This paper deals with the technologies necessary to make 3D models of real machines or industrial plant through laser scanning. The first study is an automatic scanning technology necessary for a scanning process suitable for small-scale objects such as mechanical parts. In the existing 3D scanning process, scanning in several directions is required to compensate for occlusion and noise according to the scanner position, the scan data is visually checked, and the next scan position and direction is determined through empirical judgment. The key element technology of automatic scanning for automation of this process is the selection of Next-Best-View. It is to select the next scanning view that can supplement the unscanned area. In this study, the next scanning view improved than the existing method was derived by using the primitive information in a mechanical part that was not covered in the existing research in the graphics field. Using primitive information such as plane, cylindrical surface, spherical surface, conical surface, and torus surface, we propose a Next-Best-View selection method for 3D automatic scanning of machine parts. The second study is a method of reconstructing the CAD model of a plant piping system consisting of pipes connected to fittings. The connection point between pipe and fitting is an important reference point in as-built models. In this study, based on the ICP (Iterative Near Point) algorithm, the fitting model is first registered to the point cloud, and then the connection point between the fittings and the pipe is identified by using the information of the port point existing in the fitting CAD model of the plant CAD system. The purpose of this study is to propose a method of creating an as-built piping system with more accurate connection points than the existing method by adjusting the incorrect end points and directions of pipes recognized from the point cloud using the identified connection point. Both of these studies are automation technologies required for the process of creating 3D CAD models of real objects using laser scanning technology.
본 논문은 실제 기계나 설비를 레이저 스캐닝을 통해 3D 모델로 만들기 위해 필요한 기술들을 다룬다. 첫번째 연구는 기계 부품과 같이 작은 규모의 물체에 적합한 스캐닝 과정에 필요한 자동 스캐닝 기술이다. 기존 3D 스캐닝 과정은 스캐너 위치에 따른 폐색과 노이즈를 보완하기 위해서 여러방향에서의 스캐닝이 요구되고 스캔데이터를 눈으로 확인하며 경험적인 판단으로 다음 스캔 위치 및 방향을 정한다. 이러한 과정의 자동화를 위한 자동 스캐닝의 핵심 요소 기술은 Next-Best-View 선정이다. 스캔 되지 않은 영역을 보완할 수 있는 다음 스캔 시점을 선정하는 것이다. 본 연구에서는 기존의 그래픽스 분야의 자동 스캐닝 연구에서 다루지 않았던 단위 형상 정보를 활용하여 기존 방법보다 개선된 다음 스캔 시점을 도출하였다. 평면, 원통면, 구면, 원뿔면 등의 단위 형상 정보를 활용하여 기계 부품 형상의 3D 자동 스캐닝을 위한 Next-Best-View 선정 방법을 제안하고자 한다. 두번째 연구는 피팅류와 연결된 파이프로 구성되는 플랜트 배관의 준공 모델 재구성 방법이다. 배관과 피팅류 사이에 연결 지점은 준공 모델에서 중요한 참조 지점이다. 본 연구에서는 ICP (Iterative Near Point) 알고리즘을 기반으로 먼저 피팅류 모델을 점군과 정합한 후 플랜트 CAD 시스템의 피팅류 CAD 모델에 존재하는 포트 지점이라는 정보를 활용하여 피팅류와 배관 간의 연결지점에 대한 기준점을 찾는다. 기준점을 활용하여 점군에서 인식되었던 배관들의 부정확한 끝점과 방향을 보정하여 기존 방법보다 정확한 연결 지점을 가지는 배관 준공 모델 생성 방법을 제안하고자 한다. 두가지 연구 모두 레이저 스캐닝 기술을 활용한 실제 물체의 3D CAD 모델 생성 과정에 필요한 자동화 기술이다.
