WO2017222136A1 - 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3d 토공 bim 시스템 - Google Patents

토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3d 토공 bim 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2017222136A1
WO2017222136A1 PCT/KR2017/000718 KR2017000718W WO2017222136A1 WO 2017222136 A1 WO2017222136 A1 WO 2017222136A1 KR 2017000718 W KR2017000718 W KR 2017000718W WO 2017222136 A1 WO2017222136 A1 WO 2017222136A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
excavator
information
earthwork
bim
real
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/000718
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
문성우
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
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 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Publication of WO2017222136A1 publication Critical patent/WO2017222136A1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/10—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles actuating a signalling device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B60W2050/146—Display means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/40—Special vehicles
    • B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B60Y2200/412—Excavators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors

Definitions

  • the present invention relates to an excavator 3D earthwork BIM system, and more specifically, to the earthwork of an excavator, a construction equipment that continuously changes environment, using a 3D BIM (Building Information Modeling) technique applied to a fixed building design and construction.
  • the present invention relates to an excavator 3D earthwork BIM system that provides earthshape BIM (Earthwork BIM) to be extended and applied, and provides real-time information on the shape of the excavator during earthwork.
  • Earthwork BIM earthshape BIM
  • excavators In general, a variety of construction equipment such as excavators, dozers, payloaders, dump trucks are put into the earthworks of construction. In particular, among these various construction equipment, excavators play an important role in excavation, stopping and loading work.
  • excavators such as excavation work for digging land in construction sites, construction sites and construction sites, loading work for transporting the soil to the dump truck, shredding work to dismantle the building and stone, clean up work to clean up the ground, It is a construction machine that can lift heavy objects or lift objects using tongs.
  • excavators are divided into a lower traveling body that serves to move the equipment, an upper swinging body mounted on the upper portion and rotating 360 degrees, and a work device attached to the front of the upper swinging body.
  • a driver's seat (cabin).
  • the working device is connected to the boom and the arm is mounted on the tip of the bucket, the end of the cylinder for the bucket is connected via a connecting rod and a link, can be operated by the cylinder to perform the bucket operation.
  • the excavator mainly used in construction works performs earthwork by the intuitive judgment and experience of the driver.
  • Excavator that performs earthwork in this way performs the earthwork in a dangerous working environment, it is necessary to quickly and accurately deal with the danger.
  • This intelligent excavation system uses the 3D working environment modeling to control the excavator remotely under the excavation work plan generated.
  • the movement command of the excavator it is necessary to transmit the movement command of the excavator, Various and complex problems occur, such as determining the movement path, transmitting the excavator operation command, identifying the current situation of the excavator, and stopping the excavator when detecting an obstacle.
  • the excavator according to the related art uses a rear sensor or a rear camera as an auxiliary device for work and driving safety.
  • the conventional rear sensor or the rear camera alone is insufficient for the excavator operator to visually determine the obstacles within the rotation radius due to the characteristics of the excavator that the upper body rotates, safety accidents due to the blind by the boom on the right side of the cabin according to the structural characteristics of the excavator There are many difficulties in the operation, such as the risk of occurrence.
  • Korean Patent No. 10-1144727 discloses an invention entitled “Excavation work support system using stereo vision technology", which will be described with reference to FIG. 1.
  • FIG. 1 is a view showing an installation state of the excavation support system using a stereo vision technology according to the prior art.
  • the excavator 10 in an excavation support system using stereo vision technology according to the related art, includes a body 11 and a boom 12 having a cabin in which an excavator operator rides.
  • Excavations including an arm 13, a bucket 14, and the like can be excavated, such as a trench or a floor.
  • Excavation support system using stereo vision technology includes stereo vision (21), satellite positioning system (22), attitude control sensor 23 and nodal angle sensor (24)
  • the plan drawing storage unit, a virtual reality engine, a user interface (GUI) and a microcomputer may be further included.
  • the excavator operator is stored in the plan drawing storage 3
  • the excavation progress can be checked against the final digging depth of the dimensional plan drawing, so that the excavation work can be performed without the help of a surveyor or a guide.
  • the excavation support system using the stereo vision technology provides a realistic through the virtual reality engine in displaying the progress of the excavation work through a user interface with a display function, in this case, the virtual reality
  • the position of the excavator 10 measured by the absolute position of the excavator 10 and the attitude control sensor 23 provided through the satellite navigation apparatus 22 can be reflected.
  • the angle of the boom 12, the arm 13 and the bucket 14 through the node angle sensor 24 is measured, and using the same.
  • the excavator operator during the excavation work to provide the work progress information compared to the final excavation depth, and also the attitude information of the excavator and bucket Providing to reduce the excavation work time and prevent the occurrence of safety accidents.
  • FIG. 2 is a view showing the installation position of the angle sensor in an excavator equipped with a safety system provided with a panoramic image according to the prior art.
  • an excavator equipped with a safety system provided with a panoramic image includes an upper swinging body 32 rotatably mounted on the lower traveling body 31 and the lower traveling body 31. ), A working device 33 fixed to the upper pivot body 32 and a working device to which the bucket 36 is connected via the boom 34 and the arm 35.
  • the excavator provided with the safety system provided with the panoramic image which concerns on the prior art is an imaging part for providing a panoramic image, and is equipped with three or more cameras to the side and the rear of the upper swing body 32. As shown in FIG. At this time, each camera is mounted to obtain an image superimposed with a neighboring camera.
  • the image of the vicinity of the excavator is taken by using an image pickup unit, and at this time, the distortion correction value and the overlap correction value preset according to the characteristics of the camera are used.
  • the panoramic image generator generates a panoramic image of the vicinity of the excavator.
  • the upper pivot 32 and the boom 34, the boom 34 and the arm 35, and each of the connecting shaft of the arm 35 and the bucket 36, the angle to provide angle information are mounted.
  • a safety system provided with a panoramic image, converting the image information around the excavator taken by a plurality of cameras to a panoramic image through the panoramic image generating unit It generates and superimposes the visual information of the working radius determined by the angle sensor attached to the working device such as the arm and the bucket on the panoramic image and outputs it on the display of the driver's seat, minimizing the blind spots generated by the excavator operator. Stability can be improved.
  • a system that provides shape information in a 2D or 3D form has been developed and applied to a site.
  • Such a system has only a predetermined shape such as a 3D cross section, an X cross section, and a Y cross section for construction equipment.
  • Shape information can be provided.
  • BIM Building Information System
  • earthwork BIM Earthwork BIM
  • 3D BIM 3D graphic model environment for earthwork, thereby increasing the effectiveness of the earthwork.
  • the earthwork BIM can be constructed to extend the 3D BIM (Building Information Modeling) technique applied to the fixed building design and construction according to the conventional technology to the earthwork work of construction equipment that continuously changes the environment. There is a need.
  • 3D BIM Building Information Modeling
  • the technical problem to be solved by the present invention to solve the above problems is to increase the productivity of earthwork by providing the real-time shape information to the excavator operator by expressing the earthwork performed by the excavator in 3D graphics based on the 3D BIM technique That is, to provide an excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when performing earthworks.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is an excavator 3D earthwork BIM system that provides a real-time information on the shape of the excavator when performing earthworks, which can provide a variety of visual information desired by the excavator operator by providing the real-time information on the shape of the excavator It is to provide.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a earthwork BIM system as a real-time earthwork information system that can be easily used not only for experienced equipment operators but also inexperienced equipment pilots, productivity of equipment control based on visual information and data information. It is to provide an excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when performing earthworks.
  • the excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when performing the earthworks according to the present invention, the upper swinging body of the excavator for performing earthworks, boom, arm and A sensor module attached to the bucket to detect the upper swing angle, the boom angle, the arm angle, and the bucket angle, respectively, to provide angle information for each member;
  • a work position tracking module installed on the excavator and providing the excavator position information by tracking and confirming the position information corresponding to the movement path of the excavator;
  • a user terminal mounted in the excavator, receiving 3D terrain information from a numerical map, receiving excavator position information provided by the work position tracking module, and providing the member-specific angle information detected by the sensor module and the excavator manufacturer.
  • the earthwork BIM that generates 3D modeling images by generating excavator shape information according to the specifications of each member, and performing real-time 3D graphic simulation according to the property information using the excavator shape information, excavator position information, and 3D terrain information as attribute information.
  • the earthwork BIM user terminal is characterized in that the earthwork of the excavator when performing the earthworks based on the 3D BIM technique in real time in 3D graphics.
  • the sensor module the first sensor module is attached to the upper pivot of the excavator for detecting the angle of the upper pivot;
  • a second sensor module attached to the boom of the excavator to sense an angle of the boom;
  • a third sensor module attached to an arm of the excavator to detect an angle of the arm;
  • a fourth sensor module attached to the bucket of the excavator to detect an angle of the bucket.
  • each of the first to fourth sensor modules includes an angle sensor for detecting an angle for each excavator member and a short range wireless communication module for wirelessly transmitting the angle information for each member detected by the angle sensor to the earthwork BIM user terminal. can do.
  • the earthwork BIM user terminal the earthwork BIM shape information providing unit for generating and providing excavator shape information according to the member-specific angle information and the member-specific specifications provided by the excavator manufacturer detected from the sensor module;
  • An earthwork BIM terrain information providing unit for generating and providing 3D terrain information corresponding to the planned ground elevation and the current ground elevation from the digital map;
  • a real-time 3D graphic simulation module for receiving excavator position information provided by the work position tracking module and performing real-time 3D graphic simulation according to the excavator shape information, excavator position information, and 3D terrain information;
  • a earthwork BIM display displaying a 3D modeling image according to a simulation result performed by the real-time 3D graphic simulation module.
