KR102143450B1 - Vr 모델 변환 시스템 및 이를 이용한 vr 모델 변환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 3D 객체를 포함하는 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 VR 모델 변환 시스템에 있어서, 상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 형상 데이터를 추출하는 3D 모델 형상 데이터 추출부; 상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 조립구조 데이터를 추출하는 3D 모델 조립구조 데이터 추출부; 상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 추출하는 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부; 상기 형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 상기 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 처리부; 및 상기 형상 데이터, 조립구조 데이터, 스펙 카탈로그 데이터 및 상기 VR 모델이 저장되는 저장부; 를 포함하는 VR 모델 변환 시스템 및 이를 이용한 VR 모델 변환 방법을 개시한다.

Description

VR 모델 변환 시스템 및 이를 이용한 VR 모델 변환 방법{VIRTUAL REALITY CONVERTING SYSTEM AND CONVERTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 VR 모델 변환 시스템 및 이를 이용한 VR 모델 변환 방법에 관한 것이다.

플랜트(PLANT)는 전력, 석유, 가스, 담수 등 제품을 생산할 수 있는 생산용 기계, 장치, 공장 설비 등을 포함하는 공장 시설 및 생산 시설 일체 등을 의미한다.

최근 제조 산업의 흐름은 제작 과정이나 추후 발생 가능한 손실을 최소화하고자 기존의 2D 기반에 3D 환경을 접목하여 보다 더 실제와 같은 조건으로 여러 가지 실패 요인을 분석하고 개선해 나가고 있는 추세이다.

한편, 컴퓨터 기술의 발전에 따라, 가상현실(VR: Virtual Reality) 기술도 비약적으로 발전되었으며, 실제 다양한 영역에 적용되고 있다. 최근에는, 게임 영역 및 엔터테인먼트 영역을 넘어 교육, 쇼핑 등 점점 그 적용 영역을 넓혀가고 있다. 따라서, 가상현실 컨텐츠에 대한 수요도 점점 증가하고 있는 실정이다.

이에 따라, 플랜트 상의 설비 및 공정 등을 3D로 구축하고 가상공간에서 실제 생산 환경과 동일한 조건에서의 시뮬레이션으로 구축하려는 시도가 이루어지고 있다.

하지만, 플랜트의 모델을 가상공간상의 모델로 변환하는 과정은 작업자가 수작업을 통해 객체를 하나하나 변환하는 실정이여, 막대한 작업 시간 및 비용이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 플랜트 3D 캐드 모델을 자동으로 VR 모델로 변환하는 것이 가능한 VR 모델 변환 시스템 및 이를 이용한 VR 모델 변환 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 시스템은 적어도 하나의 3D 객체를 포함하는 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 VR 모델 변환 시스템에 있어서, 상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 형상 데이터를 추출하는 3D 모델 형상 데이터 추출부; 상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 조립구조 데이터를 추출하는 3D 모델 조립구조 데이터 추출부; 상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 추출하는 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부; 상기 형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 상기 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 처리부; 및 상기 형상 데이터, 조립구조 데이터, 스펙 카탈로그 데이터 및 상기 VR 모델이 저장되는 저장부; 를 포함한다.

상기 처리부는 상기 형상 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 형상 처리 방법을 선택하는 처리 방법 선택부; 및 상기 처리 방법 선택부에서 선택된 형상 처리 방법을 통해 상기 형상 데이터가 단순화된 메쉬 데이터를 상기 조립구조 데이터와 정합하는 정합부; 를 포함할 수 있다.

상기 형상 처리 방법은 단순 형상 대체 방법 및 형상 단순화 처리 방법을 포함하고, 상기 처리부는 상기 처리 방법 선택부에서 상기 단순 형상 대체 방법을 선택한 경우, 상기 저장부에 저장된 복수의 단순화 객체 중 상기 3D 객체에 대응되는 단순화 객체를 매칭하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 매칭부; 및 상기 처리 방법 선택부에서 상기 형상 단순화 처리 방법을 선택한 경우, 상기 3D 객체를 단순화하여 단순화 객체를 출력하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 단순화부; 를 더 포함할 수 있다.

상기 단순화부는 상기 3D 객체에 포함된 각 요소에 대하여 형상의 복잡도를 나타내는 형상 복잡도를 산출하는 형상 복잡도 산출부; 상기 형상 복잡도를 기반으로 각 요소에 스코어를 매기는 스코어링부; 및 상기 3D 객체의 목표 정밀도에 따라 스코어를 기반으로 상기 3D 객체로부터 요소를 제거하는 요소 제거부; 를 포함할 수 있다.

상기 스펙 카탈로그 데이터는 상기 3D 객체의 구동 데이터를 포함하고, 상기 처리부는 상기 스펙 카탈로그 데이터의 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 구동 가능한 3D 객체를 그룹핑하는 동적 객체 처리부; 를 더 포함할 수 있다.

상기 처리부는 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터를 기반으로 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보를 생성하고, 3차원의 가상공간상에 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터가 배치된 VR 모델을 생성하는 VR 모델 생성부; 를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법은 적어도 하나의 3D 객체를 포함하는 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 형상 데이터, 3D 객체의 조립구조 데이터 및 3D 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 포함하는 3D 모델 데이터를 추출하는 3D 모델 데이터 추출 단계; 상기 형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 상기 3D 객체에 대응되는 단순화 객체를 출력하는 형상 처리 단계; 및 형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 상기 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 VR 모델 변환 단계; 를 포함한다.

상기 형상 처리 단계는 상기 3D 모델 데이터를 기반으로 형상 처리 방법을 선택하는 형상 처리 방법 선택 단계; 상기 형상 처리 방법 선택 단계에서 상기 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법인지 판단하는 판단 단계; 상기 판단 단계에서 상기 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법인 것으로 판단하는 경우, 저장부에 저장된 복수의 단순화 객체 중 상기 3D 객체에 대응되는 단순화 객체를 매칭하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 단순 형상 대체 단계; 상기 판단 단계에서 상기 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법이 아닌 것으로 판단하는 경우, 상기 3D 객체를 단순화하여 단순화 객체를 출력하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 단순화 단계; 및 저장부에 상기 메쉬 데이터를 저장하는 메쉬 데이터 저장 단계; 를 포함할 수 있다.

상기 형상 처리 방법 선택 단계에서 상기 형상 처리 방법은 단순 형상 대체 방법 및 형상 단순화 처리 방법을 포함할 수 있다.

상기 단순화 단계는 상기 3D 객체의 형상 오류를 보정하는 형상 오류 전처리 단계; 형상 오류가 보정된 상기 3D 객체를 단순화하여 단순화 객체를 출력하는 3D 형상 단순화 단계; 및 상기 단순화 객체에 대하여, 최적화된 메쉬 데이터를 출력하는 메쉬 최적화 단계; 를 포함할 수 있다.

상기 3D 형상 단순화 단계는 상기 3D 객체에 포함된 각 요소에 대하여 형상의 복잡도를 나타내는 형상 복잡도를 산출하고, 상기 형상 복잡도를 기반으로 각 요소에 스코어를 매기고, 상기 3D 객체의 목표 정밀도에 따라 스코어를 기반으로 상기 3D 객체로부터 요소를 제거할 수 있다.

