KR20230086087A - 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법 - Google Patents

3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230086087A
KR20230086087A KR1020210174397A KR20210174397A KR20230086087A KR 20230086087 A KR20230086087 A KR 20230086087A KR 1020210174397 A KR1020210174397 A KR 1020210174397A KR 20210174397 A KR20210174397 A KR 20210174397A KR 20230086087 A KR20230086087 A KR 20230086087A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
construction
data
image data
scanning
construction site
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020210174397A
Other languages
English (en)
Inventor
황권
유정한
Original Assignee
황권
유정한
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황권, 유정한 filed Critical 황권
Priority to KR1020210174397A priority Critical patent/KR20230086087A/ko
Publication of KR20230086087A publication Critical patent/KR20230086087A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/08—Construction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치는 공정 주기에 따라 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하여 3차원 이미지 데이터를 생성하는 데이터 생성부와, 상기 데이터 생성부로부터 생성된 상기 3차원 이미지 데이터를 공사 영역별로 분류하는 데이터 분류부와, 상기 데이터 분류부를 통해 분류된 3차원 이미지 데이터를 저장하는 데이터 저장부와, 상기 공사 영역별로 분류된 3차원 이미지 데이터와 기 저장된 설계 데이터의 해당 영역의 이미지 데이터를 매칭하여 시공 정확도 및 공사 진행률을 계산하는 데이터 분석부와, 상기 데이터 분석부를 통해 계산된 결과 값을 출력하여 설계사, 시공사, 감리자 및 발주처가 확인 가능하도록 외부로 표시하는 데이터 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법{Construction site supervision apparatus and supervision method using 3D scanning}
본 발명은 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설계 데이터와 건축 공정별 3차원 스캐닝 데이터를 비교하여 공정 진행에 따른 시공 정확도와 공정률을 감리하고자 하는 건설 현장 감리 시스템 및 감리 방법에 관한 것이다.
일반적인 건설 현장의 공정 관리는 공사일정의 입력정보를 이용하여 출력되는 정보들이 계획공사일정표, 계획대비 진도 관리자료 등과 같은 수치적 결과물들로 구성되는 경우가 많기 때문에, 발주처, 설계자, 시공자, 감리자 간의 주요 의사결정 도구로 활용성을 갖지 못하여 전산화된 시스템 활용도가 매우 낮은 실정이다. 이를 극복하기 위하여 건설 공정을 시뮬레이션 방식에 대한 연구가 각광을 받고 있다. 하지만, 기존의 시뮬레이션 방식은 건설 대상물을 가상 공간의 시각적인 이미지로 표시하는 방식으로 건설 대상물의 건설공정 현황을 공정스케줄에 따라 실시간으로 반영하고 있지 않기 때문에, 전반적인 시공 관리가 어렵다는 한계가 있다.
공개특허 10-2020-0107640호는 건설공정 자동확인 시스템에 관한 것으로, 건설자재의 정보를 관리하는 자재 에이전트부; 상기 건설자재의 운반정보를 관리하는 운반 에이전트부; 현장으로 반입된 상기 건설자재의 정보를 관리하는 하역 에이전트부; 상기 현장에 투입된 건설장비의 정보를 관리하는 장비 에이전트부; 상기 현장의 기상정보를 관리하는 기상정보 에이전트부; 상기 자재 에이전트부, 상기 운반 에이전트부, 상기 하역 에이전트부, 상기 장비 에이전트부, 상기 기상정보 에이전트부의 데이터를 수집하고 분석하여 현장 작업자 및 관리자에게 전달하는 통합제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한국 등록특허 10-0777373호는 4차원 건설공사 공정관리시스템을 이용하여 공정관리 정보들을 공사일정별로 3차원 완성상태를 연속 구현하기 위한 4차원 건설공사 공정관리시스템 구현방법에 관한 것으로, 시설종류, 구조물종류, 부위종류 등을 체계적으로 코드화한 표준 건설정보분류체계(WBS; Work Breakdown Structure)를 시스템에 구축하여, 공사일정, 부위별 3차원, 4차원 객체구현 등의 모든 4D CAD관련정보들을 WBS 코드의 공정 상세 수준별로 선택적으로 자유스럽게 구성하며, 토공사의 3차원 및 4차원 객체정보들을 상술한 WBS코드에 연동시킬 때 토공구간의 일정별 3차원 객체 표현에 변 형된 몰핑(Morphing)기법을 적용하여 성토, 절토공사 등을 자연지형으로부터 계획단면까지 단계적 시공에 따라 변화되는 단면 형상으로 일정별 세부적인 4D로 구현하며, 단면 차로부터 생성된 3차원객체를 작업 일정진행에 따른 형태변화와 유사한 체적의 변화에 해당하는 3차원객체들로 세부적으로 자동 분할하여 토공사 WBS코드에 연계하여 4 차원 객체를 생성하는 것을 특징으로 한다.