  • the earthwork BIM shape information providing unit a script control module for controlling the script to be displayed in the 3D space by using the member-specific specifications provided by the excavator manufacturer and the angle information for each member transmitted from the sensor module; And an excavator shape information generation unit for generating excavator shape information representing an excavator, an upper swinging structure, a lower traveling body, a boom, an arm, and a bucket in real time under the control of the script control module.
  • the earthwork BIM topographic information providing unit extracts the plan ground elevation from the plan ground elevation DB to generate a 3D plan ground height, extract the current ground height from the current ground elevation DB to generate a 3D current ground height, and the 3D plan ground height and 3D current ground height Earthwork BIM is characterized by providing as terrain information.
  • the real-time 3D graphics simulation module the data matching unit for receiving the excavator shape information, excavator position information and 3D topographic information to match the data for performing real-time 3D graphics simulation;
  • a 3D modeling performing unit performing 3D modeling according to the excavator shape information, the excavator position information, and the 3D terrain information matched by the data matching unit;
  • a 3D modeling image generator for each view generating a 3D modeling image for each view according to a result performed by the 3D modeling performing unit.
  • the 3D modeling image for each view generated by the 3D modeling image generator for each view may include a 3D view, a top view, a front view, and a side view.
  • the excavator position information provided by the work position tracking module may be converted from relative coordinates to absolute coordinates.
  • the excavator attribute information is characterized in that the correlation relationship is defined by creating an ERD (Entity Relation Diagram) so that the database can be stored and retrieved quickly.
  • ERD Entity Relation Diagram
  • the present invention it is possible to increase the productivity of earthwork work by providing the real-time shape information to the excavator operator by expressing the earthwork work performed by the excavator in 3D graphics based on the 3D BIM technique.
  • the present invention it is possible to provide a variety of visual information desired by the excavator operator by providing the real-time information on the shape of the excavator as compared to the system for providing the shape information in the existing 2D or 3D form.
  • the earthwork BIM system as a real-time earthwork information system that can be easily used not only for the experienced equipment operator but also inexperienced equipment operator, it is possible to improve the productivity of the equipment control based on visual information and data information.
  • FIG. 1 is a view showing an installation state of the excavation support system using a stereo vision technology according to the prior art.
  • FIG. 2 is a view showing the installation position of the angle sensor in an excavator equipped with a safety system provided with a panoramic image according to the prior art.
  • FIG. 3 is a block diagram of an excavator 3D earthwork BIM system to provide real-time information on the shape of the excavator when performing the earthworks in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing that the sensor module is installed in the excavator in the excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when performing earthworks according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the sensor module and earthwork BIM shape information providing unit shown in FIG.
  • FIG. 6 is a detailed configuration diagram of an earthwork BIM terrain information providing unit and a real-time 3D graphic simulation module shown in FIG. 3.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a 3D graphic simulation result according to the 3D graphic simulation module shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the shape of an excavator corresponding to excavator shape information provided by the earthwork BIM shape information providing unit shown in FIG. 5.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating converting a relative coordinate to an absolute coordinate corresponding to the position of the excavator according to the work position tracking module shown in FIG. 3.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an ERD for databaseting excavator attribute information of an excavator 3D earthwork BIM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an earthwork 3D view generated by the 3D modeling image generator for each view shown in FIG. 6.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a field experiment and an excavator 3D earthwork BIM simulation result in an excavator 3D earthworks BIM system according to an embodiment of the present invention.
  • sensor module 210 first sensor module
  • 200b short range wireless communication module 300: work position tracking module
  • excavator shape information generation unit 421 plan ground elevation DB
  • Excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when the earthwork is carried out according to the present invention, is attached to the upper swinging body, boom, arm and bucket of the excavator for performing earthwork, respectively, the upper swing angle, boom
  • a sensor module that detects angles, arm angles, and bucket angles, and provides angle information for each member
  • a work position tracking module installed on the excavator and providing the excavator position information by tracking and confirming the position information corresponding to the movement path of the excavator
  • a user terminal mounted in the excavator, receiving 3D terrain information from a numerical map, receiving excavator position information provided by the work position tracking module, and providing the member-specific angle information detected by the sensor module and the excavator manufacturer.
  • Earthwork BIM that generates 3D modeling images by generating excavator shape information according to the specifications of each member, and performing real-time 3D graphic simulation according to the property information using the excavator shape information, excavator position information, and 3D terrain information as attribute information.
  • the earthwork BIM user terminal expresses the earthwork of the excavator in 3D graphics in real time based on the 3D BIM technique, and the earthwork BIM user terminal is provided by the angle information for each member detected by the sensor module and the excavator manufacturer.
  • Earthwork BIM shape information providing unit for generating and providing excavator shape information according to the specifications of each member to be;
  • An earthwork BIM terrain information providing unit for generating and providing 3D terrain information corresponding to the planned ground elevation and the current ground elevation from the digital map;
  • a real-time 3D graphic simulation module for receiving excavator position information provided by the work position tracking module and performing real-time 3D graphic simulation according to the excavator shape information, excavator position information, and 3D terrain information;
  • a earthwork BIM display for displaying a 3D modeling image according to a simulation result performed by the real-time 3D graphic simulation module.
  • the government is actively promoting BIM for the development of design technology.
  • construction managers can combine not only visual information but also cost and time to review the construction progress, the related cost execution status and process schedule.
  • the existing BIM is mostly applied to the design and construction of fixed structures such as buildings and bridges, but the BIM expands its function to apply not only to fixed structures but also to earthworks that continuously change the environment. You can build a system.
  • Excavator 3D earthwork BIM system can provide the three-dimensional data on the terrain to be changed in conjunction with the construction equipment, such as excavators to provide the status information of the earthworks, at this time, BIM dynamic It can find the necessary property information to apply to earthwork, and can present user screen of earthwork BIM based on this.
  • the earthwork BIM refers to an environment of a 3D graphic model in which the function of the BIM is applied to earthworks, and there is a difference that must be dynamically expressed in comparison with a general BIM representing a structure planned in a design.
  • the earthwork BIM must represent the shape of the terrain and equipment changing in real time.
  • the earthwork BIM should show the earthwork work proceeding in an amorphous form as a graphic simulation, and unlike the general BIM, it is necessary to simultaneously express the equipment shape and the terrain shape based on the topographic information of the construction site.
  • the plan elevation for the fill and cut during the earthwork work represents the final topographic shape to be targeted in the design, and the earthwork work carried out to implement this is carried out according to the judgment of the excavator operator.
  • an excavator 3D earthwork BIM system for real-time providing shape information of an excavator when performing earthworks according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 12.
  • FIG. 3 is a block diagram of an excavator 3D earthwork BIM system to provide real-time information on the shape of the excavator when performing the earthworks in accordance with an embodiment of the present invention.
  • an excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of an excavator when performing earthworks according to an embodiment of the present invention
  • the excavator 100 the sensor module 200, the work position tracking module ( 300 and an earthwork BIM user terminal 400, wherein the earthwork BIM user terminal 400 includes an earthwork BIM shape information providing unit 410, a earthwork BIM terrain information providing unit 420, and a real-time 3D graphic simulation module 430.
  • earthwork BIM display 440 earthwork BIM display 440.
  • the excavator 100 includes a lower traveling body 120, an upper swinging body 32 rotatably mounted on the lower traveling body 120, and a driver's seat (cabinet) and a boom fixed to the upper swinging body 32. It consists of a working device to which the bucket 36 is connected via the 34 and the arm 35.
  • the sensor module 200 is attached to the upper pivot 110, the boom 130, the arm 140 and the bucket 150 of the excavator 100, respectively, the upper pivot angle, boom angle, arm angle and bucket angle Senses each and provides member-specific angle information.
  • the work position tracking module 300 is installed in the excavator 100 and provides the excavator position information by tracking and confirming the position information corresponding to the movement path of the excavator 100 in the field. At this time, the excavator position information provided by the work position tracking module 300 is preferably converted to the absolute coordinates and provided.
  • Earthwork BIM user terminal 400 is a user terminal mounted in the excavator 100, receives 3D terrain information from the numerical map, and receives the excavator position information provided by the work position tracking module 300, the sensor Excavator shape information is generated according to the angle information for each member detected from the module 200 and specifications for each member provided by an excavator manufacturer, and the excavator shape information, excavator position information, and 3D topographic information are used as attribute information. According to the real-time 3D graphics simulation according to the 3D modeling image is displayed. Accordingly, the earthwork BIM user terminal 400 may express the earthwork of the excavator in 3D graphics in real time based on the 3D BIM technique.
  • the earthwork BIM shape information providing unit 410 of the earthwork BIM user terminal 400 is a member provided by the manufacturer and the angle information for each member detected from the sensor module 200 Excavator shape information is generated and provided according to the specifications.
  • the earthwork BIM terrain information providing unit 420 of the earthwork BIM user terminal 400 generates and provides 3D terrain information corresponding to the plan ground elevation and the current ground elevation from the numerical map.
  • the real-time 3D graphic simulation module 430 of the earthwork BIM user terminal 400 receives the excavator position information provided by the work position tracking module 300 and according to the excavator shape information, excavator position information and 3D terrain information. Perform real-time 3D graphics simulation.
  • the excavator 100 is illustrated as an excavator in an excavator 3D earthwork BIM system according to an embodiment of the present invention, the excavator may include a dump truck and perform real-time 3D graphic simulation of the excavator and the dump truck together. You may.
  • the earthwork BIM display 440 of the earthwork BIM user terminal 400 displays a 3D modeling image according to a simulation result performed by the real time 3D graphic simulation module 430.
  • Excavator 3D earthwork BIM system by applying the 3D BIM technique to the construction equipment earthwork work can represent the shape information of the excavator in the 3D space, and can represent the shape information of the excavator in various forms.
  • the excavator 3D earthwork BIM system can provide a variety of visual information desired by the excavator operator by realistically providing the shape information of the excavator compared to the system that provides the shape information in the existing 2D or 3D form. have.
