KR101810663B1 - 비정형 슬라브 부재의 bim 데이터 변환장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 넙스(NURBS: Non-Uniform Rational Basis Spline)를 포함하는 건물 외곽의 3차원 곡면 또는 2차원 외곽선으로부터 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터를 자동으로 생성할 수 있도록 하는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치 및 그 방법에 관한 것이다.
상기 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환 장치는, 층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형으로부터 슬라브의 외곽선을 추출하는 슬라브외곽선추출부; 입력된 슬라브형성조건을 이용하여 슬라브를 형성하는 슬라브형성부; 입력된 형성된 슬라브의 슬라브 BIM 데이터 생성을 위한 슬라브 구조 데이터를 생성하여 엑스포트하는 슬라브데이터구조엑스포트부; 및 상기 슬라브형성부로부터 엑스포트된 슬라브 구조 데이터를 이용하여 슬라브를 모델링한 후 슬라브 BIM데이터를 생성하는 슬라브BIM데이터생성부;를 포함하여 구성된다.

Description

비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치 및 그 방법{BIM DATA TRANSFORM APPARATUS FOR UNUNIFORMED SLAB MEMBER AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 넙스(NURBS: Non-Uniform Rational Basis Spline)를 포함하는 건물 외곽의 3차원 곡면 또는 2차원 슬라브 외곽선으로부터 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터를 자동으로 생성할 수 있도록 하는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치 및 그 방법에 관한 것이다.

BIM(Building Information Modeling)이란, 다차원 가상공간에 기획, 설계, 엔지니어링(구조, 설비, 전기 등), 시공 더 나아가 유지관리 및 폐기까지 전체 건설 프로젝트 생애주기 동안에 발생하는 정보(형상정보 + 비형상 정보)와 그 프로세스 및 데이터의 호환성을 모두 포함하는 개념이다. 특히, 최근 이슈(issue)인 최첨단 디자인 및 초대형 건설 시공, 친환경 에너지 절감형 건축물을 설계 및 시공할 수 있게 해주며, 다차원 가상설계 건설(Virtual Design Construction, VDC)도 BIM 기술의 일부이다. 최근 국제적으로 BIM의 적용범위를 건축분야뿐만 아니라 모든 건조 환경을 대상으로 하기 때문에 유럽과 미국에서는 토목 및 플랜트 분야에서도 많이 사용되고 있다.

BIM은 빌딩 객체들인 벽, 슬라브, 창, 문, 지붕, 계단 등이 각각의 속성을 표현하여 서로의 관계를 인지하고 건물의 변경요소들을 즉시 건물설계에 반영한다. 설계할 건물이 정형이든 비정형이든 상관없이, 건물을 지을 때 발생되어지는 데이터에 대하여 프로젝트 별, 프로세스 별로 호환, 공유를 통해 모든 단계의 정보를 통합 관리하고 활용한다.

비정형 건축은 과거 기술적 한계에 의해 그 실현이 불가능했던 부분들이 디지털 기술의 발달로 그 가능성이 확보되면서 최근 세계적으로 많은 이슈가 되고 있다. 그러나 여전히 비정형 건축을 완성하기 위한 시공기술은 비정형 건축 설계를 충족할 만한 완성도 있는 기술력을 확보하고 있지 못한 경우가 많으며, 이는 비정형 건축물의 도면화의 어려움과 시공부재 생산을 위한 데이터 전환의 어려움, 비정형 부재생산의 기술력 한계 등이 그 원인이다. 비정형 건축 설계에는 자유로운 형태의 표현이 용이한 NURBS 기반 모델러를 많이 사용하고 있다. 그러나 시공 및 부재제작을 위한 정확한 데이터를 생성하거나 많은 양의 데이터 관리에는 그 시스템적인 한계가 존재한다. 그러므로 비정형 건축의 시공성과 경제성을 확보하기 위해서는 BIM 데이터로의 변환이 필요하다. 최근 들어 이러한 BIM 기술의 도입은 2D 도면과 기본적인 3D 모델로는 정확한 설계 및 시공에 어려움이 있는 복잡한 형태의 건물 및 초대형 건물을 중심으로 가속화 되고 있다. 그러나 BIM 기술 연구는 대부분이 정형적인 건축을 대상으로 이루어져 왔으며, BIM 소프트웨어간의 정보 호환성 연구는 NURBS 기반 Modeler를 제외한 협의의 BIM 소프트웨어들 간의 정보 호환성에 국한되어 있다.

