KR20230047241A - 플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법 - Google Patents

플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법 Download PDF

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삼성물산 주식회사
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Abstract

본 발명은 플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 현장의 시공 상황에 대한 스캔데이터와 설계데이터를 비교 분석하여 정합성을 검증하고 시공 오차를 설계에 자동으로 반영함으로써, 정합성 검증의 자동화가 가능하고 정합성 분석을 용이하게 수행할 수 있으며, 시공 오차가 크게 감소하고 시공 오차를 설계에 반영하여 시공을 진행함에 따라 정밀 시공이 가능하고, 시공 품질 및 효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR VERYFYING SPACE MATCHING OF PLANT CONSTRUCTION}
본 발명은 설계와 시공 현장의 데이터를 비교하여 시공 오차를 분석하고 시공 오차를 설계에 반영하여 정밀 시공을 수행하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
플랜트엔지니어링은 대규모 플랜트의 시공을 위해 모든 분야(배관, 전기, 계장, 공기조화, 구조, 토목)에서 주어지는 설계 조건과 설계요구사항을 만족시키기 위해 3차원 모델링을 통해서 설계가 진행된다.
3차원 모델링과 같이 플랜트 시공을 전산화 하여 시공을 지원하는 시스템을 적용함으로써, 플랜트 시공 기간을 단축하고 플랜트에 대한 유지보수를 수행하기 쉬워지고, 특히 협업이 용이해지는 효과가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2046147호는 시공을 위한 데이터가 설계에 반영되었는지 정합성을 판단하여 설계의 정확도를 높이고 있다.
그러나 이러한 시스템을 적용하여 3차원의 설계로 시공을 지원하더라도, 설계와 실제 시공 현장에 오차가 발생하는 문제가 있다.
그에 따라 시공 현장을 스캔하여 3차원의 데이터를 설계와 비교하여 시공 오차를 분석하고, 이를 반영할 필요성이 있다.
시공 현장의 3차원 스캔데이터를 설계와 비교하기 위해서는, 종래에는 다수의 인력이 투입되어 육안으로 하나씩 검토하는 작업을 수행하였다. 그러나 이와 같은 수작업은 많은 인력이 투입되어야 하고 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 또한, 인력에 의해 육안으로 데이터를 비교과정에서 미처 시공 오차를 발견하지 못하는 경우가 발생할 수 있고, 또한 발견된 시공 오차를 설계에 즉시 반영하기 어려운 문제가 있다.
따라서 보다 용이하게 시공 현장의 3차원 스캔데이터와 설계를 비교하여 시공 오차를 분석하고 이를 설계에 반영하여 정밀 시공을 수행할 방안이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-2046147호
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 현장의 시공 상황에 대한 스캔데이터와 설계데이터를 비교 분석하여 정합성을 검증하고, 시공 오차를 설계에 반영하여 정밀 시공 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스캔데이터와 설계데이터를 자동으로 비교 분석하여 분석 결과를 도출하여 설계에 적용함으로써, 시공 효율을 개선하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템은, 플랜트가 시공되는 현장에 설치되어 상기 플랜트에 대한 3차원의 스캔데이터를 획득하는 데이터 획득장치; 및 상기 데이터 획득장치로부터 수신되는 상기 스캔데이터를 상기 플랜트에 대한 설계데이터와 비교하여 상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하고, 상기 스캔데이터의 품질, 시공의 정합성 및 시공 오차 중 적어도 하나를 포함하는 분석결과를 리포트로 생성하여, 상기 분석결과가 상기 플랜트의 시공에 반영되도록 보정된 설계 데이터와 상기 리포트를 제공하는 분석장치; 를 포함한다.
상기 분석장치는 상기 설계데이터로부터 배관, 덕트 및 트레이를 분석하여, 상기 배관, 상기 배관에 설치되는 노즐, 상기 덕트, 상기 덕트에 설치되는 소켓, 케이블트레이 및 레이즈웨이를 포함하는 복수의 분석대상을 검출하여 리스트를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석장치는 상기 설계데이터와 상기 스캔데이터를 포인트 단위로 매칭하여 설정된 오차 범위 내에서 형상 정합율을 산출하여 상기 시공의 정합성을 판단하고, 분석대상을 기준으로 일정 크기 확장된 형상 분석 영역을 설정하고, 설정된 오차 거리 내에 포함되는 포인트 수와 상기 형상 분석 영역에 포함되는 포인트의 수의 비율에 따라 상기 형상 정합율을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석장치는 상기 설계데이터와 상기 스캔데이터를 포인트 단위로 매칭하여 스캔 커버리지율을 산출하여 상기 스캔데이터의 품질을 판단하고, 분석대상을 형성하는 복수의 포인트 중 설정된 오차 범위 내에서 매칭된 포인트의 영역과 매칭되지 않은 포인트의 영역을 구분하고, 전체 영역 중 매칭된 포인트의 영역에 대한 비율을 상기 스캔 커버리지율로 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석장치는 상기 설계데이터와 상기 스캔데이터를 포인트 단위로 매칭하여, x축, y축, z축에 대한 위치 오차와 회전 오차각을 산출하여 상기 시공 오차를 검출하고, 분석대상의 상기 위치 오차 및 상기 회전 오차각에 따라 시공 위치, 시공된 자재의 종류, 자재의 크기, 시공 방향에 대한 상기 시공 오차를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석장치는 스캔 커버리지율을 통해 상기 스캔데이터의 품질을 판단하고 형상 정합율에 대응하여 시공의 정합성을 판단하여, 상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율 중 적어도 하나가 일정 수치 이하인 경우 신뢰도를 분석 불가로 판단하고, 상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율이 상기 일정 수치 이상인 경우 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법은, 플랜트가 시공되는 현장에 설치된 데이터 획득장치가, 상기 플랜트에 대한 3차원의 스캔데이터를 획득하는 단계; 분석장치가, 상기 데이터 획득장치로부터 상기 스캔데이터를 수신하는 단계; 상기 분석장치가 상기 플랜트에 대한 설계데이터와 비교하여 상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계; 상기 스캔데이터의 품질, 시공의 정합성 및 시공 오차 중 적어도 하나를 포함하는 분석결과를 리포트로 생성하는 단계; 상기 분석결과를 반영하여 보정된 설계 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 보정된 설계데이터와 상기 리포트를 제공하는 단계; 를 포함한다.
