A Study on Development of the 3D Modeling System for Earthwork Environment

토공 작업환경의 3차원 모델링 시스템 개발에 관한 연구

There have been many efforts in automatic object recognition using computing technologies. Especially in the development of automated construction equipment, automatic object recognition is very important issue for the proper equipment maneuvering. 3D laser scanning, which uses (time-of-flight) method to construct the 3-dimensional information, is applied to the civil earth work environment for its high accuracy, quick data collection, and object recognition capability that will be developed by the authors in the future. The 3D earth model is also used as a fundamental information for intelligent earth work task planning. This paper presents the analysis of the 3D laser scanner market and selection of the most optimum 3D scanner for the intelligent earth work planning. As well as the hardware configuration for the automated 3D earth modeling is developed but also the software structure and detailed user interface are designed in this research. In addition, it is presented in this paper that the accuracy comparison test between TotalStation(R) which is a traditional survey tool and ScanStation(R). The accuracy test is done by relative distance measurement using known targets.

건설자동화 장비의 개발에 있어서 주변 사물을 인식하고 효과적으로 모델링하기 위한 노력은 지속적으로 이루어져 왔다. 이 연구는 지능형 굴삭 로봇 개발의 요소기술로서, 3D 레이저 스캐너를 이용하여 토공 작업환경을 3차원으로 모델링하고, 객체화된 모델링 정보를 이용하여 지능적인 작업 계획을 수립하기 위한 기반 연구이다. 이 연구에서는 먼저 3D 레이저 스캐너의 시장 동향을 분석하였고 토공 작업환경을 대상으로 3D 레이저 스캐너의 성능을 비교 분석하여 토공 현장에서 적합한 3D 레이저 스캐너를 선정하였다. 그리고 3D 모델링 시스템의 하드웨어 구서을 제시하였고 전체 소프트웨어의 컨셉을 설계하였다. 다음으로 소프트웨어 상세 기능 설계 및 사용자 인터페이스 설계를 통해 향후 photogrammetry 및 객체인식 기술의 적용을 위한 프레임워크를 구축하였다. 이 연구에서는 실제 토공현장을 대상으로 개발된 소프트웨어와 토탈 스테이션을 이용하여 타겟간의 상대거리를 측정하고 3D 모델링 시스템의 정확성을 측정하였다.