따라서 비정형 건축 NURBS 곡면 건축 부재 생산성 및 시공의 효율성을 향상시키기 위하여 건물의 외형으로부터 슬라브 부재의 BIM 데이터로의 변환 기술이 요구된다.

한국등록특허 10-1465479 한국등록특허 10-1465487 한국등록특허 10-1607886

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 넙스(NURBS: Non-Uniform Rational Basis Spline)를 포함하는 건물 외곽의 3차원 곡면 또는 2차원 외곽선으로부터 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터를 자동으로 생성할 수 있도록 하는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환 장치는,

층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 3D 곡면 또는 2D 곡선으로부터 슬라브의 외곽선을 추출하는 슬라브외곽선추출부;

입력된 슬라브형성조건을 이용하여 슬라브를 형성하는 슬라브형성부;

형성된 슬라브의 슬라브 BIM 데이터 생성을 위한 슬라브 구조 데이터를 생성하여 엑스포트하는 슬라브데이터구조엑스포트부; 및

상기 슬라브형성부로부터 엑스포트된 슬라브 구조 데이터를 이용하여 슬라브를 모델링한 후 슬라브 BIM데이터를 생성하는 슬라브BIM데이터생성부;를 포함하여 구성된다.

상기 슬라브외곽선추출부는,

상기 입력부로부터 입력된 슬라브의 층고, 최하층바닥레벨(z값), 건물의 층수 정보, 다중분할선수를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하며,

수신된 슬라브형성조건을 이용하여 계산된 해당 각 층 위치에 평면(plane)을 생성하고,

층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 곡면과 생성된 각 층별 평면(plane)과의 교차 외곽선인 슬라브외곽선을 추출하도록 구성된다.

상기 슬라브 형성부는,

상기 입력부로부터 입력된 슬라브 두께를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하며,

수신된 슬라브형성조건과 상기 추출된 슬라브외곽선을 이용하여 각 층별 위치에 슬라브를 생성하도록 구성된다.

상기 슬라브데이터구조엑스포트부는,

상기 입력부로부터 입력된 다중선분할수를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하며,

3D 다면체의 효율적인 면분할 개수를 조정하기 위하여, 상기 추출된 슬라브 외곽선(다중선)을 수신된 슬라브형성조건인 다중선분할수 조건값으로 슬라브 외곽선(다중선)의 변의 개수 조정과정을 거치며,

슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 각 층마다 형성하여 슬라브구조데이터를 생성하여 엑스포트(export)하도록 구성된다.

상기 슬라브BIM데이터생성부는,

엑스포트된 슬라브 구조 데이터를 로드하여 전체 층수와 각 층의 바닥 레벨 값을 이용하여 층 정보 설정을 수행하고,

각 층별로 바닥 레벨에 맞추어 정의된 슬라브 두께로 슬라브를 모델링하여 슬라브BIM데이터를 생성하도록 구성된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환 방법은,

입력부로부터 입력된 슬라브의 층고, 다중선분할수, 최하층바닥레벨(z값), 슬라브 두께, 건물의 층수 정보를 포함하는 슬라브형성조건을 슬라브형성부가 수신하는 슬라브형성조건수신과정;

슬라브외곽선추출부가 수신된 슬라브형성조건을 이용하여 계산된 해당 각 층 위치에 평면(plane)을 생성하고, 층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 곡면과 생성된 각 층별 평면(plane)과의 교차 외곽선인 슬라브외곽선을 추출하는 슬라브외곽선추출과정;

슬라브형성부가 수신된 슬라브형성조건을 이용하여 입력된 슬라브 두께와 상기 추출된 슬라브외곽선을 기반으로 조건에 해당하는 각 층별 위치에 슬라브를 생성하는 슬라브형성과정;

슬라브구조데이터엑스포트부가 수신된 슬라브형성조건을 이용하여 입력된 다중선분할수 조건값으로 슬라브외곽선(다중선)의 변의 개수 조정과정을 거치며, 슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 각 층마다 형성하여 슬라브구조데이터를 생성하여 엑스포트(export)하는 슬라브구조데이터엑스포트과정; 및

슬라브BIM데이터생성부가 엑스포트된 슬라브구조데이터를 로드하여 전체 층수와 각 층의 바닥 레벨 값을 이용하여 층 정보 설정을 수행하고, 각 층별로 바닥 레벨에 맞추어 정의된 슬라브 두께로 슬라브를 모델링하여 슬라브BIM데이터를 생성하는 슬라브BIM데이터생성과정;을 포함하여 이루어진다.

