JP2023084389A - 更新盤設計支援システム - Google Patents
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Abstract
【課題】既設盤のアップデート作業および更新盤設計業務を効率化する更新盤設計支援システムを提供する。【解決手段】実施形態は、既設盤の全体の第1画像データを取得する画像データ取得手段と、前記画像データ取得手段の第1位置情報および第1角度情報を検出する位置角度情報検出手段と、前記既設盤の全体の第1の3次元構造図およびユニットに対応する第2の3次元構造図を含む第1データベース記憶手段と、前記第1画像データの特徴量にもとづいて、前記第1データベース記憶手段から前記第1の3次元構造図を検索して抽出する処理装置と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、プラント更新エンジニアリング時における更新盤設計支援システムに関する。
すでに稼働しているプラントでは、設備を入れ替えたり、新たな設備を導入したりすることがある。このようなプラント更新エンジニアリング業務では、そのプラントの最新の展開接続図を入手する。最新の展開接続図といっても、そのときどきに応じて、図面に反映することなく、修正や変更等が行われいることが多い。そのため、実際の現場に設置されている盤の状況を調査して、展開接続図をアップデートすることが必要である。
従来、現地調査にて既設盤内の機器の寸法をメジャーを用いて測定したり、大量の写真撮影を行ったりして、これらのデータを持ち帰って、展開接続図をアップデートし、アップデートされた展開接続図にもとづいて、更新設計を紙面上で実施している。
そのため、現地調査者のノウハウによっては、測定漏れや撮影漏れが発生することがあり、再度の現地調査を行う必要が生じる。更新設計の最終段階で必要な情報が不足していることが判明すると、再設計が必要となる場合があり、更新設計の生産性が著しく低下してしまう。
たとえば、特許文献1には、制御盤の設計を3次元モデル(3D構造図)で行うことが記載されている。現在では、このような3D構造図は一般的に容易に準備ができるようになり、その利用が進められている。3D構造図には、展開接続図のための電気回路情報のほか、盤やユニット等の寸法に関する情報も関連付けてデータベースすることができ、更新盤の設計作業に利用すれば生産性を向上させることが見込まれる。
本発明の実施形態は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、既設盤のアップデート作業および更新盤設計業務を効率化する更新盤設計支援システムを得ることを目的とする。
本発明の実施形態は、プラントに設置されている既設盤の全体を含む第1画像データを取得する画像データ取得手段と、前記画像データ取得手段の第1位置情報および第1角度情報を検出する位置角度情報検出手段と、前記既設盤の全体を表す第1の3次元構造図および前記既設盤を構成するユニットに対応する第2の3次元構造図を含む第1データベース記憶手段と、前記第1画像データの特徴量にもとづいて、前記第1データベース記憶手段から前記第1の3次元構造図を検索して抽出する処理装置と、を備える。前記画像データ取得手段は、前記第1画像データを取得後に、前記既設盤の一部分を撮影して取得される第2画像データを取得する。前記位置角度情報検出手段は、前記第2画像データを取得したときの前記画像データ取得手段の第2設置位置および第2設置角度を検出する。前記処理装置は、前記第2画像データにもとづいて、前記第1データベース記憶手段から前記第2の3次元構造図を検索して抽出し、前記画像データ取得手段と前記既設盤との間の距離、前記第1位置情報、前記第1角度情報、前記第2位置情報および前記第2角度情報にもとづいて、前記第2の3次元構造図を前記第1の3次元構造図に関連付けする。
本実施形態では、既設盤のアップデート作業および更新盤設計業務を効率化する更新盤設計支援システムが実現される。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図1は、実施形態に係る更新盤設計支援システムを例示する模式的なブロック図である。
図1に示すように、更新盤設計支援システム100は、カメラ(画像データ取得手段)13と、ジャイロセンサ(位置角度情報検出手段)14と、処理装置2と、を備える。カメラ13およびジャイロセンサ14は、処理装置2と通信可能に接続されている。この例では、カメラ13およびジャイロセンサ14は、通信装置11に通信可能に接続され、処理装置2は、通信装置10に通信可能に接続される。通信装置10,11は、互いに通信回線で通信可能に接続される。カメラ13およびジャイロセンサ14は、処理装置2と通信可能に接続することができれば、通信接続の経路はこれに限らない。
