KR102040715B1 - 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따는 시스템은, 연결 구조를 스캔하고, 서로 마주보는 각각의 상기 연결 구조의 단부에대한 복수의 포인트 클라우드를 수집하는 3D 스캐너; 및 3D 스캐너를 통해 수집된 상기 포인트 클라우드 정보가 저장되며, 상기 포인트 클라우드 정보를 기반으로 상기 연결 엘리먼트의 치수를 계측, 상기 연결 엘리먼트의 제작 도면을 작성하여 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하도록 구비되는 데이터 프로세싱 수단;을 포함하고, 포인트 클라우드 정보는, 마주하는 상기 연결 구조에 대한 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보, 플랜지 또는 파이프 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보, 및 파이프의 중심점 정보를 포함하고, 볼트 홀의 위치 정보 및 파이프의 중심점 정보는 플랜지에 형성된 복수의 볼트 홀 중 마주하는 적어도 2개의 볼트홀에 삽입되는 볼트홀 위치확인부재를 통해 취득되고, 연결 길이 정보는 마주하는 연결 구조 사이에 위치되는 적어도 2개의 패턴이 반복되어 형성되는 길이측정부재를 통해 취득되고, 3D 스캐너는, 상기 연결 구조에 대한 설치가 완료된 상태에서 상기 연결 구조의 사이를 이동하며 스캔하며, 연결 구조는, 서로 마주하는 파이프 또는 덕트 사이의 연결 구조이거나, 또는 서로 마주하는 장비와 파이프 또는 덕트 사이의 연결 구조 중 어느 하나의 연결 구조로 형성된다.

Description

연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING DIMENSION OF CONNECTION ELEMENT}

본 발명은 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동식 휴대용 3D 스캐너를 이용하는 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 건설은 사전제작(Prefabrication) 방법이 널리 사용되고 있으며, 이러한 사전 제작에서는 별도로 구축되는 사전 제작된 빌딩 블록들과 그 블록에 설치된 장비 및 연결 엘리먼트의 구성, 즉 선박 블록 및 그 블록내에 설치된 장비 그리고 그 장비와 연결될 연결 엘리먼트 들로부터 선박이 조립된다.

각 선박 블록은 일반적으로, 프로파일, 스트럿 및 측벽이 제공되는 크기에 맞춰 잘라낸(cut-to-size) 강철 판으로 형성되는 하나 이상의 섹션을 포함하고,

또한 선박 블록은 선박 블록이 함께 연결되기 이전에 장비류와 이에 연결되는 난방, 배관 및 환기를 위한 대부분의 파이프 및 덕트 및 대부분의 전기장치를 갖추고 있으며, 나머지 설치 작업은, 선박 블록이 함께 연결된 이후에 완료된다.

사전 제작의 이용으로, 선박의 건설은 다른 공지된 선박 건설법에 비해 더 빠르며, 더욱이, 일반적으로 선박 블록은 제어된 환경에서 보관된 공장 내부에서 구축되기 때문에, 빌딩 품질이 더 높다.

이러한 이점에도 불구하고, 빌딩 블록의 사전제작에 기초한 알려진 선박 구축 방법은 2개의 상호연결 선박 블록의 연결 영역에서 2개의 구조 엘리먼트 사이에서 연결되는, 즉 파이프 및 덕트와 같은 연결 엘리먼트와 관련되는 중요한 단점을 갖는다.

알려진 선박 구축 방법에서, 이들 연결 엘리먼트의 제조 치수는, 선박 블록이 함께 연결된 이후 선박 블록 내부에서 인 시튜로 측정되며, 그 결과 연결 엘리먼트는 미리 제작될 수 없어, 선박 블록이 함께 연결된 직후 연결 엘리먼트가 설치될 준비가 될 수 있는데, 이러한 연결 엘리먼트는 오차가 발생됨에 따라 그 제작 과정이 반복되어 설치에 따른 시간 지연 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 이러한 문제를 효과적으로 해결하는 것이 중요하다.

*선행기술문헌
대한민국 공개특허 10-2018-0073549

본 발명의 목적은, 휴대용 3D 스캐너를 이용하여 마주하는 연결 엘리먼트 사이를 스캔, 각각의 위상 정보, 연결 정보, 플랜지 또는 파이프 끝단 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보 등이 계측되도록 함으로써, 조정관이 적용되는 복수의 연결 구조 사이의 연결 엘리먼트에 대한 각각의 치수를 정확하고 빠르게 결정할 수 있도록 하는 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일양태에 따르면, 조정관이 적용되는 연결 구조 사이에 설치되는 연결 엘리먼트의 치수 계측시스템이 제공되고, 이 시스템은, 상기 연결 구조를 스캔하고, 서로 마주보는 각각의 상기 연결 구조의 단부에대한 복수의 포인트 클라우드를 수집하는 3D 스캐너; 및

