配管系統レーザ計測におけるスキャンオクルージョン最小化のための最適スキャナ配置の自動推定

摘要

近年, プラント設備のレーザ計測点群から3D as-built モデルを構築することで, 工期の短縮とコストの削減を図ることが期待されており, 特に更新頻度が高く様々なプラントで使用されている配管系統のモデル化が望まれている．しかし図1(a)に示すように, プラント設備の計測点群には, 物体の陰となって計測できないオクルージョン領域が多数存在し, その領域内に存在する物体を正しく認識することが困難である．オクルージョン領域を解消するためには, この領域を計測可能な位置から改めて計測し直す必要がある．しかし, 現状ではこうした計測位置は操作者の経験則に基づいて決定しており, 選択した計測位置からオクルージョン領域を効率的に計測できるとは限らないため, 最適な計測位置を計算機支援で推定することが期待されている．このような問題はロボティクス分野におけるNBV 問題として知られており, これまでに計測空間をボクセル化し, オクルージョン領域を含むセルの数を最小化するスキャナ位置を自動推定する手法[1,2]などが提案されている．しかし図1(b)に示すように, これらの手法は一般的な環境内に存在する全オクルージョン領域を最小化の対象としているため, 配管系統に適用した場合, 配管上の未計測部分を効率的に計測できるとは限らない．そのため本研究では, 図1(c)に示すように, 1 スキャン毎に得られる計測点群から[3]の手法で自動認識した配管系統の3D モデルを手がかりに配管系統の未認識部分を推定し, これを最小化するスキャナ位置を自動推定する手法の開発を目的とする．本報では, プラントのCAD データから生成した擬似計測点群を入力としたシミュレーションを行い, 本手法の有効性を検証した．