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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Technologie zur Verarbeitung von dreidimensionalen Daten, bei der ein durch Abtasten eines Aufbaus mit einem Laser erhaltenes dreidimensionales Bild verarbeitet wird.
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Hintergrund
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Es ist eine Technologie bekannt, bei der ein Aufbau mit einer Laser-Abtastung vermessen wird, um die Oberflächenform des Aufbaus anhand von Punktgruppendaten, die eine Ansammlung von dreidimensionalen Positionsdaten sind, zu erfassen. Bei dieser Technologie wird das Laser-Abtastgerät an zwei oder mehr unterschiedlichen Bezugspunkten angeordnet, um jeweils Punktgruppendaten zu erhalten, und dann werden die jeweiligen Punktgruppendaten überlagert, um eine dreidimensionale Berechnung von großen und komplizierten Formen, beispielsweise für ein Kraftwerk, eine Baustelle, eine Häuserreihe und Kulturdenkmäler durchzuführen.
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Es sei bemerkt, dass bei Gebäuden wie einem Kraftwerk und dergleichen häufig Reparaturen, Umbauten und Erweiterungen vorgenommen werden. Bei diesen Baumaßnahmen werden innerhalb und außerhalb des Gebäudes Objekte wie Geräte und Material transportiert.
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Dann wird ein Transport dieser Objekte mittels eines Simulation auf einem Computer unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten, die eine Ansammlung von Konstruktionsinformationen darstellen, geplant (siehe beispielsweise die
JP 2010-211736 A ).
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Zwischen einer realen Struktur und den dreidimensionalen CAD-Daten können jedoch Unterschiede im Hinblick auf eine Form vorliegen, da sich eine Form aufgrund von Reparaturen etc. ändern kann, auch wenn anfangs eine Übereinstimmung besteht. Aus diesem Grund kann eine Simulation eines Transports des Objekts lediglich basierend auf den dreidimensionalen CAD-Daten zum Zeitpunkt einer Konstruktion möglicherweise nicht korrekt durchgeführt werden. Ferner ist eine Technologie bekannt, bei der eine Genauigkeit der Simulation des Transports eines Objekts durch Überlagern der dreidimensionalen CAD-Daten und der Punktgruppendaten, die anhand der tatsächlichen Messung der Struktur mit einer Laser-Abtastung etc. erhalten werden, erhöht wird (siehe beispielsweise die
JP 2005-181131 A ).
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Bisher war es jedoch schwierig, eine Simulation einer Beförderung unter Berücksichtigung der Eigenschaften (Größe, Form, etc.) von Komponenten (Rohrleitungen, Geräten, etc.) durchzuführen, da die anhand der tatsächlichen Messung des Aufbaus erhaltenen Punktgruppendaten kontinuierliche Daten mit einem erheblichen Umfang sind.
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Ferner war es bisher schwierig, einer Bildanzeige mit einem sich gemäß einem Fortschritt des Transports des Objekts kurzzeitig ändernden Aufbau aus Punktgruppendaten zu folgen.
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Die vorliegende Ausführungsform wurde in Anbetracht dieser Situation geschaffen und zielt darauf ab, eine 3D-Datenverarbeitungstechnologie zum Unterteilen der Punktgruppendaten, die anhand einer tatsächlichen Messung des Aufbaus erhalten werden, in einzelne Komponenten zur Manipulation derselben in einem dreidimensionalen Koordinatensystem zu schaffen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer 3D-Datenverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist ein Anzeigebild, das Punktgruppendaten zeigt.
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3 ist ein Anzeigebild, das CAD-Daten zeigt, die aus verschiedenen CAD-Teilen bestehen.
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4 ist ein Überlagerungsbild, das Punktgruppendaten und CAD-Daten zeigt.
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5 ist ein Anzeigebild, das Punktgruppendaten zeigt, die in Entsprechung zu jeweiligen CAD-Teilen in mehrere Segmente unterteilt worden sind.
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6 ist ein Anzeigebild, das Teile von Punktgruppendaten zeigt, die zu CAD-Teilen umgewandelt werden sollen.