  • Figure 4 is a view showing that the sensor module is installed on the excavator in the excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when performing the earthworks according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is shown in FIG. A detailed configuration diagram of the sensor module and the earthwork BIM shape information providing unit is illustrated.
  • FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the earthwork BIM terrain information providing unit and the real-time 3D graphic simulation module illustrated in FIG. 3.
  • the excavator 100 in the excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when performing the earthworks according to an embodiment of the present invention
  • 230, 240 are attached.
  • the work position tracking module 300 is installed on the excavator 100, the earthwork BIM user terminal 400 is mounted.
  • Figure 4 shows the installation and data input of the angle sensor for processing the excavator shape information
  • the sensor module (210 ⁇ 240) is attached to each member of the excavator 100 to excavate the individual member angle information in real time during the excavator operation Transmit to the BIM user terminal 400.
  • the first sensor module 210 is attached to the upper pivot 110 of the excavator 100 to detect the angle of the upper pivot 110
  • the second sensor module 220 is the excavator ( It is attached to a boom 130 of 100 to detect the angle of the boom 130
  • the third sensor module 230 is attached to the arm (140) of the excavator 100 to detect the angle of the arm 140
  • the fourth sensor module 240 is of the excavator 100 It is attached to a bucket 150 to sense the angle of the bucket 150.
  • the first to fourth sensor modules 210 to 240 may respectively detect the angle sensor 200a and the data detected by the angle sensor 200a. It may include a short-range wireless communication module 200b for wirelessly transmitting to the earthwork BIM user terminal 400.
  • the short range wireless communication module 200b may be a Bluetooth module, but is not limited thereto.
  • the excavator 3D earthwork BIM system is provided with a digital map database indicating the current ground elevation and the planned ground elevation for processing the terrain information.
  • the members of the excavator 100 are each composed of a 3D model.
  • Sensors attached to each member of the excavator transmits the member-specific angle information for each member during the excavator excavation operation.
  • the script control module may express excavator shape information in 3D space in real time using the transmitted individual member angle information.
  • the earthwork BIM shape information providing unit 410 includes a script control module 411 and an excavator shape information generating unit 412.
  • the earthwork BIM shape information providing unit 410 may include a Bluetooth receiver for receiving the angle information for each member from the Bluetooth module which is the above-mentioned short-range wireless communication module 200b.
  • the script control module 411 of the earthwork BIM shape information providing unit 410 uses member-specific specifications provided by an excavator manufacturer and angle information for each member transmitted from the short range wireless communication module 200b of the sensor module 200. To control the script so that it can be displayed in 3D space.
  • Excavator shape information generation unit 412 of the earthwork BIM shape information providing unit 410 is an excavator 100, the upper swing 110, the lower traveling body 120, under the control of the script control module 411, Excavator shape information representing the boom 130, the arm 140, and the bucket 150 is generated in real time.
  • the earthwork BIM topographic information providing unit 420 includes a plan ground elevation DB 421, a current ground elevation DB 422, a plan ground elevation extraction unit 423, and a current ground elevation extraction unit 424. , 3D plan ground elevation generator 425 and 3D current ground elevation generator 426.
  • the 3D plan ground height generating unit 425 generates the 3D plan ground height
  • the 3D current ground height generating unit 426 generates the 3D current ground height, and accordingly, the 3D plan ground height and the 3D current ground height are excavated. It can be provided as BIM terrain information.
  • the real-time 3D graphic simulation module 430 may include a data matching unit 431, a 3D modeling performing unit 432, and a 3D modeling image generating unit 433 for each view.
  • the data matching unit 431 receives the excavator shape information, the excavator position information, and the 3D terrain information, and matches the data with data for performing real-time 3D graphic simulation.
  • the 3D modeling performing unit 432 performs 3D modeling according to the excavator shape information, the excavator position information, and the 3D terrain information matched by the data matching unit 431.
  • the 3D modeling image generator 433 for each view generates a 3D modeling image for each view according to the result of the 3D modeling performing unit 432.
  • the 3D modeling image for each view generated by the 3D modeling image generation unit 433 for each view may include a 3D view, a top view, a front view, and a side view.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating 3D graphic simulation results according to the 3D graphic simulation module illustrated in FIG. 6, and various simulation results may be output as illustrated in FIGS. 7A to 7H.
  • 3D modeling is performed using terrain information, excavator shape information, excavator location information, and the like as attribute information.
  • terrain information needs to be modeled at the earthworks site
  • excavator shape information is required to represent the excavator work
  • excavator location information should be used with GPS data
  • terrain information and excavators are used in 3D modeling. Simulate in a 3D environment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the shape of an excavator corresponding to the excavator shape information provided by the earthwork BIM shape information providing unit illustrated in FIG. 5.
  • Construction equipment shape information is needed to reflect the working form of the equipment to the excavator 3D earthwork BIM system.
  • an excavator is composed of a boom, an arm, and a bucket.
  • shape information such as length and angle of each member is required.
  • the specifications (equipment specifications) provided by the excavator manufacturer are applied.
  • the trajectory generated during the excavation can be tracked using an angle sensor. Booms, arms and buckets change depending on the type of work during excavation, so sensors must be fitted to obtain an angle. Once sensor values are obtained from the sensors, these sensor values can be used to track the position of the excavator member in real time using kinematic calculations.
  • the shape information of the excavator trajectory can be processed into data values and reflected in the earthwork BIM.
  • FIG. 9 is a 3D graphic simulation screen showing the shape information of an excavator.
  • the 3D graphic simulation module automatically simulates the equipment shape as if the actual excavator moves using a kinematic equation. This allows excavator operators to pre-simulate excavator operations using 3D graphical simulation.
  • Figure 9 is a diagram illustrating the conversion of the relative coordinates to the absolute coordinates corresponding to the position of the excavator according to the work position tracking module shown in FIG.
  • the position information of the excavator informs the location of the excavator on the 3D graphic model of the earthwork BIM system.
  • the location information plays an important function in order to realistically depict the 3D graphic model representing the shape of the excavator and to express meaningful information required by the excavator operator.
  • the dump truck 500 of the excavating equipment it must be able to process the location information in real time by moving quickly.
  • GPS Global Positioning System
  • GPS is a system that calculates the position of the ground, such as longitude, latitude, altitude based on information from a number of GPS satellites located over the earth.
  • GNSS transmits visual signals from four or more satellites that can be observed from the ground, and calculates three-dimensional coordinates of X, Y, and Z by calculating distance information using a receiver.
  • GPS system is recognized as an important technology for equipment management in construction site, general GPS system can be out of the level required by earthworks BIM in measurement error. In order to reduce these measurement errors, expensive GPS receivers need to be purchased, resulting in low economic efficiency. Accordingly, by applying GPS-RTK (Real Time Kinematic) technology in order to secure the accuracy of the GPS system, it is possible to secure the accuracy in cm unit.
  • GPS-RTK Real Time Kinematic
  • the location information of the construction equipment requires orientation information as well as location information based on GPS.
  • Orientation information of these excavators tells the direction of the excavator on the 3D graphics model.
  • two antennas are required for the excavator, and the direction toward the excavator can be calculated by tracking location information received from each antenna.
  • the direction indicated by the relative coordinate should be converted into the absolute coordinate.
  • the direction in which the excavator 100 faces can be matched on the 3D graphic simulation of the earthwork BIM according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an entity relation diagram (ERD) for databaseting excavator attribute information of an excavator 3D earthwork BIM according to an embodiment of the present invention.
  • ERP entity relation diagram
  • Excavator 3D earthwork BIM system in order to track the position of the excavator to manage the excavator attribute information to the database, at this time, the shape information and location information of the excavator in conjunction with the terrain information is stored And by querying the excavator performance can be simulated after the earthwork.
  • the reason for storing the attribution information of the earthwork BIM is that the trajectory of the excavator operation can be tracked by using the stored values for each property, and can be reproduced if necessary and implemented in 3D simulation.
  • the excavator attribute information includes excavator shape information, excavator position information, and 3D topographic information.
  • an ERD Entity Relation Diagram
  • a correlation is defined to store a database. Inquiries can be made quickly.
  • the ERD represents an association of database tables using a primary key. In this way, by associating a table using a primary key, the database can be lightened and processed quickly. For example, such an ERD can be implemented to be stored in SQL, which is a commercial database.
  • the excavator 3D earthwork BIM system is based on terrain information based on a numerical map.
  • the numerical map shows the current status information about the earthworks before the earthwork.
  • the plan height represents the plan height which is the target of cut or fill during earthworks, and the difference between the current topographic information and the plan height may be calculated as the amount of cut and the amount of fill.
  • the excavator 3D earthwork BIM system it is possible to provide information for solving the field of view problems that occur in the actual site during the excavation work in terms of equipment control.
  • AR Augmented Reality
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an earthwork 3D view generated by the 3D modeling image generation unit for each view shown in FIG. 6, and illustrates 3D graphic simulation of excavator shape information.
  • Excavator shape information can be viewed from various angles, such as 3D view, top view, front view, side view.
  • the 3D view can be adjusted in various forms by the view angle can be adjusted, the excavator operator can increase the productivity during earthwork work using a variety of shape information.
  • Figure 12 is a view illustrating the field experiments and the excavator 3D earthwork BIM simulation results in the excavator 3D earthwork BIM system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 12a) is a photograph showing the field experiment
  • Figure 12b Is a diagram illustrating the 3D earthwork BIM simulation results, and it can be seen that the field experiment and the excavator 3D earthwork BIM simulation results are the same.
  • the excavator 3D earthwork BIM system that provides real-time information on the shape of the excavator when performing earthworks according to an embodiment of the present invention
  • Providing real-time shape information can increase the productivity of earthworks.
  • the system that provides the shape information in the existing 2D or 3D form it is possible to provide a variety of visual information desired by the excavator operator by providing real-time information on the shape of the excavator.
  • the earthwork BIM system as a real-time earthwork information system that can be easily used not only for experienced equipment operators but also unskilled equipment operators, it is possible to improve the productivity of equipment control based on visual information and data information.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Abstract