상기 3D 스캐너를 통해 수집된 상기 포인트 클라우드 정보가 저장되며, 상기 포인트 클라우드 정보를 기반으로 상기 연결 엘리먼트의 치수를 계측, 상기 연결 엘리먼트의 제작 도면을 작성하여 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하도록 구비되는 데이터 프로세싱 수단;을 포함하고,

상기 포인트 클라우드 정보는, 마주하는 상기 연결 구조에 대한 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보, 플랜지 또는 파이프 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보, 및 파이프의 중심점 정보를 포함하고,

상기 볼트 홀의 위치 정보 및 파이프의 중심점 정보는 플랜지에 형성된 복수의 볼트 홀 중 마주하는 적어도 2개의 볼트홀에 삽입되는 볼트홀 위치확인부재를 통해 취득되고,

상기 연결 길이 정보는 마주하는 연결 구조 사이에 위치되는 적어도 2개의 패턴이 반복되어 형성되는 길이측정부재를 통해 취득되고,

상기 3D 스캐너는, 상기 연결 구조에 대한 설치가 완료된 상태에서 상기 연결 구조의 사이를 이동하며 스캔하며,

상기 연결 구조는, 서로 마주하는 파이프 또는 덕트 사이의 연결 구조이거나, 또는 서로 마주하는 장비와 파이프 또는 덕트 사이의 연결 구조 중 어느 하나의 연결 구조로 형성괴고, 볼트홀 위치확인부재는 3D 스캐너를 이용한 스캐닝 이전에 미리 플랜지의 볼트홀에 삽입되고, 볼트홀 위치확인부재는 플랜지의 볼트 홀의 전면에 부착되는 전면부와, 플랜지의 볼트 홀의 후면에 부착되는 후면부를 포함하고, 전면부의 선단에는 전방으로 돌출된 나사부가 제공되고, 나사부는 후면부에 제공된 나사수용부에 나사조임 방식으로 체결되어 서로 고정되며, 전면부의 나사부가 제공되는 헤드부는 나사부측으로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어지고, 후면부의 나사수용부가 제공된 헤드부는 전면부와 근접된 끝단으로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어져 있다.

또한 본 발명에 따른 다른 양태에 따르면, 조정관이 적용되는 연결 구조 사이에 설치되는 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법이 제공되고, 이 방법은,

연결 구조의 사이를 3D 스캐너를 통해 스캔하고, 서로 마주보는 각각의 상기 연결 구조 단부에 대한 복수의 포인트 클라우드 정보를 수집하는 포인트 클라우드 정보 수집 단계; 및

3D 스캐너에서 수집된 상기 포인트 클라우드 정보를 데이터 프로세싱 수단을 이용하여 확인하고, 상기 포인트 클라우드 정보를 기반으로 상기 연결 엘리먼트의 치수를 계측, 상기 연결 엘리먼트의 제작 도면을 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하는 연결 엘리먼트 정보 전송 단계;를 포함하고,

포인트 클라우드 정보는, 마주하는 상기 연결 구조에 대한 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보, 플랜지 또는 파이프 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보, 및 파이프의 중심점 정보를 포함하고,

볼트 홀의 위치 정보 및 파이프의 중심점 정보는 플랜지에 형성된 복수의 볼트 홀 중 마주하는 적어도 2개의 볼트홀에 삽입되는 볼트홀 위치확인부재를 통해 취득되고,

연결 길이 정보는 마주하는 연결 구조 사이에 위치되는 적어도 2개의 패턴이 반복되어 형성되는 길이측정부재를 통해 취득되고,

연결 엘리먼트의 치수 계측 방법은,

포인트 클라우드 정보를 이용하여 상기 연결 구조의 사이에 설치되는 상기 연결 엘리먼트를 제작 및 가공하는 연결 엘리먼트 제작 단계; 및

연결 엘리먼트를 상기 포인트 클라우드 정보와 동일하게 제작하여 상기 조정관이 적용되는 상기 연결 구조의 사이에 조립하는 연결 엘리먼트 조립 단계;를 더 포함한다.

본 발명은, 휴대용 3D 스캐너를 이용하여 마주하는 연결 엘리먼트 사이를 스캔, 각각의 위상 정보, 연결 정보, 플랜지 또는 파이프 끝단 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보 등이 계측되도록 함으로써, 조정관이 적용되는 복수의 연결 구조 사이의 연결 엘리먼트에 대한 각각의 치수를 정확하고 빠르게 결정할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

