KR102614439B1 - 드론을 이용한 승강로 측정 시스템 - Google Patents

드론을 이용한 승강로 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 드론을 이용한 승강로 측정 시스템에 관한 것으로, 승강로를 따라 상하로 승강 이동하며 승강로의 측정정보를 수집하는 드론과, 상기 드론을 조종하는 조종기로 구성되되; 상기 드론은 레이저 광을 방출하여 승강로의 사방을 스캔하는 LiDAR센서와, 승강로의 하부로부터의 고도 측정을 위한 고도측정기와, 시간동기화를 위해 실시간 계측된 시간 정보를 제공하는 RTC와, 상기 LiDAR센서를 통해 획득한 스캔 정보와 상기 고도측정기에서 측정된 고도 정보를 상기 RTC의 시간 정보에 따라 동기화하는 드론제어부와, 상기 드론제어부에서 시간에 따라 동기화된 스캔 정보와 고도 정보를 저장하는 저장부를 포함하고; 상기 조종기는 상기 LiDAR센서의 스캔을 명령하는 스캔버튼과, 상기 스캔버튼의 스캔신호가 입력되면 상기 드론으로 출력하는 조종기제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면 승강기의 설치 전에 드론에 장착된 라이더(LiDAR) 및 거리측정기를 통해 승강기 설치를 위한 공간인 승강로의 상황을 정확하게 실측할 수 있고, 드론의 자유로운 이동을 통한 실측이 가능해 승강로의 상황 측정 시간을 대폭 절감할 수 있으며, 승강로의 상황을 연속적으로 측정할 수 있고 그로 인해 승강로의 상황 측정시 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있다.

Description

드론을 이용한 승강로 측정 시스템 {Elevator hoistway measurement system using drones}
본 발명은 드론을 이용한 승강로 측정 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 승강기 설치를 위한 공간인 승강로를 스캐닝하고 이를 3D화시켜 정확한 도면을 제작하기 위해 드론과 라이더(LiDAR) 및 거리측정기술을 적용하여 승강기의 설치 전에 승강로의 상황을 실측할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 승강기(Elevator)는 대부분 건물 내부의 수직으로 형성되는 승강로 내에 설치된다.
이러한 승강기가 이동하는 승강로는 건물의 초기 설계 시 반영되는 핵심 구조물이며 대부분 건물의 최하층에서 맨 꼭대기 층까지 하나의 공간으로 이루어진다. 특히 승강기의 올바른 설치를 위해서는 승강로의 측정이 매우 중요하다.
한편, 승강기의 설치는 전체 건물의 공간 활용성과 밀접하게 연결되어 설계되는데, 이는 승강로의 크기로 인해 건물내부 공간 활용성이 낮아지는 사항을 방지하기 위해 가급적 기하학적 공차를 많이 배려하지 않기 때문이다.
따라서 승강기를 설치하기 전에 승강로의 상황을 정확하게 실측하는 것은 매우 중요한 사항이며 만일 실측이 정확하지 않는 경우 야기될 수 있는 문제점은 다음과 같다.
첫째, 승강기의 좋은 승차감을 보장하기 위해서는 승강로가 큰 오차 없이 곧아야 한다. 만일 오차가 심한 경우 승강기의 가이드 레일이 휘어진다면 레일을 따라 고속으로 이동할 때 승강기가 심하게 진동할 수 있다. 또한 승강로 도어를 위한 개구부의 위치가 일정하지 않으면 승강기를 타고 내리는 승강장과 승강기의 정차 위치 사이에 틈이 벌어져 승, 하차 시 불안감을 유발하거나 때때로 끼임 사고와 같은 큰 사고를 유발 할 수 있기 때문이다.
