izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-3-29-35izmertech-1551Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯLINEAR AND ANGULAR MEASUREMENTSПрименение системы машинного зрения для контроля пространственного положения строительной техникиApplication of a machine vision system for monitoring the spatial position of construction equipmenthttps://orcid.org/0000-0002-5907-0156РощинД. А.RoshchinD. A.

Дмитрий Александрович Рощин

Москва

Dmitriy A. Roshchin

Moscow

whwhwh@mail.ruНаучно-исследовательский испытательный центр Железнодорожных войск Министерства обороны РФРоссияResearch and Testing Center of the Railway Troops of the Ministry of Defense of RussiaRussian Federation202227042023032935Copyright © Рощин Д.А., 20232023Рощин Д.А.Roshchin D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1551

Изучена проблема контроля пространственного положения техники в строительстве. Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения безопасности, качества и скорости выполнения работ с помощью автоматизированных средств контроля пространственного положения строительной техники. Описан способ применения системы машинного зрения для обеспечения контроля пространственного положения бульдозера в зоне проведения строительных работ. В основу способа положено решение геодезической задачи обратной однократной угловой засечки по трём равноудалённым друг от друга визирным целям активного типа, по которым определены локальные координаты и пространственное положение строительной техники. Для обнаружения и идентификации визирных целей применены методы цифровой обработки видеоизображений. Представленный способ контроля позволил отслеживать плановое и высотное положения бульдозера и траекторию его движения и, таким образом, автоматизировать земляные работы. Способ проверен с помощью физической модели бульдозера. Определены технические и метрологические характеристики системы машинного зрения. Предложенный способ будет полезен для контроля пространственного положения строительной техникипри проведении земляных работ.

The problem of controlling the spatial position of machinery in construction is studied. The relevance of the topic is due to the need to improve the safety, quality and speed of work with the help of automated means of monitoring the spatial position of construction equipment. The method of application of the machine vision system to ensure the control of the spatial position of the bulldozer in the area of construction work is described. The method is based on the solution of the geodesic problem of the inverse single angular serif for three equidistant sighting targets of the active type, according to which the local coordinates and spatial position of construction equipment are determined. Methods of digital processing of video images are used to detect and identify sighting targets. The presented control method made it possible to track the planned and altitude positions of the bulldozer and the trajectory of its movement and, thus, automate excavation work. The method was tested using a physical model of a bulldozer. The technical andmetrological characteristics of the machine vision system are determined. The proposed method will be useful for monitoring the spatial position of construction equipment during earthwork.

