• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.218-222
• /
• 2014

In this paper, we introduce an autonomous calibration method for a 2D laser displacement sensor (e.g. laser vision sensor and laser range finder) by matching a single point on a flat structure. Many arc welding robots install a 2D laser displacement sensor to expand their application by recognizing their environment (e.g. base metal and seam). In such systems, sensing data should be transformed to the robot's coordinates, and the geometric relation (i.e. rotation and translation) between the robot's coordinates and sensor coordinates should be known for the transformation. Calibration means the inference process of geometric relation between the sensor and robot. Generally, the matching of more than 3 points is required to infer the geometric relation. However, we introduce a novel method to calibrate using only 1 point matching and use a specific flat structure (i.e. circular hole) which enables us to find the geometric relation with a single point matching. We make the rotation component of the calibration results as a constant to use only a single point by moving a robot to a specific pose. The flat structure can be installed easily in a manufacturing site, because the structure does not have a volume (i.e. almost 2D structure). The calibration process is fully autonomous and does not need any manual operation. A robot which installed the sensor moves to the specific pose by sensing features of the circular hole such as length of chord and center position of the chord. We show the precision of the proposed method by performing repetitive experiments in various situations. Furthermore, we applied the result of the proposed method to sensor based seam tracking with a robot, and report the difference of the robot's TCP (Tool Center Point) trajectory. This experiment shows that the proposed method ensures precision.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.64-72
• /
• 2022

흙막이 공사는 지하굴착을 수행하는 건설공사에서 필수적으로 적용되는 공사 기법으로, 공사 규모와 관계없이 흙막이의 계측관리는 필수적이다. 그러나 굴착깊이 10m 미만에 해당되는 소규모 건축현장(총 공사비 20억 내외)의 경우에는 1) 시공업체의 영세성, 2) 현장관리자의 역량 부족, 3) 계측기기 설치·해체 및 변위분석의 복잡성 등의 문제점으로 인해 흙막이의 계측 관리가 제대로 수행되고 있지 않는 실정이다. 상기 문제점을 해결하는 선행연구 분석 결과, 대부분의 선행연구에서는 값비싼 3D 스캐너를 활용하거나 다수의 계측기기를 설치해야 되는 문제점이 있어 소규모 건설현장에 이를 적용하는 것은 어려운 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 목적은 하나의 계측기기를 활용하여 흙막이 구조체의 변위를 파악할 수 있는 레이저 센서 기반 흙막이 구조체 변위 계측 시스템의 개념 디자인을 제안하고 개념 디자인에 적용된 요소기술의 변위 인식 성능을 검증하는 것이다. 요소기술은 2D 레이저 스캐너가 선정되었으며, 선정된 2D 레이저 스캐너를 활용하여 개념디자인이 제안되었다. 2D 레이저 스캐너의 변위 인식 검증 결과, 15mm의 변위는 충분히 파악 가능한 것으로 분석되었다. 추후, 제안된 개념디자인이 개발되고 현장에 적용될 경우 소규모 건설현장의 안전사고 저감에 기여할 것으로 분석된다.

• 국제학술발표논문집
• /
• The 9th International Conference on Construction Engineering and Project Management
• /
• pp.1250-1251
• /
• 2022

Measuring management is an important part of preventing the collapse of retaining walls in advance by evaluating their stability with a variety of measuring instruments. The current work of measuring management requires considerable human and material resources since measurement companies need to install measuring instruments at various places on the retaining wall and visit the construction site to collect measurement data and evaluate the stability of the retaining wall. It was investigated that the applicability of the current work of measuring management is poor at small and medium-sized urban construction sites(excavation depth<10m) where measuring management is not essential. Therefore, the purpose of this study is to develop a laser sensor-based hardware to support the wall displacement measurements and their control software applicable to small and medium-sized urban construction sites. The 2D lidar sensor, which is more economical than a 3D laser scanner, is applied as element technology. Additionally, the hardware is mounted on the corner strut of the retaining wall, and it collects point cloud data of the retaining wall by rotating the 2D lidar sensor 360° through a servo motor. Point cloud data collected from the hardware can be transmitted through Wi-Fi to a displacement analysis device (notebook). The hardware control software is designed to control the 2D lidar sensor and servo motor in the displacement analysis device by remote access. The process of analyzing the displacement of a retaining wall using the developed hardware and software is as follows: the construction site manager uses the displacement analysis device to 1)collect the initial point cloud data, and after a certain period 2)comparative point cloud data is collected, and 3)the distance between the initial point and comparison point cloud data is calculated in order. As a result of performing an indoor experiment, the analyses show that a displacement of approximately 15 mm can be identified. In the future, the integrated system of the hardware designed here, and the displacement analysis software to be developed can be applied to small and medium-sized urban construction sites through several field experiments. Therefore, effective management of the displacement of the retaining wall is possible in comparison with the current measuring management work in terms of ease of installation, dismantlement, displacement measurement, and economic feasibility.

