JP2020086751A - Map generating device and map generating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マップ生成装置、および、マップ生成方法に関する。 The present invention relates to a map generation device and a map generation method.
レーザスキャンにより建造物を現物計測し、三次元位置データの集合である点群データによりこの建造物の表面形状を認識する技術が知られている。さらにこの技術は、レーザスキャナを配置する基準点を複数とり、それぞれ取得した点群データを合成し、プラント、作業現場、街並、文化財建造物等といった大規模で複雑な形態を三次元情報化することに応用される。 A technique is known in which a building is actually measured by laser scanning and the surface shape of the building is recognized by point cloud data, which is a set of three-dimensional position data. Furthermore, this technology takes multiple reference points for arranging laser scanners, synthesizes the acquired point cloud data, and creates large-scale, complex forms such as plants, work sites, streets, and cultural property buildings with three-dimensional information. Applied to
たとえば特許文献1に記載の3次元データ評価装置は、3次元計測器により3次元詳細データの測定点の密度に比べて粗い密度で測定した疎点群データを記憶する疎点群データ記憶部と、3次元詳細データと疎点群データとを同一の座標系に位置合わせする位置合わせ部と、位置合わせの結果に基づいて3次元詳細データと疎点群データとの相違量を算出する相違量算出部と、相違量の算出結果に基づいて3次元詳細データからの変更部位を特定する変更部位特定部とを有する。 For example, the three-dimensional data evaluation apparatus described in Patent Document 1 includes a sparse point group data storage unit that stores sparse point group data measured with a three-dimensional measuring device at a density that is coarser than the density of measurement points of three-dimensional detailed data. A positioning unit that positions the three-dimensional detailed data and the sparse point group data in the same coordinate system, and a difference amount that calculates the amount of difference between the three-dimensional detailed data and the sparse point group data based on the result of the positioning. It has a calculation part and a change part specific part which specifies the change part from three-dimensional detailed data based on the calculation result of the amount of difference.
プラント建物の設計データと、その設計データに従って施工された実際のプラント建物を計測した点群データとで、違いが生じる可能性がある。この違いは、例えば、以下の理由による。
・プラント建物の施工時には、配管やダクト、機器等の据え付けにおいて、現物合わせ等の修正工程が行われる。
・施工当初には両データが一致していたとしても、後の改修などにより変更が生じる可能性もある。
・プラントメーカー以外の所掌の異なる配管や、電線管などが存在する可能性もある。
A difference may occur between the design data of the plant building and the point cloud data obtained by measuring the actual plant building constructed according to the design data. This difference is due to the following reasons, for example.
-When constructing a plant building, the installation process of pipes, ducts, equipment, etc. will be performed with a correction process such as actual matching.
-Even if both data are the same at the beginning of construction, there is a possibility that changes will occur due to later repairs.
-There is a possibility that there are pipes and conduits with different responsibilities other than the plant manufacturer.
このような違いは、プラントの保守や、その後の撤去、新設などにおける撤去、搬入、据え付け計画において問題となるため、現物の位置情報を三次元的に計測し、その計測結果を設計データに反映させたいという要望がある。
なお、特許文献1では、設計データに存在する場所にある設備の形状が設計データに登録されている形状と異なる場合(変更部位)、その旨を知らせるしくみは備えられていた。しかし、設計データに存在しない場所にある設備は、対象外であった。
Such differences cause problems in plant maintenance, subsequent removal, removal in new installation, delivery, installation plans, etc.Three-dimensional measurement of the position information of the actual product and reflection of the measurement results in the design data There is a desire to make it.
In addition, in patent document 1, when the shape of the equipment in the place which exists in design data differs from the shape registered in the design data (changed part), the mechanism which notifies that is provided. However, the equipment that is not in the design data was excluded.
そこで、本発明は、設計データに存在しない場所にある設備のマップの生成を支援することを、主な課題とする。 Therefore, the main object of the present invention is to support the generation of a map of equipment located in a location that does not exist in the design data.
前記課題を解決するために、本発明のマップ生成装置は、以下の特徴を有する。
本発明は、空間内に配置される設備の位置および設備の形状を定義した設計データと、空間内に実在する設備を計測した結果の点群データとがそれぞれ記憶部に記憶されており、
前記記憶部から読み込んだ前記点群データから、前記設計データでの設備に対応付けられる前記点群データを探索する設備形状探索部と、
前記設備形状探索部によって対応付けられなかった残りの前記点群データを、外れ点群として抽出する設備形状外れ点群評価部と、
抽出された前記外れ点群から形成される部分点群形状を、前記設計データに存在しない設備として分類する分類評価部と、
前記設計データに存在する設備と、存在しない設備として分類された前記部分点群形状の設備とを併せたマップを表示装置に表示させる表示制御部とを有することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。
In order to solve the above-mentioned subject, the map generation device of the present invention has the following features.
