KR102520183B1 - 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법 은, 현장의 물리적 공간으로부터 원격에 위치한 관리자의 컴퓨팅 디바이스의 프로세서에서 수행하는 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법으로서, 상기 현장의 물리적 공간에 매칭되는 3차원 가상 공간의 현장 트윈모델을 출력하는 단계; 상기 현장에 배치된 현장센서 시스템으로부터 수신한 측위센서 데이터를 기초로 상기 물리적 공간에 대한 현장 유저의 위치정보를 획득하는 단계; 및 상기 물리적 공간에 대한 현장 유저의 위치정보를 상기 3차원 가상 공간에 대응시켜 상기 현장 트윈모델 상에 상기 현장 유저의 위치를 나타내는 제 1 가상 컨텐츠를 표시하는 단계를 포함한다.

Description

디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING FIELD BASED AUGMENTED REALITY USING DIGITAL TWIN}
본 발명은 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 작업현장을 디지털 트윈으로 구현한 후 구현된 디지털 트윈을 바탕으로 현장을 모니터링하고, 현장 작업자에 업무를 지원하는 기술에 관한 것이다.
최근, 가상현실(Virtual Reality: VR), 증강현실(Augmented Reality: AR), 혼합현실(Mixed Reality: MR)에 대한 관심이 급상승하고 있는 가운데, 확장현실(XR)(eXtended Reality: XR)까지 가세하면서 이용자의 몰입경험(Immersive Experience)을 제공하는 서비스 및 기기 시장이 나날이 발전하고 있다.
여기서, 확장현실(XR)이란, 가상현실과 증강현실, 그리고 혼합현실 기술을 모두 아우르는 용어로서, 증강현실, 가상현실 및 혼합현실을 모두 지원할 수 있는 새로운 형태의 기기에 융합되는 과정을 통해 그 개념이 탄생하게 되었다.
확장현실(XR) 기술은, VR, AR 그리고 MR 기반한 많은 요소 기술들을 공동으로 활용하고 있으며, 이러한 기술들이 통용될 수 있는 혁신적이고 새로운 형태의 기기에 적용되어서 다양한 새로운 경험이 가능해지고 있다. 예를 들면, 확장현실(XR) 기술은, 제조, 건축, 게임, 영상, 의료, 교육, 쇼핑, 마케팅, 관광, 자동차 또는 헬스케어 등에 이르기까지 다양한 산업에 적용되고 있다.
한편, 제조공정의 디지털화가 점점 더 늘어나는 상황에서, 작업현장에 대해 실시간에 가깝게 실제 사물 혹은 프로세스의 디지털 이미지를 만드는 디지털 트윈(digital twin)이라는 개념이 주목을 받고 있다. 디지털 트윈은 제품의 설계 및 개발부터 제품 라이프사이클의 끝까지 제품 전반에 대한 디지털 발자취를 보유할 수 있게 해준다. 이를 활용하면 설계대로의 제품 그 자체뿐만 아니라 제품을 제조하는 시스템 및 현장에서 어떻게 제품이 사용되는지를 이해할 수 있다.
디지털 트윈은 사업 실적의 최적화에 도움을 주는 물리적 물체나 프로세스의 과거와 현재 활동이 기록된 진화하는 디지털 프로필로 정의된다. 디지털 트윈은 여러 차원에 걸친 대규모의 누적된 실시간, 실세계 데이터 측정값에 기반한다. 기업은 이런 측정값을 바탕으로 물체 혹은 프로세스에 대한 진화하는 디지털 프로필을 만들어, 시스템 성능에 대한 인사이트를 얻거나 제품 설계 혹은 제조 공정의 변경과 같은 물리적 대응을 수행할 수 있다.
디지털 트윈의 진정한 위력과 중요성은 물리적 세계와 디지털 세계 간의 거의 실시간에 가까운 종합적인 연결을 제공하는 데 있다. 이를 통해 기존의 방법으로는 불가능한 근본적인 설계 및 공정 변화가 가능해진다.
따라서, 이러한 작업현장의 물리적 공간을 가상 모델링한 디지털 트윈과, 물리적 공간에 대한 가상 컨텐츠를 증강한 증강현실 환경(또는, 혼합현실 환경)을 이용한다면, 원격 관리자는 작업현장을 더욱 정확하게 모니터링하고 작업 지시를 내릴 수 있으며, 현장 작업자는 정확한 작업지시를 받고 필요한 작업 정보를 원격 관리자로부터 수신할 수 있는 효율적인 환경을 구축할 수 있을 것이다.
KR　10-2055085 B1
본 발명은 원격 관리자가 현장 상황 및 작업자의 작업 현황을 디지털 트윈을 통해 정확하고 다양한 관점에서 모니터링하고, 증강현실 환경에 기초하여 작업 지시 및 가이드를 제공하기 위한 시스템 및 방법을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 디지털 트윈으로 모니터링하는 원격 관리자가 현장 작업자에게 증강현실 환경에서 효율적인 작업 지시나 작업 가이드가 가능하도록 하제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 현장 작업자가 위험구역에 진입하였을 때, 디지털 트윈 및 증강현실/혼합현실 환경에 기초한 알람을 다각적으로 제공하여, 작업에 안정성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법은, 현장의 물리적 공간으로부터 원격에 위치한 관리자의 컴퓨팅 디바이스의 프로세서에서 수행하는 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법으로서, 상기 현장의 물리적 공간에 매칭되는 3차원 가상 공간의 현장 트윈모델을 출력하는 단계; 상기 현장에 배치된 현장센서 시스템으로부터 수신한 측위센서 데이터를 기초로 상기 물리적 공간에 대한 현장 유저의 위치정보를 획득하는 단계; 및 상기 물리적 공간에 대한 현장 유저의 위치정보를 상기 3차원 가상 공간에 대응시켜 상기 현장 트윈모델 상에 상기 현장 유저의 위치를 나타내는 제 1 가상 컨텐츠를 표시하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 현장에 배치된 현장센서 시스템으로부터 수신한 측위센서 데이터를 기초로 상기 물리적 공간에 대한 현장 유저의 위치정보를 획득하는 단계와, 상기 현장 유저의 태그에서 발생된 UWB 무선신호를 복수의 앵커에서 수신한 측위센서 데이터를 획득하는 단계와, 상기 획득한 측위센서 데이터를 기초로 상기 현장 유저의 실시간 물리적공간의 실제좌표를 추적하는 단계와, 상기 실제좌표와 매칭되는 3차원 가상공간의 가상좌표를 산출하는 단계와, 상기 산출된 가상좌표 상에 상기 현장 유저의 식별정보를 나타내는 상기 제 1 가상 컨텐츠를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 현장에 배치된 현장센서 시스템으로부터 상기 현장의 물리적 공간에 배치된 실제객체에 대한 정보를 수신하는 단계와, 상기 현장 트윈모델의 상기 실제객체에 매칭된 가상객체 상에 상기 수신된 실제객체에 대한 정보를 오버레이하여 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 가상 컨텐츠를 통해 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스와 증강현실 커뮤니케이션 연결을 요청하는 단계와, 상기 현장 유저의 수락에 따라서, 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스와 증강현실 커뮤니케이션을 수행하는 단계와, 상기 현장 트윈모델을 기초로 상기 3차원 가상공간의 일 위치에 매칭된 가상 컨텐츠를 생성하고 커뮤니케이션 데이터로 송신하는 입출력 인터페이스를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스를 통해 실제객체에 매칭된 작업이력 정보를 수신하는 단계와, 상기 수신된 작업이력 정보를 상기 실제객체에 대응되는 가상객체에 매칭하여 저장하는 단계와, 상기 현장 트윈모델의 가상객체 주변에 상기 작업이력 정보를 나타내는 가상 컨텐츠를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
*또한, 상기 현장 트윈모델의 기설정된 위험구역에 상기 현장 유저가 진입함을 감지하는 단계와, 상기 위험구역 내에 상기 현장 유저를 현장 트윈모델 및 상기 현장에 배치된 카메라 시스템을 통해 수신한 현장영상으로 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 현장 트윈모델에 기설정된 위험구역에 대한 3차원 가상공간의 좌표를 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스로 송신하는 단계와, 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스에서 상기 3차원 가상공간의 좌표정보에 매칭된 물리적 공간의 실제좌표 상에 위험영역을 하이라이트 하는 가상 컨텐츠가 오버레이되어 표시되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법은, 원격 관리자가 현장 상황 및 작업자의 작업 현황을 디지털 트윈을 통해 정확하고 다양한 관점에서 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법은, 현장 트윈모델을 이용하여 물리적 공간에 매칭된 작업 지시 및 작업 가이드를 현장 유저에게 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법은, 현장 작업자가 디지털 트윈으로 모니터링하는 원격 관리자로부터 작업 지시나 작업 가이드를 증강현실 환경에서 제공함으로써, 작업에 대한 효율적인 지시와 가이드가 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템 및 방법은, 현장 작업자가 위험구역에 진입하였을 때, 디지털 트윈 및 증강현실 환경에 기초한 알람을 다각적으로 제공하여, 작업에 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템의 개념도의 일례이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현장의 물리적 공간의 설치된 현장센서 시스템을 설명하기 위한 컨셉의 일례이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 현장 트윈 모델을 설명하기 위한 컨셉의 일례이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 타입의 컴퓨팅 디바이스를 통해 증강현실 환경을 경험하는 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 타입의 컴퓨팅 디바이스의 내부 블록도의 일례이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 타입의 컴퓨팅 디바이스를 통해 확장현실 환경을 경험하는 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 타입의 컴퓨팅 디바이스의 내부 블록도의 일례이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 데스크 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스를 통해 현장트윈 모델을 제공하는 모습의 일례이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 데스크 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스의 내부 블록도의 일례이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 테이블 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스를 통해 확장현실 커뮤니케이션을 경험하는 일례이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 테이블 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스의 내부 블록도의 일례이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법을 나타내는 흐름도의 일례이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 현장트윈 모델을 통해 현장을 모니터링하는 화면의 일례이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 현장트윈 모델을 통해 현장 유저와 증강현실 환경 커뮤니케이션을 수행하는 화면의 일례이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 현장 모니터링 시스템이 위험구역에 위치한 현장 유저를 감지하는 개념을 설명하기 위한 일례이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 현장 모니터링 시스템을 통해 현장 유저에게 증강현실 환경에 기초하여 작업을 보조하는 방법의 일례이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 위험구역에 위치한 현장 유저에게 증강현실 환경에 기초하여 위험구역 알림을 제공하는 개념의 일례이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템은, 실제 작업현장의 물리적 공간을 스캔하여 생성된 가상의 3차원 공간의 현장 트윈모델에 상기 물리적 공간의 실제객체들과 현장 유저들의 상태를 실시간으로 반영하여 제공함으로써, 원격 관리자가 현장 트윈모델을 통해 현장을 모니터링하는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템은, 원격 관리자와 작업현장의 현장 유저를 증강현실 커뮤니케이션으로 소통할 수 있게 하여. 작업과 관련된 정보를 효과적으로 의사교환 하는 방법을 제공할 수 있다.
여기서, 증강현실 환경은, 사용자나 커뮤니케이션 상대방 주변의 물리적 공간에 연관된 가상 컨텐츠가 삽입되어 생성되어 유저에게 제공되는 정보가 증강된 환경을 의미하며, 증강현실(AR) 환경뿐만 아니라, 혼합현실 환경(MR)을 포함할 수 있다. 상기 가상 컨텐츠는, 컴퓨팅 디바이스에서 생성된 가상의 컨텐츠로, 라벨, 텍스트 정보, 이미지, 드로잉 객체 및 3 차원 엔티티를 포함하며, 상기 물리적 공간이나 물리적 공간을 촬영한 영상에 대응하여 생성된 증강/혼합 컨텐츠이다.
그리고 증강현실 커뮤니케이션(AR Communication)이란, 상기 가상 컨텐츠를 포함한 실감형 미디어(예컨대, 영상, 음성)에 기반하여 서로 다른 사용자가 컴퓨팅 디바이스를 통해 커뮤니케이션 데이터(Communication data)를 주고받는 활동(상호 의사소통을 위해 사용자 입력에 따라 생성된 커뮤니케이션 데이터를 주고받는 활동)을 의미한다.
또한, 원격 관리자란, 작업이 진행되는 현장으로부터 원격의 위치에서 현장 트윈모델을 통해 현장상황을 모니터링하고, 현장 유저에게 증강현실 커뮤니케이션에 기초해 작업을 지시 또는 보조하는 작업 가이던스(guidance)를 가상 컨텐츠로 제공하는 자를 의미한다.
