112022082219785-pat00025
)가운데 나머지 하나(
Figure 112022082219785-pat00026
)의 좌표를 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 광원의 방출 지점(t)과 상부층에 설치된 철근 단면에서의 접점(
Figure 112022082219785-pat00027
)을 연결하는 직선(
Figure 112022082219785-pat00028
)을 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 광원의 방출 지점(t)과 상부층에 설치된 철근 단면에서의 접점(
Figure 112022082219785-pat00029
)을 연결하는 직선(
Figure 112022082219785-pat00030
)과 하부층에 설치된 철근의 단면의 접점(
Figure 112022082219785-pat00031
)을 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 두개의 접점(
Figure 112022082219785-pat00032
및
Figure 112022082219785-pat00033
)가운데 나머지 하나(
Figure 112022082219785-pat00034
) 및 철근의 단면의 접점(
Figure 112022082219785-pat00035
)을 기초로 스캔 영역을 획득할 수 있다.
도 5를 참조하면, 모델 생성부(21)는 스캔 영역을 기초로 철근 상에 보조 평면을 생성할 수 있다. 보조 평면은 철근의 진행 방향과 평행할 수 있다. 예를 들어, 보조 평면은 X-Y축과 평행할 수 있다. 보조 평면의 수평 길이(Lp)는 철근의 진행 방향 길이(l)보다 클 수 있고, 보조 평면의 수직 길이(Wp)는 철근의 지름(r)보다 클 수 있다. 따라서 보조 평면은 철근을 완전히 덮을 수 있다. 철근의 진행 방향 X-Y축과 평행한 경우, 모델 생성부(21)는 다음 수학식 11을 기초로 보조 평면을 생성할 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00036
수학식 11에서
Figure 112022082219785-pat00037
는 보조 평면일 수 있고, Zo는 철근 단면의 중점(o)에서의 평면일 수 있고, d는 철근 단면의 중점(o)과 보조 평면사이의 거리일 수 있다.
모델 생성부(21)는 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 보조 평면 상에 일 지점을 기준점으로 선택할 수 있다. 보조 평면 상의 일 지점은 보조 평면의 모서리 지점일 수 있다. 모델 생성부(21)는 보조 평면 상의 일지점의 좌표를 기초로 수평 거리 및 수직 거리를 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 다음 수학식 12 내지 13을 기초로 수평 거리 및 수직 거리를 획득할 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00038
Figure 112022082219785-pat00039
수학식 12 내지 13에서,
Figure 112022082219785-pat00040
,
Figure 112022082219785-pat00041
및
Figure 112022082219785-pat00042
는 보조 평면 상의 일지점(
Figure 112022082219785-pat00043
)의 x, y 및 z좌표일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00044
는 수평 거리일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00045
는 수직 거리일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00046
는 광원의 수평 방향 분해능일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00047
는 광원의 수직 방향 분해능일 수 있다. 일 실시예에서,
Figure 112022082219785-pat00048
및
Figure 112022082219785-pat00049
는 동일할 수 있다.