図1に示すように、更新盤設計支援システム100は、カメラ(画像データ取得手段)13と、ジャイロセンサ(位置角度情報検出手段)14と、処理装置2と、を備える。カメラ13およびジャイロセンサ14は、処理装置2と通信可能に接続されている。この例では、カメラ13およびジャイロセンサ14は、通信装置11に通信可能に接続され、処理装置2は、通信装置10に通信可能に接続される。通信装置10,11は、互いに通信回線で通信可能に接続される。カメラ13およびジャイロセンサ14は、処理装置2と通信可能に接続することができれば、通信接続の経路はこれに限らない。
カメラ13およびジャイロセンサ14は、たとえば一体に構成された携帯端末である。この携帯端末は、撮影した画像を表示でき、また、処理装置2が送信する情報を表示できる表示部を有することが好ましい。カメラ13およびジャイロセンサ14が一体とされた携帯端末を以下では、カメラ13等ということがある。ジャイロセンサ14は、位置検出機能を有している。カメラ13等は、このようなジャイロセンサ14と一体とされているので、ジャイロセンサ14は、カメラ13の位置や角度の情報を収集することができる。カメラ13等は、ジャイロセンサ14によって取得されたカメラ13の位置や角度の情報をカメラ13によって取得した画像データとともに、通信装置11に送信する。
処理装置2は、通信装置10に通信可能に接続されており、通信装置11,10を経由して送信されてくるカメラ13等の画像データ、カメラ13等の位置およびその角度の情報を受信する。処理装置2には、キーボードやマウス等の入力装置8が接続されており、通信装置10からの情報および入力装置8からの入力情報にもとづいて、所定の処理を実行し、所望の出力を、たとえば処理装置2に接続された表示装置1に出力する。
処理装置2の構成例について説明する。処理装置2は、演算処理部4および画像処理部3を有している。演算処理部4は、入力された情報にもとづいて所定の処理を実行する。所定の処理は、たとえば、図示しない記憶装置に格納されたプログラムにしたがって実行される画像認識機能等である。画像処理部3は、演算処理部4によって演算された結果にもとづいて、たとえば入力装置8から入力された情報にしたがって、所望の表示出力を得るための画像処理を実行する。
処理装置2は、さらに3D構造図CAD処理部6、既設盤3D構造図ライブラリ5および更新盤3D構造図ライブラリ7を有している。3D構造図CAD処理部6は、既設盤3D構造図ライブラリ5および更新盤3D構造図ライブラリ7にアクセスして、3D構造図CAD処理部6を用いることによって、それぞれの3D構造図の作成、編集および削除等を行う。また、処理装置2は、演算処理部4、画像処理部3および3D構造図CAD処理部6によって、3D構造図ライブラリに格納された3D構造図を用いて、更新盤の設計作業を行う。なお、3D構造図とは、3次元(3D)CADで作成され、3DCADに対応するソフトウェアで用いることができる構造図データであり、以下で説明するように、各部の寸法のほか、電気的な接続情報等に関連付けを行うことが可能である。
処理装置2は、たとえば、演算処理装置によって動作する情報処理装置であり、コンピュータ端末やサーバ等である。通信装置10,11は、たとえば、無線通信用のアクセスポイント等である。
現地調査員12は、カメラ13等を携帯して既設盤15が設置されている現場へ出かけていき、既設盤15を撮影する。撮影された既設盤15の画像データは、カメラ13等の位置および角度の情報とともに、通信装置11,10を介して、処理装置2に送信される。処理装置2は、受信した画像データ、カメラ13等の位置およびその角度の情報にもとづいて、既設盤15および既設盤15に搭載されているユニット17等に対応する3D構造図を既設盤3D構造図ライブラリ5から検索する。
処理装置2は、既設盤15の画像データ、カメラ13等の位置およびその角度の情報にもとづいて、既設盤15に対応する3D構造図の情報をアップデートする。3D構造図の情報をアップデートするとは、当初の既設盤に対応する3D構造図を、現地に設置されている既設盤15の画像データ等にもとづいて、実際に搭載されているユニット等の情報を修正し、修正した内容で最新の既設盤15に対応する3D構造図とすることである。
図2(a)および図2(b)は、実施形態の更新盤設計支援システムの一部を例示する模式図である。