둘째, 승강기를 위한 승강로의 단면은 엘리베이터가 잘 맞도록 전체 길이에 걸쳐 허용공차 내에서만 건축되어야 한다. 이것은 건물의 층별 공간을 최대한 활용하고 승강기가 차지하는 공간을 최소화하기 위해 가급적 많은 공차를 허용하지 않음으로서 건물의 활용도를 극대화하기 위함을 목적으로 하기 때문이다. 따라서 승강기의 설치 시 공간적인 불규칙성에 적응할 수 있는 공간이 적기 때문에 사전 실측은 특히 중요하다.
셋째, 승강기의 설치 중에 승강기 승강로의 공차 문제를 감지하면 건설 현장에서는 시정 조치를 요구하는데 이는 새로운 승강로 레일을 요구하거나 레일과 관련된 각종 브라켓 자재를 새로 제작을 요구 하거나 경우에 따라 콘크리트의 일부분을 제거하면서 설치를 진행하여야 함에 따라 계획에 반영되지 않은 작업이 야기된다. 이는 예상치 못한 재료비의 추가와 물류비용 및 중복작업으로 인한 비용이 발생되며 나아가 공사기간이 늘어남으로서 추가적인 비용이 발생하는 재정적인 손해 뿐 아니라 콘크리트 부분 제거와 같은 위험 난이도가 높은 작업으로 인해 종종 산업재해를 야기하는 중요한 요소이기도 하다.
이상에서 열거한 문제점들로부터 알 수 있듯이 건설 현장의 공사의 지연과 혼란을 방지하고 추가적인 제작비용 방지와 산업재해 발생 환경에 대한 노출을 최소화하기 위해서는 승강로에 대한 정확한 사전 측정정보는 필수적이다.
한편, 승강기의 설치 전에 승강로의 상황을 실측 가능한 기술의 일예로 등록특허 제10-1883121호(참고문헌 1) 등이 제안된 바 있으나, 이는 엘리베이터 승강로 치수 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것으로, 작업자가 승강로 내에 들어가지 않고 승강로 치수를 측정가능하나 작업자가 각 층별로 장치를 이동하면서 승강로 치수를 측정해야 하므로 여전히 작업자에게 위험하고 측정 시간 역시 많이 소요될 뿐만 아니라 승강로를 따라 치수를 연속적으로 측정할 수 없어 치수의 오차 발생 우려 역시 큰 문제점도 있다.
참고문헌 : 등록특허 제10-1883121호
따라서 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 승강기의 설치 전에 드론과 라이더(LiDAR) 및 거리측정기술을 적용하여 승강기 설치를 위한 공간인 승강로의 상황을 정확하게 실측할 수 있는 승강로 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 건설 현장의 공사의 지연과 혼란을 방지하고 추가적인 제작비용 방지와 산업재해 발생 환경에 대한 노출을 최소화하기 위해 필수적인 승강로에 대한 정확한 사전 측정정보의 획득이 가능한 승강로 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 승강로의 기하학적 도면을 정확하게 제작하고 공차 문제를 사전에 감지하여 승강기 제작 전에 승강로의 정확한 3D 모델을 얻어 물리적 승강기의 설치 전에 승강기 모델을 디지털 트윈 방식으로 가상으로 설치하여 봄으로서 종래의 다양한 문제점들을 극복할 수 있는 승강로 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
승강로를 따라 상하로 승강 이동하며 승강로의 측정정보를 수집하는 드론과, 상기 드론을 조종하는 조종기로 구성되되; 상기 드론은 레이저 광을 방출하여 승강로의 사방을 스캔하는 LiDAR센서와, 승강로의 하부로부터의 고도 측정을 위한 고도측정기와, 시간동기화를 위해 실시간 계측된 시간 정보를 제공하는 RTC와, 상기 LiDAR센서를 통해 획득한 스캔 정보와 상기 고도측정기에서 측정된 고도 정보를 상기 RTC의 시간 정보에 따라 동기화하는 드론제어부와, 상기 드론제어부에서 시간에 따라 동기화된 스캔 정보와 고도 정보를 저장하는 저장부를 포함하고; 상기 조종기는 상기 LiDAR센서의 스캔을 명령하는 스캔버튼과, 상기 스캔버튼의 스캔신호가 입력되면 상기 드론으로 출력하는 조종기제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 승강로 측정 시스템을 제공한다.