상기 분석장치가 상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하기 전, 상기 설계데이터로부터 배관, 덕트 및 트레이를 분석하여, 상기 배관, 상기 배관에 설치되는 노즐, 상기 덕트, 상기 덕트에 설치되는 소켓, 케이블트레이 및 레이즈웨이를 포함하는 복수의 분석대상을 검출하여 리스트를 생성하는 단계; 를 더 포함한다.
상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계는, 상기 설계데이터를 포인트 클라우드로 변환하고, 포인트 단위로 상기 스캔데이터와 포인트 단위로 매칭하는 단계; 포인트 매칭을 통해 분석대상에 대한 스캔 커버리지율을 산출하는 단계; 상기 분석대상에 대한 형상 정합율을 산출하는 단계; 및 상기 분석대상에 대한 위치 오차 및 회전 오차각을 산출하는 단계; 를 더 포함한다.
상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계는, 상기 스캔 커버리지율을 산출하여 상기 스캔데이터의 품질을 판단하고, 상기 형상 정합율에 대응하여 상기 시공의 정합성을 판단하고, x축, y축, z축에 대한 상기 위치 오차와 상기 회전 오차각을 산출하고, 시공 위치, 시공된 자재의 종류, 자재의 크기, 시공 방향에 대한 상기 시공 오차를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계 이후, 상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율 중 적어도 하나가 일정 수치 이하인 경우 신뢰도를 분석 불가로 판단하고, 상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율이 상기 일정 수치 이상인 경우 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출하는 단계; 를 더 포함한다.
상기 분석결과를 리포트로 생성하는 단계는, 분석대상 및 분석단계 별 분석과정이 포함된 영상 또는 동영상을 생성하여 상기 분석결과에 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 측면에 따르면, 본 발명의 플랜트 시공 정합성 검증 시스템 및 그 방법은 자동으로 스캔데이터와 설계데이터를 자동으로 비교 분석하여 정합성 분석을 용이하게 수행하고, 자동으로 분석결과를 생성하여 설계에 반영함에 따라 자동화를 통해 시공 작업에 대한 효율성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 정합성 분석이 용이하고, 시공 오차로 인한 문제를 해소하고 정확도를 크게 향상시켜 정밀 시공이 가능하며 시공 품질을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 정합성 분석에 따른 검증 시간을 단축하고 비용을 감소시키는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 구성이 간략하게 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석장치의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법이 도시된 순서도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 검증방법이 도시된 순서도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작 흐름을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 검증방법을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 검사대상에 대한 예시도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 기준점 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 구조기둥 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 배관 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 노즐 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석과정을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석결과에 대한 예시도이다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 시공 오차를 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 시골 정합성 검증에 대한 예시도이다.
도 17 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석결과가 반영된 설계도에 대한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 구성이 간략하게 도시된 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플랜트 시공 정합성 검증 시스템은, 플랜트(310)를 스캔하여 시공 현장 데이터를 획득하는 데이터 획득장치(200), 데이터가 저장되는 데이터베이스(250) 및 분석장치(100)를 포함한다.
또한, 플랜트 시공 정합성 검증 시스템은, 네트워크(N)를 통해 분석장치(100)에 연결되는 제어용 단말(미도시)을 더 포함할 수 있다.
플랜트 시공 정합성 검증 시스템은, 네트워크(N)를 통해 플랜트(310)의 시공을 지원하는 시공 시스템(300)과 연결된다.
플랜트 시공 정합성 검증 시스템은, 플랜트(310)의 시공 현장에 설치되는 데이터 획득장치(200)를 통해 획득되는 현장 스캔데이터를 분석장치(100)를 통해 분석하여 플랜트(310)에 대한 시공 정합성을 검증한다.
플랜트 시공 정합성 검증 시스템은, 분석장치(100)의 분석결과를 네트워크(N)를 통해 시공 시스템(300)으로 전송하여 분석결과가 설계데이터에 반영되도록 한다.
분석장치(100)는 네트워크(N)를 통해 데이터 획득장치(200) 및 시공 시스템(300)과 연결되어 데이터를 송수신한다.
분석장치(100)는 데이터 획득장치(200) 도는 시공 시스템(300)과 유선 또는 무선의 통신방식으로 연결될 수 있고, 데이터 획득장치(200)의 데이터가 저장된 저장수단이 장착되는 것 또한 가능하다. 경우에 따라 분석장치(100)는 데이터 획득장치(200), 시공 시스템(300)과 데이터베이스(250)를 통해 데이터를 공유할 수 있다.
분석장치(100)는 수신되는 현장 스캔데이터를 설계데이터와 비교하여 정합성을 분석하고, 분석결과를 생성한다.
분석장치(100)는 현장 스캔데이터와 설계데이터를 기반으로 비교 분석할 대상을 설정하고, 설정된 대상에 대하여 실제 시공된 내용과 설계데이터를 비교하여 차이를 시공 오차로 검출한다.
분석장치(100)는 분석결과에 대한 리포트를 생성하고, 시공 시스템(300)에 전송하여 등록한다. 또한 분석장치(100)는 설계데이터에 분석결과를 반영하여 시공 시스템(300)에 등록할 수 있다.
데이터 획득장치(200)는 시공 현장에 설치되어 시공 현장의 플랜트(310)에 대하여 기준점을 측량하고 구조물을 스캔하여 현장 스캔데이터를 획득한다.
데이터 획득장치(200)는 획득된 현장 스캔데이터를 네트워크(N)를 통해 분석장치(100)로 전송한다. 또한, 데이터 획득장치(200)는 데이터 베이스(250) 또는 저장수단에 획득된 스캔데이터를 저장할 수 있다.
