KR102037331B1 - 플랜트 정밀 시공 지원 시스템 및 공간 정합성 검증 방법 - Google Patents

플랜트 정밀 시공 지원 시스템 및 공간 정합성 검증 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실제 공간을 3차원 설계 도면에 반영하는 플랜트 시공과 유지보수를 지원하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템 및 공간 정합성 검증 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 공간 정합성을 검증하는 방법은, 실제의 작업 공간에서 측량된 하나 이상의 기준점 좌표를 포함하는 측량 데이터를 수신하는 단계; 상기 기준점 측량 데이터에 포함된 기준점 좌표와 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간의 차이가 허용오차 이상이면, 상기 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표가 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

플랜트 정밀 시공 지원 시스템 및 공간 정합성 검증 방법{System for detailedly supporting plant construction and method for verifying space matching}
본 발명은 플랜트 시공을 지원하는 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제 공간을 3차원 설계 도면에 반영하는 플랜트 시공과 유지보수를 지원하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템 및 공간 정합성 검증 방법에 관한 것이다.
대규모 투자가 요구되는 반도체 FAB 라인 건설 등의 플랜트는 대규모의 기술력이 집약되어 있을 뿐만 아니라, 많은 전문가들이 협업을 통해서 플랜트 시공을 진행하게 되므로 플랜트 시공을 완료하는데도 시간이 오래 소요된다. 이러한 플랜트 시공 기간을 단축하고 플랜트에 대한 유지보수를 수행하기 위하여, 플랜트 시공을 전산화하여 지원하는 시스템이 개발되었다. 아래의 특허문헌은 스마트플랜트 협업시스템에 적용되는 3D 배관설계지원 프로그램 장치에 관하여 개시한다.
상기 시스템은, 플랜트가 시공되는 공간이 가상으로 구현된 가상의 작업 공간을 각 분야의 작업자들에게 제공하고, 각각의 작업자들은 협업을 통하여 3차원의 가상 공간에 자신이 담당하는 설비 또는 배관을 설치하여 상기 가상 공간에서 우선적으로 플랜트 시공(즉, 설비 설치와 배관 연결 등)에 대한 시뮬레이션을 수행하게 된다. 이러한 시뮬레이션을 통하여 배관 간섭 등과 같이 실제 작업에서 발생할 수 있는 오류를 최소화하고, 플랜트 시공에 대한 스케줄을 조정한다. 또한, 상기 가상의 3차원 작업 공간에서의 시공 시뮬레이션이 완료되면, 시뮬레이션 완료된 설비와 배관이 연결되고 배치되는 도면(일명 ISO 도면)이 각 시공업체에 제공되고, 각 시공업체는 제공된 도면을 이용하여 실제 공간에서 플랜트 시공을 수행한다.
일반적으로 상기 시스템은 사전에 획득한 BIM(Building information modeling) 데이터를 이용하여, 가상 시공 공간을 구축한다. 그런데 상기 BIM 설계 데이터는 건물 시공을 위한 도면으로서, 실제로 건설된 건물 내부 공간과 상기 BIM 설계 데이터 간에 차이가 발생할 수 있다. 즉, 준공 완료된 건물 내부 공간과 상기 BIM 설계 데이터 간의 동일하지 않은 차이가 발생할 수 있다.
이러한 오차가 발생한 BIM 설계 데이터를 이용하여 가상 시공 공간을 구축할 경우, 시뮬레이션 완료된 3차원 설계 도면에서 나타내는 공간과 실제 시공 현장에서의 공간 간에 오차가 발생하게 된다. 3차원 제작 도면과 실제 시공 현장 간에 오차가 발생함에 따라, 실제 현장에서 작업하는 각 업체의 작업자는 별도의 도면을 따로 제작하게 되고, 해당 도면에 따라 배관 연결과 설비 설치를 수행하기도 한다. 이 경우, 제작 도면과 실제 현장에서 이용되는 도면이 이원화되는 문제점이 발생한다.
또한, 제작 도면과 시공 현장의 실제 상황의 차이가 발생함에 따라, 플랜트의 시공이 완료된 후에 플랜트를 유지보수하는데도 문제점이 발생할 수 있다.
한국등록특허 제10-1860276호 (공고일자 : 2018년06월27일)
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 실제 시공 공간이 반영되도록 BIM 설계 데이터를 보정하고 보정된 BIM 설계 데이터를 토대로 3차원의 가상 시공 현장을 작업자들에 제공하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템 및 공간 정합성 검증 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 3차원 설계 도면에서 모델링된 설비, 배관에 대한 정합성을 검증하여, 검증 결과에 따라 3차원 설계 도면을 실제 작업 현장과 일치시키는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1측면에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 공간 정합성을 검증하는 방법은, 실제의 작업 공간에서 측량된 하나 이상의 기준점 좌표를 포함하는 측량 데이터를 수신하는 단계; 상기 기준점 측량 데이터에 포함된 기준점 좌표와 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간의 차이가 허용오차 이상이면, 상기 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표가 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 보정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 실제의 작업 공간에 배치된 구조물을 입체적으로 스캔한 구조물 스캔 데이터를 수신하는 단계; 상기 구조물 스캔 데이터에서 구조물에 대한 대표 좌표를 설정하는 단계; 및 상기 BIM 설계 데이터에서 사전에 설정된 구조물의 대표 좌표와 상기 구조물 스캔 데이터에서 설정한 구조물의 대표 좌표 간에 차이를 확인하고, 상기 차이가 허용오차 이상이면 상기 BIM 설계 데이터의 구조물의 대표 좌표가 상기 구조물 스캔 데이터에 설정한 구조물의 대표 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 추가 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대표 좌표를 설정하는 단계는, 상기 구조물이 배치되는 영역을 상기 BIM 설계 데이터에서 확인하는 단계; 상기 확인한 영역과 매칭되는 상기 구조물 스캔 데이터의 영역에서, 상기 구조물의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 가지는 점들을 상기 구조물로서 인식하는 단계; 및 상기 구조물의 대표 좌표 설정 정보를 데이터베이스의 라이브러리에서 확인하고, 상기 확인한 설정 정보를 토대로 상기 인식한 구조물에서 대표 좌표를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 보정한 BIM 설계 데이터를 토대로 가상의 3차원 작업 공간을 구현하고, 상기 가상의 3차원 작업 공간에서 설비 또는 배관을 대상으로 시공하는 시뮬레이션 작업을 수행하고, 이 시뮬레이션 작업이 완료된 설비 또는 배관을 토대로 3차원 설계 도면을 제작하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법은, 실제의 작업 공간에 설치된 설비를 입체적으로 스캔한 3차원 스캔 데이터를 수신하는 단계; 상기 3차원 스캔 데이터에서 설비에 대한 특징 좌표를 설정하는 단계; 및 상기 3차원 설계 도면에서 사전에 설정된 설비의 특징 좌표와 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한 설비의 특징 좌표 간에 차이를 확인하고, 상기 차이가 허용오차 이상이면 상기 3차원 설계 도면의 설비 특징 좌표가 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한 설비의 특징 좌표로 변경되도록 상기 3차원 설계 도면을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 실제의 작업 공간에 설치된 배관을 입체적으로 스캔한 3차원 스캔 데이터를 수신하는 단계; 상기 3차원 스캔 데이터에서 배관을 인식하고, 이 배관이 위치한 영역을 상기 3차원 스캔 데이터에서 확인하는 단계; 상기 3차원 설계 도면에서 상기 배관이 위치하는 영역과 상기 3차원 스캔 데이터에서 확인한 상기 배관의 영역의 일치율을 확인하는 단계; 및 상기 확인한 일치율이 임계범위를 벗어나면 상기 3차원 스캔 데이터에 표출된 상기 배관의 위치를 토대로, 상기 3차원 설계 도면에서 나타내는 상기 배관의 위치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2측면에 따른, 공간 정합성을 검증하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템은, BIM 설계 데이터를 저장하는 데이터베이스; 실제의 작업 공간에서 측량된 하나 이상의 기준점 좌표를 포함하는 측량 데이터를 수신하는 데이터 획득부; 및 상기 기준점 측량 데이터에 포함된 기준점 좌표와 상기 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 비교하여, BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간의 차이가 허용오차 이상이면, 상기 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표가 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 보정하는 공간정보 검증부를 포함한다.