이때, 상기 드론은 승강로의 하부 영상을 촬영하는 카메라를 더 포함하고; 상기 조종기는 상기 카메라에서 촬영되는 영상 정보를 수신하여 디스플레이하는 영상표시부와, 상기 고도측정기에서 측정되는 드론의 고도 정보를 표시하는 고도표시부를 더 포함하며; 상기 조종기의 조종기제어부는 상기 드론으로부터 영상 정보와 고도 정보가 수신되면 상기 영상표시부와 고도표시부로 표시하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 승강로 최하층에는 드론의 수직 이동에 대한 정확성을 보장하기 위해서 중심점이 표시된 마커가 구비되고, 상기 중심점에서 일정 거리를 이격하여 식별 가능한 색상의 보조표시가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 드론제어부는 승강로의 고도에 따른 3D 이미지를 구성할 수 있도록 고도측정기인 레이저 센서의 고도 정보가 획득되는 시간과 LiDAR센서의 스캔 정보가 획득되는 시간을 동기화하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 조종기는 드론의 현재 위치에서 승강로 4면에 대한 스캔의 동작을 지시하기 위한 스캔버튼이 구비되며, 작업자의 조작에 따른 스캔버튼의 스캔신호가 조종기제어부에 입력되면 제2통신부를 통해 무선으로 스캔신호를 전송하고; 상기 드론은 제1통신부를 통해 무선으로 스캔신호가 수신되면 드론제어부는 LiDAR센서 및 고도측정기를 제어하여 스캔 정보와 고도 정보를 획득하고 RTC의 시간 정보에 근거하여 동기화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 승강기의 설치 전에 드론에 장착된 라이더(LiDAR) 및 거리측정기를 통해 승강기 설치를 위한 공간인 승강로의 상황을 정확하게 실측할 수 있고, 드론의 자유로운 이동을 통한 실측이 가능해 승강로의 상황 측정 시간을 대폭 절감할 수 있으며, 승강로의 상황을 연속적으로 측정할 수 있고 그로 인해 승강로의 상황 측정시 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있다.
또한 본 발명은 작업자가 위험상태 노출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 LiDAR센서를 통해 획득한 스캔 정보와 상기 고도측정기에서 측정된 고도 정보를 시간 정보에 따라 동기화함에 따라 추후 승강로의 기하학적 도면을 정확하게 제작하고 공차 문제를 사전에 감지하여 승강기 제작 전에 승강로의 정확한 3D 모델을 얻어 물리적 승강기의 설치 전에 승강기 모델을 디지털 트윈 방식으로 가상으로 설치하여 봄으로서 승강기 설치 과정상에 발생할 수 있는 있는 다양한 문제점의 극복에도 유용하게 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 드론을 이용한 승강로 측정 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 드론을 이용한 승강로 측정 시스템의 제어 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 드론을 이용한 승강로 측정 시스템의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 시스템을 통해 측정된 정보를 이용하여 시간에 동기화된 거리 기반 클라우드 3D 이미지(영상) 생성 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 생성된 클라우드 3D 이미지(영상)에서 도어의 설치 위치를 추출하는 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 3D 포인트 클라우드 이미지를 기하학적 데이터를 활용할 수 있는 gDT(기하학적 디지털 트윈) 모델로 변환하는 예를 도시한 도면이다.
이하 본 발명에 따른 드론을 이용한 승강로 측정 시스템을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2에 의하면, 본 발명에 따른 드론을 이용한 승강로 측정 시스템은 승강로(H)를 따라 상하로 승강 이동하며 승강로의 측정정보를 수집하는 드론(100)과, 상기 드론(100)을 조종하는 조종기(200)로 구성된다.
