KR20200007543A - 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치 및 그 방법 - Google Patents

원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치에 관한 것으로, 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터에서 점군 데이터를 추출하고, 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업의 파트를 메쉬 모델로 변환하고, 변환된 메쉬 모델로부터 포인트 샘플링한 점군 데이터를 생성하는 포인트 샘플링부, 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각 키 포인트를 추출하고, 추출된 각각의 키 포인트를 이용하여 정합 변환 매트릭스를 생성하는 정합부, 그리고 생성된 정합 변환 매트릭스를 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 디지털 목업을 업데이트하는 디지털 목업 업데이트부를 포함한다.

Description

원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR UPDATING DIGITAL MOCKUP OF NUCLEAR POWER PLANT AND METHOD THEREOF}
원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치 및 그 방법이 제공된다.
일반적으로 디지털 목업(Digital mock-up)은 원자력 시설, 제품 또는 디자인 설계 후 그 설계를 바탕으로 실제 모형을 디지털 장치를 이용하여 만들어 보는 작업 과정을 나타낸다.
디지털 목업은 실제 제작에 앞서 설계를 검증하는 데 주로 이용되지만, 추후 원자력 시설의 해체 공정 시뮬레이션 및 공정 평가에도 이용될 수 있다.
특히, 원자력 시설의 해체 작업은 고방사능 및 고난이도의 환경에서 수행되기 때문에, 작업 안정성 확보가 가장 중요하다. 이러한 작업 안정성 확보를 위해서는 해체 작업에 대한 충분한 이해와 신속하고 정확한 해체 작업 훈련이 요구된다.
원자력 시설의 디지털 목업은 이러한 해체 작업 훈련에 가장 기초적으로 활용되지만, 디지털 목업은 원자력 시설 설계 시점의 정보로 만들어지는 모델이기 때문에, 실제 현장과 일치하지 않을 확률이 높다.
이처럼, 실제 현장과 일치하지 않는 디지털 목업을 이용하여 해체 작업 시뮬레이션을 진행하는 경우, 해체 작업 훈련의 효율성이 떨어지고 현장에서의 돌발 상황이 발생할 확률이 높아져 결과적으로 작업 안정성을 확보하기 어려워진다.
따라서, 현장 시설과 해당 디지털 목업을 일치시키기 위해서는 현장 시설에 위치하는 각각의 부품들을 측정하여 자세 또는 위치를 인식할 수 있어야 한다.
현재 촬영되는 영상데이터에서 특정 물체의 특징점을 추출하여, 해당 물체를 인식하고 특정 물체의 자세를 산출하여 제공하는 기술이 연구되고 있다. 관련 선행문헌으로 한국특허 1,791,590호는 "물체 자세 인식 장치 및 이를 이용한 물체 자세 인식방법"을 개시한다.
한국등록특허 1,791,590
본 발명의 한 실시예는 원자력 발전소 시설 내 각 부품들의 디지털 목업과 실제 현장에서 사용되는 자세 및 위치 정보를 매칭하여, 현장에 사용되는 상황을 그대로 디지털 목업 데이터에 업데이트하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치에 관한 것으로, 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터에서 점군 데이터를 추출하고, 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업의 파트를 메쉬 모델로 변환하고, 변환된 메쉬 모델로부터 포인트 샘플링한 점군 데이터를 생성하는 포인트 샘플링부, 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각 키 포인트를 추출하고, 추출된 각각의 키 포인트를 이용하여 정합 변환 매트릭스를 생성하는 정합부, 그리고 생성된 정합 변환 매트릭스를 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 디지털 목업을 업데이트하는 디지털 목업 업데이트부를 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터와 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업에서 각각의 점군 데이터를 추출하는 단계, 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각의 키 포인트를 추출하여 특징값을 연산하는 단계, 연산된 상기 특징값을 기초하여 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 정합을 통해 1차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 단계, 1차 정합 변환 매트릭스에 기초하여 2차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 단계, 그리고 1차 정합 변환 매트릭스와 2차 정합 변환 매트릭스를 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 디지털 목업을 업데이트하는 단계를 포함한다.
본 발명의 한 실시예는 관리자가 수작업으로 현장에서 변경된 사항들을 디지털 목업에 업데이트하는 과정에서 발생하는 오류를 최소화하고 디지털 목업을 업데이트하는 데 요구되는 시간 및 경제적인 비용을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 한 실시예는 실제 현장의 스캔 데이터를 이용하여 현장과 동일하게 원자력 시설의 디지털 목업을 빠르고 정확하게 업데이트할 수 있다.