машинное зрениеопределение координатпространственное положениеобратная угловая засечкафотограмметрическая засечкаобработка видеоизображенияраспознавание объектавизирная цельнавигацияземляные работыавтоматизированная система управлениястроительная техникаtechnical visioncoordinate determinationspatial positionreverse angular serifphotogrammetric serifvideo image processingobject recognitionsighting targetnavigationexcavationautomated control systemconstruction equipmentReferencesDuarte J., M arques A. T., Santos Baptista J., Safety, 2021, vol. 7, no. 1, 21. https://doi.org/10.3390/safety7010021Duarte J., Marques A. T., Santos Baptista J., Safety, 2021, vol. 7, no. 1, 21. https://doi.org/10.3390/safety7010021Gurcanli G. E., Baradan S., Uzun M., International Journal of Industrial Ergonomics, 2015, vol. 46, pp. 59–68. https://doi.org/10.1016/j.ergon.2014.12.004Gurcanli G. E., Baradan S., Uzun M., International Journal of Industrial Ergonomics, 2015, vol. 46, pp. 59–68. https://doi.org/10.1016/j.ergon.2014.12.004Kim H., Kim K., J. Comput. Civ. Eng., 2016, vol. 30, no. 4, 04015075. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000562Kim H., Kim K., J. Comput. Civ. Eng., 2016, vol. 30, no. 4, 04015075. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000562Chi S., Caldas C. H., J. Constr. Eng. Manag., 2012, vol. 138, no. 3, pp. 341–351. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0000438Chi S., Caldas C. H., J. Constr. Eng. Manag., 2012, vol. 138, no. 3, pp. 341–351. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0000438Valero E., Adan A., Cerrada C. , Sensors, 2015, vol. 15, no. 7, pp. 15988–16008. https://doi.org/10.3390/s150715988Valero E., Adan A., Cerrada C., Sensors, 2015, vol. 15, no. 7, pp. 15988–16008. https://doi.org/10.3390/s150715988Zhang A., Hammad S., Journal o f Computing in Civil Engineering, 2012, vol. 26, no. 5, pp. 625–637. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000172Zhang A., Hammad S., Journal of Computing in Civil Engineering, 2012, vol. 26, no. 5, pp. 625–637. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000172Jinwoo K., Seokho Ch., JongwonS., Automation in Construction, 2018, vol. 87, pp. 297–308. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.12.016Jinwoo K., Seokho Ch., Jongwon S., Automation in Construction, 2018, vol. 87, pp. 297–308. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.12.016Mamta B. R., Pitroda J., Automation: A New Millennium Technology for Construction Industries, Global Research Analysis, 2013, vol. 2, no. 2, pp. 79–81.Mamta B. R., Pitroda J., Automation: A New Millennium Technology for Construction Industries, Global Research Analysis, 2013, vol. 2, no. 2, pp. 79–81.Bing-wei Cao, Xin-hui Liu, Wei Chen, Peng Tan, Pingfang Niu, Mathematical Problems in Engineering, 2020, vol. 2020, no. 1, 1730946. https://doi.org/10.1155/2020/1730946Bing-wei Cao, Xin-hui Liu, Wei Chen, Peng Tan, Ping-fang Niu, Mathematical Problems in Engineering, 2020, vol. 2020, no. 1, 1730946. https://doi.org/10.1155/2020/1730946Щербаков В. В, Бунцев И. А., Щербаков И. В., Астраханцев В. Д. Системы автоматизированного управления строительной техникой (CAY-3D) // Сибирский государственный университет геосистем и технологий. 2018. № 1. С. 57–63.Shcherbakov V. V., Buntsev I. A., Shcherbakov I. V, Astrakhantsev V. D., Systems of automated control of construction equipment (ACS-3D), Sibirskii gosudarstvennyi universitet geosistem i tekhnologii, 2018, no. 1, pp. 57–63. (In Russ.)Borngrund C., Bodin U., Sandin F., Machine Vision for Construction Equipment by Transfer Learning with Scale Models, 2020 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), Glasgow, UK, July 19–24, Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), 2020, pp. 1–8, https://doi.org/10.1109/IJCNN48605.2020.9207577Borngrund C., Bodin U., Sandin F., Machine Vision for Construction Equipment by Transfer Learning with Scale Models, 2020 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), Glasgow, UK, July 19–24, Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), 2020, pp. 1–8. https://doi.org/10.1109/IJCNN48605.2020.9207577Рощин Д. А. Оценка влияния визуальных признаков визирной цели на вероятность обнаружения оптоэлектронным устройством // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2021. Т. 19. № 1. С. 5−13. https://doi.org/10.18127/j20700814-202101-01Roschin D. A., Information-measuring and Control Systems, 2021, vol. 19, no. 1, pp. 5−13. (In Russ.) https://doi.org/10.18127/j20700814-202101-01Рощин Д. А. Погрузка гусеничной техники своим ходом на автоприцеп: управление с помощью системы технического зрения // Измерительная техника. 2022. № 1. С. 23–29. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-1-23-29Roschin D. A., Loading tracked vehicles under its own power on a trailer: control using a technical vision system, Izmeritel’naya tekhnika, 2022, no. 1, pp. 23–29. (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-1-23-29Павлов В. И. Фотограмметрия. Теория одиночного снимка и стереоскопической пары снимков. СПб.: Санкт-Петербургский горный институт им. Плеханова, 2006. 175 с.Pavlov V. I., Photogrammetry. The theory of a single image and a stereoscopic pair of images, St. Petersburg, St. Petersburg Plekhanov Mining Institute Publ., 2006, 175 p.Большаков В. Д., Левчук Г. П. Справочник геодезиста. В 2-х книгах. Кн. 2. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1985. 440 с.Bolshakov V. D., Levchuk G. P., Geodesist’s Handbook, In 2 books, Book 2, Moscow, Nedra Publ., 1985, 440 p.Рощин Д. А. Модель видеограмметрической координатно-измерительной системы // Прикладная информатика. 2016. Т. 11. № 6 (66). С. 65–77.Roschin D. A., The model of the tracer optical coordinatemeasuring system, Journal of Applied Informatics, 2016, vol. 11, no. 6 (66), pp. 65–77. (In Russ.)Bektas S., Karaahmetoğlu N., Yildirm R., Uyar A., Yildirim Ü. K., Pakel E., International Journal of Research – GRANTHAALAYAH, 2018, vol. 6, no. 2, pp. 292–298. https://doi.org/10.29121/granthaalayah.v6.i2.2018.1575Bektas S., Karaahmetoğlu N., Yildirm R., Uyar A., Yildirim Ü. K., Pakel E., International Journal of Research – GRANTHAALAYAH, 2018, vol. 6, no. 2, pp. 292–298. https://doi.org/10.29121/granthaalayah.v6.i2.2018.1575

The authors declare that there are no conflicts of interest present.