The present invention, the design data that defines the position of the equipment and the shape of the equipment arranged in the space, and the point cloud data of the result of measuring the actual equipment in the space are stored in the storage unit,
From the point cloud data read from the storage unit, an equipment shape search unit that searches for the point cloud data associated with the equipment in the design data,
Remaining point cloud data not associated by the equipment shape search unit, equipment shape out point cloud evaluation unit to extract as a out point cloud,
A classification evaluation unit that classifies a partial point cloud shape formed from the extracted outlier point cloud as equipment that does not exist in the design data,
It is characterized by having a display control unit for displaying on the display device a map that combines the equipment existing in the design data and the equipment of the partial point group shape classified as non-existing equipment.
Other means will be described later.
本発明によれば、設計データに存在しない場所にある設備のマップの生成を支援することができる。
なお、本発明に関連する更なる特徴、作用、効果は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本発明の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
According to the present invention, it is possible to support the generation of a map of equipment located at a location that does not exist in design data.
Note that further features, operations, and effects related to the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings. Aspects of the present invention are also achieved and realized by the elements and combinations of various elements, and the following detailed description and the aspects of the appended claims.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, functionally the same elements may be represented by the same numbers. It should be noted that the attached drawings show specific embodiments and implementation examples according to the principle of the present invention, but these are for understanding the present invention, and are not intended to limit the present invention in any way. It is not used.
本実施形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装、形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成、構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Although the present embodiment has been described in detail enough for those skilled in the art to carry out the present invention, other implementations and modes are also possible without departing from the scope and spirit of the technical idea of the present invention. It is necessary to understand that the structure and structure can be changed and various elements can be replaced. Therefore, the following description should not be limited to this. In addition, in the present specification and the drawings, components having substantially the same function or configuration are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.
図1に、本発明に係るアズビルト支援マップ生成装置1の概略図を示す。
アズビルト支援マップ生成装置1(マップ生成装置)は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段(記憶部)と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
このコンピュータは、CPUが、メモリ上に読み込んだプログラム(アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる)を実行することにより、各処理部により構成される制御部(制御手段)を動作させる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an azbil support map generation device 1 according to the present invention.
The as-built support map generation device 1 (map generation device) is configured as a computer having a CPU (Central Processing Unit), a memory, a storage unit (storage unit) such as a hard disk, and a network interface.
In this computer, a CPU executes a program (also referred to as an application or its abbreviation application) read on a memory to operate a control unit (control unit) configured by each processing unit.
アズビルト支援マップ生成装置1は、制御部として、設計データ入力部11aと、三次元計測部12aと、設備形状探索部13と、形状・位置評価部14と、設備形状外れ点群評価部15と、分類評価部16と、表示制御部18とを有する。
アズビルト支援マップ生成装置1は、制御部が使用するデータである、設計データ11bと、点群データ12bと、分類マップデータ17とを記憶する記憶部を有する。
以下、図1の各構成要素の詳細を説明する前に、アズビルト支援マップ生成装置1が扱う2種類の形状データ(設計設備形状、部分点群形状)と、それらの比較結果から定義される4つの分類A〜Dについて、図2〜図6を参照して説明する。
The azbilt support map generation device 1 includes a design
The azbilt support map generation device 1 has a storage unit that stores design
Hereinafter, before describing the details of each component of FIG. 1, two types of shape data (design equipment shape, partial point group shape) handled by the as-built support map generation device 1 and a result of comparison between them are defined. The two classifications A to D will be described with reference to FIGS.
図2は、設計設備形状の一例を示す立体図である。プラントの配管部品101,102は設計設備形状の一例であり、それぞれ、設計データ11bから抽出される。この抽出処理は、例えば、円柱、トーラスで表現されたものを三角形メッシュに変換する処理で実現される。
一方、部分点群形状は、点群データ12bから抽出される形状データであり、例えば、点群の各点を線分で接続することで生成される。
そして、アズビルト支援マップ生成装置1が設計設備形状と部分点群形状とを比較するときには、形状比較と位置比較とを別々に行う。形状比較とは、双方の形状そのものが類似しているか否か(つまり、形状ずれ量が小さいか否か)を比較する処理である。位置比較とは、双方の空間上に配置された位置が近傍であるか否か(つまり、位置ずれ量が小さいか否か)を比較する処理である。
FIG. 2 is a three-dimensional view showing an example of the design facility shape. The
On the other hand, the partial point cloud shape is shape data extracted from the
When the as-built support map generation device 1 compares the design facility shape with the partial point group shape, shape comparison and position comparison are performed separately. The shape comparison is a process of comparing whether or not both shapes themselves are similar (that is, whether or not the shape deviation amount is small). The position comparison is a process of comparing whether or not the positions arranged in both spaces are in the vicinity (that is, whether or not the amount of positional deviation is small).