본 발명은 측량기기를 통해서 측량된 데이터와 BIM 설계 데이터를 비교하여 BIM 설계 데이터의 정합성을 검증한 후, 검증 결과를 BIM 설계 데이터에 반영하여 보정함으로써, BIM 설계 데이터에서 나타나는 공간 정보와 실제 시공 현장의 공간 정보를 일치시키는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 기준점 비교와 구조물 비교를 통해서 BIM 설계 데이터와 측량된 데이터의 정합성을 검증하기 때문에, 실제 시공 현장의 공간 정보를 BIM 설계 데이터에 정확하게 반영하는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 3차원 스캔 데이터와 3차원 설계 도면 간의 정합성을 검증하여, 실제 현장에서의 배관/설비의 설치 상태를 기 제작된 3차원 설계 도면에 반영함으로써, 3차원 설계 도면과 실제 현장에서의 배관/설비의 시공 상태를 일치시키는 장점이 있다.
게다가, 본 발명은 3차원 설계 도면과 실제 현장에서의 배관/설비의 시공 상태를 일치되게 함으로써, 상기 3차원 설계 도면으로 토대로 진행되는 플랜트 유지 보수를 용이하게 하는 장점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템이 적용되는 환경을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 플랜트 시공에 필요한 업무 지원을 수행하는 개괄적인 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 BIM 설계 데이터를 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 BIM 설계 데이터에 설정된 기준 좌표와 기준점 측량 데이터에 포함된 기준 좌표 간의 오차를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
도 6은 BIM 설계 데이터에 설계된 구조물 대표 좌표와 구조물 스캔 데이터에서 설정된 구조물 대표 좌표 간의 오차를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 3차원 설계 도면의 설비에 대한 정합성을 검증하여 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 3차원 설계 도면에 포함된 설비 특징 좌표와 3차원 스캔 데이터에 포함된 설비 특징 좌표 간의 오차를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 3차원 설계 도면의 배관에 대한 정합성을 검증하여 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 3차원 설계 도면에 포함된 배관과 3차원 스캔 데이터에 포함된 배관의 상태를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템이 적용되는 환경을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)은 네트워크(300)를 통하여 하나 이상의 통신 단말(100)과 통신한다. 상기 네트워크(300)는 외부와의 연결이 차단된 사설 네트워크일 수 있다. 또한, 상기 네트워크(300)는 와이파이, 블루투스 등과 같은 근거리 무선통신을 지원할 수 있으며, 또한 유선통신을 지원할 수도 있다.
통신 단말(100)은 네트워크(300)를 통하여 플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)에 접속하여, 3차원 설계 도면을 획득하거나 가상의 작업 공간에서 시공 작업을 시뮬레이션할 수 있다. 상기 통신 단말(100)은 이동하면서 통신이 가능한 이동통신단말 또는 개인용 컴퓨터 등이 채택될 수 있다.
플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)은 많은 수의 작업자들이 플랜트 시공을 협업하고 시뮬레이션할 수 있는 가상의 3차원 작업 공간을 제공한다. 또한, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)은 BIM(Building information modeling) 데이터를 검증하고, 검증 결과를 반영하여 BIM 설계 데이터를 보정한다. 상기 BIM 설계 데이터는, 플랜트가 설치되는 공간에 대한 3차원 모델링 정보를 나타내는 것으로서, 벽, 기둥 등과 같은 구조물이 설치된 지점의 좌표와 구조물의 크기와 높이, 넓이 등을 포함한다. 본 발명에 따른 BIM 설계 데이터에는 하나 이상의 기준점이 설정되어 있다.
또한, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)은 가상의 작업 공간에서 3차원 모델링된 3차원 설계 도면의 정합성을 검증하고, 정합성 검증 결과를 반영하여 3차 설계 도면을 보정한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)은 통신부(210), 공간정보 검증부(220), 데이터 획득부(230), 가상 시공 지원부(240), 정합성 검증부(250) 및 데이터베이스(260)를 포함하며, 이러한 구성요소들은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 통해서 구현될 수 있다.
또한, 상기 플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)은 하나 이상의 프로세서와 메모리를 포함할 수 있으며, 상기 공간정보 검증부(220), 데이터 획득부(230), 가상 시공 지원부(240) 및 정합성 검증부(250)는 상기 프로세서가 의해 실행되는 프로그램 형태로 상기 메모리에 탑재될 수도 있다.
데이터베이스(260)는 디스크 장치와 같은 저장수단으로서, BIM 설계 데이터, 3차원 설계 도면 등을 저장한다. 상기 3차원 설계 도면은 설비, 배관이 설치되고 연결되는 3차원적인 데이터를 나타낸 것으로서, 설비/배관의 설치 영역 정보, 설비/배관의 속성 정보, 설비/배관의 연결 정보 등을 포함한다. 여기서 설비는, 가스 공급 장치, 전기 제어 장치, 연료 공급 장치 등과 같이 독립적으로 동작하는 장치이다. 배관은 가스, 유체 등이 공급/배출되는 통로를 형성하고 설비와 연결된다.
또한, 데이터베이스(260)는 각 설비의 모델링 정보, 각 배관의 모델링 정보를 저장한다. 상기 설비 모델링 정보에는 설비의 유형, 설비의 모델 정보, 설비의 속성, 형상, 부피, POC(Point Of Connection), POC의 관경 등이 포함된다. 또한, 배관 모델링 정보에는 배관의 모델 정보, 배관의 유형, 배관의 모델 정보, 배관의 속성, 형상, 부피, POC, POC의 관경 등이 포함된다. 상기 배관 모델링 정보 및 설비의 모델링 정보는 라이브러리 형태로 데이터베이스에 저장된다. 상기 데이터베이스(260)의 라이브러리는, 각 설비의 특징 좌표에 대한 설정 정보를 포함하고, 더불어 각 배관의 특징 좌표에 대한 설정 정보를 포함한다. 상기 특징 좌표는 설비/배관의 대표적인 특징을 나타낼 수 있는 지점에 대한 좌표로서 나타내는 것으로서, 설비/배관은 복수의 특징 좌표가 설정될 수 있다. 또한, 데이터베이스(260)는 각 구조물의 대표 좌표에 대한 설정 정보를 저장한다. 상기 구조물의 대표 좌표는 해당 구조물의 형상을 나타내는 좌표로서, 예를 들어, 구조물이 사각 기둥인 경우, 하단의 네 모서리가 대표 좌표로서 설정되어 데이터베이스(260)에 저장될 수 있다. 또 다른 예로서, 구조물이 측벽인 경우, 네 모서리가 대표 좌표로서 설정되어 데이터베이스(260)에 저장될 수 있다.