그에 따라, 본 발명은 휴대용 3D 스캐너를 이용하여 연결 엘리먼트의 치수를 결정할 수 있으므로, 연결 엘리먼트를 임시 용접하여 치수를 결정하거나, 결정된 치수에 맞도록 다시 제작하는 등과 같은 종래에 이루어지던 복수의 제작 과정을 생략할 수 있으며, 결과적으로는 연결 엘리먼트 제작에 따른 작업 공수 및 비용을 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템을 개략적으로 보여주는 도면;
도 1b는 도 1a에서 볼트공 위치확인부재를 장착한 플랜지의 정면도로서, 볼트홀 위치확인부재를 이용한 파이프의 중심점과, 볼트홀의 중심을 계산하는 것을 설명하기 위한 도면;
도 1c는 도 1a에서 볼트공 위치 확인 부재의 구성을 보다 구체적으로 나타낸 도면으로 (a)는 위치확인부재의 전체적인 외관을 나타내는 사시도, (b)는 위치확인부재의 단면도를 나타내는 도면;
도 1d는 두개의 연결 구조 사이의 공간의 길이를 측정하는데 이용되는 길이측정판의 일례를 나타내는 도면;
도 2a 내지 2c 는 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템에 대한 파이프 사이의 연결 구조의 다양한 형태를 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템에 대한플랜지 사이의 연결 구조의 형태를 보여주는 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템에 대한 포인트 클라우드 정보의 일례를 보여주는 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법을 개략적으로 보여주는 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법에 대한 추후 공정을 보여주는 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 종래의 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법을 개략적으로 보여주는 도면;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하도록 한다.

도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같은 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템은 3D 스캐너(100) 및 데이터 프로세싱 수단(200)을 포함한다. 3D 스캐너(100)는 마주하는 파이프들(1,1')에 연결 엘리먼트(10)를 삽입하기 위해 파이프들(1,1'), 구체적으로는 플랜지들(2,2')의 치수를 계측하도록 구비되는 것으로, 연결 구조 사이를 스캔 하도록 형성된다.

도 1a에 도시된 바와 같이 두개의 파이프들(1,1')는 두개의 파이프들의 결합을 위한 플랜지부(2,2')를 각각 구비하고 있으며, 양단에 플랜지를 구비한 연결 엘리먼트(10)를 통해 두개의 파이프들(1,1')가 서로 연결될 수 있게 된다.

두개의 파이프들(1,1')의 정확한 연결을 위해서는 정확한 3D 스캐닝이 필요하다. 그러나 도 1b에 도시된 바와 같이, 플랜지부(2,2')의 스캐닝시 문제점은 도 1b에 도시된 바와 같이 외경의 크기(D), 내경의 크기(d), 외경의 형상, 내경의 형상은 비교적 정확하게 측정이 될 수 있지만, 플랜지부(2,2')의 볼트 홀(21)은 그 크기가 작고 3D 스캐닝 부족한 조명 등으로 인해 정확한 측정이 어려우며, 또한 볼트가 부드럽게 볼트 홀 내에 수용될수 있도록 그 모서리부가 면따기 가공이 되어 있기 때문에 3D 스캐닝을 하더라도 그 위치를 정확하게 측정하는 것이 어렵고 또한 파이프의 중심점(C)을 찾기도 어렵다.

이를 해소하기 위해 본 발명에서는 플랜지부(2,2')의 볼트 홀에 삽입될 수 있는 볼트 홀 위치확인부재(22)를 더 제공한다. 도 1c는 플랜지(2,2')의 볼트 공에 삽입되는 볼트 홀 위치확인부재(22)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1c에 도시된 바와 같이 볼트 홀 위치확인부재(22)는 플랜지의 볼트 홀의 전면에 부착되는 전면부(220)과 플랜지의 볼트 홀의 후면에 부착되는 후면부(230)을 포함하고, 전면부(220)의 선단에는 전방으로 돌출된 나사부(221)가 제공된다. 나사부(221)는 후면부에 제공된 나사수용부(231)에 나사조임 방식으로 체결되어 고정된다.

전면부(220)의 나사부(221)가 제공되는 헤드부(223)은 나사부측으로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어지고, 후면부(230)의 나사수용부(233)가 제공된 헤드부(233)은 끝단으로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어져 있다. 이와 같이 전면부의 헤드부(223)과 후면부의 헤드부가 테이퍼진 형상으로 형성됨에 따라 볼트구멍의 크기에 무관하게 전면부(220)과 후면부(230)이 볼트구멍의 중앙에 정확하게 안착가능한 이점이 얻어질 수 있다.

이와 같은 볼트 홀 위치확인부재(22)는 실사용시 도 1b에 도시된 바와 같이 플랜지의 둘레상에서 서로 대면하여 바라보록 적어도 2개가 설치되는 것이 바람직하다.

볼트홀 위치확인부재(22)는 볼트홀의 중심에 고정되기 때문에 위치확인부재(22)의 중심과 볼트홀의 중심은 서로 일치하게 된다. 따라서 볼트홀 위치확인부재(22)의 윗면을 스캔함으로써 볼트홀 위치확인부재(22)의 중심이 파악될 수 있고, 그에 따라 볼트 홀의 중심 역시 파악될 수 있다.

파이프(1,1') 또는 플랜지(2,2')의 중심은 파이프 또는 플랜지의 외경 또는 내경을 이용하여 구해질 수도 있지만, 이는 파이프 및 플랜지의 내경 및 외경을 이용하여 중심점 C를 찾는 것은 제조 공차 등으로 인해 오차가 발생될 확율이 높다.

