KR101493659B1 - Method and apparatus for modeling pipe using 3 dimensional scanning data - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 구조물 등의 모델링을 위해 3차원 스캐닝된 점 데이터를 이용하여 구조물에 배치된 배관을 모델링하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여 인식된 배관 객체에 대한 3차원 모델을 생성하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for modeling a piping disposed in a structure using three-dimensional scanned point data for modeling a structure and the like. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for modeling three- And a technique for generating a dimensional model.
최근 3차원 모델링 기술의 발달에 힘입어, 플랜트 등 복잡한 구조물에 대한 3차원 모델링에 관한 기술이 적용되어 구조물의 모니터링 및 유지 보수 등에 사용되고 있다. 지금까지 사용되고 있는 3차원 모델링 기술은, 복수의 방향에서 구조물의 내외부를 스캐닝한 뒤, 스캐닝된 데이터를 이용하여 구조물의 내 외부를 모델링하는 기술이 사용되고 있다.Recently, due to the development of 3D modeling technology, 3D modeling technology for complex structures such as plants has been applied to monitoring and maintenance of structures. The three-dimensional modeling technique that has been used hitherto has employed a technique of scanning the inside and the outside of a structure in a plurality of directions, and then modeling the inside and outside of the structure using the scanned data.
이를 위해서 미국 공개 특허 2014/0244219와 같은 기술이 제시되고 있다. 상기의 공개 문헌에 기재된 종래의 기술을 살펴보면, 3차원 점군 데이터를 이용하여 실린더 형의 고체형 객체를 선정하고, 배관에 해당하는 객체를 선별한 뒤, 기 저장된 배관 모델에 매칭시키는 기술을 제공하고 있다.For this purpose, techniques such as U.S. Published Patent Application No. 2014/0244219 are proposed. In the conventional technology described in the above-mentioned publication, a technique of selecting a cylindrical solid object by using three-dimensional point cloud data, selecting an object corresponding to the pipe, and matching the pipe object with a previously stored pipe model is provided have.
그러나 이러한 기술은 배관 등 플랜트와 같은 복잡한 구조물의 내부에 설치되는 객체에 대한 모델링에 매우 취약한 문제점을 가지고 있다. 즉, 기존의 상기의 기술은, 단순히 배관이 위치하는 영역에 배관 모델을 삽입하는 구성일 뿐이어서, 다양한 배관의 타입을 결정할 수 없을 뿐 아니라, 3차원 스캐닝 데이터가 불완전하여 객체를 식별할 수는 있으나 객체의 크기 및 중심선을 확정할 수 없는 경우, 배관의 중심 라인 및 크기를 실제 설치된 배관과 동일하게 모델링할 수 없는 문제점이 지적되어 왔다. 특히, 배관의 모델링 시, 다양한 배관이 연결되는 부분에서 배관 모델의 연결 부분에 오차가 발생하여, 부자연스러운 모델링이 이루어지는 문제점이 지적되어 왔다.However, these techniques are very vulnerable to modeling of objects installed inside complex structures such as piping and the like. That is, the above-described conventional technique is merely a construction for inserting a pipe model into an area where a pipe is located, so that not only the type of various pipes can be determined but also the object can be identified by incomplete 3D scanning data However, when the size and center line of the object can not be determined, it has been pointed out that the center line and the size of the pipe can not be modeled as the actual installed pipe. Particularly, there has been pointed out the problem that an unusual modeling is performed due to an error in the connection part of the pipe model at the part where the various pipes are connected at the time of modeling the pipe.
상기와 같이, 종래의 기술의 문제점으로서, 3차원 스캐닝 데이터가 불완전한 경우 배관을 모델링할 수 없는 문제점을 해결하는 데 본 발명의 일 목적이 있다. 또한, 3차원 배관 모델링 시 발생할 수 있는 배관 연결부분의 오류를 정확하게 해소할 수 있는 기술을 제공하는 데 본 발명의 다른 목적이 있다.As described above, an object of the present invention is to solve the problem that the pipe can not be modeled when the three-dimensional scanning data is incomplete. It is another object of the present invention to provide a technique that can accurately resolve an error of a piping connection portion that may occur in a three-dimensional piping modeling.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법은, 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 배관 객체의 표면을 구성하는 점 데이터들 중, 배관의 단면을 이루는 일부의 점 데이터를 이용하여, 배관 단면의 크기 정보 및 배관의 중심점의 위치 정보를 포함하는 중심점 정보를 추출하는 단계; 상기 추출된 모든 배관의 단면에 대한 중심점 정보를, 복수의 서로 다른 배관 타입 중 어느 한 배관 타입에 속하도록 그룹핑하여 복수의 중심점 그룹을 생성하는 단계; 상기 그룹핑하는 단계에 의해 생성된 각 중심점 그룹의 배관 타입 정보 및 각 중심점 그룹에 속한 중심점 정보에 포함된 배관 단면의 크기 정보를 이용하여, 기 저장된 상기 복수의 배관 타입에 따라 마련된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹마다 매칭하는 단계; 및 상기 매칭된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹이 위치하는 영역에 배치하도록 하여, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 배관 객체에 대한 3차원 배관 모델의 생성을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of modeling a pipe using three-dimensional scanning data, the method comprising: extracting point data constituting a surface of a pipe object recognized from the three- Extracting center point information including size information of a cross section of the pipe and positional information of a center point of the pipe using part of the point data; Grouping center point information about cross sections of all the extracted pipes so as to belong to any one of a plurality of different pipe types to generate a plurality of center point groups; Dimensional piping model prepared according to the plurality of piping types previously stored using piping type information of each center-point group generated by the grouping step and size information of the piping cross-section included in the center-point information belonging to each center- Matching each of the center-point groups; And completing generation of a three-dimensional piping model for the piping object recognized from the three-dimensional scanning data by arranging the matched three-dimensional piping model in an area where each center-point group is located .