상기 슬라브형성과정은,

건물외곽 3D 곡면을 이용한 슬라브 형성과정인 3D슬라브형성과정; 및

슬라브의 2D외곽선을 이용한 슬라브 형성과정인 다층슬라브형성과정;을 포함하여 이루어진다.

상기 3D슬라브형성과정은,

입력부를 통해 입력된 슬라브형성조건 중 슬라브 층고와 건물 층수 정보를 이용하여 각 층의 위치 데이터인 층정보 리스트를 생성하고,

상기 층정보 리스트가 생성된 후에는 최하층부터 각층의 바닥평면(plane)을 형성하며,

건물 외형 3D 곡면과 바닥 평면의 교차면을 추출하여 슬라브의 외곽라인을 추출하고,

슬라브 두께 정보를 이용하여 z벡터 방향으로 확장(extrude)하여 최하층 3D 슬라브를 생성하며,

상기 처리과정을 각 층별로 반복 수행하는 것에 의해 각층의 3D 슬라브를 생성하도록 구성된다.

상기 다층슬라브형성과정은,

슬라브 2D 외곽선을 기반으로 하여 슬라브 두께 정보를 z벡터 방향으로 확장(extrude)하여 최하층 3D 슬라브를 생성하며,

다층인지를 판단하여, 다층이 아닌 경우에는 상기 슬라브데이터구조엑스포트과정을 수행하도록 하고,

다층인 경우에는 각 층별로 슬라브 2D 외곽선을 기반으로 하여 슬라브 두께 정보를 z벡터 방향으로 확장(extrude)하여 3D 슬라브를 생성하는 처리과정을 반복 수행하여 전체 층을 포함하는 다층슬라브를 생성한 후 상기 슬라브데이터구조엑스포트과정을 수행하도록 구성된다.

상기 슬라브데이터구조엑스포트 과정은,

슬라브형성부가 슬라브데이터구조엑스포트의 수행을 위해 상기 추출된 슬라브 외곽선(다중선)을 수신된 슬라브형성조건인 다중선분할수 조건값으로 등분하여 슬라브 외곽선(다중선)의 변의 개수 조정과정을 거치며,

상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 각 층마다 추출하고,

슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 추출된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 포함하는 3D슬라브 전체 데이터를 엑스포트(export)하도록 구성된다.

상기 슬라브BIM데이터생성과정은,

엑스포트된 슬라브 구조 데이터로부터 층수, 각 층 바닥 레벨을 추출하고,

외곽선 점과 모서리(edge) 정보를 추출하며,

층이 존재하는 지를 판단하여, 층이 존재하지 않는 경우에는 층을 생성하고,

상기 층이 존재하지 않는 경우 또는 상기 층이 생성된 후에는 층레벨을 설정하여 각 층의 슬라브 객체를 생성하며,

상기 슬라브 객체 정보들을 슬라브BIM 데이터로 변환하여 슬라브 BIM 데이터를 생성하도록 구성된다.