모델 생성부(21)는 보조 평면 상의 일 지점, 수평 거리 및 수직 거리를 기초로 복수의 스캔 좌표를 획득할 수 있다. 예를 들어, 모델 생성부(21)는 보조 평면 상의 일 지점(
Figure 112022082219785-pat00050
)의 좌표(
Figure 112022082219785-pat00051
,
Figure 112022082219785-pat00052
+
Figure 112022082219785-pat00053
,
Figure 112022082219785-pat00054
) 및 수평 거리(
Figure 112022082219785-pat00055
)를 기초로 제1 수평 스캔 지점(
Figure 112022082219785-pat00056
)에서의 스캔 좌표(
Figure 112022082219785-pat00057
,
Figure 112022082219785-pat00058
+
Figure 112022082219785-pat00059
,
Figure 112022082219785-pat00060
), 제2 수평 지점(
Figure 112022082219785-pat00061
)에서의 스캔 좌표(
Figure 112022082219785-pat00062
,
Figure 112022082219785-pat00063
+
Figure 112022082219785-pat00064
,
Figure 112022082219785-pat00065
) 내지 제N 수평 지점(
Figure 112022082219785-pat00066
)에서의 스캔 좌표(
Figure 112022082219785-pat00067
,
Figure 112022082219785-pat00068
+
Figure 112022082219785-pat00069
,
Figure 112022082219785-pat00070
)를 획득할 수 있다. 여기에서,
Figure 112022082219785-pat00071
+
Figure 112022082219785-pat00072
는 보조 평면의 수평 길이(LP)보다 작거나 동일할 수 있다. 모델 생성부는 모델 생성부(21)는 보조 평면 상의 일 지점(
Figure 112022082219785-pat00073
)의 좌표 (
Figure 112022082219785-pat00074
,
Figure 112022082219785-pat00075
,
Figure 112022082219785-pat00076
) 및 수직 거리(
Figure 112022082219785-pat00077
)를 기초로 제1 수직 지점(
Figure 112022082219785-pat00078
)의 스캔 좌표(
Figure 112022082219785-pat00079
+
Figure 112022082219785-pat00080
,
Figure 112022082219785-pat00081
,
Figure 112022082219785-pat00082
), 제2 수직 지점(
Figure 112022082219785-pat00083
)의 스캔 좌표(
Figure 112022082219785-pat00084
+
Figure 112022082219785-pat00085
,
Figure 112022082219785-pat00086
,
Figure 112022082219785-pat00087
) 내지 제N 수직 지점(
Figure 112022082219785-pat00088
)의 스캔 좌표(
Figure 112022082219785-pat00089
+
Figure 112022082219785-pat00090
,
Figure 112022082219785-pat00091
,
Figure 112022082219785-pat00092
)를 획득할 수 있다. 여기에서,
Figure 112022082219785-pat00093
+
Figure 112022082219785-pat00094
는 보조 평면의 수직 방향 길이(WP)보다 작거나 동일할 수 있다.
모델 생성부(21)는 광원의 발광 지점 및 스캔 지점들 각각을 연결하는 각각의 직선을 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 다음 수학식 14를 기초로 광원의 발광 지점 및 스캔 지점들 각각을 연결하는 각각의 직선을 획득할 수 잇다.
Figure 112022082219785-pat00095
수학식 14에서, L은 광원의 발광 지점 및 스캔 지점들 각각을 연결하는 각각의 직선일 수 있고, xpi, ypi 및 zpi는 스캔 지점들의 x, y 및 z좌표일 수 있다. 예를 들어, 스캔 지점들은 상기 획득한 수평 방향 스캔 지점 또는 수직 방향 스캔 지점 가운데 하나일 수 있다.
모델 생성부(21)는 철근 표면의 스캔 지점을 획득할 수 있다. 여기에서, 철근 표면의 스캔 지점들은 광원의 발광 지점 및 상기 보조 평면 상의 스캔 지점들 각각의 직선과 상기 철근 표면의 각각의 교점일 수 있다. 도 8을 참조하면, 예를 들어, 모델 생성부(21)는 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선(Li)과 철근 표면의 교점(ni)을 스캔 지점으로 획득할 수 있다.
이를 상세히 설명하면, 모델 생성부(21)는 철근 단면의 스캔 지점을 획득할 수 있다. 도 7을 참조하면, 예를 들어, X-Z축은 철근 단면과 평행하고, Y축은 철근의 길이 방향에 따라 설정되는 경우, 모델 생성부(21)는 X-Y 축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선을 획득할 수 있다. 예를 들어, 모델 생성부(21)는 다음 수학식 15를 기초로 X-Y축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선을 획득할 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00096
수학식 15에서,
Figure 112022082219785-pat00097
는 X-Y축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선일 수 있고, xt 및 zt는 광원의 발광 지점(t)의 x 및 z 좌표일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00098
및
Figure 112022082219785-pat00099
는 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)의 x 및 z 좌표일 수 있다.
모델 생성부(21)는 X-Y축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선(
Figure 112022082219785-pat00100
)과 스캔 영역의 접점(ni)을 획득하는 방식으로 철근 단면의 스캔 지점을 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 다음 수학식 16을 기초로 철근 단면의 스캔 지점(ni)의 x 및 z 좌표를 획득할 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00101
수학식 16에서,
Figure 112022082219785-pat00102
는 철근 단면의 스캔 지점(ni)의 x 좌표일 수 있고,
Figure 112022082219785-pat00103
는 철근 단면의 스캔 지점(ni)의 z 좌표일 수 있다.