또한, 현장 유저란, 작업 현장에서 수신된 작업 가이던스를 통해 제공된 증강현실 환경을 기반으로 작업과 관련된 정보를 제공받는 자를 의미한다.
이하, 이러한 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템을 이루는 세부적인 구성에 대해 먼저 상세히 설명하기로 한다.
<디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템>
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템의 개념도의 일례이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 일 예시의 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템은, 현장 유저 컴퓨팅 디바이스(100:101, 102. 200), 원격 관리자 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600), 현장센서 시스템(400) 및 서버 시스템(500)을 포함한다.
이러한 도 1의 각 구성요소는, 네트워크(Network)를 통해 연결될 수 있다. 네트워크는 , 현장 유저 컴퓨팅 디바이스, 원격 관리자 컴퓨팅 디바이스, 현장센서 시스템(400) 및 서버 시스템(500) 등과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, UWB(Ultra Wide Band) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등의 다양한 유무선 네트워크를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
- 서버 시스템(500)
서버 시스템(500)은, 현장의 물리적 공간을 3차원 스캔한 데이터를 기초로 가상의 3차원 현장 트윈모델을 모델링하고, 모델링된 현장 트윈모델에 상기 현장의 물리적 공간의 실제객체나 현장 유저에 대한 정보를 실시간 반영하는 프로세스를 수행할 수 있다. 이러한 프로세스 중 적어도 일부는 서버 시스템(500)에서 수행될 수 있고 나머지는 원격 관리자의 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)에서 수행될 수 있다.
또한, 서버 시스템(500)은, 원격 관리자의 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)와 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100) 사이에 증강현실 커뮤니케이션 데이터 교환을 중계하여, 상호간 증강현실 커뮤니케이션을 수행하도록 제공할 수 있다.
이러한 서버 시스템(500)은, 트윈모델 모델링 서버(510), 현장 모니터링 서버(520), 가상 컨텐츠 데이터베이스(530) 및 현장공간 데이터베이스(540)를 포함할 수 있다.
자세히, 트윈모델 모델링 서버(510)는, 현장의 물리적 공간을 3차원 스캔한 데이터를 기초로 가상의 3차원 공간에 상기 현장의 물리적 공간과 대응되는 현장 트윈모델을 생성할 수 있다.
예를 들어, 트윈모델 모델링 서버(510)는, 현장의 물리적 공간을 촬영한 영상과, 물리적 공간 내 위치한 실제객체들의 위치를 스캔한 공간정보(예컨대, 깊이 데이터)들을 기초로 3차원 가상공간에 물리공간의 실제객체들에 대응되는 가상객체들을 모델링한 현장 트윈모델을 생성할 수 있다.
또한, 트윈모델 모델링 서버(510)는, 원격 관리자의 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)로부터 원격 관리자의 입력을 반영하면서 현장 트윈모델을 생성할 수 있다.
현장 모니터링 서버(520)는, 물리적 공간의 실제객체 및 현장 유저들에 대한 정보를 현장센서 시스템(400) 또는/및 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)로부터 수신하고, 현장 트윈모델에 실시간으로 업데이트할 수 있다.
예를 들어, 현장 모니터링 서버(520)는, 현장센서 시스템(400)으로부터 실제객체를 측정한 센서 데이터를 실시간으로 수신하고, 수신된 센서 데이터를 가상 컨텐츠로 변환한 후 현장 트윈모델의 가상객체 이미지 주변에 상기 가상 컨텐츠를 삽입한 현장 트윈모델을 생성함으로써, 생성된 현장 트윈모델을 통해 원격 관리자가 효과적으로 상기 현장 상황을 모니터링할 수 있다.
또한, 현장 모니터링 서버(520)는, 현장센서 시스템(400)으로부터 적어도 하나 이상의 현장 유저에 대한 위치정보 및 현장영상을 실시간으로 수신하고, 수신된 실시간 현장 유저의 위치정보에 대응되는 현장 트윈모델 상의 가상 위치에 상기 현장 유저를 나타내는 가상 컨텐츠를 삽입한 현장 트윈모델을 생성함으로써, 생성된 현장 트윈모델을 통해 원격 관리자가 현장 유저의 위치를 파악하도록 제공할 수 있다.
또한, 현장 모니터링 서버(520)는, 현장 유저의 작업에 따른 작업 이력을 현장 트윈모델에 대응되는 가상객체 또는/및 현장 유저에 매칭된 가상 컨텐츠에 기록하고 저장함으로써, 현장 유저 및 실제객체에 대한 작업이력을 모니터링할 수 있다.
또한, 현장 모니터링 서버(520)는, 현장 유저가 기 설정된 위험구역에 진입함을 현장센서 시스템(400)으로부터 감지할 수 있다. 이때, 현장 유저 컴퓨팅 디바이스(100)에게 증강현실 환경에 기초한 알림을 제공할 수 있으며, 원격 관리자 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)에는 현장 트윈모델, 증강현실 커뮤니케이션 또는/및 증강현실 환경에 따른 현장 유저 위험 모니터링을 제공할 수 있다.
또한, 현장 모니터링 서버(520)는, 데이터 중계를 위한 통신설비, 컴퓨팅 장치 등을 포함할 수 있으며, 유무선 통신 네트워크를 통해 커뮤니케이션 데이터를 컴퓨팅 디바이스 간에 송수신하도록 중계함으로써, 컴퓨팅 디바이스 간 증강현실 커뮤니케이션을 수행하는 환경을 제공할 수 있다. 예를 들어, 현장 모니터링 서버(520)는, 원격 관리자 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)와 현장 유저 컴퓨팅 디바이스(100) 간에 송수신되는 커뮤니케이션 데이터를 중계하는 역할을 수행할 수 있다.
가상 컨텐츠 데이터베이스(530)에는, 증강현실 환경이나, 혼합현실 환경을 구현하기 위한 가상 컨텐츠 데이터가 저장되어 있을 수 있다. 이러한 가상 컨텐츠 데이터베이스(530)는, 상기 가상 컨텐츠를 실제객체(예컨대, 마커)나 공간좌표에 매칭시켜 가상 컨텐츠로 저장할 수 있다.
또한, 가상 컨텐츠는 현장 트윈모델의 3차원 가상공간의 가상좌표에 매칭시켜 가상 컨텐츠로 저장될 수 있다.
그리고 가상 컨텐츠 데이터베이스(530)는, 컴퓨팅 디바이스 요청시 상기 컴퓨팅 디바이스의 주변 물리적 공간에 매칭된 가상 컨텐츠를 전달하는 가상 컨텐츠 소스 역할을 수행할 수 있다.
또한, 가상 컨텐츠 데이터베이스(530)는, 현장 트윈모델을 구축하는 가상객체를 모델링한 3차원 가상 이미지와, 상기 가상객체에 대한 현장센서 데이터를 정보화한 가상 컨텐츠 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 현장공간 데이터베이스(540)는, 현장 물리적 공간을 스캔하거나 3차원 공간 모델링하여 물리적 공간에 대한 정보 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 물리적 공간 내에 실제객체, 마커 등을 이미지 학습하여 획득된 특징 정보들이 더 저장될 수 있으며, 특징 정보들은 공간 정보와 매칭되어 저장될 수 있다.
즉, 서버 시스템(500)은, 컴퓨팅 디바이스의 주변 물리적 공간에 대한 가상 컨텐츠 데이터와 공간정보 데이터를 함께 송신하여, 상기 컴퓨팅 디바이스를 통해 증강현실 환경을 제공하거나 현장 트윈모델을 통해 제공할 수 있다.
이러한 서버 시스템(500)은, 적어도 하나 이상의 컴퓨팅 서버, 컴퓨팅 장치, 데이터베이스 서버로 구성될 수 있으며, 데이터 처리를 위한 프로세서들과, 커뮤니케이션 중계 서비스 제공을 위한 명령어들을 저장하는 메모리들을 포함할 수 있다.
- 현장센서 시스템(400)
현장센서 시스템(400)은, 현장의 물리적 공간에 대한 다양한 정보(예컨대, 환경, 기계설비, 현장 유저의 정보)를 감지하여 측정하는 다양한 센서들을 포함할 수 있다.
예를 들어. 현장센서 시스템(400)은, 현장에 배치된 온도 센서, 습도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 자기 센서, 광 센서, 음향 센서, 이미지 센서, 전류 센서 및 가스 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
실시예에서, 현장센서 시스템(400)은, 측위센서 시스템(410), 카메라 시스템(420), 장치센서 시스템(430) 및 게이트 웨이(440)를 포함한다.
측위센서 시스템(410)은, 현장 유저의 위치정보를 실시간으로 감지할 수 있다.
이러한 측위센서 시스템(410)은, 광전자 센서, 초음파 센서, 게이트형 센서, 열감지 센서, 레이저 센서, 라이다 센서, Wi-Fi 센서, 비콘(Beacon) 센서, UWB(Ultra wide band) 센서, 블루투스 센서, 이미지 분석형 센서, RFID 센서, PDR, GPS 등의 기술에 기초하여 현장 유저의 위치정보를 감지할 수 있다.
실시예에서, 측위센서 시스템(410)은, 작업현장을 정밀하게 모니터링하거나, 위험구역에 위치한 현장 유저의 세밀한 움직임을 감지하기 위해 정밀도가 높은 UWB 기반 실시간 측위센서 시스템(410)일 수 있다.
자세히, 측위센서 시스템(410)은, 현장 유저가 가진 태그(UWB Tag)에서 발생되는 무선신호를 수신하는 물리적 공간에 다수 설치된 앵커(UWB Anchor)를 포함할 수 있다.
상기 현장 유저의 태그는, 현장유저가 별도 무선신호 송출장치 형태로 가질 수 있으나, 실시예에서는 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)에 포함된 것으로 설명한다.
태그에서 발생되는 무선신호는, 현장유저의 신원정보(ID, identification) 및 타임 스탬프(time stamp)를 나노초 또는 밀리초 단위로 송출되는 UWB 무선신호일 수 있다.
UWB에 기반한 측위 기법은 IEEE 802.15.3a와 IEEE 802.15.4a에서 상업적 이용을 위한 표준화가 시작되어 되었으므로, 상기 표준화 통신 기법을 사용하는 것으로 설명한다.
자세히, IR-UWB(Impulse-Radio Ultra Wide Band)는 전송 방식에 따라 3.1~10.6 GKHZ 대역에서 100Mpbs 이상의 고속으로 데이터 전송 또한 가능하며 낮은 전력으로 수십 cm부터 이내의 정밀도 높은 위치추적이 가능한 장점이 있다.
물리적 공간에 소정의 간격을 두고 배치된 복수의 앵커는, 태그의 무선신호를 수신하여, 태그의 위치(예컨대, 현장 유저의 위치)를 파악하기 위한 측위센서 데이터를 서버 시스템(500)으로 송신하거나 직접 태그 위치를 산출할 수 있다.
실시예에서, 서버 시스템(500)은 시간 동기화된 앵커들로부터 수신된 태그의 무선신호 도달 시간에 기초하여 태그의 위치를 산출하는 TDoA(Time Difference of Arrival) 방식 또는 RTT(Round Trip Time)를 계산하고 계산된 RTT를 거리로 환산하는 TWR(Two-Way Ranging) 방식 중 적어도 하나의 방식을 통해 측위센서 시스템(410)을부터 수신된 측위센서 데이터를 통해 현장 유저의 실시간 위치정보(현장 유저 식별정보 및 위치)를 정밀하게 산출할 수 있다.
측위센서 시스템(410)은, 물리적 공간의 소정의 높이의 원레이어(예컨대, 한층)에 기설정된 크기 이상의 물체가 위치한 경우, 앵커의 음영영역이 생기지 않기 위한 앵커 배치 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 예시적인 측위센서 시스템(410)은, 물리적 공간의 원레이어의 외곽에 소정의 간격을 두고 앵커들을 배치시킬 수 있다. 이때, 원레이어의 외곽의 모서리의 변곡지점에 배치된 제 1 앵커(411)들을 포함할 수 있다.
또한, 측위센서 시스템(410)은, 제 1 앵커(411)들 사이의 최외곽에 등간격으로 배치된 제 2 앵커(412)들을 포함할 수 있다.
또한, 측위 센서들은, 제 1 앵커(411) 및 제 2 앵커(412) 사이의 원레이어 내에 소정의 위치에 배치된 제 3 앵커(413)를 포함할 수 있다.
또한, 측위센서 시스템(410)은, 기설정된 크기 이상의 물체(A)가 위치한 경우, 물체의 복수의 수직 모서리에 각각 배치된 제 4 앵커(414)들을 포함할 수 있다.