이때 상기 드론(100)은 드론(100)의 구동을 담당하는 드론구동부(110)와, 드론(100)은 승강로(H)의 하부 영상을 촬영하는 카메라(120)와, 레이저 광을 방출하여 승강로(H)의 사방(벽면)을 스캔하는 LiDAR센서(130)와, 승강로(H)의 하부로부터의 고도 측정을 위한 고도측정기(140)와, 시간동기화를 위해 실시간 계측된 시간 정보를 제공하는 RTC(Real Time Clock)(150)와, 상기 드론구동부(110)를 제어하며 상기 LiDAR센서(130)를 통해 획득한 스캔 정보와 상기 고도측정기(140)에서 측정된 고도 정보를 상기 RTC(150)로부터 획득된 시간에 따라 동기화하는 드론제어부(160)와, 상기 드론제어부(160)에서 시간에 따라 동기화된 스캔 정보와 고도 정보를 저장하는 저장부(170)를 포함한다.
여기서 상기 드론(100)의 본체 하부에는 함체(101)를 구비하고, 그 함체(101)에 카메라(120), LiDAR센서(130), 고도측정기(140) 등을 구비할 수 있지만, 이에 한정하지 않고 각 구성의 특성에 따라 드론(100)의 다양한 위치에 구비할 수 있다.
그리고 상기 조종기(200)는 상기 드론(100)의 구동을 조종하는데 필요한 공지(公知)의 드론조종부(210)와, 상기 카메라(120)에서 촬영되는 영상 정보를 수신하여 디스플레이하는 영상표시부(220)와, 상기 고도측정기(140)에서 측정되는 드론(100)의 고도 정보를 표시하는 고도표시부(230)와, 상기 LiDAR센서(130)에게 스캔을 명령하는 스캔버튼(240)과, 상기 드론조종부(210)의 조종신호와 스캔버튼(240)의 스캔신호가 입력되면 상기 드론(100)으로 출력하고 상기 드론(100)으로부터 영상 정보와 고도 정보가 수신되면 상기 영상표시부(220)와 고도표시부(230)로 표시하는 조종기제어부(250)를 포함한다.
여기서 상기 드론(100)의 드론구동부(110)와 조종기(200)의 드론조종부(210)는 드론(100)의 조종을 하는데 필요한 공지(公知)의 구성이다.
아울러 상기 드론(100)은 제1통신부(180)를 더 구비하고 상기 조종기(200)는 제2통신부(260)를 더 구비하여 드론(100)과 조종기(200)간 정보 송수신이 이루어진다. 이때 상기 제1 및 제2통신부(180,260)은 드론(100)와 조종기(200)간 무선 데이터 통신이 가능하도록 공지의 무선통신모듈로 구성함이 바람직하다.
이하에서는 이러한 본 발명에 따른 드론을 이용한 승강로 측정 시스템의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
우선 본 발명에서는 승강로(H) 내에서 드론(100)의 수직 이동에 대한 정확성을 보장하기 위해서 중심점(M1)을 마크(표시)하며, 이를 위해 승강로(H) 최하층(일 예로 바닥면)에는 중심점(M1)이 표시된 마커(M)를 구비한다.
이에 더해 마커(M)의 중심점(M1)에서 일정 거리를 이격하여 식별 가능한 색상(칼라)의 보조표시(M2)를 구비한다. 이 경우 보조표시(M2)는 중심점(M1)을 찾기 위한 보조적 식별 표시로서 중심점(M1)에서 일정거리가 이격되어 감싸도록 사각의 형태로 테이프를 바닥에 부착하여 구성할 수 있다. 물론 상기 테이프는 사각 이외에도 원형이나 삼각, 오각 육각 등 다각 형태로 구성할 수도 있다.
한편, 상기 드론(100)에는 상기 마커(M)의 중심점(M1)을 찾기 위해 승강로(H)의 하부 영상을 촬영하는 카메라(120)가 구비된다. 이에 상기 카메라(120)를 통하여 승강로(H) 내에서 승강로(H) 최하층에 사전에 구비한 마커(M)의 중심점(M1)을 포함한 영상을 촬영할 수 있다.