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 장치는, 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 배관 객체의 표면을 구성하는 점 데이터들 중, 배관의 단면을 이루는 일부의 점 데이터를 이용하여, 배관 단면의 크기 정보 및 배관의 중심점의 위치 정보를 포함하는 중심점 정보를 추출하는 중심점 정보 추출부; 상기 추출된 모든 배관의 단면에 대한 중심점 정보를, 복수의 서로 다른 배관 타입 중 어느 한 배관 타입에 속하도록 그룹핑하여 복수의 중심점 그룹을 생성하는 그룹핑부; 및 상기 그룹핑하는 단계에 의해 생성된 각 중심점 그룹의 배관 타입 정보 및 각 중심점 그룹에 속한 중심점 정보에 포함된 배관 단면의 크기 정보를 이용하여, 상기 복수의 배관 타입에 따라 기 저장된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹마다 매칭하고, 상기 매칭된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹이 위치하는 영역에 배치하도록 하여, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 배관 객체에 대한 3차원 배관 모델을 생성하는 모델링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for modeling a pipe using three-dimensional scanning data according to an exemplary embodiment of the present invention uses part of point data forming a cross-section of a pipe among the point data constituting the surface of the pipe object recognized from the three- A center point information extracting unit for extracting center point information including size information of a pipe cross section and position information of a center point of the pipe; A grouping unit for grouping center point information about cross sections of all the extracted pipes so as to belong to any one of a plurality of different pipe types, thereby generating a plurality of center point groups; Dimensional piping model previously stored according to the plurality of piping types using piping type information of each center-point group generated by the grouping step and size information of the piping cross-section included in the center-point information belonging to each center-point group, Dimensional piping model for the piping object recognized from the three-dimensional scanning data by matching each of the center-point groups and arranging the matched three-dimensional piping model in an area where each center-point group is located, ; And
본 발명에 의하면, 실제 객체의 3차원 스캐닝 데이터를 구성하는 점 데이터들 중, 실제 객체를 불완전하게 구성하는 점 데이터들을 이용하여 배관의 3차원 모델을 정확하게 구현함으로써, 기존의 기술에 비하여 매우 정확도가 높은 3차원 배관 모델을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, among the point data constituting the three-dimensional scanning data of the actual object, accurate implementation of the three-dimensional model of the pipe using the point data incompletely constituting the actual object makes it possible to obtain the accuracy It is possible to implement a high-dimensional three-dimensional piping model.
또한, 중심점 정보를 기준으로 배관 타입에 따라서 모델링을 수행하기 때문에, 다양한 배관의 타입을 결정하고, 배관 모델의 연결 부분의 오차를 쉽게 수정하거나 오차의 발생을 최소화할 수 있어, 정확도가 높은 3차원 배관 모델을 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the modeling is performed according to the piping type based on the center point information, it is possible to determine various types of piping, easily correct the error of the connection portion of the piping model or minimize the occurrence of errors, The piping model can be implemented.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법의 플로우차트.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 3차원 배관 모델링을 수행하는 구체적인 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 장치의 구성도.1 and 2 are flowcharts of a piping modeling method using three-dimensional scanning data according to an embodiment of the present invention.
Figures 3-6 illustrate specific embodiments for performing three-dimensional piping modeling in accordance with an implementation of an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a piping modeling apparatus using three-dimensional scanning data according to an embodiment of the present invention; FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법 및 장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method and an apparatus for modeling a pipe using three-dimensional scanning data according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, equivalent inventions performing the same functions as the present invention are also within the scope of the present invention.
이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다.In the following description, the same reference numerals denote the same components, and unnecessary redundant explanations and descriptions of known technologies will be omitted.