또한, 측위센서 시스템(410)은, 상기 제 4 앵커에 마주보는 원레이어의 외곽 모서리에 대응되는 위치에 배치된 제 5 앵커(415)들을 포함할 수 있다.
이러한 측위센서 시스템(410)의 앵커 배치구조를 통해, 기설정된 크기 이상의 물체가 물리적 공간 내에 배치된 경우에도 음영지역 없이 태그의 무선신호를 감지하여, 다중경로(multi-path) 및/또는 LoS(Line of Sight) 문제가 발생하지 않을 수 있다.
또한, 현장센서 시스템(400)은, 현장 물리적 공간의 일영역을 촬영하여 현장영상을 획득하는 복수의 카메라를 가지는 카메라 시스템(420)을 포함할 수 있다.
카메라 시스템(420)은, 설치된 위치로부터 전방위를 촬영하는 전방위 카메라(421)(예컨대, 360도 카메라) 또는/및 원격 관리자의 제어에 따라서 촬영영역을 변경 가능한 적어도 하나 이상의 원격제어 카메라(423)(예컨대, PTZ 카메라)를 포함할 수 있다.
카메라 시스템(420)은, 현장 내에 소정의 간격을 두고 배치된 전방위 카메라(421)를 포함할 수 있으며, 전방위 카메라(421)는 배치 위치에서 360도를 촬영하여 전방위 현장영상을 획득할 수 있다.
또한, 카메라 시스템(420)은, 현장 내에 배치된 촬영방향 및 확대/축소를 원격으로 제어할 수 있는 원격제어 카메라(423)를 포함할 수 있다. 원격제어 카메라(423)는, 자동 또는 원격 관리자의 제어에 따라 촬영방향 및 확대/축소된 촬영영역에 대한 현장영상을 획득할 수 있다.
장치센서 시스템(430)은, 현장에 배치된 장치의 다양한 정보를 감지하는 센서들을 포함할 수 있다.
자세히, 장치센서 시스템(430)은, 장치에 배치된 IOT 센서, 장치 및 장치 주변 환경을 감지하기 위한 센서들을 포함하여, 장치 관련 정보를 획득할 수 있다.
이와 같은 현장센서 시스템(400)을 통해 획득된 센서 데이터는 적어도 하나 이상의 엑세스 포인트를 포함하는 게이트 웨이(440)로 전송될 수 있다.
게이트 웨이(440)는, 현장센서 시스템(400)으로부터 획득된 센서 데이터를 취합할 수 있으며, 취합된 센서 데이터를 서버 시스템(500)으로 송신하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해, 게이트 웨이(440)는, 현장센서 시스템(400)들과 다양한 유무선 통신방식을 통해 데이터를 교환할 수 있다.
- 컴퓨팅 디바이스
실시예에서 컴퓨팅 디바이스는, 현장에 위치한 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)(이하, “현장 컴퓨팅 디바이스”)와, 원격으로 현장 상황을 모니터링하는 원격 관리자의 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)(이하, “원격 컴퓨팅 디바이스”)로 구분될 수 있다.
원격 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)는, 설치된 모니터링 어플리케이션의 제어에 따라서 현장 물리적 공간을 반영한 현장 트윈모델을 통해 현장을 원격으로 모니터링을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 예시적으로 원격 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)는 실제현장의 물리적 공간(10)에 대응되는 가상의 현장 트윈모델(50)을 생성하고 출력할 수 있다.
상기 현장 트윈모델(50)은, 실제객체에 대응되는 가상객체 이미지가 표시될 수 있으며, 실제객체에서 측정된 센서 데이터를 기초로 생성된 가상 컨텐츠가 상기 가상객체 이미지 주변에 표시하여, 실제객체에 대한 실시간 모니터링을 수행할 수 있다.
또한, 현장 트윈모델(50)은, 현장센서 시스템(400)의 센서 데이터를 기초로 현장 유저의 실시간 위치정보를 가상 컨텐츠(VR)로 표시할 수 있으며, 가상 컨텐츠(VR)에는 현장 유저가 입력하거나 센서 데이터를 통해 확인된 작업 이력, 작업 정보 등이 더 포함될 수 있다.
또한, 원격 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)는, 현장 트윈모델(50)을 기초로 현장 컴퓨팅 디바이스와 증강현실 커뮤니케이션을 수행하여, 음성, 실제객체에 매칭된 가상 컨텐츠를 통해 작업 지시나 작업 가이던스 등을 제공할 수 있다.
또한, 원격 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)는, 현장 유저가 위험구역을 진입함을 현장 트윈모델(50)을 통해 모니터링하고 증강현실 커뮤니케이션을 통해 위험상황에 대한 커뮤니케이션을 수행할 수 있다.
실시예에 따라서, 현장에 위치한 원격 관리자가 원격 컴퓨팅 디바이스(301: 300, 600)를 통해 현장을 모니터링할 수 있으나, 이하 설명에서는 원격 관리자는 현장의 외부에 위치한 것을 기준으로 설명한다.
현장 컴퓨팅 디바이스(100)는, 설치된 증강현실 어플리케이션의 제어에 따라서 물리적 공간의 실제객체에 매칭된 가상 컨텐츠를 통해 작업 가이드와 작업 이력 등을 증강현실 환경 상에서 입력하는, 증강현실 기반 작업 보조 인터페이스를 수행할 수 있다.
또한, 현장 컴퓨팅 디바이스(100)의 증강현실 어플리케이션은, 원격 컴퓨팅 디바이스와 증강현실 커뮤니케이션을 수행하여, 작업 지시나 작업 가이드를 증강현실 환경에서 원격 관리자로부터 제공받을 수 있다.
또한, 현장 컴퓨팅 디바이스(100)의 증강현실 어플리케이션은, 위험구역 진입시 위험상황에 대한 다각화된 알림을 증강현실 환경을 통해 제공할 수 있다.
이러한 컴퓨팅 디바이스는, 증강현실 어플리케이션 또는/및 모니터링 어플리케이션이 설치된 다양한 타입(예컨대, 웨어러블 타입, 모바일 타입, 데스크 탑 타입 또는 테이블 탑 타입)의 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다.
이하 설명에서는 현장 컴퓨팅 디바이스(100)는 웨어러블 타입 컴퓨팅 디바이스와 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 것을 기준으로 설명하고, 원격 컴퓨팅 디바이스는 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스와 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 것으로 설명한다.
다만, 원격 컴퓨팅 디바이스에 웨어러블 타입이나 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스가 포함되는 실시예도 가능할 것이다.
1. 웨어러블 타입의 컴퓨팅 디바이스(100)
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 타입의 컴퓨팅 디바이스(100)를 통해 증강현실 환경을 경험하는 개념도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 타입의 컴퓨팅 디바이스(100)의 내부 블록도이다.
실시예에 따른 컴퓨팅 디바이스(100)는, 스마트 글래스(smart glasses display)나 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)와 같은 웨어러블 타입의 컴퓨팅 디바이스(100)를 포함할 수 있다.
스마트 글라스 타입의 컴퓨팅 디바이스(101)는, 착용되는 동안 사용자가 주변 물리적 공간을 볼 수 있도록 광을 투과하면서 사용자의 시야 상에 가상 컨텐츠(예컨대, 가상객체 이미지)를 표시하는 글라스를 포함하는 디스플레이 시스템을 포함할 수 있다.
자세히, 실시예의 컴퓨팅 디바이스(101)는, 주변 물리적 공간으로부터의 광이 사용자의 눈에 도달하도록 투과함과 동시에, 디스플레이 시스템에 의해 표시된 가상 컨텐츠를 사용자의 눈을 향해 반사시키는 투명한 글래스 디스플레이를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 컴퓨팅 디바이스(101)의 증강현실 어플리케이션(111)은, 주변 물리적 공간(10)에서 실제객체(RO)와 실제객체 내 마커(MK) 등을 이미지 인식할 수 있으며, 인식된 마커(MK)에 대응되는 사용자의 시야에 가상 컨텐츠(VC1)을 표시하도록 제어할 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 학습된 실제객체를 인식할 수 있으며, 인식된 실제객체의 위치에 대응되는 사용자의 시야에 가상 컨텐츠(VC2)를 표시하도록 제어할 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 학습된 실제객체나 마커(MK)를 통해 물리적 공간을 인식할 수 있으며, 인식된 공간의 특정 위치에 매칭된 가상 컨텐츠를 사용자의 시야의 대응되도록 표시할 수 있다.
이러한 가상 컨텐츠는 컴퓨팅 디바이스에서 사용자 시야의 일부분에 디스플레이 될 수 있는 이미지 또는 영상과 같은 시각 컨텐츠를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가상 컨텐츠는 물리적 공간의 다양한 부분을 오버레이하는 가상객체 이미지들을 포함할 수 있다. 이러한 가상객체 이미지는 2D 이미지 또는 3D 이미지로 렌더링 될 수 있다.
헤드 마운티드 디스플레이 타입의 컴퓨팅 디바이스(101)는, 디스플레이 시스템에 의해서만, 디스플레이된 이미지를 볼 수 있도록 주변 물리적 공간에 대한 광을 차단할 수 있다. 이러한 헤드 마운티드 디스플레이 타입의 컴퓨팅 디바이스는, 3차원 장면을 인식시키기 위해 좌안과 우안 디스플레이 각각에 시차에 오프셋을 둔 서로 다른 이미지를 출력함으로써, 3차원 영상을 출력할 수 있다.
그리고 헤드 마운티드 디스플레이 타입의 컴퓨팅 디바이스(101) 또한, 주변 물리적 공간을 촬영한 영상 및 상기 촬영한 영상을 기초로 생성된 가상 컨텐츠를 3차원 영상으로 출력함으로써, 증강현실 환경을 제공할 수 있다.
이하에서는, 이러한 웨어러블 타입 디바이스 중 스마트 글라스 타입의 컴퓨팅 디바이스(101)를 중심으로 구체적인 구성요소를 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 예시적인 구현에 따른 컴퓨팅 디바이스(101)는, 증강현실 어플리케이션(111)을 포함하는 메모리(110), 프로세서 어셈블리(120), 통신 모듈(130), 인터페이스 모듈(140), 입력 시스템(150), 센서 시스템(160) 및 디스플레이 시스템(170)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 구성요소들은 컴퓨팅 디바이스(101)의 하우징 내에 포함되도록 구현될 수 있다.
메모리(110)에는, 증강현실 어플리케이션(111)이 저장되며, 증강현실 어플리케이션(111)에는 증강현실 환경을 제공하기 위한 가상 컨텐츠, 이미지 버퍼, 위치 엔진, 가상 컨텐츠 디스플레이 엔진 등이 포함될 수 있다. 즉, 메모리(110)는 증강현실 환경을 생성하기 위해 사용될 수 있는 명령 및 데이터를 저장할 수 있다.
실시예에서 증강현실 어플리케이션(111)은, 증강현실 환경에 기초하여 커뮤니케이션을 수행하는 위한 커뮤니케이션 어플리케이션을 포함할 수 있다. 커뮤니케이션 어플리케이션은, 네트워크 속도 반응형 증강현실 커뮤니케이션 서비스를 제공하기 위한 각종 어플리케이션, 엔진, 데이터 및 명령어를 포함할 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 위험구역 진입 시 위험상황에 대한 알림을 증강현실 환경을 기반으로 제공하는 위험 알림 어플리케이션을 포함할 수 있다.
또한, 메모리(110)는, 적어도 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장매체와, 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(110)는, ROM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있고, 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(110)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 포함할 수 있다.
프로세서 어셈블리(120)는, 증강현실 환경을 생성하기 위한 다양한 작업을 수행하기 위해, 메모리(110)에 저장된 증강현실 어플리케이션(111)의 명령들을 실행할 수 있는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
실시예에서 프로세서 어셈블리(120)는, 증강현실 작업 가이드, 증강현실 커뮤니케이션, 위험 알림 서비스를 제공하기 위하여 메모리(110)의 증강현실 어플리케이션(111)을 통해 구성요소의 전반적인 동작을 컨트롤할 수 있다.
예를 들어, 프로세서 어셈블리(120)는, 이미지 센서를 기반으로 획득된 영상으로부터 실제객체를 인식할 수 있고, 인식된 실제객체에 가상 컨텐츠를 매칭한 증강현실 영상을 생성하고 표시하도록 컴퓨팅 디바이스(101)의 구성요소들을 제어할 수 있다.