• 정보처리학회 논문지
• /
• 제13권9호
• /
• pp.468-473
• /
• 2024

도심 지역에서의 굴착 작업은 지반 변형을 유발할 수 있으며, 이는 인근 인프라에 피해를 줄 수 있다. 지반 변형으로 인해 작업 현장 근처의 보도블록에 변위가 발생할 수 있다. 변위를 정확하게 측정하여 지반 변형의 잠재적인 위험을 평가하는 지표로 사용할 수 있다. 본 논문에서는 UGV에 장착된 3D 레이저 라인 센서를 이용한 강건하고 효율적인 보도블록 이격 측정 방법을 제안한다. 제안 방법은 2D 투영 기반 객체 탐지와 CPLF 알고리즘을 통한 측정의 두 단계로 구성된다. 실험 결과, CPLF 알고리즘이 PLF에 비해 효율적임을 확인했으며, CPLF 알고리즘이 1.36 mm의 오차와 10.76ms의 처리 시간을 보여 제안 방법이 다양한 유형의 보도블록과 환경적 요인이 존재하는 실제 환경에서도 UGV에서 3D 레이저 라인센서를 이용하여 강건한 온라인 측정을 보장하면서도 높은 정확성을 유지할 수 있음을 확인했다.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.70-78
• /
• 2023

선행연구에서는 지중경사계의 문제점인 1) 지중경사계관 설치의 어려움, 2) 단면 변위 파악의 한계성, 3) 인력 중심의 계측 방식을 해결하기 위한 2D LiDAR 센서 기반의 흙막이 벽체 변위 계측 시스템을 개발하였다. 본 연구의 목적은 선행연구에서 개발된 흙막이 벽체 변위 계측 시스템 내 탑재될 변위 분석 알고리즘을 선정하는 것이다. 변위 분석 알고리즘 선정 결과, 변위 추정 오차가 2mm인 M3C2 알고리즘이 흙막이 벽체 변위 분석 알고리즘으로 선정되었다. 본 연구 결과에서 선정된 M3C2 알고리즘이 흙막이 벽체 변위 계측 시스템에 탑재되고 수차례의 현장 실험을 통해 변위 분석 결과의 신뢰성이 담보될 경우 흙막이 벽체 변위 계측 시스템이 현행 계측관리 대비 변위 계측의 편리성 측면에서 효과적으로 흙막이 벽체의 변위를 관리할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.68-82
• /
• 2024

The planning stage of laser scanning is crucial for acquiring high-quality 3D source data. It involves assessing the target space's environment and formulating an effective measurement strategy. However, existing practices often overlook on-site conditions, with decisions on scanner deployment and scanning locations relying heavily on the operators' experience. This approach has resulted in frequent modifications to scanning locations and diminished 3D data quality. Previous research has explored the selection of optimal scanner locations and conducted preliminary reviews through simulation, but these methods have significant drawbacks. They fail to consider scanner inaccuracies, do not support the use of multiple scanners, rely on less accurate 2D drawings, and require specialized knowledge in 3D modeling and programming. This study introduces an optimization technique for laser scanning planning using 3D simulation to address these issues. By evaluating the accuracy of scan data from various laser scanners and their positioning for scanning a retaining wall structure in a small-scale building, this method aids in refining the laser scanning plan. It enhances the decision-making process for end-users by ensuring data quality and reducing the need for plan adjustments during the planning phase.