1. 한국 공개특허 제10-2020-0107640호 (2020. 09. 16.) 2. 한국 등록특허 제10-0777373호(2007. 11. 12.)
본 발명의 일 실시예는 2차원, 3차원 설계 데이터와 건설 현장의 공정 주기별로 생성된 3차원 이미지 데이터를 비교하여 공정 진행에 따른 시공 정확도와 공정률을 데이터화하여 평가함으로써, 발주처, 시공사, 설계사 및 시공자들이 손쉽게 데이터에 접근하여 공사 진행 상황 및 결과를 확인할 수 있도록 하여 공사 품질에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치는 공정 주기에 따라 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하여 3차원 이미지 데이터를 생성하는 데이터 생성부와, 상기 데이터 생성부로부터 생성된 상기 3차원 이미지 데이터를 공사 영역별로 분류하는 데이터 분류부와, 상기 데이터 분류부를 통해 분류된 3차원 이미지 데이터를 저장하는 데이터 저장부와, 상기 공사 영역별로 분류된 3차원 이미지 데이터와 기 저장된 설계 데이터의 해당 영역의 이미지 데이터를 매칭하여 시공 정확도 및 공사 진행률을 계산하는 데이터 분석부와, 상기 데이터 분석부를 통해 계산된 결과 값을 출력하여 설계사, 시공사, 시공자, 감리자 및 발주처가 확인 가능하도록 외부로 표시하는 데이터 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 이미지 생성부는 RGB-D용 카메라 또는 라이더 센서를 통해 공사 현장의 형상 정보를 스캔하는 스캐닝부와, 상기 스캐닝부에서 스캔된 형상 정보에 기초하여 3차원 포인트 클라우드(point cloud)를 산출하는 포인트 클라우드 획득부와, 상기 포인트 클라우드를 영역별로 분할하고, 분할된 영역에 대응되는 좌표를 산출하여 표면 메쉬를 획득하는 표면 메쉬 획득부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 이미지 생성부는 측량, 가설 공사, 철근 콘크리트 공사, 설비 공사, 조적 공사, 미장 공사, 목 공사, 방수 공사 및 금속 공사를 포함하는 공정 주기마다 3차원 이미지 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 분석부는 건축물 정보 모델링 (Building Information Modeling; BIM) 기반의 3차원 설계 데이터를 이용하며, 머신 러닝(Machine learning) 알고리즘을 적용하여 상기 3차원 이미지 데이터 및 상기 3차원 설게 데이터를 비교하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 공사 현장 감리 방법은 공정 주기에 따라 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하여 3차원 이미지 데이터를 생성하는 단계와, 상기 3차원 이미지 데이터를 공사 영역별로 분류하는 단계와, 상기 분류된 3차원 이미지 데이터를 저장하는 단계와, 상기 공사 영역별로 분류된 3차원 이미지 데이터와 기 저장된 설계 데이터의 해당 영역의 이미지 데이터를 매칭하여 시공 정확도 및 공사 진행률을 계산하는 단계와, 상기 도출된 이미지 데이터를 체적으로 분석하여 공사 진행도와 오차율을 분석하고 계산된 값을 출력하여 설계사, 시공사, 감리자 및 발주처가 확인 가능하도록 외부로 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 3차원 이미지 데이터를 생성하는 단계는 RGB-D용 카메라 또는 라이더 센서를 통해 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하는 단계와, 상기 스캐닝된 형상 정보에 기초하여 3차원 포인트 클라우드(point cloud)를 산출하는 단계와, 상기 산출된 포인트 클라우드를 영역별로 분할하고, 분할된 영역에 대응되는 좌표를 산출하여 표면 메쉬를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 3차원 이미지를 생성 단계에서 상기 공정 주기는 측량, 가설 공사, 철근 콘크리트 공사, 설비 공사, 조적 공사, 미장 공사, 목 공사, 방수 공사 및 금속 공사를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시공 정확도 및 공사 진행률을 계산하는 단계는 건축물 정보 모델링 (Building Information Modeling; BIM) 기반의 3차원 설계 데이터를 이용하며, 머신 러닝(Machine