이러한 프로세서 어셈블리(120)는, 중앙처리장치(CPU) 및/또는 그래픽 프로세서 장치(GPU)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서 어셈블리(120)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세스(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 포함하여 구현될 수 있다.
통신 모듈(130)은, 다른 컴퓨팅 장치(예컨대, 서버 시스템(500))와 통신하기 위한 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 이러한 통신 모듈(130)은, 무선 네트워크를 통해 통신할 수 있다.
자세히, 통신 모듈(130)은, 증강현실 환경을 구현하기 위한 가상 컨텐츠 소스를 저장한 컴퓨팅 장치와 통신할 수 있으며, 사용자 입력을 받은 컨트롤러와 같은 다양한 사용자 입력 컴포넌트와 통신할 수 있다.
실시예에서 통신 모듈(130)은, 네트워크 속도 반응형 증강현실 커뮤니케이션 서비스와 관련된 커뮤니케이션 데이터를 서버 시스템(500) 및/또는 다른 컴퓨팅 디바이스와 송수신할 수 있다.
이러한 통신 모듈(130)은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced),5G NR(New Radio), WIFI) 또는 근거리 통신방식 등을 수행할 수 있는 통신장치를 통해 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 임의의 서버 중 적어도 하나와 무선으로 데이터를 송수신할 수 있다.
센서 시스템(160)은, 이미지 센서(161), 위치 센서(IMU, 163), 오디오 센서(165), 거리 센서, 근접 센서, 접촉 센서 또는 태그(167) 등 다양한 센서를 포함할 수 있다.
태그(167)는, 현장 유저의 신원정보 및 실시간 타임 정보를 포함하는 무선신호를 일정간격 단위로 송출할 수 있다.
상기 태그(167)는, 별도의 무선신호 송출장치로 현장유저가 가질 수 있으나, 실시예에서는 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스에 포함된 것으로 설명한다.
자세히, 태그(167)는, 현장유저의 신원정보(ID, identification) 및 타임 스탬프(time stamp)를 나노초 또는 밀리초 단위로 송출되는 UWB 무선신호일 수 있다.
UWB에 기반한 측위 기법은 IEEE 802.15.3a와 IEEE 802.15.4a에서 상업적 이용을 위한 표준화가 시작되어 되었으므로, 상기 표준화 통신 기법을 사용하는 것으로 설명한다.
자세히, IR-UWB(Impulse-Radio Ultra Wide Band)는 전송 방식에 따라 3.1~10.6 GKHZ 대역에서 100Mpbs 이상의 고속으로 데이터 전송 또한 가능하며 낮은 전력으로 수십 cm부터 이내의 정밀도 높은 위치추적이 가능한 장점이 있다.
이미지 센서(161)는, 컴퓨팅 디바이스(101) 주위의 물리적 공간(10)에 대한 이미지 및/또는 영상을 캡처할 수 있다.
실시예에서 이미지 센서(161)는, 네트워크 속도 반응형 증강현실 커뮤니케이션 서비스에 관련된 영상을 촬영하여 획득할 수 있다.
또한, 이미지 센서(161)는, 컴퓨팅 디바이스(101)의 전면 또는/및 후면에 배치되어 배치된 방향측을 촬영하여 영상을 획득할 수 있으며, 컴퓨팅 디바이스(101)의 외부를 향해 배치된 카메라를 통해 작업 현장과 같은 물리적 공간(10)을 촬영할 수 있다.
이러한 이미지 센서(161)는, 이미지 센서(161)와 영상 처리 모듈을 포함할 수 있다. 자세히, 이미지 센서(161)는, 이미지 센서(161)(예를 들면, CMOS 또는 CCD)에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상을 처리할 수 있다.
또한, 이미지 센서(161)는, 영상 처리 모듈을 이용하여 이미지 센서(161)를 통해 획득된 정지영상 또는 동영상을 가공해 필요한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 프로세서에 전달할 수 있다.
이러한 이미지 센서(161)는, 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하는 카메라 어셈블리일 수 있다. 카메라 어셈블리는, 가시광선 대역을 촬영하는 일반 카메라를 포함할 수 있으며, 적외선 카메라, 스테레오 카메라 등의 특수 카메라를 더 포함할 수 있다.
IMU(163)는 컴퓨팅 디바이스(101)의 움직임 및 가속도 중 적어도 하나 이상을 감지할 수 있다. 예를 들어, 가속도계, 자이로스코프, 자력계와 같은 다양한 위치 센서의 조합으로 이루어 질 수 있다. 또한, 통신 모듈(130)의 GPS와 같은 위치 통신 모듈(130)과 연동하여, 컴퓨팅 디바이스(101) 주변의 물리적 공간(10)에 대한 공간 정보를 인식할 수 있다.
또한, IMU(163)는, 검출된 위치 및 방향을 기초로 사용자의 시선 방향 및 머리 움직임을 검출 및 추적하는 정보를 검출할 수 있다.
또한, 일부 구현들에서, 증강현실 어플리케이션(111)은 이러한 IMU(163) 및 이미지 센서(161)를 사용하여 물리적 공간(10) 내의 사용자의 위치 및 방향을 결정하거나 물리적 공간(10) 내의 특징 또는 객체를 인식할 수 있다.
오디오 센서(165)는, 컴퓨팅 디바이스(101) 주변의 소리를 인식할 수 있다.
자세히, 오디오 센서(165)는, 컴퓨팅 디바이스(101) 사용자의 음성 입력을 감지할 수 있는 마이크로폰을 포함할 수 있다.
실시예에서 오디오 센서(165)는 증강현실 커뮤니케이션 서비스를 통해 전송할 커뮤니케이션 데이터의 음성 데이터를 사용자로부터 입력 받을 수 있다.
인터페이스 모듈(140)은, 컴퓨팅 디바이스(101)를 하나 이상의 다른 장치와 통신 가능하게 연결할 수 있다. 자세히, 인터페이스 모듈(140)은, 하나 이상의 상이한 통신 프로토콜과 호환되는 유선 및/또는 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
이러한 인터페이스 모듈(140)을 통해 컴퓨팅 디바이스(101)는, 여러 입출력 장치들과 연결될 수 있다.
예를 들어, 인터페이스 모듈(140)은, 헤드셋 포트나 스피커와 같은 오디오 출력장치와 연결되어, 오디오를 출력할 수 있다.
예시적으로 오디오 출력장치가 인터페이스 모듈(140)을 통해 연결되는 것으로 설명하였으나, 컴퓨팅 디바이스(101) 내부에 설치되는 실시예도 포함될 수 있다.
이러한 인터페이스 모듈(140)은, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리(110) 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port), 전력 증폭기, RF 회로, 송수신기 및 기타 통신 회로 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
입력 시스템(150)은 네트워크 속도 반응형 증강현실 커뮤니케이션 서비스와 관련된 사용자의 입력(예를 들어, 제스처, 음성 명령, 버튼의 작동 또는 다른 유형의 입력)을 감지할 수 있다.
자세히, 입력 시스템(150)은 버튼, 터치 센서 및 사용자 모션 입력을 수신하는 이미지 센서(161)를 포함할 수 있다.
또한, 입력 시스템(150)은, 인터페이스 모듈(140)을 통해 외부 컨트롤러와 연결되어, 사용자의 입력을 수신할 수 있다.
디스플레이 시스템(170)은, 컴퓨팅 디바이스(101) 주변 물리적 공간(10)으로부터의 광이 사용자의 눈에 도달하도록 투과함과 동시에, 디스플레이 시스템(170)에 의해 표시된 가상 컨텐츠를 사용자의 눈을 향해 반사시키는 투명한 글래스 디스플레이를 포함할 수 있다.
*이러한 디스플레이 시스템(170)은, 컴퓨팅 디바이스(101)를 착용한 사용자의 좌안에 대응되는 좌측 디스플레이(171)와, 우안에 대응되는 우측 디스플레이(172)를 포함할 수 있으며, 좌측 디스플레이(171)와 우측 디스플레이(172)는 시차에 오프셋을 둔 서로 다른 이미지를 가상 컨텐츠로 출력함으로써, 사용자는 가상 컨텐츠를 3차원 이미지로 인식할 수 있다.
실시예에서 디스플레이 시스템(170)은, 네트워크 속도 반응형 증강현실 커뮤니케이션 서비스와 관련된 다양한 정보를 그래픽 이미지로 출력할 수 있다.
이러한 디스플레이는, 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 웨어러블 타입 컴퓨팅 디바이스(101)는, 작업 현장과 같은 물리적 공간(10)에 위치한 현장 작업자가 현장 작업을 수행하며 착용하여 사용할 수 있다.
2. 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스(200)
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 타입의 컴퓨팅 디바이스를 통해 증강현실 환경을 경험하는 개념도이고, 도 7은는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 타입의 컴퓨팅 디바이스의 내부 블록도이다.
다른 예시에서 컴퓨팅 디바이스(200)는, 증강현실 어플리케이션(211)이 설치된 스마트 폰이나 테블릿 PC와 같은 모바일 장치일 수 있다. 이러한 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스(200)는, 이미지 센서로 주변 물리적 공간(10)의 영상을 캡처하고, 디스플레이 시스템을 통해 캡처된 영상과 물리적 공간(10)에 매칭되어 표시되는 가상 컨텐츠를 표시하여 증강현실 환경을 사용자에게 제공할 수 있다.
예를 들어, 컴퓨팅 디바이스는 스마트 폰(smart phone), 휴대폰, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 태블릿 PC(tablet PC), 등이 포함될 수 있다.
도 6을 참조하면, 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스(200)의 증강현실 어플리케이션(211)은, 주변 물리적 공간(10)에서 실제객체(RO)와 마커(MK) 등을 이미지 캡처하고 디스플레이 시스템을 제어하여 표시할 수 있다. 또한, 증강현실 어플리케이션(211)은, 인식된 마커(MK)에 대응되는 위치에 가상 컨텐츠(VC1)을 표시하도록 제어할 수 있다. 또한, 증강현실 어플리케이션(211)은, 특정 실제객체를 학습하여 인식할 수 있으며, 인식된 특정 실제객체의 위치에 대응되는 사용자의 시야에 가상 컨텐츠(VC2)를 표시하도록 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 예시적인 구현에 따른 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스(200)는, 메모리(210), 프로세서 어셈블리(220), 통신 모듈(230), 인터페이스 모듈(240), 입력 시스템(250), 센서 시스템(260) 및 디스플레이 시스템(270)을 포함할 수 있다. 이러한 구성요소들은 컴퓨팅 디바이스(200)의 하우징 내에 포함되도록 구성될 수 있다.
모바일 타입 컴퓨팅 디바이스(200)의 상기 구성요소에 대한 설명 중 중복되는 내용은 웨어러블 타입 컴퓨팅 디바이스(101)의 구성요소에 대한 설명으로 대체하기로 하며, 이하에서는 웨어러블 타입 컴퓨팅 디바이스(101)와의 차이점을 중심으로 설명한다.
이러한 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스(200)의 하우징 내에는 상기 구성요소들이 배치될 수 있으며, 사용자 인터페이스는 사용자 터치 입력을 수신하도록 구성된 디스플레이(271) 상에 터치 센서(273)를 포함할 수 있다.
자세히, 디스플레이 시스템(270)은, 이미지를 출력하는 디스플레이(271)와, 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치 센서(273)를 포함할 수 있다.
예시적으로 디스플레이(271)는 터치 센서(273)와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린으로 구현될 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 컴퓨팅 디바이스(200)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부로써 기능함과 동시에, 컴퓨팅 디바이스(200)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 센서 시스템(260)은, 이미지 센서(261)를 포함하며, 예시적으로 이미지 센서(261)는 컴퓨팅 디바이스(200)의 하우징에 일측 면과 타측 면에 배치될 수 있다.
이때, 일측 면의 이미지 센서가 물리적 공간(10)을 향해 배향되어 물리적 공간(10)을 촬영한 영상을 캡처할 수 있으며, 타측 면의 이미지 센서는 사용자 측을 향해 배향되어 사용자 시야, 제스처 등을 촬영할 수 있다.
이러한 모바일 타입 컴퓨팅 디바이스(200)는, 작업 현장과 같은 물리적 공간(10)에 위치한 현장 작업자에게 적합할 수 있다.
3. 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 데스크 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스를 통해 현장트윈 모델을 제공하는 모습의 일례이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 데스크 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스의 내부 블록도의 일례이다.
데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스의 상기 구성요소에 대한 설명 중 중복되는 내용은 웨어러블 타입 컴퓨팅 디바이스(101)의 구성요소에 대한 설명으로 대체하기로 하며, 이하에서는 웨어러블 타입 컴퓨팅 디바이스(101)와의 차이점을 중심으로 설명한다.