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7 ist ein Anzeigebild, das eine Simulation zum Transportieren einer Komponente nach draußen zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Im Folgenden wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, weist die 3D-Datenverarbeitungsvorrichtung 10 eine Überlagerungseinheit 22, die zum Überlagern von erhaltenen Punktgruppendaten 51 (2) und CAD-Daten 52 (3) in einem dreidimensionalen Koordinatensystem (siehe 4) ausgebildet ist, eine Segmentextraktionseinheit 23, die zum Extrahieren eines Segments 55 (55a–55h) (5) der Punktgruppendaten 51, das einem von CAD-Teilen 53 (53a–53h) (3) entspricht, die die CAD-Daten 52 bilden, ausgebildet ist, und eine Segmentmanipulationseinheit 25, die zum Manipulieren des Segments 55 (55a–55h) in dem dreidimensionalen Koordinatensystem ausgebildet ist, auf.
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Die Punktgruppendaten 51 (2), die in einer Einheit 11 gespeichert sind, bestehen aus einer Datei mit Daten des dreidimensionalen Bilds des Aufbaus. Das dreidimensionale Bild wird durch Detektieren eines reflektierten Lichts des Lasers, der die Oberfläche des Aufbaus abtastet, vermessen. Die Punktgruppendaten 51 einer Messung werden für dreidimensionale Bildern, die von zwei oder mehr Laser-Abtastvorrichtungen, die an unterschiedlichen Bezugspunkten angeordnet sind, erhalten werden, überlagert. Das dreidimensionale Bild, das für einen einzelnen Bezugspunkt erhalten wird, weist mehrere zehn Millionen Pixel auf.
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Wenngleich die in den 2, 4, 5, 6 und 7 gezeigten Punkte die Pixel eines dreidimensionalen Bilds darstellen sollen, wird ein Pixel nicht notwendigerweise in Form eines derart dargestellten Punkts visualisiert.
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Eine CAD-Datenspeichereinheit 12 weist eine Teilinformationsspeichereinheit 13, die zum Speichern verschiedener CAD-Teile 53 (3) und der Attributsinformation 16 derselben ausgebildet ist, und eine Anordnungsinformationsspeichereinheit 14, die zum Speichern der Anordnungsinformation der CAD-Teile 53 in dem dreidimensionalen Koordinatensystem ausgebildet ist, auf.
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Die Komponenten des Aufbaus sind als die CAD-Teile 53 registriert, beispielsweise mehrfach verwendbare Teile wie Rohre und dergleichen mit einer genormten Form, einem genormten Rohrdurchmesser, einer genormten Länge, aus einem genormten Material, usw. Auf der anderen Seite kann eine Komponente mit einer komplizierten Form in ein abstraktes Bild übergeführt werden (beispielsweise das Bezugszeichen 53g). Dabei beinhalten die Attributsinformationen 16 verschiedene Informationen (Teilnummern etc.), die mit jedem der CAD-Teile 53 verbunden sind.
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Die Datenverarbeitungseinheit 20 erhält die Punktgruppendaten 51 und die CAD-Daten 52 von den Speichereinheiten 11 und 12 gemäß den Informationen von einer Eingabeeinheit 41 einer Bedienerschnittstelleneinheit 40. Dann zeigt die Einheit 20 das dreidimensionale Bild der Struktur auf einer Bildanzeige 42 an, nachdem verschiedene Verarbeitungen durchgeführt worden sind.
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Die Teilplatzierungseinheit 21 ordnet die von der Speichereinheit 13 erhaltenen CAD-Teile 53 basierend auf den von der Speichereinheit 14 erhaltenen Anordnungsdaten an und bildet dann die CAD-Daten 52 eines Aufbaus in dem dreidimensionalen Koordinatensystem (siehe 3).
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Die Überlagerungseinheit 22 überlagert die Punktgruppendaten 51 (2), die aus einer Ansammlung von vielen Pixeln bestehen, und die CAD-Daten 52 (3), die aus zwei oder mehr CAD-Teilen 53 bestehen, in dem dreidimensionalen Koordinatensystem.