learning) 알고리즘을 적용하여 상기 3차원 이미지 데이터 및 상기 3차원 설계 데이터를 비교하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 방법은 2차원, 3차원 설계 데이터와 건설 현장의 공정 주기별로 생성된 3차원 이미지 데이터를 비교하여 공정 진행에 따른 시공 정확도와 공정률을 데이터화하여 평가함으로써, 발주처, 감리자, 설계사 및 시공자들이 손쉽게 데이터에 접근하여 공사 진행 상황 및 결과를 확인할 수 있도록 하여 공사 품질에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치의 데이터 이미지 생성부를 더욱 구체적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 현장의 공정 주기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 현장 감리 장치를 이용하여 3차원 이미지 데이터와 설계 데이터를 비교한 모습을 도시한 사진도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 현장 감리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
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, "포함 하다"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.
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.
최근에는 건설 산업의 여러 분야에서 4차 산업 혁명에 따라 건설 공사의 생산성 향상, 품질 관리, 안전을 제고하기 위해 스마트 건설 기술을 도입하고 있다. 우리나라 건설은 생산성이 낮고 건설 인력은 고령화되어 숙련공의 감소가 빠르게 진행되고 있어 건설 기술의 디지털화와 자동화가 요구되고 있다.
이러한 상황의 변화에서 건설 회사들은 품질 관리등의 분야에서 빠르게 자동화 및 디지털화를 추진하고 있으나 실제 건물에 적용하여 그 결과를 도출한 사례가 매우 부족한 실정이다.
이에 본 발명에서는 3차원 스캐닝 데이터 현장의 건설 공사 진행 현황의 품질 평가와 설계사, 시공사, 감리자, 발주처의 효율적인 공정 관리를 통한 공사 기간을 단축할 수 있는 3차원 스캐닝을 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법을 제안하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치(100)는 통신망을 통해 사용자 단말 예를 들어, 발주처 단말(110), 시공사 단말(120), 설계사 단말(130) 및 시공자 단말(140)과 데이터를 송수신할 수 있다. 발주처 단말(110), 설계자 단말(120), 시공사 단말(130) 및 시공자 단말(140)은 건설 현장 감리 장치(100)와 연결되어 동작 가능한 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC 등 포함하여 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 또한, 발주처 단말(110), 설계자 단말(120), 시공사 단말(130) 및 시공자 단말(140)은 건설 현장 감리 장치(100)에 연동하기 위한 전용 프로그램 또는 어플리케이션(또는 앱, app)을 설치하여 실행할 수 있다.
또한, 건설 현장 감리 장치(100)는 통신망을 통해 발주처 단말(110), 설계자 단말(120), 시공사 단말(130) 및 시공자 단말(140)과 연결되며, 통신망은 유선 통신망 외에도 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, 4G, Wi-Fi 등의 무선 통신망이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
건설 현장 감리 장치(100) 클라우드 서버로 구현될 수 있으며, 클라우드 서비스를 통해 빅데이터 분석과 사용자 맞춤형 정보를 제공하는 동작을 수행할 수도 있다. 데이터베이스(150)는 건설 현장 감리 장치(100)의 동작 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장하는 저장장치에 해당할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치(200)는 데이터 생성부(210), 데이터 분류부(220), 데이터 저장부(230), 데이터 분석부(240) 및 데이터 출력부(250)로 구성된다.