상기 형상 처리 단계 이후, 상기 메쉬 데이터를 상기 조립구조 데이터와 정합하는 정합 단계; 및 상기 스펙 카탈로그 데이터에 포함된 3D 객체의 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 구동 가능한 3D 객체를 그룹핑하는 동적 객체 서브 그룹핑 단계; 를 더 포함할 수 있다.

상기 VR 모델 변환 단계는 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터를 기반으로 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보를 생성하는 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보 생성 단계; 및 3차원의 가상공간상에 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터가 배치된 VR 모델을 생성하는 VR 모델 생성 단계; 를 포함할 수 있다.

상기 VR 모델 생성 단계 이전에 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터에 재질 및 효과를 부여하는 재질 및 효과 처리 단계; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 플랜트 3D 캐드 모델을 자동으로 VR 모델로 변환함으로써, 작업 시간 및 비용을 대폭 절감할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 2는 도 1의 처리부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 3은 도 2의 모델 단순화부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법을 나타내는 흐름도이고,
도 5 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법에 따른 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 시스템을 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 처리부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 도 2의 모델 단순화부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 시스템(100)은 3D 모델 형상 데이터 추출부(110), 3D 모델 조립구조 데이터 추출부(120), 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부(130), 처리부(140) 및 저장부(150)를 포함할 수 있다.

여기서, 3D 모델 형상 데이터 추출부(110), 3D 모델 조립구조 데이터 추출부(120), 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부(130) 및 처리부(140)는 데이터를 처리하고 생성할 수 있는 프로세서로서, 일 예로 CPU, GPU로 구성될 수 있다.

3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 제공되는 플랜트 3D 캐드 모델에서 3D 모델의 전체 3차원 형상 데이터 또는 3D 모델의 객체 각각의 3차원 형상 데이터를 추출할 수 있다.

이하에서는 플랜트 3D 캐드 모델을 구성하는 단일 부품 또는 단일 부품의 조합품 등이 3D 모델, 3D 객체 및 객체로 지칭될 수 있는바, 3D 모델, 3D 객체 및 객체는 혼용될 수 있다.

한편, 3차원 형상 데이터는 SAT형식 또는 STP형식의 기본 지오메트리 형식으로 추출되며, 추출되어 저장부(150)에 저장될 수 있다.

여기서, 플랜트 3D 캐드 모델에 포함된 객체는 설비 객체, 배관 객체 및 텍스트 객체일 수 있다.

여기서, 설비 객체는 하나의 단일 객체일 수 있고, 복수의 객체가 조립된 어셈블리 객체일 수도 있다.

3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 플랜트 3D 캐드 모델에서 각 객체에서 얻은 점군 데이터로부터 3차원 형상 데이터를 추출할 수 있다.

점군 데이터는 플랜트 3D 캐드 모델에서 각 객체 표면 상에 위치한 다수의 지점의 집합으로서, 각 점은 소정의 좌표계에서 3차원 좌표를 갖는다. 3차원 좌표는 x축 좌표, y축 좌표 및 z축 좌표로 구성된 직교 좌표일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.

3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 플랜트 3D 캐드 모델에서 각 객체의 점군 데이터로부터 3차원 형상 데이터를 생성할 수 있다.

3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 점군 데이터로부터 각 객체의 외형을 삼각망으로 표현한 메쉬(삼각망) 형상 데이터를 생성할 수 있다.

3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 각 객체의 점군 데이터로부터 메쉬 형상 데이터를 생성할 수 있으며, 이 메쉬 형상 데이터는 객체의 형상을 다수의 삼각형으로 구성된 삼각망으로 표현할 수 있다.

3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 각 객체의 점군 데이터에 포함된 각 점을 직선으로 연결하여 메쉬 형상 데이터를 생성할 수 있다. 다시 말해, 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 점군 데이터에 포함된 인접한 점들을 직선으로 연결함으로써 점군 데이터에 대응하는 메쉬 형상 데이터를 생성할 수 있으나, 점군 데이터로부터 메쉬 형상 데이터를 생성하는 방법은 이에 제한되지 않는다.

나아가, 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 메쉬 형상 데이터 외에 다른 타입의 3차원 형상 데이터, 예컨대 경계 표현(boundary representation) 형상 데이터를 생성할 수도 있다. 점군 데이터로부터 각 객체의 3차원 형상 데이터를 얻는 한 형상 데이터의 종류는 제한되지 않는다.

한편, 3차원 형상 데이터는 크기 및 위치 데이터를 포함할 수 있다.

일예로, 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 플랜트 3D 캐드 모델에서 각 객체를 대상으로 바운딩 박스를 투영하여, 각 객체의 크기 및 위치 데이터를 추출할 수 있다.

3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 플랜트 3D 캐드 모델 상에서 각 심볼 객체, 배관 객체 및 텍스트 객체에 가상의 바운딩 박스(육면체 또는, 구)를 투영한 후, 가상의 바운딩 박스의 크기를 조절하여 각 객체에 가상의 바운딩 박스의 변이 모두 맞닿으면, 가상의 바운딩 박스의 크기 조절을 중지하고 해당 가상의 바운딩 박스가 배치된 영역의 객체의 형상 데이터를 추출할 수 있다.

또한, 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 위치 및 크기 조절이 완료된 가상의 바운딩 박수의 중심점 좌표를 인식된 객체의 배치 위치 좌표로 정의하는 것이 바람직하다.

또한, 바운딩 박스의 모서리 좌표(X, Y, Z)를 통해 객체의 크기를 정의할 수 있다.

즉, 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)는 제공된 플랜트 3D 캐드 모델 상에 가상의 원점 및 가상의 육면체(다면체 또는 구)를 투영함으로써 심볼 객체, 배관 객체 및 텍스트 객체의 좌표 데이터를 명확하고 신속하게 구분하여 인식할 수 있다.

3D 모델 조립구조 데이터 추출부(120)는 제공된 플랜트 3D 캐드 모델에서 각 객체 간 조립구조 또는 어셈블리 객체의 조립구조에 관한 조립구조 데이터를 추출할 수 있다.

여기서, 조립구조 데이터는 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)에서 추출된 객체의 형상과 연결된 조립구조를 통해 추출될 수 있고, 각 객체의 위치 데이터를 기반으로 상호 조립구조를 추출될 수 있다.

또한, 조립구조 데이터는 저장부(150)에 기저장된 각 객체의 비형상 데이터에서 추출될 수 있다.

여기서, 조립구조 데이터는 XML(Extensible Markup Language) 형식으로 추출되며, 추출되어 저장부(150)에 저장될 수 있다.

3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부(130)는 저장부(150)에 기저장된 각 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 추출할 수 있다.

한편, 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부(130)는 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)에서 추출된 객체의 형상 데이터와 저장부(150)에 저장된 스펙 카탈로그 데이터의 형상 데이터를 매칭하여, 매칭된 객체에 해당되는 스펙 카탈로그 데이터를 저장부(150)에서 추출할 수 있다.

또한, 플랜트 3D 캐드 모델은 각 객체에 연동된 스펙 카탈로그 데이터를 포함할 수 있으며, 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부(130)는 플랜트 3D 캐드 모델에서 각 객체에 연동된 스펙 카탈로그 데이터를 추출할 수 있다.

