지능형 굴삭작업을 위한 로컬영역 3차원 모델링 및 객체인식 시스템 개발

Title
지능형 굴삭작업을 위한 로컬영역 3차원 모델링 및 객체인식 시스템 개발
Authors
유현석
Keywords
지능형굴삭작업을위한로컬영역3차원모델링및객체인식시스템개발
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
토공사는 전체 건설공사의 23개 업종 가운데 15.8%의 비중을 차지하여 단일 업종으로는 가장 높은 공사비 비중을 차지하는 주요 공종이다. 따라서 건설공사 초기에 수행되는 토공사의 효율적인 계획과 운영은 공기와 원가 등 사업관리 측면에서 전체 공사의 성패를 좌우하는 중요한 요소이나, 토공사 작업에 투입되는 건설 중장비 운전원의 숙련도나 현장 적응도에 의해 토공사의 작업 생산성은 크게 변동되는 등 노동 집약적 프로세스를 벗어나지 못하고 있는 실정이다. 최근 건설현장에서 장비 운전원의 고령화, 숙련공 부족에 따른 생산성 저하, 위험작업 하에서의 안전성 등이 문제시 되면서 이에 대한 기술적 대안으로써, 토공사 관련 장비의 자동화를 위한 연구개발의 필요성이 크게 부각되고 있다. 토공사 작업에 투입되는 건설 장비 중 굴삭기는 전체 건설기계의 31%를 차지하고 있는 대표적 건설기계로 성토, 집토, 상차, 다짐, 땅 고르기 등 다양한 작업의 수행이 가능하다. 현재 국내외적으로 굴삭기 등록 대수가 지속적으로 증가하고 있으며, 굴삭기를 대상으로 한 각종 어태치먼트(attachment)들이 개발되면서 건설현장에서 굴삭기의 효용성 또한 매우 높아지고 있다. 굴삭기 관련 자동화 연구는 1980년대 말부터 일본을 중심으로 굴삭 작업의 품질 제고나 인력 투입이 어려운 위험 작업환경 하에서의 활용을 목적으로 한 원격제어 기반의 굴삭기 개발이 진행되어 왔으며, 1990년대 후반 미국 CMU(Carnegie Mellon University)에서는 기존 원격제어 기술을 넘어 굴삭기의 주행, 로컬영역 3차원 모델링, 굴삭계획 수립, 성토, 트럭 인식 및 상차 등 일련의 과정을 전자동으로 수행하는 완전 자동화 굴삭 시스템을 개발하였다. 한편, 1980년대 말부터 무인 원격조종 굴삭 시스템에 주력하던 일본에서도 2006년부터 일본 건설성 산하 토목 연구소(Public Works Research Institute; PWRI)의 주도로 완전 자동화 굴삭 시스템에 관한 연구를 수행하여 2009년 미국
Description
제1장 서 론 1 1.1 연구의 배경 및 목적 1 1.2 연구의 범위 및 방법 5 제2장 로컬영역 3차원 모델링 및 객체인식 기술 연구문헌 분석 및 고려요소 도출 9 2.1 로컬영역 3차원 모델링 및 객체인식 기술의 정의 및 중요성 9 2.2 굴삭 자동화 장비의 로컬영역 3차원 모델링 및 객체인식 기술 분석 11 2.2.1 미국 CMU의 완전 자동화 굴삭 시스템 분석 13 2.2.2 일본 PWRI의 완전 자동화 굴삭 시스템 분석 15 2.3 필드형 자동화 장비의 로컬영역 3차원 모델링 및 객체인식 기술 분석 21 2.3.1 필드형 자동화 장비의 로컬영역 3차원 모델링 시스템 분석 22 2.3.2 필드형 자동화 장비의 객체인식 알고리즘 분석 26 2.4 선행 3차원 모델링 및 객체인식 기술의 문제점 분석 29 2.5 로컬영역 3차원 모델링 및 객체인식을 위한 고려요소 도출 33 제3장 로컬영역 3차원 모델링을 위한 최적센서 선정 36 3.1 3차원 모델링 센서 기술 분석 36 3.1.1 광대역 레이저 스캐닝 센서 36 3.1.2 스테레오 비전 카메라 센서 38 3.1.3 구조광(structured light) 센서 40 3.1.4 2D 레이저 스캐닝 센서 44 3.2 3차원 모델링 센서의 성능 분석 및 1차 대상센서 선정 46 3.3 3차원 모델링 센서 현장 테스트 및 최적센서 선정 49 3.3.1 스테레오 비전 카메라 현장 테스트 49 3.3.2 2D 레이저 스캐닝 센서 현장 테스트 56 3.3.3 3차원 모델링 결과분석 및 최종센서 선정 59 3.4 소결 62 제4장 로컬영역 3차원 모델링 시스템 설계 및 제작 63 4.1 로컬영역 3차원 모델링 센서 위치 선정 63 4.1.1 전방 작업영역의 3차원 모델링을 위한 최적 센서 위치 63 4.1.2 전방위 3차원 모델링을 위한 최적 센서
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23248
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College of Engineering(공과대학) > Architectural Engineering(건축공학) > Theses(건축공학 석박사 학위논문)
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