よって、形状比較および位置比較それぞれの比較結果の組み合わせにより、以下の4通りの分類が定義される。
[分類A]=形状ずれ量が小さく位置ずれ量も小さい場合。つまり、設計データ11bの設計設備形状と同(類似)形状の部分点群形状が、設計データ11bの設備があると示す位置に存在する場合。
[分類B]=形状ずれ量が大きく位置ずれ量が小さい場合。つまり、設計データ11bの設計設備形状と異(非類似)形状の部分点群形状が、設計データ11bの設備があると示す位置に存在する場合。
[分類C]=形状ずれ量が小さく位置ずれ量が大きい場合。つまり、設計データ11bの設計設備形状と同(類似)形状の部分点群形状が、設計データ11bの設備があると示す位置から外れた別位置に存在する場合。
[分類D]=形状ずれ量が大きく位置ずれ量も大きい場合。つまり、設計データ11bの設計設備形状と異(非類似)形状の部分点群形状が、設計データ11bの設備があると示す位置から外れた別位置に存在する場合。
Therefore, the following four classifications are defined by the combination of the comparison results of the shape comparison and the position comparison.
[Category A]=When the shape shift amount is small and the position shift amount is also small. That is, the case where a partial point cloud shape having the same (similar) shape as the design equipment shape of the
[Class B]=When the amount of shape deviation is large and the amount of position deviation is small. That is, a case where a partial point cloud shape that is different (unsimilar) from the design facility shape of the
[Category C]=When the shape shift amount is small and the position shift amount is large. That is, the case where the partial point cloud shape having the same (similar) shape as the design equipment shape of the
[Category D]=when the amount of shape deviation is large and the amount of position deviation is also large. That is, when the partial point cloud shape that is different (unsimilar) from the design facility shape of the
図3は、[分類A]の一例を示す立体図である。設計設備形状である配管111の位置に沿って点群が存在しているため、設計設備形状と部分点群形状とは、形状ずれ量が小さく位置ずれ量も小さい。
FIG. 3 is a three-dimensional view showing an example of [Classification A]. Since the point cloud exists along the position of the
図4は、[分類B]の一例を示す平面図である。実線の設計設備形状D1は、その重心位置P1に配置されており、破線の部分点群形状D2は、その重心位置P2に配置されている。
形状比較では、設計設備形状D1に対して部分点群形状D2は、下部が大きく突き出しているため形状ずれ量は大きい。位置比較では、重心位置P1,P2間の距離が短いため、位置ずれ量は小さい。よって、設計設備形状D1と部分点群形状D2との関係は、[分類B]である。
FIG. 4 is a plan view showing an example of [Classification B]. The design facility shape D1 indicated by the solid line is arranged at the center of gravity position P1, and the partial point group shape D2 indicated by the broken line is arranged at the center of gravity position P2.
In the shape comparison, the partial point group shape D2 has a large amount of shape deviation with respect to the design facility shape D1 because the lower part thereof is largely projected. In the position comparison, the distance between the barycentric positions P1 and P2 is short, so the amount of positional deviation is small. Therefore, the relationship between the design facility shape D1 and the partial point group shape D2 is [Class B].
図5は、[分類C]の一例を示す平面図である。実線の設計設備形状D1は、その重心位置P1に配置されており、破線の部分点群形状D3は、その重心位置P3に配置されている。
形状比較では、設計設備形状D1と部分点群形状D2との形状が類似するため、形状ずれ量は小さい。位置比較では、重心位置P1,P2間の距離が長いため、位置ずれ量は大きい。よって、設計設備形状D1と部分点群形状D2との関係は、[分類C]である。
FIG. 5 is a plan view showing an example of [Category C]. The design facility shape D1 indicated by the solid line is arranged at the center of gravity position P1, and the partial point group shape D3 indicated by the broken line is arranged at the center of gravity position P3.
In the shape comparison, since the design facility shape D1 and the partial point group shape D2 are similar in shape, the amount of shape deviation is small. In the position comparison, since the distance between the center of gravity positions P1 and P2 is long, the position shift amount is large. Therefore, the relationship between the design facility shape D1 and the partial point group shape D2 is [Category C].
図6は、[分類D]の一例を示す平面図である。破線の部分点群形状D4は、周囲に存在するどの実線の設計設備形状D1,D5,D6,D7とも形状ずれ量が大きく、かつ、位置ずれ量も大きい。 FIG. 6 is a plan view showing an example of [Class D]. The partial point group shape D4 indicated by the broken line has a large amount of shape deviation and a large amount of position deviation from any of the surrounding solid line design facility shapes D1, D5, D6, D7.