데이터 획득장치(200)는 2차원 또는 3차원의 데이터를 획득하는 카메라 등의 영상장치, 스캐너, 및 복수의 센서 중 적어도 하나를 포함한다. 데이터 획득장치(200)는 스캔데이터를 2차원의 데이터로 획득하는 경우, 복수의 2차원 데이터를 바탕으로 스캔데이터를 3차원 데이터로 변환하는 변환수단을 더 포함할 수 있다.
기준점은 건물 내의 특정 지점으로 육안으로 확인 가능하도록 건물 내에 표식 처리될 수 있으며, 복수 개로 설정될 수 있다. 기준점은 설계데이터(BIM 설계데이터)내에서도 설정되어 있으며, 토탈스테이션과 같은 별도의 측정 장비를 이용하여 기준점에 해당하는 좌표를 실제 공간에서 각각 측정할 수 있다.
데이터베이스(250)는 네트워크(N)를 통해 데이터 획득장치(200) 및 분석장치(100)와 연결된다. 데이터베이스(250)는 데이터 획득장치(200)에 의해 획득된 스캔데이터, 시공 시스템(300)의 설계데이터, 분석장치(100)의 분석결과에 대한 리포트 및 보정된 설계데이터를 저장한다.
시공 시스템(300)은 설계데이터를 바탕으로 플랜트가 시공되도록 지원한다.
설계데이터는 BIM 설계데이터로서, 플랜트(310)가 설치되는 공간에 대한 3차원 모델링 정보를 나타내는 것으로서, 벽, 기둥 등과 같은 구조물이 설치된 지점의 좌표와 구조물의 크기와 높이, 넓이 등을 포함하며, 위치 확인을 위한 하나 이상의 기준점이 설정될 수 있다.
시공 시스템(300)은 설계데이터를 바탕으로 3차원의 가상 시공 현장을 시뮬레이션 하여 제공할 수 있다.
시공 시스템(300)은 분석장치(100)에 의해 정합성이 검증되면 이를 바탕으로 시공을 수행하며, 분석장치(100)에 의해 시공 오차가 발견되는 경우 이를 반영하여 보정된 설계데이터를 바탕으로 시공을 수행하고 또한 시공 오차에 대하여 플랜트(310)를 보수한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석장치의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 데이터부(160), 입출력 인터페이스(150), 통신부(140), 정합성 분석부(120), 리포트 생성부(130), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
또한, 분석장치(100)는 입력부(미도시) 및 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(150)는 외부 장치와의 연결을 위한 복수의 단자를 포함하고, 저장장치가 장착 가능하게 구성된다.
저장장치는 플래쉬 메모리가 탑재된 저장매체로 예를 들어 SD 메모리 카드, 메모리스틱, CF카드, MMC카드가 사용될 수 있고, HDD, SSD 등의 저장매체가 포함될 수 있다.
입출력 인터페이스(150)는 구비되는 단자를 통해 외부의 입력장치(미도시) 또는 출력장치(미도시)와 연결될 수 있다. 또한, 입출력 인터페이스(150)는 구비되는 단자를 통해 데이터 획득장치(200)와 연결될 수 있다.
통신부(140)는 유선 또는 무선 통신 방식으로 네트워크(N)를 통해 시공 시스템(300), 데이터 획득장치(200) 및 데이터베이스(DB)와 통신한다. 또한, 통신부(140)는 블루투스, NFC 등 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부(140)는 유선 통신방식으로 케이블을 연결하는 경우 입출력 인터페이스(150)에 구비되는 단자를 통해 데이터를 송수신 한다.
데이터부(160)는 데이터 획득장치(200)로부터 수신된 스캔데이터(161), 변환데이터(162), 설계데이터를 포함하는 비교데이터(163), 분석결과가 포함된 결과데이터(164), 리포트, 및 보정된 설계데이터를 저장한다.
또한, 데이터부(160)는 정합성 분석 알고리즘을 포함하는 프로그램 및 정합성 분석을 위한 기준데이터를 저장한다.
정합성 분석부(120)는 데이터 획득장치(200)로부터 수신된 스캔데이터(161)와 설계데이터를 비교 분석한다. 정합성 분석부(120)는 설계데이터로부터 분석대상을 검출하여 리스트를 생성하고 리스트에 포함된 분석대상에 대하여 비교한다.
정합성 분석부(120)는 설계데이터를 포인트 클라우드(Point Cloud)로 변환하고 스캔데이터(161)와 포인트 단위로 매칭하여 비교함으로써 정합성을 분석한다.
정합성 분석부(120)는 스캔커버리지율을 자동 분석하고, 형상 정합율을 자동 분석하여 분석결과를 생성한다.
또한, 정합성 분석부(120)는 x축, y축, z축에 대하여 오차 분석을 수행함으로써 위치 오차 거리를 산출하고, 회전 오차각을 산출한다. 정합성 분석부(120)는 특징점 기반의 자동 정합 방법을 이용하며, 가까운 특징점들을 이용하여 각 점의 연관성을 분석하고, 데이터를 정합한다.
정합성 분석부(120)는 정합성 분석을 통해, 스캔 커버리지율과 형상정합율 그리고 위치 오차 및 회전 오차를 각각 분석결과로서 산출한다.
또한, 정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율과 형상 정합율을 바탕으로 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출한다.
리포트 생성부(130)는 정합성 분석부(120)의 분석결과를 바탕으로 리포트를 자동으로 생성한다. 또한, 리포트 생성부(130)는 산출된 오차를 설계데이터에 반영한 오차데이터 또는 오차데이터가 반영된 보정된 설계데이터를 생성한다.
리포트 생성부(130)는 지정된 형식에 따라 리포트를 생성할 수 있다. 리포트 생성부(130)는 복수의 리포트 포맷 중 어느 하나를 선택하여 리포트를 생성할 수 있다.
