fbpx

고객사례연구

FARO Focus3D를 사용한 MAC 및 Nishimatsu 건설 개발 차량 장착 스캐닝 시스템

FARO Focus<sup>3D</sup>를 사용한 MAC 및 Nishimatsu 건설 개발 차량 장착 스캐닝 시스템

포인트 클라우드 측정을 위한 전반적인 효율성 및 정밀도 5mm 오차 범위까지 향상

터널 공사에서 측량 작업은 가장 중요한 운용 작업 중 하나로 간주됩니다. 단면 측량 작업은 준공 제어뿐만 아니라 표면 모델링, 프로파일링, 부피 계산에 특히 중요합니다. 그러나 특유의 작업 환경 때문에 터널 측량은 일반적으로 매우 위험한 작업으로 인식되고 있습니다.

산악 터널을 위한 공사 관리 시스템을 개발하는 이치카와 기반의 MAC Co., Ltd(MAC)는 Nishimatsu Construction Co., Ltd.(이하 Nishimatsu Construction)와 협력하여 FARO Focus3D를 이용한 차량 장착 스캐닝 시스템을 개발했습니다. 이 최첨단 스캐닝 시스템은 산악 터널의 포인트 클라우드 데이터를 단 6분 만에 5mm 허용 오차 범위 내에서 측정하고 처리합니다. 엔지니어들은 이 시스템을 위해 FARO Focus3D를 선택했습니다. 컴퓨터에서 뛰어난 자동 제어 기능을 제공하고, 빠른 측정 속도와 편리성을 제공하기 때문입니다. 이러한 장점은 터널 공사 현장과 같은 열악한 환경에서 작업할 때 정밀 장비에 가장 필수적인 요인이라고 할 수 있습니다.
 

세계에서 가장 정밀한 산악 터널 공사 관리

MAC 회장인 Hirofumi Miyahara는 “최근에 당사는 산악 터널 공사 프로젝트의 생산성이 크게 향상된 것을 확인했습니다.” 라고 말했습니다. “예를 들어 굴착 정밀도를 위해서는 설계 현장을 안전하게 유지하고, 과도한 굴착을 50mm 이내로 억제해야 합니다. 정밀 건설 제어를 통해 자재 비용, 노동력 및 프로젝트 지연은 줄이고 생산성은 높일 수 있습니다. 50mm 오차 범위를 시각적으로 확인할 수는 없으므로 측량 기기에 의존해야 합니다. 종래의 통합 측량기를 사용하면 많은 수의 포인트를 얻는 데 시간이 너무 많이 걸리며, 공사 기한에도 영향을 줄 수 있습니다. 3D 스캐너를 사용하여 측정할 때도 장비와 레퍼런스 볼을 설치하고 데이터를 처리하는 데 상당히 많은 시간이 소요됩니다.”

소프트웨어는 포인트 클라우드 데이터(위)를 터널 면의 설계 단면(아래)과 비교합니다. 여굴 부분은 열지도에서 컬러 코딩으로 표 시되며 불일치하는 부분은 한눈에 식별이 가능합니다.

소프트웨어는 포인트 클라우드 데이터(위)를 터널 면의 설계 단면(아래)과 비교합니다. 여굴 부분은 열지도에서 컬러 코딩으로 표 시되며 불일치하는 부분은 한눈에 식별이 가능합니다.
 

이러한 문제에 직면하면서 MAC은 Nishimatsu Construction 과 협력하여 FARO Focus3D를 이용한 새로운 차량 장착 스캐닝 시스템을 공동 개발하게 되었습니다. Miyahara는 이어서 말했습니다. “당사의 시스템은 작업자들이 10m 범위 (차량의 전면과 후면)에서 약 6분 안에 5mm의 정확도로 터널 면 주변에서 포인트 클라우드 측정을 수행할 수 있도록 합니다. 드문 경우지만 터널에서 굴착 단면에 도달하지 못하는 부분이 있는 경우 이 데이터를 통해 부품이 없어지는 것을 방지할 수 있으며 터널의 규칙성을 보장될 수 있습니다.”