본 발명의 한 실시예는 원자력 시설의 해체 공정 시뮬레이션 및 공정 평가를 효율적으로 수행하도록 자동으로 업데이트되어 원자력 시설의 현장과 일치되는 디지털 목업을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치의 디지털 목업을 업데이트하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치의 정합 전 파일을 변환하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 키 포인트를 추출하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치의 정합 과정을 수행하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 업데이트된 디지털 목업을 Global 좌표계를 기준으로 나타낸 예시도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도 1을 이용하여 3D 스캔 정보 기반으로 디지털 목업을 업데이트하는 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치를 나타내는 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 포인트 샘플링부(110), 정합부(120) 그리고 디지털 목업 업데이트부(130)를 포함하며, 데이터 저장소(200)와 네트워크로 연결되어 있다.
여기서, 네트워크는 유선 통신 네트워크, 근거리 또는 원거리 무선 통신 네트워크, 이들이 혼합된 네트워크 등 데이터를 전달하는 모든 형태의 통신 네트워크를 포함할 수 있다.
먼저, 포인트 샘플링부(110)는 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터에서 점군 데이터를 추출하고 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업의 파트에서 점군 데이터를 생성한다.
포인트 샘플링부(110)는 디지털 목업의 파트 별로 메쉬 모델로 변환하고, 각각 변환된 메쉬 모델에서 포인트 샘플링을 수행하여 점군 데이터를 생성할 수 있다.
이때, 실제 원자력 시설의 디지털 목업은 다양한 프로덕트로 구성되어 있기 때문에, 포인트 샘플링부(110)는 일정한 해상도로 점군 데이터를 추출하기 위해서 디지털 목업의 파트의 면적을 이용하여 샘플링을 수행할 수 있다.
다음으로 정합부(120)는 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각 키 포인트를 추출하고, 추출된 각각의 키 포인트를 이용하여 서로 상이한 정합 알고리즘에 기초한 복수의 정합 변환 매트릭스를 생성한다.
보다 자세하게 정합부(120)는 세그먼테이션 선택부(121), 1차 정합부(122) 그리고 2차 정합부(123)을 포함할 수 있다.
세그먼테이션 선택부(121)는 디지털 목업의 파트에 기초하여 파트의 크기에서 허용 오차만큼 확장한 영역에 대응되는 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 영역을 선택한다. 다시 말해, 디지털 목업의 파트에는 적어도 하나의 특정 구성이 포함되고, 해당 특정 구성에 대응하는 영역을 한정하여 스캐닝 데이터의 점군 데이터를 선택할 수 있다.
그리고 1차 정합부(122)는 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 선택된 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각 키 포인트를 추출하고, 추출된 키 포인트를 기반으로 연산된 특징값을 비교하여 1차 정합 변환 매트릭스를 생성할 수 있다. 여기서, 1차 정합부(122)는 uniform sampling을 통하여 같은 해상도로 각각 키 포인트를 추출할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
2차 정합부(123)는 1차 정합 변환 매트릭스가 적용된 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 선택된 상기 스캐닝 데이터의 점군 데이터에 대해서 정합을 수행한다. 이때, 2차 정합부(123)는 1차 정합부(122)에서 이용한 알고리즘과 상이한 알고리즘을 통해 보다 정밀한 2차 정합 변환 매트릭스를 생성할 수 있다.
디지털 목업 업데이트부(130)는 1차 정합부(122) 또는 2차 정합부(123)에서 생성된 정합 변환 매트릭스를 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업에 적용하고 업데이트한다.
이때, 디지털 목업 업데이트 부(130)는 업데이트를 수행하는 날짜, 시간 정보 등을 함께 디지털 목업에 기록할 수 있다.
데이터 저장소(200)는 원자력 시설의 디지털 목업 및 해당 원자력 시설의 현장 3D 스캐닝 데이터를 저장할 수 있다. 그리고 데이터 저장소(200)는 디지털 목업 업데이트 장치(100)가 업데이트한 디지털 목업을 기존의 디지털 목업과 별개로 저장할 수 있다.