제어부(110)는 입출력 인터페이스(150) 및 통신부(140)를 통해 입력 및 출력되는 데이터를 관리하고, 데이터부(160)에 데이터를 저장한다. 제어부(110)는 통신부(140)를 통해 데이터베이스(DB)에 접속하여 필요에 따라 데이터를 송수신한다.
제어부(110)는 입출력 인터페이스(150)의 단자에 케이블이 연결되거나 저장장치가 장착되는 경우 입력되는 감지신호에 대응하여 해당 단자를 활성화하고 데이터가 입출력되도록 한다.
제어부(110)는 데이터 획득장치(200)로부터 스캔데이터가 수신되지 않는 경우 스캔데이터(161)를 요청하거나, 연결된 데이터 획득장치(200)로 제어명령을 인가할 수 있다.
제어부(110)는 정합성 분석부(120)에 의해 정합성 분석이 완료되면 분석 결과를 구비되는 출력부 또는 입출력 인터페이스에 연결되는 출력장치를 통해 출력할 수 있다. 또한 제어부(110)는 분석결과에 대한 리포트를 통신부(140)를 통해 지정된 서버 또는 단말로 전송한다.
제어부(110)는 분석결과에 대한 리포트와 보정된 설계데이터가 생성되면, 시공 시스템(300)으로 전송되도록 통신부(140)를 제어한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법이 도시된 순서도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 플랜트 시공 정합성 검증 시스템은, 데이터 획득장치(200)가 플랜트(310)의 시공 현장에 설치되어 대상물인 플랜트(310)를 스캔하고, 그에 대한 현장 스캔데이터를 획득한다(S310).
데이터 획득장치(200)는 현장 스캔데이터를 지정된 형식의 스캔데이터로 변환한다(S320).
예를 들어, 데이터 획득장치(200)는 스캔데이터를 DDWorks 용 스캔데이터로 변환할 수 있다. 또한, 데이터 획득장치(200)는 2차원의 데이터가 획득되는 경우 복수의 2차원의 데이터를 바탕으로 스캔데이터를 3차원의 데이터로 변환할 수 있다.
데이터 획득장치(200)는 시공 현장에 대한 스캔데이터(161)를 분석장치(100)로 전송한다. 또한, 데이터 획득장치(200)는 스캔데이터를 네트워크(N)를 통해 데이터베이스(DB)(250)에 저장하여 데이터를 백업한다.
분석장치(100)는 데이터 획득장치(200)로부터 수신된 스캔데이터를 저장한다.
분석장치(100)는 설계데이터를 바탕으로 분석대상을 산출하여 리스트를 생성한다(S330).
분석장치(100)는 스캔데이터와 설계데이터를 비교하여 분석대상에 대한 정합성을 분석한다(S340).
분석장치(100)는 설계데이터를 포인트 클라우드 변환하여 스캔데이터(161)와 비교한다. 또한 분석장치(100)는 스캔커버리지율, 형상 정합율을 자동으로 분석하고, x축, y축, z축에 대하여 오차를 분석하여 위치 오차를 산출하고 회전 오차각을 산출하여 시공 오차를 검출한다.
분석장치(100)는 스캔 커버리지율을 통해 스캔데이터의 품질을 판단하고, 형상 정합율을 통해 시공의 정합성을 판단한다.
또한, 분석장치(100)는 스캔 커버리지율과 형상 정합율을 바탕으로 정합성 분석의 신뢰도를 산출한다.
분석장치(100)는 스캔데이터의 품질, 시공의 정합성 및 시공 오차를 포함하는 분석결과를 생성한다(S350).
분석장치(100)는 분석결과를 바탕으로 지정된 형식의 리포트를 생성한다(S360). 또한, 분석장치(100)는 분석결과를 설계데이터에 반영하기 위한 오차 데이터를 생성하고, 오차데이터가 반영된 보정된 설계데이터를 생성한다.
분석장치(100)는 리포트와 보정된 설계데이터를 시공 시스템(300)으로 전송하여(S370), 현재의 오차를 보정하고, 분석결과가 설계에 반영되도록 한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 검증방법이 도시된 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 설계데이터와 스캔데이터(161)를 비교 분석하여 정합성을 검증한다(S340).
정합성 분석부(120)는 분석대상 리스트(S410)에 포함된 복수의 분석대상 중 어느 하나의 분석대상을 지정한다(S420).
정합성 분석부(120)는 지정된 하나의 분석대상에 대한 정합성 분석을 수행한 후, 리스트에 포함된 다른 분석대상에 대하여 순차적으로 정합성을 분석한다.
정합성 분석부(120)는 지정된 분석대상 단위로 설계데이터를 상호 비교하여 모델 간 특징점을 분석한다(S430).
정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율을 분석하고(S440), 형상 정합율을 분석한다(S450).
정합성 분석부(120)는 x축, y축, z축에 대하여 위치 오차를 검출하고, 회전 오차각을 산출하여, 위치와 회전에 대한 시공 오차를 산출한다(S460).
정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율, 형상 정합율 및 시공 오차가 포함된 분석결과를 생성한다(S470).
이하, 도면을 참조하여 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작 흐름을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 획득장치(200)는 플랜트(310)의 시공 현장에서 대상물에 대한 3차원의 스캔데이터를 획득한다.
분석장치(100)는 정합성 분석을 위한 분석대상을 선정하고 그에 대한 리스트를 생성한다(S520).
예를 들어, 분석장치(100)는 설계데이터를 기반으로 배관을 자동으로 분석하여 배관(pipe)과 배관에 설치된 노즐(Nozzle)을 검출하고 이를 분석대상으로 설정한다. 분석장치(100)는 덕트를 자동으로 분석하여 검출되는 덕트(Duct)와 소켓(Soket)을 분석대상으로 설정한다. 또한, 분석장치(100)는 트레이를 자동으로 분석하여 케이블 트레이(Cable tray)와 레이스웨이(Raceway)를 분석대상으로 설정한다.