본 발명의 실시 예에서 “통신”, “통신망” 및 “네트워크”는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 상기 세 용어들은, 본 발명을 구성하는 구성 요소 사이에서 데이터를 송수신할 수 있는 유무선의 근거리 및 광역 데이터 송수신망을 의미한다.In the embodiments of the present invention, " communication ", " communication network ", and " network " The three terms refer to wired and wireless local and wide area data transmission and reception networks capable of transmitting and receiving data between the constituent elements of the present invention.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법의 플로우차트이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법의 주요 수행 단계를 설명하기 위한 플로우차트이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법의 수행에 있어서, 배관 단면의 중심점 정보를 추출하기 위한 구체적인 실시예에 대한 도면 및 플로우차트이다.1 and 2 are flowcharts of a piping modeling method using three-dimensional scanning data according to an embodiment of the present invention. 1 is a flow chart for explaining main steps of a piping modeling method using three-dimensional scanning data according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating a three- In which the center point information of the pipe cross-section is extracted.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법은, 사용자 단말에 설치된 이하 설명할 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 장치(이하 장치라 함)에 의해 수행될 수 있다.Referring first to FIG. 1, a method of modeling a pipe using three-dimensional scanning data according to an embodiment of the present invention includes a method of modeling a pipe using a three-dimensional scanning data (hereinafter referred to as a device) .
먼저 장치는 예를 들어 플랜트 등 배관이 복잡하게 설치된 구조물을 다방에서 스캐닝한 데이터로서, 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여 배관 객체를 인식하게 된다. 배관 객체를 인식하는 방법은, 3차원 스캐닝 데이터에 포함된 점 데이터의 법선 벡터 등을 이용하는 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관 객체를 구성하는 점 데이터는, 3차원 스캐닝 기법에 따라, 객체의 모든 부분(예를 들어 외면)을 포함하도록 구성될 수 있거나, 객체의 일부만이 스캐닝되어 불완전한 점 데이터를 포함하도록 구성될 수 있다.First, the apparatus is a data obtained by scanning a structure having a complicated piping such as a plant in a cafeteria, and recognizes the piping object using the three-dimensional scanning data. As a method of recognizing a pipe object, various methods such as a method using a normal vector of point data included in the three-dimensional scanning data can be used. In one embodiment of the present invention, the point data constituting the piping object may be configured to include all parts of the object (e.g., exterior surface), according to a three-dimensional scanning technique, or only a part of the object may be scanned, And may be configured to include point data.
장치는 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 배관 객체의 표면을 구성하는 점 데이터들 중, 배관의 단면을 이루는 일부의 점 데이터를 이용하여, 배관 단면의 크기 정보 및 배관의 중심점의 위치 정보를 포함하는 중심점 정보를 추출하는 단계(S10)를 수행하게 된다.The apparatus uses the point data of the cross section of the pipe among the point data constituting the surface of the pipe object recognized from the three-dimensional scanning data to calculate the size information of the pipe cross section and the center point including the position information of the center point of the pipe And the step of extracting information (S10).
본 발명에서 배관의 단면을 이루는 일부의 점 데이터라 함은, 배관의 외면을 표현하기 위해 스캐닝 데이터로 생성된 점 데이터들 중, 배관의 단면을 표현할 수 있는 점 데이터들을 의미한다. 상기 언급한 바와 같이 스캐닝 기법에 따라서 배관의 단면이 완전하게 표현될 수 있으나, 배관의 단면의 일부만이 점 데이터로서 표현될 수 있다.In the present invention, a part of point data constituting a cross section of a pipe means point data capable of expressing the cross section of the pipe among the point data generated by the scanning data in order to express the outer surface of the pipe. As mentioned above, the cross section of the pipe can be completely expressed according to the scanning technique, but only a part of the cross section of the pipe can be expressed as point data.
본 발명에서 중심점 정보를 추출 시에는, 배관 객체의 표면을 구성하는 점 데이터들 중 일부를 선택하여 중심점 정보를 추출하게 된다. 중심점 정보는 상기 언급한 바와 같이 배관의 단면의 중심점의 위치 정보와, 배관 단면의 크기 정보를 의미한다. 배관 단면의 크기 정보는 예를 들어 배관의 지름 정보가 될 수 있다.In the present invention, when extracting the center point information, some of the point data constituting the surface of the pipe object is selected and the center point information is extracted. The center point information means the positional information of the center point of the cross section of the pipe and the size information of the cross section of the pipe as mentioned above. The size information of the pipe cross-section can be, for example, diameter information of the pipe.
배관의 중심점 정보를 추출하는 구체적인 실시예에 대한 설명이 도 2에 도시되어 있다.A description of a concrete embodiment for extracting the center point information of the pipe is shown in Fig.
도 2를 참조하면, 장치는 먼저, 배관 객체를 구성하는 영역을 복수의 영역으로 구분하여, 구분된 각 영역을 기설정된 제1 기준 영역들로 설정한다(S11). 제1 기준 영역의 단위는 부피 단위의 영역으로 구분되거나, 배관의 용적 단위의 영역으로 구분되는 등 전체 배관 객체 영역을 구분할 수 있는 단위라면 어느 것이나 가능할 것이다.Referring to FIG. 2, the apparatus first divides the region constituting the pipe object into a plurality of regions, and sets each divided region as predetermined first reference regions (S11). The unit of the first reference area may be divided into a volume unit area or a volume unit area of the piping.
S11 단계가 완료되면, 장치는 제1 기준 영역 단위의 배관 객체의 표면을 이루는 점 데이터들 중, 랜덤하게 기설정된 개수(예를 들어 30개)의 점 데이터를 선택하게 된다(S12).When the step S11 is completed, the apparatus randomly selects a predetermined number (for example, 30) of point data among the point data constituting the surface of the pipe object in the first reference area unit (S12).
