KR101885172B1 - 작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법 - Google Patents

작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법

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Abstract

이격 설치된 파이프들을 연결 파이프에 의해 연결시키기 위한 작업 정보를 제공하는 작업 정보 제공 방법 및 작업 정보 제공 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 작업 정보 제공 방법은 파이프들 및 연결 파이프에 대해 3차원 형상 정보를 획득하는 단계; 및 연결 파이프의 3차원 형상 정보와, 파이프들의 3차원 형상 정보 간의 조립을 시뮬레이션하여 조립 가능 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.

Description

작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING WORK INFORMATION}
본 발명은 작업 정보 제공 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 형상 스캐닝을 기반으로 이격 설치된 파이프들 간에 연결 파이프의 가상 조립 시뮬레이션을 수행하는 작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법에 관한 것이다.
조선 해양 플랜트 및 육상 플랜트 등의 다양한 산업 분야에서, 파이프들을 연결, 조립하는 작업들이 필수적으로 요구되고 있다. 파이프 단품의 제작 오차나 기 설치된 파이프의 자세 오차 등의 다양한 이유들로 인해, 파이프 조립이 원활하게 이루어지지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 조립이 되지 않는 파이프의 연결부를 수정 가공한 후 파이프를 조립해야 하므로, 파이프 조립을 위한 작업 비용 및 시간이 증가하게 된다. 파이프 설계 시점에서 조정관을 제작하기도 하지만, 조정관 역시 제작 오차가 있기 때문에, 실제로는 한번에 파이프들을 조립시키기 어렵다. 특히 대형관의 경우, 크레인으로 들어서 작업해야 하므로, 한 번에 조립되지 않을 경우, 생산 효율성 측면에서 큰 손실이 발생할 수 있다.
본 발명은 파이프들 간에 연결 파이프의 가상 조립 시뮬레이션을 수행하여 연결 파이프의 조립 가능 여부를 판단하고, 조립 오차를 예측할 수 있는 작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 3D 형상 스캐닝을 기반으로 이격 설치된 파이프들 간에 연결될 연결 파이프의 제작 도면을 자동으로 생성할 수 있는 작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 작업 정보 제공 방법은, 이격 설치된 파이프들을 연결 파이프에 의해 연결시키기 위한 작업 정보를 제공하기 위한 것으로, 상기 파이프들 및 상기 연결 파이프에 대해 3차원 형상 정보를 획득하는 단계; 및 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보와, 상기 파이프들의 3차원 형상 정보 간의 조립을 시뮬레이션하여 조립 가능 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
상기 조립 가능 여부를 판단하는 단계는, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 일단이 상기 파이프들 중 제1 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제1 조립 상태에서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 제1 단계; 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 타단이 상기 파이프들 중 제2 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제2 조립 상태에서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 제2 단계; 및 상기 제1 조립 상태 및 상기 제2 조립 상태에서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립이 불가능한 경우, 상기 제1 조립 상태와 상기 제2 조립 상태 사이에서 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 기설정된 간격으로 조정하면서 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 제3 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제3 단계는, 상기 제1 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 배열 정보와, 상기 제2 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 배열 정보를 이용하여, 상기 연결 파이프의 조정 기준점을 결정하는 단계; 및 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 상기 조정 기준점을 기준으로 상기 기설정된 간격으로 조정하면서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 작업 정보 제공 방법은, 상기 파이프들 각각의 3차원 형상 정보로부터, 상기 파이프들 각각의 파이프 내경, 플랜지의 위치와 방향, 및 상기 플랜지에 형성된 플랜지홀들의 위치와 직경을 포함하는 파이프 정보를 결정하는 단계; 상기 파이프 정보에 기초하여, 상기 연결 파이프의 제작을 위한 하나 이상의 후보 제작 도면을 생성하는 단계; 상기 하나 이상의 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프와 간섭되는 구조물의 간섭 정보를 획득하는 단계; 상기 하나 이상의 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프의 형상에 기초하여, 상기 후보 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 오차를 예측하는 단계; 및 상기 간섭 정보 및 상기 조립 오차에 기초하여, 상기 하나 이상의 후보 제작 도면 중의 하나를 결정하여 상기 연결 파이프의 제작 도면을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이격 설치된 파이프들을 연결 파이프에 의해 연결시키기 위한 작업 정보를 제공하는 작업 정보 제공 장치로서, 상기 파이프들 및 상기 연결 파이프에 대하여 3차원 형상 정보를 획득하는 스캐너; 및 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보와, 상기 파이프들의 3차원 형상 정보 간의 조립을 시뮬레이션하여 조립 가능 여부를 판단하는 조립 시뮬레이션부;를 포함하는 작업 정보 제공 장치가 제공된다.