한편 플랜지(2,2')의 볼트홀은 제조시 그 중심점 C로부터 동일한 간격을 가지고 형성되고, 따라서 볼트홀의 중심점을 연결하는 PCD(pitch circle diameter)의 중심은 파이프(1,1') 또는 플랜지(2,2')의 중심과 정확하게 일치하게 된다. 본 발명에서는 PCD의 중심을 이용함으로써 보다 정확한 중심점 C를 발견해낼 수 있다.

이를 위해 본 발명에서 두개의 볼트 홀 위치확인부재(22)가 서로 대면하도록 설치됨에 따라 스캐너를 이용한 3D 스캔시 볼트 홀(21)의 중심점 위치가 정확하게 파악될 수 있고, 또한 볼트 홀 위치확인부재(22)가 설치되어진 두개의 볼트 홀(21)사이의 거리가 구해짐에 따라 파이프의 중심점 C가 계산될 수 있게 된다. 참고로 중심점 C는 두개의 볼트 홀 위치확인부재(22)의 중심점을 연결한 선분의 1/2에 위치하게 된다.

또한 볼트 홀의 위치는 중심점으로부터 미리 규정되어 있는 각도 간격으로 떨어져 형성됨에 따라 하나의 볼트 홀의 위치가 계산되면 다른 볼트 홀의 위치는 계산을 통해 쉽게 얻어질 수 있다.

볼트 홀 위치확인부재(22)는 바람직하게 청색으로 형성되는데, 이는 적외선 방식의 3D 스캔의 경우 청색의 인식율이 다른 색깔에 비해 인식율이 더 뛰어나 볼트 홀의 위치를 확인하는데 있어서 도움이 되기 때문이다.

또한 본 발명에 따르면 3D 스캐너(100)의 사용하여 연결 엘리먼트(10)를 제작하고 제작된 연결 엘리먼트(10)를 플렌지(2,2')에 삽입할 때 조립의 용이성을 위해 위치마커판(25)을 더 사용한다. 사용자가 3D 스캔을 사용하여 위치마커판(25)을 파이프 및 플랜지등과 함께 스캐닝하면, 데이터 프로세싱 수단(200)은 이를 전달받아 3D 모델링시 위치마커판(25)에 대응하는 위치를 기준으로 하여 3D 모델링을 제작하고, 실제 제품의 생산시에도 위치마커판(25)에 대응하는 위치를 제품에 마킹해둔다. 따라서 제조된 연결 엘리먼트(10)를 두개의 파이프 사이에 결합시 마킹된 부분을 기준으로 조립함으로써 현장에서 작업자가 연결 엘리먼트(10)를 두개의 연결 구조물 사이에서 위치 맞춤할 필요성이 제거되어 작업시간이 단축될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 도 1a에 도시한 바와 같이, 3D 스캐너(100)의 사용하여 파이프 및 플랜지를 스캔할 때 길이측정판(27)을 더 사용한다. 길이 측정판(27)은 두개의 연결 구조물(1,1,2,2')의 3D 스캔시 플랜지와 플랜지 사이의 거리를 측정할 수 있는 기준을 제공한다.

도 1d는 길이측정판(27)의 일례를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 1d에 도시된 바와 같이 길이 측정판(27)은 길이 방향(L)으로 길죽한 장방형으로 제조되고, 길이 측정판(27)은 2개의 상이한 패턴이 반복되는 형태로 제작된다. 따라서 3D 스캔시 두개의 연결 구조물(1,1'2,2') 사이의 정확한 길이가 측정될 수 있어 보다 정교한 3D 모델링이 가능하게 된다.

도 2a 내지 2c 는 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템에 대한 파이프 사이의 연결 구조의 다양한 형태를 보여주는 도면이다.

또한, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템에 대한 플랜지 사이의 연결 구조의 형태를 보여주는 도면이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템에 대한 포인트 클라우드정보의 일례를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템은 3D 스캐너(100) 및 데이터 프로세싱 수단(200)을 포함한다. 3D 스캐너(100)는 조정관이 적용되는 연결 구조의 사이에 설치되는 연결 엘리먼트(10)의 치수를 계측하도록 구비되는 것으로, 연결 구조 사이를 스캔 하도록 형성된다.

여기서, 조정관이 적용되는 연결 구조는 매니폴드 파이프(manifold pipe)가 서로 연결되는 구조이거나, 기 설치된 장비에 파이프가 연결되는 구조, 또는 블록 탑재(block erection) 부위의 구조, 또는 장비가 납기시점을 맞추지 못해 표준공정 보다 늦게 설치 된 경우에 해당하는 구조 등이 될 수 있다.