통신부(210)는 네트워크(300)를 통하여, 하나 이상의 통신 단말(100) 또는 서버와 통신하는 기능을 수행한다.
데이터 획득부(230)는 BIM 설계 데이터, 기준점 측량 데이터, 구조물 스캔 데이터, 3차원 스캔 데이터 중에서 하나 이상 획득하는 기능을 수행한다. 상기 데이터 획득부(230)는 네트워크(300)를 통하여, 관리자의 통신 단말(100)과 통신함으로써, 상기 BIM 설계 데이터, 기준점 측량 데이터, 구조물 스캔 데이터, 3차원 스캔 데이터 중 하나 이상을 수신할 수 있다. 또는 데이터 획득부(230)는 USB 포트 등과 같은 외부 인터페이스를 통하여, 외부 저장장치에 저장된 상기 BIM 설계 데이터, 기준점 측량 데이터, 구조물 스캔 데이터 또는 3차원 스캔 데이터를 획득할 수 있다.
여기서, 기준점 측량 데이터는 토탈 스테이션과 같은 측량 기기를 이용하여 측량된 데이터로서, 사전에 설정된 하나 이상의 기준점에 대한 측량 좌표를 포함한다. 또한, 구조물 스캔 데이터는, 건물 공간 내에 형성된 기둥, 벽 등과 같은 구조물에 대한 측량 데이터로서, 3차원 점들의 집합인 포인트 클라우드 형태를 가진다. 즉, 구조물 스캔 데이터는 구조물의 형상을 나타내는 복수의 점 좌표가 3차원적으로 표현된 것이다.
상기 3차원 스캔 데이터는, 3차원 스캐너를 통해서 획득한 데이터로서, 구조물 스캔 데이터와 유사하게 점들의 집합인 포인트 클라우드 행태를 가진다. 그러나 상기 3차원 스캔 데이터에는 설비/배관을 나타내는 점들이 3차원적으로 형성되어 있다. 부연하면, 구조물 스캔 데이터는 설비와 배관이 건물 내에 설치되기 전에 건물 내의 구조물을 대상으로 측정된 데이터이고, 3차원 스캔 데이터는 설비만이 설치된 내부 공간 또는 설비와 배관이 설치되고 연결된 내부 공간에서 측정한 공간 데이터이다.
데이터 획득부(230)는 획득한 데이터를 데이터베이스(260)에 저장한다. 상기 데이터 획득부(230)는 BIM 설계 데이터를 사전에 설정된 규격으로 변환한 후에 데이터베이스(260)에 저장할 수도 있다.
공간정보 검증부(220)는 기준점 측량 데이터 및 구조물 스캔 데이터 중에서 하나 이상과 BIM 설계 데이터를 비교하여 정합성을 검증하고, 정합성 검증 결과에 따라 BIM 설계 데이터를 선택적으로 보정한다.
구체적으로, 공간정보 검증부(220)는 기준점 측량 데이터에 포함된 기준점 좌표와 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 비교하여 BIM 설계 데이터의 정합성을 검증한다. 부연하면, 초기에 획득되어 데이터베이스(260)에 저장된 BIM 설계 데이터는, 실제 준공된 공간 정보와 오차가 발생할 수 있다. 즉, 건설사로부터 전달받은 초기의 BIM 설계 데이터는 실제 준공된 공간 정보와 차이가 발생할 수 있으며, 공간정보 검증부(220)는 공간 내에서 실제 측정된 기준점 측량 데이터와 BIM 설계 데이터를 비교 분석하여, BIM 설계 데이터와 실제 건물 공간 간의 정합성을 검증한다. 여기서 기준점은 건물 내의 특정 지점으로 육안으로 확인 가능하도록 건물 내에 표식 처리될 수 있으며, 복수 개로 설정될 수 있다. 상기 기준점은 BIM 설계 데이터 내에서도 설정되어 있으며, 관리자는 토탈스테이션과 같은 측정 장비를 이용하여 기준점에 해당하는 좌표를 실제 공간에서 각각 측정할 수 있다. 공간정보 검증부(220)는 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간에 허용오차 이상으로 오차가 발생하는 경우, BIM 설계 데이터의 기준점 좌표가 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록, 상기 BIM 설계 데이터를 보정한다.
또한, 공간정보 검증부(220)는 데이터 획득부(230)을 통해 측량된 구조물 스캔 데이터가 획득되면, 데이터베이스(260)의 BIM 설계 데이터와 상기 구조물 스캔 데이터를 비교하여 BIM 설계 데이터의 정합성을 추가적으로 검증한다. 상기 공간정보 검증부(220)는 상기 구조물 스캔 데이터와 상기 BIM 설계 데이터에 따라 3차원 모델링된 건물 도면을 중첩시켜 화면에 출력하고, 상기 중첩시킨 화면을 통해서 구조물 스캔 데이터(즉, 포인트 클라우드)에서 각 구조물의 대표 좌표를 관리자에게 요청하여 입력받을 수 있다. 공간정보 검증부(220)는 구조물의 대표 좌표를 관리자로부터 입력받으면, 구조물 스캔 데이터의 대표 좌표와 상기 BIM 설계 데이터의 대표 좌표를 동일한 구조물끼리 비교하여, BIM 설계 데이터의 정합성을 추가적으로 검증한다.
또 다른 실시 형태로서, 공간정보 검증부(220)는 구조물 스캔 데이터에서의 이미지 분석을 통하여, 각 구조물의 대표 좌표를 자동적으로 설정하고, 이렇게 자동적으로 설정된 각 구조물의 대표 좌표와 BIM 설계 데이터의 구조물 대표 좌표를, 동일한 구조물을 기준으로 비교하여, BIM 설계 데이터와 구조물 스캔 데이터 간의 정합성을 검증할 수 있다. 상기 공간정보 검증부(220)는 BIM 설계 데이터에 모델링된 구조물의 형상과 구조물 스캔 데이터에 점집합 이미지(즉, 포인트 클라우드 이미지)를 비교하여, 상기 구조물 스캔 데이터에서 구조물을 자동으로 인식하고, 이 인식한 구조물에서 대표 좌표를 자동으로 설정할 수 있다. 바람직하게, 공간정보 검증부(220)는 BIM 설계 데이터에서 구조물이 위치하는 영역을 미리 확인하고, 상기 확인한 영역과 이 영역 주변에 위치하는 점들의 형상 중에서 상기 구조물의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 나타내는 점들을 구조물로서 인식하고, 이 구조물을 이루는 점들 중에서 대표 좌표를 자동으로 설정할 수 있다.
