원격조종 콘크리트 표면절삭 장비를 위한 머신비전 시스템 및 그래픽 MMI 개발 = Development of a Machine Vision System and Graphic MMI for Tele-operated Concrete Surface Grinding Machine

국문 초록 (Abstract)

콘크리트 표면절삭 작업은 콘크리트 표면의 평탄성 및 콘크리트 포장의 보수작업과 포장 시공단계에서의 부착성 확보를 위해 자주 사용되는작업이다. 그러나 그 작업특성이 노동집약적이고 분진, 슬러지, 소음 등으로 인한 유해한 작업환경을 보유하고 있으며 장비를 다루는 기능공의 숙련도에 따라 생산성 및 절삭품질의 편차가 큰 경향이 있다. 그러므로 주변 환경오염 방지와 장비 조종자가 위험에 노출되지 않도록 하기 위한 원격조종 콘크리트 표면절삭 장비 개발이 요구된다. 그러나 원격 조종 시스템에서 조종자가 절삭면의 품질을 측정하기 난해하고 품질에 대한 객관적인 판단을 내리기가 어렵다. 또한 장비 조종자는 장비가 계획 경로를 따라서 작업이 올바르게 수행되고 있는지를 확인하면서 조종을 수행할 수 있도록 해야 한다. 본 연구에서는 머신비전 시스템(Machine Vision System)과 그래픽 MMI(Man-Machine Interface)를 적용하여 네트워크 카메라로 촬영한 절삭면의 이미지를 디지털 영상처리(Image Processing)과정을 거쳐 객관적이며 품질관리 프로세스가 자동화된 시스템을 구축하였다. 또한 장비의 현재 위치와 방향, 속도, 계획된 경로와의 오차정보 그리고 작업의 진척도 등을 종합적으로 산출하여 워크 스테이션에 표시함과 동시에, 머신 비전 시스템에 의한 작업 품질 정보와의 통합을 위한 그래픽 MMI 프로그램을 개발하였다. 본 논문에서 제안된 기술을 적용하여 콘크리트 절삭면의 객관적인 품질관리 기준 및 MMI를 활용한 통합 원격조종 시스템을 제시 하고자 한다. 본 연구를 통해 다양한 형태의 건설장비에 적용될 수 있는 통합 품질관리 체계를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Concrete surface grinding is frequently used for flatness of concrete surface, concrete pavement rehabilitation, and adhesiveness in pavement construction. The procedure is, however, labor intensive and has a hazardous work condition. Also, the productivity and the quality of concrete surface grinding highly depend on the levels of worker. Thus, the development of remote controlled concrete surface grinding equipment is necessary to prevent the environmental pollution and to protect the workers from hazardous work condition. However, it is difficult to evaluate the grinded surface objectively in a remote controlled system. Also, The machine vision system developed in this study takes the images of grinded surface with the network camera for image processing. Then, by representing the quality test results to the graphic MMI program of the remote control station, the quality control system is constructed. The machine vision algorithm means the image processing algorithm of grinded concrete surface and this paper presents the objective quality control standard of grinded concrete surface through the application of the suggested algorithm.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 2. 콘크리트 표면절삭 작업 분석 = 3
• 2.1 콘크리트 표면절삭 작업현황 및 특성 = 3
• 2.1.1. 콘크리트 표면절삭 작업 현황 = 3
• 2.1.2. 콘크리트 표면절삭 작업 시장 현황 = 4
• 2.1.3 콘크리트 표면절삭 작업 특성 및 적용분야 = 10
• 2.2 콘크리트 표면절삭 작업분석 = 14
• 2.2.1 콘크리트 표면절삭 작업 분석 = 14
• 2.2.2 국내·외 표준시방서 및 전문시방서 현황 = 15
• 3. 원격조종 콘크리트 표면절삭 장비 개발 = 31
• 3.1 장비 모체 개발 = 31
• 3.1.1 동력공급 장치 = 33
• 3.1.2 절삭 장치 = 35
• 3.1.3 제어 장치 = 36
• 3.1.4 주행 장치 = 37
• 3.1.5 집진 장치 = 39
• 3.1.6 원격조종 지원 장치 = 39
• 3.2 Graphic MMI 시스템 = 41
• 3.2.1 RTK GPS = 41
• 3.3 Graphic MMI Unit 설계 및 개발 = 46
• 3.4 품질관리를 위한 머신비전 시스템 = 53
• 3.4.1 품질관리 시스템 구축방안 = 53
• 3.4.2 머신비전 시스템 선행 연구 사례 = 55
• 3.4.3 머신비전 시스템 구성 및 개발 = 60
• 3.4.4 영상처리 알고리즘 개발 = 66
• 4. 시스템 통합 및 통합 프로그램 운용 = 83
• 4.1 이미지 프로세싱 프로그램 운용절차 = 84
• 4.2 동기화 = 87
• 4.3 최종 실험 = 90
• 4.4 비용 분석 = 92
• 5. 결론 = 95
• 참고문헌 = 97
• ABSTRACT = 101
• 감사의 글 = 103