이때, 데이터 저장소(200)는 도 1에 도시한 바와 같이 독립적으로 위치하거나 디지털 목업 업데이트 장치(100)에 내장될 수 있다. 또한, 하나 이상의 데이터 저장소(200)로 구분될 수 있다.
한편, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 각각 서버, 단말, 또는 이들이 결합된 형태일 수 있다.
단말은 각각 메모리(memory), 프로세서(processor)를 구비함으로써 연산 처리 능력을 갖춘 장치를 통칭하는 것이다. 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer), PDA(personal digital assistant), 휴대폰, 스마트 기기, 태블릿(tablet) 등이 있다.
서버는 복수개의 모듈(module)이 저장되어 있는 메모리, 그리고 메모리에 연결되어 있고 복수개의 모듈에 반응하며, 단말에 제공하는 서비스 정보 또는 서비스 정보를 제어하는 액션(action) 정보를 처리하는 프로세서, 통신 수단, 그리고 UI(user interface) 표시 수단을 포함할 수 있다.
메모리는 정보를 저장하는 장치로, 고속 랜덤 액세스 메모리(high-speed random access memory, 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 기타 비휘발성 고체 상태 메모리 장치(non-volatile solid-state memory device) 등의 비휘발성 메모리 등 다양한 종류의 메모리를 포함할 수 있다.
통신 수단은 단말과 서비스 정보 또는 액션 정보를 실시간으로 송수신한다.
UI 표시 수단은 시스템의 서비스 정보 또는 액션 정보를 실시간으로 출력한다. UI 표시 수단은 UI를 직접적 또는 간접적으로 출력하거나 표시하는 독립된 장치일 수도 있으며, 또는 장치의 일부분일 수도 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 6을 이용하여 3D 스캔 정보에 기초한 디지털 목업 데이터를 업데이트하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치의 디지털 목업을 업데이트하는 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치의 정합 전 파일을 변환하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
먼저, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터와 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업에서 각각의 점군 데이터를 추출한다(S210).
도 3의 (a)는 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업의 파트 점군 데이터를 추출하는 과정을 도시한 예시도이고, (b)는 원자력 시설의 파트에 대한3D 스캐닝 데이터에서 점군 데이터를 추출하는 과정을 도시한 예시도이다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 원자력 시설의 디지털 목업을 기초로 메쉬 모델을 생성하고, 생성된 메쉬 모델로부터 점군 데이터를 생성한다.
여기서, 디지털 목업은 파트 별로 분류되어 저장된 CAD 모델로, 각 파트에는 주요 부품, 버튼, 스위치, 레버 등과 같은 원자력 시설 내의 특정 구성이 포함된다.
그리고 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 B-rep 형식의 디지털 목업의 각 파트마다 테슬레이션(tessellation)을 수행하여 실시간으로 메쉬 모델을 생성한다. 이때, 디지털 목업으로부터 생성한 메쉬 모델의 면에는 포인트가 없기 때문에, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 각각의 메쉬 모델에서 포인트 샘플링을 통해 점군 데이터를 생성한다.
또한, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 일정한 해상도로 점군 데이터를 생성하기 위해서, 디지털 목업의 파트의 각 면에 대해서 면적을 구한다. 그리고 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 디지털 목업의 파트의 면적에 기 설정된 "점의 개수/ 면"의 값을 곱하여 나오는 점의 개수로 샘플링을 할 수 있다. 여기서, 기 설정된 "점의 개수/ 면적"은 사용자에 의해 용이하게 변경 및 설계 가능하다.
포인트 샘플링은 디지털 목업의 면에 기초하기 때문에, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 디지털 목업의 다른 물리적 특성보다 면의 면적을 이용하여 일정한 해상도로 점군 데이터를 생성할 수 있다.
한편, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 3D 스캐너를 통해 스캐닝된 해당 원자력 시설의 3D 스캐닝 데이터를 분석하고, 복수개의 레이어 층으로 이루어져 있는 3D 스캐닝 데이터로부터 꼭짓점 정보를 통해 점군 데이터를 추출할 수 있다.
이때, 해당 3D 스캐닝 데이터는 모든 면이 점으로 이루어져 있기 때문에, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 3D 스캐닝 데이터에서 꼭짓점 정보(Vertex)를 이용하여 점군 데이터를 추출할 수 있다.
다음으로 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각의 키 포인트를 추출하여 특징값을 연산한다(S220).
