KR20200095999A - 블록 비규격품 절단시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보도 및 차도에 깔리는 블록들 중에서 규격에 맞지 않는 블록이 놓일 자리를 레이저 스캔하여 2차원 좌표값으로 변환한 뒤 공장에서 비규격 블록으로 절단함으로써, 현장에서 절단하는데 따른 소음과 비산먼지를 줄일 수 있는 친환경적인 블록 비규격품 절단시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 보도 또는 차도에 깔리는 규격품 및 경계와 접하는 부분에 놓일 비규격품 자리를 스캔하는 레이저 스캐너; 상기 스캔으로 얻어진 점 데이터에서 2차원 도면을 생성하고 상기 비규격품 자리의 좌표값을 구하는 서버; 그리고 상기 좌표값을 입력받아 워터젯노즐을 X축 및 Y축으로 이동시켜 블록원판에서 비규격품을 생산하는 절단기로 구성한 특징이 있다.

Description

블록 비규격품 절단시스템{Block non-standard cutting system}
본 발명은 블록 비규격품 절단시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보도 및 차도에 깔리는 블록들 중에서 규격에 맞지 않는 블록이 놓일 자리를 레이저 스캔하여 2차원 좌표값으로 변환한 뒤 공장에서 비규격 블록으로 절단함으로써, 현장에서 절단하는데 따른 소음과 비산먼지를 줄일 수 있는 친환경적인 블록 비규격품 절단시스템에 관한 것이다.
일반적으로 보도 및 차도에 깔리는 블록들은 공장에서 규격품으로 제작되는데, 블록을 깔다 보면 보도와 차도의 경계 또는 보도와 건물의 경계에 놓일 블록들은 규격에 맞지 않으므로 일부 절단해야 된다. 종래에는 특허 제1567200호와 같은 쏘휠(saw wheel)을 이용하여 현장에서 블록을 절단하는데, 소음이 심하고 비산먼지가 발생되는 문제점이 있었다. 또한 비산먼지를 줄이기 위해 절단과정에서 물을 뿌려주는데, 절단되는 블록에 물이 오염되어 지하수로 유입되기 때문에 2차피해가 발생되는 등의 문제점이 있었다.
최근 다양한 산업계에서 실용화되고 있는 광대역 3D 레이저 스캐너(Terrestrial 3D laser scanner)를 이용한 3차원 모델링 기술은 첨단 환경인식 기술로 각광을 받고 있으며, 건설 및 토목분야에도 활용하는 방안이 적극 시도되고 있다. 이러한 3D 레이저 스캐너는 현재 항공기 산업, 자동차 산업, 의학 산업, 문화재 복원사업, 토목건축 등 폭넓은 산업분야에 적용되고 있으며, 최근 많은 변화와 발전을 지속하며 보다 효과적인 환경인식을 위한 기술 개발이 진행되고 있다.
종래 특허 제1379400호는 기준점을 측량하여 정확한 위치좌표를 확보한 후 이를 기준으로 건물 내부를 지점별로 3D 레이저 스캐닝 및 건물의 지점별 점 데이터를 정합하고, 3D 점 데이터로부터 2D 도면 정보를 추출할 수 있는 3D 레이저 스캐너를 이용한 건물 준공도면 제작 방법을 제안한 바 있다.
이러한 3D 레이저 스캐닝 기술을 이용하면 보도 및 차도에 깔리는 블록들 중에서 경계와 접하여 절단해야 되는 비규격품들의 치수데이터를 얻을 수 있으므로 이를 활용하면 공장에서 비규격품들을 절단할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 보도 및 차도에 깔리는 블록들 중에서 규격에 맞지 않는 블록이 놓일 자리를 레이저 스캔하여 2차원 좌표값으로 변환한 뒤 공장에서 비규격 블록으로 절단함으로써, 현장에서 절단하는데 따른 소음과 비산먼지를 줄일 수 있는 친환경적인 블록 비규격품 절단시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 규격품 보다 큰 블록원판을 제작한 뒤 비규격품을 여러개 절단함으로써, 규격품을 일대일 절단하여 비규격품을 생산할 때보다 작업능률이 향상되고 규격품 손실이 발생되지 않는 블록 비규격품 절단시스템을 제공함에 있다.