이러한 3D 스캐너(100)는 상기와 같은 연결 구조, 다시 말해 도 2에 도시된 바와 같이 플랜지(2, 2')를 구비한 서로 마주하는 파이프(1, 1'), 또는 덕트 사이의 조립을 통한 연결 구조이거나, 장비와 파이프 또는 덕트 사이의 연결 구조, 즉 도 3에 도시된 바와 같이 맞대기 용접을 통해 장비에서 연결된 파이프(1,1') 또는 덕트 사이를 연결하는 구조 중 어느 하나의 연결 구조에 대하여 스캔을 통해 복수의 포인트 클라우드를 수집한다.

3D 스캐너(100)는 전술된 바와 같이 조정관이 적용되는 복수의 연결 구조에 대한 설치가 완료된 상태에서 연결구조의 사이를 이동하며 스캔하여 복수의 포인트 클라우드 정보를 수집하고, 그에 따라 포인트 클라우드 정보를 반영하여 제작이 완성된 연결 엘리먼트(10)를 설치가 완료된 상태의 연결구조에 단순 조립을 통해 설치할 수 있기 때문에, 연결 엘리먼트(10)의 제작에 따른 작업 공수 및 비용을 절감시킬 수 있다.

즉, 종래에는 조정관이 적용되는 복수의 연결 구조에 대한 정보를 미리 제공받은 상태에서, CAD 설계 도면 상에서 가상으로 연결 엘리먼트(10)를 제작하여 제작업체로 전송, 연결 엘리먼트(10)를 임시로 제작하도록 하였으나, 이러한 경우 연결 엘리먼트 제작 업체에서는 현장에서의 오차 발생을 고려, CAD 설계 도면에서 제작된 연결 엘리먼트(10) 보다 더 길게 제작하도록 것이 일반적이다.

하지만, 상기와 같이 제작된 연결 엘리먼트(10)의 경우, CAD 설계 도면에서 제작된 연결 엘리먼트(10) 보다 더 길게 제작되었기 때문에, 작업자가 현장에서 직접 설치해본 이후, 정확하게 치수를 다시 체크하여 연결 엘리먼트 제작업체로 전송, 연결 엘리먼트 제작 업체에서는 결정된 치수에 맞도록 커팅 및 마킹하는 공정을 수행하고, 최종 완성 상태의 연결 엘리먼트(10)를 다시 제공하여 작업자가 현장에서 조립이 이루어지도록 하는 공정을 수행하여야 하므로, 공정 추가로 인한 작업 공수가 증가될 뿐만 아니라, 비용 또한 증가하게 되는 문제가 발생하게 된다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템은 3D 스캐너(100)를 이용하여 연결 구조에 대한 설치가 완료된 상태에서, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 연결 구조에 형성된 파이프(1, 1') 사이를 이동하며 스캔이 이루어지도록 함으로써, 정확하게 복수의 포인트 클라우드 정보를 수집하여 한번에 연결 엘리먼트(10)를 제작할 수 있도록 하고, 결과적으로는 작업 공수 및 비용의 증가를 미연에 방지할 수 있다.

이러한 3D 스캐너(100)는 휴대가 가능하게 형성되기 때문에, 용이하게 연결 구조에 대한 설치가 완료된 상태의 현장으로 이동하여 복수의 포인트 클라우드 정보를 수집할 수 있다.

포인트 클라우드 정보는 서로 마주하는 파이프(1)와 파이프(1')의 연결 구조를 예로 들어 설명하면, 연결 구조에 대한 위상 정보(마주하는 파이프(1,1') 사이의 높이 차에 따른 굴곡부 생성 정보), 도 2a 및 도 3에 도시된 바와 같이 파이프(1, 1') 또는 플랜지(2, 2') 사이의 연결 길이 정보, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 파이프(1, 1') 또는 플랜지(2, 2') 사이의 위상 차이 정보, 도 2c에 도시된 바와 같이 파이프(1, 1') 또는 플랜지(2, 2') 끝단의 각도 정보 뿐만 아니라 도 4에 도시된 바와 같이 플랜지(2, 2')에 형성된 볼트 홀(H)의 위치 정보, 파이프(1, 1') 단부 형상 정보를 포함할 수 있다.

플랜지와 플랜지 사이의 길이 정보는 전술한 바와 같은 길이 측정판을 통해 보다 정확하게 계산될 수 있으며, 또한 플랜지의 볼트 홀의 위치는 볼트 홀 위치확인수단을 통해 보다 정확하게 계산될 수 있다.

더 구체적으로, 포인트 클라우드 정보는 3D 스캐너(100)를 통해 연결 구조의 파이프(1, 1')의 형상이 플랜지(2, 2')를 포함하는 형상인지 여부에 대한 정보 뿐만 아니라, 위상 차이, 끝단에 대한 각도 정보, 플랜지(2, 2')에 포함된 볼트 홀(H) 위치 정보 또한 함께 수집될 수 있기 때문에, 작업 현장에서의 제작 완료된 연결 엘리먼트(10) 결합 시 오차 발생 없이 효과적이고 정확하게 결합(조립)되게 할 수 있다. 또한 조립시 연결 엘리먼트(10)에 기준 위치를 나타내는 마커가 표시됨에 따라 조립에 드는 비용을 감소시킬 수 있게 된다.