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Auf der Bildanzeigeeinheit 42 wird das Überlagerungsbild der Punktgruppendaten 51 (2) und der CAD-Daten 52 (3) angezeigt. Im Allgemeinen stimmen die CAD-Daten 52, die vor einer Errichtung eines Aufbaus erzeugt worden sind, und die Punktgruppendaten 51, die den Aufbau eine bestimmte Zeit nach einer Errichtung zeigt, nicht überein, da Reparaturen, Umbauten etc. an dem Aufbau vorgenommen worden sind.
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Dis Segmentextraktionseinheit 23, die Segmente 55 (55a–55h) (5) der Punktgruppendaten 51, die den CAD-Teilen 53 (53a–53h) (3) entsprechen, extrahiert, wird im Folgenden genauer beschrieben.
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Eine Bereichserweiterungseinheit 24 ist zum Einstellen eines erweiterten Bereichs 54 (gestrichelte Linien in 4), der durch Erweitern der eingenommenen Bereichs (durchgezogene Linien in 3) der CAD-Teile 53 ausgebildet wird, ausgebildet. Dadurch werden die Segmente 55 (55a–55h) der Punktgruppendaten 51 basierend auf dem erweiterten Bereich 54 (54a–54h) extrahiert.
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Gemäß anderen Verfahren können die Segmente 55 (55a–55h) ebenfalls als der Teil der Punktgruppendaten 51, der den kürzesten Abstand zu den Oberflächenkoordinaten der CAD-Teile 53 hat, extrahiert werden.
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Wie in 5 gezeigt, kann die Segmentmanipulationseinheit 25 die Segmente [55g und 55h] des Bilds, die hinter dem spezifizierten Segment 55d versteckt sind, durch eine Verschiebung in dem dreidimensionalen Koordinatensystem anzeigen. Zusätzlich dazu kann die Segmentmanipulationseinheit 25 verschiedene Operationen wie ein Löschen, eine Vergrößerung, eine Verkleinerung, eine Drehung, eine Farbänderung, etc. an dem spezifizierten Segment 55 vornehmen.
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So kann durch die Simulation eines Transports der Komponente in dem Gebäude ein tatsächlicher Arbeitsvorgang realitätsgetreu wiedergegeben werden, indem das spezifizierte Segment 55 der Punktgruppendaten 51 manipuliert wird.
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Wie in 3 gezeigt, kann die Bildanzeigeeinheit 42 die Attributsinformationen 16 (16a–16h) der CAD-Teile 52 anzeigen, und, wie in 5 gezeigt, werden die Attributsinformationen 16 (16a–16h) ebenfalls dem extrahierten Segment 55 (55a–55h) zugewiesen.
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Somit kann auch im Hinblick auf das Segment 55 der Punktgruppendaten 51 auf die Attributsinformation 16 zurückgegriffen werden, und eine visuelle Bestandsaufnahme des Aufbaus kann verbessert werden.
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Ein Datenwandler 26 ist zum Umwandeln des Segments 55 der Punktgruppendaten 51 in die CAD-Teile 53 ausgebildet.
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Dadurch wird die komplizierte Form der Komponente, die durch das CAD-Teil 53g (3) des abstrakten Bilds ausgedrückt wird, als das CAD-Teil 53j ausgedrückt, das der tatsächlichen Form entspricht, wie in 6 gezeigt ist.
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Die Attributsinformationen 16 für das Segment 55 können für die umgewandelten CAD-Teile 53 unverändert übernommen werden.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Bewegungsanalyseeinheit 30 eine Teilbewegungseinheit 31, die zum Bewegen der CAD-Teile 53 oder der Segmente 55 oder des erweiterten Bereichs 54 derselben in dem dreidimensionalen Koordinatensystem ausgebildet ist, einen Trajektoriendiskriminator 32, der zum Unterscheiden des Trajektorienfelds 17, das von den sich bewegenden Teilen in dem dreidimensionalen Koordinatensystem erzeugt wird, ausgebildet ist, und einen Punktgruppendetektor 33, der zum Detektieren der Überlappbereiche 18 des Trajektorienfelds 17 und der Punktgruppendaten 51 ausgebildet ist, auf.