이와 같이 드론(100)의 카메라(120)에 의해 촬영되는 승강로의 하부 방향(아랫 방향)에 대한 영상(이미지)는 실시간으로 조종기(200)에 수신되어 LCD 등으로 구성되는 영상표시부(220)로 디스플레이되어 작업자가 확인할 수 있다. 물론 작업자는 조종기(200)를 통해 마커(M)의 중심점(M1) 위치를 확인한 후 조종기(200)의 드론조종부(210)를 조작하여 드론(100)의 위치를 보정할 수 있다.
그리고 상기 드론(100)에 구비되는 고도측정기(140)는 승강로(H)의 하부로부터의 고도 측정을 위한 구성으로 일 예로 레이저 거리 측정기로 구성될 수 있다.
이러한 레이저 거리 측정기는 드론(100)의 하부에 장착되어 마커(M)의 중심점(M1)을 향해 레이저 펄스를 방출하고 펄스가 대상인 중심점(M1)에서 반사되어 수신되는 펄스의 시간차를 이용해 마커(M)의 중심점(M1)과 레이저 거리 측정기 사이의 거리를 실시간으로 빠르게 계산하며 이러한 거리값은 상기 드론(100)의 고도 정보로 그대로 이용하거나 드론(100)의 높이 등을 고려하여 보정함으로서 좀 더 정확한 실제 드론의 고도 정보를 산출할 수 있다.
다음으로 상기 LiDAR센서(130)의 LiDAR는“Light Detection And Ranging(광 감지 및 거리 측정)”의 약자로서, LiDAR센서(130)는 레이저 광을 방출하여 승강로(H)의 주변 즉 승강로 내부의 벽면을 스캔한다.
이러한 LiDAR센서(130)는 방출하는 레이저 광이 가장 가까운 표면에 닿으면 반사되어 다시 LiDAR센서(130)로 광이 돌아오기까지 소요되는 시간을 기록하거나 들어오는 신호의 위상 변위를 분석하여 가장 가까운 표면까지의 거리를 계산한다.
이와 같은 LiDAR센서(130)를 이용해 승강로 내부 벽면을 360도 촬영이 가능하며, 상기 LiDAR센서(130)를 통해 수신되는 스캔 정보는 저장부(170)에 기록되고 추후 컴퓨터로 분석되며 출력은 포인트 클라우드 데이터 형식의 표면 3D 맵을 구성할 수 있다.
그리고 상기 RTC(Real Time Clock)(150)는 시간 동기화를 위해 실시간 계측된 시간 정보를 제공하는 구성으로, 상기 LiDAR센서(130) 및 고도측정기(140)로부터 각기 획득되는 스캔 정보와 고도 정보는 정확한 맵핑이 이루어져야 하며 이를 위해 RTC(150)의 시간 정보를 이용한다.
이에 상기 드론제어부(160)는 고도측정기(140)인 레이저 센서의 고도 정보가 획득되는 시간과 LiDAR센서(130)의 스캔 정보가 획득되는 시간을 동기화함으로서, 추후 승강로(H)의 고도(높이)에 따른 3D 이미지(영상)를 구성할 수 있다. 물론 상기 드론제어부(160)에서 시간에 따라 동기화된 스캔 정보와 고도 정보는 저장부(170)에 저장되며, 이를 통해 추후 승강로(H)의 고도에 따른 3D 이미지를 구성할 수 있다.
이 경우 상기 저장부(170)에 저장되는 시간에 따라 동기화된 스캔 정보와 고도 정보는 공지(公知)의 USB 저장장치를 연결하여 데이터를 다운로드 할 수 있도록 설계함이 바람직하며, 이러한 USB 저장장치에 저장된 스캔 정보는 별도의 컴퓨터 등을 통해 분석하고 3D 이미지를 구성할 수 있다. 물론 상기 저장부(170)는 착탈식의 USB 저장장치로 구성함도 가능하며 이러한 정도의 설계변경 역시 본 발명의 권리범위에 속함은 자명하다.