먼저, 데이터 생성부(210)는 공사가 진행되는 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하여 3차원 이미지 데이터를 생성한다. 이때, 3차원 이미지 데이터는 라이더 센서와 RGB-D 카메라를 이용하여 공사 공정에 따른 주기마다 3차원 스캐닝을 실시하여 생성할 수 있다.
데이터 분류부(220)는 데이터 생성부(210)로부터 생성된 3차원 이미지 데이터를 공사 영역별로 분류한다. 공사 영역은 공사 현장에 기 설치되어 있는 위치 표시 장치를 기준으로 분류할 수 있다. 예컨대, 공사 현장에 설치되어 있는 위치 표시 장치 중 인접한 4개의 위치 표시 장치를 연결한 영역을 하나의 구획으로 분류할 수 있다. 이때 분류된 공사 영역의 면적 및 개수는 사용자의 요구에 따라 변경 가능하다.
데이터 저장부(230)는 데이터 분류부(220)를 통해 분류된 3차원 이미지 데이터를 저장한다. 이때, 데이터 저장부(230)에는 2차원 및 3차원의 설계 데이터, 공사 재료 정보 및 공정 주기에 관한 정보들도 저장되어 있다.
데이터 분석부(240)는 공사 영역별로 분류된 3차원 이미지 데이터와 기 저장된 설계 데이터의 해당 영역의 이미지 데이터를 매칭하여 시공 정확도 및 공사 진행률 계산한다. 예를 들어, 사용자 단말에 의해 3차원 이미지 데이터의 특정 영역이 선택되면, 데이터 분석부(240)에서는 선택된 영역에 대한 공사 현장의 위치 표시 장치가 일치하는 부분을 탐색하거나, 공사 현장의 위치 좌표가 일치하는 부분을 탐색한다. 이때, 단순히 위치적 요소만을 탐색하지 않으며, 공사 현장의 형상 기반으로 일치하는 부분을 탐색할 수도 있다.
탐색이 완료되면 해당되는 설계 데이터를 3차원 이미지 데이터와 매칭하여 일치도를 계산한다. 일치도가 기 설정된 임계 값 이상인 경우 3차원 이미지 데이터에 해당되는 설계 데이터가 매칭되었다고 판단하여 비교 분석을 진행할 수 있다. 그러나, 반드시 3차원 이미지 데이터의 특정 영역을 지정해야 하는 것만은 아니며, 현재 공사 진행 상황을 파악하고자 하는 경우에는 공사 현장 전체를 나타내는 3차원 이미지 데이터를 설계 데이터와 비교하여 분석할 수 있다.
이러한 과정을 거쳐 3차원 이미지 데이터에 해당되는 설계 데이터를 매칭하고, 두 데이터를 비교하여 공사 현장의 시공 정확도와 공정률을 데이터화할 수 있다.
데이터 출력부(250)는 데이터 분석부에서 계산된 결과 값을 출력하여 설계사, 시공사, 시공자 및 발주처가 확인 가능하도록 외부로 표시한다. 설계 데이터와 3차원 이미지 데이터를 비교한 결과를 데이터화 시각화시켜 외부로 표시함에 따라 발주처, 시공사, 설계사 및 시공자들이 손쉽게 데이터에 접근하여 공사 진행 상황 및 결과를 확인할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치의 데이터 이미지 생성부를 더욱 구체적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 데이터 생성부(300)는 스캐닝부(310), 포인트 클라우드 획득부(320) 및 표면 메쉬 획득부(330)으로 구성된다.
스캐닝부(310)는 RGB-D용 카메라 또는 라이더 센서를 통해 공사 현장의 형상 정보를 스캔한다. RGB-D용 카메라는 3차원 영상의 구현이 가능하며 촬영 대상의 색상, 거리 및 깊이 정보, 촬영 시점의 위치 정보에 대한 데이터를 포함하는 영상을 촬영할 수 있다.