여기서, 포인트 클라우드 정보는 서로 마주하는 파이프(1)와 파이프(1')에 대하여 위상 차이가 발생하는 경우 최단 경로, 예를 들어 주변 장비나, 파이프, 또는 덕트 등과의 간섭이 발생하지 않으면서도, 제작이 용이하게 최소 굴곡부가 생성되도록 하는 최단 경로의 정보 등을 포함할 수 있고, 이러한 포인트 클라우드 정보는 데이터 프로세싱 수단(200)을 통해 그 리스트가 디스플레이 되어 작업자의 판단에 의해 어느 하나의 경로 정보를 선택하거나, 또는 변경할 수도 있다.

한편, 데이터 프로세싱 수단(200)은 조정관이 적용되는 연결 구조를 기초로 3D 스캐너(100)를 통해 수집된 포인트 클라우드 정보가 저장되며, 저장된 포인트 클라우드 정보가 반영된 연결 엘리먼트(10)의 정보가 연결 엘리먼트 제작업체로 전송하도록 구비된다.

이러한 데이터 프로세싱 수단(200)은 포인트 클라우드 정보가 반영된 연결 엘리먼트(10)를 도면 형태로 확인할 수 있도록 하며, 또한 복수의 포인트 클라우드 정보가 포함된 3D 제작도 형태의 연결 엘리먼트(10)를 2D 제작도 형태로 변환, 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하고, 그에 따라 연결 엘리먼트 제작 업체에서는 복수의 포인트 클라우드 정보를 포함하는 연결 엘리먼트(10)의 제작이 이루어지게 할 수 있다.

결과적으로, 본 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템은 3D 스캐너(100)를 이용하여 연결 구조 사이를 이동하며 스캔하고, 그에 따른 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보, 플랜지 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보 등과 같은 복수의 포인트 클라우드 정보를 수집, 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하여 제작이 이루어지게 함으로써, 조정관이 적용되는 복수의 연결부위 사이의 연결 엘리먼트(10)에 대한 각각의 치수를 정확하고 빠르게 결정할 수 있도록한다.

이하, 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법에 대한 추후 공정을 보여주는 도면이며, 도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 종래의 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수계측 방법을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

조정관이 적용되는 연결구조 사이에 설치되는 연결 엘리먼트(10)의 치수를 측정하기 위하여, 연결 구조 사이를 3D 스캐너(100)의 이동을 통해 스캔하고, 서로 마주보는 각각의 연결 구조 단부에 대한 복수의 클라우드 정보를 수집한다(S100).

여기서, 복수의 클라우드 정보는 서로 마주하는 파이프(1)와 파이프(1')의 연결 구조를 예로 들어 설명하면, 연결 구조에 대한 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보(마주하는 파이프(1, 1') 사이의 높이 차에 따른 굴곡부 생성 정보, 파이프(1, 1') 또는 플랜지(2, 2') 끝단의 각도 정보, 플랜지(2, 2')에 형성된 볼트 홀(H) 위치 정보, 파이프(1, 1') 단부 형상 정보를 포함할 수 있다.

이 포인트 클라우드 정보 수집 단계는 3D 스캐너(100)를 이용하여 이루어지는 동시에, 보다 정확한 스캐닝을 위해 플랜지(2, 2')에 형성된 볼트 홀(H) 위치 정보는 볼트홀 위치확인부재(22)를 통해 수행되고, 또한 플랜지와 플랜지 사이의 거리는 길이 측정판(27)을 이용하여 두 지점 사이의 공간상의 거리를 보다 정확하게 구할 수 있게 된다. 또한 이 단계에서는 위치마커판(25)을 이용하여 기준 위치 정보가 더 수집되고, 기준 위치 정보는 3D 모델링 및 실제 제품의 제작시 기준 위치에 마킹을 부여하도록 기능하여 조립의 용이성을 높여 준다.

또한, 복수의 클라우드 정보 수집 단계(S100)에서 3D 스캐너(100)는 휴대가 가능하기 때문에, 조정관이 적용되는 복수의 연결 구조에 대한 설치가 모두 완료된 상태에서 복수의 연결 구조 중 해당하는 연결 구조로 이동하며 스캔이 이루어지게 할 수 있기 때문에, 복수의 포인트 클라우드 정보를 효과적으로 수집할 수 있다.

복수의 클라우드 정보 수집 단계(S100) 이후에, 3D 스캐너(100)에서 수집된 포인트 클라우드 정보를 데이터 프로세싱 수단(200)을 이용하여 확인할 수 있으며, 이러한 포인트 클라우드 정보를 기반으로 연결 엘리먼트의 치수를 계측, 연결 엘리먼트의 제작 도면을 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송한다(S200).