스펙 카탈로그 데이터는 각 객체(부품)의 형상 데이터 및 비-형상 데이터를 포함할 수 있다. 형상 데이터는 객체의 형상을 표현하는 기하 데이터를 의미하며, 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)에서 추출된 객체의 형상 데이터 및 처리부(140)에서 단순화된 객체의 3차원 모델링 데이터를 포함할 수 있다.

비-형상 데이터는 객체의 제작 데이터, 주요 치수, 속성 등을 포함한 사양 데이터와 객체들 간의 연결 부위에 해당하는 포트에 관한 데이터를 포함할 수 있다.

또한, 비-형상 데이터는 속성 데이터 중 해당 객체의 구동 데이터를 포함할 수 있다.

저장부(150)에 기저장된 스펙 카탈로그 데이터는 XML(eXtensible Markup Language)을 기반으로 구현될 수 있다.

XML을 이용하여 스펙 카탈로그 데이터 데이터를 구현할 경우, XML은 데이터의 구조화를 위한 데이터 자원은 제공하지만 응용 분야에 특화된 시맨틱 데이터를 가지는 데이터 자원은 제공하지 않기 때문에, 본 발명의 실시예에서는 객체 카탈로그에 적합한 엘리먼트, 엘리먼트들 간의 관계 및 속성이 XML 스키마를 이용하여 정의될 수 있다.

스펙 카탈로그 데이터에서 비-형상 데이터는 사양 데이터 및 포트에 관한 데이터를 포함할 수 있다.

객체의 타입과 상속관계는 classification 엘리멘트와 specialization 엘리먼트에 각각 기록될 수 있다.

스펙 카탈로그 데이터에서 형상 데이터는 3차원 모델링 데이터의 교환 목적으로 사용되는 ISO형식의 파일로 저장될 수 있다.

스펙 카탈로그 데이터에서 이러한 형상 데이터는 비-형상 데이터와 함께 하나의 XML 파일에 병합되어 저장부(150)에 저장될 수 있다.

처리부(140)는 형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환할 수 있다.

한편, 처리부(140)는 변환 작업 효율성 향상을 위해 복수의 객체를 그룹핑할 수 있다. (그룹명 예: MS-E17-06, AS-E17-04, MS-E17-01 등)

또한, 처리부(140)에서는 3차원 CAD모델의 특성으로 인해 불필요한 객체(더미/헬퍼/스플라인 등)가 다수 포함되어 있기 때문에, 실제 모델링에 필요한 지오메트리 정보를 남겨두고 그 외에의 객체는 삭제를 수행한다.

예컨대, 복수의 객체 중 원점기준 헬퍼(Dummy), 리브지지대 스플라인(Nurbs Curve) 등의 불필요 객체는 삭제할 수 있다.

한편, 플랜트 모델 각 객체에 부여된 태그정보에는 고유 ID, 재질, 규격 등(배관 모델 경우 작동 압력, 온도 등)을 포함하고 있으며, 처리부(140)는 이들 중 부품번호(Equip No) 기준으로 복수의 객체를 그룹핑할 수 있다.

저장부(150)는 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)에서 추출한 형상 데이터, 3D 모델 조립구조 데이터 추출부(120)에서 추출한 조립구조 데이터 및 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부(130)에서 추출한 스펙 카탈로그 데이터를 저장할 수 있다.

저장부(150)는 데이터를 저장할 수 있는 저장 장치로서, 일 예로 HDD, SSD 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.

한편, 도 2를 참조하면, 처리부(140)는 처리 방법 선택부(141), 매칭부(142), 모델 단순화부(143), 정합부(144), 동적 객체 처리부(145) 및 VR 모델 생성부(146)를 포함할 수 있다.

처리 방법 선택부(141)는 형상 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 형상 처리 방법을 선택할 수 있다.

처리 방법 선택부(141)에서 선택되는 형상 처리 방법은 단순 형상 대체 방법 및 형상 단순화 처리 방법을 포함할 수 있다.

여기서, 단순 형상 대체 방법은 저장부(150)에 저장된 단순화 객체를 3D 캐드 모델의 객체와 매칭한 후, 이를 대체할 수 있다.

매칭부(142)는 단순 형상 대체 방법을 통해, 저장부(150)에 저장된 단순화 객체를 3D 캐드 모델의 객체와 매칭한 후, 이를 대체할 수 있다.

예컨대, 매칭부(142)는 3D 캐드 모델의 객체가 리듀서(reducer)인 경우, 단순화된 배관 형상으로 대체할 수 있다.

처리 방법 선택부(141)는 설정된 기준에 따라 형상 처리 방법을 선택할 수 있다.

우선, 처리 방법 선택부(141)는 스펙 카탈로그 데이터에 저장된 비-형상 데이터 중 타입 데이터를 기반으로 해당 객체의 타입을 식별하고, 해당 객체의 타입이 기설정된 단순 형상 타입에 해당되는 경우 해당 객체에 관해서는 단순 형상 대체 방법을 선택할 수 있다.

여기서, 기설정된 단순 형상 타입은 배관, 리듀서, 밸브 및 탱크 타입과 같이 단순한 형상에 관한 타입일 수 있다.

또한, 처리 방법 선택부(141)는 객체의 크기 데이터를 기반으로 해당 객체의 크기를 기설정된 제 1 크기와 비교하여, 해당 객체의 크기가 제 1 크기 보다 작은 경우 해당 객체는 단순 형상으로 대체 가능한 것으로 판단하고, 해당 객체에 관해서는 단순 형상 대체 방법을 선택할 수 있다.

또한, 처리 방법 선택부(141)는 객체의 메쉬 형상 데이터에서 임의의 점 좌표를 기준으로 해당 점 좌표를 원점으로 하는 특정 크기를 갖는 가상의 박스(육면체 또는 구)를 투영하고, 가상의 박스 내에 위치한 점군의 개수를 카운팅한 후 기 설정된 제 1 개수와 비교하고, 가상의 박스 내에 위치한 점군의 개수가 제 1 개수 보다 적은 경우 해당 객체는 단순 형상으로 대체 가능한 것으로 판단하고, 해당 객체에 관해서는 단순 형상 대체 방법을 선택할 수 있다.

여기서, 처리 방법 선택부(141)는 임의의 점 좌표를 원점으로 하는 가상의 박스 내에 점군의 개수가 제 1 개수 보다 많은 경우는 가상의 박스 내에서 점군이 조밀한 것으로 판단하고, 이를 통해 해당 객체의 형상이 복잡한 것으로 판단할 수 있다.

한편, 처리 방법 선택부(141)는 단일 객체에 대해서 임의의 점 좌표를 선정하고 해당 점 좌표를 원점으로 하는 가상의 박스를 투영하는 과정을 복수 회 반복함으로써, 해당 객체의 전체 영역에 대해 점군의 밀집 상태를 판단하고, 이를 기준으로 이를 통해 해당 객체에 대한 형상 처리 방법을 선택할 수 있다.

또한, 처리 방법 선택부(141)는 스펙 카탈로그 데이터에 저장된 비-형상 데이터를 기반으로 객체가 단일 객체인지 판단하고, 이 경우, 매칭부(142)는 저장부(150)에 저장된 단순화 객체를 3D 캐드 모델의 객체와 매칭한 후, 이를 대체할 수 있다.

여기서, 저장부(150)에 저장된 단순화 객체는 객체의 점군 데이터로부터 각 객체의 외형을 삼각망으로 표현한 메쉬(삼각망) 형상 데이터일 수 있다.

