Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.10
no.1
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pp.136-145
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2009
The objective of the Intelligent Excavation System (IES) is to recognize the work environment and produce work plan and automatically control the excavator through integrating sensor and robot technologies. This paper discusses one of the core technologies of IES development project, development of 3D work environment modeling. 3D laser scanner is used for 3-dimensional mathematical model that can be visualized in virtual space in 3D. This paper describes (1) how the most appropriate 3D imaging system has been chosen; (2) the development of user interface and customization of the s/w to control the scanner for IES project; (3) the development of the mobile station for the scanner; (4) and the algorithm for the automatic registration of laser scan segments for IES project. The development system has been tested on the construction field and lessons learned and future development requirements are suggested.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.32
no.3D
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pp.259-267
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2012
The development of construction automation systems is proposed as a potent solution to the difficulties encountered by the construction industry and the preparation for the rapidly changing construction environment. A research concerning an intelligent excavation system has taken place since 2006. The intelligent excavation system has several functions for environment sensing, 3D site modeling, work planning, work path generation, unmaned control, and information management. This paper presents a space information model and a work path simulator for work planning and work path generation which is one of key technologies required to apply the earthwork system to the real world. A data structure for an earthwork site is suggested. It overcomes the limitations of previous data structures such as Quadtree and Octree. The work path simulator can generate an effective work path with considering information on work environment, equipment and operator's heuristic. The work path generated by the simulator is compared with that suggested by human operators.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.1
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pp.363-375
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2013
Today, a shortage of the skilled operator has been intensified gradually and the necessity of an earthwork in extreme environment operators are difficult to access is increasing for the purpose of resource development and new living space creation. For this reason, an effort to develop an unmanned excavation robot for fully automated earthwork system is continuing globally. In Korea, a research consortium called 'Intelligent Excavation System' has been formed since 2006 as a part of Construction Technology Innovation Program of Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs of Korea. Among detailed technologies of the Task Planning System is one of the core technologies of IES, this paper explains research and development process of the Local Area Design Module, which provides informatization unit to create automated excavators' work command information at operation level such as location, range, target, and sequence for excavation work. Designing of Local Area should be considered various influential factors such as excavator's specification, working mechanism, heuristics, and structural stability to create work plan guaranteed safety and effectiveness. For this research, conceptual and detail design of the Local Area is performed for analyzing design element and variable, and quantization method of design specification corresponding with heuristics and structural safety is generated. Finally, module is developed through constructed algorithm and developed module is verified.
Proceedings of the Korean Institute Of Construction Engineering and Management
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2007.11a
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pp.921-924
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2007
토목, 건축과 관련된 노동현장은 여느 3D 업종들과 마찬가지로 숙련된 기능공의 부재 및 산업재해 발생으로 인해 어려움을 겪고 있으며 이를 극복하기 위한 노력을 계속하고 있다. 대표적인 토목공사인 토공 작업 역시 위험 혹은 유해한 작업환경으로 인해 토공장비의 안전사고 및 생산성과 품질저하가 발생하며 이를 방지하기 위한 장비의 지능화가 절실하게 요구되고 있다. 이를 위해 최근 지능형 굴삭 시스템 개발을 위한 연구가 진행되고 있으며, 토공작업은 일반적으로 광범위한 작업영역을 가지기 때문에 지능형 굴삭시스템의 개발을 위해서는 효율적인 작업을 수행할 수 있도록 하는 작업계획의 수립이 매우 중요하다. 본 연구에서는 작업계획의 대상을 굴삭로봇과 토사로 구분하였으며, 글로벌 영역에서 단위작업 영역, 로컬 영역으로의 분할을 통해 전체 작업 진행에 대해 효율적으로 작업계획을 수립할 수 있도록 구성하여 계획단계에서부터 토공작업 자동화 및 효율와에 기여하고자한다. 토공작업계획 시스템은 토공 작업자 및 감독자의 작업 특성 및 노하우를 컴퓨터, 즉 두뇌에 부여함으로써 숙련된 장비조종자의 작업 방법 및 특성을 반영하여 토공 작업 프로세스 모델링을 구축하고 실제 작업환경상의 센서에 의해 측정된 데이터를 실제 작업환경과 동일하게 모델링된 컴퓨터내의 가상환경을 바탕으로 영역분할, 최적 플랫폼 위치선정 및 작업 순차생성을 통해 최적의 토공작업계획을 수립할 수 있도록 한다.