차량 장착 스캐닝 시스템은 실제로 3D 레이저 스캐너인 FARO Focus3D가 지붕에 장착된 밴입니다. 짧은 시간 안에 포인트 클라우드를 빠르게 측정할 수 있게 하여 발파공 굴착 (구멍을 뚫고 발파를 위해 폭발물 설치), 버력 처리(굴착 바위 및 폐기물 제거), 터널 지지 구조물(바윗덩어리가 붕괴되지 않도록 하기 위해 임시로 세운 지지 구조물) 등 여러 작업의 소요 시간을 크게 단축합니다. 이러한 시스템의 주요 이점은 터널 굴착 작업을 수행하는 동안 측정을 진행할 수 있다는 것입니다.
 

버튼 터치로 상세한 포인트 클라우드 데이터 획득

스캐닝 시스템 설계 시 개발 팀은 차량이 측정 지점에서 멈출 때 자동으로 수평을 잡을 수 있게 내진 에어쿠션으로 지지되는 자동 수평 지지 받침대 위에 FARO Focus3D를 장착했습니다.

산악 터널 공사 현장에서 측정된 여굴을 원주 전체에 분산하여 50mm 범위 이내로 유지합니다.

산악 터널 공사 현장에서 측정된 여굴을 원주 전체에 분산하여 50mm 범위 이내로 유지합니다.
 

리트랙터블 외피로 Focus3D를 감싸서 보호합니다. 또한 프리즘이 내장된 4개의 마커 스피어를 통해 통합 측량기와 비교할 때 보다 안전하게 고정될 수 있습니다. 마커는 포인트 클라우드 데이터가 좌표로 변환될 수 있게 합니다. 이 시스템은 수평 유지, 통합 측량기를 사용한 내장 프리즘 레퍼런스 스피어 측정, 마커 회전, 스캔을 포함하는 일련의 프로세스를 버튼 터치만으로 자동 수행할 수 있도록 만들어졌습니다.

FARO Focus3D 및 자동 수평 유지 장치가 차량 지붕에 장착되어 있습니다.

FARO Focus3D 및 자동 수평 유지 장치가 차량 지붕에 장착되어 있습니다.

이 기능은 측량 기술자가 현장에 없더라도 건설 팀에서 신속한 확인을 수행할 수 있게 합니다. 산악 터널 공사는 일반적으로 쉴 새 없이 계속 진행되지만, 주요 건설 인력은 보통 야간 교대 시간에는 근무하지 않습니다. 그러나 MAC의 스캐닝 시스템을 사용하면 중장비 운전자들이 태블릿 PC에서 버튼만 눌러 포인트 클라우드 측정을 원격으로 수행할 수 있습니다.

대량의 포인트 클라우드 데이터를 처리하기 위해 차량 장착 스캐닝 시스템을 사양 좋은 워크스테이션에 설치해야 한다는 인식이 일반적입니다. 팀이 데이터 포인트 수를 자동으로 줄이는 기능을 시스템에 탑재하면서 1.4GHz Core 2 프로세서 및 2GB RAM에서 실행되는 낮은 사양의 컴퓨터 시스템으로도 안정적으로 작동할 수 있게 되었습니다.
 

건설업체를 위한 간편한 터널 유지관리

이전에는 건설업체에서 삼각대에 일반 3D 지상 레이저 스캐너 또는 통합 측량기를 올려놓고 사용했으며, 터널 변형 측정이 하루 1번으로 제한되었습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 일부 프로젝트 담당자들은 사전에 현장에 3D 레이저 스캐너 또는 통합 측량기를 설치하려고 시도했습니다. 그러나 이 방법을 사용하면 정확도가 떨어지고 여러 장애 요인이 발생했습니다. 발파로 인해 돌덩이가 날아오는 것을 피하기 위해 먼 거리에서 측정을 해야 했고, 중장비 때문에 공간 제약 문제가 발생하기 때문입니다.

통합 측량기를 사용할 경우 마커에 좌표 배치를 위한 프리즘이 내 장되어 있습니다(위)

통합 측량기를 사용할 경우 마커에 좌표 배치를 위한 프리즘이 내 장되어 있습니다(위).
Focus3D는 포인트 클라우드 측정을 위해 마커의 원형 표면을 가리킵니다(아래).

MAC의 차량 장착 스캐닝 시스템은 이러한 문제들을 해결합니다. 기술자들은 터널 공사 중에 정기적으로 3D 측정을 수행하여 육안으로는 식별하기 어려운 터널 내부 벽의 미묘한 변위를 확인할 수 있습니다. 이러한 장점은 굴착 작업 중에 발생할 수 있는 사고(예: 부분적 붕괴로 인한 낙석)도 방지할 수 있습니다.