図1に戻り、設計データ入力部11aは、設計データ11bを入力するための処理部である。設計データ11bは、例えば、プラント建屋形状、プラント内の配管、機器などの設計設備形状を含む。
三次元計測部12aは、点群データ12bを取得するための処理部であり、例えば、レーザ測距による3次元空間スキャナなどである。
点群データ12bの座標系と、設計データ11bの座標系とは、互いの位置合わせにより一致させたものとする。
なお、前記したように、アズビルト支援マップ生成装置1は、双方の座標系に含まれる形状データは形状ずれも位置ずれも許容して扱う。一方、ここでの座標系の位置合わせとは、プラントの建屋形状などの大まかな(全体的な)位置合わせである。プラントでは、例えば建屋形状については高い精度で双方の形状データが一致していると考えられるため、主に建屋形状によって位置合わせを行うことにより、双方の座標系の位置合わせが可能である。
Returning to FIG. 1, the design
The three-
It is assumed that the coordinate system of the
Note that, as described above, the azbilt support map generation device 1 handles shape data included in both coordinate systems while allowing shape deviation and positional deviation. On the other hand, the coordinate system alignment here is a rough (overall) alignment of the building shape of the plant. In a plant, for example, with respect to a building shape, it is considered that the shape data of both of them coincide with each other with high accuracy. Therefore, the positioning of both coordinate systems can be performed mainly by performing the positioning based on the building shape.
設備形状探索部13は、設計データ11bに含まれる設計設備形状を点群データ12b中から探索し、その探索結果である部分点群形状を抽出する。形状・位置評価部14は、設計設備形状と部分点群形状とで、形状ずれ量および位置ずれ量を評価する。
設備形状外れ点群評価部15は、いずれの設計設備形状にも含まれない部分点群形状の点群データを評価する。
分類評価部16は、各設計設備形状について、形状ずれ量および位置ずれ量に基づいて各部分点群形状との間の分類評価([分類A]〜[分類D]のいずれかに分類)を行い、その結果を分類マップデータ17とする。
分類マップデータ17は、設計設備形状毎、分類毎に分割された部分点群形状の集合である。表示制御部18は、分類マップデータ17を表示装置2に表示させることで、作業者に分類マップデータ17を提示する。
The equipment
The equipment shape deviation point
The
The
図7は、表示制御部18による設計設備形状の表示例を示すプラントの平面図である。プラントには、建物や配管、機器などの設計設備形状が配置されている。しかし、図7の設計設備形状が含まれる設計データ11bは、プラントの建設当時の古いデータであり、現在はプラントに対して様々な増築が行われているとする。
FIG. 7 is a plan view of a plant showing a display example of the design facility shape by the
図8は、表示制御部18による設計設備形状と部分点群形状とを重ねた表示例を示すプラントの平面図である。図8では、図7の設計設備形状に対して、太線で示す部分点群形状がプラント内の各所に増築された設備として追加されている。この追加された部分点群形状は、[分類D]として分類マップデータ17に含まれる。
作業者は、太線の部分点群形状を参照することで、どのような箇所に設計データ11bに存在しない物体が存在するかを把握することができる。よって、作業者は、図7の古い設計データ11bを、図8の新しい設計データ11bに更新することができる。
FIG. 8 is a plan view of a plant showing a display example in which the design facility shape and the partial point cloud shape are overlapped by the
By referring to the shape of the partial point cloud indicated by the thick line, the operator can grasp in what part an object that does not exist in the
以上、図1〜図8を参照して、アズビルト支援マップ生成装置1の概要を説明した。以下では、フローチャートを用いて各処理部の処理を詳細に説明する。 The outline of the as-built support map generation device 1 has been described above with reference to FIGS. 1 to 8. Hereinafter, the processing of each processing unit will be described in detail using a flowchart.