상기 조립 시뮬레이션부는, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 일단이 상기 파이프들 중 제1 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제1 조립 상태와, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 타단이 상기 파이프들 중 제2 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제2 조립 상태 사이에서, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 기설정된 간격으로 조정하면서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단할 수 있다.
상기 조립 시뮬레이션부는, 상기 제1 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 배열 정보와 상기 제2 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 배열 정보를 이용하여 상기 연결 파이프의 조정 기준점을 결정하고, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 상기 조정 기준점을 기준으로 상기 기설정된 간격으로 조정하면서 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단할 수 있다.
상기 작업 정보 제공 장치는, 상기 파이프들 각각의 3차원 형상 정보를 이용하여, 상기 연결 파이프의 제작 도면을 생성하는 제작도면 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 제작도면 생성부는, 상기 파이프들 각각의 3차원 형상 정보로부터, 상기 파이프들 각각의 파이프 내경, 플랜지의 위치와 방향, 및 상기 플랜지에 형성된 플랜지홀들의 위치와 직경을 포함하는 파이프 정보를 결정하는 파이프정보 결정부; 상기 파이프 정보에 기초하여, 상기 연결 파이프의 제작을 위한 하나 이상의 후보 제작 도면을 생성하는 후보제작도면 생성부; 상기 하나 이상의 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프와 간섭되는 구조물의 간섭 정보를 산출하는 간섭정보 산출부; 상기 하나 이상의 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프의 형상에 기초하여, 상기 후보 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 오차를 예측하는 조립오차 예측부; 및 상기 간섭 정보 및 상기 조립 오차에 기초하여, 상기 하나 이상의 후보 제작 도면 중의 하나를 결정하여 상기 연결 파이프의 제작 도면을 생성하는 제작도면 결정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연결 파이프의 가상 조립 시뮬레이션을 수행하여 연결 파이프의 조립 가능 여부, 조립 오차를 예측할 수 있는 작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 3D 형상 스캐닝을 기반으로 이격 설치된 파이프들 간에 연결될 연결 파이프의 제작 도면을 자동으로 생성할 수 있는 작업 정보 제공 장치 및 작업 정보 제공 방법이 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 정보 제공 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 정보 제공 장치를 구성하는 스캐너에 의해 획득된 파이프들의 3차원 형상 정보를 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 정보 제공 장치를 구성하는 제작도면 생성부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 후보 제작 도면들을 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 연결 파이프의 제작 도면을 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 연결 파이프의 제작 도면을 생성하는 것을 보여주는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 작업 정보 제공 방법의 흐름도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따라 연결 파이프와 파이프들 간의 조립을 시뮬레이션하는 것을 보여주는 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 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.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 작업 정보 제공 방법은 제작 도면에 따라 제작된 연결 파이프에 대해 3차원 형상 정보를 획득하고, 획득한 연결 파이프의 3차원 형상 정보와 파이프들의 3차원 형상 정보 간의 조립을 시뮬레이션하여 조립 가능 여부를 판단하고 조립 오차를 예측한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연결 파이프의 제작시 연결 파이프의 실물에 대해 3차원 형상 정보를 획득하여 조립을 시뮬레이션하고, 조립 불가능시 수정 가공, 재제작 등의 후속 조치를 취하게 된다. 따라서, 조립 시뮬레이션에 의해 조립이 가능한 것으로 판단된 경우에만 연결 파이프를 현장으로 이송하여 설치함으로써, 조립이 불가능한 연결 파이프를 이송하고 설치하려고 시도하는데 낭비되는 시간을 줄여 공정 기일을 단축할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 작업 정보 제공 방법은 이격 설치된 파이프들 각각에 대하여 3차원 형상 정보를 획득하고, 파이프들 각각의 3차원 형상 정보를 이용하여 파이프들 간에 연결될 연결 파이프의 제작 도면을 자동으로 생성한다. 본 실시예에 의하면, 파이프들의 실물에 대해 획득한 3차원 형상 정보를 이용하여 연결 파이프의 제작 도면을 생성하므로, 파이프들의 설계 모델을 이용하는 경우에 비해 조립 오차를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 정보 제공 장치(100)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 작업 정보 제공 장치(100)는 제어부(110), 사용자 인터페이스부(120), 저장부(130), 통신부(140), 표시부(150), 제작도면 생성부(160), 조립 시뮬레이션부(170), 및 스캐너(200)를 포함하여 구성된다.
