KR20240065353A - 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프리캐스트 구조물의 제조 과정을 확인하여 설계와의 부합 여부를 확인하는 제조 공정 확인 장치; 및 제조가 완료된 상기 프리캐스트 구조물의 이동 과정중에서 발생하는 진동 및 충격에 따른 프리캐스트 구조물의 변형 여부를 확인 이동 과정 확인 장치를 포함하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 프리캐스트 구조물의 제조 및 시공 과정을 모니터링 하는 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 영상 인식을 통해 프리캐스트 구조물의 제조 과정과 시공 과정을 모니터링하여 설계 도면과의 일치 여부 및 시공 오차 여부를 확인할 수 있는 모니터링 시스템에 관한 것이다.
프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete: PC) 공법은 건축물을 이루는 주요 구성요소인 기둥, 보, 슬래브 등을 미리 공장에서 단위 유닛의 형태로 제작한 프리캐스트 콘크리트를 현장으로 운송하고 반입하여 설치함으로써 건축물을 시공하는 공법이다.
프리캐스트 콘크리트 공법은 현장 작업을 최소화할 수 있기 때문에 시공 효율을 향상시킬 수 있고 공사 기간을 크게 단축할 수 있으며 일정한 품질을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 그에 따라, 최근 프리캐스트 콘크리트 공법에 의해 시공되는 건축물이 급속하게 증가하고 있는 추세이다.
종래의 프리캐스트 콘크리트 공사는 2차원의 도면에 수기로 프리캐스트 콘크리트 부재의 생산 및 설치 실적을 표시하여 시각화한 자료와, 이와 별도로 작성된 프리캐스트 콘크리트 부재의 일련번호 별 생산 실적과 설치 실적에 대한 자료를 이원화하여 관리된다. 이러한 종래의 프리캐스트 콘크리트 공사관리 방식의 경우 시공계획이 변경되거나 설계변경에 대해 바로 대응하지 못하고, 수정 및 업데이트에 많은 시간이 소요된다. 또한, 프리캐스트 콘크리트 공사에 참여하는 공사 관계자와 2차원 기반의 도면과 표를 보내고 받아 공유하면서 자료가 누락되거나 버전관리 문제로 의사소통의 어려움이 있다.
본 발명은 영상 인식을 통해 프리캐스트 구조물의 제조 과정과 시공 과정을 모니터링하여 설계 도면과의 일치 여부 및 시공 오차 여부를 확인할 수 있는 모니터링 시스템의 제공을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템은, 프리캐스트 구조물의 제조 과정을 확인하여 설계와의 부합 여부를 확인하는 제조 공정 확인 장치; 및 제조가 완료된 상기 프리캐스트 구조물의 이동 과정중에서 발생하는 진동 및 충격에 따른 프리캐스트 구조물의 변형 여부를 확인 이동 과정 확인 장치를 포함한다.
이때, 상기 제조 공정 확인 장치는, 상기 프리캐스트 구조물의 제조 과정의 각 단계를 영상으로 확인하는 영상 인식부; 및 상기 영상 인식부에서 인식된 프리캐스트 구조물의 제조 영상을 원본 도면과 비교하여 일치 여부를 확인하는 비교 분석부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 영상 인식부는, 상기 프리캐스트 구조물을 이루는 철근 구조물의 입체 구조 및 콘크리트 타설 및 양생을 통해 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형을 확인하는 3D 스캐너를 포함할 수 있다.
한편, 상기 비교 분석부는, 상기 프리캐스트 구조물의 설계 도면의 철근 구조물과 상기 3D 스캐너에 의해 입체 구조가 인식된 실제 철근 구조물을 중첩하여 철근 구조물의 일치도를 확인하고, 상기 3D 스캐너에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형과, 설계 도면상의 프리캐스트 구조물의 외형을 중첩하여 프리캐스트 구조물의 일치도를 확인하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제조 공정 확인 장치는, 상기 3D 스캐너에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물을 가상 조합하여, 설계상의 건축 구조의 시공 가능 여부를 확인하는 가상 시공부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가상 시공부는, 상기 3D 스캐너에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형이 설계 도면상의 프리캐스트 구조물의 외형과 허용공차를 초과하여 불량으로 판정된 프리캐스트 구조물들이 가상 조합하여 설계상의 건축 구조의 시공이 가능한지 여부를 확인할 수 있다.