기설정된 점 데이터가 선택되면, 장치는 선택된 점 데이터마다, 선택된 점 데이터를 중심으로 기설정된 제2 기준 영역(예를 들어 선택된 점 데이터를 중심으로 일정 지름 크기의 구 영역)의 점 데이터들을 선택하는 단계(S13)를 수행한다.When predetermined point data is selected, the apparatus selects point data of a predetermined second reference area (for example, a spherical area having a predetermined diameter around the selected point data) around the selected point data for each selected point data Step S13 is performed.
이후 장치는 제2 기준 영역에 따라서 선택된 점 데이터를 이용하여 배관의 곡률을 연산하기 위해, 점 데이터들에 대한 배관 단면을 선택하는 단계(S14)를 수행한다. The apparatus then performs a step S14 of selecting a pipe cross section for the point data to calculate the curvature of the pipe using the selected point data along the second reference area.
배관의 단면이 선택되면, 선택된 단면을 기준으로 기설정된 기준 각도(예를 들어 120도) 이상의 단면 원호를 이루는 점 데이터 군에 대해서, 곡면 근사 알고리즘을 적용하여(S15) 해당 배관의 단면의 곡률 정보를 연산하는 한편, 연산된 곡률을 이용하여 배관의 중심점(100)의 위치 정보를 연산하는 단계를 수행하고, 연산된 곡률 정보의 역수를 산출함으로써, 해단 배관 단면의 크기 정보로서 배관의 지름 정보(R)를 연산하는 단계(S16)를 수행한다.When a cross section of the pipe is selected, a curved surface approximation algorithm is applied (S15) to a point data group forming an arc of a cross section having a cross section circular arc of a predetermined reference angle (for example, 120 degrees) Calculating the positional information of the
S15 및 S16 단계는, 본 발명의 일 실시예의 구현을 위해, 제1 기준 영역 단위에 대하여 선택된 점 데이터마다 수행된다. 즉, 랜덤하게 선택된 기설정된 개수의 점 데이터마다 제2 기준 영역을 설정하고, 해당 영역에서 연산 가능한 곡률 정보에 대응하는 단면을 선택하여 각 단면마다 곡률 정보를 연산한 뒤, 이를 이용하여 중심점(100)의 위치 정보와 배관 단면의 지름 정보(R)를 연산하게 된다.Steps S15 and S16 are performed for each point data selected for the first reference area unit, for the implementation of an embodiment of the present invention. That is, a second reference area is set for every predetermined number of point data randomly selected, a cross section corresponding to curvature information that can be calculated in the area is selected, and curvature information is calculated for each cross section, And the diameter information R of the pipe cross section.
중심점(100)의 위치 정보와 배관 단면의 지름 정보(R)가 연산되면 배관의 단면의 완전한 원형 정보(100)가 연산된다. When the position information of the
S15 단계에서 적용되는 곡면 근사 알고리즘은 예를 들어 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 곡면 근사법 기반의 로컬 표면 패치(Local Surface Patch) 피팅 알고리즘이 적용될 수 있다. 상기의 알고리즘은, 일정한 기준 각도 이상의 3차원 점군 데이터로부터 최대 곡률값을 계산하는데 적합한 알고리즘으로서, 본 발명에서 불완전한 3차원 점 데이터들이 구성하는 배관의 단면으로부터 배관의 단면의 곡률을 연산하는 데 사용된다.For example, a local surface patch fitting algorithm based on NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) surface approximation can be applied to the curve approximation algorithm applied in step S15. The above algorithm is suitable for calculating the maximum curvature value from the three-dimensional point cloud data over a certain reference angle, and is used in the present invention to calculate the curvature of the cross section of the pipe from the cross-section of the pipe constituted by incomplete three-dimensional point data .
도 2에 기재된 S11 내지 S16 단계의 수행에 의해, 본 발명에서는 객체를 불완전하게 구성하는 점 데이터들로부터, 배관의 곡률을 정확하게 연산할 수 있으며, 이를 통해 배관의 각 단면의 중심점의 위치 정보 및 지름 정보를 산출할 수 있어, 중심점 정보를 용이하게 획득할 수 있다.2, according to the present invention, the curvature of the pipe can be accurately calculated from the point data constituting the object incompletely, and the position information of the center point of each cross section of the pipe and the diameter Information can be calculated, and the center point information can be easily obtained.
장치는 S11 내지 S16 단계를 모든 배관 객체에 포함된 제1 기준 영역에 대하여 수행함으로써, 배관의 중심점(100)의 위치 정보 및 배관의 지름 정보(R)를 모든 배관 객체에 포함된 제1 기준 영역에 대하여 산출하게 되면, 중심점 정보를 추출하는 단계를 완료하게 된다.The apparatus performs the steps S11 to S16 for the first reference area included in all the piping objects so that the position information of the
S10(S11 내지 S16) 단계가 완료되면, 장치는 추출된 모든 배관의 단면에 대한 중심점 정보를, 기 저장된 복수의 서로 다른 배관 타입 중 어느 한 배관 타입 또는 투 타입이 연결되는 타입에 속하도록 그룹핑함으로써, 복수의 중심점 그룹을 생성하는 단계(S20)를 수행하게 된다.When the step S10 (S11 to S16) is completed, the apparatus groups the center point information about the cross-section of all the extracted pipes so that one of the plurality of different pipe types stored in advance or the two types are connected to each other , And a step of generating a plurality of center-point groups (S20).