일 실시예에서, 제어부(110)는 파이프 조립에 필요한 작업 정보를 제공하기 위한 프로그램을 실행시키고, 작업 정보 제공을 위해 작업 정보 제공 장치(100)의 각 구성을 제어하는 기능을 수행한다. 제어부(110)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스부(120)는 파이프 조립을 위한 작업 정보를 제공받기 위해 작업자가 각종 명령을 입력할 수 있도록 제공된다. 사용자 인터페이스부(120)는 예를 들어, 키보드, 마우스, 터치패드, 터치스크린 등으로 제공될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
저장부(130)는 파이프 조립을 위해 필요한 작업 정보를 산출하여 표시하기 위한 프로그램 및 각종 정보(3차원 형상 정보, 3차원 설계 모델 등)를 저장할 수 있다. 저장부(130)는 일 예로 HDD, SSD 등의 대용량 저장 장치나, RAM, ROM, 레지스터, 캐쉬 등의 각종 저장 장치를 포함할 수 있다.
통신부(140)는 유/무선 통신 인터페이스를 통하여, 외부 서버로부터 3차원 설계 모델을 제공받거나, 스캐너(200)로부터 3차원 형상 정보를 제공받도록 구성될 수 있다.
표시부(150)는 파이프 조립을 위해 필요한 작업 정보, 예를 들어 파이프들의 연결에 사용될 연결 파이프의 제작 도면, 연결 파이프와 파이프들 간의 조립 시뮬레이션 정보를 액정표시(LCD; Liquid Crystal Display) 등의 화면으로 표시하여 작업자나 관리자에게 작업 정보를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 정보 제공 장치를 구성하는 스캐너에 의해 획득된 파이프들의 3차원 형상 정보를 보여주는 예시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 스캐너(200)는 작업 현장에 이격 설치된 파이프들에 대한 3차원 형상을 스캐닝하여 3차원 형상 정보(10, 20)를 획득할 수 있다.
일 실시예로, 스캐너(200)는 여러 위치에서 파이프들에 대해 획득한 부분 형상들을 하나의 공통좌표계로 정합하여 3차원 형상 정보를 획득할 수 있다. 정합은 예를 들어, 파이프들의 모서리, 플랜지홀 등의 특징점들을 이용하여 수행될 수 있다.
파이프들 간에 연결될 연결 파이프(30)의 제작 도면을 획득하기 위하여, 스캐너(200)에 의해 획득된 파이프들의 3차원 형상 정보(10, 20)는 통신부(140)에 의해 제작도면 생성부(160)로 제공될 수 있다.