또한, 라이더(LiDAR)는 CAD 데이터가 존재하지 않는 기존의 형상이나 클레이, 나무, 석고등으로 제작된 대상물에 대하여 3차원 디지타이저 또는 스캐너를 이용하여 기하학적인 좌표를 측정한 후 가공을 위한 CAD 데이터로 생성 가능하다. 구체적으로, 대상물을 맞고 반사되는 레이저를 다중배열수신소자를 통해 수집하여 3차원 영상으로 구현할 수 있다. 이러한 라이더는 구조물의 3차원 모델링을 빠르게 구축할 수 있으며, 설계 데이터 대비 시공 상태를 빠르게 파악할 수 있는 장점이 있다. 라이더 센서는 대상물에 스캐닝과 함께 디지털 영상을 동시에 취득하여 3차원 모형 구축 시 텍스쳐 자료 활용이 가능하여, 산업 현장, 문화재, 건설 현장, 리버스 엔지니어링 등 다양한 분야에서 활용이 가능하다.
포인트 클라우드 획득부(320)는 스캐닝부에서 생성된 형상 정보에 기초하여 GCP(지상기준점)를 기준으로 포인트 클라우드(Point Cloud)를 생성하고, 생성된 포인트 클라우드를 통해 스캐닝된 영역의 X, Y, Z 좌표값을 확보할 수 있다. 포인트 클라우드는 일반적으로 N X 3의 배열로 표현되며, 포인트의 개수를 N으로 나타내며, 각 포인트의 X, Y, Z 3개의 정보를 가지고 있다.
표면 메쉬 획득부(330)는 포인트 클라우드를 영역별로 분할하고, 분할된 영역에 대응되는 좌표를 산출한다. 이어서, 스캐닝된 이미지 데이터를 융합하여 표면 메쉬를 획득할 수 있다. 이와 같이, 데이터 이미지 생성부(300)는 클라우드 포인트를 획득하고, 이를 이용하여 표면 메쉬의 3차원 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 현장의 공정 주기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 3차원 스캐닝을 이용한 공사 현장 감리 장치는 공정 주기에 따라 3차원 이미지 데이터를 생성한다. 기본적으로, 도 3의 스캐닝부는 정해진 공정 주기마다 한번의 스캐닝 과정을 진행하고, 공정 주기별로 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 측량, 가설 공사, 철근 콘크리트 공사, 설비 공사, 조적 공사, 미장 공사, 목 공사, 방수 공사 및 금속 공사를 포함하는 공정 주기마다 3차원 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 그러나, 설명된 공정 주기 이외에도 필요한 시점에서 추가적으로 스캐닝 과정을 더 진행할 수 있으며, 한번의 공정 주기에 여러 번의 스캐닝 과정을 진행할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 감리 장치를 이용하여 3차원 이미지 데이터와 설계 데이터를 비교한 모습을 도시한 사진도이다.
도 5를 참조하면, 스캐닝으로 생성된 3차원 이미지 데이터(도 5의 (a))와 기 설계 데이터(도 5의 (b))를 비교하고, 비교된 모습을 도 5의 (c)와 같이 시각화하여 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 감리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 공사 현장의 공정 주기별 형상 정보를 수집하기 위해 스캐닝부 예컨대, RGB-D 카메라, 라이더 센서 및 레이저 스캐너를 이용하여 이미지 정보를 획득한다(S600).
스캐닝부에서 획득한 형상 이미지 정보에 기초하여 포인트 클라우드(Point Cloud)를 생성한다(S610). 이어서, 획득된 포인트 클라우드를 기반으로 스캐닝된 이미지 데이터를 융합하여 표면 메쉬를 획득하여 3차원 이미지 데이터를 생성한다(S620).
그리고, 기 저장된 설계 데이터의 2차원 모델링 데이터, 3차원 모델링 데이터, 재료 정보, 공정 주기와 같은 정보들을 탐색하고 이를 입력한다(S625). 설계 데이터 정보와 생성된 3차원 이미지 데이터의 정보를 분류하고 이를 비교한다(S630).