상기 공간정보 검증부(220)는 상기 정합성 검증 결과, 구조물 스캔 데이터의 대표 좌표와 BIM 설계 데이터의 대표 좌표 간에 허용오차 이상으로 오차가 발생하는 경우, 상기 BIM 설계 데이터에 포함된 구조물 대표 좌표가 상기 구조물 스캔 데이터의 구조물 대표 좌표로 변경되도록, 상기 BIM 설계 데이터를 추가적으로 보정한다.
가상 시공 지원부(240)는 최종 보정된 BIM 설계 데이터를 토대로, 플랜트가 시공되는 현장 내부를 그대로 재현한, 3차원 가상 공간을 작업자들에게 제공하고, 작업자들로 하여금 상기 3차원 가상 공간에서 모의 시공이 진행되도록 유도한다. 이때, 작업자들은 자신의 통신 단말(100)을 이용하여 시공 작업을 상기 3차원 가상 공간에서 진행할 수 있으며, 이 작업 과정에서 타 작업자의 작업과 간섭되는 상황을 미리 확인할 수 있다. 가상 시공 지원부(240)는 데이터베이스(260)에 포함된 설비 모델링 정보와 배관 모델링 정보를 작업자들에게 제공하며, 작업자들은 설비 선택(또는 배관 선택) 메뉴를 이용하여 설비 또는 배관을 선택하고, 지정된 위치에 설비 또는 배관을 설치하고 연결함으로써 3차원 가상 공간에서 모의 시공을 진행할 수 있다. 또한, 가상 시공 지원부(240)는 복수의 작업자들의 작업 과정에서, 특정 장소에 설비가 중복 설치되거나 배관 경로가 충돌되는 등이 오류 상황이 발생하는 경우, 해당 작업자들에게 충돌 또는 간섭을 해소하도록 통보할 수 있다.
가상 시공 지원부(240)는 각 작업자들의 모의 시공이 완료되면, 각 설비와 배관의 설치와 연결을 나타내는 3차원 설계 도면을 제작하여 데이터베이스(260)에 저장한다. 이때, 가상 시공 지원(240)는 플랜트 시공을 스케줄링하여, 시공 스케줄과 해당 시공 스케줄에서 준공되어야 하는 3차원 설계 도면을 구분하여 데이터베이스(260)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 가상 시공 지원부(240)는, FAB 설계, Low FAB 설계, 설비 배치, 배관 연결(Hook UP 설계) 등으로 순서로 플랜트 시공을 스케줄링 할 수 있으며, 더불어 각각의 시공 스케줄에서 준공되어야 하는 3차원 설계 도면을 구분하여 데이터베이스(260)에 저장될 수 있다.
정합성 검증부(250)는 3차원 스캔 데이터와 3차원 설계 도면을 비교하여 3차원 설계 도면의 정합성을 검증하고, 검증 결과에 기초하여 상기 3차원 설계 도면을 선택적으로 보정한다. 상기 정합성 검증부(250)는 3차원 스캔 데이터와 상기 3차원 설계 도면을 중첩시킨 화면을 출력하고, 이 중첩시킨 화면을 통해서 3차원 스캔 데이터(즉, 포인트 클라우드)에서 각 설비와 배관의 특징 좌표 설정을 관리자에게 요청하여 관리자로부터 입력받을 수 있다. 상기 정합성 검증부(250)는 3차원 스캔 데이터에서 특징 좌표가 관리자에 의해 입력되면, 3차원 스캔 데이터의 특징 좌표와 3차원 설계 도면의 특징 좌표를 비교 분석하여, 3차원 설계 도면과 3차원 스캔 데이터 간의 정합성을 검증할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 설비의 특징 좌표와 상기 배관의 특징 좌표에 대한 설정 정보는, 데이터베이스(260)의 라이브러리에 저장되어 있다. 예를 들어, 설비가 가스 제공에 관련된 장비인 경우, 상기 설비의 특징 좌표로서, 정면 하단의 모서리 좌표, 정면 상단의 모서리 좌표, POC 좌표 등이 특징 좌표들로서 설정되어 라이브러리에 저장될 수 있다. 또한, 배관은 특징 좌표로서 POC 좌표, 배관 중심점의 좌표가 대표 좌표로서 설정되어 라이브러리에 저장될 수 있다.
또 다른 실시 형태로서, 정합성 검증부(250)는 3차원 스캔 데이터에서의 이미지 분석을 통하여, 각 설비/배관의 특징 좌표를 자동적으로 설정하고, 이렇게 자동적으로 설정된 각 설비/배관의 특징 좌표와 3차원 설계 도면의 특징 좌표를 동일 설비(또는 배관)를 기준으로 비교하여, 3차원 설계 도면과 3차원 스캔 데이터 간의 정합성을 검증할 수 있다. 상기 정합성 검증부(250)는 데이터베이스(260)에 저장된 설비(또는 배관) 형상과 3차원 스캔 데이터의 점집합(즉, 포인트 클라우드) 이미지를 비교하여, 상기 3차원 스캔 데이터에서 설비(또는 배관)를 자동 인식한 후 인식된 설비(또는 배관)에서 특징 좌표를 자동으로 설정할 수 있다. 바람직하게, 정합성 검증부(250)는 설비 또는 배관이 설치된 영역을 3차원 설계 도면에서 미리 확인하고, 상기 확인한 영역 및 이 영역 주변에 위치하는 점들의 형상 중에서 상기 설비(또는 배관)의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 나타내는 점들을 설비(또는 배관)로서 인식하고, 이 설비에 형성하는 점들 중에서 사전에 설정된 위치에 표출되는 점들을 특징 좌표로서 자동으로 설정할 수 있다.
상기 정합성 검증부(250)는 상기 정합성 검증 결과, 3차원 설계 도면의 설정한 기준점과 3차원 스캔 데이터에서 설정한 기준점 간에 허용오차 이상으로 오차가 발생하는 경우, 상기 3차원 설계 도면의 기준점 좌표가 상기 3차원 스캔 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록, 데이터베이스(260)의 3차원 설계 도면을 보정한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 플랜트 시공에 필요한 업무 지원을 수행하는 개괄적인 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템(200)의 데이터 획득부(230)는 BIM 설계 데이터를 획득하여 데이터베이스(260)에 저장한다(S301). 상기 BIM 설계 데이터는 건물 시공 업체로부터 획득될 수 있다. 상기 데이터 획득부(230)는 상기 BIM 설계 데이터를 사전에 설정된 규격으로 변환하고, 이 변환된 BIM 설계 데이터를 데이터베이스(260)에 저장할 수 있다.
다음으로, 공간정보 검증부(220)는 데이터베이스(260)에 저장된 BIM 설계 데이터와 기준점 측량 데이터를 비교 검증하여 BIM 설계 데이터를 선택적으로 보정하고, 더불어 BIM 설계 데이터와 구조물 스캔 데이터를 비교 검증하여 BIM 설계 데이터를 추가적으로 보정한다(S303). 상기 BIM 설계 데이터의 보정에 대한 구체적인 프로세스는 후술하는 도 4를 참고한 설명을 통해서 구체적으로 설명된다.