이러한 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스는, 현장 트윈모델(50)에 기초하여 현장을 모니터링하기 위한 모니터링 어플리케이션이 설치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)의 모니터링 어플리케이션은, 디스플레이 장치(370)를 제어하여 물리적 공간에 대응되는 가상의 현장 트윈모델(50)을 출력할 수 있고, 현장 트윈모델에는 가상 컨텐츠(VR)가 표시도리 수 있다.
상기 현장 트윈모델(50)은, 실제객체에 대응되는 가상객체 이미지가 표시될 수 있으며, 실제객체에서 측정된 센서 데이터를 기초로 생성된 가상 컨텐츠가 상기 가상객체 이미지 주변에 표시하여, 실제객체에 대한 실시간 모니터링을 수행할 수 있다.
또한, 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)의 모니터링 어플리케이션은, 현장 트윈모델(50), 현장영상 또는/및 현장 유저의 촬영영상에 기초하여 현장의 물리적 공간에 대응되는 가상 컨텐츠를 생성하는 인터페이스를 제공할 수 있으며, 이와 같이 생성된 가상 컨텐츠는 물리적 공간에 대응되는 위치에 생성되어 표시될 수 있다.
도 9를 참조하면, 다른 예시에서 컴퓨팅 디바이스(300)는, 모니터링 어플리케이션(311)이 설치된 고정형 데스크 탑 PC, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 울트라북(ultrabook)과 같은 퍼스널 컴퓨터 등과 같이 유/무선 통신을 기반으로 네트워크 속도 반응형 증강현실 커뮤니케이션 서비스를 실행하기 위한 프로그램이 설치된 장치를 더 포함할 수 있다.
이러한 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)는, 타 사용자의 컴퓨팅 디바이스(300)에서 주변 물리적 공간을 촬영한 영상을 수신하고, 수신된 영상 및 상기 물리적 공간에 매칭된 가상 컨텐츠를 증강하여 표시함으로써, 증강현실 환경을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)는, 유저 인터페이스 시스템(350)을 포함하여, 사용자 입력(예컨대, 터치 입력, 마우스 입력, 키보드 입력, 제스처 입력, 가이드 도구를 이용한 모션 입력 등)을 수신할 수 있다.
예시적으로, 컴퓨팅 디바이스(300)는, 유저 인터페이스 시스템(350)을 다양한 통신 프로토콜로 마우스(351), 키보드(352), 제스처 입력 컨트롤러, 이미지 센서(361)(예컨대, 카메라) 및 오디오 센서(365) 등 적어도 하나의 장치와 연결되어, 사용자 입력을 획득할 수 있다.
또한, 데스크 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스(300)는, 유저 인터페이스 시스템(350)을 통해 외부 출력 장치와 연결될 수 있으며, 예컨대, 디스플레이 장치(370), 오디오 출력 장치 등에 연결될 수 있다.
예시적인 구현으로, 데스크 탑 컴퓨팅 디바이스(300)의 모니터링 어플리케이션(311)은, 디스플레이 장치(370)를 통해 타유저의 컴퓨팅 디바이스(300)의 영상을 획득하여 출력할 수 있으며, 상기 영상이나 현장 트윈모델(50)에 대응한 사용자 입력을 수신하고 수신된 사용자 입력에 따라 영상 또는 현장 트윈모델(50)에 대응되는 가상 컨텐츠를 생성할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311)은, 영상의 물리적 공간 내 센서 시스템(260)이나 기 매칭된 가상 컨텐츠 소스로부터 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 영상과 매칭된 가상 컨텐츠로 생성할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311)은, 이와 같이 생성된 가상 컨텐츠를 디스플레이 장치에서 출력되는 촬영영상, 현장영상 또는 현장 트윈모델(50)에 오버레이하여 출력함으로써, 사용자에게 증강현실 환경을 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311)은, 통신 모듈(330)을 통해 생성된 가상 컨텐츠를 커뮤니케이션 데이터로 송신하여, 음성, 화상과 더불어 물리적 공간(10)에 대응된 가상 컨텐츠를 의사소통을 위한 매개로 활용할 수 있다.
예시적인 구현에 따른 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)는, 메모리(310), 프로세서 어셈블리(320), 통신 모듈(330), 유저 인터페이스 시스템(350) 및 입력 시스템(340)을 포함할 수 있다. 이러한 구성요소들은 컴퓨팅 디바이스(300)의 하우징 내에 포함되도록 구성될 수 있다.
데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)의 상기 구성요소에 대한 설명 중 중복되는 내용은 웨어러블 타입 컴퓨팅 디바이스(300)의 구성요소에 대한 설명으로 대체하기로 한다.
이러한 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)는, 현장 작업자의 컴퓨팅 디바이스(300)와 연동하여 원격으로 지시나 필요한 정보를 전달하는 원격 관리자가 사용하기 유리할 수 있다.
4. 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)
예시적 구현에 따르면 테이블 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스(600)는, 기존 데스크 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스(300)와 다른 새로운 형상과 구조의 테이블 탑(Tabletop) 형상으로 구현될 수 있고, 이러한 경우 테이블 탑 내에 포함된 시스템을 통해 증강현실 환경에 기초한 입출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)의 상기 구성요소에 대한 설명 중 중복되는 내용은 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)의 구성요소에 대한 설명으로 대체하기로 하며, 이하에서는 데스크 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(300)와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 테이블 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스를 통해 확장현실 커뮤니케이션을 경험하는 일례이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 테이블 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스의 내부 블록도의 일례이다.
테이블 탑(Tabletop) 타입 컴퓨팅 디바이스(600)란, 원격 관리자가 현장 작업자의 컴퓨팅 디바이스(100)로부터 수신되는 영상을 용이하게 확인하고, 해당 영상에 표시되는 객체에 대한 작업 가이던스를 가상 컨텐츠를 기반으로 수월하게 입력하도록 하는 입출력 인터페이스를 제공하는 장치일 수 있다.
또한, 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)는, 원격 관리자가 현장 트윈모델(50)에 표시되는 객체 이미지에 대한 작업 가이던스를 가상 컨텐츠를 기반으로 수월하게 입력하도록 하는 입출력 인터페이스 시스템을 제공하는 장치일 수 있다.
즉, 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)는, 타 유저의 컴퓨팅 디바이스로부터 획득되는 영상 상에, 현재 위치에서 획득되는 영상의 실재객체를 기반으로 생성되는 가상 컨텐츠를 표시한 증강/혼합현실 영상을 생성 및 제공하는 시스템일 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 예시적인 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)는, 메모리(610), 프로세서 어셈블리(620), 통신 모듈(630), 인터페이스 모듈(640), 입력 시스템(650), 센서 시스템(660) 및 디스플레이 시스템(670)을 포함할 수 있다.
이러한 구성요소들은 컴퓨팅 디바이스(600)의 하우징 내에 포함되도록 구성될 수 있다. 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)의 상기 구성요소에 대한 설명 중 중복되는 내용은 상기 기술한 구성요소에 대한 설명으로 대체하기로 하며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
도 10을 보면, 예시의 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)는, 디스플레이 시스템(670)을 통해 타 컴퓨팅 디바이스에서 촬영된 촬영영상(또는, 현장 트윈모델(50))과, 상기 촬영영상(또는, 현장 트윈모델(50))에 연관된 가상 컨텐츠를 출력하여 증강현실 환경을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)는, 디스플레이 시스템(670)의 디스플레이(671) 상에 터치 센서(673)를 통해 촬영영상(또는, 현장 트윈모델(50))에 대한 사용자의 포인팅, 드래그 등의 터치 입력을 받는 입출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 테이블 탑 타입 컴퓨팅 디바이스(600)는, 디스플레이 시스템(670) 상에 배치된 센서 시스템(660)(예컨대, 이미지 센서(661))를 통해 사용자의 손(LH, RH)의 제스처 입력을 받을 수 있으며, 가이드 도구(Guide tool, GT)에 따른 동작 입력을 받을 수 있다. 이러한 제스처 입력과 가이드 도구의 동작 입력 또한 디스플레이(671)에 촬영영상(또는, 현장 트윈모델(50))에 대응하여 입력될 수 있으며, 컴퓨팅 디바이스(600)는 촬영영상(또는, 현장 트윈모델(50))에 표시된 실제객체 이미지에 매칭하여 상기 사용자 입력을 감지할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 테이블 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스(600)의 모니터링 어플리케이션(611)은, 센서 시스템(660)을 통해 획득된 사용자 입력 기반으로 가상 컨텐츠를 시각화하여 제공하는 서비스를 구현하기 위한 일련의 프로세스를 실행할 수 있다. 이때, 사용자 입력은 디스플레이에 표시된 촬영영상(또는, 현장 트윈모델(50))에 대응하여 수행되기 때문에, 입출력 인터페이스를 함께 제공함으로써, 사용자는 좀더 직관적으로 촬영영상(또는, 현장 트윈모델(50))에 대한 사용자 입력이 가능할 수 있다.
<디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법>
이하, 원격 관리자의 컴퓨팅 디바이스(이하, 원격 컴퓨팅 디바이스(301))의 모니터링 어플리케이션(311, 611)이 현장 트윈모델(50)을 기초로 현장을 모니터링하는 방법을 도 12 내지 도 15를 참조하여 상세히 설명한다.
여기서의 모니터링 어플리케이션(311, 611)은 원격 컴퓨팅 디바이스(301) 중 하나인 데스크 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스(300)의 모니터링 어플리케이션(311) 및/또는 테이블 탑 타입의 컴퓨팅 디바이스(600)의 모니터링 어플리케이션(611)을 의미한다.
원격 컴퓨팅 디바이스(300)의 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 모니터링이 가능한 현장 트윈모델(50)을 출력하도록 제어할 수 있다. (S101)
모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장의 물리적 공간(10)을 3차원 스캔한 데이터를 기초로 가상의 3차원 현장 트윈모델(50)을 모델링하고, 모델링된 현장 트윈모델(50)에 상기 현장의 물리적 공간(10)의 실제객체나 현장 유저에 대한 정보를 실시간 반영하는 프로세스를 수행할 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장의 물리적 공간(10)을 3차원 스캔한 데이터를 기초로 가상의 3차원 공간에 상기 현장의 물리적 공간(10)과 대응되는 현장 트윈모델(50)을 생성하고, 생성된 현장 트윈모델(50)에 기초한 입출력 인터페이스를 유저 인터페이스 시스템을 제어하여, 원격 관리자에게 제공할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장센서 시스템(400)이 현장의 물리적 공간(10)을 촬영한 현장영상과, 물리적 공간(10) 내 위치한 실제객체들의 위치를 스캔한 공간정보(예컨대, 실제객체의 깊이 데이터)들을 기초로 3차원 가상공간에 물리공간의 실제객체들에 대응되는 가상객체들을 3차원 모델링한 현장 트윈모델(50)을 생성할 수 있다.
이러한 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 원격 관리자의 사용자 입력을 수신하여, 사용자 입력에 기초해 상기 현장 트윈모델(50)을 생성 및 변경하는 입출력 인터페이스를 유저 인터페이스 시스템을 제어하여, 디스플레이 장치(370, 670)를 통해 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 물리적 공간(10)의 실제객체의 관련 정보 또는/및 현장 유저들에 대한 정보(예컨대, 위치, 작업이력 정보 등)를 현장센서 시스템(400), 현장 유저 컴퓨팅 디바이스 또는/및 서버 시스템(500)으로부터 수신하고, 현장 트윈모델(50)에 실시간으로 업데이트하여 가상 컨텐츠로 출력하도록 제어할 수 있다.
실시예에서, 서버 시스템(500)의 현장 모니터링 서버(520)가, 현장센서 시스템(400)과 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)와 네트워크 연결되어, 센서 데이터와 커뮤니케이션 데이터를 수신해 원격 컴퓨팅 디바이스(301)로 송신하는 것을 기준으로 설명한다.
*현장 모니터링 서버(520)는, 현장센서 시스템(400)으로부터 적어도 하나 이상의 현장 유저에 대한 위치정보 및 현장영상을 실시간으로 원격 컴퓨팅 디바이스(301)로 송신할 수 있다. 위치정보 및 현장영상을 수신한 모니터링 어플리케이션(311, 611)은 수신된 실시간 현장 유저의 위치정보를 산출하고, 산출된 현장 유저의 위치정보에 대응되는 현장 트윈모델(50)에 가상 위치에 상기 현장 유저를 나타내는 가상 컨텐츠(예컨대, 아이콘)를 오버레이한 현장 트윈모델(50)을 출력하도록 제어할 수 있다.