3D BIM 기법을 기반으로 굴삭기가 수행하는 토공작업을 3D 그래픽으로 표현하여 굴삭기 조종원에게 실시간 형상정보를 제공함으로써 토공작업의 생산성을 높일 수 있고, 또한, 기존 2D 또는 3D 형태로 형상정보를 제공하는 시스템과 비교하여 굴삭기의 형상정보를 사실적으로 실시간 제공함으로써 굴삭기 조종원이 원하는 다양한 시각정보를 제공할 수 있으며, 또한, 숙련된 장비 조종원뿐만 아니라 미숙련된 장비 조종원까지도 간편하게 사용할 수 있는 실시간 토공정보체계로서 토공 BIM 시스템을 제공함으로써 시각적 정보 및 데이터 정보를 바탕으로 장비 조종의 생산성을 향상시킬 수 있는, 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템이 제공된다.

Description

토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템
본 발명은 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 고정된 건축물 설계와 시공에 적용되고 있는 3D BIM(Building Information Modelling) 기법을 환경변화가 지속적으로 발생되는 건설장비인 굴삭기의 토공작업에 확장하여 적용할 수 있도록 토공 BIM(Earthwork BIM)을 구축하는, 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 건설공사의 토공공사에 굴삭기, 도저, 페이로더, 덤프트럭 등 다양한 건설장비가 투입된다. 특히, 이러한 다양한 건설장비 중에서 굴삭기는 굴착과 정지, 그리고 상차작업에서 중요한 기능을 수행한다.
구체적으로, 이러한 굴삭기는 토목현장, 건축현장 및 건설현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 덤프트럭에 운반하는 적재작업, 건물과 돌을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정리작업 등의 작업, 무거운 물체를 매달아 올리거나 집게를 이용하여 물체를 집어 올리는 작업 등을 수행할 수 있는 건설기계이다.
이러한 굴삭기는 장비의 이동 역할을 하는 하부 주행체, 그 상부에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 상기 상부 선회체의 앞쪽에 부착되는 작업장치로 구분되며, 상부 선회체는 굴삭기 조종원이 탑승하는 운전석(캐빈)을 갖추고 있다. 이 중에서 작업장치는 붐과 암을 연결하여 그 선단에 버킷을 장착한 것으로, 버킷용 실린더의 단부에 커넥팅 로드와 링크를 개재하여 연결되고, 실린더에 의해 작동되어 버킷 작업을 수행할 수 있다.
이와 같이 건설공사에 주로 사용되는 굴삭기는 운전자의 직관적인 판단과 경험에 의해 토공작업을 수행한다. 이와 같이 토공작업을 실시하는 굴삭기는 위험한 작업환경에서 토공작업을 실시하므로, 위험 발생시 신속하고 정확한 대처가 필요하다.
또한, 이러한 굴삭기는 숙련자가 조종자로서 굴삭기에 탑승하여 직접 조종하여 작업을 수행하기 때문에, 숙련된 기능공의 부재로 인한 어려움을 겪고 있으며, 안전 관리 문제, 숙련공의 임금 상승으로 인한 채산성이 계속해서 악화하고 있다. 또한, 기능공에 개개인의 숙련도 차이에 따라 시공 품질의 균일성 확보에 어려움을 겪고 있다.
최근, 굴삭 작업시 숙련공의 부재, 안전 관리, 및 채산성 문제를 해결할 수 있는 지능형 굴삭 시스템이 개발이 활발히 연구되고 있다. 이러한 지능형 굴삭 시스템은 3D 작업 환경 모델링을 이용하여 생성된 굴삭 작업계획 아래, 굴삭기를 원격으로 조정하는 방식이나, 생성된 굴삭 작업 계획을 실제 굴삭기와 통합적으로 관리하기 위해서는 굴삭기의 이동명령 전송, 굴삭기의 이동경로 판단, 굴삭 작업수행명령 전송, 굴삭기의 현재 상황 파악, 장애물 감지시의 굴삭기 정지 명령 등과 같은 다양하고 복합적인 문제점이 발생한다.
한편, 종래의 기술에 따른 굴착기는 작업 및 주행 안전을 위하여 보조장치로서 후방 센서나 후방 카메라를 이용하고 있다. 하지만, 종래의 후방 센서나 후방 카메라만으로는 상체가 회전하는 굴삭기의 특성상 굴삭기 조종원이 회전반경 이내의 장애물을 시각적으로 판단하기에는 부족하며, 굴삭기의 구조적 특징에 따른 캐빈 우측의 붐에 의한 사각에 의하여 안전사고가 발생할 위험 등 작업에 많은 어려움이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1144727호에는 "스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템의 설치 상태를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템에서, 굴삭기(10)는 굴삭기 조종원이 탑승하는 캐빈(Cabin)을 구비한 몸체(11) 및 붐(Boom: 12), 암(Arm: 13) 및 버킷(Bucket: 14)으로 이루어진 굴삭부 등을 포함하여 터파기나 바닥면 고르기 등의 굴삭 작업을 수행할 수 있다.
종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템은 스테레오 비전(Stereo Vision: 21), 위성항법장치(Global Positioning System: 22), 자세제어 센서(23) 및 절점 각도 센서(24)를 포함하고, 계획도면 저장부, 가상현실 엔진, 사용자 인터페이스(GUI) 및 마이콤(Micro Computer)을 추가로 포함할 수 있다.
따라서 종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템의 경우, 스테레오 비전(21)을 통해 굴삭 작업면에 대한 3차원 영상을 굴삭기 조종원에게 제공하면, 굴삭기 조종원이 계획도면 저장부에 저장된 3차원 계획도면의 최종 굴삭깊이 대비 굴삭작업 진행상황을 확인할 수 있기 때문에, 측량기사나 작업유도자의 도움 없이도 터파기 작업 등을 진행할 수 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템은 굴삭작업 진행상황을 디스플레이 기능을 구비한 사용자 인터페이스를 통해 표시함에 있어서, 가상현실 엔진을 통해 현실감 있게 제공하며, 이때, 가상현실에는 위성항법장치(22)를 통해 제공받은 굴삭기(10)의 절대위치 및 자세제어 센서(23)를 통해 측정된 굴삭기(10)의 자세가 반영될 수 있게 한다.
또한, 종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템의 경우, 절점 각도 센서(24)를 통해 붐(12), 암(13) 및 버킷(14)의 각도를 측정하고, 이를 이용하여 버킷(14)의 위치 및 각도를 예측하여 굴삭기 조종원에게 제공함으로써, 약 5㎝ 이내의 미세한 오차 범위 내에서 작업이 이루어져야 하는 바닥면 고르기 작업 등도 굴삭기 조종원 단독으로 수행할 수 있게 한다.
종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템에 따르면, 스테레오 비전 기술을 이용하는 방식으로서, 굴삭작업 중에 굴삭기 조종원에게 최종 굴삭깊이 대비 작업진행정보를 제공하고, 또한, 굴삭기 및 버킷의 자세정보를 제공하여, 굴삭 작업시간을 단축시키고 안전사고의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2013-97913호에는 "파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기" 라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기에서 각도 센서의 설치 위치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기는, 하부 주행체(31)와 상기 하부 주행체(31) 상에 회전가능하게 탑재되는 상부 선회체(32), 상기 상부 선회체(32)에 고정되어 있는 운전석(33) 및 붐(34)과 암(35)을 개재하여 버킷(36)이 연결된 작업장치로 구성된다.
또한, 종래의 기술에 따른 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기는, 파노라마 영상을 제공하기 위한 촬상부로서, 상부 선회체(32)의 측방 및 후방에 3개 이상의 카메라가 장착되어 있다. 이때, 각 카메라는 이웃하는 카메라와 중첩된 영상을 얻을 수 있도록 장착된다.
종래의 기술에 따른 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기의 경우, 촬상부를 이용하여 굴삭기 주변의 영상을 중복 촬영하고, 이때, 카메라의 특성에 따라 미리 설정된 왜곡 보정값 및 중첩 보정값을 이용하여 파노라마 영상 생성부를 통해 굴삭기 주변의 파노라마 영상을 생성하게 된다.
또한, 도시된 바와 같이, 상부 선회체(32)와 붐(34), 붐(34)과 암(35) 및 암(35)과 버킷(36)의 연결축 각각에는 각도 정보를 제공하기 위하여 각도 센서(41, 42, 43)가 장착되어 있다.
이와 같이, 상기 각도 센서(41, 42, 43)에 의해 측정된 각도 정보를 이용하여 작업반경 가이드라인, 즉, 작업 안전범위로서 굴삭기 상부 선회체(32)의 회전 중심으로부터 버킷(36)까지의 반경을 작업반경 가이드라인 생성기를 통하여 계산할 수 있다.
종래의 기술에 따른 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기에 따르면, 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템으로서, 복수의 카메라에 의해 촬영된 굴삭기 주변의 영상정보를 파노라마 영상 생성부를 통하여 파노라마 영상으로 변환 생성하고, 암과 버킷 등의 작업장치에 부착된 각도 센서에 의해 결정되는 작업반경의 시각적인 정보를 파노라마 영상에 중첩 표시하여 운전석의 디스플레이부에 출력함으로써, 굴삭기 조종원에게 발생되는 사각을 최소화하고 작업 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 최근 건설장비를 표현하기 위해서 2D 또는 3D 형태로 형상정보를 제공하는 시스템이 개발되어 현장에 적용되고 있는데, 이러한 시스템은 건설장비에 대하여 3D 단면, X 단면, Y 단면 등 일정하게 정해진 형태로만 형상정보를 제공할 수 있다.
한편, BIM(Building Information System)은 건축물의 기획, 설계, 시공 및 유지단계의 전 수명주기 동안 다양한 분야에서 정보를 생산 및 관리하기 위한 것으로, 주로 건축분야에서 활성화되어 있다. 그 이유는 건축분야는 시설물 위주로 사업이 추진되기 때문에 시설물에 대한 BIM을 적용함으로써 기대하는 효과를 충분히 얻을 수 있기 때문이다. 하지만, 토공 BIM(Earthwork BIM)은 건축분야 또는 토목분야에서 구조물을 대상으로 3D 모델을 생성하는 것으로서, 동적으로 변하는 대상에 대한 3D BIM은 새롭게 연구되어야할 분야이다. 특히, 3D 토공 BIM은 토공작업에 대한 3D 그래픽 모델환경을 제공함으로써 토공작업 수행에 대한 효과를 높이도록 지원할 수 있다.
이에 따라 종래의 기술에 따른 고정된 건축물 설계와 시공에 적용되고 있는 3D BIM(Building Information Modelling) 기법을 환경변화가 지속적으로 발생되는 건설장비의 토공작업에 확장하여 적용할 수 있도록 토공 BIM을 구축할 필요성이 있는 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 3D BIM 기법을 기반으로 굴삭기가 수행하는 토공작업을 3D 그래픽으로 표현하여 굴삭기 조종원에게 실시간 형상정보를 제공함으로써 토공작업의 생산성을 높일 수 있는, 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 굴삭기의 형상정보를 사실적으로 실시간 제공함으로써 굴삭기 조종원이 원하는 다양한 시각정보를 제공할 수 있는, 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 숙련된 장비 조종원뿐만 아니라 미숙련된 장비 조종원까지도 간편하게 사용할 수 있는 실시간 토공정보체계로서 토공 BIM 시스템을 제공함으로써, 시각적 정보 및 데이터 정보를 바탕으로 장비 조종의 생산성을 향상시킬 수 있는, 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은, 토공공사를 수행하기 위한 굴삭기의 상부 선회체, 붐, 암 및 버킷에 각각 부착되어 상부 선회체 각도, 붐 각도, 암 각도 및 버킷 각도를 각각 감지하여 부재별 각도정보를 제공하는 센서모듈; 상기 굴삭기에 설치되고, 상기 굴삭기의 현장 내 이동경로에 대응하는 위치정보를 추적하여 확인하여 굴삭기 위치정보를 제공하는 작업위치 추적모듈; 및 상기 굴삭기 내에 탑재되는 사용자 단말로서, 수치지도로부터 3D 지형정보를 수신하고, 상기 작업위치 추적모듈에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 센서모듈로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하고, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 속성정보로 하여 상기 속성정보에 따른 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행함으로써 3D 모델링 영상을 표시하는 토공 BIM 사용자 단말을 포함하되, 상기 토공 BIM 사용자 단말은 3D BIM 기법을 기반으로 토공공사 수행시 굴삭기의 토공작업을 3D 그래픽으로 