한편, 상기 조종기(200)는 상기 드론(100)으로부터 영상 정보와 고도 정보가 수신되면 실시간으로 영상표시부(220)와 고도표시부(230)로 표시한다. 상기 영상표시부(220)는 마커(M)의 중심점(M1)을 실시간으로 확인하여 보상하기 위한 것으로 LCD로 구성함이 바람직하며, 상기 고도표시부(230)는 LCD 또는 세그먼트 LED 등으로 구성될 수 있다.
이러한 조종기(200)의 조종기제어부(250)는 작업자의 조작에 따라 드론조종부(210)로부터 조종신호가 입력되면 제2통신부(260)를 통해 무선으로 조종신호를 전송하고 드론(100)은 제1통신부(180)를 통해 무선으로 조종신호를 수신하게 되며 그에 따라 드론(100)의 드론제어부(160)는 드론구동부(110)를 제어한다.
또한 상기 조종기(200)는 드론(100)의 현재 위치에서 승강로(H) 4면에 대한 스캔의 동작을 지시하기 위한 스캔버튼(240)이 구비되며, 작업자의 조작에 따라 스캔버튼(240)의 스캔신호가 조종기제어부(250)에 입력되면 제2통신부(260)를 통해 무선으로 스캔신호를 전송한다. 그에 따라 드론(100)은 제1통신부(180)를 통해 무선으로 스캔신호가 수신되면, 드론제어부(160)는 LiDAR센서(130) 및 고도측정기(140)를 제어하여 스캔 정보와 고도 정보를 획득한다. 물론 상기 드론제어부(160)는 LiDAR센서(130)를 통해 획득한 스캔 정보와 고도측정기(140)에서 측정된 고도 정보를 RTC(150)로부터 획득된 시간 정보에 근거하여 동기화한 후 저장부(170)에 저장한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참고로 본 발명에 따른 드론을 이용한 승강로 측정 시스템의 작동 과정을 설명한다.
먼저 제1단계로서, 도 3을 참고하면 시간에 동기화되는 LiDAR센서(130)와 고도측정기(140)가 탑재된 드론(100)은 조종기(200)에 의해 제어되어 승강로(H) 내의 가장 저점에서 꼭대기 층으로 비행한다.
여기서 고도측정기(140)는 일종의 레이저 센서로 구성할 수 있으며 이를 통해 승강로(H) 내부의 저점에서 상부를 향해 비행하는 드론(100)의 높이를 측정한다. 그리고 LiDAR센서(130)는 360°촬영이 가능한 것으로 승강로(H)의 사방에 대한 스캔 정보를 획득한다. 이러한 LiDAR센서(130)와 고도측정기(140)의 스캔 정보와 고도 정보는 RTC(150)의 시간 정보를 이용해 동기화됨으로서 정확하게 매칭할 수 있다.
또한 상기 드론(100)은 카메라(120)를 통하여 승강로(H) 내에서 사전에 표시한 마커(M)의 중심점(M1)을 확인할 수 있도록 함으로서 드론(100)의 수직 비행에 대한 위치를 보정 할 수 있다. 즉 조종기(200)에는 LCD 등으로 이루어지는 영상표시부(220)가 구비되어 드론(100)으로 부터 승강로(H)의 아랫방향에 대한 영상 정보를 실시간으로 획득하여 표시하고, 이에 따라 작업자가 마커(M)의 중심부분에 대한 위치를 조종기(200)의 드론조종부(210) 조작을 통해 보정할 수 있다. 작업자는 드론(100)의 모든 위치가 정상이라고 판단한 경우 스캔버튼(240)을 조작하여 승강로(H)를 스캔한다. 이러한 스캔작업은 승강로의 최저점에서 최고점을 향하며 연속적으로 반복 수행한다.