더불어, 상기 이동 과정 확인 장치는, 상기 프리캐스트 구조물의 특정 부분에 부착되어 진동 및 변형 여부를 확인하는 스트레인 센서부; 및 상기 스트레인 센서부에서 측정되는 값을 기록하여 분석하여 진동 및 변형이 상기 프리캐스트 구조물의 설계 허용 값을 초과하는지 여부를 판단하는 안정성 판단부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템에 의하면,
첫째, 상술한 본 발명에 따른 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템(1000)에 의하면 프리캐스트 구조물(P)의 제조 과정의 각 단계를 촬영하고 3D 스캔하여 설계 도면과의 일치 여부를 판단하므로, 제조상의 오차를 최소화 할 수 있으며 오차가 발생하더라도 이를 수정할 수 있다.
둘째, 시공 현장으로 이동 과정에서 발생하는 충격을 모니터링하므로 시공하고자 하는 구조물의 안전성을 미연에 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템의 블록도이다.
도 2는 제조 공정 확인 장치를 설명하는 모식적인 블록도이다.
도 3은 영상 인식부에 의해 철근 구조물의 입체 구조를 스캔하고 비교하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4는 영상 인식부에 의해 프리캐스트 구조물의 입체 구조를 스캔하고 설계 도면과 비교하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5는 이동 과정 확인 장치에 의해 프리캐스트 구조물을 모니터링 하는 것을 설명한다.
도 2는 제조 공정 확인 장치를 설명하는 모식적인 블록도이다.
도 3은 영상 인식부에 의해 철근 구조물의 입체 구조를 스캔하고 비교하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4는 영상 인식부에 의해 프리캐스트 구조물의 입체 구조를 스캔하고 설계 도면과 비교하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5는 이동 과정 확인 장치에 의해 프리캐스트 구조물을 모니터링 하는 것을 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템의 블록도이고, 도 2는 제조 공정 확인 장치를 설명하는 모식적인 블록도이고, 도 3은 영상 인식부에 의해 철근 구조물의 입체 구조를 스캔하고 비교하는 것을 설명하는 도면이고, 도 4는 영상 인식부에 의해 프리캐스트 구조물의 입체 구조를 스캔하고 설계 도면과 비교하는 것을 설명하는 도면이고, 도 5는 이동 과정 확인 장치에 의해 프리캐스트 구조물을 모니터링 하는 것을 설명하는 도면이다.
도면을 참조하면 일 실시예에 따른 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템(1000)은 제조 공정 확인 장치(100) 및 이동 과정 확인 장치(200)를 포함한다.
제조 공정 확인 장치(100)는 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)의 제조 과정을 확인하여 설계와의 부합 여부를 확인한다. 즉, 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)이 설계 도면과 일치하도록 제조 되었는지를 확인한다.
이동 과정 확인 장치(200)는 제조가 완료된 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)이 이동 과정중에서 발생하는 진동 및 충격에 따라 변형되었는지 여부를 확인한다.
제조 공정 확인 장치(100)는 영상 인식부(110), 비교 분석부(120) 및 가상 시공부(130)를 포함한다.
영상 인식부(110)는 프리캐스트 구조물(P)의 제조 과정의 각 단계를 영상으로 확인한다.
프리캐스트 구조물(P)은 통상적으로 철근의 절곡 및 용접을 통해 철근 구조물(I)을 형성하고, 철근 구조물(I)을 거푸집에 배치하고, 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제조된다.
영상 인식부(110)는 3D 스캐너(S)를 포함한다. 영상 인식부(110)는 제조 공정 확인 1단계로, 3D 스캐너(S)를 통해 프리캐스트 구조물(P)을 이루는 철근 구조물(I)의 입체 구조를 확인하여, 철근 구조물(I)이 설계 도면과 일치하는지 여부를 확인한다.