먼저, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 디지털 목업에서 파트의 크기에 허용 오차만큼 확장한 영역에 대응되는 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터 영역을 선택할 수 있다. 이때, 파트의 크기는 일종의 바운딩 박스 크기로 파트 내 특정 구성이 렌더링되기 위해 요구되는 일정한 범위를 나타낸다.
그러므로 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 디지털 목업에서 파트의 특정 구성이 정합을 수행하기 위한 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터 영역을 선택한다.
다음으로, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 선택된 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각 키 포인트를 추출한다. 여기서, 키 포인트는 정확도를 유지하면서 정합 속도를 빠르게 하기 위해 uniform sampling을 통해 같은 해상도로 추출될 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 키 포인트를 추출하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 점군 데이터로 표현된 객체에서 다양한 포인트가 위치하지만, 일반적인 다른 포인트의 위치보다 특이점이 있는 포인트를 키 포인트로 추출할 수 있다.
즉, 도 4의 소 메쉬 모형에서 빨간 지점은 빨간 지점 주변의 다른 포인트들의 위치 및 특징과는 차별점이 뚜렷하지 않기 때문에, 빨간 지점은 키 포인트로 추출되지 않고 녹색 지점과 같이 녹색지점의 주변에 위치하는 포인트들과 상이한 지점을 키 포인트로 추출되는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 수 많은 포인트들 중에서 주변 포인트와 상이한 특징점을 가지는 포인트들을 선택하여 키 포인트로 추출할 수 있다.
디지털 목업 업데이트 장치(100)는 키 포인트들이 추출되면 local discriptor를 통해서 각각의 키 포인트의 특징값을 연산한다.
그리고 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 연산된 특징값을 분석하여 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 차이점을 분석할 수 있다.
다음으로 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 연산된 특징값을 기초하여 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 1차 정합을 통해 1차 정합 변환 매트릭스를 생성한다(S230).
디지털 목업 업데이트 장치(100)는 연산된 특징값이 서로 대응되는 키 포인트들을 매칭하여 디지털 목업의 파트 점군 데이터가 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 위치 및 자세에 정합되도록 매트릭스를 생성할 수 있다.
예를 들어, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 특징 값들의 차이점을 분석하여 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 포함된 특정 구성이 개폐 또는 이동으로 인해 변경된 경우에, 특정 구성의 위치 및 자세 변화를 추출할 수 있다. 이에, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 3D 스캐닝 데이터의 특징값을 기준으로 추출된 자세 변화가 적용되도록 하는 1차 정합 변환 매트릭스를 생성할 수 있다.
이와 같이, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 초기 위치에 영향을 적게 받으며 빠르게 정합이 가능하도록 키 포인트들의 특징값을 이용한 1차 정합을 수행할 수 있다. S230 단계의 1차 정합 과정은 정밀 정합을 사용하는 다음 단계에서 요구되는 초기 조건을 만족시키기 위한 전처리 단계로 활용될 수 있지만, 상황에 따라서는 1차 정합 단계로 정합을 완료하여 디지털 목업을 업데이트할 수 있다.
다음으로 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 1차 정합 변환 매트릭스에 기초하여 2차 정합 변환 매트릭스를 생성한다(S240).
디지털 목업 업데이트 장치(100)는 1차 정합 변환 매트릭스를 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용한다. 그리고 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 초기 정합 변환 매트릭스가 적용된 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터를 정밀 정합 알고리즘을 이용하여 2차 정합 변환 매트릭스를 생성할 수 있다.
여기서, 정밀 정합 알고리즘은 ICP(Iterative Closest Point)알고리즘과 같은 고정밀 정합 알고리즘을 나타내지만 이에 한정하는 것은 아니다.
ICP 알고리즘과 같은 고정밀 정합 알고리즘은 정밀도가 높아 정확도가 높지만, 초기 위치가 많이 상이할 경우, 정합의 정확도가 많이 떨어지기 때문에, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 S230 단계를 통해 생성한 1차 정합 변환 매트릭스를 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용함으로써, 근접한 초기 위치 조건을 마련할 수 있다.
다음으로 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 초기 정합 변환 매트릭스와 정밀 정합 변환 매트릭스를 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 디지털 목업을 업데이트한다(S250).
디지털 목업 업데이트 장치(100)는 1차 정합 변환 매트릭스와 2차 정합 변환 매트릭스를 순차적으로 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 디지털 목업 내의 주요 구성의 자세 및 위치 정보를 업데이트할 수 있으며, 별도의 데이터 저장소에 저장할 수 있다.