図9は、設備形状探索部13が点群データから各設計設備形状を探索する処理を示すフローチャートである。
S201(設計設備形状の集合{m[i]}の読み込み処理)として、設備形状探索部13は、記憶部から読み込んだ設計設備形状を集合{m[i]}とする。m[i]は、例えば三角形メッシュで示されていたり、直方体、球、円柱、トーラスなどの基本図形を用いたり、基本図形の一部または基本図形の組み合わせにより示されたりする。
S202(点群データの集合{c[j]}の読み込み処理)として、設備形状探索部13は、記憶部から読み込んだ点群データ12bを集合{c[j]}とする。
S203として、設備形状探索部13は、点群の各点c[j]と、最も近い設計設備形状m[j][k]との距離d[j]を算出する。たとえば、点c[j]と、全てのm[j]との距離を求め、その中で最も小さい値を採用する。
S204〜S206として、設備形状探索部13は、各設計設備形状m[i]について、ループを実行する。
S205として、設備形状探索部13は、ループで選択中のm[i]との距離が最短である点群{c[i][L]}を求める。このときの最短距離の分布集合を{d[i][L]}とする。
FIG. 9 is a flowchart showing a process in which the equipment
As S201 (reading process of a set {m[i]} of design equipment shapes), the equipment
In S202 (reading processing of point cloud data set {c[j]}), the equipment
In S203, the equipment
As S204 to S206, the equipment
As S205, the equipment
なお、前記の説明では、設備形状探索部13は、S204で設計設備形状(m[i])を選んだ後に、その設計設備形状と距離が最短である部分点群形状(点群{c[i][L]})をS205で求めることとした。一方、設備形状探索部13は、先に部分点群形状を選んだ後に、その部分点群形状と距離が最短である設計設備形状を求めることとしてもよい。
In the above description, the equipment
図10は、形状・位置評価部14における処理を示すフローチャートである。
S301〜S302として、形状・位置評価部14は、各設計設備形状m[i]について、ループを実行する。
S311として、形状・位置評価部14は、集合{c[i][L]}の分布集合{d[i][L]}を、k個の重複ならびに抜けのない部分集合{D[1],…,D[k]}にクラスタリング分割する。このクラスタリング分割処理には、例えば、k-means法などが適用可能である。各D[k]に対応する点群を分割点群C[k]とする。
FIG. 10 is a flowchart showing the processing in the shape/
As S301 to S302, the shape/
In step S311, the shape/
S312〜S313として、形状・位置評価部14は、各分割点群C[k]について、ループを実行する。
S321として、形状・位置評価部14は、分割点群C[k]から設計設備形状m[i]に対するICP(Iterative Closest Points)変換を行った分割点群を、C_tr[k]=T[k]・C[k]とする。
ICP変換とは、本来形状が一致する2つの点群に対し、互いの対応点を更新して、最近点間の距離が最も小さくなる対応点の組み合わせを求めるアルゴリズムである。結果として、一方の点群からもう一方の点群へ位置あわせを行う変換マトリクスが得られる。
In S312 to S313, the shape/
In step S321, the shape/
The ICP conversion is an algorithm for updating the corresponding points of two point groups that originally have the same shape to obtain a combination of corresponding points that minimizes the distance between the closest points. The result is a transformation matrix that aligns from one point cloud to another.
ここでは、形状・位置評価部14は、設計設備形状m[i]に対してその表面上に適宜点群を生成し、当該点群と、分割点群C[k]に対してICP変換を行う。これによって得られた移動後の分割点群を、C_tr[k]=T[k]・C[k]とする。ただし、T[k]は、ICP変換で得られた変換マトリクスである。また、このときの点群の移動量をs[k]=|T[k]・c[k][L]-c[k][L]|とする。ただし、c[k][L]∈C[k]である。
Here, the shape/
S322として、形状・位置評価部14は、C_tr[k]とm[i]との距離分布D_tr[k]を求める。
S323として、形状・位置評価部14は、距離分布D_tr[k]のヒストグラムに対し、数式1に示すガウス関数をフィッティングする。
In S322, the shape/
At S323, the shape/
ここでα、μ、σはフィッティングパラメータであり、α=1のとき、平均値μ、標準偏差σである正規分布の確率密度関数となる。すなわち、距離分布D_tr[k]が適切な標準偏差の範囲で正規分布に従うのであれば、分割点群C_tr[k]は設計設備形状m[i]の形状を示す。 Here, α, μ, and σ are fitting parameters, and when α=1, a probability distribution function of a normal distribution having an average value μ and a standard deviation σ is obtained. That is, if the distance distribution D_tr[k] follows a normal distribution in the range of an appropriate standard deviation, the division point group C_tr[k] indicates the shape of the design facility shape m[i].
図11は、距離分布D_tr[k]のヒストグラムに対して、ガウス関数をフィッティングした例である。
グラフ401の横軸は距離xを示し、縦軸はヒストグラムの度数yを示す。
符号402は、距離分布D_tr[k]のヒストグラムを示す十字型のマーカである。
実線403は、フィッティングしたガウス関数を示している。
なお、負の距離は、設計設備形状の裏側にあることを示している。ガウス関数のような非線形関数をフィッティングするには、Levenberg-Marquardt法などのアルゴリズムが利用可能である。フィッティングによって得られた平均値をμ_tr[k]、標準偏差をσ_tr[k]とする。
FIG. 11 is an example in which a Gaussian function is fitted to the histogram of the distance distribution D_tr[k].
The horizontal axis of the
A
Note that the negative distance indicates that it is behind the design facility shape. To fit a non-linear function such as a Gaussian function, an algorithm such as Levenberg-Marquardt method can be used. The average value obtained by fitting is μ_tr[k], and the standard deviation is σ_tr[k].