図2(a)および図2(b)には、既設盤3D構造図ライブラリ5および更新盤3D構造図ライブラリ7に格納される3D構造図データベース50,70の例が示されている。
図2(a)に示すように、既設盤3D構造図ライブラリ5に格納される3D構造図データベース50には、盤全体の3D構造図150が含まれる。また、更新盤3D構造図ライブラリ7に格納される3D構造図データベース70には、盤全体の3D構造図150aが含まれる。盤全体の3D構造図150,150aは、盤名称に関連付けられており、盤名称には、盤全体の寸法に関する情報や、収納されている装置等に関する情報が関連付けられている。盤名称に関連付けられる情報は、その盤の設置場所に関する情報や製造番号等、その盤を特定するための様々な情報を含んでもよい。
図2(a)および図2(b)には、既設盤3D構造図ライブラリ5および更新盤3D構造図ライブラリ7に格納される3D構造図データベース50,70の例が示されている。
図2(a)に示すように、既設盤3D構造図ライブラリ5に格納される3D構造図データベース50には、盤全体の3D構造図150が含まれる。また、更新盤3D構造図ライブラリ7に格納される3D構造図データベース70には、盤全体の3D構造図150aが含まれる。盤全体の3D構造図150,150aは、盤名称に関連付けられており、盤名称には、盤全体の寸法に関する情報や、収納されている装置等に関する情報が関連付けられている。盤名称に関連付けられる情報は、その盤の設置場所に関する情報や製造番号等、その盤を特定するための様々な情報を含んでもよい。
図2(b)に示すように、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベース50には、盤に収納されているユニットの3D構造図170が格納されている。また、更新盤3D構造図ライブラリ7の3D構造図データベース70には、盤に収納される新たなユニットの3D構造図170aが格納されている。この例では、3D構造図170aのデータとして、ユニットの3D構造図が示されているが、既設盤3D構造図ライブラリ5および更新盤3D構造図ライブラリ7には、既設盤に収納されているすべての装置や機器および更新盤に収納されるすべての装置や機器の3D構造図があらかじめ格納されている。
いずれの3D構造図ライブラリに格納されているユニットの3D構造図は、ユニットの名称やユニット番号に関連付けられており、ユニット番号には、ユニットの寸法情報のほか、搭載されているI/Oモジュールの情報やI/Oモジュールの接続情報等も関連付けられている。
既設盤3D構造図ライブラリ5には、設計時または最新の更新エンジニアリング時のデータでデータベースが構築されているが、上述したとおり、現場の既設盤の実際の構成と相違点がある場合がある。当該の更新エンジニアリング時の現地調査では、現地の既設盤の構成上の相違を含めて、実際の既設盤の構成を調査し、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベース50は最新状態にアップデートされる。
更新盤の設計業務では、最新状態にアップデートされた3D構造図データベースおよび更新されるべき仕様にもとづいて、更新盤の設計作業を行う。更新盤の設計作業が完了した場合には、処理装置2は、設計作業完了後の3D構造図データベースを既設盤の3D構造図データベースに置き換える。
実施形態の更新盤設計支援システム100の動作について説明する。
図3は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するための模式図である。
図3には、現地調査すべき既設盤15とカメラ13等が示されている。既設盤15には、既設盤を識別する盤名称がプレート16に記載されており、この例では、「P1102-P5」とされている。既設盤15には、ユニット17が設けられている。なお、ユニット17の名称は、プレート等に表記される場合もあるが、一般には、ユニット名称は表記されていない。
図3は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するための模式図である。
図3には、現地調査すべき既設盤15とカメラ13等が示されている。既設盤15には、既設盤を識別する盤名称がプレート16に記載されており、この例では、「P1102-P5」とされている。既設盤15には、ユニット17が設けられている。なお、ユニット17の名称は、プレート等に表記される場合もあるが、一般には、ユニット名称は表記されていない。