실시간 표현하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 센서모듈은, 상기 굴삭기의 상부 선회체에 부착되어 상기 상부 선회체의 각도를 감지하는 제1 센서모듈; 상기 굴삭기의 붐에 부착되어 상기 붐의 각도를 감지하는 제2 센서모듈; 상기 굴삭기의 암에 부착되어 상기 암의 각도를 감지하는 제3 센서모듈; 및 상기 굴삭기의 버킷에 부착되어 상기 버킷의 각도를 감지하는 제4 센서모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 내지 제4 센서모듈은 각각 굴삭기 부재별 각도를 감지하는 각도 센서 및 상기 각도 센서에 의해 감지된 부재별 각도정보를 상기 토공 BIM 사용자 단말에게 무선으로 전송하는 근거리 무선통신모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 토공 BIM 사용자 단말은, 상기 센서모듈로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하여 제공하는 토공 BIM 형상정보 제공부; 수치지도로부터 계획 지반고 및 현재 지반고에 대응하는 3D 지형정보를 생성하여 제공하는 토공 BIM 지형정보 제공부; 상기 작업위치 추적모듈에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보에 따라 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행하는 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈; 및 상기 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈에서 수행된 시뮬레이션 결과에 따른 3D 모델링 영상을 표시하는 토공 BIM 디스플레이를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 토공 BIM 형상정보 제공부는, 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원 및 상기 센서모듈로부터 전송되는 부재별 각도정보를 이용하여 3D 공간상에서 표시될 수 있도록 스크립트를 제어하는 스크립트 제어모듈; 및 상기 스크립트 제어모듈의 제어에 따라 굴삭기, 상부 선회체, 하부 주행체, 붐, 암 및 버킷을 실시간으로 표현하는 굴삭기 형상정보를 생성하는 굴삭기 형상정보 생성부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 토공 BIM 지형정보 제공부는 계획 지반고 DB로부터 계획 지반고를 추출하여 3D 계획 지반고를 생성하고, 현재 지반고 DB로부터 현재 지반고를 추출하여 3D 현재 지반고를 생성하며, 상기 3D 계획 지반고 및 3D 현재 지반고를 토공 BIM 지형정보로 제공하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈은, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 수신하여 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행하기 위한 데이터로 정합하는 데이터 정합부; 상기 데이터 정합부에서 정합된 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보에 따라 3D 모델링을 수행하는 3D 모델링 수행부; 및 상기 3D 모델링 수행부에서 수행된 결과에 따라 뷰별로 3D 모델링 영상을 생성하는 뷰별 3D 모델링 영상 생성부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 뷰별 3D 모델링 영상 생성부에서 생성되는 뷰별 3D 모델링 영상은 3D뷰, 상단뷰, 정면뷰 및 측면뷰를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 작업위치 추적모듈에서 제공하는 굴삭기 위치정보는 상대좌표에서 절대좌표로 변환되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 굴삭기 속성정보는 데이터베이스의 저장과 조회가 신속하게 이루어질 수 있도록 ERD(Entity Relation Diagram)를 작성하여 상호연관 관계를 정의하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 3D BIM 기법을 기반으로 굴삭기가 수행하는 토공작업을 3D 그래픽으로 표현하여 굴삭기 조종원에게 실시간 형상정보를 제공함으로써 토공작업의 생산성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존 2D 또는 3D 형태로 형상정보를 제공하는 시스템과 비교하여 굴삭기의 형상정보를 사실적으로 실시간 제공함으로써 굴삭기 조종원이 원하는 다양한 시각정보를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 숙련된 장비 조종원뿐만 아니라 미숙련된 장비 조종원까지도 간편하게 사용할 수 있는 실시간 토공정보체계로서 토공 BIM 시스템을 제공함으로써, 시각적 정보 및 데이터 정보를 바탕으로 장비 조종의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템의 설치 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기에서 각도 센서의 설치 위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서 굴삭기에 센서모듈이 설치되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 센서모듈 및 토공 BIM 형상정보 제공부의 구체적인 구성도이다.
도 6은 도 3에 도시된 토공 BIM 지형정보 제공부 및 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈의 구체적인 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시된 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈에 따른 3D 그래픽 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 토공 BIM 형상정보 제공부에서 제공되는 굴삭기 형상정보에 대응하는 굴삭기의 형상을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 3에 도시된 작업위치 추적모듈에 따른 굴삭기의 위치에 대응하여 상대좌표를 절대좌표로 변환하는 것을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM의 굴삭기 속성정보를 데이터베이스화하기 위한 ERD를 예시하는 도면이다.
도 11은 도 6에 도시된 뷰별 3D 모델링 영상 생성부에서 생성되는 토공작업 3D 뷰를 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서 현장실험과 굴삭기 3D 토공 BIM 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면이다.
[부호의 설명]
100: 굴삭기(Excavator) 110: 상부 선회체
120: 하부 주행체 130: 붐(Boom)
140: 암(Arm) 150: 버킷(Bucket)
200: 센서모듈 210: 제1 센서모듈
220: 제2 센서모듈 230: 제3 센서모듈
240: 제4 센서모듈 200a: 각도 센서
200b: 근거리 무선통신모듈 300: 작업위치 추적모듈
400: 토공 BIM 사용자 단말
410: 토공 BIM 형상정보 제공부
420: 토공 BIM 지형정보 제공부
430: 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈
440: 토공 BIM 디스플레이 411: 스크립트 제어모듈
412: 굴삭기 형상정보 생성부 421: 계획 지반고 DB
422: 현재 지반고 DB 423: 계획 지반고 추출부
424: 현재 지반고 추출부 425: 3D 계획 지반고 생성부
426: 3D 현재 지반고 생성부
431: 데이터 정합부 432: 3D 모델링 수행부
433: 뷰별 3D 모델링 영상 생성부
500: 덤프트럭
본 발명에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은, 토공공사를 수행하기 위한 굴삭기의 상부 선회체, 붐, 암 및 버킷에 각각 부착되어 상부 선회체 각도, 붐 각도, 암 각도 및 버킷 각도를 각각 감지하여 부재별 각도정보를 제공하는 센서모듈; 상기 굴삭기에 설치되고, 상기 굴삭기의 현장 내 이동경로에 대응하는 위치정보를 추적하여 확인하여 굴삭기 위치정보를 제공하는 작업위치 추적모듈; 및 상기 굴삭기 내에 탑재되는 사용자 단말로서, 수치지도로부터 3D 지형정보를 수신하고, 상기 작업위치 추적모듈에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 센서모듈로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하고, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 속성정보로 하여 상기 속성정보에 따른 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행함으로써 3D 모델링 영상을 표시하는 토공 BIM 사용자 단말을 포함하되,
상기 토공 BIM 사용자 단말은 3D BIM 기법을 기반으로 토공공사 수행시 굴삭기의 토공작업을 3D 그래픽으로 실시간 표현하며, 상기 토공 BIM 사용자 단말은, 상기 센서모듈로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하여 제공하는 토공 BIM 형상정보 제공부; 수치지도로부터 계획 지반고 및 현재 지반고에 대응하는 3D 지형정보를 생성하여 제공하는 토공 BIM 지형정보 제공부; 상기 작업위치 추적모듈에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보에 따라 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행하는 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈; 및 상기 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈에서 수행된 시뮬레이션 결과에 따른 3D 모델링 영상을 표시하는 토공 BIM 디스플레이를 포함하여 이루어지게 된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
먼저, 현재 정부에서는 설계기술 발전을 위해서 BIM을 적극적으로 장려하고 있다. 이러한 BIM 환경에서 건설관리자는 시각적인 정보뿐만 아니라 비용과 시간을 접목시켜서 건설공사의 진행사항과 이와 관련된 비용집행현황과 공정 스케줄을 검토할 수 있다. 그러나 기존의 BIM은 건물, 교량 등 고정된 구조물 설계와 시공에 대부분 적용되고 있는 것이 현실이지만, BIM은 그 기능을 확장시켜서 고정된 구조물뿐만 아니라 환경변화가 지속적으로 발생되는 토공작업에도 적용하여 토공 BIM 시스템을 구축할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은 굴삭기와 같은 건설장비와 연동하여 변화되는 지형에 대한 3차원적 데이터를 제공하여 토공작업의 현황정보를 제공할 수 있고, 이때, BIM을 동적인 토공작업에 적용하기 위해서 필요한 속성정보를 찾고, 이를 바탕으로 토공 BIM의 사용자 화면을 제시할 수 있다. 여기서, 토공 BIM은 BIM의 기능을 토공작업에 적용한 3D 그래픽 모델의 환경을 의미하며, 설계에서 계획하는 구조물을 표현하는 일반 BIM과 비교하여 동적으로 표현해야 하는 차이점이 있다. 즉, 토공 BIM은 실시간으로 변화하는 지형과 장비의 형상을 표현해야 한다.
다시 말하면, 토공 BIM은 무정형으로 진행되는 토공작업을 그래픽 시뮬레이션으로 보여주어야 하므로, 일반 BIM과 다르게 건설현장의 지형정보를 바탕으로 장비형상과 지형형상을 동시에 표현해야 한다. 이때, 토공작업시 성토와 절토에 대한 계획고는 설계상에서 목표로 하는 최종 지형형상을 나타내며, 이를 구현하기 위해서 실시하는 토공작업은 굴삭장비 조종원의 판단에 따라서 진행되게 된다.
이하, 도 3 및 도 12를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템을 구체적으로 설명하기로 한다.
[굴삭기 3D 토공 BIM 시스템]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은, 크게, 굴삭기(100), 센서모듈(200), 작업위치 추적모듈(300) 및 토공 BIM 사용자 단말(400)을 포함하며, 상기 토공 BIM 사용자 단말(400)은 토공 BIM 형상정보 제공부(410), 토공 BIM 지형정보 제공부(420), 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈(430) 및 토공 BIM 디스플레이(440)를 포함한다.
굴삭기(100)는 하부 주행체(120), 상기 하부 주행체(120) 상에 회전가능하게 탑재되는 상부 선회체(32) 및 상기 상부 선회체(32)에 고정되어 있는 운전석(캐빈) 및 붐(34)과 암(35)을 개재하여 버킷(36)이 연결된 작업장치로 구성된다.