図10に戻り、S314として、形状・位置評価部14は、閾値以下のσ_tr[k_min]を与えるk_min[i]を取得する。つまり、形状・位置評価部14は、すべてのC[k]に対する繰り返し処理終了後に、最小のσ_tr[k]となるkを求める。このときのkの値をk_min[i]とする。
Returning to FIG. 10, in S314, the shape/
図12は、設備形状外れ点群評価部15における処理を示すフローチャートである。
S501〜S505として、設備形状外れ点群評価部15は、各設計設備形状m[i]について、ループを実行する。
S502として、設備形状外れ点群評価部15は、設計設備形状m[i]が存在する位置にある点群C_cad[i]を抽出する。具体的には、設備形状外れ点群評価部15は、数式2に示すように、k_min[i]に対応する分割点群C[k_min[i]]の各点cに対するICP変換後m[i]との距離d_tr[c]と平均μ_tr[k_min[i]]との差の絶対値が3・σ_tr[k_min[i]]以下となる点群をC_cad[i]として保存する。
C_cad[i]={c∈C[k_min[i]] | |d_tr[c]−μ_tr[k_min[i]]|≦3・σ_tr[k_min[i]]} …(数式2)
FIG. 12 is a flowchart showing a process in the equipment shape deviation point
As S501 to S505, the equipment shape outlier point
As S502, the equipment shape deviation point
C_cad[i]={cεC[k_min[i]] | |d_tr[c]−μ_tr[k_min[i]]|≦3·σ_tr[k_min[i]]} (Equation 2)
S502の処理によれば、最も設計設備形状に形状が近い部分点群形状でも、正規分布に近い位置に存在する点群を抽出している。ここでは、閾値を3・σ_tr[k_min[i]]として説明したが、当該設備の設計公差や、点群データの取得精度などを鑑み、適切な値に変更することが可能である。 According to the processing of S502, even if the shape of the partial point group is closest to the design facility shape, the point group existing at the position close to the normal distribution is extracted. Here, the threshold value is described as 3·σ_tr[k_min[i]], but it can be changed to an appropriate value in consideration of the design tolerance of the equipment, the point cloud data acquisition accuracy, and the like.
S503として、設備形状外れ点群評価部15は、設計設備形状m[i]が存在しない位置にある点群C_nocad[i]を外れ点群として抽出する。具体的には、設備形状外れ点群評価部15は、数式3に示すように、k_min[i]以外のすべての部分点群形状C[k]と、C[k_min[i]]に含まれる点のうちS502で除外された点群とをC_nocad[i]として登録する。
C_nocad[i]={k≠k_min[i]|C[k]}∩{c∈C[k_min[i]] | |d_tr[c]−μ_tr[k_min[i]]|>3・σ_tr[k_min[i]]} …(数式3)
S504として、設備形状外れ点群評価部15は、σ[i]=σ_tr[k_min[i]]とする。
As S503, the equipment shape outlier point
C_nocad[i]={k≠k_min[i]|C[k]}∩{c∈C[k_min[i]] | |d_tr[c]−μ_tr[k_min[i]]|>3・σ_tr[k_min [i]]} (Equation 3)
As S504, the equipment shape outlier point
図13は、分類評価部16の処理を示すフローチャートである。
S601〜S602として、分類評価部16は、各点群C_cad[i]について、ループを実行する。
このループ内で、分類評価部16は、形状比較において、あらかじめ定めた標準偏差の閾値σ_thを、形状ずれ量の判定用の閾値とする。つまり、σ[k_min[i]]≦σ_thなら形状ずれ量が小さいとし、σ[k_min[i]]>σ_thなら形状ずれ量が大きいとする。
また、分類評価部16は、位置比較において、あらかじめ定めたICP変換による移動量の閾値s_thを、位置ずれ量の判定用の閾値とする。つまり、s[k_min[i]]≦s_thなら位置ずれ量が小さいとし、s[k_min[i]]>s_thなら位置ずれ量が大きいとする。
FIG. 13 is a flowchart showing the processing of the
As S601 to S602, the
In this loop, the
Further, in the position comparison, the
分類評価部16は、形状ずれ量が小さく位置ずれ量も小さいと判定した場合(S611,Yes)、C_cad[i]に含まれる点群を[分類A]として分類する(S621)。[分類A]の点群は、設計設備形状の存在する位置に、正規分布に従って存在している。
When the
分類評価部16は、形状ずれ量が大きく位置ずれ量は小さいと判定した場合(S612,Yes)、C_cad[i]に含まれる点群を[分類B]として分類する(S622)。[分類B]の点群は、設計設備形状の存在する位置に存在しているが、正規分布に照らし合わせたときに標準偏差が閾値を越えたものである。
When the
分類評価部16は、形状ずれ量が小さく位置ずれ量は大きいと判定した場合(S613,Yes)、C_cad[i]に含まれる点群を[分類C]として分類する(S623)。[分類C]の点群は、設計設備形状に沿った距離分布で存在しているが、ICP変換による移動量が閾値を越えている。
When the
分類評価部16は、形状ずれ量が大きく位置ずれ量も大きいと判定した場合(S614,Yes)、C_cad[i]に含まれる点群を[分類D]として分類する(S624)。[分類D]の点群は、設計設備形状の存在しない位置に存在する。
また、S603〜S604として、分類評価部16は、各点群C_nocad[i]について、ループを実行し、そのループ内でC_nocad[i]を[分類D]として分類する(S615)。
When the
Further, in S603 to S604, the
以上説明した本実施形態のアズビルト支援マップ生成装置1は、レーザスキャナなどによる3次元の点群データ12bと、3次元の設計データ11bとの比較を行い、設計データ11bの修正や追加などを行う作業を支援する。この支援とは、例えば、図8に示すように、CAD(Computer Aided Design)部品(設計設備形状)の存在しない場所にある設備(部分点群形状の[分類C,D])をマップに追加することである。
The as-built support map generation device 1 of the present embodiment described above compares the three-dimensional
これにより、CAD部品の存在しない場所にある設備のマップの生成を支援することにより、設計データに反映するべき個所を効率よく確認することができ、設計データをどのように修正するべきかと合わせて知ることが可能となる。つまり、設計データ11bに反映するべき個所(点群データ12bの部分点群形状)を効率よく確認することができ、設計データ11bをどのように修正するべきかと併せて作業者に知らせることが可能となる。
