Weld-Line Extraction Method Using Grid-based Curved Surface Recognition for 3D Point Cloud

Abstract

본 연구에서는 곡면을 포함하는 선박 및 기계 구조물의 3차원 점군 데이터로부터 실제 형상을 반영한 용접선을 자동으로 인식하는 방법을 제안한다. 기존의 CAD 기반 용접선 생성 방식은 제작 및 조립 과정에서 발생하는 오차를 충분히 반영하기 어렵고, 용접선 생성을 위한 CAD 데이터가 없는 경우가 있다. 반면 점군 데이터는 구조물의 실제 형상을 직접 반영할 수 있으나, 대용량 데이터 특성과 측정 노이즈, 결손 영역으로 인해 안정적인 면 분할과 용접선 추출이 어렵다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 점군 데이터를 3차원 격자 구조로 분할하고, 각 격자에서 반복적 평면 피팅과 이상치 제거를 수행하여 안정적인 평면 후보를 추출하였다. 이후 인접 격자 간 법선 벡터의 각도 차이와 면 간 수직 거리 조건을 함께 고려하여 곡면을 연속된 면으로 병합하여 생성한다. 또한 각 면의 경계 격자를 탐색하여 외곽 경계와 접촉 경계를 구분하고, 인접 면의 경계 격자 쌍으로부터 계산한 교차선에 점군을 투영하여 평균점을 생성한 뒤 이를 연결함으로써 용접선을 생성한다.