調査員は、このような既設盤15の全体を撮影し、撮影した既設盤15の画像データにおける位置を特定するために、初期操作として、カメラ13等と既設盤15との間の距離を測定する。カメラ13等と既設盤15との間の距離は、3点測量の原理により測定される。
たとえば、調査員は、ほぼ水平にカメラ13等を保持して既設盤15の全体を撮影し、その後、同じ位置で、カメラ13等を下方に傾けて既設盤の下端の設置部を撮影する。このときのカメラ13等の保持高さおよびカメラ13等の角度により、カメラ13等と既設盤15との間の距離が求められる。カメラ13等は、測定したデータを処理装置2に送信する。処理装置2では、カメラ13等から受信した高さおよび角度の情報から、カメラ13等と既設盤15との間の距離を計算する。カメラ13等と既設盤15との間の距離は、カメラ13等で計算して結果を処理装置2に送信するようにしてもよい。また、カメラ13等と既設盤15との間の距離を測定した後に、既設盤15の全体を撮影するようにしてもよい。なお、カメラ13等と既設盤15との間の距離は、これに限らず、ジャイロセンサ14の位置検出機能により、既設盤15の位置を検出して、より直接的に測定するようにしてもよいし、別にメジャーを用いて、カメラ13等と既設盤15との間の距離を測定してももちろんよい。その場合には、測定した距離を処理装置2に手動等で入力する必要がある。
カメラ13等は、既設盤15の全体を撮影した画像データ(第1の画像データ)とともに、カメラ13等の位置情報(第1位置情報)および角度情報(第1角度情報)を処理装置2に送信する。
図4(a)および図4(b)は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するための模式図である。
図4(a)には、カメラ13等で撮影した画像データDIの例が示されている。
図4(a)に示すように、画像データ(第1画像データ)DIは、既設盤15のプレートに表記された盤名称「P1102-P5」を含んでいる。また、画像データDIは、既設盤15の全景を含んでいる。既設盤15の3D構造図は、筐体等の寸法に関する情報を含んでいるので、画像データDI中に基準となる位置を設定して既設盤15を撮影することによって、各部の位置を特定することができる。この例では、プレートの位置が既設盤の基準位置に設定される。
図4(a)には、カメラ13等で撮影した画像データDIの例が示されている。
図4(a)に示すように、画像データ(第1画像データ)DIは、既設盤15のプレートに表記された盤名称「P1102-P5」を含んでいる。また、画像データDIは、既設盤15の全景を含んでいる。既設盤15の3D構造図は、筐体等の寸法に関する情報を含んでいるので、画像データDI中に基準となる位置を設定して既設盤15を撮影することによって、各部の位置を特定することができる。この例では、プレートの位置が既設盤の基準位置に設定される。
カメラ13等は、画像データDIを処理装置2に送信する。処理装置2は、演算処理部4によって実装された画像認識機能、たとえば画像認識プログラムによって、盤名称「P1102-P5」を既設盤の画像データの特徴量と認識し、既設盤を特定する。
図4(b)に示すように、処理装置2は、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベース50を検索し、盤名称「P1102-P5」に関連付けられている3D構造図(第1の3次元構造図)150を抽出する。処理装置2は、抽出した3D構造図150を操作者の操作にしたがって、表示装置1によって表示することができる。また、好ましくは、現場の調査員は、カメラ13等を操作することによって、処理装置2によって抽出された3D構造図150をカメラ13等に表示させることができる。なお、上述では、既設盤を特定するのに、盤名称を記載したプレートを利用したが、これに限るものではない。たとえば、盤の筐体の形状に特徴がある場合には、画像データと3D構造図とを直接比較して所望の3D構造図を抽出するようにしてもよい。その場合には、処理装置2は、既設盤および3D構造図の特定の箇所を基準位置とするように設定される。
図5(a)および図5(b)は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するための模式図である。
図5(a)に示すように、既設盤の画像データDIには、複数のユニットが収納されている。画像データDIの部分A~Dは、盤に収納されている4台のユニットを示している。この例では、プレート位置を基準位置としたときに、画像データDIの部分A~Dは、プレート位置の下方にこの順に配置されている。