분석장치(100)는 배관, 덕트, 트레이에 대한 복수의 분석대상을 포함하는 리스트를 기반으로 분석대상 각각에 대한 정합성을 분석한다(S530).
분석장치(100)는 분석결과를 바탕으로 리포트와, 분석결과가 반영된 보정된 설계 데이터를 생성한다(S540).
분석장치(100)는 자동 정합성 분석에 대한 결과를 출력부 또는 별도의 출력장치를 통해 출력한다. 또한, 분석장치(100)는 분석결과를 설계데이터에 반영할 수 있도록 오차 데이터를 생성하여 보정된 설계데이터를 생성한다.
분석장치(100)는 리포트와 보정된 설계데이터를 시공 시스템(300)으로 전송하거나 지정된 서버로 전송하여 등록한다.
시공 시스템(300)은 수신되는 데이터를 바탕으로 설계데이터를 보정하고, 그에 따라 정합성 분석결과를 시공에 반영한다(S550). 시공 시스템(300)은 보정된 설계데이터를 바탕으로 플랜트(310)를 시공한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 검증방법을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 설계데이터를 기반으로 분석대상에 대하여 포인트 클라우드(Point Cloud)로 변환한다.
정합성 분석부(120)는 변환된 포인트 클라우드와, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 데이터 획득장치(200)로부터 수신되는 스캔데이터를 상호 비교하여 정합성을 분석한다.
정합성 분석부(120)는 설계데이터를 각각 3차원의 공간에 분포되는 복수의 포인트의 집합인, 포인트 클라우드로 변환함으로써, 포인트 단위로 데이터를 매칭하여 분석한다.
정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율을 자동으로 분석하고, 형상 정합율을 자동으로 분석한다. 스캔 커버리지율은 스캔데이터의 품질을 나타내는 데이터이고, 형상 정합율은 설계데이터와 스캔데이터의 일치 여부에 대한 데이터이다.
정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율 및 형성 정합율을 기반으로 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출한다.
또한, 정합성 분석부(120)는 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, x축, y축, z축에 대하여 분석대상에 대한 특징점(P1)을 복수로 추출하고, 특징점을 기반으로 자동 정합 방식을 적용하여 스캔데이터와 설계데이터(포인트 클라우드)를 비교한다.
정합성 분석부(120)는 가까운 점들을 이용하여 각 점의 연관성을 찾고, 연관성 있는 점들을 기반으로 데이터를 정합한다.
정합성 분석부(120)는 그에 따라, 위치 오차를 산출하고, 회전 오차각을 산출한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 검사대상에 대한 예시도이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 설계데이터를 바탕으로 분석대상을 설정한다. 정합성 분석부(120)는 배관, 덕트 및 트레이 를 각각 분석하여 분석대상을 검출하고, 분석대상에 대한 리스트를 생성한다.
예를 들어, 배관(Pipe)에 대하여, 정합성 분석부(120)는 메인 배관, 측면 배관 순으로 분석대상을 검출한다. 정합성 분석부(120)는 배관 분석을 통해 배관(522), 밸브(521), 노즐(523)(524) 등의 연결된 부품을 검출하여 분석대상에 포함한다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 배관, 덕트, 트레이 각각을 분석하여 분석대상을 검출하고 그에 대한 리스트(525)를 자동으로 생성한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율을 분석한다.
정합성 분석부(120)는 스캔데이터와 설계데이터(포인트 클라우드)를 중첩하여 각 포인트를 매칭함으로써 스캔 커버리지율을 산출한다.
정합성 분석부(120)는 포인트 매칭을 통해 상호 포인트가 매칭된 영역(562)과, 포인트가 매칭되지 않은 영역(563)을 구분한다.
정합성 분석부(120)는 분석대상에 대한 커버리지 분석 거리(오차 범위)를 바탕으로 아웃라인(561)을 설정하고, 아웃라인(561)에 포함되는 포인트(565)와, 아웃라인(561)의 외부에 위치하는 포인트(564)를 분류한다.
정합성 분석부(120)는 커버리지 분석 거리를 기준으로 아웃라인(561)의 내부에 위치하는 포인트들을 이용하여 스캔 커버리지율을 산출한다.
정합성 분석부(120)는 포인트가 매칭되는 영역(562)과 매칭되지 않는 영역(563)에 대하여, 각 영역에 포함되는 포인트를 연결하는 삼각형을 형성하고, 포인트가 매칭되는 영역(562)에 포함된 삼각형의 수와 매칭되지 않는 영역(563)에 포함되는 삼각형의 수를 각각 카운트하여 비율을 연산하여, 스캔 커버리지율을 산출한다.
스캔 커버리지율은 다음 수학식 1과 같이 산출된다.
Figure pat00001
정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율을 바탕으로 스캔데이터에 대한 품질을 판단한다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 형상 정합율을 분석한다.
정합성 분석부(120)는 분석대상으로부터 소정 크기로 확장된 형상 분석 영역을 설정하고, 설정된 스캔 오차 거리(오차 범위)에 따른 라인(567)을 형성한다. 형상 분석 영역은 예를 들어 분석대상으로부터 5mm 확장된 영역으로 설정되고, 스캔 오차 거리는 약 3mm 로 설정될 수 있다. 형상분석영역과 스캔 오차 거리는 설정에 따라 변경될 수 있다.
정합성 분석부(120)는 스캔 오차 거리 내의 포인트(568)와, 스캔 오차 거리 밖, 즉 라인(567) 밖에 위치하는 포인트(569)를 분류하고, 각 포인트의 수를 카운트 한다.
정합성 분석부(120)는 형상 분석 영역 이내에 위치하는 포인트 들을 이용하여 형상 정합율을 연산한다.
Figure pat00002
정합성 분석부(120)는 수학식 2와 같이, 스캔 오차 거리 내의 포인트(568)의 수를 카운트하고, 형상 분석 영역 내의 포인트의 수에 대한 비율을 연산하여 형상 정합율을 산출한다.