이를 위하여 본 발명은 보도 또는 차도에 깔리는 규격품 및 경계와 접하는 부분에 놓일 비규격품 자리를 스캔하는 레이저 스캐너; 상기 스캔으로 얻어진 점 데이터에서 2차원 도면을 생성하고 상기 비규격품 자리의 좌표값을 구하는 서버; 그리고 상기 좌표값을 입력받아 워터젯노즐을 X축 및 Y축으로 이동시켜 블록원판에서 비규격품을 생산하는 절단기로 구성한 특징이 있다.
본 발명에 따르면 보도와 차도의 경계 또는 보도와 건물의 경계에 놓이는 블록들 중에는 일부를 절단해야 되는데, 이러한 비규격품의 자리를 레이저 스캔하여 2차원 좌표값으로 변환한 뒤 공장에서 비규격블록으로 절단하기 때문에 현장에서 소음 및 비산먼지가 발생되지 않으며, 워터젯으로 절단하므로 직선이나 곡선 등 기하학적인 모양 절단이 가능한 등의 이점이 있다.
특히 규격품보다 큰 블록원판을 제작하여 비규격품을 여러개 절단하므로 규격품을 낱개로 고정하고 절단할 때보다 절단시간이 획기적으로 단축되고 또한 블록원판에서 여러 개의 비규격품을 절단하므로 규격품의 손실이 발생되지 않는 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명 한 실시예의 절단시스템의 개념도
도 2는 본 발명 한 실시예의 절단시스템의 흐름도
도 1 내지 도 2에서 본 발명 한 실시예의 절단시스템은 3D레이저 스캐너(10)가 구비되고, 공장에는 스캐너에서 취득된 데이터를 가공하여 2차원 좌표로 변환시키는 서버(20)와 2차원 좌표를 통하여 워터젯노즐(31)을 움직여 블록원판(40)에서 비규격품을 절단하는 절단기(30)가 구비된다. 상기 3D레이저 스캐너(10)는 여러 개의 절대좌표를 설정하고 그 지점에서 스캐닝하여 점데이터를 취득하거나 또는 레이저 스캐너(10)가 있는 자리를 원점으로 하여 각 지점을 스캐닝하고 점데이터를 취득하는 방식이 사용된된다.
2D 레이저 스캐너는 대상 물체의 표면을 각각 스캐닝한 점과 스캐너가 놓인 지점을 가상의 선으로 연결하여 그 기울기를 구하며 2차원 삼각함수 계산법으로 X,Y좌표를 구하고, 그렇게 2차원의 데이터 산출이 가능하다. 3차원의 경우 X,Y 좌표에 한 개의 점(Z)을 더하여 기울기를 이용하여 3차원 삼각함수 계산법에 의해 X,Y,Z 좌표를 계산한다. 이러한 3D 레이저 스캐너를 구현하는 장치는 상용 2D 레이저 스캔 헤드와 스텝 모터를 결합하여 구성된다.
3D레이저 스캐너(10)의 스캔 과정은 다음과 같다. 먼저 블록이 깔린 보도 또는 차도에 복수 개의 기준점을 측량하여 절대좌표를 취득한다(S1). 구체적으로 토탈스테이션(Total Station)과 GPS를 통해 취득한 데이터를 복수 개의 기준점과 연결함으로써, 절대좌표를 취득한다.
복수 개 기준점의 절대좌표를 기준으로 레이저 스캐너(10)를 이용하여 보도 또는 차도를 스캐닝하여 점 데이터를 생성한다(S2). 구체적으로 각 지점에 대한 타겟 방식의 포인트 스캐닝을 실시하여 점 데이터를 생성하며, 타겟을 이용하여 데이터의 정합 정확도를 확보할 수 있다. 이후 상기 점 데이터는 상기 서버(20)로 전송되며 레이저 스캐너를 통해 생성된 지점별 점 데이터를 붙여 하나의 점 데이터로 정합한다(S3). 상기 서버(20)는 지점 별 점 데이터를 정합하는 과정에서 정합 정확도 향상을 위해 타겟 정합을 수행한다.