한편, 형상 단순화 처리 방법은 추출된 형상 데이터를 단순화한 후, 단순화된 형상에 관한 단순화 객체 데이터를 저장부(150)에 저장할 수 있다.

모델 단순화부(143)는 형상 단순화 처리 방법을 통해, 추출된 형상 데이터를 단순화한 후, 단순화된 형상에 관한 단순화 객체 데이터를 저장부(150)에 저장할 수 있다.

도 3을 참조하면, 모델 단순화부(143)는 형상 복잡도 산출부(1431), 스코어링부(1432) 및 요소 제거부(1433)를 포함할 수 있다.

형상 복잡도 산출부(1431)는 객체에 포함된 각 요소에 대하여 형상의 복잡도를 나타내는 형상 복잡도를 산출할 수 있다.

스코어링부(1432)는 형상 복잡도를 기반으로 각 요소에 스코어를 매길 수 있다.

요소 제거부(1433)는 모델의 목표 정밀도에 따라 스코어를 기반으로 모델로부터 요소를 제거할 수 있다.

여기서, 모델 단순화부(143)를 통한 형상 단순화 처리 방법의 상세한 과정은 도 4를 참조하여 후술한다.

한편, 3D CAD 모델에서 VR모델로 변환하게 되면 모든 폴리곤은 기본적으로 삼각 폴리곤으로 형성된다. 하지만, 작업 효율성 향상과 Render to Texture를 위한 UV세팅 최적화를 위해, 삼각 폴리곤을 사각 폴리곤으로 수정할 필요가 있다.

여기서, 모델 단순화부(143)는 해당 객체를 선택한 후, 폴리곤의 옵션을 변경할 수 있다.

정합부(144)는 처리 방법 선택부(141)에서 선택된 형상 처리 방법을 통해 형상 데이터가 단순화된 단순화 메쉬 데이터를 조립구조 데이터와 정합한다.

즉, 정합부(144)는 매칭부(142) 또는 모델 단순화부(143)를 통해 단순화된 객체의 메쉬 데이터를 3D 모델 조립구조 데이터 추출부(120)에서 추출된 조립구조 데이터와 정합하여, 데이터화된 3차원의 플랜트 모델을 구축할 수 있다.

한편, 도시하지 않았지만, 렌더투텍스쳐(Render to Texture) 처리부를 더 포함할 수 있다.

렌더링 엔진에서 실시간 그림자 기능을 지원하지 않거나 성능상의 이유로 사용하지 않을 경우, 그림자가 없는 모델링 결과의 품질은 매우 열악하므로, 렌더투텍스쳐 처리부는 모델링 단계에서 미리 설정된 광원에 따라 그림자 및 재질의 변화를 미리 적용하여 모델링 결과 품질을 향상시킬 수 있다.

렌더투텍스쳐 처리부는 시각적 품질이 가장 좋은 편인 전역조명(GI, Global Illumination)을 설정한 후 외부 렌더러(VRAY, MentalRay 등)를 통해 렌더투텍스쳐 작업을 수행한다. 렌더투텍스쳐 처리부는 외부 렌더러의 종류에 따라 환경변수를 설정할 수 있으며, 출력물(2D Image Texture) 객체 매핑을 위한 UV좌표를 설정할 수 있다.

즉, 렌더투텍스쳐 처리부는 광원과 그림자 및 재질의 변화를 설정함으로써, 모델링 결과 품질을 향상시킬 수 있고, VR 모델의 품질을 함께 향상시킬 수 있다.

동적 객체 처리부(145)는 스펙 카탈로그 데이터의 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 구동 가능한 3D 객체를 그룹핑할 수 있다.

3D 모델에서는 작업의 편의성을 위해 가능한 한 많은 면을 객체에 포함하여 추후 Unity 등의 렌더링 엔진으로 출력하게 되는데, 이때 Unity에서 실제 동적 거동(예. 회전, 이동, 색상변환 등)이 필요한 객체에 대해서는 이를 위해 기존 객체에서 분리하는 작업이 필요하다. 예컨대, 동적 객체 처리부(145)는 터빈을 지정하는 WGC_TURBINE 객체에서, Unity에서 샤프트 부분의 회전을 표현하고 싶다면, 기존 객체(WGC_TURBINE)에서 샤프트(WGC_TURBINE_SHAFT)만을 분리하여 자식 객체로 링크하는 절차를 수행한다.

즉, 동적 객체 처리부(145)는 플랜트 상의 수동 핸들, 모터 또는 구동 실린더에 관한 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 해당 구동 객체를 추출하여 별도로 그룹핑할 수 있다.

또한, 동적 객체 처리부(145)는 밸브-밸브핸들 및 센서-센서판넬과 분리하는 절차도 수행할 수 있다.

VR 모델 생성부(146)는 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터를 기반으로 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보를 생성하고, 3차원의 가상공간상에 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터가 배치된 VR 모델을 생성할 수 있다.

여기서, 3차원 그래픽을 위한 데이터는 3차원의 가상공간상에 위치하는 3차원 객체들의 기하학적 정보, 객체들의 재질 정보, 광원의 위치와 특성에 관한 정보, 시간에 따른 이러한 정보들의 변화 정보 등을 포함한다. 이러한 정보들은 사용자가 용이하게 3차원 그래픽 데이터를 생성, 수정할 수 있도록 직관적 또는 논리적으로 이해하기 쉬운 구조로 표현되는데, 이를 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보라고 한다.

3차원 객체 데이터 계층 관계 정보는 물체의 기하학적 정보나 재질 정보 등을 포함하는 노드와 이들을 수직적으로 연결하여 계층화를 이루는 연결 정보로 구성된다. 즉, 노드는 장면 그래프의 기초적인 구성요소이다. 이러한 노드의 구체적인 특성을 정의하는 부분이 필드이다.

한편, VR 모델 생성부(146)는 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터에 재질 및 효과를 부여하여, 가상공간상에 배치된 객체를 3차원적으로 표현할 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 5 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법에 따른 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

도 4와 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법은 3D 모델 데이터 추출 단계(S10), 형상 처리 방법 선택 단계(S20), 판단 단계(S30), 단순 형상 대체 단계(S40), 단순화 단계(S50), 메쉬 데이터 저장 단계(S60), 정합 단계(S70), 동적 객체 서브 그룹핑 단계(S80), 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보 생성 단계(S90), 재질 및 효과 처리 단계(S100) 및 VR 모델 생성 단계(S110)를 포함한다.

한편, 도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 VR 모델 변환 방법은 3D 모델 데이터 추출 단계(S10) 이전에 3D 모델 데이터에서 객체 그룹핑 단계를 수행할 수 있다.

예컨대, 처리부(140)에서는 전체 플랜트 3D 모델(도 5) 중 해당 기기모델(도 6)(예를 들어, mgs02)그룹을 선택하고, 도 7 내지 도 9와 같이, 변환 작업 효율성 향상을 위해 복수의 객체를 그룹핑할 수 있다. (그룹명 예: MS-E17-06, AS-E17-04, MS-E17-01 등)

또한, 처리부(140)에서는 3차원 CAD모델의 특성으로 인해 불필요한 객체(더미/헬퍼/스플라인 등)가 다수 포함되어 있기 때문에, 실제 모델링에 필요한 지오메트리 정보를 남겨두고 그 외에의 객체는 삭제를 수행한다.