즉, 설겨 도면의 철근 구조물과 3D 스캐너의 의해 인식된 철근 구조물(I)을 가상 공간에서 중첩하여 일지도를 확인한다. 일치 정도가 설계상 허용된 공차 범위에 속할 경우 양품으로 판단하여 이후 단계의 거푸집 공정 및 콘크리트 타설 단계를 진행하며, 불양품으로 판정될 경우 철근 구조물(I)을 수정하거나, 수정이 어려운 경우에는 철근 구조물(I)을 다시 형성한다.
영상 인식부(110)는 제조가 완료된 프리캐스트 구조물(P)의 외형을 스캔한다.
비교 분석부(120)는 3D 스캐너(S)에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형과, 설계 도면상의 프리캐스트 구조물의 외형을 중첩하여 프리캐스트 구조물의 일치도를 확인한다. 일치 정도가 설계상 허용된 공차 범위에 속할 경우 양품으로 판단하고, 허용된 공차를 초과한 경우, 이웃하는 프리캐스트 구조물과 조합 가능한지 여부를 판단하여 사용 여부를 판단한다. 시공 현장에서는 제조 완료된 프리캐스트 구조물을 수정하기 곤란하므로, 이동 전에 사용 가능 여부를 확인하는 것이 중요하다.
허용 공차를 초과한 프리캐스트 구조물(P)의 사용 가능 여부는 가상 시공부(130)에서 수행된다.
가상 시공부(130)는 3D 스캐너(S)에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)들을 가상 조합하여, 설계상의 건축 구조의 시공 가능 여부를 확인한다. 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)은 연결 부분을 끼워 맞추는 방식으로 조립되어 건축 구조물이 형성된다.
예를 들어 프리캐스트 구조물(P1)과 프리캐스트 구조물(P1)과 프리캐스트 구조물(P2)가 연결되는 경우, 두 프리캐스트 구조물이 연결되는 부분이 모두 허용 공차를 초과하였다고 하더라도, 어느한 연결 부분의 오차가 마주하는 부분의 오차에 의해 상쇄 가능할 경우에는 시공이 가능하다.
가상 시공부(130)는 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)들의 3차원 스캔 이미지를 통해 이러한 상쇄 가능 여부를 확인한다.
즉, 가상 시공부(130)는 3D 스캐너(S)에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형이 설계 도면상의 프리캐스트 구조물의 외형과 허용공차를 초과하여 불량으로 판정된 프리캐스트 구조물들을 가상 조합하여 설계상의 건축 구조의 시공이 가능한지를 확인한다.
가상 시공부(130)는 불량으로 판정된 프리캐스트 구조물들을 가상 조합하여 설계상의 건축 구조의 시공이 불가능하다고 판단된 경우, 수정 부분을 산출한다.
연결 부분의 오차가 있는 경우, 오차 수정을 위한 절단 부분을 확인하고, 절단에 의해 발생하는 구조 역학적 특성의 변화를 계산한다. 오차 수정을 위해 수행되어야 하는 절단 부분이 해당 프리캐스트 구조물의 설계상의 역학적 특성을 저해하지 않는 다고 판단된 경우 절단을 통해 오류를 수정할 수 있다.
제조 공정 확인 장치(100)를 통해 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)의 시공 적합성이 확인되면 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)은 시공 현장으로 이송된다. 이때, 도로 사정 등에 의해 이송 과정에서 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)에 변형이 발생될 수 있다.
이동과정 확인 장치(200)는 제조 완료된 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)이 이송 과정에서 변형이 발생하는지 여부를 판단하여 최종 사용 여부를 결정한다.
일 실시예에 따르면 이동과정 확인 장치(200)는 스트레인 센서부(210) 및 안정성 판단부(220)를 포함한다.