센서모듈(200)은 상기 굴삭기(100)의 상부 선회체(110), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)에 각각 부착되어 상부 선회체 각도, 붐 각도, 암 각도 및 버킷 각도를 각각 감지하여 부재별 각도정보를 제공한다.
작업위치 추적모듈(300)은 상기 굴삭기(100)에 설치되고, 상기 굴삭기(100)의 현장 내 이동경로에 대응하는 위치정보를 추적하여 확인하여 굴삭기 위치정보를 제공한다. 이때, 상기 작업위치 추적모듈(300)에서 제공하는 굴삭기 위치정보는 상대좌표에서 절대좌표로 변환되어 제공되는 것이 바람직하다.
토공 BIM 사용자 단말(400)은 상기 굴삭기(100) 내에 탑재되는 사용자 단말로서, 수치지도로부터 3D 지형정보를 수신하고, 상기 작업위치 추적모듈(300)에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 센서모듈(200)로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하고, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 속성정보로 하여 상기 속성정보에 따른 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행함으로써 3D 모델링 영상을 표시한다. 이에 따라 상기 토공 BIM 사용자 단말(400)은 3D BIM 기법을 기반으로 토공공사 수행시 굴삭기의 토공작업을 3D 그래픽으로 실시간 표현할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 토공 BIM 사용자 단말(400)의 토공 BIM 형상정보 제공부(410)는 상기 센서모듈(200)로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하여 제공한다.
상기 토공 BIM 사용자 단말(400)의 토공 BIM 지형정보 제공부(420)는 수치지도로부터 계획 지반고 및 현재 지반고에 대응하는 3D 지형정보를 생성하여 제공한다.
상기 토공 BIM 사용자 단말(400)의 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈(430)은 상기 작업위치 추적모듈(300)에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보에 따라 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서 굴삭장비로서 굴삭기(100)을 예시하였지만, 굴삭장비로서 덤프트럭을 포함할 수 있고, 굴삭기 및 덤프트럭에 대한 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 함께 수행할 수도 있다.
상기 토공 BIM 사용자 단말(400)의 토공 BIM 디스플레이(440)는 상기 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈(430)에서 수행된 시뮬레이션 결과에 따른 3D 모델링 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은, 3D BIM 기법을 건설장비 토공작업에 적용하여 3D 공간상에서 굴삭기 형상정보를 표현하며, 다양한 형태로 굴삭기의 형상정보를 표현할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은 기존 2D 또는 3D 형태로 형상정보를 제공하는 시스템과 비교하여 굴삭기의 형상정보를 사실적으로 제공함으로써 굴삭기 조종원이 원하는 다양한 시각정보를 제공할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서 굴삭기에 센서모듈이 설치되는 것을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 3에 도시된 센서모듈 및 토공 BIM 형상정보 제공부의 구체적인 구성도이며, 도 6은 도 3에 도시된 토공 BIM 지형정보 제공부 및 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈의 구체적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서 굴삭기(100)는, 상부 선회체(110), 하부 주행체(120), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)을 포함하며, 상기 상부 선회체(110), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)에 각각 센서모듈(210, 220, 230, 240)이 부착된다. 또한, 작업위치 추적모듈(300)이 상기 굴삭기(100) 상에 설치되고, 토공 BIM 사용자 단말(400)이 탑재된다.
도 4는 굴삭기 형상정보 처리를 위한 각도센서의 설치와 데이터 입력을 나타내며, 이때, 센서모듈(210~240)은 굴삭기(100)의 각 부재에 부착되어 굴삭기 작업시 실시간으로 개별부재 각도정보를 토공 BIM 사용자 단말(400)로 전송한다.
구체적으로, 제1 센서모듈(210)은 상기 굴삭기(100)의 상부 선회체(110)에 부착되어 상기 상부 선회체(110)의 각도를 감지하고, 제2 센서모듈(220)은 상기 굴삭기(100)의 붐(Boom: 130)에 부착되어 상기 붐(130)의 각도를 감지한다. 또한, 제3 센서모듈(230)은 상기 굴삭기(100)의 암(Arm: 140)에 부착되어 상기 암(140)의 각도를 감지하고, 제4 센서모듈(240)은 상기 굴삭기(100)의 버킷(Bucket: 150)에 부착되어 상기 버킷(150)의 각도를 감지한다.
이때, 상기 제1 내지 제4 센서모듈(210~240)은, 후술하는 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 각도를 감지하는 각도 센서(200a) 및 상기 각도 센서(200a)에 의해 감지된 데이터를 상기 토공 BIM 사용자 단말(400)에게 무선으로 전송하는 근거리 무선통신모듈(200b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 근거리 무선통신모듈(200b)은 블루투스 모듈일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은 지형정보를 처리하기 위해서 현재 지반고와 계획 지반고를 나타내는 수치지도 데이터베이스를 구비한다. 이때, 굴삭기(100)의 부재는 각각 3D 모델로 구성된다. 굴삭기 각 부재에 부착된 센서는 굴삭기 굴착작업 중 각 부재에 대한 부재별 각도정보를 전송한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서, 스크립트 제어 모듈은 전송된 개별부재 각도정보를 이용하여 3D 공간상에서 굴삭기 형상정보를 실시간으로 표현할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 토공 BIM 형상정보 제공부(410)는 스크립트 제어모듈(411) 및 굴삭기 형상정보 생성부(412)를 포함한다. 이때, 상기 토공 BIM 형상정보 제공부(410)는 전술한 근거리 무선통신모듈(200b)인 블루투스 모듈로부터 부재별 각도정보를 수신하는 블루투스 수신기를 포함할 수 있다.
상기 토공 BIM 형상정보 제공부(410)의 스크립트 제어모듈(411)은 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원 및 상기 센서모듈(200)의 근거리 무선통신모듈(200b)로부터 전송되는 부재별 각도정보를 이용하여 3D 공간상에서 표시될 수 있도록 스크립트(Script)를 제어한다.
상기 토공 BIM 형상정보 제공부(410)의 굴삭기 형상정보 생성부(412)는 상기 스크립트 제어모듈(411)의 제어에 따라 굴삭기(100), 상부 선회체(110), 하부 주행체(120), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)을 실시간으로 표현하는 굴삭기 형상정보를 생성한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 토공 BIM 지형정보 제공부(420)는 계획 지반고 DB(421), 현재 지반고 DB(422), 계획 지반고 추출부(423), 현재 지반고 추출부(424), 3D 계획 지반고 생성부(425) 및 3D 현재 지반고 생성부(426)를 포함할 수 있다.
상기 토공 BIM 지형정보 제공부(420)의 경우, 계획 지반고 추출부(423)가 계획 지반고 DB(421)로부터 계획 지반고를 추출한 후, 3D 계획 지반고 생성부(425)가 3D 계획 지반고를 생성하고, 또한, 현재 지반고 추출부(424)가 현재 지반고 DB(422)로부터 현재 지반고를 추출한 후 3D 현재 지반고 생성부(426)가 3D 현재 지반고를 생성하며, 이에 따라 상기 3D 계획 지반고 및 3D 현재 지반고를 토공 BIM 지형정보로 제공할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈(430)은 데이터 정합부(431), 3D 모델링 수행부(432) 및 뷰별 3D 모델링 영상 생성부(433)를 포함할 수 있다.
데이터 정합부(431)는 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 수신하여 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행하기 위한 데이터로 정합(Matching)한다.
3D 모델링 수행부(432)는 상기 데이터 정합부(431)에서 정합된 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보에 따라 3D 모델링을 수행한다.
뷰별 3D 모델링 영상 생성부(433)는 상기 3D 모델링 수행부(432)에서 수행된 결과에 따라 뷰(View)별로 3D 모델링 영상을 생성한다. 이때, 상기 뷰별 3D 모델링 영상 생성부(433)에서 생성되는 뷰별 3D 모델링 영상은 3D뷰, 상단뷰, 정면뷰 및 측면뷰를 포함할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈에 따른 3D 그래픽 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면으로서, 도 7의 a) 내지 h)에 도시된 바와 같이 다양한 시뮬레이션 결과를 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템을 구현하기 위해서 지형정보와 굴삭기 형상정보 및 굴삭기 위치정보 등을 속성정보로 하여 3D 모델링을 수행한다. 예를 들면, 지형정보를 위해서는 토공현장의 지형을 모델링해야 하며, 굴삭기 형상정보는 굴삭기 작업을 표현하기 위해서 필요하고, 굴삭기 위치정보는 GPS 데이터를 활용해야 하며, 그리고 3D 모델링에서는 지형정보와 굴삭기를 3D 환경에서 시뮬레이션하여야 한다.
한편, 도 8은 도 5에 도시된 토공 BIM 형상정보 제공부에서 제공되는 굴삭기 형상정보에 대응하는 굴삭기의 형상을 나타내는 도면이다.
건설장비 형상정보는 장비의 작업 형태를 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에 반영하기 위해서 필요하다. 굴삭장비 중에서 굴삭기는 붐(Boom), 암(Arm) 및 버킷(Bucket)으로 구성되며, 이러한 굴삭기의 형상을 그래픽으로 구현하기 위해서는 각 부재별 길이와 각도 같은 형상정보를 필요로 한다. 이때, 부재의 길이는 굴삭기 장비에 따라서 다르므로 굴삭기 제작사가 제공하는 제원(장비사양)을 검토하여 적용한다.
굴삭기와 같은 경우, 굴삭기 형상정보를 현장에서 구하기 위해서는 각도센서를 이용하여 굴착시 생성되는 궤적을 추적할 수 있다. 붐, 암 및 버킷은 굴삭작업 중에 작업 형태에 따라서 변화하므로 각도를 얻기 위해서 센서를 장착해야 한다. 센서로부터 센서값을 얻으면, 이러한 센서값을 사용하여 굴삭기 부재의 위치를 운동학(Kinematic) 계산식을 사용하여 실시간으로 추적할 수 있다. 이러한 굴삭기 궤적의 형상정보를 데이터 값으로 처리하여 토공 BIM에 반영할 수 있다.
도 9는 굴삭기의 형상정보를 나타내는 3D 그래픽 시뮬레이션 화면으로서, 버킷 끝단의 위치를 지정하면 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈은 운동학 계산식을 사용하여 자동으로 장비형상을 실제 굴삭기가 이동하듯이 시뮬레이션하게 된다. 이에 따라 굴삭기 조종원은 3D 그래픽 시뮬레이션을 활용하여 굴삭기 작업을 사전에 시뮬레이션할 수 있다.
한편, 도 9는 도 3에 도시된 작업위치 추적모듈에 따른 굴삭기의 위치에 대응하여 상대좌표를 절대좌표로 변환하는 것을 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서, 굴삭기의 위치정보는 토공 BIM 시스템의 3D 그래픽 모델 상에서 굴삭기의 위치를 추적하여 알려준다. 이때, 굴삭기 형상을 나타내는 3D 그래픽 모델 상에서 사실적으로 묘사하고, 또한, 굴삭기 조종원이 필요로 하는 의미 있는 정보를 표현하기 위해서는 위치정보가 중요한 기능을 한다. 특히, 굴삭장비 중에서 덤프트럭(500)의 경우, 빠르게 이동함으로 위치정보를 실시간으로 처리할 수 있어야 한다.
구체적으로, 건설장비의 위치정보는 GPS(Global Positioning System)를 사용하여 적용한다. 예를 들면, GPS는 지구상공에 위치하는 다수의 GPS 위성에서 보내오는 정보를 바탕으로 지상의 경도, 위도, 고도 등 위치를 계산하는 시스템이다. 예를 들면, GNSS에서는 지상에서 관측할 수 있는 4개 이상의 위성에서 시각신호를 송신하고, 지상에서는 수신기를 이용하여 거리정보를 산출하여 X, Y, Z의 3차원 좌표를 계산한다.