정합성 분석부(120)는 형상 정합율을 바탕으로 플랜트(310)가 설계데이터 대로 시공되었는지 시공의 정합성을 판단한다.
정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율 및 형성 정합율을 기반으로 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출한다.
분석장치(100)는 스캔 커버리지율과 형상 정합율에 대하여, 스캔데이터의 품질, 설계데이터와 스캔데이터 간의 정합율을 각각 산출하고 분석 신뢰도를 산출한다.
예를 들어 분석장치(100)는 스캔 커버리지율이 낮은 경우 스캔데이터의 품질이 낮은 것으로 판단하고, 스캔데이터 불량으로 인하여 신뢰도 분석 불가로 판단한다.
또한, 분석장치(100)는 형상 정합율이 낮은 경우 스캔데이터와 설계데이터가 일치하지 않으므로, 형상 불일치로 인한 신뢰도 분석 불가로 판단한다.
분석장치(100)는 스캔 커버리지율과 형성 정합율이 각각 일정 수치(%) 이상으로 높게 나타나면 신뢰도 또한 높은 것으로 판단한다. 예를 들어 60% 기준으로 판단할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 기준점 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 실제 시공 현장에서의 기준점에 대하여 정합성을 분석한다. 기준점은 복수로 설정될 수 있다.
기준점은 설계데이터에 설정되며, 실제 현장에는 설계데이터를 기반으로 그 좌표를 산출하여 표시할 수 있다. 데이터 획득장치(200)는 플랜트 시공 현장에서 기준점을 검출하여 그 위치를 확인하고 플랜트의 시공에 대한 스캔데이터를 획득한다.
도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 설계데이터(BIM)의 기준점과, 스캔데이터(현장)로부터 검출되는 기준점을 상호 비교하여 매칭 여부를 확인한다.
정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율과 형상 정합율을 분석하고, 시공 오차를 분석한다.
정합성 분석부(120)는 x축, y축, z축에 대하여 설계데이터와 스캔데이터 간의 위치 오차에 대하여, 오차 거리를 각각 연산함으로써 기준점에 대한 시공 오차를 산출한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 구조기둥 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 데이터 획득장치(200)는 플랜트(310)의 시공 현장에서 스캔데이터를 통해 대상물, 예를 들어 구조기둥에 대하여 스캔한다. 대상물은 도시된 바와 같이 별도로 표시할 수 있다.
도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 획득된 스캔데이터(현장)와 설계데이터(BIM)를 비교하여 정합성을 판단하고, 시공 오차를 산출한다.
정합성 분석부(120)는 x축, y축, z축에 대하여 설계데이터와 스캔데이터 간의 위치 오차에 대하여, 오차 거리를 각각 연산한다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 배관 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 배관에 대한 스캔데이터와 설계데이터를 매칭하여 비교하고 그에 대한 정합성을 분석한다. 정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율과 형상 정합율을 분석하고, 시공 오차를 분석한다.
도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 배관 외경과 배관 중심을 구분하여 상호 비교하고 시공 허용 오차에 대한 기준선을 설정하여 분석한다.
정합성 분석부(120)는 스캔데이터와 설계데이터 간의 오차를 산출하고, 오차가 시공 허용 오차 범위 내에 포함되는 경우 정합하는 것으로 판단하고, 산출된 오차가 시공 허용 오차 범위를 벗어나는 경우 시공 오차를 산출한다.
정합성 분석부(120)는 배관 외경, 배관 중심 및 시공 허용 오차에 대하여, x축과 y축, 그리고 z축에 대하여 각각 분석할 수 있다.
정합성 분석부(120)는 x축과 y축에 대하여, 배관에 대한 정합성 분석 결과 시공 허용 오차 범위 내에 포함되므로 일치하는 것으로 판단한다.
반면, z축에 대하여 정합성 분석부(120)는 일부 포인트가 시공 허용 오차 범위를 벗어나므로, 일치하지 않는 것으로 판단하고 시공 오차를 산출한다.
정합성 분석부(120)는 오차가 발생한 배관의 명칭, 해당 배관의 위치(좌표), 해당 배관에서 오차가 발생한 위치, 오차 거리를 각각 산출하여 시공 오차를 산출한다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 노즐 정합성 분석을 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 분석대상 중, 노즐에 대하여 설계데이터와 스캔데이터를 비교하여 시공 정합성을 분석한다. 정합성 분석부(120)는 스캔 커버리지율과 형상 정합율을 분석하고, 시공 오차를 분석한다.
정합성 분석부(120)는 x축, y축, z축에 대하여, 대하여 x축, y 축의 데이터와 z축의 데이터를 각각 분석한다.
도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 정합성 분석부(120)는 x축, y축의 데이터를 비교함에 따라 노즐의 상면과 노즐이 설치된 배관에 대하여 각각 외곽선, 중심라인, 그리고 시공 허용 오차를 표시하고, 설계데이터와 스캔데이터(161)를 비교하여 시공 허용 오차 범위를 벗어나는지 판단한다.
또한, z축에 대하여 노즐과 배관의 측면에 대하여 비교 분석한다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석과정을 설명하는 데 참조되는 도이고, 도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석결과에 대한 예시도이다.
정합성 분석부(120)는 분석대상에 대하여 각각 스캔 커버리지율과 형상 정합율을 분석하고, 시공 오차를 분석하며, 그 분석 결과를 생성한다.
정합성 분석부(120)는 분석대상별로 산출된 데이터와, 시공 오차에 대한 데이터, 오차가 발생한 지점의 좌표 등에 대한 데이터를 포함하여 분석결과를 생성한다.
정합성 분석부(120)는 도 13에 도시된 바와 같이 설계데이터와 스캔 데이터를 매칭하여 정합성을 분석하고, 도 14에 도시된 바와 같이 분석결과를 생성한다.
정합성 분석부(120)는 도 13의 (a)의 설계데이터(BIM)와, 도 13의 (b)의 스캔데이터에 대하여 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 데이터를 중첩하여 매칭한다.