공간정보 검증부(220)에 의해서 BIM 설계 데이터의 정합성 검증이 완료되면(즉, BIM 보정이 완료되면), 가상 시공 지원부(240)는 보정된 BIM 설계 데이터를 토대로, 플랜트가 시공되는 건물 내부를 그대로 재현한 3차원 가상 공간을 생성하여 작업자들에게 제공하여, 각 작업자들로 하여금 가상 시공 설계가 진행되도록 유도한다(S305). 이때, 작업자들은 자신의 통신 단말(100)을 이용하여 담당하는 작업을 상기 3차원 가상 공간에서 진행할 수 있으며, 이 작업 과정에서 타 작업자의 작업물과 간섭되는 상황을 미리 확인할 수 있다. 가상 시공 지원부(240)는 각 작업자들의 모의 시공이 완료되면, 3차원 가상 공간에서 작업자들이 시공한 결과인 3차원 설계 도면을 제작하여 데이터베이스(260)에 저장한다.
이어서, 가상 시공 지원부(240)는 3차원 설계 도면을 출력하여 각각의 작업자에게 제공할 수 있다(S307). 이때, 가상 시공 지원부(240)는 3차원 설계 도면을 종이와 같인 인쇄수단을 이용하여 출력할 수 있으며, 또는 상기 3차원 설계 도면을 작업자의 통신 단말(100)로 제공할 수 있다. 상기 가상 시공 지원부(240)는 3차원 설계 도면 전체를 작업자에게 제공하지 않고, 해당 작업자가 담당하는 영역이 포함하는 일부 도면만을 해당 작업자에게 제공할 수 있다.
이렇게 3차원 설계 도면이 제공되면, 각 작업자에 의해서 실제 시공이 진행되게 된다.
시공의 진행이 완료되면 검수 관리자는 특정 지점에서 3차원 공간 스캐너를 이용하여 3차원 스캔 데이터를 측정하고, 데이터 획득부(230)는 상기 3차원 스캔 데이터를 획득한다. 이어서, 정합성 검증부(250)는 상기 3차원 스캔 데이터와 상기 3차원 설계 도면을 비교하여, 설비/배관의 시공의 정합성 각각을 검증하고, 이 검증 결과를 반영하여 3차원 설계 도면을 수정한다(S309). 상기 설비 정합성 검증과 배관 정합성 검증에 대한 프로세스는 후술하는 도 7 및 도 9를 참조한 설명을 통해서 구체적으로 설명된다.
상기 설비 정합성 검증과 배관 정합성 검증은 복수의 단계를 거쳐 진행될 수 있다. 부연하면, Pre-Hookup 단계, 설비 설치 단계, Final Hookup 단계 각각에서 3차원 스캔 데이터가 연속적으로 측정되어 획득될 수 있으며, 이 경우 정합성 검증부(250)는 Pre-Hookup 단계, 설비 설치 단계, Final Hookup 단계 각각에서 3차원 스캔 데이터와 3차원 설계 도면과의 정합성 검증을 수행하고, 정합성 검증 결과에 따라 각 단계에서 3차원 설계 도면을 보정할 수 있다.
이렇게 정합성 결과가 반영되어 3차원 설계 도면이 보정되면, 상기 보정된 3차원 설계 도면은 실제 플랜트 준공 현장과 일치하게 되고, 준공 현장과 일치된 3차원 설계 도면을 이용하여 준공 완료된 플랜트의 유지 보수가 진행된다(S311).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 BIM 설계 데이터를 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, BIM 설계 데이터가 데이터베이스(260)에 초기에 저장되면, 관리자는 토탈스테이션과 같은 측정 장비를 이용하여, 실제 공간상에 미리 약속된 지점인 하나 이상의 기준점에 대한 좌표를 측정한다. 상기 미리 약속된 지점인 기준점들이 건물 내부에 표식처리될 수 있다. 이 경우 관리자는 미리 설정된 설치 지점에서 상기 측정 장비를 위치시킨 후에, 건물 상에 표식처리된 하나 이상의 기준점을 측량함으로써, 실제 공간상에서 각 기준점에 대한 좌표를 측량할 수 있다.
이렇게 기준점에 대한 측량이 완료되면, 데이터 획득부(230)는 측량된 기준점 좌표들이 포함된 기준점 측량 데이터를 상기 관리자로부터 수신한다(S401). 다음으로, 공간정보 검증부(220)는 동일한 기준점을 기준으로, 상기 기준점 측량 데이터에 포함된 기준점의 좌표와 데이터베이스(260)의 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 비교하여, BIM 설계 데이터와 기준점 측량 데이터 간의 정합성을 검증한다(S403).
공간정보 검증부(220)는 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간에 차이를 산출하고 이 차이가 허용오차 이상인지 여부를 판별하여(S405), 상기 허용오차 이상으로 차이가 발생하는 기준점이 미존재하면 BIM 설계 데이터의 보정을 수행하지 않고, S409 단계를 진행한다.
반면에, 공간정보 검증부(220)는 상기 판별 결과, 상기 허용오차 이상으로 차이가 발생하는 기준점이 존재하면, BIM 설계 데이터의 기준점 좌표가 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록 데이터베이스(260)의 BIM 설계 데이터를 보정한다(S407).
도 5는 BIM 설계 데이터에 설정된 기준 좌표와 기준점 측량 데이터에 포함된 기준 좌표 간의 오차를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
도 5에서 빨간색 색상의 좌표가 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 나타내고, 파란색 색상의 좌표가 기준점 측량 데이터에 포함된 기준점 좌표를 나타낸다. 또한, 도 5의 우측 상단의 분석결과는, BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간의 차이를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 측량기기를 통해서 측량된 기준점 좌표 간에는 오차가 발생하고, 이 오차를 해소하기 위하여, 기준점 측량 데이터에 포함된 좌표를 참조하여 데이터베이스(260)의 BIM 설계 데이터가 보정된다.
다시 도 4를 참조하면, 데이터 획득부(230)는 관리자로부터 구조물 스캔 데이터를 수신한다(S409). 부연하면, 관리자는 3차원 공간 스캐너를 사전에 설정된 지점에 위치시키고, 해당 지점에서의 3차원 스캔을 진행하여, 공간 정보를 나타내는 점들의 집합(즉, 포인트 클라우드)인 구조물 스캔 데이터를 생성하고, 데이터 획득부(230)는 상기 구조물 스캔 데이터를 관리자로부터 수신한다. 이때, 3차원 공간 스캐너는 복수 지점 각각에 설치되어 서로 다른 위치에서 공간을 스캔한 후, 이 스캔된 복수의 데이터를 하나로 병합하여 구조물 스캔 데이터를 생성할 수도 있다.
공간정보 검증부(220)는 구조물 스캔 데이터를 분석하여 구조물 스캔 데이터에서 기둥, 벽과 같은 각 구조물을 인식하고, 이렇게 인식한 구조물 각각에 대표 좌표를 설정한다(S411). 상기 공간정보 검증부(220)는 구조물이 배치되는 영역을 BIM 설계 데이터에서 확인하고, 상기 확인한 영역과 매칭되는 영역에서 표출되는 구조물 스캔 데이터의 점들 중에서 상기 구조물의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 가지는 점들을 구조물으로서 인식한다. 그리고 공간정보 검증부(220)는 인식한 구조물을 대표하는 좌표(즉, 대표 좌표)에 대한 설정 정보를 데이터베이스(260)에서 확인하고, 이 설정 정보를 토대로 상기 인식한 구조물에 대한 대표 좌표를 상기 구조물 스캔 데이터에서 설정한다.