이어서, 설계 데이터 및 3차원 이미지 데이터의 X, Y, Z 좌표를 출력한다(S635). 건축물 정보 모델링 (Building Information Modeling; BIM) 기반의 3차원 설계 데이터를 이용하며, 머신 러닝(Machine learning) 알고리즘을 적용하여 3차원 이미지 데이터 및 설계 데이터를 비교 분석한다(S640).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치를 공정 진행에 따라 효율적으로 관리함에 따라 공사 품질에 대한 신뢰성을 향상시키고, 공사 기간을 단출할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 건설 현장 감리 장치 110 : 발주처 단말
120 : 시공사 단말 130 : 설계사 단말
140 : 시공자 단말 150 : 데이터 베이스
210, 300 : 데이터 이미지 생성부 220 : 데이터 분류부
230 : 데이터 저장부 240 : 데이터 분석부
250 : 데이터 출력부 310 : 스캐닝부
320 : 클라우드 포인트 획득부 330 : 메쉬 표면 획득부

Claims (8)

  1. 공정 주기에 따라 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하여 3차원 이미지 데이터를 생성하는 데이터 생성부;
    상기 데이터 생성부로부터 생성된 상기 3차원 이미지 데이터를 공사 영역별로 분류하는 데이터 분류부;
    상기 데이터 분류부를 통해 분류된 3차원 이미지 데이터를 저장하는 데이터 저장부;
    상기 공사 영역별로 분류된 3차원 이미지 데이터와 기 저장된 설계 데이터의 해당 영역의 이미지 데이터를 매칭하여 시공 정확도 및 공사 진행률을 계산하는 데이터 분석부; 및
    상기 데이터 분석부를 통해 계산된 결과 값을 출력하여 설계사, 시공사, 감리자 및 발주처가 확인 가능하도록 외부로 표시하는 데이터 출력부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 이미지 생성부는
    RGB-D용 카메라 또는 라이더 센서를 통해 공사 현장의 형상 정보를 스캔하는 스캐닝부;
    상기 스캐닝부에서 스캔된 형상 정보에 기초하여 3차원 포인트 클라우드(point cloud)를 산출하는 포인트 클라우드 획득부; 및
    상기 포인트 클라우드를 영역별로 분할하고, 분할된 영역에 대응되는 좌표를 산출하여 표면 메쉬를 획득하는 표면 메쉬 획득부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 이미지 생성부는
    측량, 가설 공사, 철근 콘크리트 공사, 설비 공사, 조적 공사, 미장 공사, 목 공사, 방수 공사 및 금속 공사를 포함하는 공정 주기마다 3차원 이미지 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 분석부는
    건축물 정보 모델링 (Building Information Modeling; BIM) 기반의 3차원 설계 데이터를 이용하며, 머신 러닝(Machine learning) 알고리즘을 적용하여 상기 3차원 이미지 데이터 및 상기 3차원 설게 데이터를 비교하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치.
  5. 공정 주기에 따라 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하여 3차원 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    상기 3차원 이미지 데이터를 공사 영역별로 분류하는 단계;
    상기 분류된 3차원 이미지 데이터를 저장하는 단계;
    상기 공사 영역별로 분류된 3차원 이미지 데이터와 기 저장된 설계 데이터의 해당 영역의 이미지 데이터를 매칭하여 시공 정확도 및 공사 진행률을 계산하는 단계;
    상기 도출된 이미지 데이터를 체적으로 분석하여 공사 진행도와 오차율을 분석하고 계산된 값을 출력하여 설계사, 시공사, 감리자 및 발주처가 확인 가능하도록 외부로 표시하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 3차원 이미지 데이터를 생성하는 단계는
    RGB-D용 카메라 또는 라이더 센서를 통해 공사 현장의 형상 정보를 스캐닝하는 단계;
    상기 스캐닝된 형상 정보에 기초하여 3차원 포인트 클라우드(point cloud)를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 포인트 클라우드를 영역별로 분할하고, 분할된 영역에 대응되는 좌표를 산출하여 표면 메쉬를 획득하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 3차원 이미지를 생성 단계에서
    상기 공정 주기는 측량, 가설 공사, 철근 콘크리트 공사, 설비 공사, 조적 공사, 미장 공사, 목 공사, 방수 공사 및 금속 공사를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 방법.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 시공 정확도 및 공사 진행률을 계산하는 단계는
    건축물 정보 모델링 (Building Information Modeling; BIM) 기반의 3차원 설계 데이터를 이용하며, 머신 러닝(Machine learning) 알고리즘을 적용하여 상기 3차원 이미지 데이터 및 상기 3차원 설계 데이터를 비교하여 진행하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 방법.