정합성 분석부(120)는 매칭되는 포인트의 영역과 매칭되지 않는 포인트의 영역을 구분하고, 오차 허용 범위를 설정한 후, 그에 대하여 스캔 커버리지율, 형상 정합율을 각각 산출하며, x축, y축, z축에 대하여 위치 오차와 회전 오차각을 산출한다.
정합성 분석부(10)는 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, x-y 축에 대한 단면에서, x축의 위치 오차와 y축의 위치 오차를 각각 산출하고, 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이, z축에 대한 위치 오차를 산출한다.
예를 들어, x축은 -34mm, y축은 6.6mm, z축 -1.7mm의 오차가 발생할 수 있다.
또한, 정합성 분석부(10)는 도 14의 (c)에 도시된 바와 같이, 스캔 커버리지율을 산출하고, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이, 형성 정합율(형상 매칭율)을 각각 산출한다.
설정된 오차 거리(오차 범위)와 형성 분석 영역의 크기, 매칭되는 포인트의 수에 따라 스캔 커버리지율은 100%, 형상 정합율은 94.34%로 산출될 수 있다.
도 15 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 시공 오차를 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 시공 오차 분석 시, 위치뿐 아니라 사용된 자재 등에 대한 일치 여부를 판단한다.
분석장치(100)는 정합성 분석을 통해, 사용된 자재, 시공된 위치, 시공 방향에 대한 정합성을 판단하고 그에 대한 분석결과를 생성한다.
도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 x축, y축, z축에 대한 위치 오차와 회전 오차각을 산출하고, 또한, 배관이나 노즐의 직경을 바탕으로 동일한 자재가 사용되었는지, 연결부의 관경(551)의 크기를 비교하여 동일한지 판단하고 상이한 경우 시공 오차로 판단한다.
도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 위치 오차를 통해 정확한 위치에 시공되었는지 x축, y축, z축에 대한 오차(552)를 산출하며 50mm 이상의 오시공에 대하여 시공 오차를 검출한다.
분석장치(100)는 x축, y축, z축에 대한 각각에 대항 위치 오차를 산출하고 어느 하나라도 시공 허용 오차를 벗어나는 경우에는 시공 오차로 판단한다.
도 15의 (c)에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 동일한 위치에 시공되었다 하더라도 분석대상의 전체 높이(553)와, 분석대상의 부분별 길이(높이)(554)를 각각 비교하여 높이(z축)가 상이한 경우 시공 오차로 판단한다. 분석장치(100)는 높이가 다른 대상물이 시공됨에 따라 다른 자재가 사용된 것으로 판단한다.
도 15의 (d)에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 위치가 동일하게 시공되었더라도 밸브 등의 방향(555)을 분석하여 상이한 방향으로 설치된 시공 오차를 검출한다.
분석장치(100)는 검출된 시공 오차에 대하여 구체적인 정보, 즉 다른 자재를 사용하거나, 다른 사이즈의 자재가 사용되거나, 위치가 상이하거나, 또는 시공 방향이 잘못 시공되었음을 나타내는 부가 설명을 분석결과에 포함한다.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 시골 정합성 검증에 대한 예시도이다.
또한, 분석장치(100)는 도 16에 도시된 바와 같이, 시공 정합성 분석과정을 동영상 데이터로 생성할 수 있다.
분석장치(100)는 분석대상, 예를 들어 배관에 대하여, 도 16의 (a)와 같이 설계데이터와 스캔데이터를 중첩한 3차원의 이미지와, 도 16의 (b)와 같이 x-y 축에 대한 평면에 대한 비교 데이터, 도 16의 (c)와 같이 z축에 대한 비교데이터를
포함하고, 시공 허용 오차 범위를 기준으로 정합율을 확인할 수 있도록 동영상을 생성할 수 있다.
분석장치(100)는 정합성 분석대상의 결정, 분석대상에 대한 특징점 분석, 스캔 커버리지율, 형상 정합율, 시공 오차에 대하여 단계별로 구분하여 분석과정이 포함된 데이터를 단계별로 영상 또는 동영상으로 생성하고, 분석 결과에 포함할 수 있다.
도 17 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 분석결과가 반영된 설계도에 대한 예시도이다.
분석장치(100)는 정합성 분석결과에 대한 리포트와 오차 데이터를 생성하여 시공 시스템(300)으로 전송한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 분석장치(100)는 분석결과가 설계데이터에 반영되도록 오차데이터 또는 보정된 설계데이터를 생성한다.
예를 들어, 분석장치(100)는 배관과 노즐(523, 524)에 대하여 정합성 검증 결과를 3차원의 모델로 표시할 수 있다.
분석장치(100)는 시공 오차(533, 534)를 설계데이터와 상이한 색상으로 표시하여 분석결과에 따른 시공 오차를 확인할 수 있도록 한다.
시공 시스템(300)은 분석결과가 반영된 설계데이터를 바탕으로, 설계데이터를 보정하거나, 플랜트(310)의 시공 시, 오차를 보상의 위한 보수작업을 수행할 수 있다.