예컨대, 복수의 객체 중 원점기준 헬퍼(Dummy), 리브지지대 스플라인(Nurbs Curve) 등의 불필요 객체는 삭제할 수 있다.

한편, 플랜트 모델 각 객체에 부여된 태그정보에는 고유 ID, 재질, 규격 등(배관 모델 경우 작동 압력, 온도 등)을 포함하고 있으며, 도 10을 참조하면, 처리부(140)는 이들 중 부품번호(Equip No) 기준으로 복수의 객체를 그룹핑할 수 있다.

3D 모델 데이터 추출 단계(S10)에서는 적어도 하나의 3D 객체를 포함하는 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 형상 데이터, 3D 객체의 조립구조 데이터 및 3D 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 포함하는 3D 모델 데이터를 추출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 3D 모델 데이터 추출 단계(S10)에서는 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)를 통해 제공되는 플랜트 3D 캐드 모델에서 3D 모델의 전체 3차원 형상 데이터 또는 3D 모델의 객체 각각의 3차원 형상 데이터를 추출할 수 있고, 3D 모델 조립구조 데이터 추출부(120)를 통해 제공된 플랜트 3D 캐드 모델에서 각 객체 간 조립구조 또는 어셈블리 객체의 조립구조에 관한 조립구조 데이터를 추출할 수 있고, 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부(130)를 통해 각 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 추출할 수 있다.

형상 처리 방법 선택 단계(S20)에서는 처리 방법 선택부(141)를 통해 형상 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 형상 처리 방법을 선택할 수 있다.

형상 처리 방법은 단순 형상 대체 방법 및 형상 단순화 처리 방법을 포함할 수 있다.

형상 처리 방법 선택 단계(S20)에서 처리 방법 선택부(141)는 설정된 기준에 따라 형상 처리 방법을 선택할 수 있다.

우선, 처리 방법 선택부(141)는 스펙 카탈로그 데이터에 저장된 비-형상 데이터 중 타입 데이터를 기반으로 해당 객체의 타입을 식별하고, 해당 객체의 타입이 기설정된 단순 형상 타입에 해당되는 경우 해당 객체에 관해서는 단순 형상 대체 방법을 선택할 수 있다.

여기서, 기설정된 단순 형상 타입은 배관, 리듀서, 밸브 및 탱크 타입과 같이 단순한 형상에 관한 타입일 수 있다.

또한, 처리 방법 선택부(141)는 객체의 크기 데이터를 기반으로 해당 객체의 크기를 기설정된 제 1 크기와 비교하여, 해당 객체의 크기가 제 1 크기 보다 작은 경우 해당 객체는 단순 형상으로 대체 가능한 것으로 판단하고, 해당 객체에 관해서는 단순 형상 대체 방법을 선택할 수 있다.

또한, 처리 방법 선택부(141)는 객체의 메쉬 형상 데이터에서 임의의 점 좌표를 기준으로 해당 점 좌표를 원점으로 하는 특정 크기를 갖는 가상의 박스(육면체 또는 구)를 투영하고, 가상의 박스 내에 위치한 점군의 개수를 카운팅한 후 기 설정된 제 1 개수와 비교하고, 가상의 박스 내에 위치한 점군의 개수가 제 1 개수 보다 적은 경우 해당 객체는 단순 형상으로 대체 가능한 것으로 판단하고, 해당 객체에 관해서는 단순 형상 대체 방법을 선택할 수 있다.

여기서, 처리 방법 선택부(141)는 임의의 점 좌표를 원점으로 하는 가상의 박스 내에 점군의 개수가 제 1 개수 보다 많은 경우는 가상의 박스 내에서 점군이 조밀한 것으로 판단하고, 이를 통해 해당 객체의 형상이 복잡한 것으로 판단할 수 있다.

한편, 처리 방법 선택부(141)는 단일 객체에 대해서 임의의 점 좌표를 선정하고 해당 점 좌표를 원점으로 하는 가상의 박스를 투영하는 과정을 복수 회 반복함으로써, 해당 객체의 전체 영역에 대해 점군의 밀집 상태를 판단하고, 이를 기준으로 이를 통해 해당 객체에 대한 형상 처리 방법을 선택할 수 있다.

또한, 처리 방법 선택부(141)는 스펙 카탈로그 데이터에 저장된 비-형상 데이터를 기반으로 객체가 단일 객체인지 판단하고, 이 경우, 매칭부(142)는 저장부(150)에 저장된 단순화 객체를 3D 캐드 모델의 객체와 매칭한 후, 이를 대체할 수 있다.

판단 단계(S30)에서는 처리 방법 선택부(141)를 통해 선택된 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법인지 비교 판단한다.

단순 형상 대체 단계(S40)에서는 판단 단계(S30)에서 비교한 판단 결과가 맞는 경우(처리 방법 선택부(141)를 통해 선택된 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법인 경우) 매칭부(142)를 통해 저장부(150)에 저장된 단순화 객체를 3D 캐드 모델의 객체와 매칭한 후, 이를 대체할 수 있다.

매칭부(142)는 단순 형상 대체 방법을 통해, 저장부(150)에 저장된 단순화 객체를 3D 캐드 모델의 객체와 매칭한 후, 이를 대체할 수 있다.

예컨대, 매칭부(142)는 3D 캐드 모델의 객체가 리듀서(reducer)인 경우, 단순화된 배관 형상으로 대체할 수 있다.

여기서, 저장부(150)에 저장된 단순화 객체는 객체의 점군 데이터로부터 각 객체의 외형을 삼각망으로 표현한 메쉬(삼각망) 형상 데이터일 수 있다.

단순화 단계(S50)에서는 판단 단계(S30)에서 비교한 판단 결과가 틀린 경우(처리 방법 선택부(141)를 통해 선택된 형상 처리 방법이 형상 단순화 처리 방법인 경우) 모델 단순화부(143)를 통해 추출된 형상 데이터를 단순화한 후, 단순화된 형상에 관한 단순화 객체 데이터를 저장부(150)에 저장할 수 있다.

단순화 단계(S50)는 형상 오류 전처리 단계(S51), 3D형상 단순화 단계(S52) 및 메쉬 최적화 단계(S53)를 포함한다.

형상 오류 전처리 단계(S51)에서는 3D 모델 형상 데이터 추출부(110)에서 추출된 3차원 형상 데이터에 관한 형상 오류를 제거하거나 보정할 수 있다.

예컨대, 형상 오류 전처리 단계(S51)에서는 추출된 3차원 형상 데이터가 추출하는 과정에서 오류에 의한 면뒤집기 등의 과정을 수행할 수 있다.

여기서, CAD모델(B-REP)에서 VR모델(Polygon)로 변환하는 과정에서 가장 빈번하게 발생하는 오류가 면 뒤집힘 현상이다. 이는 폴리곤의 렌더링 속도증대를 위해 노멀 방향으로만 렌더링하기 때문이며, 눈에 띄는 뒤집힌 면들이 포함된 객체를 선택한 후, 플림(Flip)기능을 이용하여 노멀방향을 보정해주면 문제가 해결된다. 도 11과 도 12는 형상 오류 전처리 단계(S51) 이전과 이후의 상태를 나타낸다.

3D형상 단순화 단계(S52)에서는 모델 단순화부(143)를 통해 형상 오류가 보정된 3D 객체를 단순화하여 단순화 객체를 출력할 수 있다.