S20 단계에서 장치는 구체적으로, 각 중심점 정보에 포함된 배관의 단면의 중심점의 위치 정보 및 배관의 크기 정보를 이용하게 된다.In step S20, the apparatus uses the position information of the center point of the cross section of the pipe included in each center point information and the size information of the pipe.
예를 들어, 장치는 어느 한 중심점 정보에 인접한 중심점 정보의 개수, 인접한 중심점 정보의 배관 단면의 크기 정보의 차이 및 인접한 중심점 정보의 벡터 방향의 차이를 이용하여 중심점 정보를 그룹핑하게 된다.For example, the device groups the center point information using the difference in the number of the center point information adjacent to the center point information, the difference in the size information of the pipe cross section of the adjacent center point information, and the vector direction of the adjacent center point information.
배관은 크게 4개의 타입으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 배관이 휘거나 크기가 달라지지 않고 연장되는 일자형(Straight) 배관 타입, 두 개의 배관이 서로 연결되는 T 형 배관 타입, 배관 방향을 변경하도록 하는 엘보우(Elbow) 배관 타입 및 배관의 크기가 변하게 되는 리듀서(Reducer) 배관 타입으로 분류될 수 있다.The piping can be roughly classified into four types. For example, there are two types of pipe types: Straight piping type in which pipes are bent or extended without changing size, T type piping type in which two pipes are connected to each other, Elbow piping type to change piping direction, And a Reducer piping type in which the flow rate is changed.
상기의 중심점 정보를 상기의 타입에 적용하면 다음과 같다. 먼저 일자형 배관 타입에서는 어느 한 중심점 정보에 인접한 중심점 정보의 개수가 2개(중심점을 기준으로 양측)가 될 것이며, 양 중심점 정보에 포함된 배관의 크기 정보 및 중심점의 위치 정보의 벡터의 방향이 동일해야 할 것이다.The above-mentioned center-point information is applied to the above-mentioned type. First, in the straight piping type, the number of the center point information adjacent to one center point information will be two (both sides with respect to the center point), and the size information of the pipe included in both center point information and the direction of the vector of the position information of the center point are the same I will.
한편, T 형 배관 타입에서는, 어느 한 중심점 정보에 인접한 중심점 정보의 개수는 3개(중심점을 기준으로 양측의 중심점과 연결되는 배관에 해당하는 중심점)가 될 것이고, 중심점을 기준으로 양측의 중심점 정보에 포함된 배관의 크기 정보 및 중심점의 위치 정보의 벡터의 방향은 동일하고, 연결되는 배관에 해당하는 중심점의 위치 정보의 벡터 방향은 수직이며 크기 정보는 동일해야 할 것이다.On the other hand, in the T-type piping type, the number of the center point information adjacent to any one of the center point information will be three (the center point corresponding to the pipe connected to the center points on both sides with respect to the center point) The direction of the vector of the position information of the center point included in the pipe is the same and the vector direction of the position information of the center point corresponding to the connected pipe is vertical and the size information should be the same.
한편 엘보우 배관 타입에서는, 어느 한 중심점 정보에 인접한 중심점 정보의 개수는 2개가 될 것이고 인접한 중심점끼리의 크기 정보는 동일하나, 중심점의 위치 정보의 벡터의 방향이 변경될 것이다.On the other hand, in the elbow pipe type, the number of the center point information adjacent to any one of the center point information will be two and the size information of the adjacent center points are the same, but the direction of the vector of the position information of the center point will be changed.
리듀서 배관 타입에서는, 다른 특징은 일자형과 동일하나, 어느 한 중심점 정보에 인접한 중심점 정보에 포함된 배관의 크기 정보가 변경될 것이다.In the reducer piping type, the other features are the same as the straight type, but the piping size information included in the center point information adjacent to any one of the center point information will be changed.
이와 같이, 장치는 추출된 모든 중심점 정보를 상기와 같은 기준에 의해 그룹화하게 된다. 한편, 각 타입의 배관은 서로 연결될 것이므로, 그룹핑 시 모든 중심점 그룹은, 상기의 타입 중 어느 한 타입으로 선택되거나, 두 개의 타입이 서로 연결되도록 표현되는 타입에 속하도록 하여 복수의 중심점 그룹이 생성될 것이다.Thus, the apparatus groups all extracted center point information according to the above-described criteria. On the other hand, since each type of piping will be connected to each other, all the center-point groups in the grouping are selected from any of the above-mentioned types, or belong to a type in which the two types are connected to each other so that a plurality of center- will be.