상술한 구성의 본 발명은, 건축물의 비정형 슬라브 BIM 데이터를 자동으로 생성할 수 있도록 함으로써, 비정형 곡면 건축 부재의 생산성 및 시공의 효율성을 향상시킴으로서 최첨단 건축, 초대형 건축, 친환경 에너지 절감형 건축물 등의 난이도 있는 설계 및 시공의 가능성과 경제성을 함께 배가 시키는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환 장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
도 3은 원뿔 형태의 건물 외형을 정의한 예를 나타내는 도면.
도 4는 Revolution 기능으로 건물외형을 정의한 예를 나타내는 도면.
도 5는 도 2의 처리과정 중 슬라브형성과정(S300)의 3D슬라브형성과정(S310)을 상세 처리과정을 나타내는 순서도.
도 6은 도 2의 처리과정 중 슬라브형성과정(S300)의 다층슬라브형성과정(S330)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도.
도 7은 도 2의 처리과정 중 슬라브구조데이터엑스포트과정(S400)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도.
도 8은 엑스포트된 슬라브 데이터의 예를 나타내는 도면.
도 9는 도 2의 처리과정 중 슬라브BIM데이터생성과정(S500)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도.
도 10은 ArchiCAD 기반 슬라브 모델링 결과를 나타내는 도면.
도 11은 BIM 슬라브 형성 API 프로그램의 일부를 나타내는 도면.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 단어 "예시적인" 은 "예로서, 일례로서, 또는 예증으로서 역할을 한다."라는 것을 의미하기 위해 이용된다. "예시적"으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 양태들은 다른 양태들에 비해 반드시 선호되거나 또는 유리하다는 것으로서 해석되어야 하는 것만은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환 장치(1, 이하, 'BIM 데이터 변환 장치(1)'라 함)의 블록 구성도이다. 도 1과 같이, 상기 BIM 데이터 변환 장치(1)는 입력부(10), 저장부(20), 출력부(30), 표시부(40), 제어부(50) 및 통신부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 입력부(10)는 비정형 슬라브에 대한 BIM 데이터 변환을 위한 건물의 슬라브 층고, 전체 층수, 최하층레벨(z값), 다중선분할수, 슬라브 두께를 포함하는 슬라브형성조건 등의 데이터 또는 구동 명령을 입력받는 키보드가 접속되는 키보드입력포트, USB 입력장치, 마그네틱 저장장치 또는 광디스크 저장장치 등의 저장장치에 데이터를 기록하고 읽을 수 있는 디스크 드라이버 등의 리드라이트장치, 또는 파일 입력을 받을 수 있는 파일 입력 장치 등으로 구성될 수 있다.

상기 저장부(20)는 입력부(10)를 통해 입력된 슬라브형성조건 정보, BIM 데이터 변환 수행을 위한 프로그램, BIM 데이터 변환을 위한 관련 데이터를 저장하는 것으로, 하드디스크, EP-ROM 등의 컴퓨터가 읽고 쓸 수 있는 저장매체로 구성될 수 있다.

상기 출력부(30)는 BIM 데이터 변환과정을 출력하도록 구성되는 것으로서, 프린터, 플로터 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 표시부(40)는 BIM 데이터 변환 장치(1)의 BIM 데이터 생성을 위한 처리과정을 확인할 수 있도록 하는 정보 표시 장치로서 디스플레이 장치 등으로 구성될 수 있다.

상기 통신부(60)는 BIM 데이터 변환 장치(1)가 통신망을 통해 외부 통신장치와 통신을 수행할 수 있도록 하는 통신 기능을 제공하도록 구성된다.

상기 제어부(50)는 슬라브부재의 BIM 데이터 변환 처리 과정을 수행하는 것으로서, 슬라브외곽선추출부(51), 슬라브형성부(52), 슬라브데이터구조엑스포트부(53), 슬라브BIM데이터생성부(54)를 포함하여 구성된다.

상기 슬라브외곽선추출부(51)는 입력부(10)로부터 입력된 슬라브의 층고, 최하층바닥레벨(z값), 건물의 층수 정보를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하고, 수신된 슬라브형성조건을 이용하여 계산된 해당 각 층 위치에 평면(plane)을 생성하며, 층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 곡면과 생성된 각 층별 평면(plane)과의 교차 외곽선인 슬라브외곽선을 추출하도록 구성된다.

각 층별 교차 외곽선을 추출한 후 추출된 교차 외곽선을 기반으로 각 층별 슬라브를 생성하고, 슬라브형성부가 슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 각 절점의 좌표 데이터를 각 층마다 형성하는 것에 의해 슬라브 구조 데이터를 생성하며, 생성된 슬라브구조데이터를 엑스포트(export)하도록 구성된다.

상기 슬라브외곽선추출부(51), 슬라브형성부(52), 슬라브데이터구조엑스포트부(53)는 Rhinoceros 시스템의 플러그인인 GH(Grosshopper)를 기반으로 구현될 수 있다.

상기 슬라브 형성부(52)는 입력부(10)로부터 입력된 슬라브 두께를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하고, 수신된 슬라브형성조건과 상기 추출된 슬라브외곽선을 이용하여 각 층별 위치에 슬라브를 생성하도록 구성된다.

상기 슬라브데이터구조엑스포트부(53)는, 입력부(10)로부터 입력된 다중선분할수를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하고, 상기 추출된 슬라브 외곽선(다중선)을 수신된 슬라브형성조건인 다중선분할수 조건값으로 슬라브 외곽선(다중선)의 변의 개수 조정과정을 거치며, 슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 각 층마다 형성하여 슬라브구조데이터를 생성하여 엑스포트(export)하도록 구성된다.

