자율 4족 슬롯 무료체험 및 UAV에 장착된 광학 절단 방식을 이용한 3차원 측정 시스템
인간과 슬롯 무료체험의 협업을 통한 측정 작업의 효율성 향상
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보도자료
도쿄대학교 공학대학원
오바야시 주식회사
도쿄대학 공학대학원(소재지: 도쿄도 분쿄구, 학장: 소메야 타카오)과 오바야시 주식회사(본사: 도쿄도 미나토구, 사장: 하스와 겐지)가 후쿠시마 로보틱스를 공동 개발하고 있습니다 시험장(후쿠시마현 미나미소마시)에서 자율 4족 보행 슬롯 무료체험과 UAV를 이용한 3차원 터널 단면 측정 실증 실험을 실시해 다중 단면 측정을 연속적이고 효율적으로 수행할 수 있음을 확인했습니다 이번 실증실험은 국토교통성 '건설현장의 생산성을 획기적으로 향상시키는 혁신기술 도입·활용 사업'의 일환으로 진행됐다
개발 배경 및 개요
도쿄대학교와 슬롯 무료체험이 공동으로 개발했습니다라이트 커팅을 사용한 산 터널 크로스 섹션 슬롯 게임''는 하나의 단면을 측정하는데 필요한 작업자 수를 약 1/4로, 측정 시간을 약 1/120로 줄일 수 있는 기술입니다 기존에는 고정된 삼각대에 링 레이저와 광시야 카메라를 설치해 여러 단면을 측정할 때마다 사람이 측정 장치를 옮겨야 했기 때문에 시간과 노력이 필요했다 이 측정 장치를 슬롯 무료체험에 설치함으로써 우리는 여러 단면을 연속적이고 효율적으로 측정할 수 있었습니다
로봇에는 15cm 이하의 울퉁불퉁한 지형, 바퀴 자국, 진흙, 쇄석 위를 부드럽게 이동할 수 있는 자율 4족 보행 로봇인 "Spot(Boston Dynamics)"과 측량 작업에 널리 사용되며 카메라 및 측정 장비와 같은 부착물이 상대적으로 개선하기 쉬운 UAV인 "MATRICE 300"이 포함됩니다 RTK(DJI) 그런 다음 하중 무게와 크기 제한을 고려하여 각 장치에 적합한 링 레이저와 광시야 카메라를 선택했습니다 또한, 이를 고정하는 부품은 무게를 줄이기 위해 3D 프린터를 사용하여 생산된 레진으로 제작되었습니다
광절단 방식을 이용한 3차원 측정 시스템을 슬롯 무료체험에 설치한 효과
- 다중 단면의 3D 측정이 쉬워졌습니다
- 다양한 위치에서 복잡한 형상의 3차원 측정이 가능
- 자율 보행으로 자동 측정 가능
단면적 1개를 측정하려면 링레이저 스위치를 ON, OFF한 상태에서 사진 1장을 촬영하고, 배경감소법(*2)을 이용하여 영상에서 레이저 조사점만 자동으로 추출한 후 3차원 좌표(점군)를 계산합니다 이전에는 여러 단면을 측정할 때 링 레이저의 조사 위치를 이동할 필요가 있었습니다 이번 실증 실험에서는 지상을 자율 보행하는 스팟(Spot)과 공중을 나는 무인항공기에 측정 장치를 설치하고, 레이저 스위치를 고속으로 반복 전환하고 영상을 촬영해 다중 단면을 연속적으로 측정할 수 있음을 확인했다 슬롯 무료체험을 사용함으로써 측정에 필요한 시간을 기존 방법의 약 1/30으로 단축할 수 있었습니다
이 시스템은 이미지에서 카메라 시야 내 레이저 조사 지점의 3차원 좌표를 계산하고 얻을 수 있습니다 삼각대 등 지상에 설치하는 장치를 사용할 경우 레이저를 조사하여 사진을 찍을 수 있는 높이에 제한이 있어 댐 배수터널, 교량 밑면 등 높은 곳에 적용하기에는 한계가 있다 하지만 UAV를 이용하면 높은 곳에서도 측정이 가능하다
"스팟"은 등의 각도와 높이를 조절할 수 있어 다양한 각도에서 레이저를 조사할 수 있습니다 또한, 터널 굴착 작업시 크라운에서 나오는 샘물과 건설기계 및 차량의 통행으로 인해 표면 근처에 진흙이나 흠집이 발생할 수 있지만, "Spot"은 이러한 험난한 도로에도 대응할 수 있으므로 굴착형상 측정에도 적용할 수 있습니다
“스팟”에는 여러 대의 카메라가 내장되어 있으며 이 카메라는 AR 마커를 인식할 수 있습니다(*3) AR 마커를 인식해 미리 이동 경로를 설정해 놓으면 두 번째부터는 자율주행이 가능하다 터널, 지하도 등의 단면을 측정하면서 수시로 자동으로 영상을 녹화할 수 있어 준공검사 시 초기점검 및 정기 일일점검에 효과적입니다
향후 개발
이번에 우리는 슬롯 무료체험에 이 측정 장치를 장착함으로써 여러 단면을 연속적이고 효율적으로 측정할 수 있음을 확인했습니다 향후에는 다단면의 측정 결과를 통합하여 지하구조물 내부, 교량 밑 등 산악터널 이외의 영역에 적용할 수 있는 방법을 확립하도록 노력하겠습니다 이는 조사, 측정부터 유지관리, 리뉴얼까지 건설 생산 과정 전체의 생산성 향상을 목표로 하는 국토교통성이 추진하는 i-Construction 추진에 기여할 것입니다
- ※1 광학 절단 방법
빛을 직선으로 조사하는 '라인 레이저'와 카메라를 이용하여 레이저 빛의 진행 방향과 카메라의 광선 벡터의 삼각측량 원리를 이용하여 3차원 측정을 하는 방식입니다 링 레이저와 어안 카메라를 채용하여 터널 단면에 적용합니다 - ※2 배경 빼기 방법
배경 이미지(레이저 OFF 상태)와 관찰 이미지(레이저 ON 상태)를 비교하여 물체를 감지하는 이미지 처리 방법 - ※2 AR 마커
실제 공간에서 사진, 좌표 등 다양한 정보를 표시하는 카메라 랜드마크
또는 그 이상
이 연구와 관련된 연락처 정보
도쿄대학 프론티어 과학 대학원, 인간 환경 연구과/공학 대학원, 정밀 공학과
야마시타 아츠시 교수
전화: 04-7136-4621
이메일: yamashita@robototy-tokyoacjp
이 릴리스에 관한 문의도쿄대학 공학대학원 홍보실
전화: 03-5841-0235
이메일: kouhou@prtu-tokyoacjp
오바야시 주식회사 기업커뮤니케이션실 홍보부
프라그마틱 슬롯 무료체험 연락처
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