따라서 본 발명은 플랜트 시공에 대하여 현장에 대한 스캔데이터와 설계데이터를 비교 분석하여 시공의 정합성을 판단하고 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출하여 분석결과를 생성함으로써, 플랜트(310)의 시공 상황을 효과적으로 분석하고, 시공 오차를 검출할 수 있다. 또한, 본 발명은 분석결과를 설계데이터에 자동으로 반영할 수 있도록 함으로써, 정밀 시공이 가능하도록 지원한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
100: 분석장치
110: 제어부 120: 정합성 분석부
130: 리포트 생성부 140: 통신부
150: 입출력 인터페이스 160: 데이터부
161: 스캔데이터 162: 변환데이터
163: 비교데이터 164: 결과데이터
200: 데이터 획득장치 250: 데이터베이스(DB)
300: 시공 시스템 310: 플랜트

Claims (20)

  1. 플랜트가 시공되는 현장에 설치되어 상기 플랜트에 대한 3차원의 스캔데이터를 획득하는 데이터 획득장치; 및
    상기 데이터 획득장치로부터 수신되는 상기 스캔데이터를 상기 플랜트에 대한 설계데이터와 비교하여 상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하고, 상기 스캔데이터의 품질, 시공의 정합성 및 시공 오차 중 적어도 하나를 포함하는 분석결과를 리포트로 생성하여, 상기 분석결과가 상기 플랜트의 시공에 반영되도록 보정된 설계 데이터와 상기 리포트를 제공하는 분석장치; 를 포함하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 상기 설계데이터로부터 배관, 덕트 및 트레이를 분석하여, 상기 배관, 상기 배관에 설치되는 노즐, 상기 덕트, 상기 덕트에 설치되는 소켓, 케이블트레이 및 레이즈웨이를 포함하는 복수의 분석대상을 검출하여 리스트를 생성하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 상기 설계데이터와 상기 스캔데이터를 포인트 단위로 매칭하여 설정된 오차 범위 내에서 형상 정합율을 산출하여 상기 시공의 정합성을 판단하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분석장치는 분석대상을 기준으로 일정 크기 확장된 형상 분석 영역을 설정하고, 설정된 오차 거리 내에 포함되는 포인트 수와 상기 형상 분석 영역에 포함되는 포인트의 수의 비율에 따라 상기 형상 정합율을 산출하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 상기 설계데이터와 상기 스캔데이터를 포인트 단위로 매칭하여 스캔 커버리지율을 산출하여 상기 스캔데이터의 품질을 판단하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분석장치는 분석대상을 형성하는 복수의 포인트 중 설정된 오차 범위 내에서 매칭된 포인트의 영역과 매칭되지 않은 포인트의 영역을 구분하고, 전체 영역 중 매칭된 포인트의 영역에 대한 비율을 상기 스캔 커버리지율로 산출하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 상기 설계데이터와 상기 스캔데이터를 포인트 단위로 매칭하여, x축, y축, z축에 대한 위치 오차와 회전 오차각을 산출하여 상기 시공 오차를 검출하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분석장치는 분석대상의 상기 위치 오차 및 상기 회전 오차각에 따라 시공 위치, 시공된 자재의 종류, 자재의 크기, 시공 방향에 대한 상기 시공 오차를 검출하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 상기 설계데이터를 포인트 클라우드로 변환하고, 포인트 단위로 상기 스캔데이터와 매칭하여 비교하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 스캔 커버리지율을 통해 상기 스캔데이터의 품질을 판단하고 형상 정합율에 대응하여 시공의 정합성을 판단하여,
    상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율 중 적어도 하나가 일정 수치 이하인 경우 신뢰도를 분석 불가로 판단하고,
    상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율이 상기 일정 수치 이상인 경우 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 상기 플랜트의 기준점 및 구조기둥에 대한 정합성을 분석하고, 배관, 덕트 및 트레이를 포함하는 분석대상에 대한 정합성을 개별 분석하고, 분석대상 및 분석단계 별 분석과정이 포함된 영상 또는 동영상을 생성하여 상기 분석결과에 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석장치는 상기 리포트 및 상기 보정된 설계데이터를 상기 플랜트에 대한 시공을 수행하는 시공 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템.
  13. 플랜트가 시공되는 현장에 설치된 데이터 획득장치가, 상기 플랜트에 대한 3차원의 스캔데이터를 획득하는 단계;
    분석장치가, 상기 데이터 획득장치로부터 상기 스캔데이터를 수신하는 단계;
    상기 분석장치가 상기 플랜트에 대한 설계데이터와 비교하여 상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계;
    상기 스캔데이터의 품질, 시공의 정합성 및 시공 오차 중 적어도 하나를 포함하는 분석결과를 리포트로 생성하는 단계;
    상기 분석결과를 반영하여 보정된 설계 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 보정된 설계데이터와 상기 리포트를 제공하는 단계; 를 포함하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분석장치가 상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하기 전,
    상기 설계데이터로부터 배관, 덕트 및 트레이를 분석하여, 상기 배관, 상기 배관에 설치되는 노즐, 상기 덕트, 상기 덕트에 설치되는 소켓, 케이블트레이 및 레이즈웨이를 포함하는 복수의 분석대상을 검출하여 리스트를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계는,
    상기 설계데이터를 포인트 클라우드로 변환하고, 포인트 단위로 상기 스캔데이터와 포인트 단위로 매칭하는 단계;
    포인트 매칭을 통해 분석대상에 대한 스캔 커버리지율을 산출하는 단계;
    상기 분석대상에 대한 형상 정합율을 산출하는 단계; 및
    상기 분석대상에 대한 위치 오차 및 회전 오차각을 산출하는 단계; 를 더 포함하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계는,
    상기 스캔 커버리지율을 산출하여 상기 스캔데이터의 품질을 판단하고, 상기 형상 정합율에 대응하여 상기 시공의 정합성을 판단하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계는,
    x축, y축, z축에 대한 상기 위치 오차와 상기 회전 오차각을 산출하고, 시공 위치, 시공된 자재의 종류, 자재의 크기, 시공 방향에 대한 상기 시공 오차를 검출하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 플랜트의 시공 정합성을 분석하는 단계 이후,
    상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율 중 적어도 하나가 일정 수치 이하인 경우 신뢰도를 분석 불가로 판단하고, 상기 스캔 커버리지율 및 상기 형상 정합율이 상기 일정 수치 이상인 경우 정합성 분석에 대한 신뢰도를 산출하는 단계; 를 더 포함하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 분석결과를 리포트로 생성하는 단계는,
    분석대상 및 분석단계 별 분석과정이 포함된 영상 또는 동영상을 생성하여 상기 분석결과에 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 보정된 설계데이터와 상기 리포트는 상기 플랜트를 시공하는 시공 시스템으로 전송하는 단계; 를 더 포함하는 플랜트 시공 정합성 검증 시스템의 동작방법.
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