Proceedings of the Korean Institute Of Construction Engineering and Management
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2008.11a
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pp.790-793
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2008
Recently, Intelligent Excavating System(IES) for earthwork automation is on progress since the end of 2006 as a part of construction technology innovation projects in Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs. Task Planning System(TPS), one of the detail core technologies of IES, is an optimal work planning system in conditions of effectiveness, safety and economic efficiency by analyzing the work environment data based on earthwork design and work environment recognition technology. For effective earthwork planning, the location of platform must be the most optimal spot for minimization of time, maximization of productivity and reduction of overlapped work spaces and unnecessariness. Besides, the decision of optimal platform location is to be based on the specifications and then is able to be converted with the local area calculation algorithm. This study explains the decision of optimal platform location on the basis of local area from the work space separate process and judges the effectiveness.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.6
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pp.2551-2562
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2013
Since 2006, an Intelligent Excavation Robot which automatically performs the earth-work without operator has been developed in Korea. The technologies for automatically recognizing the terrain of work environment and detecting the objects such as obstacles or dump trucks are essential for its work quality and safety. In several countries, terrestrial 3D laser scanner and stereo vision camera have been used to model the local area around workspace of the automated construction equipment. However, these attempts have some problems that require high cost to make the sensor system or long processing time to eliminate the noise from 3D model outcome. The objectives of this study are to analyze the advantages of the existing 3D modeling sensors and to examine the applicability for practical use by using Analytic Hierarchical Process(AHP). In this study, 3D modeling quality and accuracy of modeling sensors were tested at the real earth-work environment.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.10
no.2
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pp.145-154
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2009
For developing an Automation equipment in construction, it is a key issue to develop 3D modeling technology which can be used for automatically recognizing environmental objects. Recently, for the development of "Intelligent Excavating System(IES), a research developing the real-time 3D terrain modeling technology has been implemented from 2006 in Korea and a stereo vision system is selected as the optimum technology. However, as a result of performance tests implemented in various earth moving environment, the 3D images obtained by stereo vision included considerable noise. Therefore, in this study, for getting rid of the noise which is necessarily generated in stereo image matching, the noise elimination algorithm of stereo-vision images for 3D terrain modeling was developed. The consequence of this study is expected to be applicable in developing an automation equipments which are used in field environment.
Mixed model production system means that various products are manufactured alternately in a line, and it has become a popular system in the era of multi-product small-quantity production. However, in the mixed model production system using flow line, the unbalance among stations is not inevitable because the workloads of stations cannot be the same. Thus, flow line system has been replaced to cellular manufacturing system for reducing the loss of waiting due to the unbalance of stations. In this paper, we introduce the simulation case study of an automated welding line which produces the parts of excavator. The factory has considered replacing the mixed model flow line to the cellular manufacturing system based on FMC concept. The increase of production quantity is estimated about 26.7%, and the lead time is reduced more than 55%. Furthermore sensitivity analyses are conducted considering the changes of product-mix.
Proceedings of the Korean Institute Of Construction Engineering and Management
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2007.11a
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pp.197-204
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2007
Nowadays, the construction industry is suffering from the decrease of labor productivity caused by the lack of skilled workers and the aging labor forces. The hazardous work conditions and safety problems still exist at the construction sites. The earthwork operation is not the exception. The number of skilled earthwork equipment operators has been rapidly reduced and the equipment needs to be operated in dangerous / hazardous work sites. Thus, through the development of intelligent excavating system, Intelligent Excavating System(I.E.S) research team tries to enhance the safety of work environment, productivity, quality, and payability of the earthwork operation. It is also expected that this research contributes to the development of fundamental construction automation technologies and to the creation a new market sector.
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