이하에서는 모델 단순화부(143)의 형상 복잡도 산출부(1431), 스코어링부(1432) 및 요소 제거부(1433)를 통해, 3D형상 단순화 단계(S52)의 과정을 설명한다.

형상 복잡도 산출부(1431)는 부피 복잡도 및 요소 복잡도 중 적어도 하나를 산출할 수 있다. 다시 말해, 요소의 형상 복잡도는 부피 복잡도와 요소 복잡도 중 어느 하나 또는 둘 모두를 기반으로 산출될 수 있다.

여기서, 부피 복잡도는 요소의 부피에 관한 복잡도이다. 부피 복잡도를 산출하기 위해, 형상 복잡도 산출부(1431)는 경계 부피 복잡도 및 상대 부피 복잡도 중 적어도 하나를 산출할 수 있다. 다시 말해, 부피 복잡도는 경계 부피 복잡도와 상대 부피 복잡도 중 어느 하나 또는 둘 모두를 기반으로 산출될 수 있다.

그 결과, 경계 부피를 증가시키는 요소가 경계 부피를 감소시키는 요소보다 스코어가 더 높게 부여되는바, 간략화 과정에서 경계 부피를 증가시키는 요소가 경계 부피를 감소시키는 요소에 비해 후순위로 제거되므로, 간략화에 의해 모델의 LOD(Level of Detail)가 낮아져도 모델의 전체적인 외곽 형상 이 유지될 수 있다.

다음으로, 상대 부피 복잡도는 기준 부피에 대한 해당 요소의 부피의 비이다.

상대 부피 복잡도를 산출하기 위해, 형상 복잡도 산출부(1431)는 모델을 구성하는 요소 중 부피가 가장 큰 요소의 부피에 대한 당해 요소의 부피의 비를 계산할 수 있다. 즉, 이 실시예에서 기준 부피는 부피가 가장 큰 요소의 부피이나, 이에 제한되지 않고 기준 부피는 다양한 값으로 설정될 수도 있다.

형상 복잡도 산출부(1431)는 경계 부피 복잡도와 상대 부피 복잡도를 합산하여 기 설정된 최대 부피 복잡도로 나눔으로써 부피 복잡도를 산출할 수 있다.

형상 복잡도 산출부(1431)는 경계 부피 복잡도와 상대 부피 복잡도를 합산하여 기 설정된 최대 부피 복잡도로 나눔으로써 부피 복잡도를 산출할 수 있다.

다음으로, 요소 복잡도는 요소의 모델링 데이터 크기에 관한 복잡도이다. 요소 복잡도를 산출하기 위해, 형상 복잡도 산출부(1431)는 요소 면 복잡도 및 요소 선 복잡도 중 적어도 하나를 산출할 수 있다. 다시 말해, 요소 복잡도는 요소 면 복잡도와 요소 선 복잡도 중 어느 하나 또는 둘 모두를 기반으로 산출될 수 있다.

요소 면 복잡도는 요소를 구성하는 면을 정의하기 위해 요구되는 성분의 개수이고, 요소 선 복잡도는 요소를 구성하는 선을 정의하기 위해 요구되는 성분의 개수이다. 여기서, 성분은 3차원 좌표 공간에서 요소의 형상을 구현하기 위해 필요한 데이터 유닛으로서, 일 예로 하나의 3차원 좌표점을 구성하는 각각의 좌표값(x, y 또는 z)이나 원의 반지름(r) 등을 포함할 수 있다.

3차원 모델을 구성하는 각각의 요소는 다수의 면과 다수의 선으로 구성되므로, 어느 한 요소의 요소 면 복잡도는 그 요소에 포함되는 모든 면들의 요소 면 복잡도를 합산한 값이며, 요소 선 복잡도는 그 요소에 포함되는 모든 선들의 요소 선 복잡도를 합산한 값이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 복잡도 산출부(1431)는 요소 면 복잡도와 요소 선 복잡도를 합산하여 기설정된 최대 요소 복잡도로 나눔으로써 요소 복잡도를 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 복잡도 산출부(1431)는 부피 복잡도와 요소 복잡도를 합산하여 기설정된 최대 복잡도로 나눔으로써 형상 복잡도를 산출할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 형상 복잡도 산출부(1431)는 부피 복잡도와 요소 복잡도를 합산한 뒤, 요소 복잡도에 대한 부피 복잡도의 비를 곱함으로써 형상 복잡도를 산출할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 형상 복잡도 산출부(1431)는 부피 복잡도와 요소 복잡도를 합산하여 기설정된 최대 복잡도로 나누고 요소 복잡도에 대한 부피 복잡도의 비를 곱함으로써 형상 복잡도를 산출할 수 있다.

이는 후술하는 모델 간략화를 위한 요소 제거 시, 모델의 데이터 크기에 미치는 영향이 큰 요소를 먼저 제거하고 모델의 외곽 형상에 미치는 영향이 큰 요소를 나중에 제거함으로써 모델의 전체적인 외곽 형상이 유지되는 한도에서 간략화된 모델의 데이터 크기를 최소화시킬 수 있도록 한다.

스코어링부(1432)는 형상 복잡도를 기반으로 각 요소에 스코어를 매길 수 있다.

스코어링부(1432)는 요소에 대하여 산출된 형상 복잡도를 해당 요소의 스코어로 출력할 수 있다. 즉, 이 실시예에서 요소의 스코어는 그 요소의 형상 복잡도이다.

또한, 스코어링부(1432)는 스코어가 차등적으로 부여된 다수의 평가 항목에 따라 요소에 스코어를 매길 수 있다.

예컨대, 스코어링부(1432)는 요소가 모델의 기설정된 필수 요소에 해당하는지 여부, 요소가 모델의 외곽 경계에 접하는지 여부, 그리고 모델이 조립체에 대응하는 경우 요소가 조립체를 구성하는 단품들 간의 연결부위를 포함하는지 여부 중 적어도 하나를 판별하여 해당되는 평가 항목의 스코어를 요소에 매길 수 있다. 그리고, 스코어링부(1432)는 요소에 대하여 산출된 형상 복잡도를 스코어로 요소에 매길 수 있다.

일 예로, 스코어링부(1432)는 요소가 필수 요소에 해당하는 경우 해당 요소에 양수의 스코어를 매기고, 요소가 모델의 외곽 경계에 접하는 경우 해당 요소에 양수의 스코어를 매기고, 요소가 조립체를 구성하는 단품들 간의 연결부위를 포함하는 경우 해당 요소에 양수의 스코어를 매길 수 있다.

다른 예로, 스코어링부(1432)는 요소가 필수 요소에 해당하는 경우 해당 요소에 1 이상의 스코어를 매기고, 요소가 모델의 외곽 경계에 접하는 경우 해당 요소에 1 이상의 스코어를 매기고, 요소가 조립체를 구성하는 단품들 간의 연결부위를 포함하는 경우 해당 요소에 1 이상의 스코어를 매길 수 있다.

또 다른 예로, 스코어링부(1432)는 요소가 필수 요소에 해당하는 경우 해당 요소에 제 1 스코어를 매기고, 요소가 모델의 외곽 경계에 접하는 경우 해당 요소에 제 1 스코어보다 작거나 같은 제 2 스코어를 매기고, 요소가 조립체를 구성하는 단품들 간의 연결부위를 포함하는 경우 해당 요소에 제 2 스코어보다 작거나 같은 제 3스코어를 매길 수 있다.