연결 파이프(30)의 제작 도면이 생성된 후, 연결 파이프(30)의 제작 도면에 기초하여 연결 파이프(30)가 제작되면, 스캐너(200)에 의해 연결 파이프(30)에 대한 3차원 형상 정보가 획득된다. 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보는 연결 파이프(30)와 파이프들 간의 조립 시뮬레이션을 위해 조립 시뮬레이션부(170)로 제공된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 정보 제공 장치를 구성하는 제작도면 생성부(160)의 구성도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 제작도면 생성부(160)는 파이프정보 결정부(161), 후보제작도면 생성부(162), 간섭정보 산출부(163), 조립오차 예측부(164), 및 제작도면 결정부(165)를 포함할 수 있다.
파이프정보 결정부(161)는 파이프들 각각의 3차원 형상 정보(10, 20)로부터, 파이프 정보를 결정한다. 일 실시예에서, 파이프 정보는 파이프 본체(11, 21)의 내경, 플랜지(12, 22)의 위치와 방향, 및 플랜지(12, 22)에 형성된 플랜지홀들(13, 23)의 위치와 직경을 포함할 수 있다.
후보제작도면 생성부(162)는 파이프 내경, 플랜지(12, 22)의 위치와 방향, 플랜지홀들(13, 23)의 위치와 직경에 기초하여, 연결 파이프(30)를 구성하는 파이프 본체(31)의 내경, 플랜지들(32, 33)의 형상, 플랜지홀(32a, 33a)의 위치 등을 결정함으로써, 연결 파이프(30)의 제작을 위한 하나 이상의 후보 제작 도면을 생성한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 후보 제작 도면들(30a, 30b)을 보여주는 예시도이다. 도 4를 참조하면, 파이프들의 형상 정보(10, 20)에 따라 다양한 형상의 후보 연결 파이프들에 대한 후보 제작 도면들(30a, 30b)이 생성되고, 표시부(150)에 표시될 수 있다.
도 4에는 설명의 편의상 2개의 후보 제작 도면(30a, 30b)이 생성된 예가 도시되어 있으나, 3개 이상의 후보 제작 도면들이 생성될 수도 있다. 또한, 주변 간섭 구조물 등의 제약 조건들이 존재하는 경우, 하나의 후보 제작 도면이 생성될 수도 있다.
표시부(150)에는 작업자가 후보 제작 도면들(30a,30b) 중 하나를 선택할 수 있는 선택 항목(151, 152)이 제공될 수 있다. 또한 표시부(150)에는 선택된 후보 제작 도면을 기초로, 연결 파이프의 제작 도면을 생성할 것을 지시하는 제작도면 생성 항목(153)이 제공될 수 있다.
따라서, 작업자가 후보 제작 도면을 선택하여 연결 파이프의 제작 도면을 생성할 수 있다. 작업자가 후보 제작 도면의 선택을 변경하지 않는 경우, 제작도면 생성부(160)에 의해 선택된 후보 제작 도면이 디폴트로 결정되어 연결 파이프의 제작 도면으로 생성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 연결 파이프의 제작 도면을 보여주는 도면이다. 도 4 및 도 5의 예에서, 제1 후보 제작 도면(30a)이 연결 파이프의 제작 도면으로 생성된다. 연결 파이프의 제작 도면은 2차원 도면(사시도, 육면도 등)으로 출력될 수 있으며, 해당 제작 도면에 의거하여 연결 파이프의 제작이 수행될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 연결 파이프(30)의 제작 도면을 생성하는 것을 보여주는 예시도이다. 도 2, 도 6 및 도 7을 참조하면, 주변 구조물의 간섭 정보 및 후보 파이프들의 조립 오차 예측 결과에 기초하여 연결 파이프의 제작 도면을 생성하기 위하여, 후보 제작 도면들(30a, 30b)은 간섭정보 산출부(163) 및 조립오차 예측부(164)로 제공된다.
간섭정보 산출부(163)는 후보 제작 도면들(30a, 30b) 각각의 후보 연결 파이프와 간섭되는 구조물(40)의 간섭 정보를 산출한다. 구조물(40)은 현장에 기 설치되어 있는 구조물(의장품 등)일 수도 있고, 현장에 설치되지 않은 구조물일 수도 있다. 현장에 설치되지 않은 구조물의 정보는 3차원 설계 모델에서 추출될 수 있다.