중심점 그룹이 생성될 시, 각 중심점 그룹에는 하나 또는 그 이상의 중심점 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어 일자형 배관이 길에 표현되는 상황에서는 다수의 중심점 정보가 하나의 일자형 배관 타입에 해당하는 중심점 그룹에 속하게 될 수 있다. 그러나 두 타입이 서로 연결되도록 표현되는 타입에서는, 연결지점에 해당하는 중심점 정보 하나가 독립적인 중심점 그룹으로 분류될 수 있다.When a center-point group is created, each center-point group may include one or more center-point information. For example, in a situation where a straight pipe is represented on the road, a plurality of center point information may belong to a center point group corresponding to one straight pipe type. However, in a type in which two types are expressed to be connected to each other, one center point information corresponding to the connection point can be classified as an independent center point group.
S20 단계에 의해 복수의 중심점 그룹이 생성되면, 장치는 각 중심점 그룹의 배관 타입 정보, 각 중심점 그룹에 포함된 중심점 정보에 포함된 배관 단면의 크기 정보를 이용하여, 장치의 메모리에 기 저장된 복수의 배관 타입에 따라서 마련된 3차원 배관 모델을 각 중심점 그룹마다 매칭하는 단계(S30)를 수행하게 된다.When a plurality of center-point groups are created in step S20, the apparatus uses the pipe-type information of each center-point group and size information of the cross-section of the pipe included in the center-point information contained in each center-point group, And a step (S30) of matching the three-dimensional piping model prepared for each piping type for each center-point group is performed.
장치는 각 배관 타입에 따라서 중심점 그룹을 매칭하는데, 이때 각 배관 타입의 표준 3차원 모델이 기 저장될 수 있다. 장치는 S30 단계의 수행 시, 표준 3차원 모델의 길이, 크기, 방향 및 배치 위치를 각 중심점 그룹에 포함된 중심점 정보의 위치 정보와 크기 정보를 이용하여 결정하게 된다.The device matches the center-point group according to each piping type, where standard three-dimensional models of each piping type can be stored. In operation S30, the apparatus determines the length, size, direction, and position of the standard three-dimensional model using the position information and the size information of the center point information included in each center point group.
3차원 배관 모델이 모든 중심점 그룹에 매칭되면, 장치는 매칭된 3차원 배관 모델을 각 중심점 그룹이 위치하는 영역에 배치하도록 함으로써, 3차원 배관 모델의 생성을 완료하는 단계(S40)를 수행하게 된다. When the three-dimensional piping model is matched to all the center-point groups, the apparatus performs a step (S40) of completing the generation of the three-dimensional piping model by arranging the matched three-dimensional piping model in an area where each center- .
S20 단계에 의해 복수의 중심점 그룹이 생성되면서 해당 그룹은 어느 한 타입 또는 두 타입이 연결되는 타입으로 매칭되기 때문에, 각 배관 타입에 따라서 마련되는 3차원 배관 모델의 크기 및 위치에 대한 오차의 발생이 최소화될 수 있을 뿐 아니라, 다양하고 복잡한 배관 구조도 정확하게 모델링할 수 있는 효과가 있다.Since a plurality of center-point groups are generated in step S20 and the group is matched to a type in which one type or two types are connected, an error in size and position of the three-dimensional piping model provided according to each piping type It can be minimized, and various complex piping structures can be accurately modeled.
특히, S10 단계에 의해 불완전한 객체 점 데이터를 이용하더라도, 배관의 정확한 속성 정보를 산출할 수 있어, 다양한 방식으로 획득된 3차원 스캐닝 데이터 및 복잡한 구조에 의해 스캐닝이 덜 된 점 데이터를 이용하더라도 높은 정확도록 배관의 모델링을 구현할 수 있는 효과가 있다.Particularly, even if incomplete object point data is used in step S10, it is possible to calculate the accurate attribute information of the pipeline, and even if the point data that is less scanned by the three-dimensional scanning data and the complex structure acquired in various methods is used, So that the modeling of the piping can be implemented.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 3차원 배관 모델링을 수행하는 구체적인 실시예를 도시한 도면이다.3-6 illustrate specific embodiments for performing three-dimensional piping modeling in accordance with an implementation of an embodiment of the present invention.