다음으로, 공간정보 검증부(220)는 동일한 구조물을 기준으로, 구조물 스캔 데이터의 대표 좌표들과 상기 BIM 설계 데이터의 대표 좌표들 간의 차이를 비교하여, 허용오차 이상으로 차이가 발생하는 대표 좌표가 존재하는지 여부를 판별한다(S413, S415).
공간정보 검증부(220)는 S415 단계의 판별 결과, 구조물 스캔 데이터의 대표 좌표와 상기 BIM 설계 데이터의 대표 좌표 간의 차이가 허용오차 미만이면, BIM 설계 데이터의 보정을 수행하지 않는다.
반면에, 공간정보 검증부(220)는 S415 단계의 판별 결과, 구조물 스캔 데이터의 대표 좌표와 상기 BIM 설계 데이터의 대표 좌표 간의 차이가 허용오차 이상이면, BIM 설계 데이터에 포함된 구조물의 대표 좌표가 상기 구조물 스캔 데이터의 구조물 대표 좌표로 변경되도록 데이터베이스(260)의 BIM 설계 데이터를 보정한다(S417).
도 6은 BIM 설계 데이터에 설계된 구조물 대표 좌표와 구조물 스캔 데이터에서 설정된 구조물 대표 좌표 간의 오차를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 구조물로서 기둥이 예시되어 있으며, 상기 기둥 구조물의 대표 좌표로서, 기둥 하단의 네 모서리(즉, P1, P2, P3, P4)가 설정된다.
도 6에서 빨간색 색상의 좌표가 BIM 설계 데이터에서 설정된 구조물 대표 좌표를 나타내고, 파란색 색상의 좌표가 구조물 스캔 데이터에서 설정된 구조물 대표 좌표를 나타낸다. 또한, 도 6의 우측 하단의 분석결과는 BIM 설계 데이터의 구조물 대표 좌표와 구조물 스캔 데이터의 구조물 대표 좌표 간의 차이를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, BIM 설계 데이터에 기록된 구조물 대표 좌표와 실제 현장에서 준공된 구조물 간에는 오차가 발생하고, 이 오차를 반영하기 위하여 구조물 스캔 데이터를 참조하여 데이터베이스(260)의 BIM 설계 데이터가 추가적으로 보정될 수 있다.
도 4의 절차를 통해서, 건물 시행사기 제공하는 BIM 설계 데이터는 그대로 이용되지 않고, 기준점 측량 데이터와 구조물 스캔 데이터의 분석을 통해서 실제 건물 내부 상태가 BIM 설계 데이터에 반영된다.
이렇게 BIM 설계 데이터의 보정이 완료되면, 가상 시공 지원부(240)는 보정된 BIM 설계 데이터를 토대로 플랜트가 시공되는 현장 내부를 그대로 재현한, 3차원 가상 공간을 작업자들에게 제공하고, 작업자들로 하여금 모의 시공이 진행되도록 유도한다. 그리고 가상 시공 지원부(240)는 각 작업자들의 작업이 완료되면, 시설물과 배관이 연결된 상태를 나타내는 3차원 설계 도면을 생성하여 데이터베이스(260)에 저장한다.
이렇게 데이터베이스(260)에 저장된 3차원 설계 도면은 정합성 검증부(250)의 검증에 의해서 보정된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 3차원 설계 도면의 설비에 대한 정합성을 검증하여 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7에 따른 절차는 각각의 설비가 건물 내에 모두 설치되면 진행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 설비가 건물 내에 모두 설치되면, 관리자는 3차원 공간 스캐너를 설치 지점에 위치시키고, 해당 설치 지점에서의 3차원 스캔을 진행하여, 공간 정보를 나타내는 점들(즉, 포인트 클라우드)이 포함된 3차원 스캔 데이터를 생성하고, 데이터 획득부(230)는 상기 3차원 스캔 데이터를 관리자로부터 수신한다(S701). 이때, 3차원 공간 스캐너는 복수의 설치 지점에 각각에 설치되어 서로 다른 위치에서 공간을 스캔한 후, 이 스캔된 복수의 데이터를 하나로 병합하여 상기 3차원 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
다음으로, 정합성 검증부(250)는 상기 3차원 스캔 데이터를 이미지 분석하여, 상기 3차원 스캔 데이터에서 설비를 인식하고, 이렇게 인식한 설비 각각에 특징 좌표들을 설정한다(S703). 상기 정합성 검증부(250)는 설비가 배치된 각 영역을 데이터베이스(260)의 3차원 설계 도면에서 확인하고, 상기 확인한 영역에 매칭되는 영역에 위치하는 3차원 스캔 데이터의 점들 중에서 설비의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 가지는 점들을 설비로서 인식한다. 그리고 정합성 검증부(250)는 인식한 설비의 특징 좌표들을 대한 설정 정보를 데이터베이스(260)의 라이브러리에서 확인하고, 이 설정 정보를 토대로 상기 인식한 설비에 대한 특징 좌표들을 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한다.
다음으로, 정합성 검증부(250)는 동일한 설비를 기준으로, 3차원 스캔 데이터의 특징 좌표들과 상기 3차원 설계 도면에 모델링된 설비의 특징 좌표들 간의 차이를 비교하여, 허용오차 이상으로 차이가 발생하는 특징 좌표가 존재하는지 여부를 판별한다(S705, S707).
공간정보 검증부(220)는 상기 판별 결과, 3차원 스캔 데이터에서의 설비 특징 좌표와 3차원 설계 도면에서의 설비 특징 좌표 간의 차이가 허용오차 미만이면, 3차원 설계 도면과 매칭시켜 지정된 위치에 설비가 설치된 것으로 판단하여, 3차원 설계 도면에 대한 보정을 수행하지 않는다.
반면에, 공간정보 검증부(220)는 상기 판별 결과, 3차원 스캔 데이터에서의 설비 특징 좌표와 3차원 설계 도면에서의 설비 특징 좌표 간의 차이가 허용오차 이상이면, 설비가 3차원 설계 도면대로 설치되지 않는 것으로 판단하여, 3차원 설계 도면에 포함된 설비의 특징 좌표가 상기 3차원 스캔 데이터의 설비 특징 좌표로 변경되도록, 데이터베이스(260)의 3차원 설계 도면을 보정한다(S709). 이때, 공간정보 검증부(220)는 특징 좌표의 오차가 발생한 설비에 대한 위치 조정을 3차원 설계 도면에서 진행하여, 3차원 설계 도면에 모델링된 설비와 실제 현장에서 배치된 설비에 대한 공간 정합성을 일치시킨다.
도 7의 절차를 통해서, 3차원 스캔 데이터의 분석을 통해서 설비와 데이데베이스(260)에 저장된 3차원 설계 도면의 설비 간의 정합성이 검증되고, 실제 설비의 설치 상태가 상기 3차원 설계 도면에 반영되어 보정된다.