스트레인 센서부(210)는 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)의 특정 부분에 부착되어 진동 및 변형 여부를 확인한다. 여기서 특정 부분은 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)의 형태에 따라 각각 상이할 수 있으나, 구조 역학적으로 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)에서 가장 변형에 취약한 부분을 선택하는 것이 바람직하다.
안정성 판단부(220)는 스트레인 센서부(210)에서 측정되는 값을 기록하고 분석하여 진동 및 변형이 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)의 설계 허용 값을 초과하는지 여부를 판단한다.
안정성 판단부(220)는 이동 차량에 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)과 함께 탑재되어, 이동 과정에서 실시간 중으로 프리캐스트 구조물(P, P1, P2)의 상태를 모니터링 한다.
상술한 본 발명에 따른 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템(1000)에 의하면 프리캐스트 구조물(P)의 제조 과정의 각 단계를 촬영하고 3D 스캔하여 설계 도면과의 일치 여부를 판단하므로, 제조상의 오차를 최소화 할 수 있으며 오차가 발생하더라도 이를 수정할 수 있다.
또한, 시공 현장으로 이동 과정에서 발생하는 충격을 모니터링하므로 시공하고자 하는 구조물의 안전성을 미연에 확보할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000 : 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템
P, P1, P2 : 프리캐스트 구조물
100 : 제조 공정 확인 장치
200 : 이동 과정 확인 장치
P, P1, P2 : 프리캐스트 구조물
100 : 제조 공정 확인 장치
200 : 이동 과정 확인 장치
Claims (7)
- 프리캐스트 구조물의 제조 과정을 확인하여 설계와의 부합 여부를 확인하는 제조 공정 확인 장치; 및
제조가 완료된 상기 프리캐스트 구조물의 이동 과정중에서 발생하는 진동 및 충격에 따른 프리캐스트 구조물의 변형 여부를 확인 이동 과정 확인 장치를 포함하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 제조 공정 확인 장치는,
상기 프리캐스트 구조물의 제조 과정의 각 단계를 영상으로 확인하는 영상 인식부; 및
상기 영상 인식부에서 인식된 프리캐스트 구조물의 제조 영상을 원본 도면과 비교하여 일치 여부를 확인하는 비교 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 영상 인식부는,
상기 프리캐스트 구조물을 이루는 철근 구조물의 입체 구조 및 콘크리트 타설 및 양생을 통해 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형을 확인하는 3D 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 비교 분석부는,
상기 프리캐스트 구조물의 설계 도면의 철근 구조물과 상기 3D 스캐너에 의해 입체 구조가 인식된 실제 철근 구조물을 중첩하여 철근 구조물의 일치도를 확인하고,
상기 3D 스캐너에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형과, 설계 도면상의 프리캐스트 구조물의 외형을 중첩하여 프리캐스트 구조물의 일치도를 확인하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템. - 청구항 4에 있어서,
상기 제조 공정 확인 장치는,
상기 3D 스캐너에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물을 가상 조합하여, 설계상의 건축 구조의 시공 가능 여부를 확인하는 가상 시공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템. - 청구항 5에 있어서,
상기 가상 시공부는,
상기 3D 스캐너에 의해 인식된 제조 완료된 프리캐스트 구조물의 외형이 설계 도면상의 프리캐스트 구조물의 외형과 허용공차를 초과하여 불량으로 판정된 프리캐스트 구조물들이 가상 조합하여 설계상의 건축 구조의 시공이 가능한지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 이동 과정 확인 장치는,
상기 프리캐스트 구조물의 특정 부분에 부착되어 진동 및 변형 여부를 확인하는 스트레인 센서부; 및
상기 스트레인 센서부에서 측정되는 값을 기록하여 분석하여 진동 및 변형이 상기 프리캐스트 구조물의 설계 허용 값을 초과하는지 여부를 판단하는 안정성 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 구조물 스마트 모니터링 시스템.
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2022
- 2022-11-03 KR KR1020220145240A patent/KR20240065353A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210027901A (ko) | 2019-09-03 | 2021-03-11 | 현대건설주식회사 | 프리캐스트 콘크리트 공사관리용 시스템 및 방법 |
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