조립오차 예측부(164)는 후보 제작 도면들(30a, 30b) 각각의 후보 연결 파이프의 형상에 기초하여, 후보 연결 파이프와 파이프들 간의 조립 오차를 예측한다. 후보 연결 파이프와 파이프들 간의 조립 오차는 후보 연결 파이프의 형상과, 후보 연결 파이프의 길이, 파이프들의 위치, 파이프들 간의 거리 등의 변수들에 따라 산출될 수 있다.
해당 변수들과 조립 오차 간의 관계는 다양한 방식으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 통계 데이터에 근거하여, 파이프 형상, 위치 등의 요인들과 파이프 조립 오차의 연관도를 산출하거나, 후보 연결 파이프의 길이나 직관 및 곡관의 비율 등에 따른 조립 오차의 함수를 설정하는 등의 다양한 방식으로 변수들에 의한 조립 오차를 예측할 수 있다.
후보 제작 도면들(30a, 30b) 중 연결 파이프의 제작 도면으로 결정될 하나의 후보 제작 도면을 결정하기 위하여, 구조물(40)과 후보 연결 파이프 간의 간섭 정보 및 후보 연결 파이프와 파이프들 간의 조립 오차 예측 값은 제작도면 결정부(165)로 제공된다.
제작도면 결정부(165)는 구조물(40)과 후보 연결 파이프 간의 간섭 정보, 및 후보 연결 파이프와 파이프들 간의 조립 오차 예측 값에 기초하여, 후보 제작 도면들(30a, 30b) 중 하나의 후보 제작 도면을 선택하고, 선택한 후보 제작 도면을 표시부(150) 상에 디폴트로 표시한다. 이때, 구조물 간의 간섭이 없고, 조립 오차 예측 값이 작은 후보 연결 파이프가 후보 제작 도면으로 선택될 수 있다.
도 7의 예에서, 연결 파이프(30)와 구조물(40) 간의 간섭으로 인해, 후보 제작 도면들(30a, 30b) 중 제2 후보 제작 도면(30b)이 디폴트로 선택되어 있으며, 작업자가 제작도면 생성 항목(153)을 선택하면, 제2 후보 제작 도면(30b)에 따라 연결 파이프(30)의 제작 도면이 생성된다.
만약, 제2 후보 제작 도면(30b)이 디폴트로 선택되었음에도 불구하고, 작업자가 제1 후보 제작 도면(30a)을 선택한 경우, 구조물(40) 간섭을 해소하기 위해 구조물(40)의 설치 위치를 변경할 필요가 있음을 표시부(150) 상에 표시하여 작업자에게 알릴 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 작업 현장에 기설치된 현물 파이프들에 대한 3차원 형상 스캐닝 기반으로 연결 파이프의 제작 도면을 자동으로 생성할 수 있다. 연결 파이프의 설계 도면에 따라 연결 파이프를 제작하는 경우, 기설치된 파이프들의 설치 오차로 인해 연결 파이프 조립이 불가할 수 있으나, 본 실시예에 의하면, 파이프들의 설치 오차에 불구하고 연결 파이프에 의해 파이프들을 조립할 수 있다.
또한, 주변 간섭 구조물 간의 간섭 정보와, 기설치된 파이프들 간의 조립 오차 예측 값을 반영하여 연결 파이프의 제작 도면을 생성하고, 해당 제작 도면에 따라 연결 파이프를 제작함으로써, 연결 파이프가 파이프들에 조립되지 않는 경우를 최소화하여 작업 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 작업 정보 제공 방법의 흐름도이다. 도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따라 연결 파이프와 파이프들 간의 조립을 시뮬레이션하는 것을 보여주는 도면이다.
도 1, 도 8 내지 도 12를 참조하면, 상술한 과정에 의해 생성된 제작 도면에 따라 연결 파이프(30)가 제작되면, 제작된 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보가 스캐너(200)에 의해 획득되어 조립 시뮬레이션부(170)로 제공된다.