KR1020210174397A 2021-12-08 2021-12-08 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법 Ceased KR20230086087A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210174397A KR20230086087A (ko) 2021-12-08 2021-12-08 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210174397A KR20230086087A (ko) 2021-12-08 2021-12-08 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230086087A true KR20230086087A (ko) 2023-06-15

Family

ID=86763867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210174397A Ceased KR20230086087A (ko) 2021-12-08 2021-12-08 3차원 스캐닝을 이용한 건설 현장 감리 장치 및 감리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230086087A (ko)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117011477A (zh) * 2023-10-07 2023-11-07 南通杰蕾机械有限公司 一种基于bim的钢结构形变监测处理方法及系统
CN117112768A (zh) * 2023-10-23 2023-11-24 公诚管理咨询有限公司 基于无监督语义提取的智能问答方法及系统
CN117145216A (zh) * 2023-09-27 2023-12-01 中建五局第三建设有限公司 复杂非线性多曲面高空观景台装饰建造方法
CN118261404A (zh) * 2024-05-30 2024-06-28 杭州其昇科技发展有限公司 一种轻量化数据自助分析方法及系统
CN118411067A (zh) * 2024-03-27 2024-07-30 杭州城投建设有限公司 一种用于建筑施工的施工质量监管方法与系统
KR102718268B1 (ko) * 2024-01-15 2024-10-17 주식회사 에이아이비즈 Ai 기반의 건설 현장 감리 서비스 제공 방법, 장치 및 프로그램
KR102791730B1 (ko) * 2024-07-05 2025-04-07 국립한국교통대학교산학협력단 포인트 클라우드 기반 기하학적 매개변수 추출을 통한 bim 모델 통합 시스템 및 방법
KR102818661B1 (ko) * 2024-10-22 2025-06-11 (주)아이콘 건설현장의 도면 오버레이 영상 제공 시스템 및 방법
KR20250098641A (ko) * 2023-12-22 2025-07-01 재단법인 포항산업과학연구원 원료 형상 정량화 장치 및 원료 형상 정량화 방법
KR102834895B1 (ko) * 2025-02-18 2025-07-18 주식회사 다산구조기술 3d 스캔과 열 화상을 이용한 안전진단 방법 및 시스템
KR102918806B1 (ko) * 2024-12-03 2026-02-04 주식회사 플럭시티 위험 요소 및 규제를 고려한 건설 현장 안전 모니터링 장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100777373B1 (ko) 2004-12-03 2007-11-19 경상대학교산학협력단 3차원 객체와 일정을 연계한 토목공사 시설물의 4차원 건설공사 공정관리시스템의 구현방법
KR20200107640A (ko) 2019-03-08 2020-09-16 송백건설 주식회사 건설공정 자동확인 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100777373B1 (ko) 2004-12-03 2007-11-19 경상대학교산학협력단 3차원 객체와 일정을 연계한 토목공사 시설물의 4차원 건설공사 공정관리시스템의 구현방법
KR20200107640A (ko) 2019-03-08 2020-09-16 송백건설 주식회사 건설공정 자동확인 시스템

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117145216A (zh) * 2023-09-27 2023-12-01 中建五局第三建设有限公司 复杂非线性多曲面高空观景台装饰建造方法
CN117011477B (zh) * 2023-10-07 2023-12-19 南通杰蕾机械有限公司 一种基于bim的钢结构形变监测处理方法及系统
CN117808964A (zh) * 2023-10-07 2024-04-02 南通杰蕾机械有限公司 一种基于bim的钢结构形变监测处理方法及系统
CN117011477A (zh) * 2023-10-07 2023-11-07 南通杰蕾机械有限公司 一种基于bim的钢结构形变监测处理方法及系统
CN117112768A (zh) * 2023-10-23 2023-11-24 公诚管理咨询有限公司 基于无监督语义提取的智能问答方法及系统
CN117112768B (zh) * 2023-10-23 2024-02-02 公诚管理咨询有限公司 基于无监督语义提取的智能问答方法及系统
KR20250098641A (ko) * 2023-12-22 2025-07-01 재단법인 포항산업과학연구원 원료 형상 정량화 장치 및 원료 형상 정량화 방법
KR102718268B1 (ko) * 2024-01-15 2024-10-17 주식회사 에이아이비즈 Ai 기반의 건설 현장 감리 서비스 제공 방법, 장치 및 프로그램
WO2025154980A1 (ko) * 2024-01-15 2025-07-24 주식회사 에이아이비즈 Ai 기반의 건설 현장 감리 서비스 제공 방법, 장치 및 프로그램
CN118411067A (zh) * 2024-03-27 2024-07-30 杭州城投建设有限公司 一种用于建筑施工的施工质量监管方法与系统
CN118261404A (zh) * 2024-05-30 2024-06-28 杭州其昇科技发展有限公司 一种轻量化数据自助分析方法及系统
KR102791730B1 (ko) * 2024-07-05 2025-04-07 국립한국교통대학교산학협력단 포인트 클라우드 기반 기하학적 매개변수 추출을 통한 bim 모델 통합 시스템 및 방법
KR102818661B1 (ko) * 2024-10-22 2025-06-11 (주)아이콘 건설현장의 도면 오버레이 영상 제공 시스템 및 방법
