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토르 토토를 활용한 스마트폰으로 5분 만에 간단한 입도 측정 “사이버 입자 크기”(사이버 그라운드 시리즈)
스마트폰으로 사진을 찍는 것만으로도 모래 토양의 입자 크기 구성을 시각화할 수 있습니다 입자 크기 조성을 간단하게 판별함으로써 현장 작업의 효율성을 향상시킬 수 있습니다! 기초지반컨설턴트(Basic Geotechnical Consultants)는 약 4만 장의 사질 토양 사진과 입자 크기 테스트 결과를 사용하여 토르 토토를 훈련시켰고, 사질 토양의 사진 이미지에서 입자 크기 구성을 쉽게 결정하는 시스템을 개발했습니다
특허명: 입자 크기 분포 예측 장치, 기계 학습 장치, 입자 크기 분포 예측 방법 및 기계 학습 방법
출원번호 : 특허출원 제2022-126161
특허번호: 제7496858호
NETIS 신기술 등록
신기술명 : 영상분석토르 토토를 이용한 간단한 토양 입도 분석 시스템
NETIS 번호: TH-240027-A
“사이버 세분성” 개발 배경
전통적으로 토르 토토 물질의 입자 크기 구성을 결정하려면 실험실에서 입자 크기 테스트(예: JISA1204)를 수행해야 했으며 이 테스트에는 최소 하루가 걸렸습니다 또한 많은 수의 샘플을 대상으로 테스트를 수행하는 데 비용이 많이 들었습니다 이 때문에 제방 등의 건설 현장에서는 육안 검사 및 숙련자의 촉진에 기초하여 토르 토토 물질을 분류한 후, 시료 채취 검사에서 입도 시험을 실시하여 토르 토토 분류를 확인하는 것이 일반적이었습니다(토르 토토 물질 분류의 편차를 수정하고 판단의 신뢰성을 높이는 것이 요망됨)
이런 상황에서 2021년도에 실시한 주고쿠 지방 정비국의 건설 현장 관련 과제 '현장 요구와 기술 종자의 시범 매칭'에 대응하여 '이미지 분석 토르 토토를 이용한 단순 세분성 분석'을 신청했고, 현장 실험의 결과 원하는 결과를 얻을 수 있었습니다 현장 작업 편의성 향상을 목표로 판정 시스템 앱 개발에 성공했으며, 단순 토양 분류, 시추 조사 시 액상화 판정 등 건설현장에서의 사용을 넘어 그 용도가 확대되고 있습니다
방법 및 기술 개요
간단한 입자 크기 측정은
1 샘플 준비 및 마커 설치
2 사진술
3 토르 토토에 의한 분석
의 단계를 따르세요
1 샘플 준비 및 마커 설치
분석할 토르 토토 물질을 통이나 평판 위에 꺼내고 흙손 등으로 표면을 고르게 한 다음 지정된 마커를 놓습니다 마커는 사진 이미지의 크기를 결정하고 촬영 각도를 일정하게 유지하는 데 사용됩니다 마커에 특별한 재료를 사용할 필요가 없습니다 쉽게 청소할 수 있는 흰색 소재를 사용하세요 예를 들어, 직경 35mm의 얇은 플라스틱 디스크나 잘린 흰색 종이 조각을 사용하십시오 대신 탁구공이나 500엔 동전을 사용해도 됩니다 도 1의 (a)는 시료 준비 상태를 보여주는 사진이고, 도 1의 (b)는 준비된 시료의 확대 사진이다
[그림 1 (a)] 샘플 준비 상태
[그림-1(b)] 샘플 확대
2 사진술
샘플 앞에서 사진을 찍어야 합니다 이 앱이 설치된 스마트폰을 사용하여 사진을 촬영하면 마커와 앱에서 표시하는 마크가 일치하는 방식으로 사진이 촬영됩니다(그림 2) 스마트폰으로 촬영한 이미지는 자동으로 서버로 전송돼 토르 토토가 분석한다
[그림-2] 샘플 사진 촬영
3 토르 토토에 의한 분석
토르 토토는 그림 2에 표시된 파란색 프레임으로 구분된 5개의 이미지에 대해 간단한 입자 크기 결정을 수행합니다 흑백 이미지 조정 및 밝기 조정, 컨벌루션 네트워크를 사용한 분석, 결과 표시 순서로 자동으로 판단이 수행됩니다 판정 결과는 도 2에 나타낸 5점의 평균이다 판정 결과는 서버에서 스마트폰으로 전송되고, 판정 결과는 스마트폰에 표시된다 판정에는 약 5분* 정도 소요되며 결과는 즉시 확인할 수 있습니다 그림 3은 누적 결정립 크기 곡선, 결정립 크기 특성 등이 그 자리에서 표시되는 판정 결과의 예를 보여줍니다
*시간은 스마트폰 용량, 인터넷 속도, 서버 혼잡도에 따라 달라집니다
[그림-3] 판단 결과 예시(왼쪽에서 판단한 이미지, 누적 입도 입도 곡선, 입도 특성)
판정 결과의 정확성
표 1과 그림 4는 약 10,000개의 샘플에 대한 입자 크기 테스트(JISA1204)와 토르 토토 판단 결과를 통해 결정된 토양 샘플의 점토 함량, 사토 함량 및 자갈 토양 함량을 비교합니다 표 1에서 주어진 조건은 입도시험(JISA1204) 결과이다 토르 토토를 활용한 단순판정 결과는 점토질토, 모래토양, 자갈토분류에서 95% 이상의 판단 정확도를 보이는 것으로 나타났다 또한 그림 4를 보면 편차는 있지만 입자 크기 테스트와 토르 토토 판단이 넓은 범위에서 일치함을 알 수 있습니다
[표-1] 토르 토토 결과 예시
[그림-4] 단순 입도 측정과 JIS 입도 시험 결과 비교
[그림-5] 첨가제 입자 크기 분포 곡선 비교
그림 5는 JIS 입도 시험의 누적 입도 분포 곡선과 본 출원의 단순 토르 토토을 비교한 것입니다 두 곡선은 일반적으로 일치하며 결과는 실제적인 문제를 일으키지 않을 만큼 정확합니다
향후 개발
Dennou Granularity는 내년 1월에 지급될 예정입니다 토르 토토 시스템 구축과 현장별 맞춤형 서비스 제공도 검토 중이다 현재 시스템은 사질토부터 자갈 직경이 작은 자갈 토양까지 모든 것에 적용 가능하지만, 토석류 퇴적물, 파쇄석 등 자갈 직경이 큰 자재까지 확대 적용할 계획입니다