즉, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장과 대응되는 가상의 3차원 현장 트윈모델(50)에 실제객체 및 현장 유저 정보에 대응되는 가상 컨텐츠를 삽입하여 출력하도록 제어함으로써, 원격으로 현장을 한눈에 관리하고 모니터링할 수 있다.
도 13을 참조하면, 예시적인 현장 트윈모델(50)은, 현장의 실제객체들에 대응되는 가상객체들을 나타내는 3차원 가상객체 이미지들을 포함할 수 있다.
또한, 현장 트윈모델(50)은, 상기 실제객체들에 대한 정보를 현장센서 시스템(400) 또는/및 현장 컴퓨팅 디바이스(100)로부터 획득하고, 획득된 실제객체 정보를 나타내는 제 1 가상 컨텐츠(VR10)를 상기 실제객체에 대응되는 가상객체 이미지에 인접하여 원격 관리자 선택에 따라 표시할 수 있다.
또한, 현장 트윈모델(50)은, 측위센서 시스템(410)에서 획득된 센서 데이터에 기초하여 생성된 현장 유저 위치정보를 현장 트윈모델(50)에 가상 공간의 위치에 매칭시켜 제 2 가상 컨텐츠(VR20)로 표시하여, 현장 유저의 위치를 정확하게 파악하도록 제공할 수 있다.
또한, 현장 트윈모델(50)은, 원격 관리자 선택에 따라서 선택된 현장 유저에 대한 상세정보(예컨대, 식별정보, 작업 정보, 작업 이력 정보 및 커뮤니케이션 연결 아이콘 등)을 포함하는 제 3 가상 컨텐츠(VR21)를 상기 제 2 가상 컨텐츠(VR20) 인접하거나 포함시켜 표시할 수 있다.
이와 같이, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 실제객체 정보 및 현장 유저 정보 등을 실시간으로 실제 현장 물리적 공간(10)에 매칭된 가상 공간에 업데이트한 현장 트윈 모델을 생성하고 제공하여, 원격 관리자가 전체적인 현장을 모니터링 하고, 각각의 세부적인 정보들을 확인하는 모니터링 기능을 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 유저와 증강현실 커뮤니케이션을 수행할 수 있다. (S103)
증강현실 커뮤니케이션이란, 현장의 물리적 공간(10)에 대응되는 가상 컨텐츠를 포함한 실감형 미디어(예컨대, 영상, 음성)에 기반하여 서로 다른 사용자가 컴퓨팅 디바이스를 통해 상호 의사소통을 위한 커뮤니케이션 데이터(Communication data)를 주고받는 활동을 의미한다.
즉, 실시예에 따른 커뮤니케이션 시스템은, 일반적인 커뮤니케이션의 의사소통 매개인 음성 및 화상과 더불어 현장 트윈모델(50)에 연관된 가상 컨텐츠를 추가 매개로 통신하여, 증강현실 환경 내에서 다자간 커뮤니케이션을 지원할 수 있다. 여기서, 현장 트윈모델(50)과 연관된 가상 컨텐츠는, 현장 트윈모델(50)의 가상 공간의 좌표에 매칭될 수 있으며, 가상 공간은 실제 현장의 물리적 공간(10)에 좌표와 매칭되므로, 물리적 공간(10)의 실제좌표에 매칭된다고 볼 수 있다.
커뮤니케이션 데이터(Communication data)는, 서로 다른 사용자(예컨대, 원격 관리자 및 현장 작업자)의 컴퓨팅 디바이스가 네트워크를 통해 주고받는 음성, 영상 및/또는 가상 컨텐츠를 포함할 수 있다. 실시예에서, 커뮤니케이션 데이터는, 컴퓨팅 디바이스 및/또는 서버 시스템(500) 등에 의해 네트워크를 기반으로 송수신될 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 기초하여 현장 컴퓨팅 디바이스(100)와 증강현실 커뮤니케이션을 수행할 수 있다.
좀더 자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 기초한 원격 관리자의 입력에 따라서 현장 유저를 선택하여, 선택된 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)의 수락 이후 증강현실 커뮤니케이션을 수행할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 현장 유저를 나타내는 가상 컨텐츠를 선택하는 사용자 입력을 수신하면, 선택된 현장 유저의 식별정보를 추출하여 상기 식별정보에 대응하는 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)에 증강현실 커뮤니케이션을 요청할 수 있다.
현장 유저의 수락에 의해 증강현실 커뮤니케이션이 시작되면, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은 현장 유저에게 증강현실 환경을 구축할 수 있는 현장 트윈모델(50)이나, 촬영영상 기반 증강현실 커뮤니케이션을 원격 관리자에게 제공할 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 기초한 사용자 입력에 따라서 작업 지시나, 작업 가이던스를 가상 공간(또는, 가상 객체)에 대응되는 가상 컨텐츠로 생성하는 인터페이스를 사용자에게 제공할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 대한 포인팅 입력, 드로잉 입력 등의 사용자 입력에 따른 가상 공간의 위치 또는/및 가상객체를 선택하는 입력을 수신할 수 있다.
그리고 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)의 가상 공간에 대한 선택 입력을 실제 현장의 물리적 공간(10)에 매칭시켜, 실제 물리적 공간(10)에 대한 위치 또는/및 실제객체에 대한 입력으로 이해할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 사용자 입력에 따른 작업지시 또는 작업 가이던스를 상기 위치, 실제객체에 연관시켜 가상 컨텐츠로 생성하고, 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)로 송신할 수 있다.
여기서, 작업 지시는, 텍스트 등의 입력 인터페이스를 통해 사용자 입력에 따라 작성된 문서 등을 의미한다.
또한, 작업 가이던스는, 기 생성된 작업에 대한 매뉴얼, 촬영영상에 대한 드로잉 입력 등으로 생성된 가상 이미지 또는 특정 위치를 네비게이션 하는 가상 이미지 등을 포함할 수 있다.
현장 유저 컴퓨팅 디바이스는 물리적 공간(10)의 위치나 실제객체에 연관된 작업 관련 가상 컨텐츠를 수신하면, 현장 유저의 주변 물리적 공간(10)의 상기 위치나 실제객체에 대응되어 상기 가상 컨텐츠가 삽입된 증강현실 영상을 표시할 수 있다.
도 14를 참조하면, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은 현장 트윈모델(50)을 디스플레이 장치(370, 670)에서 출력하도록 제어할 수 있으며, 현장 트윈모델(50)에는 실시간 현장 유저를 나타내는 가상 컨텐츠가 표시될 수 있다. 현장 트윈모델(50)은, 상기 현장 유저를 나타내는 가상 컨텐츠를 선택하는 사용자 입력 또는 현장 유저의 식별 아이디(70)를 검색하여 선택하는 사용자 입력에 따라서 증강현실 커뮤니케이션을 진행하고자 하는 현장 컴퓨팅 디바이스(100)를 선택하는 입출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 현장 트윈모델(50)에 기초하여 증강현실 커뮤니케이션을 통한 가상 컨텐츠 입력 인터페이스를 제공할 수 있다. 자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 연결된 현장 유저에게 보낼 작업 가이던스 또는 작업 지시 등을 입력하여 가상 컨텐츠를 생성하는 인터페이스 창(60)과, 상기 인터페이스 창(60)을 통해 입력된 작업 지시 또는 작업 가이던스를 현장 트윈모델(50)에서 선택된 가상 공간의 위치와 연관시키는 입출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 선택된 가상 공간의 위치를 실제 현장의 공간좌표에 대응시킨 후 인터페이스 창을 통해 생성된 가상 컨텐츠를 매칭하여, 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)로 송신함으로써, 현장 트윈모델(50)에 기초한 증강현실 커뮤니케이션 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 실제객체에 매칭되어 생성된 매뉴얼인 가상 컨텐츠를 현장 트윈모델(50)을 통해 가상객체를 지정하여, 현장 유저에게 송신할 수 있다.
이와 같이, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 기초하여 작업지시를 내리고자 하는 위치 주변의 현장 유저를 빠르게 선택하여 작업지시 또는/및 작업 가이던스를 제공할 수 있으며, 제공된 작업지시 또는 작업 가이던스를 물리적 공간(10)에 위치나 실제객체에 대응시킨 가상 컨텐츠를 직관적으로 생성할 수 있는 입출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311)은, 현장 유저 컴퓨팅 디바이스에서 증강현실 영상을 구현하는 가상 컨텐츠인 작업 가이던스를 생성하기 위한 현장 트윈모델에 기초한 증강현실 컨텐츠 제작 인터페이스를 제공할 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311)은, 출력된 현장 트윈모델을 통해 가상객체를 선택하고, 선택된 가상객체에 대한 촬영영상 또는 현장영상을 추출할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311)은, 가상객체에 대응되는 실제객체를 현장 유저 컴퓨팅 디바이스에서 마커 등을 통해 검출하면, 상기 현장 유저 컴퓨팅 디바이스에서 상기 실제객체를 촬영한 촬영영상을 수신하고, 수신된 촬영영상 상에 작업 설명을 추가하는 가상 컨텐츠를 오버레이한 가상의 작업 매뉴얼을 생성하는 AR 제작 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)을 기반으로 현장 유저의 작업이력을 확인하고 관리하는 입출력 인터페이스를 제공할 수 있다. (S105)
모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장센서 시스템(400)에 기초하여, 현장의 실제객체(예컨대, 기계설비)에 대한 현장 유저의 작업이력을 감지하면, 감지된 작업이력 정보를 실제객체에 매칭된 가상객체 및 현장 유저에 대한 작업이력으로 저장할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 컴퓨팅 디바이스(100)로부터 현장 유저에 의해 입력된 작업이력 정보를 수신할 수 있다.
작업이력 정보를 수신한 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 유저의 위치 또는 현장 유저가 선택한 실제객체에 대응되는 현장 트윈모델(50)의 위치 또는 가상객체에 매칭하여 작업이력 정보를 저장할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 실제객체에 대한 작업수행을 현장센서 시스템(400)을 통해 감지할 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장센서 시스템(400)의 센서 데이터를 통해 실제객체에 인접한 현장 유저를 검출할 수 있고, 현장 유저와 실제객체를 촬영하는 현장영상을 통해 작업과정을 검출할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 장치센서 시스템(430)으로부터 장치의 정보 변화(예컨대, 유량, 압력 또는 온도 등) 정보를 검출함으로써, 현장 유저의 실제객체에 대한 작업과정을 검출할 수 있다.
그리고 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 검출된 작업과정에 대한 데이터를 분석하여, 실제객체에 대한 작업이력 정보를 추출할 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 검출한 작업과정을 텍스트를 포함하는 작업이력 정보로 생성하고, 생성된 작업이력 정보를 실제객체에 대한 현장 트윈모델(50)의 가상객체에 매칭하여 저장함으로써, 자동으로 실제객체에 대한 작업이력 정보를 현장 트윈모델(50)의 가상객체에 매칭시켜 저장할 수 있다.
이후, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 원격 관리자의 입력에 따라서 작업이력 확인 및 관리 기능을 실행할 수 있고, 현장 트윈모델(50)의 가상객체에 매칭된 작업이력 정모 또는 현장 유저에 매칭된 작업이력 정보를 표시하여 확인시킬 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50) 내에 위치한 현장 유저를 나타내는 가상 컨텐츠를 원격 관리자가 선택하면, 상기 현장 유저의 가상 컨텐츠 옆에 상기 현장 유저가 수행한 작업이력 정보를 다른 가상 컨텐츠로 표시할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)의 특정 가상객체를 선택하면, 선택된 가상객체에 저장된 작업이력 정보 및 작업이력 정보를 수행한 현장 유저 식별정보 등을 선택된 가상객체 주변에 가상 컨텐츠로 표시할 수 있다.
이와 같이, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)을 기초로 현장 유저 및 실제객체에 대한 작업이력 정보를 저장 및 관리하고, 확인할 수 있는 인터페이스를 원격 관리자에게 제공할 수 있다.
한편, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 유저가 기설정된 위험구역 내 진입함을 감지할 수 있다. (S107)
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 유저의 위치를 측위센서 시스템(410)에 기초하여 실시간으로 현장 트윈모델(50)에 동기화함으로써, 현장 유저의 위치를 현장 트윈모델(50)에 매칭하여 위치시킬 수 있다.