図5(a)に示すように、既設盤の画像データDIには、複数のユニットが収納されている。画像データDIの部分A~Dは、盤に収納されている4台のユニットを示している。この例では、プレート位置を基準位置としたときに、画像データDIの部分A~Dは、プレート位置の下方にこの順に配置されている。
図5(b)に示すように、現場の調査員は、画像データDIの基準位置となるプレートを含むように既設盤の全体を撮影した後、既設盤に収納されたユニットを撮影する。調査員は、プレートにフォーカスした状態から、下方にカメラ13等を傾けて、部分Cにフォーカスするように対象を撮影する。カメラ13等は、撮影された画像データ(第2画像データ)DICを、カメラ13等の位置情報(第2位置情報)および角度情報(第2角度情報)とともに処理装置2に送信する。
処理装置2は、演算処理部4の画像認識機能によって、画像データDICの特徴量を抽出し、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベースを検索して、抽出した特徴量に一致する3D構造図170を抽出する。
処理装置2は、画像データDICにより特定された3D構造図を既設盤に対応する3D構造図に関連付ける。関連付けに際しては、カメラ13等と既設盤15との間の距離、画像データDICとともに受信したカメラ13等の位置情報および角度情報にもとづいて、既設盤における配置位置の情報も関連付けられる。
続いて、現場の調査員は、カメラ13等をさらに下方に傾けて、部分Dにフォーカスするように撮影する。カメラ13等は、撮影された画像データDIDを、カメラ13等の位置情報および角度情報とともに処理装置2に送信する。処理装置2は、画像データDICの場合と同様に、画像データDIDの特徴量に一致する3D構造図を検索して抽出する。部分A,Bについても同様に、カメラ13等による撮影により、画像データ、カメラ13等の位置情報および角度情報を取得して、処理装置2は、これらにもとづいて、対応するユニットの3D構造図を検索して抽出する。
この例では、既設盤15に対応する3D構造図150には、あらかじめ既設盤15に収納されているユニット17に対応する3D構造図170が関連付けられている。これらの3D構造図およびその関連付けは、画像データDIC,DID等によって特定されたユニットの3D構造図によって、更新される。
図6(a)および図6(b)は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するための模式図である。
実施形態の更新盤設計支援システム100では、既設盤15に収納されたユニットに搭載されたモジュール等も3D構造図に登録され、既設盤および更新盤にその情報が関連付けられている。そのため、ユニットに搭載されるモジュールも、撮影により3D構造図の特定が可能である。
実施形態の更新盤設計支援システム100では、既設盤15に収納されたユニットに搭載されたモジュール等も3D構造図に登録され、既設盤および更新盤にその情報が関連付けられている。そのため、ユニットに搭載されるモジュールも、撮影により3D構造図の特定が可能である。
図6(a)に示すように、既設盤の画像データDIの部分Dに対応する画像データDIDについて、現地の調査員は、カメラ13等を、この例では、左から右に角度を変えて順に撮影する。たとえば、最初に、いちばん左のモジュールにフォーカスするようにカメラ13等を向けて画像データDID1を取得する。カメラ13等は、取得した画像データDID1、カメラ13等の位置情報および角度情報を処理装置2に送信する。処理装置2は、画像データDID1を画像認識して、画像データDID1の特徴量に一致する3D構造図171を検索し、抽出する。
現場の調査員は、カメラ13等をさらに右に向けて、画像データDID2を取得する。取得された画像データDID2は、上述と同様にして、処理装置2によって画像認識され、3D構造図172が検索され、抽出される。
抽出された3D構造図は、カメラ13等と既設盤15との間の距離、カメラ13等の位置情報および角度情報にもとづいて、配置された位置が特定された上で、既設盤の3D構造図に関連付けられる。3D構造図の関連付けは、既設盤-ユニット-モジュールのように階層的に行うようにしてもよい。
ユニットに搭載されるモジュールの3D構造図を抽出した後に、処理装置2は、そのモジュールの配線番号を画像認識して、そのモジュールの3D構造図171,172に配線に関する情報を関連付けるようにしてもよい。
図7(a)および図7(b)は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するための模式図である。