또한, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 업데이트된 디지털 목업에 대해서 글로벌 좌표 또는 로컬 좌표를 기준으로 디스플레이하여 제공할 수 있다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 이용하여 디지털 목업 업데이트 장치로부터 업데이트되는 디지털 목업에 대해서 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 목업 업데이트 장치의 정합 과정을 수행하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 업데이트된 디지털 목업을 Global 좌표계를 기준으로 나타낸 예시도이다.
도 5에서 녹색 점군 데이터는 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터를 나타내고, 이와 상이한 색상의 점군 데이터는 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업을 나타낸다.
도 5의 (a)는 S510 단계에서의 각각의 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터와 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업의 파트 점군 데이터를 나타낸다.
다시 말해, 원자력 시설의 설계 시점에서 제작된 디지털 목업의 위치 및 자세가 실제 현장에 적용되는 과정에서 위치 및 자세의 차이점이 생긴 것을 알 수 있다.
디지털 목업 업데이트 장치(100)는 각각의 점군 데이터에서 키 포인트를 추출하고 추출된 키포인트의 특징값을 비교하여 도 (b)와 같이 정합 결과가 생성되도록 1차 정합 변환 매트릭스를 생성한다.
도 5의 (b)의 주황색의 점군 데이터는 1차 정합 변환 매트릭스를 적용한 디지털 목업의 파트 점군 데이터를 나타낸다. 도 5의 (a)와 (b)를 살펴보면, 스캐닝 데이터의 점군 데이터(녹색 점군 데이터)의 위치 및 자세에 근접하게 디지털 목업의 파트 점군 데이터(주황색 점군 데이터)가 보정된 것을 확인할 수 있다.
이에, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 보다 정밀한 정합을 위해, 1차 정합 변환 매트릭스를 적용한 디지털 목업의 파트 점군 데이터인 주황색의 점군 데이터와 녹색의 점군 데이터를 정밀 정합 알고리즘을 통해 2차 정합을 수행할 수 있다.
그리고 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 도 5의 (c)와 같이, 2차 정합 변환 매트리스를 1차 정합 변환 매트릭스를 적용한 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 디지털 목업의 파트 점군 데이터를 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터와 일치시킬 수 있다.
도 5의 (c)는 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터(녹색 점군 데이터)와 디지털 목업 업데이트 장치(100)에 의해 정밀 정합이 수행된 디지털 목업의 파트 점군 데이터(빨간색 점군 데이터)를 나타낸다.
또한 도6에 도시한 바와 같이, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 포함된 특정 구성이 개폐 또는 이동으로 인해 변경된 경우에도 동일하게 3D 스캐닝 데이터를 기초하여 디지털 목업을 업데이트할 수 있다.
도 6의 (a)는 업데이트 하기 전의 디지털 목업을 나타낸 도면이고, (b)는 업데이트 된 디지털 목업을 나타낸 도면이며, 도 6의 상태는 글로벌 좌표를 기준으로 디스플레이된 화면이다.
도 6을 살펴보면, 해당 특정 구성은 위치뿐 아니라, 특정 구성의 스위치가 열린 상태로 자세가 변경되어 있음을 알 수 있다.
도 6의 (a)는 해당 특정 구성의 설계 시점에서 일반적인 상태를 나타낸 것이라면, 도 6의 (b)는 실제 원자력 시설에서 사용되는 상태를 나타낸다.
따라서, 도 6의 (b)와 같이 디지털 목업을 실제 원자력 시설에서 사용되는 상태로 업데이트함으로써, 디지털 시설을 관리 및 현재 상태 정보를 기준으로 다양한 작업을 수행할 때 보다 효율적으로 활용될 수 있다.