GPS 시스템은 건설현장에서 장비관리를 위해서 중요한 기술로 적용성이 인식되고 있지만, 일반적인 GPS 시스템은 측정오차에 있어서 토공 BIM에서 요구하는 수준을 벗어날 수 있다. 이러한 측정오차를 줄이기 위해서는 고가의 GPS 수신기를 구입해야 하므로 경제성이 떨어지게 된다. 이에 따라, GPS 시스템의 정확성을 확보하기 위해서 GPS-RTK(Real Time Kinematic) 기술을 적용함으로써, ㎝ 단위의 정확성을 확보할 수 있다.
또한, 건설장비의 위치정보는 GPS를 기준으로 하는 위치정보뿐만 아니라 오리엔테이션 정보가 필요하다. 이러한 굴삭장비의 오리엔테이션 정보는 3D 그래픽 모델 상에서 굴삭기가 향하는 방향을 알려준다. 예를 들면, GPS-RTK 기술을 적용하기 위해서는 굴삭장비에 2대의 안테나가 필요하며, 각각의 안테나에서 수신되는 위치정보를 추적하여 굴삭기가 향하는 방향을 계산할 수 있다.
이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 상대좌표로 표시된 방향을 절대좌표로 변환해야 한다. 즉, 상대좌표계를 절대좌표로 변환시켜서 굴삭기(100)가 향하는 방향을 본 발명의 실시예에 따른 토공 BIM의 3D 그래픽 시뮬레이션 상에서 일치시킬 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM의 굴삭기 속성정보를 데이터베이스화하기 위한 ERD(Entity Relation Diagram)를 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은, 굴삭기의 위치를 추적하기 위해서 굴삭기 속성정보를 데이터베이스화하여 관리해야 하며, 이때, 상기 굴삭기의 형상정보와 위치정보를 상기 지형정보와 연계하여 저장 및 조회함으로써 굴삭기 수행과정을 토공작업 후에 시뮬레이션할 수 있다. 이때, 토공 BIM의 속성정보를 저장하는 이유는 속성별로 저장된 값을 활용하여 굴삭기 작업에 대한 궤적을 추적할 수 있으며, 필요시 이를 재생하여 3D 시뮬레이션으로 구현할 수 있기 때문이다.
즉, 상기 굴삭기 속성정보는 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 포함하며, 도 10에 도시된 바와 같이, ERD(Entity Relation Diagram)을 작성하고, 상호연관관계를 정의함으로써 데이터베이스의 저장과 조회가 신속하게 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 ERD는 데이터베이스 테이블의 연관관계를 주키(primary key)를 사용하여 나타낸다. 이와 같이, 주키를 사용하여 테이블의 연관관계를 나나냄으로써 데이터베이스를 경량화시키고, 신속하게 데이터를 처리할 수 있으며, 예를 들면, 이러한 ERD는 상용 데이터베이스인 SQL에 저장되도록 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템은 수치지도를 바탕으로 하는 지형정보를 기본으로 한다. 이때, 상기 수치지도는 토공작업 이전 토공지역에 대한 현황정보를 보여준다. 여기서, 계획고는 토공작업시 절토 또는 성토의 목표인 계획고를 나타내며, 현황 지형정보와 계획고의 차이는 절토량과 성토량으로 계산될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템의 경우, 장비 조종 측면에서 굴착작업 시 실제현장에서 발생되는 시야확보 문제 등을 해결하기 위한 정보를 제공할 수 있다. 특히, 토공 BIM 정보를 활용하여 증강현실(Augmented Reality: AR) 기술을 접목시킴으로써 굴삭기 조종원을 가이드하는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 토공작업관리 측면에서, 굴삭기(100)와 덤프트럭(500)간의 커뮤니케이션을 향상시키고, 장비활용의 효과를 높일 수 있다.
한편, 도 11은 도 6에 도시된 뷰별 3D 모델링 영상 생성부에서 생성되는 토공작업 3D 뷰를 예시하는 도면으로서, 굴삭기 형상정보에 대한 3D 그래픽 시뮬레이션을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 형상정보는 3D 뷰, 상단뷰, 정면뷰, 측면뷰 등 다양한 각도에서 볼 수 있다. 특히, 도 12의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 3D 뷰는 뷰 각도 조절이 가능하여 다양한 형태로 불 수 있으며, 굴삭기 조종원은 다양한 형상정보를 이용하여 토공작업시 생산성을 높일 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에서 현장실험과 굴삭기 3D 토공 BIM 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면으로서, 도 12의 a)는 현장실험을 나타내는 사진이고, 도 12의 b)는 3D 토공 BIM 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면으로서, 현장실험과 굴삭기 3D 토공 BIM 시뮬레이션 결과가 같다는 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템에 따르면, 3D BIM 기법을 기반으로 굴삭기가 수행하는 토공작업을 3D 그래픽으로 표현하여 굴삭기 조종원에게 실시간 형상정보를 제공함으로써 토공작업의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 기존 2D 또는 3D 형태로 형상정보를 제공하는 시스템과 비교하여 굴삭기의 형상정보를 사실적으로 실시간 제공함으로써 굴삭기 조종원이 원하는 다양한 시각정보를 제공할 수 있다. 또한, 숙련된 장비 조종원뿐만 아니라 미숙련된 장비 조종원까지도 간편하게 사용할 수 있는 실시간 토공정보체계로서 토공 BIM 시스템을 제공함으로써, 시각적 정보 및 데이터 정보를 바탕으로 장비 조종의 생산성을 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 토공공사를 수행하기 위한 굴삭기(100)의 상부 선회체(110), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)에 각각 부착되어 상부 선회체 각도, 붐 각도, 암 각도 및 버킷 각도를 각각 감지하여 부재별 각도정보를 제공하는 센서모듈(200);
    상기 굴삭기(100)에 설치되고, 상기 굴삭기(100)의 현장 내 이동경로에 대응하는 위치정보를 추적하여 확인하여 굴삭기 위치정보를 제공하는 작업위치 추적모듈(300); 및
    상기 굴삭기(100) 내에 탑재되는 사용자 단말로서, 수치지도로부터 3D 지형정보를 수신하고, 상기 작업위치 추적모듈(300)에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 센서모듈(200)로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하고, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 속성정보로 하여 상기 속성정보에 따른 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행함으로써 3D 모델링 영상을 표시하는 토공 BIM 사용자 단말(400)을 포함하되,
    상기 토공 BIM 사용자 단말(400)은 3D BIM 기법을 기반으로 토공공사 수행시 굴삭기의 토공작업을 3D 그래픽으로 실시간 표현하며,
    상기 토공 BIM 사용자 단말(400)은, 상기 센서모듈(200)로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하여 제공하는 토공 BIM 형상정보 제공부(410); 수치지도로부터 계획 지반고 및 현재 지반고에 대응하는 3D 지형정보를 생성하여 제공하는 토공 BIM 지형정보 제공부(420); 상기 작업위치 추적모듈(300)에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보에 따라 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행하는 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈(430); 및 상기 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈(430)에서 수행된 시뮬레이션 결과에 따른 3D 모델링 영상을 표시하는 토공 BIM 디스플레이(440)를 포함하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서모듈(200)은,
    상기 굴삭기(100)의 상부 선회체(110)에 부착되어 상기 상부 선회체(110)의 각도를 감지하는 제1 센서모듈(210);
    상기 굴삭기(100)의 붐(Boom: 130)에 부착되어 상기 붐(130)의 각도를 감지하는 제2 센서모듈(220);
    상기 굴삭기(100)의 암(Arm: 140)에 부착되어 상기 암(140)의 각도를 감지하는 제3 센서모듈(230); 및
    상기 굴삭기(100)의 버킷(Bucket: 150)에 부착되어 상기 버킷(150)의 각도를 감지하는 제4 센서모듈(240)
    을 포함하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 센서모듈(110~140)은 각각 굴삭기 부재별 각도를 감지하는 각도 센서(200a) 및 상기 각도 센서(200a)에 의해 감지된 부재별 각도정보를 상기 토공 BIM 사용자 단말(400)에게 무선으로 전송하는 근거리 무선통신모듈(200b)을 포함하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 토공 BIM 형상정보 제공부(410)는,
    굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원 및 상기 센서모듈(200)로부터 전송되는 부재별 각도정보를 이용하여 3D 공간상에서 표시될 수 있도록 스크립트(Script)를 제어하는 스크립트 제어모듈(411); 및
    상기 스크립트 제어모듈(411)의 제어에 따라 굴삭기(100), 상부 선회체(110), 하부 주행체(120), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)을 실시간으로 표현하는 굴삭기 형상정보를 생성하는 굴삭기 형상정보 생성부(412)
    를 포함하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 토공 BIM 지형정보 제공부(420)는 계획 지반고 DB(421)로부터 계획 지반고를 추출하여 3D 계획 지반고를 생성하고, 현재 지반고 DB(422)로부터 현재 지반고를 추출하여 3D 현재 지반고를 생성하며, 상기 3D 계획 지반고 및 3D 현재 지반고를 토공 BIM 지형정보로 제공하는 것을 특징으로 하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션 모듈(430)은,
    상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보를 수신하여 실시간 3D 그래픽 시뮬레이션을 수행하기 위한 데이터로 정합(Matching)하는 데이터 정합부(431);
    상기 데이터 정합부(431)에서 정합된 상기 굴삭기 형상정보, 굴삭기 위치정보 및 3D 지형정보에 따라 3D 모델링을 수행하는 3D 모델링 수행부(432); 및
    상기 3D 모델링 수행부(432)에서 수행된 결과에 따라 뷰(View)별로 3D 모델링 영상을 생성하는 뷰별 3D 모델링 영상 생성부(433)를 포함하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 뷰별 3D 모델링 영상 생성부(433)에서 생성되는 뷰별 3D 모델링 영상은 3D뷰, 상단뷰, 정면뷰 및 측면뷰를 포함하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 작업위치 추적모듈(300)에서 제공하는 굴삭기 위치정보는 상대좌표에서 절대좌표로 변환되는 것을 특징으로 하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 굴삭기 속성정보는 데이터베이스의 저장과 조회가 신속하게 이루어질 수 있도록 ERD(Entity Relation Diagram)를 작성하여 상호연관 관계를 정의하는 것을 특징으로 하는 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3D 토공 BIM 시스템.
PCT/KR2017/000718 2016-06-23 2017-01-20 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3d 토공 bim 시스템 WO2017222136A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160078371A KR101695914B1 (ko) 2016-06-23 2016-06-23 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3d 토공 bim 시스템
KR10-2016-0078371 2016-06-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017222136A1 true WO2017222136A1 (ko) 2017-12-28