As a result, by supporting the generation of a map of equipment in locations where CAD parts do not exist, it is possible to efficiently confirm the points that should be reflected in the design data, and how to correct the design data. It becomes possible to know. That is, it is possible to efficiently confirm the points (partial point cloud shapes of the
例えば、以下のように、分類に応じた設計データ11bの修正作業を支援することができる。
・[分類A]の部分点群形状については、既に設計データ11bに反映済みであることを作業者に確認させることで、修正作業が不要であることを把握させる。
・[分類B]の部分点群形状については、既に設計データ11bに異なる形状として存在しているので、設計データ11b内の形状の変更を作業者に検討させるのに役立つ。
・[分類C]の部分点群形状については、既に設計データ11b内に同じ形状として存在しているものの、その位置が変更されたことを作業者に確認させるのに役立つ。設計データ11b上に存在していても、施工状態により大きく位置が異なっている場合でも、[分類C]として適切に分類される。
・[分類D]の部分点群形状については、設計データ11b内には存在しない新たな設備であるので、その新たな設備を設計データ11b内に追加させるのに役立つ。設計にない配管や電線管等、CAD部品の存在しない場所にある点群データ12bについては、[分類D]として適切に分類されるので、付近に別のCAD部品が存在する場合でも、別のCAD部品の一部として取り扱われてしまうことを抑制できる。
For example, the correction work of the
The operator confirms that the shape of the partial point group of [Class A] has already been reflected in the
Since the shape of the sub-group of [Class B] already exists as a different shape in the
The partial point cloud shape of [Category C] already exists as the same shape in the
The subclass shape of [class D] is new equipment that does not exist in the
本技術分野の通常の知識を有する者には、本発明のその他の実装がここに開示された本発明の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び/又はコンポーネントは、アズビルト支援マップ生成装置1に於いて、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。明細書と具体例は典型的なものに過ぎず、本発明の範囲と精神は特許請求の範囲で示される。 Other implementations of the invention will be apparent to those of ordinary skill in the art from consideration of the specification and embodiments of the invention disclosed herein. Various aspects and/or components of the described embodiments may be used alone or in any combination in the as-built assistance map generator 1. The specification and specific examples are merely exemplary, and the scope and spirit of the present invention are shown in the claims.
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment.
Further, with respect to a part of the configuration of each embodiment, other configurations can be added/deleted/replaced. Further, each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
Further, each of the above-described configurations and functions may be realized by software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)などの記録装置、または、IC(Integrated Circuit)カード、SDカード、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
さらに、各装置を繋ぐ通信手段は、無線LANに限定せず、有線LANやその他の通信手段に変更してもよい。
Information such as programs, tables, and files that realize each function is stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or an IC (Integrated Circuit) card, an SD card, a DVD (Digital Versatile Disc), etc. It can be placed on a recording medium.
In addition, the control lines and information lines shown are those that are considered necessary for explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. In practice, it may be considered that almost all configurations are connected to each other.
Further, the communication means for connecting the respective devices is not limited to the wireless LAN, and may be changed to a wired LAN or other communication means.
1 アズビルト支援マップ生成装置
2 表示装置
11a 設計データ入力部
11b 設計データ
12a 三次元計測部
12b 点群データ
13 設備形状探索部
14 形状・位置評価部
15 設備形状外れ点群評価部
16 分類評価部
17 分類マップデータ
18 表示制御部
1 Azbilt
Claims (7)
前記記憶部から読み込んだ前記点群データから、前記設計データでの設備に対応付けられる前記点群データを探索する設備形状探索部と、
前記設備形状探索部によって対応付けられなかった残りの前記点群データを、外れ点群として抽出する設備形状外れ点群評価部と、
抽出された前記外れ点群から形成される部分点群形状を、前記設計データに存在しない設備として分類する分類評価部と、
前記設計データに存在する設備と、存在しない設備として分類された前記部分点群形状の設備とを併せたマップを表示装置に表示させる表示制御部とを有することを特徴とする
マップ生成装置。 Design data that defines the position and shape of the equipment placed in the space, and point cloud data that is the result of measuring the equipment that actually exists in the space are stored in the storage unit.