제2단계에서는 드론(100)이 승강로(H) 내부에서 꼭대기 층을 향해 비행하면서 고도측정기(140)의 고도 정보와 시간에 동기화되며 LiDAR센서(130)로부터 연속적으로 수집된 스캔 정보 즉 승강로(H)의 사방에 대한 정확한 거리 데이터를 저장부(170)에 저장한다. 이러한 LiDAR센서(130)에서 수집된 스캔 정보는 컴퓨터를 기반으로 승강로의 3D 포인트 클라우드(3-D point-cloud) 모델로 변환한다. 스캔 정보의 위치는 고도측정기(140)의 고도 정보를 이용할 수 있다.
일예로 도 4를 참고하면, 드론(100)이 시간 t1과 t2 사이에 승강로(H)에서 이동시 드론(100)에 장착된 LiDAR센서(130)는 시간 t1에 스캔 정보를 획득하고 시간 t2에 또 다른 세트의 스캔 정보를 획득할 수 있으며, 이러한 시간 t1과 t2 사이의 LiDAR센서(130)의 상대적 움직임의 정량화는 RTC(150)의 시간 정보와 고도측정기(140)의 고도 정보를 매칭(통합)하여 도출할 수 있다.
이상의 제2단계를 통해 획득한 시간 정보과 고도(높이) 정보를 매칭한 LiDAR센서(130)의 스캔 정보를 이용하여 승강기를 설치하기 위한 승강로(H)의 전체 3D 포인트 클라우드를 만든다. 3차원 평면을 기반으로 하는 3D CAD 모델과 달리 3D 포인트 클라우드는 각각 3D 좌표가 있는 수백만 개의 포인트 집합이므로 훨씬 더 정확하다.
다음으로 제3단계에서는 승강로(H)의 도어 설치를 위한 개구부(E)의 위치가 컴퓨터 분석을 통하여 자동으로 감지되고 3D 모델에서 식별된다.
즉 제2단계에서 얻은 3D 포인트 클라우드는 승강로(H)에서 도어가 설치되는 위치를 감지하기 위해 전처리를 한다. 도 5를 참고하면 포인트 클라우드로부터 일정거리 이내에 있지 않은 4개의 승강로 벽면에 직선 평면을 맞추고 승강로의 도어 개구부의 4개 모서리 위치를 자동으로 결정한다.
그리고 제4단계에서는, 3D 포인트 클라우드 이미지를 기하학적 데이터를 활용할 수 있는 gDT(기하학적 디지털 트윈) 모델로 변환한다. 이는 3D 포인트 클라우드로 부터 시맨틱 정보를 추론하여 드론(100)으로부터 스캔된 기존 승강로(H)의 디지털 트윈을 생성한다. 도 6을 참고하면 도어 설치를 위한 개구부(E)의 위치를 포함하는 디지털 트윈 승강로의 3D모델에 설치를 위한 가상의 기준선을 정의하고 승강기 레일과 브라켓을 승강로에 가상으로 배치하며 모든 레일 브라켓과 승강로 도어가 주어진 공차 내에서 장착될 수 있는지 자동으로 확인할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
이와 같이 디지털 트윈 승강로에 가이드 레일을 배치하고 기준선을 따라 레일 브라켓을 배치하면서 설치 시 야기될 수 있는 승강로 벽의 돌출 또는 일부 벽의 함몰 등을 사전에 파악할 수 있다. 따라서 승강기를 제작하여 설치하기 전에 각각의 레일 브라켓이 승강로에 맞는지 여부를 평가할 수 있으며 제작 시 오차를 반영하여 가이드 레일 및 레일 브라켓을 제작함으로서 건설현장에서 설치 시 야기될 수 있는 문제를 사전에 예방할 수 있다.
마지막으로 제5단계에서는 디지털 트윈 승강로와 가이드 레일, 레일 브라켓 등이 적용된 상태에서 3D CAD도면으로 자동 변환하도록 함으로서 가이드 레일, 레일 브라켓 등의 제작 및 설치를 위한 도면을 생성한다.