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Bezug nehmend auf die 6 und 7 ist für verschiedene Aufbauten eines Kraftwerks die Simulation eines Transports mit dem zentralen Aspekt einer Verifizierung einer Störung der transportierten Komponente durch die festen Komponenten in dem Aufbau dargestellt.
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Bei den verschiedenen Aufbauten in einem Kernkraftwerk etc. ist eine hohe Genauigkeit für die Simulation eines Transports von Komponenten wie Rohren oder Geräten erforderlich, die genau in dem Aufbau positioniert werden müssen.
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Wie in 6 gezeigt, stellt die Bereichserweiterungseinheit 24 den erweiterten Bereich 54j ein, der bezüglich des sich bewegenden Ziel-CAD-Teils 53j einen Versatz aufweist. Der Versatz wird unter Abschätzung des für eine Installation eines Tragebauteils für das Teil 53j für eine Bewegung benötigten Raums und eines Spielraums zum Vermeiden eines Kontakts mit anderen Teilen 53 eingestellt.
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Gemäß dem von der Teilbewegungseinheit 31 eingestellten Transportweg bewegen sich das Teil 53j und die vergrößerte Domäne 54j in dem dreidimensionalen Koordinatensystem.
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Der Trajektoriendiskriminator 32 erzeugt das Trajektorienfeld 17, das die Trajektorien des Teils 53j und/oder des erweiterten Bereichs 54j derselben umfasst, die sich gemäß dem Transportweg bewegt.
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Durch Verifizieren eines Überlapps zwischen dem Trajektorienfeld 17 des Teils und den Punktgruppendaten 51 des Aufbaus zum Angeben eines Objekts, das eine Störung bei einem Transport darstellt, kann der Transportplan von Teilen effizienter und mit einer höheren Sicherheit erstellt werden.
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Der Punktgruppendetektor 33 beurteilt die in dem Trajektorienfeld 17 enthaltenen Überlappbereiche 18 der Punktgruppendaten 51. Das Feld des Überlappbereichs 18, mit dem der erweiterte Bereich 54j überlappt, ist ein Bereich mit einem hohen Risiko einer Störung bei einem Transport des Teils 53j, und der Bereich, der mit dem Teil 53j überlappt, wird als ein Bereich beurteilt, der sicher einen Transport stört.
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Die Bildanzeigeeinheit 42 zeigt den störenden Bereich oder den mit einem Risiko behafteten Teil des Überlappbereichs 18 durch eine Klassifizierung mittels einer Farbe an und zeigt dann die Attributseigenschaft 16 desselben an. Dadurch wird das Auflisten des störenden Objekts vereinfacht.
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Zumindest bei einer Ausführungsform der vorher beschriebenen 3D-Datenverarbeitungsvorrichtung wird die Simulation einer Beförderung der Komponenten mit hoher Genauigkeit realisiert, da das dreidimensionale Bild des Aufbaus, das durch die auf einer tatsächlichen Messung basierenden Punktgruppendaten ausgedrückt wird, komponentenweise manipuliert werden kann.
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Auch wenn bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, stellen diese Ausführungsformen lediglich Beispiele dar und schränken den Schutzbereich der Erfindung nicht ein. Stattdessen können die hierin beschriebenen neuen Ausführungsformen auf verschiedene andere Weisen ausgeführt werden. Ferner können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen an den hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne außerhalb des Bereichs der Erfindung zu liegen. Die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente sollen alle Formen oder Modifikationen abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen.
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Die Einheiten der 3D-Datenverarbeitungsvorrichtung können ebenfalls auf einem Computer realisiert werden, und können ebenfalls durch Installation eines 3D-Datenverarbeitungsprogramms implementiert werden.
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Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-211736 A [0004]
- JP 2005-181131 A [0005]