도 8은 3차원 설계 도면에 포함된 설비 특징 좌표와 3차원 스캔 데이터에 포함된 설비 특징 좌표 간의 오차를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
도 8에서는 설비의 특징 좌표로서 하단 모서리 좌표, 상단 모서리 좌표, POC 좌표 등이 설정되어 있다. 도 8에서 빨간색 색상의 좌표가 3차원 설계 도면에 포함된 설비 특징 좌표를 나타내고, 파란색 색상의 좌표가 3차원 스캔 데이터에서 설정한 설비 특징 좌표를 나타낸다. 도 8의 우측 하단의 분석결과는 3차원 설계 도면의 설비 특징 좌표와 3차원 스캔 데이터의 특징 좌표 간의 차이를 나타낸다.
도 8에 도시된 바와 같이, 3차원 설계 도면에 포함된 설비 위치와 3차원 스캐너를 통해서 측량된 설비 위치 간에는 오차가 발생하고, 이 오차를 해소하기 위하여, 3차원 스캔 데이터에서 인식한 설비 특징 좌표를 비교 분석하여 데이터베이스(260)의 3차원 설계 도면을 보정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 3차원 설계 도면의 배관에 대한 정합성을 검증하여 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9에 따른 절차는, 배관과 설비 간에 배관이 연결되는 단계(즉, Hookup 단계)가 완료된 후에 진행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 배관과 설비가 연결되면, 관리자는 3차원 공간 스캐너를 설치 지점에 위치시키고, 해당 지점에서의 3차원 스캔을 진행하여, 공간 정보를 나타내는 점들(즉, 포인트 클라우드)이 포함된 3차원 스캔 데이터를 생성하고, 데이터 획득부(230)는 상기 3차원 스캔 데이터를 관리자로부터 수신한다(S901).
다음으로, 정합성 검증부(250)는 상기 3차원 스캔 데이터를 이미지 분석하여, 상기 3차원 스캔 데이터에서 배관을 인식하고, 이렇게 인식한 배관 각각에 특징 좌표를 설정한다(S903). 상기 정합성 검증부(250)는 배관이 배치된 각 영역을 데이터베이스(260)의 3차원 설계 도면에서 확인하고, 해당 영역과 매칭되는 영역에 위치하는 3차원 스캔 데이터의 점들 중에서 배관의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 가지는 점들을 확인함으로써, 각각의 배관을 자동으로 인식할 수 있다. 그리고 정합성 검증부(250)는 인식한 배관의 특징 좌표에 대한 설정 정보를 데이터베이스(260)의 라이브러리에서 확인하고, 이 설정 정보를 토대로 상기 인식한 각 배관의 특징 좌표를 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한다.
다음으로, 정합성 검증부(250)는 동일한 배관을 기준으로, 특징 좌표가 설정된 3차원 스캔 데이터와 3차원 설계 도면을 비교하여, 정합성 검증에 실패한 배관이 존재하는지 여부를 확인한다(S905, S907). 이때, 정합성 검증부(250)는 3차원 스캔 데이터의 특징 좌표들과 상기 3차원 설계 도면의 특징 좌표들 간의 차이를 동일 기자개를 기준으로 비교하여, 허용오차 이상으로 차이가 발생하는 특징 좌표가 존재하는지 여부를 확인하고, 특징 좌표 간의 차이가 허용오차 이상으로 발생되면 해당 배관의 정합성 검증을 실패한 것으로 처리한다. 또한, 정합성 검증부(250)는 검증하고 있는 배관이 위치하는 영역을 3차원 스캔 데이터와 3차원 설계 도면에서 각각 확인하여, 이렇게 확인한 영역의 일치율이 사전에 설정된 허용범위를 벗어나는 경우, 이 배관에 해당하는 배관의 정합성 검증을 실패 처리한 것으로 처리할 수 있다. 또한, 정합성 검증부(250)는 3차원 설계 도면에서 모델링된 배관의 관경과 3차원 스캔 데이터에서 인식한 배관 관경을 각각 확인하고, 두 관경의 차이가 허용범위를 벗어난 경우 정합성 검증에 실패한 것으로 처리할 수 있다.
정합성 검증부(250)는 상기 정합성의 판별 결과 배관의 정합성 검증에 실패하지 않으면, 3차원 설계 도면에 따라 배관이 설치된 것으로 판단하여, 3차원 설계 도면에 대한 보정을 수행하지 않는다.
반면에, 정합성 검증부(250)는 상기 정합성의 판별 결과, 배관의 정합성 검증에 실패하면, 배관이 3차원 설계 도면대로 설치되지 않는 것으로 판단하여, 3차원 설계 도면에 포함된 배관의 특징 좌표가 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정된 배관의 특징 좌표로 변경되도록, 상기 3차원 설계 도면을 보정한다(S909). 즉, 정합성 검증부(250)는 3차원 스캔 데이터에 표출된 배관의 위치를 토대로, 상기 3차원 설계 도면의 위치를 보정한다. 이때, 정합성 검증부(250)는 정합성 검증에 실패한 배관에 전체적인 위치 조정을 3차원 설계 도면에서 진행하여, 3차원 설계 도면에 모델링된 배관과 실제 현장에서 배치된 배관에 대한 공간 정합성을 일치시킨다.
이러한 3차원 스캔 데이터의 분석을 통해서 실제 공간상에 설치된 배관과 3차원 설계 도면의 배관 간에 정합성이 검증되고, 배관의 실제 설치 상태가 상기 3차원 설계 도면에 반영되어 보정된다.
도 10은 3차원 설계 도면에 포함된 배관과 3차원 스캔 데이터에 포함된 배관의 상태를 그래픽 형태로서 예시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 10의 (a)는 배관 위치를 비교한 것으로서, 빨간색 색상의 배관은 3차원 설계 도면에 모델링된 배관을 나타내고, 파란색 색상의 배관은 3차원 스캔 데이터에서 인식한 배관을 나타낸다.
또한, 도 10의 (b)는 배관의 특징 좌표를 비교한 것으로서, 빨간색 색상의 좌표는 3차원 설계 도면에서 설정된 배관의 특징 좌표를 나타내고, 빨간색 색상의 좌표는 3차원 스캔 데이터에서 설정된 배관의 특징 좌표를 나타낸다.
도 10의 (c)는 배관의 관경을 비교한 것으로서, 빨간색 색상의 배관 관경은 3차원 설계 도면에 모델링된 배관 관경을 나타내고, 파란색 색상의 배관 관경은 3차원 스캔 데이터에서 인식한 배관 관경을 나타낸다.