이후 3D 점 데이터로부터 2차원(2D) 도면 정보를 추출한다. 구체적으로 workstation PC 및 Auto CAD를 이용하여 3D 점 데이터로부터 3D 객체를 모델링하고, 3D 객체 모델링으로부터 2차원 도면 정보를 추출한다(S4).
이후 상기 2차원 도면에서 비규격품 자리를 선택하여 2차원 좌표값을 추출한다(S5). 설계자가 CAD 프로그램 상에서 비규격품 자리를 선택하여 절단기(30)로 전송시키는 과정에서 좌표값은 절단기(30)를 작동시키는 코드값으로 변환되거나 또는 설계자가 조작하지 않더라도 CAD 프로그램에서 비규격품 자리의 좌표값이 절단기(30)로 자동 전송되는 과정에서 코드값으로 변환되게 할 수 있으며, 비규격품 자리는 여러 개 있으므로 순차적으로 좌표값을 추출한다. 이처럼 구해진 좌표값은 절단기(30)로 전송되는 과정에서 코드값으로 변환되고, 워터젯노즐(31)이 X축 및 Y축으로 이동되어 블록원판(40)에서 비규격품 자리에 놓일 비규격품들을 절단한다(S6). CAD로 작성된 비규격품 자리 도면은 CNC와 같은 원리의 절단기(30)로 전송되는 과정에서 코드값으로 변환되어 절단기(30)를 2차원적으로 움직이게 한다.
상기 블록원판(40)은 규격품보다 크게 제작된 것으로서 다수의 비규격품을 절단할 수 있으므로 절단기(30)의 작업 테이블에 규격품을 낱개로 고정시키고 비규격품을 일대일 절단할 때보다 작업 능률이 향상된다.
상기에서 보도블록 또는 차도블록이 깔리는 현장에서 보도와 차도의 경계 또는 보도와 건물의 경계에는 규격품이 놓일 수 없으므로 규격품의 일부를 경계에 맞게 절단해야 된다. 종래에는 현장에서 쏘휠로 직접 절단하다 보니 소음이 심하고 비산먼지가 발생되어 민원이 빈번하게 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 보도 및 차도블록을 까는 과정에서 비규격품이 놓일 자리의 좌표값이 3D 스캔을 통하여 얻어지므로 공장의 워터젯 절단기로 원하는 모양의 비규격품을 제잘할 수 있으며, 특히 직선 또는 곡선의 기하학적 모양을 다양하게 절단할 수 있다. 또한 규격품보다 크게 제작된 블록원판(40)에서 다수의 비규격품을 절단하므로 규격품을 작업 테이블에 고정하고 일대일 절단할 때보다 작업 능률이 향상된다.
10 : 레이저 스캐너 20 : 서버
30 : 절단기 31 : 워터젯노즐
40 : 블록원판

Claims (5)

  1. 보도 또는 차도에 깔리는 규격품 및 경계와 접하는 부분에 놓일 비규격품 자리를 스캔하는 레이저 스캐너;
    상기 스캔으로 얻어진 점 데이터에서 2차원 도면을 생성하고 상기 비규격품 자리의 좌표값을 구하는 서버; 그리고
    상기 좌표값을 입력받아 워터젯노즐을 X축 및 Y축으로 이동시켜 블록원판에서 비규격품을 생산하는 절단기로 구성한 것을 특징으로 하는 블록 비규격품 절단시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너를 이동시켜가며 보도 및 차도의 규격품과 비규격품 자리들을 전부 스캔하여 점 데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 블록 비규격품 절단시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수 개의 기준점을 측량하여 절대좌표를 취득하고,
    상기 복수 개 기준점의 절대좌표를 기준으로 상기 레이저 스캐너를 이용하여 보도 또는 차도를 스캐닝하여 점 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 블록 비규격품 절단시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너는 3D스캐너로 구성되어 3D 점 데이터를 생성하고,
    Auto CAD를 이용하여 상기 3D 점 데이터로부터 3D 객체를 모델링하고, 3D 객체 모델링으로부터 2차원 도면 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 블록 비규격품 절단시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록원판은 규격품보다 크게 제작되어 여러 개의 비규격품 절단이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 블록 비규격품 절단시스템.
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