From the point cloud data read from the storage unit, an equipment shape search unit that searches for the point cloud data associated with the equipment in the design data,
Remaining point cloud data not associated by the equipment shape search unit, equipment shape out point cloud evaluation unit to extract as a out point cloud,
A classification evaluation unit that classifies a partial point cloud shape formed from the extracted outlier point cloud as equipment that does not exist in the design data,
A map generation apparatus, comprising: a display control unit that causes a display device to display a map that combines equipment existing in the design data and equipment having the partial point group shape classified as equipment that does not exist.
前記形状・位置評価部は、前記設計データの設備を示す設計設備形状と、対応付けられる前記点群データから形成される前記部分点群形状とを比較することで、形状ずれ量および位置ずれ量をそれぞれ求め、
前記分類評価部は、前記形状ずれ量および前記位置ずれ量がそれぞれ所定閾値よりも大きい前記部分点群形状を、前記設計データに存在しない設備として分類することを特徴とする
請求項1に記載のマップ生成装置。 The map generation device further has a shape/position evaluation unit,
The shape/position evaluation unit compares the design equipment shape indicating the equipment of the design data with the partial point cloud shape formed from the associated point cloud data to obtain the shape deviation amount and the position deviation amount. Respectively,
The said classification|category evaluation part classifies the said partial point group shape with which the said shape shift amount and the said positional shift amount are each larger than a predetermined threshold value as a facility which does not exist in the said design data, The claim 1 characterized by the above-mentioned. Map generator.
前記表示制御部は、位置が変更された設備も併せたマップを前記表示装置に表示させることを特徴とする
請求項2に記載のマップ生成装置。 The classification evaluation unit classifies the partial point group shape in which the shape deviation amount is smaller than a predetermined threshold value but the positional deviation amount is larger than a predetermined threshold value as equipment that exists in the design data but has a changed position. Then
The map generation device according to claim 2, wherein the display control unit causes the display device to display a map including a facility whose position has been changed.
請求項2に記載のマップ生成装置。 The shape/position evaluation unit generates one or more divided point groups by performing clustering division on the point group data, and the partial point group shape and the design formed from the generated divided point groups. The map generation device according to claim 2, wherein the shape deviation amount is obtained by performing a shape comparison with an equipment shape.
請求項4に記載のマップ生成装置。 The shape/position evaluation unit obtains the positional deviation amount based on the amount of movement of the point group when ICP (Iterative Closest Points) conversion is performed on the design facility shape from the partial point group shape. The map generation device according to claim 4.
請求項2に記載のマップ生成装置。 The equipment shape deviating point group evaluation unit, the distance distribution after performing the alignment with the design equipment shape, the point group at a position largely deviated from the average, as the deviating point group, The map generation device according to claim 2.
前記記憶部には、空間内に配置される設備の位置および設備の形状を定義した設計データと、空間内に実在する設備を計測した結果の点群データとがそれぞれ記憶されており、
前記設備形状探索部は、前記記憶部から読み込んだ前記点群データから、前記設計データでの設備に対応付けられる前記点群データを探索し、
前記設備形状外れ点群評価部は、前記設備形状探索部によって対応付けられなかった残りの前記点群データを、外れ点群として抽出し、
前記分類評価部は、抽出された前記外れ点群から形成される部分点群形状を、前記設計データに存在しない設備として分類し、
前記表示制御部は、前記設計データに存在する設備と、存在しない設備として分類された前記部分点群形状の設備とを併せたマップを表示装置に表示させることを特徴とする
マップ生成方法。 The map generation device includes a storage unit, an equipment shape search unit, an equipment shape outlier point group evaluation unit, a classification evaluation unit, and a display control unit,
The storage unit stores design data that defines the position and shape of the equipment arranged in the space, and point cloud data that is the result of measuring the equipment that actually exists in the space,
The equipment shape search unit searches the point cloud data read from the storage unit for the point cloud data associated with the equipment in the design data,
The equipment shape outlier point cloud evaluation unit extracts the remaining point group data not associated with the equipment shape search unit as an outlier point group,
The classification evaluation unit classifies the partial point group shape formed from the extracted outlier point group as equipment that does not exist in the design data,
The map generation method, wherein the display control unit causes a display device to display a map that combines equipment existing in the design data and equipment having the partial point cloud shape classified as equipment that does not exist.
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