図7(a)および図7(b)に示すように、既設盤3D構造図ライブラリ5では、3D構造図データベース50は、3D構造図データベース50aにアップデートされる。盤に収納されているユニットは、画像データにより3D構造図が抽出され、カメラ13等の位置情報および角度情報により、既設盤内での配置位置が特定されている。
図7(a)および図7(b)に示すように、既設盤3D構造図ライブラリ5では、3D構造図データベース50は、3D構造図データベース50aにアップデートされる。盤に収納されているユニットは、画像データにより3D構造図が抽出され、カメラ13等の位置情報および角度情報により、既設盤内での配置位置が特定されている。
画像データDIの部分Aに対応するユニットは、アップデートされた3D構造図50aでは、ユニットA’とされ、盤の最上段に収納されている。部分Bに対応するユニットは、アップデートされた3D構造図50aでは、ユニットB’とされ、盤の上から2段目に収納されている。部分Cに対応するユニットは、アップデートされた3D構造図50aでは、ユニット170aとされ、盤の上から3段目に収納されている。部分Dに対応するユニットは、アップデートされた3D構造図50aでは、ユニット170bとされ、盤の最下段に収納されている。
実施形態の更新盤設計支援システム100では、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベース50では、本来最新の情報にもとづくデータが格納されているが、更新エンジニアリングの場合、データベースに反映されない変更が現場の既設盤で行われていることがある。この例では、最上段および上から2段目のユニットが、3D構造図データベースには、存在しないA社製品およびB社製品に置き換えられている。また、最下段のユニット170bでは、X番目のモジュールが変更されている。
このような、3D構造図データベースに反映されない変更が行われた場合には、変更されたユニット等の3D構造図が3D構造図データベース中に存在しないことがある。その場合には、実施形態の更新盤設計支援システム100では、3D構造図データベースには、存在しないユニットやモジュール等のために、ダミーユニットやダミーモジュールが登録されており、部分A,Bに対応するユニットA’,B’には、ダミーユニットが関連付けられ、ユニット170bのX番目のモジュールには、ダミーモジュールが関連付けられる。
ダミーユニットやダミーモジュールは、何個でも収納でき、更新盤の設計作業において、必要な情報、たとえば、寸法に関する情報やユニットの機能に関する情報、接続される配線の情報が入力装置8等により入力される。
このようにして、現地調査結果を考慮した最新の既設盤の3D構造図50aが、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベースに格納される。
図8(a)および図8(b)は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するための模式図である。
更新盤の設計作業は、図8(a)に示す現地調査結果が考慮された最新の既設盤の3D構造図50aにもとづいて、行われる。
処理装置2の操作者(更新盤の設計者)は、たとえば既設盤3構造図ライブラリ5から最新の既設盤の3D構造図50aを読み出して、更新盤の設計仕様にしたがって、図8(b)に示す各ユニットA’’~D’’を設計する。このように、実施形態の更新盤設計支援システム100では、最新の既設盤の3D構造図にもとづいて、更新盤の設計を行うことができるので、設計作業を効率化し、生産性を向上させることができる。
更新盤の設計作業は、図8(a)に示す現地調査結果が考慮された最新の既設盤の3D構造図50aにもとづいて、行われる。
処理装置2の操作者(更新盤の設計者)は、たとえば既設盤3構造図ライブラリ5から最新の既設盤の3D構造図50aを読み出して、更新盤の設計仕様にしたがって、図8(b)に示す各ユニットA’’~D’’を設計する。このように、実施形態の更新盤設計支援システム100では、最新の既設盤の3D構造図にもとづいて、更新盤の設計を行うことができるので、設計作業を効率化し、生産性を向上させることができる。
図9は、実施形態の更新盤設計支援システムの動作を説明するためのフローチャートの例である。
以下では、実施形態の更新盤設計支援システム100の一連の動作についてフローチャートを用いて説明する。
図9に示すように、ステップS1において、調査員は、カメラ13等を用いて、現場に設置された既設盤15を撮影する。最初の既設盤15の撮影では、基準位置となるプレートを含み、既設盤15の全景が入るように撮影される。撮影された画像データDI、カメラ13等の位置情報および角度情報は、処理装置2に送信される。