• 스마트미디어저널
• /
• 제13권3호
• /
• pp.18-26
• /
• 2024

노면 모니터링은 노면의 함몰 정도 및 크랙 감지와 같은 위험 요소 관리를 통해 도로 환경의 안전성을 유지하는 필수적인 과정이다. 고성능 2D 레이저 센서를 탑재한 자율주행 기반 UGV를 활용한 정밀 측정이 가능하지만, 고성능 센서의 에너지 소모량 증가로 인해 배터리 용량에 대한 한계가 있다. 본 논문에서는 UGV에서 효율적인 노면 모니터링을 위한 퓨전 센서 시스템을 제안한다. 제안된 퓨전 센서 시스템은 카메라를 통한 칼라 정보와 선레이저 센서를 통한 깊이 정보를 결합하여 노면 모니터링의 정밀한 변위 탐지를 가능하게 한다. 또한 카메라 센서를 이용해 모니터링 대상의 탐지 여부에 따라 선레이저 센서 스캔 주파수를 동적으로 제어하는 동적 샘플링 알고리즘을 적용함으로써 불필요한 에너지 소모를 절감한다. 제안된 퓨전 센서 시스템에서의 평균 소비전력 모델을 제시하고 다양한 미션 환경의 크랙 분포 및 센서 특성을 고려하여 에너지 효율성을 분석한다. 성능 분석 결과, 선레이저 센서의 Active 상태 소비 전력이 Saving 상태의 2배이고, λ=10, µ=10인 환경에서 고정 샘플링 기법에 비해 전력 소비 효율이 13.3% 향상됨을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.22-31
• /
• 2002

일반적으로 구조물용 외부의 정적 및 동적 하중과 외부환경으로 인하여 피로균열과 부식이 발생하며, 이것은 구조물의 변형을 유발하여 결국 파단으로 이어지기 때문에 균열과 부식의 검출 및 평가와 함께 구조물의 변형에 의한 진동, 변위 기울기와 같은 거동을 감시하는 것도 매우 중요하다. 이에 레이저 센서 시스템을 이용하여 이러한 거동을 측정하여 이상 유무를 모니터링 할 수 있는 구조물 안전감시 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 2차원으로 배열한 광전센서를 이용하여 구조물의 변형에 의해 유발된 광궤적의 변화를 감시하며, 또한 데이터를 취득하고 신호처리 할 수 있는 운용 프로그램도 갖추고 있다. 본 연구에서는 개발한 안전 진단 시스템의 필드 적용에 앞서 실험실에서의 몇 가지 실험을 통하여 그 효용성을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2007년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.447-448
• /
• 2007

Product development is consisting by trend that accommodate almost function digital cam in camera phone that can speak of Mobile appliance, and competition about number of elemental area of image sensor is consisting for market prior occupation between these. Propose in this research and small size camera phone self-focusing adjustment actuator that do city manufacture is similar with general storehouse pickup actuator drive way, but selected in cylindrical to reduce space that lens holder occupies because there is restriction loading of lens and space enemy. Target number of research established that execute drive displacement more than $600{\mu}m$ in 2.75V that is house voltage that is used in Mobile device that is general. Also, described about maximum transfer displacement characteristic, displacement response characteristic, hysteresis, response characteristic, smallest transfer step characteristic, actuator's drive characteristic that is manufactured to examination item of maximum consumption electric power by special quality estimation system that apply laser displacement sensor that produce itself to evaluate city manufactured actuator's special quality.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
• /
• 제5권1호
• /
• pp.111-117
• /
• 2003

In the design of the split type free displacer Stilting cryocooler the motion of the displacer is very important to decide the cooling capacity, which depends upon the working gas pressure, the swept volume in the compression space and the expansion space, operating frequency, the phase shift between piston and displacer, etc. In this study, Stirling cryocooler actuated by the electric farce of the dual linear motor is designed and manufactured. Cool down characteristics of the cold end with laser displacement sensor in the expander of the Stilting cryocooler is evaluated. The charging pressure was 15kg$_{f}$/$\textrm{cm}^2$ and operating frequency was 50Hz. Input power and the lowest temperature were about 32W and 67K, respectively. And, displacement of the piston is measured by LVDTs (Linear Variable Differential Transformers), displacement of thedisplacer is measured by laser optic method, and phase shift between piston and displacer is discussed. As the peak-to-peak pressure of the compressor was increased, peak-to-peak displacement of the displacer was increased. The peak-to-peak displacement of the displacer increases in the range of 0 - 64.5Hz(resonant frequency of the displacer), but decreases steeply when the operating frequency is bigger than the resonant frequency. Finally when the phase shift between displacements of the Piston and displacer is 45。, operating frequency is optimum and is decided by resonant frequency of the expander, mass and cross section area of the displacer and constant by friction and flow resistance.e.