연결 엘리먼트 정보 전송 단계(S200)에서는 데이터 프로세싱 수단(200)을 통해 복수의 포인트 클라우드 정보가 포함된 3D 형태의 연결 엘리먼트(10)를 2D 형태로 변환, 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하게 되며, 그에 따라 연결 엘리먼트 제작 업체에서는 복수의 포인트 클라우드 정보를 포함하는 연결 엘리먼트(10)의 제작이 이루어지게 할 수 있다.

즉, 복수의 클라우드 정보 수집 단계(S100) 이후에는 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 포인트 클라우드 정보를 기반으로 연결 엘리먼트의 치수를 계측, 상기 연결 엘리먼트의 제작 도면을 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하여(S200), 연결 엘리먼트 제작 업체에서 조정관이 적용되는 연결 구조 사이에 설치되는 연결 엘리먼트(100)가 제작 및 가공되도록 한다(S300).

이때, 연결 엘리먼트(100)를 포인트 클라우드 정보와 동일하게 제작하여 조정관이 적용되는 연결 구조 사이, 더 자세하게 연결 구조에 대한 설치가 완료된 현장의 해당위치에 단순 체결 통해 조립될 수 있도록 한다(S400).

종래에는, 도 7에 도시된 바와 같이 조정관이 적용되는 복수의 연결구조에 대한 정보를 미리 제공받은 상태에서, CAD 설계 도면 상에서 가상으로 연결 엘리먼트를 실제보다 더 길게 반영하여(S10) 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송(S20), 연결 엘리먼트(10)를 임시로 제작하도록 하였으나, 이러한 경우 연결 엘리먼트 제작 업체에서는 현장에서의 오차 발생을 고려, CAD 설계 도면에서 제작된 연결 엘리먼트(10)와 같이 길게 제작(S30)하도록 것이 일반적이다.

하지만, 상기와 같이 제작된 연결 엘리먼트(10)의 경우, CAD 설계 도면에서 제작된 연결 엘리먼트(10)가 실제보다 더 길게 제작되어 현장으로 납품되기(S40) 때문에, 작업자가 현장에서 직접 실측한 후(S50), 정확하게 치수를 다시 확인하여 연결 엘리먼트 제작 업체로 반출(S60), 연결 엘리먼트 제작 업체에서는 결정된 치수에 맞도록 제작하는 공정을 수행하고(S70), 후처리 등의 공정을 거쳐 최종 완성 상태의 연결 엘리먼트(10)를 다시 현장으로 납품하여(S80) 작업자가 현장에서 조립이 이루어지도록 하는 공정을 수행하여야 하므로(S90), 공정 추가로 인한 작업 공수가 증가될 뿐만 아니라, 운송비용 또한 증가하게 되는 문제가 발생하게 된다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법은 3D스캐너(100)를 이용하여 연결 구조에 대한 설치가 완료된 상태에서, 연결 구조에 형성된 파이프(1, 1') 사이를 이동하며 스캔이 이루어지도록 함으로써, 정확하게 복수의 포인트 클라우드 정보를 수집하여 한번에 연결 엘리먼트(10)를 제작할 수 있도록 하고, 연결 엘리먼트(10)의 치수를 계측하는 전술된 S30 내지 S70의 5 공정을 포인트 클라우드 정보 수집 단계(S100) 및 연결 엘리먼트 정보 전송 단계(S200) 2 공정으로 축소시킬 수 있기 때문에, 연결 엘리먼트(10) 치수 계측에 따른 작업공수 및 비용의 증가를 방지할 수 있으며, 또한 조정관이 적용되는 복수의 연결 구조 사이의 연결 엘리먼트에 대한 각각의 치수를 빠르고 정확하게 결정할 수 있도록 한다.

본 발명은, 휴대용 3D 스캐너를 이용하여 마주하는 연결 엘리먼트 사이를 스캔, 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보, 플랜지 또는 파이프 끝단 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보 등이 계측되도록 함으로써, 조정관이 적용되는 복수의 연결 구조 사이의 연결 엘리먼트에 대한 각각의 치수를 정확하고 빠르게 결정할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

그에 따라, 본 발명은 휴대용 3D 스캐너를 이용하여 연결 엘리먼트의 치수를 결정할 수 있으므로, 연결 엘리먼트를 임시 용접하여 치수를 결정하거나, 결정된 치수에 맞도록 다시 제작하는 등과 같은 종래에 이루어지던 복수의 제작 과정을 생략할 수 있으며, 결과적으로는 연결 엘리먼트 제작에 따른 작업 공수 및 비용을 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 1' : 파이프
2, 2' : 플랜지
10 : 연결 엘리먼트
22: 볼트홀 위치확인부재
27: 길이측정부재
25: 기준위치 마커
100: 3D 스캐너
200: 프로세서

Claims (2)