조립 시뮬레이션부(170)는 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보와, 파이프들의 3차원 형상 정보(10, 20) 간의 가상 조립 시뮬레이션을 수행하여, 연결 파이프(30)와 파이프들 간의 조립 가능 여부 및 예측 오차를 결정한다.
일 실시예에서, 조립 시뮬레이션부(170)는, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 일단이 파이프들 중 제1 파이프의 3차원 형상 정보(10)에 조립되는 제1 조립 상태와, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 타단이 파이프들 중 제2 파이프의 3차원 형상 정보(20)에 조립되는 제2 조립 상태 사이에서, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 위치 및/또는 방향을 기설정된 간격으로 미세 조정하면서, 연결 파이프(30)와 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 먼저 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 일단이 파이프들 중 제1 파이프의 3차원 형상 정보(10)에 조립되는 제1 조립 상태에서, 연결 파이프(30)와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단한다(S10).
도 9는 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 일단이 제1 파이프의 3차원 형상 정보(10)에 조립되는 제1 조립 상태에서, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 타단과 제2 파이프의 3차원 형상 정보(20) 간의 조립 오차(E1, E2)를 산출한 것을 보여주는 도면이다.
만약, 도 9와 같은 제1 조립 상태에서 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보와 제1 파이프의 3차원 형상 정보 간의 조립 오차(E1, E2)가 기준값 이내인 경우, 연결 파이프(30)를 파이프들 사이에 조립할 수 있는 것으로 판단한다.
만약, 제1 조립 상태에서 연결 파이프(30)의 조립이 불가능한 것으로 판단되면, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 타단이 파이프들 중 제2 파이프의 3차원 형상 정보(20)에 조립되는 제2 조립 상태에서, 연결 파이프(30)와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단한다(S20).
도 10은 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 타단이 제2 파이프의 3차원 형상 정보(20)에 조립되는 제2 조립 상태에서, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 일단과 제1 파이프의 3차원 형상 정보(10) 간의 조립 오차(E3, E4)를 산출한 것을 보여주는 도면이다.
만약, 도 10과 같은 제2 조립 상태에서 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보와 제2 파이프의 3차원 형상 정보 간의 조립 오차(E3, E4)가 기준값 이내인 경우, 연결 파이프(30)를 파이프들 사이에 조립할 수 있는 것으로 판단한다.
만약, 제2 조립 상태에서 연결 파이프(30)의 조립이 불가능한 것으로 판단되면, 상기 제1 조립 상태와 상기 제2 조립 상태 사이에서 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보를 기설정된 간격으로 미세 조정하면서 연결 파이프(30)와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단한다.
일 실시예에서, 상기 제1 조립 상태(도 9 참조)에서의 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 배열 정보와, 상기 제2 조립 상태(도 10 참조)에서의 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 배열 정보를 이용하여, 연결 파이프(30)의 조정 기준점을 결정한다(S30).
도 11을 참조하면, 제1 조립 상태(S1)에서의 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 가상의 중심축(C1)을 산출하고, 제2 조립 상태(S2)에서의 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 가상의 중심축(C2)을 산출한 후, 제1 조립 상태(S1)에서의 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 중심축(C1)과 제2 조립 상태(S2)에서의 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보의 중심축(C2)의 교점을 산출하여, 이를 조정 기준점(R)으로 결정할 수 있다. 만약, 중심축들(C1, C2) 간의 교점이 복수개 형성되는 경우, 교점들의 중심점을 조정 기준점(R)으로 결정할 수 있다.
도 12는 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보가 제1 조립 상태(도 8) 및 제2 조립 상태(도 9) 사이에서 파이프들에 조립되는 제3 조립 상태에서, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보와 파이프들의 3차원 형상 정보 간의 조립 오차(E5 ~ E8)를 산출한 것을 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 12를 참조하면, 조정 기준점(R)이 산출되면(S30), 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보를 조정 기준점(R)을 기준으로 기설정된 간격으로 미세 조정하면서, 연결 파이프(30)와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단한다(S40).