도 3을 먼저 참조하면, 배관 객체를 이루는 점 데이터(200)를 확인할 수 있다. 장치는 상기 언급한 S10 단계를 통해, 각 점 데이터(200)를 이용하여 배관 단면의 중심점(201)의 위치 및 배관 단면의 크기 정보로서 중심점 정보를 추출하게 된다. 이때 추출된 중심점 정보들 중, A영역에 대하여 S20 단계를 수행하는 도면이 도 4에 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, the
도 4를 참조하면, 하나 이상의 중심점 정보를 포함하도록 다수의 중심점 그룹이 생성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 4에서 색상 및 단어를 통해 표시된 바와 같이, 각 중심점 정보는 어느 한 배관 타입에 속하도록 그룹핑되거나, 두 타입이 연결되는 타입으로 그룹핑될 수 있다. 제1 그룹(300)은 도 4를 참조하면 일자형 배관 타입으로 그룹핑된 것을 확인할 수 있고, 제2 그룹(301)은 도 4를 참조하면 일자형 배관 타입과 엘보우 배관 타입이 연결된 타입으로 그룹핑 된 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 모든 중심점 그룹은 어느 한 배관 타입 또는 투 타입이 연결되는 타입의 중심점 그룹으로 생성된다.Referring to FIG. 4, it can be seen that a plurality of center-point groups are generated to include one or more center-point information. 4, each center point information may be grouped to belong to one of the pipe types or grouped into a type to which the two types are connected. Referring to FIG. 4, it can be seen that the
이후 도 5를 참조하면, 각 배관 타입에 대응하는 3차원 배관 모델을 각 중심점 그룹마다 매칭하는 과정을 확인할 수 있다. 예를 들어 일자형 배관 타입의 배관 모델(400)과 엘보우 배관 타입의 배관 모델(410)이 서로 각 중심점 그룹에 매칭될 수 있다. 이때, 두 배관 모델(400, 410)의 연결 부분은, 도 4에서 도시된 두 타입이 연결되는 타입의 중심점 정보를 이용하여 그 크기 및 위치가 결정되기 때문에, 오차를 최소화하는 한편 오차 발생 시 상기의 중심점 정보를 이용하여 오차를 용이하게 수정할 수 있다.Referring to FIG. 5, a process of matching the three-dimensional pipe model corresponding to each pipe type to each center-point group can be confirmed. For example, a
각 모델이 모든 중심점 그룹에 대해서 매칭되면, 도 6에 도시된 바와 같이 장치는 해당 모델을 각 중심점 그룹이 위치하는 영역에 배칭하도록 하여, 3차원 배관 모델(500)을 생성하게 된다.When each model is matched with respect to all the center-point groups, the apparatus creates the three-
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 장치의 구성도이다. 7 is a block diagram of a piping modeling apparatus using three-dimensional scanning data according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 장치(10)는 중심점 정보 추출부(11), 그룹핑부(12) 및 모델링부(13)를 포함하여 구성된다.7, a
중심점 정보 추출부(11)는 3차원 스캐닝 데이터(점군 데이터, 20)를 수신하여 도 1 내지 2에 대한 설명에서 언급한 S10, S11 내지 S16 단계의 기능 수행에 의해, 중심점 정보들을 추출하는 기능을 수행한다.The center point
그룹핑부(12)는 도 1의 S20 단계의 기능 수행에 의해, 중심점 정보를 그룹핑하여 다수의 중심점 그룹을 생성하는 기능을 수행한다.The
모델링부(13)는 도 1의 S30 및 S40 단계의 기능 수행에 의해, 3차원 모관 모델(21)을 생성하는 기능을 수행한다. The
도 7의 중심점 정보 추출부(11), 그룹핑부(12) 및 모델링부(13)의 각 기능에 대한 구체적인 설명은 도 1 내지 6에 대한 설명과 중복되므로 이를 생략하기로 한다.The detailed descriptions of the functions of the center point
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 적어도 하나로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to at least one. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. The codes and code segments constituting the computer program may be easily deduced by those skilled in the art. Such a computer program can be stored in a computer-readable storage medium, readable and executed by a computer, thereby realizing an embodiment of the present invention. As a storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or the like can be included.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 추출된 모든 배관의 단면에 대한 중심점 정보를, 복수의 서로 다른 배관 타입 중 어느 한 배관 타입 또는 투 타입이 연결되는 타입에 속하도록 그룹핑하여 복수의 중심점 그룹을 생성하는 단계;
상기 복수의 중심점 그룹을 생성하는 단계에 의해 생성된 각 중심점 그룹의 배관 타입 정보 및 각 중심점 그룹에 속한 중심점 정보에 포함된 배관 단면의 크기 정보를 이용하여, 상기 복수의 배관 타입에 따라 기 저장된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹마다 매칭하는 단계; 및
상기 매칭된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹이 위치하는 영역에 배치하도록 하여, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 배관 객체에 대한 3차원 배관 모델의 생성을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법.The center point information including the size information of the cross section of the pipe and the positional information of the center point of the pipe is obtained using the point data of the cross section of the pipe among the point data constituting the surface of the pipe object recognized from the three- Extracting;
Grouping the center point information of all the extracted pipe sections into a plurality of center point groups by grouping them so as to belong to a pipe type or a two-type type of a plurality of different pipe types;
The pipe type information of each center point group generated by the step of generating the plurality of center point groups and the size information of the pipe cross section included in the center point information belonging to each center point group, Dimensional piping model for each of the center-point groups; And
And completing generation of a three-dimensional piping model for the piping object recognized from the three-dimensional scanning data by arranging the matched three-dimensional piping model in an area where each center-point group is located A method of modeling piping using 3D scanning data.