모델 생성부(21)는 철근 단면의 스캔 지점의 좌표를 기초로 철근 진행 방향에 대한 철근 표면의 스캔 지점을 획득할 수 있다.
예를 들어, 도 9을 참조하면, 모델 생성부(21)는 X-Z축은 철근 단면과 평행하고, Y축은 철근의 길이 방향에 따라 설정되는 경우, 모델 생성부(21)는 Y-Z 축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선을 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 수학식 17을 기초로 Y-Z 축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선을 획득할 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00104
수학식 17에서,
Figure 112022082219785-pat00105
는 Y-Z 축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선일 수 있다. 모델 생성부(21)는 X-Y축 상에서 광원의 발광 지점(t) 및 보조 평면 상의 스캔 지점(pi)을 연결하는 직선(
Figure 112022082219785-pat00106
)과 스캔 영역의 접점(ni)을 획득하는 방식으로 철근 표면의 스캔 지점(ni)을 획득할 수 있다. 여기에서, 철근 표면의 스캔 지점(ni)의 y 좌표는 다음 수학식 18과 같을 수 있다.
Figure 112022082219785-pat00107
수학식 18에서,
Figure 112022082219785-pat00108
철근 표면의 스캔 지점(ni)의 y 좌표일 수 있다. 또한, 철근 표면의 스캔 지점(ni)의 z 좌표는 철근 단면의 스캔 지점(ni)의 z 좌표와 동일할 수 있다. 모델 생성부(21)는 상기와 같은 과정을 반복적으로 수행하여 철근 단면의 복수의 스캔 지점을 획득할 수 있다. 모델 생성부(21)는 철근 표면의 복수의 스캔 지점을 보정부(23)에 제공할 수 있다.
보정부(23)는 철근 표면의 복수의 스캔 지점을 모델 생성부(21)로부터 제공받을 수 있다. 보정부(23)는 철근 표면의 복수의 스캔 지점 가운데 하부층에 설치되는 철근의 교합 영역에서의 스캔 지점을 제거할 수 있다. 도 10을 참조하면, 교합 영역은 연결 영역일 수 있다.
보정부(23)는 오클루전 영역(occlusion area)을 결정할 수 있다. 도 11을 참조하면 예를 들어, 오클루전 영역은 광원의 발광 지점과 상부층에 설치되는 철근에서의 접점들(
Figure 112022082219785-pat00109
및
Figure 112022082219785-pat00110
)을 연결하는 직선들(
Figure 112022082219785-pat00111
)과 하부층에 설치되는 철근의 교점들(
Figure 112022082219785-pat00112
,
Figure 112022082219785-pat00113
)을 획득할 수 있다. 보정부(23)는 하부층에 설치되는 철근의 교점들(
Figure 112022082219785-pat00114
,
Figure 112022082219785-pat00115
)로 이루어진 영역을 오클루전 영역으로 획득할 수 있다. 여기에서, 오클루전 영역은 하부층에 설치된 철근의 진행방향과 동일할 수 있다. 보정부(23)는 오클루전 영역에 포함된 철근 표면의 스캔 지점을 제거할 수 있다.
보정부(23)는 측정 노이즈를 획득할 수 있다. 도 11을 참조하면, 예를 들어, 보정부(23)는 값은 분산(
Figure 112022082219785-pat00116
) 및 평균(
Figure 112022082219785-pat00117
)을 기초로 측정 노이즈를 획득 (
Figure 112022082219785-pat00118
)할 수 있다.
보정부(23)는 측정 노이즈를 기초로 철근 표면의 스캔 지점을 보정할 수 있다. 도 12를 참조하면, 예를 들어, 보정부(23)는 측정된 철근 표면의 스캔 지점 (
Figure 112022082219785-pat00119
)의 좌표
Figure 112022082219785-pat00120
에 대한 보정을 수행하여 보정된 철근 표면의 스캔 지점 (
Figure 112022082219785-pat00121
)의 좌표
Figure 112022082219785-pat00122
를 획득할 수 있다. 보정부(23)는 보정된 철근 표면의 스캔 지점을 스캔 위치 결정부(25)에 제공할 수 있다.