Family

ID=57993444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/000718 WO2017222136A1 (ko) 2016-06-23 2017-01-20 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3d 토공 bim 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101695914B1 (ko)
WO (1) WO2017222136A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109814559A (zh) * 2019-01-25 2019-05-28 北京百度网讯科技有限公司 用于控制挖掘机挖掘的方法和装置
CN109977450A (zh) * 2018-12-03 2019-07-05 中国建筑第八工程局有限公司 装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统
CN111950067A (zh) * 2020-08-31 2020-11-17 天津大学 基于bim的土石坝施工进度动态可视化仿真方法
WO2022148077A1 (zh) * 2021-01-07 2022-07-14 大连理工大学 智能挖掘机的结构性能数字孪生体构建方法
WO2022175949A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-25 Ception Technologies Ltd. Earthmoving vehicle performance monitoring

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101727522B1 (ko) 2017-02-23 2017-04-18 부산대학교산학협력단 굴삭기 센서모듈용 발전기 장치
US10968601B2 (en) 2017-11-24 2021-04-06 Novatron Oy Controlling earthmoving machine
FI20176052A1 (en) 2017-11-24 2019-05-25 Novatron Oy Control of earthmoving machinery
KR102063184B1 (ko) * 2017-12-29 2020-01-07 부산대학교산학협력단 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법
JP7054632B2 (ja) * 2018-01-31 2022-04-14 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置および制御方法
CN109345626B (zh) * 2018-10-31 2022-02-08 广西路桥工程集团有限公司 一种用于土石方测量及施工系统
CN111241660B (zh) * 2019-12-31 2023-05-12 湖南高速铁路职业技术学院 一种基于云计算技术的土木工程实验检测系统及方法
KR102238911B1 (ko) * 2020-04-23 2021-04-16 비아이밀리그램㈜ 건축물의 공정진행상태 산출 장치, 건축물의 공정진행상태 산출 방법 및 건축물의 공정진행상태 산출시스템
KR20220158838A (ko) * 2020-05-07 2022-12-01 현대두산인프라코어(주) 굴삭기 및 이의 제어 방법
CN111651823A (zh) * 2020-06-05 2020-09-11 中建八局轨道交通建设有限公司 基于bim技术的基坑土方开挖量的计算方法
KR102311200B1 (ko) * 2020-11-27 2021-10-13 한국건설기술연구원 Bim 데이터를 기반으로 건설장비 라이브러리를 구축하기 위한 장치 및 그 방법
CN115795580B (zh) * 2023-02-10 2023-05-26 安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院（安徽省水利工程质量检测中心站） 基于云计算的智能开挖施工管理系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990039431A (ko) * 1997-11-12 1999-06-05 정선종 개체관계도 케이스도구간의 정보 호환을 위한 씨디아이에프변환시스템
KR100928836B1 (ko) * 2007-08-08 2009-11-27 성균관대학교산학협력단 굴삭기용 굴삭시스템 및 이에 의한 굴삭기의 굴삭방법
KR20110110648A (ko) * 2010-04-01 2011-10-07 한양대학교 산학협력단 토공 작업을 위한 그래픽 사용자 인터페이스 제공 장치 및 방법
KR20130089861A (ko) * 2012-01-09 2013-08-13 현대중공업 주식회사 건설기계 작업량 계측 관리 시스템

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100382268B1 (ko) * 1999-09-14 2003-05-01 송승희 차량의 조향 자동감지장치
KR100913690B1 (ko) 2007-10-26 2009-08-24 한국건설기술연구원 지능형 굴삭장비의 원격조종을 위한 3차원 모델링시스템 및3차원 모델링 구축방법
KR101144727B1 (ko) 2009-05-12 2012-05-24 인하대학교 산학협력단 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템
KR20120004132A (ko) 2010-07-06 2012-01-12 전자부품연구원 굴삭기 자동화 시스템 및 그 통합 관리 방법
KR101265746B1 (ko) 2011-11-08 2013-05-21 한국건설기술연구원 지능형 굴삭 시스템을 위한 3차원 스캔 데이터의 자동 정합 방법
KR101583034B1 (ko) 2011-12-14 2016-01-08 주식회사 케이티 분산 서버를 이용하여 이동 단말기로 ｂｉｍ 데이터를 전송하는 방법 및 시스템
KR20130097913A (ko) 2012-02-27 2013-09-04 주식회사 경우시스테크 파노라마 영상이 제공되는 안전 시스템을 구비한 굴삭기
KR101572759B1 (ko) 2014-04-23 2015-11-30 울산대학교 산학협력단 자율 최적화 굴삭기 시스템 및 그것을 이용한 제어 방법
KR101662651B1 (ko) 2014-10-07 2016-10-05 현대건설 주식회사 Bim기반 건설공사 관리 시스템 및 관리 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990039431A (ko) * 1997-11-12 1999-06-05 정선종 개체관계도 케이스도구간의 정보 호환을 위한 씨디아이에프변환시스템
KR100928836B1 (ko) * 2007-08-08 2009-11-27 성균관대학교산학협력단 굴삭기용 굴삭시스템 및 이에 의한 굴삭기의 굴삭방법
KR20110110648A (ko) * 2010-04-01 2011-10-07 한양대학교 산학협력단 토공 작업을 위한 그래픽 사용자 인터페이스 제공 장치 및 방법
KR20130089861A (ko) * 2012-01-09 2013-08-13 현대중공업 주식회사 건설기계 작업량 계측 관리 시스템

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIM, JEONG-HWAN ET AL.: "BIM Based Intelligent Excavation System", JOURNAL OF KIBIM, vol. 1, no. 1, 2011, XP055447427 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109977450A (zh) * 2018-12-03 2019-07-05 中国建筑第八工程局有限公司 装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统
CN109977450B (zh) * 2018-12-03 2023-04-07 中国建筑第八工程局有限公司 装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统
CN109814559A (zh) * 2019-01-25 2019-05-28 北京百度网讯科技有限公司 用于控制挖掘机挖掘的方法和装置
US11668076B2 (en) 2019-01-25 2023-06-06 Beijing Baidu Netcom Science And Technology Co., Ltd. Method and apparatus for controlling excavator to excavate
CN111950067A (zh) * 2020-08-31 2020-11-17 天津大学 基于bim的土石坝施工进度动态可视化仿真方法
CN111950067B (zh) * 2020-08-31 2022-09-30 天津大学 基于bim的土石坝施工进度动态可视化仿真方法
WO2022148077A1 (zh) * 2021-01-07 2022-07-14 大连理工大学 智能挖掘机的结构性能数字孪生体构建方法
WO2022175949A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-25 Ception Technologies Ltd. Earthmoving vehicle performance monitoring

Also Published As

Publication number Publication date
KR101695914B1 (ko) 2017-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017222136A1 (ko) 토공공사 수행시 굴삭기의 형상정보를 실시간 제공하는 굴삭기 3d 토공 bim 시스템
JP4121595B2 (ja) 作業現場に対し地形変更機械を操作するための方法と装置
US5996702A (en) System for monitoring movement of a vehicle tool
CA2627776C (en) Three dimensional feature location from an excavator
JP3645568B2 (ja) 作業場所に対して地形変更マシンを操作する方法と装置
US9206589B2 (en) System and method for controlling machines remotely
JP2844040B2 (ja) ３次元表示装置
JP2000155855A (ja) 仮想現実感を利用した施工支援情報システム。
WO2019049288A1 (ja) 建設機械
AU2014274647A1 (en) Determining terrain model error
JP6918716B2 (ja) 建設機械
KR20110110648A (ko) 토공 작업을 위한 그래픽 사용자 인터페이스 제공 장치 및 방법
Kim et al. Development of bulldozer sensor system for estimating the position of blade cutting edge
KR101144727B1 (ko) 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템
JP7215742B2 (ja) 建設機械管理システム、建設機械管理プログラム、建設機械管理方法、建設機械および建設機械の外部管理装置
JP7195663B1 (ja) 建設機械の施工表示方法、建設機械の表示制御システムおよび建設機械の表示制御プログラム
WO2020121933A1 (ja) 建設機械管理システム、建設機械管理プログラム、建設機械管理方法、建設機械および建設機械の外部管理装置
JP6887229B2 (ja) 施工管理システム
Yamamoto et al. Basic technology toward autonomous hydraulic excavator
CN115795580A (zh) 基于云计算的智能开挖施工管理系统
AU2022372477A1 (en) Method and device for measuring the performance of an earth-moving machine in soil, and earth-moving machine comprising a device of said type
JP6684004B1 (ja) 建設機械管理システム、建設機械管理プログラム、建設機械管理方法、建設機械および建設機械の外部管理装置
JP7536580B2 (ja) 表示制御装置及び表示方法
JP3118173B2 (ja) 測地システム
JP7076020B1 (ja) 自動作業システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17815550

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17815550

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1