상기 슬라브BIM데이터생성부(54)는 엑스포트된 슬라브 구조 데이터를 로드하여 전체 층수와 각 층의 바닥 레벨 값을 이용하여 층 정보 설정을 수행하고, 각 층별로 바닥 레벨에 맞추어 정의된 슬라브 두께로 슬라브를 모델링하여 슬라브BIM데이터를 생성하도록 구성된다. 상기 슬라브BIM데이터생성부(54)는 ArchiCAD 시스템의 API 기반으로 구현될 수 있다.

상술한 구성의 제어부(50)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드들의 조합인 프로그램을 탑재한 기록매체의 형태로 제작될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환 방법(이하, 'BIM 데이터 변환 방법'이라 함)의 처리과정을 나타내는 순서도이다.

도 2와 같이, 상기 BIM 데이터 변환 방법은 슬라브형성조건수신과정(S100), 슬라브외곽선추출과정(S200), 슬라브형성과정(S300), 슬라브구조데이터엑스포트과정(S400) 및 슬라브 BIM데이터 생성과정(S500)을 포함하여 이루어진다.

상기 슬라브형성조건수신과정(S100)은 상기 슬라브형성부(52)가 입력부(10)로부터 입력된 슬라브의 층고, 다중선분할수, 최하층바닥레벨(z값), 슬라브 두께, 건물의 층수 정보를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하도록 구성된다.

상기 슬라브형성조건수신과정(S100)은 제어부(50)가 입력부(10)를 통해 입력되는 비정형 슬라브에 대한 BIM 데이터 변환을 위한 건물의 슬라브 층고, 전체 층수, 최하층레벨(z값), 다중선분할수, 슬라브 두께를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하여 저장부(20)에 저장하는 과정이다.

상기 슬라브외곽선추출과정(S200)은 슬라브형성부(52)가 입력부(10)로부터 입력된 슬라브형성조건을 이용하여 입력된 최하층 바닥레벨로부터 입력된 층고와 층수에 의해 계산된 각 층별 위치에 평면(plane)을 생성하고, 층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 곡면과 생성된 각 층별 평면(plane)과의 교차 외곽선인 슬라브외곽선을 추출하도록 구성된다.

상기 슬라브형성과정(S300)은 슬라브형성부(52)가 입력부(10)로부터 입력된 슬라브와 슬라브외곽선추출과정(S200)에서 추출된 슬라브외곽선 정보를 기반으로 각 층별 위치에 슬라브를 생성하도록 구성된다.

이 때, 넙스(nurbs) 기반 모델러인 Rhino 등에 의해 모델링한 비정형 건물의 외형은 층의 구분이 없는 표면 또는 메쉬 형태의 표피상태가 된다. 따라서 이들을 건물 외피로 정의하고 이들로부터 건물 구조체인 슬라브를 추출하여 형성하기 위하여 주어진 파라미터 정보인 층 구분 조건에 의해 층별 구분 정의가 수행되어한다. 이를 위해 먼저 정의되어야 할 GH(Grosshopper) 파라미터 정보는 최하층의 바닥 레벨 값과 건물의 층수, 슬라브 층고 값이다. 이들 조건 값을 기반으로 지정된 층수만큼 각층의 바닥 평면(plane)은 외피를 기반으로 계산되며, 계산 추출된 각 층별 교차 외곽선을 기반으로 각 층 슬라브가 자동으로 생성된다.

이때, 상기 슬라브형성과정(S300)은 건물외곽 3D 곡면을 이용한 슬라브 형성과정인 3D슬라브형성과정(S310)과 슬라브의 2D외곽선을 이용한 슬라브 형성과정인 다층슬라브형성과정(S330)을 포함한다.

도 3 및 도 4는 건물외형3D 슬라브외곽선추출과정(S200) 및 슬라브형성과정(S300)에 의해 추출된 건물의 슬라브의 외곽선을 나타내는 것으로서, 도 3은 원뿔 형태의 건물외형을 정의했을 때 한 예를 나타내는 도면이고, 도 4는 Rhino의 Revolution 기능으로 건물외형을 정의한 예를 나타내는 도면이다.