이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
100: 드론 120: 카메라
130: LiDAR센서 140: 고도측정기
150: RTC 160: 드론제어부
170: 저장부 180: 제1통신부
110: 드론구동부 200: 조종기
210: 드론조종부 220: 영상표시부
230: 고도표시부 240: 스캔버튼
250: 조종기제어부 260: 제2통신부
H: 승강로 M: 마커
M1: 중심점 M2: 보조표시

Claims (5)

  1. 승강로(H)를 따라 상하로 승강 이동하며 승강로의 측정정보를 수집하는 드론(100)과, 상기 드론(100)을 조종하는 조종기(200)로 구성되되;
    상기 드론(100)은 레이저 광을 방출하여 승강로(H)의 사방을 스캔하는 LiDAR센서(130)와, 승강로(H)의 하부로부터의 고도 측정을 위한 고도측정기(140)와, 시간동기화를 위해 실시간 계측된 시간 정보를 제공하는 RTC(150)와, 상기 LiDAR센서(130)를 통해 획득한 스캔 정보와 상기 고도측정기(140)에서 측정된 고도 정보를 상기 RTC(150)의 시간 정보에 따라 동기화하는 드론제어부(160)와, 상기 드론제어부(160)에서 시간에 따라 동기화된 스캔 정보와 고도 정보를 저장하는 저장부(170)와, 상기 승강로(H)의 하부 영상을 촬영하는 카메라(120)를 포함하고;
    상기 조종기(200)는 상기 LiDAR센서(130)의 스캔을 명령하는 스캔버튼(240)과, 상기 스캔버튼(240)의 스캔신호가 입력되면 상기 드론(100)으로 출력하는 조종기제어부(250)와, 상기 카메라(120)에서 촬영되는 영상 정보를 수신하여 디스플레이하는 영상표시부(220)와, 상기 고도측정기(140)에서 측정되는 드론(100)의 고도 정보를 표시하는 고도표시부(230)를 포함하며;
    상기 드론제어부(160)는 승강로(H)의 고도에 따른 3D 이미지를 구성할 수 있도록 고도측정기(140)의 고도 정보가 획득되는 시간과 LiDAR센서(130)의 스캔 정보가 획득되는 시간을 동기화하며;
    상기 승강로(H)의 최하층에는 드론(100)의 수직 이동에 대한 정확성을 보장하기 위해서 중심점(M1)이 표시된 마커(M)가 구비되고, 상기 중심점(M1)에서 일정 거리를 이격하여 식별 가능한 색상의 보조표시(M2)가 구비되며;
    상기 고도측정기(140)는 상기 드론(100)의 하부에 장착되는 레이저 거리 측정기로 구성되어 상기 마커(M)의 중심점(M1)을 향해 레이저 펄스를 방출하고 펄스가 대상인 중심점(M1)에서 반사되어 수신되는 펄스의 시간차를 이용해 마커(M)의 중심점(M1)과 레이저 거리 측정기 사이의 거리값을 고려하여 실제 드론의 고도 정보를 산출하며;
    상기 조종기(200)의 조종기제어부(250)는 상기 드론(100)으로부터 영상 정보와 고도 정보가 수신되면 상기 영상표시부(220)와 고도표시부(230)로 표시하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 승강로 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조종기(200)는 드론(100)의 현재 위치에서 승강로(H) 4면에 대한 스캔의 동작을 지시하기 위한 스캔버튼(240)이 구비되며, 작업자의 조작에 따른 스캔버튼(240)의 스캔신호가 조종기제어부(250)에 입력되면 제2통신부(260)를 통해 무선으로 스캔신호를 전송하고;
    상기 드론(100)은 제1통신부(180)를 통해 무선으로 스캔신호가 수신되면 드론제어부(160)는 LiDAR센서(130) 및 고도측정기(140)를 제어하여 스캔 정보와 고도 정보를 획득하고 RTC(150)의 시간 정보에 근거하여 동기화하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 승강로 측정 시스템.
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