또한, 현장 트윈모델(50)은, 위험구역이 설정될 수 있다. 자세히, 현장 트윈모델(50)에는 현장의 물리적 공간(10) 내에서 신체 손상을 일으킬 수 있는 기계설비 주변 또는 낙하 위험 지역 등을 현장 트윈모델(50)의 가상 공간에 일정 공간으로 지정함으로써, 현장 트윈모델(50)에는 적어도 하나 이상의 위험구역이 설정될 수 있다.
예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)의 3차원 공간에 대한 사용자 위치 지정 입력을 받아 위험구역을 설정하는 인터페이스를 제공함으로써, 현장 트윈모델(50)에서 위험구역을 설정할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 장치센서 데이터에 따라서 현장 트윈모델(50)에서 위험구역을 지정하거나 해제할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 장치센서 데이터에서 실제객체의 온도가 기설정된 제 1 온도 이상일 때, 상기 장치 주변을 위험구역으로 자동 설정하고, 실제객체의 온도가 기설정된 제 2 온도 이하일때에는 위험구역 설정을 해제할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)의 위험구역 내에서 위험영역을 추가 지정할 수 있다. 예를 들어 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 위험한 기계설비 주변을 위험구역으로 지정한 경우, 기계설비에서 신체손상을 일으킬 수 있는 위험영역을 위험구역 내 설정할 수 있다.
즉, 현장 트윈모델(50)은, 위험영역 주변이 위험구역으로 설정되고, 위험구역 내에 위험영역이 설정될 수 있다.
이러한 위험구역은 현장 물리적 공간(10)에 대응한 현장 트윈모델(50)에서 3차원 공간좌표에 대응하여 설정되며, 현장 유저의 위치 또한 현장 트윈모델(50)에 실시간으로 동기화되므로, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 기초하여 현장 유저가 상기 설정된 위험구역에 진입함을 감지할 수 있다.
자세히, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 위험구역으로 설정된 3차원 공간좌표 내에 현장 유저의 위치가 진입함을 측위센서 데이터를 통해 검출하면, 실제 물리적 공간(10)의 위험구역으로 상기 현장 유저가 진입하였음을 감지할 수 있다.
위험구역의 현장 유저 진입을 감지한 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 상기 현장 유저의 위험상황을 원격 모니터링할 수 있다. (S109)
1) 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에 위험구역에 진입한 현장 유저의 위치를 나타내는 가상 컨텐츠를 하이라이트하여, 현장 유저의 위험지역 진입을 원격 관리자에게 알림 할 수 있다.
2) 또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 진입한 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)로부터 촬영영상을 실시간으로 수신하고 현장 트윈모델(50) 내외에 표시하여, 현장 유저의 위험상황을 지속적으로 좀더 자세히 모니터링하도록 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)에서 지정된 위험구역(또는, 위험영역)과 현장 유저를 포함하는 영역을 촬영한 촬영영상을 현장의 카메라 시스템(420)으로부터 수신하고, 현장 트윈모델(50) 내외에 표시하여, 현장 유저의 위험상황을 외부 뷰 포인트에서 모니터링 할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 카메라 시스템(420)의 전방위 카메라(421)에 촬영된 현장영상에서 현장 유저 및 위험구역(예컨대, 위험구역 내 위험영역) 촬영하는 영역을 분리함으로써, 위험상황을 외부 뷰 포인트에서 모니터링하도록 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 카메라 시스템(420)의 원격제어 카메라(423)를 제어하여, 현장 유저 및 위험구역을 촬영하도록 촬영방향을 변경하고 확대 또는 축소를 통해 현장 유저 및 위험구역을 모두 촬영하는 현장영상을 획득하도록 제어할 수 있다.
모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 이와 같이 촬영된 외부 뷰 포인트의 현장영상을 현장 트윈모델(50) 주변에 표시할 수 있으며, 이때, 현장 트윈모델(50)에서 설정된 위험영역을 하이라이트 하는 가상 컨텐츠를 상기 위험영역에 매칭시켜 현장영상에 표시함으로써, 증강현실 환경에 기초하여 위험상황을 모니터링하도록 제공할 수 있다.
3) 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 위험구역에 진입한 현장 유저와 증강현실 커뮤니케이션을 수행할 수 있다.
위험구역에 진입함을 감지하면, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)와 자동으로 증강현실 커뮤니케이션이 수행시킬 수 있다. 이때, 현장 유저와의 커뮤니케이션 요청과 수락 단계를 생략되고, 자동으로 수행될 수 있다.
즉, 현장 트윈모델(50)에 기초한 현장 유저의 위치와 위험영역의 위치를 확인하고, 현장영상 또는/및 촬영영상을 통해 여러 시점에서 현장 유저의 위험구역 내 작업상황을 모니터링하고 있는 원격 관리자가 증강현실 커뮤니케이션을 통해 작업에 대한 피드백을 실시간으로 현장 유저에게 전달 시킬 수 있다.
여기서 증강현실 커뮤니케이션은, 원격으로 화상, 음성 및 물리적 공간(10)에 매칭된 가상 컨텐츠를 통해 의사소통을 진행시키는 통신방식으로, 위험영역에 대한 경고와 위험구역 내에서 작업 가이드를 효율적으로 원격 관리자가 제공 시킬 수 있다.
따라서, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 원격 관리자가 위험구역 내 작업을 모니터링함과 동시에 실시간 증강현실 커뮤니케이션을 통해 음성 또는/및 가상 컨텐츠를 현장 유저에게 제공함으로써, 위험구역 내 안전한 작업을 진행시킬 수 있다.
자세히, 도 15를 참조하면, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 위험 실제객체(A) 주변인 위험구역(DZ) 내에 현장 유저가 진입함을 측위센서 시스템(410)을 통해 감지할 수 있다. 여기서, 위험 실제객체 주변은 현장 트윈모델(50)에 3차원 가상공간 좌표에 매칭되어 가상 위험구역(DZ)으로 설정되어 있을 수 있으며, 현장 트윈모델(50)에 실시간으로 동기화되는 현장 유저의 가상 위치좌표에 대응시켜, 현장 유저가 위험구역(DZ) 내 진입함을 감지할 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50) 위치 기반으로 위험영역 및 현장 유저를 동시에 촬영할 수 있는 영역을 지정하고, 카메라 시스템(420)을 제어하여 위험영역 및 현장 유저를 촬영하는 촬영영상을 획득하여, 출력시킬 수 있다.
또한, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 유저가 촬영한 촬영영상을 수신하여, 현장 트윈모델(50)과 매칭시켜 표시할 수 있다.
이와 같이, 모니터링 어플리케이션(311, 611)은, 현장 트윈모델(50)을 기초로 현장 유저가 위험구역(DZ) 내에서 작업시 다각적인 모니터링 및 증강현실 커뮤니케이션을 제공하여, 안전한 작업을 유도할 수 있다.
<현장 모니터링 시스템을 통한 현장 유저 작업지원 방법>
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 현장 모니터링 시스템을 통해 현장 유저에게 증강현실 환경에 기초하여 작업을 보조하는 방법의 일례이고, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 위험구역(DZ)에 위치한 현장 유저에게 증강현실 환경에 기초하여 위험구역(DZ) 알림을 제공하는 개념의 일례이다.
현장 트윈모델(50)에 대한 현장에 위치한 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스(100)(이하, 현장 컴퓨팅 디바이스(100))는, 현장 유저가 현장 모니터링 시스템에 지원을 받아 효과적으로 작업을 지시 받고 작업을 수행하도록 작업지원 할 수 있다.
이하, 현장 컴퓨팅 디바이스(100)는, 스마트 글라스 타입인 것을 기준으로 설명한다.
도 16을 참조하면, 현장 컴퓨팅 디바이스(100)의 증강현실 어플리케이션(111)(이하, 증강현실 어플리케이션(111))은, 원격 관리자의 컴퓨팅 디바이스와 증강현실 커뮤니케이션을 수행할 수 있다. (S201)
증강현실 어플리케이션(111)은, 원격 관리자로부터 현장 트윈모델(50)의 3차원 가상좌표에 매칭된 가상 컨텐츠를 수신할 수 있다.
여기서의 증강현실 어플리케이션은 도 6의 증강현실 어플리케이션(211)을 의미하는 것일 수도 있다.
그리고 증강현실 어플리케이션(111)은, 수신된 가상 컨텐츠를 3차원 가상좌표에 매칭된 현장 물리적 공간(10)의 실제좌표에 매칭시킨 후, 상기 실제좌표에 상기 3차원 가상 컨텐츠를 증강(예컨대, 삽입)하여 표시함으로써, 원격 관리자의 작업 지시나 가이던스를 증강현실 커뮤니케이션을 통해 직관적으로 확인할 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 트윈모델(50)을 통해 기초한 원격 관리자의 작업 가이던스를 물리적 공간(10)에 매칭된 가상 컨텐츠로 출력하여, 증강현실 환경에서 원격 관리자의 작업 가이던스를 가상 컨텐츠로 표시할 수 있다.
자세히, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 트윈모델(50)의 가상객체(예컨대, 가상설비)에 대해 저장된 장치 관련 정보를 원격 관리자로부터 수신할 수 있으며, 상기 장치 관련 정보는 상기 가상객체가 표현한 실제객체에 매칭된 가상 컨텐츠(예컨대, 증강현실 영상)으로 출력할 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 트윈모델(50)을 통해 원격 관리자가 내린 작업지시를 수신할 수 있으며, 상기 작업 지시는 현장 트윈모델(50)의 3차원 가상 공간 좌표에 매칭된 경우, 상기 3차원 가상 좌표에 대응되는 현장 물리적 공간(10)의 좌표에 상기 작업지시를 가상 컨텐츠로 출력함으로써, 증강현실 환경에서 작업지시를 표시할 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 증강현실 기반으로 작업이력 정보를 생성하고 저장하는 작업이력 인터페이스를 증강현실 기반으로 제공할 수 있다. (S205)
자세히, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 유저의 사용자 입력이 있으면 작업이력 인터페이스를 실행할 수 있다.
그리고 증강현실 어플리케이션(111)은, 텍스트, 작업수행일지 등을 기입할 수 있는 작업입력 창을 증강현실 가상 컨텐츠로 제공하고, 사용자 입력에 따라 작업입력 창에 입력된 정보들을 작업입력 정보로 저장할 수 있다.
이때, 증강현실 어플리케이션(111)은, 주변 실제객체(예컨대, 작업한 기계설비)에 매칭시켜 상기 작업입력 정보를 입력하고 저장할 수 있다. 이와 같이 입력된 작업인력 정보는 상기 실제객체에 매칭된 현장 트윈모델(50)의 가상객체에 대한 작업이력으로 저장되고, 상기 현장 유저의 식별정보와 매칭되어 현장 트윈모델(50)에 저장될 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 유저가 위험구역(DZ)에 진입함을 감지할 수 있다. (S207)
자세히, 증강현실 어플리케이션(111)은, 태그를 제어하여 UWB 무선 신호를 송신하여, 현장 트윈모델(50) 내에 현장 유저의 위치를 인식시킬 수 있다.
현장 트윈모델(50)의 위험구역(DZ) 내에서의 현장 유저 위치가 감지되면 원격 관리자 또는/및 서버 시스템(500)으로부터, 위험구역(DZ) 내 진입하였다는 알림을 수신함으로써, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 유저가 위험구역(DZ) 내 진입하였음을 감지할 수 있다.
위험구역(DZ) 내 진입함을 감지하면, 증강현실 어플리케이션(111)은, 증강현실 환경에서 위험 알림을 출력할 수 있다. (S209)
증강현실 어플리케이션(111)은, 위험구역(DZ) 내에 위험영역에 대한 위치정보를 수신하고, 상기 위치정보에 대응한 가상 컨텐츠를 증강현실 환경에서 제공하여, 위험영역의 실제적인 위치를 상세하게 알릴 수 있다.
자세히, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 트윈모델(50)에서 설정된 위험구역(DZ)의 3차원 공간좌표를 수신할 수 있다.
그리고 증강현실 어플리케이션(111)은, 가상의 3차원 공간좌표를 현장 물리적 공간(10)의 실제 공간좌표로 변환하여, 물리적 공간(10)의 위험영역에 대한 3차원 실제좌표를 획득할 수 있다.
다음으로, 증강현실 어플리케이션(111)은, 획득된 실제좌표에 해당하는 영역에 위험 알림을 나타내는 가상 컨텐츠를 출력하도록 디스플레이 시스템을 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 17을 참조하면, 웨어러블 타입의 컴퓨팅 디바이스(100)를 통해 위험영역을 포함하는 실제 공간을 바라보면, 실제 공간에서 위험영역에 대한 실제 좌표들에 해당하는 영역에 감전 우려가 있다는 빨간색의 반투명의 제 30 가상 이미지(VR30)가 오버레이된 증강현실 환경이 현장 유저에게 제공될 수 있다.