도 5는 도 2의 처리과정 중 슬라브형성과정(S300)의 3D슬라브형성과정(S310)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 상기 3D슬라브형성과정(S310)은 입력부(10)를 통해 입력된 슬라브형성조건 중 슬라브 층고와 건물 층수 정보를 이용하여 층정보 리스트를 생성한다(S311). 층정보 리스트가 생성된 후에는 최하층부터 각층의 바닥평면(plane)을 형성하고(S313), 건물 외형 3D 곡면과 바닥 평면의 교차면을 추출하여 슬라브의 외곽라인을 추출한다(S315). 이후, 슬라브 두께 정보를 이용하여 z벡터 방향으로 확장(extrude)하여 최하층 3D 슬라브를 생성하고(S317), 이를 각 층별로 반복 수행하는 것에 의해 각층의 3D 슬라브를 생성한다(S319). 이러한 처리과정은 Rhino를 이용하여 수행될 수 있다.

도 6은 도 2의 처리과정 중 슬라브형성과정(S300)의 다층슬라브형성과정(S330)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 상기 다층슬라브형성과정(S330)은 슬라브 2D 외곽선을 기반으로 하여 슬라브 두께 정보를 z백터 방향으로 확장(extrude)하여 최하층 3D 슬라브를 생성한다(S331). 이후 다층인지를 판단하여, 다층이 아닌 경우에는 도 2의 처리과정으로 복귀하여 슬라브구조데이터엑스포트과정(S400)을 수행하도록 하고, 다층인 경우에는 각 층별로 슬라브 2D 외곽선을 기반으로 하여 슬라브 두께 정보를 z백터 방향으로 확장(extrude)하여 3D 슬라브를 생성(S331)하는 처리과정을 반복 수행하여 전체 층을 포함하는 다층슬라브를 생성(S435)한 후 도 2의 처리과정으로 복귀하여 슬라브구조데이터엑스포트과정(S400)을 수행하도록 한다.

다시, 도 2를 참조하면, 상기 슬라브구조데이터엑스포트(export)과정은 슬라브형성부(52)가 슬라브 두께 값과 슬라브 외곽선 다각형 절점 개수 및 각 절점의 좌표 데이터를 각 층마다 형성하여 슬라브구조데이터를 생성하여 엑스포트(export)하도록 구성된다.

도 7은 도 2의 처리과정 중 슬라브구조데이터엑스포트과정(S400)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이다.

슬라브 부재를 BIM 데이터로 변환하기 위한 데이터 구조는 슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 그리고 각 절점의 좌표 데이터가 각 층마다 형성되어야 한다.

따라서 슬라브형성부(52)는 슬라브구조데이터엑스포트의 수행을 위해 도 7과 같이 입력부(10)를 통해 입력된 다중선분할수 조건값으로 슬라브외곽선(다중선)의 변의 개수로 등분한다(S410). 이 후 각 교차면의 절점 좌표점을 추출한다(S420). 이후 슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보 등 3D슬라브 전체 데이터를 엑스포트(export)(S430)한다. 이러한 슬라브구조데이터엑스포트 과정은 GH에 의해 수행될 수 있다.

도 8은 엑스포트된 슬라브 구조 데이터의 예를 나타내는 도면이다. 엑스포트된 슬라브 데이터는 슬라브 두께 값 m, 외곽선 절점 개수n, 외곽선 좌표점1~n의 좌표값을 층수만큼 갖는다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 슬라브BIM데이터생성과정(S500)은 슬라브BIM데이터생성부(54)가 엑스포트된 슬라브구조데이터를 로드하여 전체 층수와 각 층의 바닥 레벨 값을 이용하여 층 정보 설정을 수행하고, 각 층별로 바닥 레벨에 맞추어 정의된 슬라브 두께로 슬라브를 모델링하여 슬라브BIM데이터를 생성하도록 구성된다.

도 9는 도 2의 처리과정 중 슬라브BIM데이터생성과정(S500)의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이다.