연결 파이프(30)와 파이프들 간의 조립 오차(E1 ~ E8)는 플랜지의 위치 및 각도 오차, 플랜지홀의 위치 및 각도 오차, 파이프 내경 간의 위치 및 각도 오차 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
미세 조정은 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보를 설정된 간격으로 회전시키거나 이동시켜 수행될 수 있다. 이때, 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보를 미세 조정하면서 측정된 조립 오차들 중 적어도 하나가 기준값 이내인 경우, 연결 파이프(30)를 상기 파이프들 사이에 조립할 수 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 9 및 도 10의 도시와 같은 제1 및 제2 조립 상태에서, 조립 오차(E1 ~ E4)가 허용 오차를 초과하더라도, 도 12의 도시와 같이 제1 및 제2 조립 상태 사이의 제3 조립 상태에서 연결 파이프(30)와 파이프들 간의 조립 오차(E5 ~ E8)가 허용 오차를 만족하는 경우, 연결 파이프(30)를 기설치된 파이프들에 조립 가능한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 조립 시뮬레이션부(170)는 가장 작은 조립 오차를 나타내는 연결 파이프(30)와 파이프들의 조립 상태를 표시부에 표시하여 작업자에게 제공함으로써, 작업자가 연결 파이프(30)의 조립 작업을 원활하게 수행하는데 도움을 줄 수 있으며, 파이프들과 연결 파이프의 조립 작업을 한번에 성공할 수 있다.
연결 파이프와 파이프들 간의 가상 조립 시뮬레이션 결과는 도면의 형태로 자동 출력되어 작업자에게 제공될 수 있다. 연결 파이프(30)의 3차원 형상 정보를 미세 조정하면서 산출된 모든 조립 오차가 기준 범위를 만족하지 않는 경우, 연결 파이프(30)와 파이프들의 조립이 불가능한 것으로 판단한다. 이와 같이, 연결 파이프와 파이프들 간의 조립 오차로 인해 수정 작업이 요구되는 경우, 수정 작업 도면이 작업자에게 제공될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연결 파이프와 파이프들 간의 가상 조립 시뮬레이션에 의해, 연결 파이프를 조립하는 작업을 수행하기 전에 연결 파이프의 조립 가능 여부를 미리 판단하여, 연결 파이프의 조립 불가능시 수정 작업, 연결 파이프 재제작 등의 후속 조치를 수행할 수 있다. 따라서, 조립이 불가능한 연결 파이프를 현장으로 이송하여 설치하는데 낭비되는 시간을 줄여 공정 기일을 단축할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10, 20: 파이프들의 3차원 형상 정보 11, 21: 파이프 본체
12, 22: 플랜지 13, 23: 플랜지홀
30: 연결 파이프 30a, 30b: 후보 제작 도면
40: 구조물 100: 작업 정보 제공 장치
110: 제어부 120: 사용자 인터페이스부
130: 저장부 140: 통신부
150: 표시부 160: 제작도면 생성부
161: 파이프정보 결정부 162: 후보제작도면 생성부
163: 간섭정보 산출부 164: 조립오차 예측부
165: 제작도면 결정부 170: 조립 시뮬레이션부
200: 스캐너

Claims (8)

  1. 이격 설치된 파이프들을 연결 파이프에 의해 연결시키기 위한 작업 정보를 제공하는 작업 정보 제공 방법으로서,
    상기 파이프들 각각의 3차원 형상 정보로부터, 상기 파이프들 각각의 파이프 내경, 플랜지의 위치와 방향, 및 상기 플랜지에 형성된 플랜지홀들의 위치와 직경을 포함하는 파이프 정보를 결정하는 단계;
    상기 파이프 정보에 기초하여 상기 연결 파이프의 제작을 위한 복수의 상이한 후보 제작 도면을 생성하는 단계;
    상기 복수의 상이한 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프와 간섭되는 구조물의 간섭 정보를 획득하는 단계;
    상기 복수의 상이한 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프의 형상에 기초하여 상기 후보 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 오차를 예측하는 단계;
    상기 간섭 정보 및 상기 조립 오차에 기초하여 상기 복수의 상이한 후보 제작 도면 중의 하나를 결정하여 상기 연결 파이프의 제작 도면을 생성하는 단계;
    상기 파이프들 및 상기 제작 도면에 따라 제작된 연결 파이프에 대해 3차원 형상 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보와, 상기 파이프들의 3차원 형상 정보 간의 조립을 시뮬레이션하여 조립 가능 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 조립 가능 여부를 판단하는 단계는,
    상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 일단이 상기 파이프들 중 제1 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제1 조립 상태에서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 제1 단계;
