Designs of Pipe Fitting with Three Dimensional Measurement and Kinematic Constrained Equations

Ship is a huge system including a variety of pipe arrangements. Pipes are installed according to the design layout, however the end poistion of pipes are not well matched owing to its measurement and construction errors. In this situation, the customized pipe fitting is frequently designed to connect with both pipes, the position of which are manually measured. This paper focused that these two coordinates are measured by point cloud from RGBD sensor and the relative transformation induced by positional and orientational differences is calculated by inverse kinematics in robotics theory. Therefore, the result applies for the methodology of the pipe connection design. The pipe coordinate that is estimated by the matching and the probabilistic RANSAC method will be verified by experiments. The kinematic design parameters are computationally calculated by using the minimum degree of freedom that connects both pipe coordinates.

파이프 체결을 위한 3차원 측정 및 기구적 구속조건 기반의 설계 방식

선박은 다양한 파이프 배관을 필요로 하는 거대한 시스템에 해당한다. 내부의 복잡한 파이프를 배치하는 것은 설계 도면을 따라 진행되지만, 실제 현장에서는 측정 및 시공 오차에 의해 파이프간 체결 위치가 서로 맞지 않는 경우가 다수 발생하게 된다. 이러한 경우, 연결할 양쪽 파이프의 위치를 측정하여 어긋난 위치를 보정하는 파이프 체결부를 새로 설계하여 연결작업을 완료하게 된다. 본 연구는 이러한 오차를 가진 파이프 체결 공정을 기술적 접근을 통해 보완하고자 한다. RGBD 센서의 질점 정보를 이용하여 파이프 위치를 측정하고 양쪽 파이프간의 상대적 위치, 방향의 틀어짐을 로봇의 역기구학으로 해석하여 체결부 파이프의 외관을 보정, 설계하는 방법론을 제시하고자 한다. 파이프의 위치 측정을 위한 질점기반의 정합 과정 및 확률 기반 접근론인 RANSAC을 이용하여 파이프의 좌표계를 추정하고 실험을 통해 제시한 방법의 정확도를 논하고자 한다. 또한 파이프 체결부 설계를 위해 최소한의 자유도를 이용하여 연결가능한 기구학적 정보의 추출 방법론을 다루고자 한다.