도 9와 같이, 상기 슬라브BIM데이터생성과정(S500)은 엑스포트된 슬라브 구조 데이터로부터 층수, 각 층 바닥 레벨을 추출한다(S510). 다음으로, 외곽선 점과 모서리(edge) 정보를 추출한다(S520). 이 후 층이 존재하는 지를 판단한다(S530). 층의 존재 여부 판단 결과 층이 존재하는 경우는 곧바로 층레벨을 설정(S550)하고, 층이 존재하지 않는 경우에는 층을 생성하고(S540)) 층레벨을 설정(S550)을 수행하는 것에 의해 각 층의 슬라브 객체를 생성(S560))하며, 이 슬라브 객체 정보들을 BIM 도구인 ArchiCAD 내에서 자동으로 슬라브 BIM 데이터로 변환되거나 중립포멧인 IFC로 변환한다.(S570)

구체적으로, 상술한 처리과정에 의해 GH에서 엑스포트되어 저장된 슬라브 구조 데이터로서의 슬라브 정보는 ArchiCAD의 API 시스템으로 로드되어 슬라브 요소가 자동 모델링 된다. 이때, 전체 층수와 각 층의 바닥 레벨 값을 분석하여 ArchiCAD 상의 층 정보 설정이 자동으로 수행되며, 각 층별로 바닥 레벨에 맞추어 정의된 슬라브 두께로 슬라브가 자동으로 모델링되며 그 결과로 ArchiCAD 내에서 자동으로 슬라브 BIM 데이터로 변환된다. 도 10은 ArchiCAD 기반 슬라브 모델링 결과를 나타내는 도면이고, 도 11은 BIM 데이터 형성을 API 프로그램의 일부를 나타내는 도면이다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: BIM 데이터 변환 장치

Claims (11)

1. 층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 3D 곡면 또는 2D 곡선으로부터 슬라브의 외곽선을 추출하는 슬라브외곽선추출부;
   입력된 슬라브형성조건을 이용하여 슬라브를 형성하는 슬라브형성부;
   형성된 슬라브의 슬라브 BIM 데이터 생성을 위한 슬라브 구조 데이터를 생성하여 엑스포트하는 슬라브데이터구조엑스포트부; 및
   상기 슬라브형성부로부터 엑스포트된 슬라브 구조 데이터를 이용하여 슬라브를 모델링한 후 슬라브 BIM데이터를 생성하는 슬라브BIM데이터생성부;를 포함하고,
   상기 슬라브외곽선추출부는,
   입력부로부터 입력된 슬라브의 층고, 최하층바닥레벨(z값), 건물의 층수 정보, 다중분할선수를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하며,
   수신된 슬라브형성조건을 이용하여 계산된 해당 각 층 위치에 평면(plane)을 생성하고,
   층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 곡면과 생성된 각 층별 평면(plane)과의 교차 외곽선인 슬라브외곽선을 추출하도록 구성되는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라브 형성부는,
   입력부로부터 입력된 슬라브 두께를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하며,
   수신된 슬라브형성조건과 상기 추출된 슬라브외곽선을 이용하여 각 층별 위치에 슬라브를 생성하도록 구성되는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라브데이터구조엑스포트부는,
   입력부로부터 입력된 다중선분할수를 포함하는 슬라브형성조건을 수신하며,
   3D 다면체의 효율적인 면분할 개수를 조정하기 위하여, 상기 추출된 슬라브 외곽선(다중선)을 수신된 슬라브형성조건인 다중선분할수 조건값으로 슬라브 외곽선(다중선)의 변의 개수 조정과정을 거치며,
   슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 각 층마다 형성하여 슬라브구조데이터를 생성하여 엑스포트(export)하도록 구성되는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라브BIM데이터생성부는,
   엑스포트된 슬라브 구조 데이터를 로드하여 전체 층수와 각 층의 바닥 레벨 값을 이용하여 층 정보 설정을 수행하고,
   각 층별로 바닥 레벨에 맞추어 정의된 슬라브 두께로 슬라브를 모델링하여 슬라브BIM데이터를 생성하도록 구성되는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환장치.
   