모바일 3D 터널 스캐닝 시스템을 제어하는 태블릿 PC.

모바일 3D 터널 스캐닝 시스템을 제어하는 태블릿 PC.
 

터널 내부 벽(위) 또는 터널 면(아래)의 모든 변위가 포인트 클라우드 데이터 비교를 통해 확인될 수 있습니다.

터널 내부 벽(위) 또는 터널 면(아래)의 모든 변위가 포인트 클라우드 데이터 비교를 통해 확인될 수 있습니다.

“최근에 일본 건설업체들 사이에서 BIM(건물 정보 모델링) 이라고도 하는 CIM(건설 정보 모델링)의 도입이 증가하고 있습니다.”라고 Miyahara는 설명했습니다. “우리는 터널 공사 완료 시점에 준공 시 포인트 클라우드 데이터를 제공하라는 요청을 받기도 합니다. 이러한 정보를 통해 시간이 지나면서 발생할 수 있는 터널 벽 변위를 훨씬 쉽게 관리할 수 있습니다.”

MAC은 2016년 6월, 시험적으로 FARO Focus3D 레이저 스캐너를 최초로 도입했습니다. 그 이후에 차량 장착 스캐닝 시스템에 사용된 스캐너를 포함하여 9가지의 다른 Focus3D 레이저 스캐너를 구입했습니다.

개발 뷰 및 컬러 코딩으로 표시된 열지도에서도 터널 벽 변위를 확인할 수 있습니다.

개발 뷰 및 컬러 코딩으로 표시된 열지도에서도 터널 벽 변위를 확인할 수 있습니다.

“당사는 Focus3D를 선택했습니다. 이 제품은 자동으로 사용할 수 있으며 Wi-Fi를 통한 고속 포인트 클라우드 측정 및 빠른 데이터 전송을 제공할 수 있기 때문입니다.”라고 MAC 개발 시스템 담당 과장인 Jyungo Miyachi는 말했습니다. “게다가 터널 공사 환경이 기본적으로 열악하고 먼지와 물을 피할 수 없기 때문에 메모리 카드를 삽입했다가 분리하는 경우 장치가 손상될 수 있습니다.”

Miyachi는 다음과 같이 덧붙였습니다. “이 시스템을 개발하면서 API(애플리케이션 프로그램 인터페이스) 및 Focus3D SDK(소프트웨어 개발 키트)를 사용하여 차량 장착 스캐닝 시스템의 작동과 데이터 교환 기능을 제어했습니다. 또한 FARO 개발 팀은 이 프로세스를 통해 뛰어난 지원을 제공했습니다. 이러한 AS 서비스는 더 많은 Focus3D 장비를 구입하는 계기가 되었습니다.”
 

MAC Co., Ltd. 회사 소개

1971년에 설립된 MAC Co., Ltd.는 IT, 전자 공학, 토목 공학 및 기계류를 포함하는 다양한 분야에서 전문 지식을 보유 하고 있습니다. 이치카와에 기반을 둔 이 회사는 산악 터널 용 측량 시스템, 발파 굴착을 위한 굴착 지점 자동 유도 시 스템, 소구경 차폐를 위한 절곡부 측정 시스템, 대규모 철제 장비용 레이저 측정 시스템, 대규모 토목 공학 프로젝트를 위한 기타 시스템 등에서 하드웨어와 소프트웨어를 연결하 는 시스템을 개발합니다.

자세한 내용은 http://mac-net.co.jp/를 참조하시기 바랍니다.

 

다운로드

 

오늘 데모 일정을 잡으세요!

고객사례연구 다운로드

FARO Focus Laser Scanner 기술 시트

 

현장 데모나 온라인 데모를 통해 FARO가 가진 강력한 기술과 혜택을 알아보십시오.
제품 시연 요청

문의

부산사무소: 051.662.3410

인천사무소: 032.590.9601

회원가입
비밀번호를 잊어버리셨나요?

이 사이트는 쿠키를 사용합니다(타사 쿠키 포함). 이러한 쿠키 중 일부는 사이트가 올바르게 작동하도록 하는 데 필수이며 그 외의 다른 쿠키는 필수는 아니지만 언어, 위치 설정, 사이트 분석 등 사이트를 개선하는 데 도움이 됩니다. 쿠키 사용 방법과 사이트에서 쿠키를 구성하거나 비활성화하는 방법에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. 이 사이트를 계속 검색하면 쿠키 사용에 동의하는 것입니다. x