以下では、実施形態の更新盤設計支援システム100の一連の動作についてフローチャートを用いて説明する。
図9に示すように、ステップS1において、調査員は、カメラ13等を用いて、現場に設置された既設盤15を撮影する。最初の既設盤15の撮影では、基準位置となるプレートを含み、既設盤15の全景が入るように撮影される。撮影された画像データDI、カメラ13等の位置情報および角度情報は、処理装置2に送信される。
ステップS2において、処理装置2は、画像データDIに含まれる盤名称を画像認識により判別し、対応する既設盤を特定する。処理装置2は、盤名称が記載されたプレートを基準位置に設定する。
ステップS3において、処理装置2は、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベースを検索して、特定された既設盤に対応する3D構造図を抽出する。処理装置2は、抽出した既設盤に対応する3D構造図を表示装置1に表示可能とし、カメラ13等でも表示を可能にする。
ステップS4において、調査員は、カメラ13等を移動や傾斜等させ、既設盤15内のユニットにフォーカスして撮影する。撮影された画像データ、カメラ13等の位置情報および角度情報は、処理装置2に送信される。
ステップS5において、処理装置2は、基準位置、画像データ、カメラ13等の位置情報および角度情報にもとづいて、撮影されたユニットを特定する。
ステップS6において、処理装置2は、既設盤3D構造図ライブラリ5の3D構造図データベースを検索する。
ステップS7において、処理装置2は、特定されたユニットに対応する3D構造図の有無を判断する。
ステップS7で特定されたユニットに対応する3D構造図が存在する場合には、ステップS9において、処理装置2は、その3D構造図を抽出し、既設盤に対応する3D構造図に関連付けてデータベースに登録する。
ステップS7で特定されたユニットに対応する3D構造図が存在しない場合には、ステップS8において、処理装置2は、ダミーユニットを抽出し、既設盤に対応する3D構造図に関連付けてデータベースに登録する。
更新盤設計支援システム100では、上述のステップS4からステップS9までの処理を既設盤に収納されるユニットの数に応じて繰り返す。ユニットに搭載されたモジュールが複数ある場合には、ステップS4からステップS9までの処理をモジュールの数に応じて繰り返す。
このようにして、実施形態の更新盤設計支援システム100は、現地の既設盤の構成を考慮して、既設盤に対応する3D構造図をアップデートすることができる。
上述では、処理装置2は、プレートを基準位置にする場合について説明したが、プレートを基準とする場合には、既設盤15の他の点をカメラ13等で撮影し、基準位置と他の点とのなす角度がジャイロセンサ14によって計測することによって、3点測量の原理により、カメラ13等と既設盤15との間の距離が求められる。この場合には、カメラ13等の高さが調査員の身長等にあらかじめ設定される。この原理によれば、基準位置は、プレートに限らず、他の箇所としてもよい。たとえば、盤の筐体の上端角および下端角の撮影角度により、カメラ13等と既設盤15との間の距離を求めて、盤内の任意の箇所をジャイロセンサ14が検出する角度により求めるようにすることができる。
実施形態の更新盤設計支援システム100の効果について説明する。
実施形態の更新盤設計支援システム100では、カメラ13およびジャイロセンサ14を備えており、処理装置2は、カメラ13等が取得した既設盤15の画像データDI、カメラ13等の位置情報および角度情報を受信する。処理装置2は、画像認識機能により、画像データDIに含まれる既設盤を特定する情報を判定する。処理装置2は、あらかじめ既設盤に対応する3D構造図を有しており、既設盤を特定する情報に関連付けられている。そのため、更新盤設計支援システム100は、既設盤15の画像データDIにもとづいて、その既設盤15を特定して、あらかじめ設定された対応する3D構造図を抽出することができる。
実施形態の更新盤設計支援システム100では、カメラ13およびジャイロセンサ14を備えており、処理装置2は、カメラ13等が取得した既設盤15の画像データDI、カメラ13等の位置情報および角度情報を受信する。処理装置2は、画像認識機能により、画像データDIに含まれる既設盤を特定する情報を判定する。処理装置2は、あらかじめ既設盤に対応する3D構造図を有しており、既設盤を特定する情報に関連付けられている。そのため、更新盤設計支援システム100は、既設盤15の画像データDIにもとづいて、その既設盤15を特定して、あらかじめ設定された対応する3D構造図を抽出することができる。