실시예에 따라, 요소는 평가 항목들 중 복수 개에 중복 해당될 수 있으며, 이 경우 스코어링부(1432)는 해당되는 평가 항목들의 스코어와 형상 복잡도를 합산하여 요소에 매길 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스코어링부(1432)는 요소가 모델의 내부에 위치하는 경우, 해당 요소의 스코어에 음수를 곱할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스코어링부(1432)는 요소가 모델의 내부에 위치하는 경우, 해당 요소의 스코어를 음수만큼 거듭제곱할 수 있다. 즉, 모델의 내부에 위치하는 요소는 그 스코어를 거듭제곱하되, 지수가 음수(예컨대, -1)가 이 되도록 할 수 있다.

또한, 스코어링부(1432)는 요소가 모델의 내부에 위치하는 경우, 해당 요소의 스코어를 음수만큼 거듭제곱한 뒤 음수를 곱할 수 있다.

요소 제거부(1433)는 모델의 목표 정밀도에 따라 스코어를 기반으로 모델로부터 요소를 제거할 수 있다.

요소 제거부(1433)는 모델의 목표 LOD에 따라 모델로부터 스코어가 낮은 순서대로 요소를 제거할 수 있다. 모델의 정밀도는 LOD(%)로 나타낼 수 있으며, 목표 LOD가 100%이면 모델에 포함된 모든 요소가 보존되며, 목표 LOD가 50%이면 모델에 포함된 요소들 중 스코어가 낮은 절반이 제거될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 목표 정밀도는 사용자로부터 입력받을 수 있으나, 실시예에 따라 미리 설정되어 있을 수도 있다.

한편, 관 내 원판 형상의 밸브를 회전시켜 관로를 통해 흐르는 유체의 양을 조절하는 버터플라이 밸브(butterfly valve)의 단품 모델로서, 총 81 개의 요소들로 구성되어 있다.

버터플라이 밸브와 같이 유체의 흐름을 제어하기 위한 의장품은 배관과 연결되어 유체를 주고받는 포트(port)가 필수적으로 구비된다. 따라서, 이와 같은 의장품의 모델을 간략화하는 경우, 포트는 마지막까지 남아있어야 할 필수 요소로 지정될 수 있으나, 실시예에 따라 필수 요소로 지정되는 요소는 달라질 수 있다.

전술한 바와 같이, 스코어링부(1432)는 모델(1)의 각 요소가 모델(1)의 기설정된 필수 요소, 예컨대 포트에 해당되는지 여부를 판별한 뒤, 포트에 해당되는 요소에 제 1 스코어를 매길 수 있다.

이를 통해, 목표 LOD 값에 따라 요소들이 제거되어 모델(1)이 간략화되어 간략화 모델(10)을 출력할 수 있다.

메쉬 최적화 단계(S53)에서는 매칭부(142) 또는 모델 단순화부(143)를 통해 단순화된 객체의 메쉬 데이터를 이루는 삼각망의 개수를 최적으로 축소하여 메쉬 데이터를 최적화할 수 있다.

여기서, 3D CAD 모델에서 VR모델로 변환하게 되면 모든 폴리곤은 기본적으로 삼각 폴리곤으로 형성된다. 하지만, 작업 효율성 향상과 Render to Texture를 위한 UV세팅 최적화를 위해, 도 13과 같이 삼각 폴리곤을 사각 폴리곤으로 수정할 필요가 있다.

즉, 메쉬 최적화 단계(S53)에서 모델 단순화부(143)는 해당 객체를 선택한 후, 폴리곤의 옵션을 변경할 수 있다.

메쉬 데이터 저장 단계(S60)에서는 매칭부(142) 또는 모델 단순화부(143)를 통해 단순화되며, 최적화된 객체의 메쉬 데이터를 저장부(150)에 저장할 수 있다.

정합 단계(S70)에서는 정합부(144)를 통해, 매칭부(142) 또는 모델 단순화부(143)에서 형상 데이터가 단순화된 단순화 메쉬 데이터를 조립구조 데이터와 정합한다.

이를 통해, 단순화된 객체의 메쉬 데이터를 3D 모델 조립구조 데이터 추출부(120)에서 추출된 조립구조 데이터와 정합하여, 데이터화된 3차원의 플랜트 모델을 구축할 수 있다.

동적 객체 서브 그룹핑 단계(S80)에서는 동적 객체 처리부(145)를 통해 스펙 카탈로그 데이터의 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 구동 가능한 3D 객체를 그룹핑할 수 있다.

여기서, 3D 모델에서는 작업의 편의성을 위해 가능한 한 많은 면을 객체에 포함하여 추후 Unity 등의 렌더링 엔진으로 출력하게 되는데, 이때 Unity에서 실제 동적 거동(예. 회전, 이동, 색상변환 등)이 필요한 객체에 대해서는 이를 위해 기존 객체에서 분리하는 작업이 필요하다. 예컨대, 동적 객체 처리부(145)는 터빈을 지정하는 WGC_TURBINE 객체에서, Unity에서 샤프트 부분의 회전을 표현하고 싶다면, 기존 객체(WGC_TURBINE)에서 샤프트(WGC_TURBINE_SHAFT)만을 분리하여 자식 객체로 링크하는 절차를 수행한다.

여기서, 도 14 및 도 15를 참조하면, 분리된 동적 객체의 구조를 볼 수 있는 스키마틱뷰와 터빈/샤프트에 대한 분리작업을 수행한 결과를 확인할 수 있다.

즉, 동적 객체 처리부(145)는 플랜트 상의 수동 핸들, 모터 또는 구동 실린더에 관한 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 해당 구동 객체를 추출하여 별도로 그룹핑할 수 있다.

또한, 동적 객체 처리부(145)는 밸브-밸브핸들 및 센서-센서판넬과 분리하는 절차도 수행할 수 있다.

예컨대, 동적 객체 서브 그룹핑 단계(S80)에서는 플랜트 상의 수동 핸들, 모터 또는 구동 실린더에 관한 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체(5, 15)를 식별하고, 해당 구동 객체를 그룹핑할 수 있다.

3차원 객체 데이터 계층 관계 정보 생성 단계(S90)에서는 VR 모델 생성부(146)를 통해 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터를 기반으로 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보를 생성할 수 있다.

재질 및 효과 처리 단계(S100)에서는 VR 모델 생성부(146)를 통해 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터에 재질 및 효과를 부여하여, 가상공간상에 배치된 객체를 3차원적으로 표현할 수 있다.

한편, 렌더링 엔진에서 실시간 그림자 기능을 지원하지 않거나 성능상의 이유로 사용하지 않을 경우, 그림자가 없는 모델링 결과의 품질은 매우 열악하므로, 렌더투텍스쳐 처리부는 모델링 단계에서 미리 설정된 광원에 따라 그림자 및 재질의 변화를 미리 적용하여 모델링 결과 품질을 향상시킬 수 있다.

도 16을 참조하면, 재질 및 효과 처리 단계(S100)에서는 시각적 품질이 가장 좋은 편인 전역조명(GI, Global Illumination)을 설정한 후 외부 렌더러(VRAY, MentalRay 등)를 통해 렌더투텍스쳐 작업을 수행한다. 재질 및 효과 처리 단계(S100)에서는 외부 렌더러의 종류에 따라 환경변수를 설정할 수 있으며, 출력물(2D Image Texture) 객체 매핑을 위한 UV좌표를 설정할 수 있다.