스캔 위치 결정부(25)는 보정된 철근 표면의 스캔 지점을 보정부(23)로부터 제공받을 수 있다. 도 13을 참조하면, 스캔 위치 결정부(25)는 잠재적인 좌표 측정 장치(10)의 위치를 생성할 수 있고, 상기보정된 철근 표면의 스캔 지점에서의 시뮬레이션을 수행하여 철근의 레이아웃을 획득할 수 있고, 이를 기초로 스캔 위치를 결정할 수 있다. 여기에서, 스캔 위치 결정부(25)는 미리 학습이 수행된 머신러닝 알고리즘을 사용하여 스캔 위치를 결정할 수 있다.
도 14 내지 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 위치 획득 방법의 효과를 나타낸 개념도이다.
도 14를 참조하면, 상기와 같은, 방법으로 결정된 스캔 위치에서 시뮬레이션을 수행한 경우에 실제 철근의 모형과 거의 일치하는 것을 확인할 수 있다.
도 15를 참조하면, 7개의 스캔 위치에서 스캔을 수행한 경우에 표 1과 같이 스캔 밀도 및 스캔 범위에서 일치성이 높은 것을 확인할 수 있다.
[표 1]
Figure 112022082219785-pat00123
또한, 도 16을 참조하면, 철근 지름 분류에서도 높은 정확도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 위치 획득 방법의 흐름도이다.
도 17을 참조하면, 스캔 위치 결정 장치는 철근 표면 상의 스캔 지점을 획득할 수 있다(S1710). 스캔 위치 결정 장치(20)는 광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하고, 상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하고, 상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하고, 상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득할 수 있다.
스캔 위치 결정 장치는 상기 획득한 스캔 지점을 보정할 수 있다(S1720).
스캔 위치 결정 장치(20)는 상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점 가운데 상기 철근의 교합 영역에서의 스캔 지점을 제거하고, 획득한 스캔 지점을 보정할 수 있다. 스캔 위치 결정 장치는 오클루전 영역을 획득할 수 있고, 상기 오클루전 영역에 존재하는 스캔 지점을 제거할 수 있다. 스캔 위치 결정 장치(20)는 측정 노이즈를 획득할 수 있고, 이를 기초로 획득한 철근 표면의 스캔 지점을 보정할 수 있다.
스캔 위치 결정 장치는 보정된 스캔 지점 가운데 철근 지름을 측정하기 위한 스캔 지점을 선택할 수 있다(S1730). 스캔 위치 결정 장치(20)는 미리 학습이 수행된 머신러닝 알고리즘을 기초로 보정된 스캔 지점 가운데 철근 지름을 측정하기 위한 스캔 지점을 선택할 수 있다
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 위치 결정 장치의 블록도이다.
도 18의 스캔 위치 결정 장치(1800)는 도 2의 스캔 위치 결정 장치(20)와 동일할 수 있다. 충돌 방지 장치(1800)는 적어도 하나의 프로세서(1810), 메모리(1820) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(1830)를 포함할 수 있다. 또한, 충돌 방지 장치(1800)는 입력 인터페이스 장치(1850), 출력 인터페이스 장치(1850), 저장 장치(1860) 등을 더 포함할 수 있다. 충돌 방지 장치(1800)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus, 1870)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 충돌 방지 장치(1800)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(470)가 아니라, 프로세서(1810)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(1810)는 메모리(1820), 송수신 장치(1830), 입력 인터페이스 장치(1840), 출력 인터페이스 장치(1850) 및 저장 장치(1860) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(1810)는 메모리(1820) 및 저장 장치(1860) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(1810)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(1820) 및 저장 장치(1860) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(1820)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 대부분의 용어는 해당 분야에서 널리 사용되는 일반적인 것들에서 선택되지만, 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선택되며 그 의미는 필요에 따라 다음 설명에서 자세히 서술한다. 따라서 본 발명은 용어의 단순한 명칭이나 의미가 아닌 용어의 의도된 의미에 근거하여 이해되어야 한다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

  1. 광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하는 단계;
    상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하는 단계;
    상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하는 단계;
    상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는 단계는,
    상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점 가운데 상기 철근의 교합 영역에서의 스캔 지점을 제거하는 단계를 포함하는, 철근 지름 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 평면은 상기 철근의 진행 방향과 평행한, 철근 지름 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 평면의 상의 일 지점은 상기 보조 평면의 모서리인, 철근 지름 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 평면의 수평 방향 길이는 상기 철근의 진행 방향 길이보다 크고, 상기 보조 평면의 수직 방향 길이는 상기 철근의 단면의 지름보다 큰, 철근 지름 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하는 단계는,
    상기 광원의 방출 지점의 좌표, 상기 보조 평면 상의 일 지점의 좌표 및 상기 광원의 수평 방향 분해능을 기초로 수평 거리를 획득하는 단계; 및
    상기 광원의 방출 지점의 좌표, 상기 보조 평면 상의 일 지점의 좌표 및 상기 광원의 수직 방향 분해능을 기초로 수직 거리를 획득하는 단계를 포함하는, 철근 지름 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하는 단계는,
    상기 광원의 발광 지점 및 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 연결하는 직선을 획득하는 단계; 및
    상기 광원의 발광 지점 및 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 연결하는 직선과 상기 철근 표면의 교점을 획득하는 단계를 포함하는, 철근 지름 측정 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보정된 철근 표면의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 지름을 측정하기 위한 스캔 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 철근 지름 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 철근 지름을 측정하기 위한 스캔 위치를 결정하는 단계는,
    미리 학습이 수행된 머신러닝 알고리즘을 사용하는, 철근 지름 측정 방법.
