Tuesday, February 28, 2017

LiDAR FOR CONSTRUCTION

By leejaekyung, in camera development on .

기존 현장에서 콘크리트 골조나 지형지물, 철골 구조물 등 Total station으로 측량할 수 없는 정보, 즉 곡면처럼 한 점으로 측량이 안되는 부재들을 측량하기 위해 레이져 3d스케너를 사용한다.

사실 3d 스케너 종류는 빛의 종류에 따라서, 빛을 측정하는 방식에 따라서 다양하지만 일반적으로 LiDar방식 레이져 스케너가 많이 쓰인다. 건설 현장은 주로 태양 빛이 강한 야외 이므로 적외선 등 햇빛에 간섭을 받는 방식은 사용할 수 없고, 레이져 만이 사용될 수 있다.

LiDar는 빛을 주기적으로 발사하여 사물에 닿는 시간차이를 계산해 거리를 인식하는 방법으로, 레이져펄스를 이용하여 좀 더 넓은 범위를 측량하기도 한다.

자세한  LiDAR의 정보는 위키 등을 참고하기 바란다.
다음은 작년, 제주도 인테리어 현장에서 3D 용역을 진행하면서, 현장에 타설된 콘크리트의 상황을 진단하고, 내부 인테리어 시공시 문제가 될 만한 구간을 미리 파악하기 위해 스케닝을 했던 사례를 보면서 현장에서의 3d스케닝의 필요성과 프로세스를 알아보자.
<현장 3D Scanning process>
이 정보는 제주도 버자야 리조트 주택 스캐닝을 한 비성 하이테크의 박용성 팀장이 제공하였다.

참고 사이트
비성하이테크 http://bsung.co.kr/
박용성 팀장의 하우빔  http://howbim.com/1565

1. 측량하고자 하는 지점을 선정하고, 시공 측량점으로부터 지점의 좌표를 측량한다. 현장은 찌그러진 구 형태의 콘트리트 구조물이다. 콘크리트의 특성상 정밀하게 거푸집을 제작하였다 하더라도 현장 조립시, 또는 콘크리트 타설 시 움직임이나 처짐이 발생할 수 있다. 천정과 벽이 하나로 이어진 연속적인 서페이스에서 모양이 일그러지면  secondary structure시공이나 내부 석고보드 시공에 영향을 미칠 수 있어 3D 스캔이 요구되었다.
스크린샷 2015-11-13 오전 11.53.25
2. 지점에 스캐너를 설치한다. 3D 스캐너 제조회사에서 제공하는 소프트웨어는 여러 지점에서 측량하더라도 일치하는 point cloud를 인식하여 하나로 Stitching해 준다.
스크린샷 2015-11-13 오전 11.53.36
 
3.  3D scanner의 방향이 크게 영향을 받지 않는다.
스크린샷 2015-11-13 오전 11.53.46
4. 연속적인 스캐닝 작업을 연결되어 있는 노트북을 통해 상황을 확인하고, 스캔이 미비한 곳을 눈으로 확인하여 추가 스캐닝한다.
스크린샷 2015-11-13 오전 11.54.10
5. 스캐너 제조회사에서 제공하는 소프트웨어. 포인트클라우드를 기준좌표를 통해 합칠 수있고, 기준 좌표가 없더라도 포인트를 인식하여 하나로 합칠 수도 있다. 레이져를 이용해 거리값 점을 만들면서 RGB정보도 함께 저장한다. 때문에 포인트클라우드를 볼때 실재 색도 함께 볼 수 있어 공간(혹은 물체)을 인식하기 용이하다. 스크린샷 2015-11-13 오전 11.54.25
6. 완성된 Point cloud를 mesh화 하여 3D 설계 정보와 비교/분석한다.

 

<기존 프로세스의 단점>
1. 3d 레이져 스케너가 비싸다. 보통 수천만원에서 몇 억원까지 한다.
2. 설치하고 스캐닝 하는데 전문적 지식이 필요하다. 누구나 사용하기에는 아직 interface가 복잡하다.
3. 스케닝하는데 시간이 걸린다. 짧게는 몇 시간, 길게는 몇일이 걸린다.
4. 스캔데이터(포인트클라우드)가 고용량으로 컨트롤 하기 힘들다. 전용 소프트웨어를 사용했을때는 빠르게 오퍼레이션 할 수 있지만 전용 소프트웨어는 3D 엔지니어링 툴이 아니므로 converting 문제가 항상 따른다. rapidForm같은 툴이 있지만 pointCould를 mesh화 하는 프로세스가 쉽지 않고, 이때 오차가 많이 발생할 수 있다.
5. mesh화 된 스캐닝 정보는 +- 몇 mm~몇cm의 오차가 있다.
따라서 현장의 시공 상태를 모니터링 하고, 후 공정을 진행하기 위해서 3d 스캐능은 필수적이지만 현재 프로세스는 여러 문제점을 가지고 있다. 백만원대의 저렴한 비용의 3d측량 장비가 개발된다면, 또 그 장비가 쉽고 빠르게 현장과 3D 설계의 갭을 메워 줄 수 있다면 이는 건설 프로세스에 충분히 긍정적인 발전이 될 것이다.
http://bsung.co.kr/

비성하이테크㈜는 측량전문업체다. 3d Scanner통한 BIM 구축, GPS위성측량, 응용측량(터널,댐,교량,변위 측량), 플랜트측량, 해상측량(항로,수심,준설), 지하시설물(GIS)측량, 시공측량, 측량기기 및 측량관련프로그램 개발 및 판매를 주요업무로 하고 있다.

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