1. 조정관이 적용되는 연결 구조 사이에 설치되는 연결 엘리먼트의 치수 계측시스템에 있어서,
   상기 연결 구조를 스캔하고, 서로 마주보는 각각의 상기 연결 구조의 단부에대한 복수의 포인트 클라우드를 수집하는 3D 스캐너; 및
   상기 3D 스캐너를 통해 수집된 상기 포인트 클라우드 정보가 저장되며, 상기 포인트 클라우드 정보를 기반으로 상기 연결 엘리먼트의 치수를 계측, 상기 연결 엘리먼트의 제작 도면을 작성하여 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하도록 구비되는 데이터 프로세싱 수단;을 포함하고,
   상기 포인트 클라우드 정보는, 마주하는 상기 연결 구조에 대한 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보, 플랜지 또는 파이프 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보, 및 파이프의 중심점 정보를 포함하고,
   상기 볼트 홀의 위치 정보 및 파이프의 중심점 정보는 플랜지에 형성된 복수의 볼트 홀 중 마주하는 적어도 2개의 볼트홀에 삽입되는 볼트홀 위치확인부재를 통해 취득되고,
   상기 파이프의 중심점 정보는 대면하는 2개의 볼트 홀 위치확인부재의 중심점을 연결하는 선분의 1/2 지점에 위치되며,
   상기 연결 길이 정보는 마주하는 연결 구조 사이에 위치되는 적어도 2개의 패턴이 반복되어 형성되는 길이측정부재를 통해 취득되고,
   상기 3D 스캐너는, 상기 연결 구조에 대한 설치가 완료된 상태에서 상기 연결 구조의 사이를 이동하며 스캔하며,
   상기 연결 구조는, 서로 마주하는 파이프 또는 덕트 사이의 연결 구조이거나, 또는 서로 마주하는 장비와 파이프 또는 덕트 사이의 연결 구조 중 어느 하나의 연결 구조로 형성되며,
   상기 볼트홀 위치확인부재는 3D 스캐너를 이용한 스캐닝 이전에 미리 플랜지의 볼트홀에 삽입되고,
   볼트홀 위치확인부재는 플랜지의 볼트 홀의 전면에 부착되는 전면부와, 플랜지의 볼트 홀의 후면에 부착되는 후면부를 포함하고,
   전면부의 선단에는 전방으로 돌출된 나사부가 제공되고, 나사부는 후면부에 제공된 나사수용부에 나사조임 방식으로 체결되어 서로 고정되며,
   전면부의 나사부가 제공되는 전면부측 헤드부는 나사부측으로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어지고, 후면부의 나사수용부가 제공된 후면부측 헤드부는 전면부와 근접된 끝단으로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는
   연결 엘리먼트의 치수 계측 시스템.
   
2. 조정관이 적용되는 연결 구조 사이에 설치되는 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법에 있어서,
   상기 연결 구조의 사이를 3D 스캐너를 통해 스캔하고, 서로 마주보는 각각의 상기 연결 구조 단부에 대한 복수의 포인트 클라우드 정보를 수집하는 포인트 클라우드 정보 수집 단계; 및
   상기 3D 스캐너에서 수집된 상기 포인트 클라우드 정보를 데이터 프로세싱 수단을 이용하여 확인하고, 상기 포인트 클라우드 정보를 기반으로 상기 연결 엘리먼트의 치수를 계측, 상기 연결 엘리먼트의 제작 도면을 연결 엘리먼트 제작 업체로 전송하는 연결 엘리먼트 정보 전송 단계;를 포함하고,
   상기 포인트 클라우드 정보는, 마주하는 상기 연결 구조에 대한 각각의 위상 정보, 연결 길이 정보, 플랜지 또는 파이프 각도 정보, 볼트 홀의 위치 정보, 단부 형상 정보, 및 파이프의 중심점 정보를 포함하고,
   상기 볼트 홀의 위치 정보 및 파이프의 중심점 정보는 플랜지에 형성된 복수의 볼트 홀 중 마주하는 적어도 2개의 볼트홀에 삽입되는 볼트홀 위치확인부재를 통해 취득되고,
   상기 연결 길이 정보는 마주하는 연결 구조 사이에 위치되는 적어도 2개의 패턴이 반복되어 형성되는 길이측정부재를 통해 취득되고,
   상기 연결 엘리먼트의 치수 계측 방법은,
   연결 엘리먼트 정보 전송 단계 이후, 연결 엘리먼트 제작 업체에서 상기 포인트 클라우드 정보를 이용하여 상기 연결 구조의 사이에 설치되는 상기 연결 엘리먼트를 제작 및 가공하는 연결 엘리먼트 제작 단계; 및
   연결 엘리먼트 제작 업체에서 연결 엘리먼트를 포인트 클라우드 정보와 동일하게 제작한 이후, 상기 조정관이 적용되는 상기 연결 구조의 사이에 제작된 연결 엘리먼트를 조립하는 연결 엘리먼트 조립 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   연결 엘리먼트의 치수 계측 방법.

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