KR102918806B1 (ko) * 2024-12-03 2026-02-04 주식회사 플럭시티 위험 요소 및 규제를 고려한 건설 현장 안전 모니터링 장치 및 방법
KR102834895B1 (ko) * 2025-02-18 2025-07-18 주식회사 다산구조기술 3d 스캔과 열 화상을 이용한 안전진단 방법 및 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Badenko et al. Scan-to-BIM methodology adapted for different application
Zhang et al. Automated progress control using laser scanning technology
US11880943B2 (en) Photogrammetry of building using machine learning based inference
Gimenez et al. Automatic reconstruction of 3D building models from scanned 2D floor plans
Bosche et al. Automated retrieval of 3D CAD model objects in construction range images
Zhu et al. Comparison of optical sensor-based spatial data collection techniques for civil infrastructure modeling
Roh et al. An object-based 3D walk-through model for interior construction progress monitoring
Kalasapudi et al. Toward automated spatial change analysis of MEP components using 3D point clouds and as-designed BIM models
Biswas et al. Planning for scanning using building information models: A novel approach with occlusion handling
Kim et al. Improvement of realism of 4D objects using augmented reality objects and actual images of a construction site
Sepasgozar et al. Challenges and opportunities for implementation of laser scanners in building construction
Soliman et al. BIM-based facility management models for existing buildings
Sepasgozar et al. Utilisation of a new terrestrial scanner for reconstruction of as-built models: A comparative study
Sun et al. Data processing workflows from low-cost digital survey to various applications: Three case studies of Chinese historic architecture
Sepasgozar et al. Implementation of rapid as-built building information modeling using mobile LiDAR
Grilli et al. Supervised segmentation of 3D cultural heritage
Puri et al. Toward automated dimensional quality control of precast concrete elements using design BIM
Blaszczak-Bak et al. Integrating data from terrestrial laser scanning and unmanned aerial vehicle with LiDAR for BIM developing
KR20220084575A (ko) Catia를 이용한 코드화된 디지털외관망도 구축을 위한 bim 모델 구축시스템 및 정보제공 방법
Ibrahimkhil et al. Enhanced construction progress monitoring through mobile mapping and as-built modeling
Tarkhan et al. Capturing façade diversity in urban settings using an automated window to wall ratio extraction and detection workflow
Bosche et al. Automated retrieval of project three-dimensional CAD objects in range point clouds to support automated dimensional QA/QC
Tkáč et al. Terrestrial laser scanning–effective technology for creating building information models
Karamoozian et al. Applications of big data and opportunities for the construction industry
Dore Procedural Historic Building Information Modelling (HBIM) for recording and documenting European classical architecture

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20211208

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240408

Patent event code: PE09021S01D

PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20240701

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D