実施形態の更新盤設計支援システム100は、ジャイロセンサ14を備えているので、カメラ13等の角度情報を取得することができる。処理装置2は、カメラ13等の角度情報を画像データとともに取得するので、これらにもとづいて、既設盤内に収納されたユニットやモジュール等の配置箇所を特定し、処理装置2の画像認識機能により、そのユニットやモジュールに対応する3D構造図を検索して抽出することができる。
処理装置2の画像認識機能は、画像データの文字に関する情報も認識して、判定することができる。そのため、更新盤設計支援システム100は、ユニットやモジュール等に接続された配線情報も合わせて取得し、ユニットやモジュール等に関連付けて、データベースに格納することができる。
このようにして、実施形態の更新盤設計支援システム100は、現地の既設盤の構成内容を逐次、リアルタイムに収集して、既設盤の3D構造図に反映させることができる。そのため、展開接続図のアップデート作業を効率化し、更新盤設計業務を効率化が可能になる。
更新盤設計により作成された3D構造図は、電気的な接続情報のほか、3次元の形状情報を含んでいるので、拡張現実(AR)用の要素として利用することができる。
以上説明した実施形態によれば、既設盤のアップデート作業および更新盤設計業務を効率化する更新盤設計支援システムを実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 表示装置、2 処理装置、3 画像処理部、4 演算処理部、5 既設盤3D構造図ライブラリ、6 3D構造図CAD処理部、7 更新盤3D構造図ライブラリ、8 入力装置、13 カメラ、14 ジャイロセンサ、15 既設盤、16 プレート、17 ユニット、50,70 3D構造図データベース、100 更新盤設計支援システム
Claims (4)
- プラントに設置されている既設盤の全体を含む第1画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段の第1位置情報および第1角度情報を検出する位置角度情報検出手段と、
前記既設盤の全体を表す第1の3次元構造図および前記既設盤を構成するユニットに対応する第2の3次元構造図を含む第1データベース記憶手段と、
前記第1画像データの特徴量にもとづいて、前記第1データベース記憶手段から前記第1の3次元構造図を検索して抽出する処理装置と、
を備え、
前記画像データ取得手段は、前記第1画像データを取得後に、前記既設盤の一部分を撮影して取得される第2画像データを取得し、
前記位置角度情報検出手段は、前記第2画像データを取得したときの前記画像データ取得手段の第2設置位置および第2設置角度を検出し、
前記処理装置は、前記第2画像データにもとづいて、前記第1データベース記憶手段から前記第2の3次元構造図を検索して抽出し、前記画像データ取得手段と前記既設盤との間の距離、前記第1位置情報、前記第1角度情報、前記第2位置情報および前記第2角度情報にもとづいて、前記第2の3次元構造図を前記第1の3次元構造図に関連付けする更新盤設計支援システム。 - 前記第1画像データは、前記既設盤の文字名称が記載されたプレートの画像の部分を含み、
前記第1画像データの特徴量は、前記プレートの画像の部分の文字であり、
前記第1データベース記憶手段では、前記第1の3次元構造図は、前記既設盤の名称に関連付けられ、
前記処理装置は、画像認識機能を有しており、前記画像認識機能により、前記プレートの画像の部分から前記盤の名称を識別して認識する請求項1記載の更新盤設計支援システム。 - 前記処理装置は、前記第2画像データの特徴量にもとづいて、前記第2の3次元構造図を検索し、抽出する請求項2記載の更新盤設計支援システム。
- 前記画像データ取得手段は、前記第1画像データを取得後に、前記既設盤の一部分を撮影して取得される第3画像データを取得し、
前記位置角度情報検出手段は、前記第3画像データを取得したときの前記画像データ取得手段の第3位置情報および第3角度情報を検出し、
前記処理装置は、前記第1データベース記憶手段を検索しても第3画像データの特徴量に一致するデータを発見しない場合には、前記画像データ取得手段と前記既設盤との間の距離、前記第1位置情報、前記第1角度情報、前記第3位置情報および前記第3角度情報にもとづいて、ダミーの第3の3次元構造図を前記第1の3次元構造図に関連付けする請求項3記載の更新盤設計支援システム。
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