6. 입력부로부터 입력된 슬라브의 층고, 다중선분할수, 최하층바닥레벨(z값), 슬라브 두께, 건물의 층수 정보를 포함하는 슬라브형성조건을 슬라브형성부가 수신하는 슬라브형성조건수신과정;
   슬라브외곽선추출부가 수신된 슬라브형성조건을 이용하여 계산된 해당 각 층 위치에 평면(plane)을 생성하고, 층의 구분이 없는 면 또는 메쉬 형태의 표피상태인 비정형 건물의 외형 곡면과 생성된 각 층별 평면(plane)과의 교차 외곽선인 슬라브외곽선을 추출하는 슬라브외곽선추출과정;
   슬라브형성부가 수신된 슬라브형성조건을 이용하여 입력된 슬라브 두께와 상기 추출된 슬라브외곽선을 기반으로 조건에 해당하는 각 층별 위치에 슬라브를 생성하는 슬라브형성과정;
   슬라브구조데이터엑스포트부가 수신된 슬라브형성조건을 이용하여 입력된 다중선분할수 조건값으로 슬라브외곽선(다중선)의 변의 개수 조정과정을 거치며, 슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 각 층마다 형성하여 슬라브구조데이터를 생성하여 엑스포트(export)하는 슬라브구조데이터엑스포트과정; 및
   슬라브BIM데이터생성부가 엑스포트된 슬라브구조데이터를 로드하여 전체 층수와 각 층의 바닥 레벨 값을 이용하여 층 정보 설정을 수행하고, 각 층별로 바닥 레벨에 맞추어 정의된 슬라브 두께로 슬라브를 모델링하여 슬라브BIM데이터를 생성하는 슬라브BIM데이터생성과정;을 포함하여 이루어지는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환방법.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 슬라브형성과정은,
   건물외곽 3D 곡면을 이용한 슬라브 형성과정인 3D슬라브형성과정; 및
   슬라브의 2D외곽선을 이용한 슬라브 형성과정인 다층슬라브형성과정;을 포함하여 이루어지는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환방법.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 3D슬라브형성과정은,
   입력부를 통해 입력된 슬라브형성조건 중 슬라브 층고와 건물 층수 정보를 이용하여 각 층의 위치 데이터인 층정보 리스트를 생성하고,
   상기 층정보 리스트가 생성된 후에는 최하층부터 각층의 바닥평면(plane)을 형성하며,
   건물 외형 3D 곡면과 바닥 평면의 교차면을 추출하여 슬라브의 외곽라인을 추출하고,
   슬라브 두께 정보를 이용하여 z벡터 방향으로 확장(extrude)하여 최하층 3D 슬라브를 생성하도록 구성되고,
   상기 3D슬라브형성과정을 각 층별로 반복 수행하는 것에 의해 각층의 3D 슬라브를 생성하도록 이루어지는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환방법.
   
9. 청구항 7에 있어서, 상기 다층슬라브형성과정은,
   슬라브 2D 외곽선을 기반으로 하여 슬라브 두께 정보를 z벡터 방향으로 확장(extrude)하여 최하층 3D 슬라브를 생성하며,
   다층인지를 판단하여, 다층이 아닌 경우에는 상기 슬라브구조데이터엑스포트과정을 수행하도록 하고,
   다층인 경우에는 각 층별로 슬라브 2D 외곽선을 기반으로 하여 슬라브 두께 정보를 z벡터 방향으로 확장(extrude)하여 3D 슬라브를 생성하는 처리과정을 반복 수행하여 전체 층을 포함하는 다층슬라브를 생성한 후 상기 슬라브구조데이터엑스포트과정을 수행하도록 이루어지는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환방법.
   
10. 청구항 6에 있어서, 상기 슬라브구조데이터엑스포트 과정은,
    슬라브형성부가 슬라브데이터구조엑스포트의 수행을 위해 상기 추출된 슬라브 외곽선(다중선)을 수신된 슬라브형성조건인 다중선분할수 조건값으로 등분하여 슬라브 외곽선(다중선)의 변의 개수 조정과정을 거치며,
    상기 조정된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 각 층마다 추출하고,
    슬라브 두께 값과 외곽선 다각형 절점 개수 및 추출된 슬라브 외곽선 절점들의 좌표점 정보를 포함하는 3D슬라브 전체 데이터를 엑스포트(export)하도록 이루어지는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환방법.
    
11. 청구항 6에 있어서, 상기 슬라브BIM데이터생성과정은,
    엑스포트된 슬라브 구조 데이터로부터 층수, 각 층 바닥 레벨을 추출하고,
    외곽선 점과 모서리(edge) 정보를 추출하며,
    층이 존재하는 지를 판단하여, 층이 존재하지 않는 경우에는 층을 생성하고,
    상기 층이 존재하지 않는 경우 또는 상기 층이 생성된 후에는 층레벨을 설정하여 각 층의 슬라브 객체를 생성하며,
    상기 슬라브 객체의 정보들을 슬라브BIM 데이터로 변환하여 슬라브 BIM 데이터를 생성하도록 이루어지는 비정형 슬라브 부재의 BIM 데이터 변환방법.

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