  10. 송수신기;
    하나 이상의 명령을 저장하는 메모리; 및
    상기 하나 이상의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 하나 이상의 명령은,
    광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하는 단계;
    상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하는 단계;
    상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하는 단계;
    상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는 단계는,
    상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점 가운데 상기 철근의 교합 영역에서의 스캔 지점을 제거하는 단계를 포함하는, 철근 지름 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 평면은 상기 철근의 진행 방향과 평행한, 철근 지름 측정 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 보조 평면의 상의 일 지점은 상기 보조 평면의 모서리인, 철근 지름 측정 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 보조 평면의 수평 방향 길이는 상기 철근의 진행 방향 길이보다 크고, 상기 보조 평면의 수직 방향 길이는 상기 철근의 단면의 지름보다 큰, 철근 지름 측정 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하는 단계는,
    상기 광원의 방출 지점의 좌표, 상기 보조 평면 상의 일 지점의 좌표 및 상기 광원의 수평 방향 분해능을 기초로 수평 거리를 획득하는 단계; 및
    상기 광원의 방출 지점의 좌표, 상기 보조 평면 상의 일 지점의 좌표 및 상기 광원의 수직 방향 분해능을 기초로 수직 거리를 획득하는 단계를 포함하는, 철근 지름 측정 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하는 단계는,
    상기 광원의 발광 지점 및 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 연결하는 직선을 획득하는 단계; 및
    상기 광원의 발광 지점 및 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 연결하는 직선과 상기 철근 표면의 교점을 획득하는 단계를 포함하는, 철근 지름 측정 장치.
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서,
    상기 보정된 철근 표면의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 지름을 측정하기 위한 스캔 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 철근 지름 측정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 철근 지름을 측정하기 위한 스캔 위치를 결정하는 단계는,
    미리 학습이 수행된 머신러닝 알고리즘을 사용하는, 철근 지름 측정 장치.
  19. 철근 표면의 좌표를 획득하는 좌표 획득 장치;
    상기 좌표 획득 장치로부터 철근 표면의 좌표를 제공받아, 상기 철근 표면의 좌표 가운데 스캔 지점을 결정하는 스캔 위치 결정 장치; 및
    상기 결정된 스캔 위치에서 철근의 지름을 획득하는 지름 획득 장치를 포함하고,
    상기 스캔 위치 결정 장치는,
    광원의 방출 지점 및 철근 표면의 접점을 기초로 철근 표면의 스캔 범위를 획득하고, 상기 스캔 범위을 기초로 상기 철근 상에 보조 평면을 생성하고, 상기 광원의 방출 지점 및 상기 보조 평면 상의 일 지점을 기초로 상기 보조 평면 상에 스캔 지점을 획득하고, 상기 보조 평면 상의 스캔 지점을 기초로 상기 철근 표면의 스캔 지점을 획득하고, 상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점 가운데 상기 철근의 교합 영역에서의 스캔 지점을 제거하여 상기 획득한 철근 표면의 스캔 지점에 대한 보정을 수행하는, 철근 지름 측정 시스템.
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