한편, 도 9에 따른 정합성 검증은 복수 단계로 거쳐 수행될 수 있다. 예를 들어, 배관 연결이 모듈화되어 진행되는 프리 후크업(Pre-Hookup) 단계에서 수행될 수 있으며, 또한 설비가 설치되고 나서 마지막으로 진행되는 파이널 후크업(Final Hookup) 단계에서 추가적으로 진행될 수도 있다. 또 다른 실시예로서, 배관 정합성 검증 과정은 설비 정합성 검증 과정과 통합되어 진행될 수도 있다. 즉, 파이널 후크업이 완료되면, 설비와 배관 모두 스캔한 3차원 스캔 데이터를 수집하고, 이 3차원 스캔 데이터과 3차원 설계 도면을 비교하여, 설비의 정합성 검증과 배관의 정합성 검증을 동시에 진행할 수도 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 통신 단말
200 : 플랜트 정밀 시공 지원 시스템
300 : 네트워크
210 : 통신부
220 : 공간정보 검증부
230 : 데이터 획득부
240 : 가상시공 지원부
250 : 정합성 검증부
260 : 데이터베이스

Claims (11)

  1. 플랜트 정밀 시공 지원 시스템에서 공간 정합성을 검증하는 방법으로서,
    실제의 작업 공간에서 측량된 하나 이상의 기준점 좌표를 포함하는 측량 데이터를 수신하는 단계;
    기준점 측량 데이터에 포함된 기준점 좌표와 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 비교하는 단계;
    상기 비교 결과 상기 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간의 차이가 허용오차 이상이면, 상기 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표가 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 보정하는 단계;
    실제의 작업 공간에 배치된 구조물을 입체적으로 스캔한 포인트 클라우드 형태의 구조물 스캔 데이터를 수신하는 단계;
    상기 구조물 스캔 데이터에서 구조물에 대한 대표 좌표를 설정하는 단계; 및
    상기 BIM 설계 데이터에서 사전에 설정된 구조물의 대표 좌표와 상기 구조물 스캔 데이터에서 설정한 구조물의 대표 좌표 간에 차이를 확인하고, 상기 차이가 허용오차 이상이면 상기 BIM 설계 데이터의 구조물의 대표 좌표가 상기 구조물 스캔 데이터에서 설정한 구조물의 대표 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 추가 보정하는 단계;를 포함하고,
    상기 대표 좌표를 설정하는 단계는,
    상기 구조물이 배치되는 영역을 상기 BIM 설계 데이터에서 확인하는 단계;
    상기 확인한 영역과 매칭되는 상기 구조물 스캔 데이터의 영역에서, 상기 구조물의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 가지는 점들을 상기 구조물로서 인식하는 단계; 및
    상기 구조물의 대표 좌표 설정 정보를 데이터베이스의 라이브러리에서 확인하고, 상기 확인한 설정 정보를 토대로 상기 인식한 구조물에서 대표 좌표를 설정하는 단계;를 포함하는 공간 정합성 검증 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정한 BIM 설계 데이터를 토대로 가상의 3차원 작업 공간을 구현하고, 상기 가상의 3차원 작업 공간에서 설비 또는 배관을 대상으로 시공하는 시뮬레이션 작업을 수행하고, 이 시뮬레이션 작업이 완료된 설비 또는 배관을 토대로 3차원 설계 도면을 제작하는 단계;를 더 포함하는 공간 정합성 검증 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    실제의 작업 공간에 설치된 설비를 입체적으로 스캔한 포인트 클라우드 형태의 3차원 스캔 데이터를 수신하는 단계;
    상기 3차원 스캔 데이터에서 설비에 대한 특징 좌표를 설정하는 단계; 및
    상기 3차원 설계 도면에서 사전에 설정된 설비의 특징 좌표와 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한 설비의 특징 좌표 간에 차이를 확인하고, 상기 차이가 허용오차 이상이면 상기 3차원 설계 도면의 설비 특징 좌표가 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한 설비의 특징 좌표로 변경되도록 상기 3차원 설계 도면을 보정하는 단계;를 포함하는 공간 정합성 검증 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    실제의 작업 공간에 설치된 배관을 입체적으로 스캔한 포인트 클라우드 형태의 3차원 스캔 데이터를 수신하는 단계;
    상기 3차원 스캔 데이터에서 배관을 인식하고, 이 배관을 위치한 영역을 상기 3차원 스캔 데이터에서 확인하는 단계;
    상기 3차원 설계 도면에서 상기 배관이 위치하는 영역과 상기 3차원 스캔 데이터에서 확인한 상기 배관의 영역의 일치율을 확인하는 단계; 및
    상기 확인한 일치율이 임계범위를 벗어나면 상기 3차원 스캔 데이터에 표출된 상기 배관의 위치를 토대로, 상기 3차원 설계 도면에서 나타나는 상기 배관의 위치를 보정하는 단계;를 포함하는 공간 정합성 검증 방법.
  7. 공간 정합성을 검증하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템으로서,
    BIM 설계 데이터를 저장하는 데이터베이스;
    실제의 작업 공간에서 측량된 하나 이상의 기준점 좌표를 포함하는 측량 데이터를 수신하는 데이터 획득부; 및
    기준점 측량 데이터에 포함된 기준점 좌표와 상기 BIM 설계 데이터에 포함된 기준점 좌표를 비교하여, BIM 설계 데이터의 기준점 좌표와 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표 간의 차이가 허용오차 이상이면, 상기 BIM 설계 데이터의 기준점 좌표가 상기 기준점 측량 데이터의 기준점 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 보정하는 공간정보 검증부;를 포함하고,
    상기 데이터 획득부는, 실제의 작업 공간에 배치된 구조물을 입체적으로 스캔한 포인트 클라우드 형태의 구조물 스캔 데이터를 수신하고,
    상기 공간정보 검증부는,
    상기 BIM 설계 데이터에서 사전에 설정된 구조물의 대표 좌표와 상기 구조물 스캔 데이터에서 설정한 구조물의 대표 좌표 간에 차이를 확인하여, 상기 차이가 허용오차 이상이면 상기 BIM 설계 데이터의 구조물의 대표 좌표가 상기 구조물 스캔 데이터에 설정한 구조물의 대표 좌표로 변경되도록 상기 BIM 설계 데이터를 추가 보정하되,
    상기 구조물이 배치되는 영역을 상기 BIM 설계 데이터에서 확인하고, 상기 확인한 영역과 매칭되는 상기 구조물 스캔 데이터의 영역에서, 상기 구조물의 형상과 임계비율 이상으로 일치하는 형상을 가지는 점들을 상기 구조물로서 인식한 후, 상기 구조물의 대표 좌표 설정 정보를 상기 데이터베이스에서 확인하고 상기 확인한 설정 정보를 토대로 상기 인식한 구조물에서 대표 좌표를 설정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보정된 BIM 설계 데이터를 토대로, 가상의 3차원 작업 공간을 구현하고, 상기 3차원 작업 공간에서 작업이 완료되면, 작업 완료됨 설비와 배관을 토대로 3차원 설계 도면을 제작하는 가상 시공 지원부;를 더 포함하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는, 실제의 작업 공간에 설치된 설비를 입체적으로 스캔한 포인트 클라우드 형태의 3차원 스캔 데이터를 수신하고,
    상기 3차원 스캔 데이터에서 설비에 대한 특징 좌표를 설정하고, 상기 3차원 설계 도면에서 사전에 설정된 설비의 특징 좌표와 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한 설비의 특징 좌표 간에 차이를 확인하여, 상기 차이가 허용오차 이상이면 상기 3차원 설계 도면의 설비 특징 좌표가 상기 3차원 스캔 데이터에서 설정한 설비의 특징 좌표로 변경되도록 상기 3차원 설계 도면을 보정하는 정합성 검증부;를 더 포함하는 플랜트 정밀 시공 지원 시스템.
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