또한, 작업 가이던스를 나타내는 제 40 가상 컨텐츠(VR40)를 작업을 수행해야 하는 실제객체 주변에 오버레이 된 증강현실 환경을 현장 유저에게 제공될 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111) 관련 다양한 인터페이스를 수행하기 위한 메뉴가 현장 유저 시야 상단에 표시되어, 현장 유저 선택에 따라 추가 가상 컨텐츠들이 관련 실제객체 주변에 오버레이되어 표시될 수 있다.
또한, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장영상, 촬영영상 또는/및 촬영영상에 측위 센서 데이터에 기초하여, 현장 유저의 신체가 위험영역에 소정의 거리 내로 접근함을 감지할 수 있다.
그리고 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장 유저의 위험영역 접근감지시, 현장 유저의 디바이스에게 알림을 제공할 수 있으며, 원격 관리자에게도 추가 경고 알림을 출력할 수 있다.
이때, 위험영역에 접근을 감지하기 위해, 증강현실 어플리케이션(111)은, 현장영상 및 센서 시스템에서 획득된 자세 및 위치 정보를 추가로 활용할 수 있다.
자세히, 증강현실 어플리케이션(111)은 현장 컴퓨팅 디바이스(100)의 6 자유도를 추적하고, 기설정된 현장 컴퓨팅 디바이스(100)와 손의 상대적 위치관계에 기초하여, 현장 컴퓨팅 디바이스(100)의 6 자유도 변화에 따른 현장 유저의 손의 6 자유도를 추적할 수 있다.
이와 같이 추적된 손의 위치가 위험영역에 소정의 거리 내에 접근함을 감지하면, 증강현실 어플리케이션(111)은, 손이 위험함을 알리는 오디오 및 시각 가상 컨텐츠를 출력하여, 사용자의 안전을 보장할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
또한 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (20)

  1. 현장을 원격으로 모니터링하는 관리자의 컴퓨팅 디바이스의 프로세서에서 수행하는 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법으로서,
    상기 현장의 물리적 공간 내의 실제객체들에 대응되는 가상객체들을 3차원 모델링하여 생성한 3차원 현장 트윈모델을 출력하는 단계;
    상기 현장의 제 1 실제객체를 측정한 센서 데이터를 수신하면, 상기 수신한 센서 데이터를 나타내는 제 1 가상 컨텐츠를 상기 제 1 실제객체에 대응하는 제 1 가상객체와 연관시켜 표시하는 단계; 및
    상기 현장에 위치한 현장 유저들의 위치정보를 획득하고, 상기 위치정보에 대응되는 상기 현장 트윈모델의 가상 위치 상에 상기 현장 유저의 위치를 나타내는 제 2 가상 컨텐츠를 표시하는 단계;를 포함하고,
    상기 현장 유저의 현장 유저 컴퓨팅 디바이스에서 상기 현장에 배치된 제 3 실제객체에 대하여 증강현실 기반으로 작업이력 정보를 생성하는 작업이력 인터페이스를 제공하는 단계와, 상기 현장 유저 컴퓨팅 디바이스로부터 상기 작업이력 인터페이스를 통해 생성한 작업입력 정보를 수신하는 단계와, 상기 제 3 실제객체에 대한 작업수행을 감지한 상기 현장의 현장센서 시스템으로부터 작업과정 정보를 수신하는 단계와, 상기 현장 유저 컴퓨팅 디바이스의 현장 유저의 식별정보와, 상기 제 3 실제객체에 매칭된 상기 현장 트윈모델의 제 3 가상객체와, 상기 수신한 작업이력 정보와, 상기 작업과정 정보를 매칭하여 저장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 현장 트윈모델의 상기 제 3 가상객체와 매칭하여 상기 작업이력 정보와 상기 작업과정 정보를 표시하도록 제어하는 단계를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현장 유저의 위치를 나타내는 제 2 가상 컨텐츠를 표시하는 단계는,
    상기 현장에 배치된 현장센서 시스템으로부터 수신한 측위센서 데이터를 기초로 상기 물리적 공간에 대한 현장 유저의 위치정보를 획득하는 단계를 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 현장에 배치된 현장센서 시스템으로부터 수신한 측위센서 데이터를 기초로 상기 물리적 공간에 대한 현장 유저의 위치정보를 획득하는 단계는,
    상기 현장 유저의 태그에서 발생된 무선신호를 복수의 앵커에서 수신한 측위센서 데이터를 획득하는 단계와, 상기 획득한 측위센서 데이터를 기초로 상기 현장 유저의 실시간 물리적공간의 실제좌표를 추적하는 단계와, 상기 실제좌표와 매칭되는 3차원 가상공간의 가상좌표를 산출하는 단계와, 상기 산출된 가상좌표 상에 상기 현장 유저의 식별정보를 나타내는 상기 제 1 가상 컨텐츠를 표시하는 단계를 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 현장 트윈모델을 통한 상기 관리자의 입력에 기초하여 상기 현장 트윈모델 내의 제 2 가상객체와 작업 가이던스를 결정하는 단계를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 가상객체에 매칭되는 제 2 실제객체를 검출하고, 상기 제 2 실제객체와 매칭하여 상기 작업 가이던스를 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스에 송신하는 단계를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스에서 상기 제 2 실제객체가 검출되면, 상기 제 2 실제객체 상에 상기 작업 가이던스가 증강현실 객체로 표시되는 단계를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 현장 트윈모델의 상기 현장 유저에 대응되는 제 2 가상 컨텐츠와 매칭하여 상기 작업이력 정보와 상기 작업과정 정보를 표시하는 단계를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  11. 삭제
  12. 현장을 원격으로 모니터링하는 관리자의 컴퓨팅 디바이스의 프로세서에서 수행하는 디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법으로서,
    상기 현장의 물리적 공간 내의 실제객체들에 대응되는 가상객체들을 3차원 모델링하여 생성한 3차원 현장 트윈모델을 출력하는 단계;
    상기 현장의 제 1 실제객체를 측정한 센서 데이터를 수신하면, 상기 수신한 센서 데이터를 나타내는 제 1 가상 컨텐츠를 상기 제 1 실제객체에 대응하는 제 1 가상객체와 연관시켜 표시하는 단계;
    상기 현장에 위치한 현장 유저들의 위치정보를 획득하고, 상기 위치정보에 대응되는 상기 현장 트윈모델의 가상 위치 상에 상기 현장 유저의 위치를 나타내는 제 2 가상 컨텐츠를 표시하는 단계;
    상기 제 1 가상 컨텐츠를 통해 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스와 증강현실 커뮤니케이션 연결을 요청하는 단계;
    상기 현장 유저의 수락에 따라서, 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스와 증강현실 커뮤니케이션을 수행하는 단계; 및
    상기 현장 트윈모델을 기초로 3차원 가상공간의 일 위치에 매칭된 가상 컨텐츠를 생성하고 커뮤니케이션 데이터로 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스에 송신하는 입출력 인터페이스를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 현장 트윈모델의 기설정된 위험구역에 상기 현장 유저가 진입함을 감지하는 단계와, 상기 위험구역 내에 상기 현장 유저를 현장 트윈모델 및 상기 현장에 배치된 카메라 시스템을 통해 수신한 현장영상으로 모니터링하는 단계를 더 포함하고,
    상기 현장 트윈모델에 기설정된 위험구역에 대한 3차원 가상공간의 좌표를 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스로 송신하는 단계와, 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스에서 상기 3차원 가상공간의 좌표정보에 매칭된 물리적 공간의 실제좌표 상에 위험영역을 하이라이트 하는 가상 컨텐츠가 오버레이되어 표시되는 단계를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 모니터링 어플리케이션을 저장하는 메모리;
    상기 모니터링 어플리케이션을 실행하여 현장의 물리적 공간을 반영한 현장 트윈모델을 통해 상기 현장의 물리적 공간을 원격으로 모니터링하기 위한 제어를 수행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 모니터링 어플리케이션에 저장된 명령어는,
    상기 현장의 물리적 공간 내의 실제객체들에 대응되는 가상객체들을 3차원 모델링하여 생성한 3차원 현장 트윈모델을 출력하도록 제어하고,
    상기 현장의 제 1 실제객체를 측정한 센서 데이터를 수신하면, 상기 수신한 센서 데이터를 나타내는 제 1 가상 컨텐츠를 상기 제 1 실제객체에 대응하는 제 1 가상객체와 연관시켜 표시하도록 제어하며,
    상기 현장에 위치한 현장 유저들의 위치정보를 획득하고, 상기 위치정보에 대응되는 상기 현장 트윈모델의 가상 위치 상에 상기 현장 유저의 위치를 나타내는 제 2 가상 컨텐츠를 표시하도록 제어하는 명령어를 포함하고,
    상기 모니터링 어플리케이션에 저장된 명령어는,
    상기 현장 유저의 현장 유저 컴퓨팅 디바이스로부터 상기 현장에 배치된 제 3 실제객체에 대하여 증강현실 기반으로 생성한 작업이력 정보를 수신하고,
    상기 제 3 실제객체에 대한 작업수행을 감지한 상기 현장의 현장센서 시스템으로부터 작업과정 정보를 수신하고,
    상기 현장 유저 컴퓨팅 디바이스의 현장 유저의 식별정보와, 상기 제 3 실제객체에 매칭된 상기 현장 트윈모델의 제 3 가상객체와, 상기 수신한 작업이력 정보와, 상기 작업과정 정보를 매칭하여 저장하고,
    상기 현장 트윈모델의 상기 제 3 가상객체와 매칭하여 상기 작업이력 정보와 상기 작업과정 정보를 표시하도록 제어하는 명령어를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 모니터링 어플리케이션에 저장된 명령어는,
    상기 현장 트윈모델을 통한 관리자의 입력에 기초하여 상기 현장 트윈모델 내의 제 2 가상객체와 작업 가이던스를 결정하는 명령어를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 모니터링 어플리케이션에 저장된 명령어는,
    상기 제 2 가상객체에 매칭되는 제 2 실제객체를 검출하고, 상기 제 2 실제객체와 매칭하여 상기 작업 가이던스를 상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스에 송신하는 명령어를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템.
  18. 현장의 물리적 공간을 3차원 스캔한 데이터와, 상기 3차원 스캔 데이터를 기초로 생성한 상기 현장의 물리적 공간에 대응하는 3차원 현장 트윈모델을 제공하는 서버 시스템;
    상기 현장의 물리적 공간에 배치된 적어도 하나의 실제객체에 대한 센서 데이터를 감지하는 현장센서 시스템; 및
    상기 서버 시스템으로부터 수신한 현장 트윈모델과 상기 현장센서 시스템으로부터 감지된 센서 데이터를 통해 상기 현장을 원격으로 모니터링하는 컴퓨팅 디바이스;를 포함하고,
    상기 컴퓨팅 디바이스는, 상기 현장에 배치된 제 1 실제객체를 측정한 센서 데이터를 수신하면, 상기 수신한 센서 데이터를 나타내는 제 1 가상 컨텐츠를 상기 제 1 실제객체에 대응하는 제 1 가상객체와 연관시켜 표시하고,
    상기 컴퓨팅 디바이스는,
    상기 현장에 위치한 현장 유저의 현장 유저 컴퓨팅 디바이스로부터 상기 현장에 배치된 제 3 실제객체에 대하여 증강현실 기반으로 생성한 작업이력 정보를 수신하고,
    상기 제 3 실제객체에 대한 작업수행을 감지한 상기 현장의 현장센서 시스템으로부터 작업과정 정보를 수신하고,
    상기 현장 유저 컴퓨팅 디바이스의 현장 유저의 식별정보와, 상기 제 3 실제객체에 매칭된 상기 현장 트윈모델의 제 3 가상객체와, 상기 수신한 작업이력 정보와, 상기 작업과정 정보를 매칭하여 저장하고,
    상기 현장 트윈모델의 상기 제 3 가상객체와 매칭하여 상기 작업이력 정보와 상기 작업과정 정보를 표시하도록 제어하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스로부터 작업 가이던스를 수신하면, 상기 작업 가이던스를 매칭된 실제객체 상에 증강하여 표시하는 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스를 더 포함하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 현장 유저의 컴퓨팅 디바이스는,
    상기 상기 현장에 배치된 제 3 실제객체에 대하여 증강현실 기반으로 작업이력 정보를 생성하는 작업이력 인터페이스를 제공하는
    디지털 트윈을 이용한 증강현실 기반 현장 모니터링 시스템.



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