즉, 재질 및 효과 처리 단계(S100)에서는 광원과 그림자 및 재질의 변화를 설정함으로써, 모델링 결과 품질을 향상시킬 수 있고, VR 모델의 품질을 함께 향상시킬 수 있다.

VR 모델 생성 단계(S110)에서는 도 17과 같이 VR 모델 생성부(146)를 통해 3차원의 가상공간상에 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터가 배치된 VR 모델을 생성하여, 최종적으로 플랜트 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환할 수 있다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 VR 모델 변환 시스템 및 이를 이용한 VR 모델 변환 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (16)

1. 적어도 하나의 3D 객체를 포함하는 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 VR 모델 변환 시스템에 있어서,
   상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 형상 데이터를 추출하는 3D 모델 형상 데이터 추출부;
   상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 조립구조 데이터를 추출하는 3D 모델 조립구조 데이터 추출부;
   상기 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 추출하는 3D 모델 스펙 카탈로그 데이터 추출부;
   상기 형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 상기 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 처리부; 및
   상기 형상 데이터, 조립구조 데이터, 스펙 카탈로그 데이터 및 상기 VR 모델을 저장하는 저장부; 를 포함하고,
   상기 처리부는
   상기 형상 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 형상 처리 방법을 선택하는 처리 방법 선택부; 및
   상기 처리 방법 선택부에서 선택된 형상 처리 방법을 통해 상기 형상 데이터가 단순화된 메쉬 데이터를 상기 조립구조 데이터와 정합하는 정합부; 를 포함하고,
   상기 형상 처리 방법은 단순 형상 대체 방법 및 형상 단순화 처리 방법을 포함하고,
   상기 처리부는
   상기 처리 방법 선택부에서 상기 단순 형상 대체 방법을 선택한 경우, 상기 저장부에 저장된 복수의 단순화 객체 중 상기 3D 객체에 대응되는 단순화 객체를 매칭하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 매칭부; 및
   상기 처리 방법 선택부에서 상기 형상 단순화 처리 방법을 선택한 경우, 상기 3D 객체를 단순화하여 단순화 객체를 출력하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 단순화부; 를 더 포함하는 VR 모델 변환 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 단순화부는
   상기 3D 객체에 포함된 각 요소에 대하여 형상의 복잡도를 나타내는 형상 복잡도를 산출하는 형상 복잡도 산출부;
   상기 형상 복잡도를 기반으로 각 요소에 스코어를 매기는 스코어링부; 및
   상기 3D 객체의 목표 정밀도에 따라 스코어를 기반으로 상기 3D 객체로부터 요소를 제거하는 요소 제거부; 를 포함하는 VR 모델 변환 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 스펙 카탈로그 데이터는 상기 3D 객체의 구동 데이터를 포함하고,
   상기 처리부는
   상기 스펙 카탈로그 데이터의 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 구동 가능한 3D 객체를 그룹핑하는 동적 객체 처리부; 를 더 포함하는 VR 모델 변환 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 처리부는
   상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터를 기반으로 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보를 생성하고, 3차원의 가상공간상에 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터가 배치된 VR 모델을 생성하는 VR 모델 생성부; 를 더 포함하는 VR 모델 변환 시스템.
   
7. 적어도 하나의 3D 객체를 포함하는 3D 캐드 모델에서 3D 객체의 형상 데이터, 3D 객체의 조립구조 데이터 및 3D 객체의 스펙 카탈로그 데이터를 포함하는 3D 모델 데이터를 추출하는 3D 모델 데이터 추출 단계;
   상기 형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 상기 3D 객체에 대응되는 단순화 객체를 출력하는 형상 처리 단계; 및
   형상 데이터, 조립구조 데이터 및 스펙 카탈로그 데이터를 기반으로 상기 3D 캐드 모델을 VR 모델로 변환하는 VR 모델 변환 단계; 를 포함하고,
   상기 형상 처리 단계는
   상기 3D 모델 데이터를 기반으로 형상 처리 방법을 선택하는 형상 처리 방법 선택 단계;
   상기 형상 처리 방법 선택 단계에서 상기 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법인지 판단하는 판단 단계;
   상기 판단 단계에서 상기 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법인 것으로 판단하는 경우, 저장부에 저장된 복수의 단순화 객체 중 상기 3D 객체에 대응되는 단순화 객체를 매칭하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 단순 형상 대체 단계;
   상기 판단 단계에서 상기 형상 처리 방법이 단순 형상 대체 방법이 아닌 것으로 판단하는 경우, 상기 3D 객체를 단순화하여 단순화 객체를 출력하고, 상기 단순화 객체의 메쉬 데이터를 출력하는 단순화 단계; 및
   저장부에 상기 메쉬 데이터를 저장하는 메쉬 데이터 저장 단계; 를 포함하는 VR 모델 변환 방법.
   
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,
   상기 형상 처리 방법 선택 단계에서
   상기 형상 처리 방법은 단순 형상 대체 방법 및 형상 단순화 처리 방법을 포함하는 VR 모델 변환 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 단순화 단계는
    상기 3D 객체의 형상 오류를 보정하는 형상 오류 전처리 단계;
    형상 오류가 보정된 상기 3D 객체를 단순화하여 단순화 객체를 출력하는 3D 형상 단순화 단계; 및
    상기 단순화 객체에 대하여, 최적화된 메쉬 데이터를 출력하는 메쉬 최적화 단계; 를 포함하는 VR 모델 변환 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 3D 형상 단순화 단계는
    상기 3D 객체에 포함된 각 요소에 대하여 형상의 복잡도를 나타내는 형상 복잡도를 산출하고, 상기 형상 복잡도를 기반으로 각 요소에 스코어를 매기고, 상기 3D 객체의 목표 정밀도에 따라 스코어를 기반으로 상기 3D 객체로부터 요소를 제거하는 VR 모델 변환 방법.
    
12. 제7항에 있어서,
    상기 형상 처리 단계 이후,
    상기 메쉬 데이터를 상기 조립구조 데이터와 정합하는 정합 단계; 및
    상기 스펙 카탈로그 데이터에 포함된 3D 객체의 구동 데이터를 기반으로 구동 가능한 3D 객체를 식별하고, 구동 가능한 3D 객체를 그룹핑하는 동적 객체 서브 그룹핑 단계; 를 더 포함하는 VR 모델 변환 방법.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 VR 모델 변환 단계는
    상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터를 기반으로 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보를 생성하는 3차원 객체 데이터 계층 관계 정보 생성 단계; 및
    3차원의 가상공간상에 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터가 배치된 VR 모델을 생성하는 VR 모델 생성 단계; 를 포함하는 VR 모델 변환 방법.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 VR 모델 생성 단계 이전에 상기 조립구조 데이터와 정합된 메쉬 데이터 및 구동 가능한 3D 객체에 관한 데이터에 재질 및 효과를 부여하는 재질 및 효과 처리 단계; 를 더 포함하는 VR 모델 변환 방법.
    
15. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서,
    제7항, 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 VR 모델 변환 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체.
    
16. 컴퓨터와 결합되어 제7항, 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 VR 모델 변환 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.

Images