    상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 타단이 상기 파이프들 중 제2 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제2 조립 상태에서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 제2 단계; 및
    상기 제1 조립 상태 및 상기 제2 조립 상태에서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립이 불가능한 경우, 상기 제1 조립 상태와 상기 제2 조립 상태 사이에서 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 기설정된 간격으로 조정하면서 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 제3 단계;를 포함하고,
    상기 제3 단계는,
    상기 제1 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 중심축과, 상기 제2 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 중심축의 교점을 산출하여, 상기 교점을 상기 연결 파이프의 조정 기준점으로 결정하는 단계; 및
    상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 상기 조정 기준점을 기준으로 상기 기설정된 간격으로 회전시키면서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 작업 정보 제공 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 이격 설치된 파이프들을 연결 파이프에 의해 연결시키기 위한 작업 정보를 제공하는 작업 정보 제공 장치로서,
    상기 파이프들 및 제작 도면에 따라 제작된 상기 연결 파이프에 대하여 3차원 형상 정보를 획득하는 스캐너;
    상기 파이프들 각각의 3차원 형상 정보를 이용하여, 상기 제작 도면을 생성하는 제작도면 생성부; 및
    상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보와, 상기 파이프들의 3차원 형상 정보 간의 조립을 시뮬레이션하여 조립 가능 여부를 판단하는 조립 시뮬레이션부;를 포함하고,
    상기 제작도면 생성부는,
    상기 파이프들 각각의 3차원 형상 정보로부터, 상기 파이프들 각각의 파이프 내경, 플랜지의 위치와 방향, 및 상기 플랜지에 형성된 플랜지홀들의 위치와 직경을 포함하는 파이프 정보를 결정하는 파이프정보 결정부;
    상기 파이프 정보에 기초하여, 상기 연결 파이프의 제작을 위한 복수의 상이한 후보 제작 도면을 생성하는 후보제작도면 생성부;
    상기 복수의 상이한 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프와 간섭되는 구조물의 간섭 정보를 산출하는 간섭정보 산출부;
    상기 복수의 상이한 후보 제작 도면 각각의 후보 연결 파이프의 형상에 기초하여, 상기 후보 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 오차를 예측하는 조립오차 예측부; 및
    상기 간섭 정보 및 상기 조립 오차에 기초하여, 상기 복수의 상이한 후보 제작 도면 중의 하나를 결정하여 상기 연결 파이프의 제작 도면을 생성하는 제작도면 결정부;를 포함하고,
    상기 조립 시뮬레이션부는,
    상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 일단이 상기 파이프들 중 제1 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제1 조립 상태와, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 타단이 상기 파이프들 중 제2 파이프의 3차원 형상 정보에 조립되는 제2 조립 상태 사이에서, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 기설정된 간격으로 조정하면서, 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하고,
    상기 조립 시뮬레이션부는,
    상기 제1 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 중심축과, 상기 제2 조립 상태에서의 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보의 중심축의 교점을 산출하여, 상기 교점을 상기 연결 파이프의 조정 기준점으로 결정하고, 상기 연결 파이프의 3차원 형상 정보를 상기 조정 기준점을 기준으로 상기 기설정된 간격으로 조정하면서 상기 연결 파이프와 상기 파이프들 간의 조립 가능 여부를 판단하는 작업 정보 제공 장치.
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