상기 중심점 정보를 추출하는 단계는,
기설정된 제1 기준 영역 단위의 상기 배관 객체의 표면을 이루는 점 데이터들 중 랜덤하게 기설정된 개수의 점 데이터를 선택하는 단계;
상기 선택된 점 데이터마다, 상기 선택된 점 데이터를 중심으로 기설정된 제2 기준 영역의 점 데이터들을 선택하는 단계;
상기 제2 기준 영역의 점 데이터들 중, 상기 배관의 단면을 기준으로, 기설정된 기준 각도 이상의 원호를 이루는 점 데이터 군에 곡면 근사 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 기준 영역 단위에 대하여 상기 선택된 점 데이터마다 상기 배관의 단면의 곡률 정보 및 상기 배관의 중심점의 위치 정보를 연산하는 단계; 및
상기 연산된 곡률 정보의 역수를 산출하여 상기 제1 기준 영역 단위에 대하여 상기 선택된 점 데이터마다 상기 배관 단면의 크기 정보로서 상기 배관의 지름 정보를 산출하는 단계;를 포함하고,
모든 배관 객체에 포함된 제1 기준 영역에 대하여 상기 배관의 중심점의 위치 정보 및 상기 배관의 지름 정보를 산출 시, 상기 중심점 정보를 추출하는 단계를 완료하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법.The method according to claim 1,
The step of extracting the center-
Selecting a predetermined number of point data randomly among point data constituting the surface of the pipe object in the predetermined first reference area unit;
Selecting point data of a predetermined second reference area centered on the selected point data for each of the selected point data;
Applying a curve approximation algorithm to a point data group constituting an arc of a predetermined reference angle or more with respect to a cross section of the pipe among the point data of the second reference area, Calculating curvature information of the cross-section of the pipe and positional information of the center point of the pipe every time; And
Calculating the inverse of the calculated curvature information and calculating diameter information of the pipe as the size information of the pipe cross section for each of the selected point data for the first reference area unit,
Wherein the step of extracting the center point information is performed when calculating the position information of the center point of the pipe and the diameter information of the pipe with respect to the first reference area included in all pipe objects, Modeling method.
상기 복수의 중심점 그룹을 생성하는 단계는,
각 중심점 정보에 인접한 중심점 정보를 이용하여 상기 복수의 중심점 정보를 그룹핑하되,
어느 한 중심점 정보에 인접한 중심점 정보의 개수, 어느 한 중심점 정보와 인접한 중심점 정보의 상기 배관 단면의 크기 정보의 차이, 및 어느 한 중심점 정보와 인접한 중심점 정보의 벡터 방향의 차이를 이용하여 상기 복수의 중심점 정보를 그룹핑하여 상기 복수의 중심점 그룹을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the plurality of center-
Grouping the plurality of center-point information using center-point information adjacent to each center-point information,
The difference between the size information of the pipe cross section of any one of the center point information and the adjacent center point information and the difference between the vector directions of the center point information adjacent to the center point information and the center point information adjacent to the center point information, Wherein the plurality of center-point groups are generated by grouping the plurality of center-point groups.
상기 복수의 중심점 그룹을 생성하는 단계는,
상가 복수의 중심점 그룹이 일자형 배관 타입, 두 개의 배관이 연결되는 T 형 배관 타입, 배관 방향을 변경하도록 하는 엘보우(elbow) 배관 타입 및 배관의 크기가 변하는 리듀서(Reducer) 배관 타입 중 어느 한 타입 또는 두 타입이 연결된 타입에 속하도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 방법.The method of claim 3,
Wherein the step of generating the plurality of center-
A plurality of center point groups may be any of a straight piping type, a T-type piping type in which two pipelines are connected, an elbow piping type in which the piping direction is changed, and a Reducer piping type in which the piping size is changed And the two types are included in a connected type.
상기 추출된 모든 배관의 단면에 대한 중심점 정보를, 복수의 서로 다른 배관 타입 중 어느 한 배관 타입에 속하도록 그룹핑하여 복수의 중심점 그룹을 생성하는 그룹핑부; 및
상기 그룹핑부에 의해 생성된 각 중심점 그룹의 배관 타입 정보 및 각 중심점 그룹에 속한 중심점 정보에 포함된 배관 단면의 크기 정보를 이용하여, 상기 복수의 배관 타입에 따라 기 저장된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹마다 매칭하고, 상기 매칭된 3차원 배관 모델을 상기 각 중심점 그룹이 위치하는 영역에 배치하도록 하여, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 배관 객체에 대한 3차원 배관 모델을 생성하는 모델링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 배관 모델링 장치.
The center point information including the size information of the cross section of the pipe and the positional information of the center point of the pipe is obtained using the point data of the cross section of the pipe among the point data constituting the surface of the pipe object recognized from the three- A center point information extracting unit for extracting a center point;
A grouping unit for grouping center point information about cross sections of all the extracted pipes so as to belong to any one of a plurality of different pipe types, thereby generating a plurality of center point groups; And
Dimensional piping model according to the plurality of piping types using piping type information of each center-point group generated by the grouping unit and size information of the piping cross-section included in the center-point information belonging to each center-point group, Dimensional piping model for the pipe object recognized from the three-dimensional scanning data by matching the center-point group with the center-point group and arranging the matched three-dimensional pipe model in an area where each center-point group is located; Dimensional scanning data based on the three-dimensional scanning data.
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