이와 같이, 디지털 목업 업데이트 장치(100)는 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터와 동일하도록 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업을 자동으로 업데이트함으로써, 발생하는 오류를 최소화하고 업데이트되는 시간 및 경제적인 비용을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 여기서 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드가 포함된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 디지털 목업 업데이트 장치 110: 포인트 샘플링부
120: 정합부 121: 세그멘테이션 선택부
122: 1차 정합부 123: 2차 정합부
130: 디지털 목업 업데이트부 200: 데이터 저장소

Claims (14)

  1. 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터에서 점군 데이터를 추출하고, 상기 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업의 파트를 메쉬 모델로 변환하고, 변환된 메쉬 모델로부터 포인트 샘플링한 점군 데이터를 생성하는 포인트 샘플링부,
    상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각 키 포인트를 추출하고, 추출된 각각의 키 포인트를 이용하여 정합 변환 매트릭스를 생성하는 정합부, 그리고
    생성된 상기 정합 변환 매트릭스를 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 상기 디지털 목업을 업데이트하는 디지털 목업 업데이트부
    를 포함하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 정합부는,
    상기 추출된 키 포인트의 특징값을 연산하여 연산된 상기 특징값의 차이점을 분석하고 1차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 1차정합부를 포함하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 정합부는,
    상기 1차 정합 변환 매트릭스가 적용된 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에 대해서 정합을 수행하여 2차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 2차 정합부를 포함하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 정합부는,
    상기 디지털 목업의 파트에 기초하여 상기 파트의 크기에서 허용 오차만큼 확장한 영역에 대응되는 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 영역을 선택하는 세그멘테이션 선택부를 포함하고,
    상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 선택된 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각 키 포인트를 추출하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 정합부는,
    상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 선택된 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터로부터 각각의 키 포인트를 같은 해상도로 추출하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 1차 정합부는,
    상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 포함된 특정 구성이 개폐 또는 이동으로 인해 변경된 경우, 상기 특징값들의 차이점에서 상기 특정 구성의 위치 및 자세 변화를 추출하고, 상기 3D 스캐닝 데이터의 특징값을 기준으로 추출된 상기 위치 및 자세 변화가 적용되도록 하는 1차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  7. 제3항에 있어서.
    상기 2차 정합부는,
    상기 1차 정합부에서 이용한 알고리즘과 상이한 정밀 정합 알고리즘을 이용하여 2차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 것을 특징으로 하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  8. 제3항에서,
    상기 디지털 목업 업데이트부는,
    상기 1차 정합 변환 매트릭스와 상기 2차 정합 변환 매트릭스를 순차적으로 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 상기 디지털 목업 내의 주요 구성의 자세 및 위치 정보를 업데이트하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 장치.
  9. 원자력 시설의 파트에 대한 3D 스캐닝 데이터와 상기 원자력 시설의 파트에 대한 디지털 목업에서 각각의 점군 데이터를 추출하는 단계,
    상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각의 키 포인트를 추출하여 특징값을 연산하는 단계,
    연산된 상기 특징값을 기초하여 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 정합을 통해 1차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 단계,
    상기 1차 정합 변환 매트릭스에 기초하여 2차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 단계, 그리고
    상기 1차 정합 변환 매트릭스와 상기 2차 정합 변환 매트릭스를 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여 상기 디지털 목업을 업데이트하는 단계
    를 포함하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 점군 데이터로 변환하는 단계,
    상기 디지털 목업의 파트마다 메쉬 모델을 생성하고, 포인트 샘플링을 통해 점군 데이터를 추출하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 특징값을 연산하는 단계는
    상기 디지털 목업에 분류된 각 파트의 크기 및 파트에 포함된 주요 구성 에 대응되는 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 영역을 선택하고, 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 선택된 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터에서 각각의 키 포인트를 추출하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 방법.
  12. 제9항에서,
    상기 1차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 단계는,
    상기 연산된 특징값이 서로 대응되는 키 포인트들을 매칭하여 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터가 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터의 위치 및 자세에 정합되도록 하는 1차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 방법.
  13. 제9항에서,
    상기 2차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 단계는,
    상기 1차 정합 변환 매트릭스를 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하고, 상기 1차 정합 변환 매트릭스가 적용된 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터와 상기 3D 스캐닝 데이터의 점군 데이터를 정밀 정합 알고리즘을 통해 2차 정합 변환 매트릭스를 생성하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 방법.
  14. 제9항에서,
    상기 디지털 목업을 업데이트하는 단계는,
    상기 1차 정합 변환 매트릭스와 상기 2차 정합 변환 매트릭스를 순차적으로 상기 디지털 목업의 파트 점군 데이터에 적용하여, 상기 3D 스캐닝 데이터에 따른 상기 디지털 목업 내의 주요 구성의 자세 및 위치 정보를 업데이트하고 글로벌 좌표 또는 임의의 좌표를 기준으로 디스플레이하는 원자력 시설의 디지털 목업 업데이트 방법.
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