(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備に配置された機器を撮影した実画像と輪郭が重なる前記機器のＣＡＤデータの表示画像を生成する第１の画像生成部と、
前記機器の内部に配置された１つ或いは複数の内容物のＣＡＤデータの表示画像を生成する第２の画像生成部と、
前記内容物の１つ或いは複数の保守管理データを記憶した保守管理データベースと、
前記機器のＣＡＤデータの表示画像に、前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像及び前記保守管理データの表示画像を重ねて表示可能な表示部と、を有することを特徴とする設備保守管理システム。
【請求項２】
前記第１の画像生成部は、
前記機器の三次元ＣＡＤデータと、前記機器の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系とし、前記機器の三次元ＣＡＤデータを読み込んで前記機器のＣＡＤデータの表示画像を生成する第１の仮想カメラと、を有し、前記第１の仮想カメラを前記機器のＣＡＤデータの表示画像と前記実画像の輪郭が重なるときの座標配置とすることにより前記機器のＣＡＤデータの表示画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の設備保守管理システム。
【請求項３】
前記第２の画像生成部は、
前記機器の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系を備える前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータと、前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータを読み込んで前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を生成する第２の仮想カメラを有し、
前記第２の仮想カメラに、前記第１の仮想カメラと同一の座標配置で前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータを読み込ませることにより前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の設備保守管理システム。
【請求項４】
前記第２の画像生成部は、
前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系を備え、前記内容物の透視画像として表示するために前記機器を透明若しくは半透明にした態様で表し、または前記内容物を露出させるために前記機器を切開した態様で表す第２の機器の三次元ＣＡＤデータを有し、
前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータと、前記第２の機器の三次元ＣＡＤデータと、を合成したものを前記第２の仮想カメラに読み込ませることにより、前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像と、前記第２の機器のＣＡＤデータの表示画像と、を合成した表示画像を生成することを特徴とする請求項３に記載の設備保守管理システム。
【請求項５】
前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像が表す前記内容物の色、若しくは濃淡は、
前記内容物の前記保守管理データの値に基づいて変更されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設備保守管理システム。
【請求項６】
前記表示部には表示画面上で押圧された位置を指示位置情報として出力するタッチパネルが配置され、
前記指示位置情報を包含する表示画像となる前記内容物のＣＡＤデータに対応する前記保守管理データを選択的に前記保守管理データベースから読み出して出力可能とすることを特徴とする請求項５に記載の設備保守管理システム。
【請求項７】
前記機器の三次元ＣＡＤデータを、
前記機器をレーザ計測により測定した三次元点群データと同一の座標系に変換し、
前記第１の画像生成部は、
前記第１の仮想カメラにより前記実画像と輪郭が重なるように前記三次元点群データを読み込み、その読み込み時の座標配置により前記機器の三次元ＣＡＤデータを読みこむことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の設備保守管理システム。
【請求項８】
前記機器は前記設備に複数配置されるとともに前記機器の三次元ＣＡＤデータは前記機器ごとに複数生成され、
前記機器の三次元ＣＡＤデータを前記第１の仮想カメラが読み込んで得られる前記機器のＣＡＤデータのうち、前記指示位置情報を包含する前記機器のＣＡＤデータの表示画像を前記表示部に表示することを特徴とする請求項６または請求項６を引用する請求項７に記載の設備保守管理システム。
【請求項９】
前記実画像は周期的に生成されるとともに前記第１の画像生成部に入力され、
前記第１の画像生成部は、
前記実画像に対応して前記機器のＣＡＤデータの表示画像を周期的に生成し、
前記第２の画像生成部は、
前記実画像または前記機器のＣＡＤデータの表示画像に対応して前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を周期的に生成し、
前記表示部は、
前記機器のＣＡＤデータの表示画像及び前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を動画として表示することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の設備保守管理システム。
【請求項１０】
前記設備は、ろ過設備であり、
前記内容物は、ベッセルに収容されたエレメントであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の設備保守管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備保守管理システムに関し、特に点検対象となる機器の実画像（カメラ画像）と、機器のＣＡＤデータと、機器に収容された内容物のＣＡＤ画像（ＣＧ画像）と、該内容物の保守管理データと、を合成して視覚的に対応づけて表示することにより、作業者の点検作業の効率を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
拡張現実感（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ：ＡＲ）とは、現実環境を撮影した画像に、現実環境に対応した画像や文字などの情報を付加する技術である。ユーザは、現実環境の画像と付加画像が合成された画像を見ることにより、あたかも付加画像として表示されている物体または画像が実際に存在しているかのような感覚を得ることができる。
【０００３】
ＡＲの応用は、教育、娯楽、広告、ナビゲーション、医療など多岐にわたるが、その応用の一つに設備プラントの保守や建築の支援が挙げられる。
近年、海外で設備プラントの保守や建設の計画が進む一方、熟練者不足のため、経験の浅いユーザの割合が増加すると予測されている。そこで、ＡＲを応用して作業者を支援する技術が期待されている。ＡＲをプラントの保守や建設現場で応用することにより、機器の状態や内部構造を可視化し、状態把握を補助することができる。これにより、効率的に作業を支援することができる。
【０００４】
ＡＲにおいて最も重要な課題の一つは、現実空間と仮想空間との位置合わせである。すなわち、撮像に用いるカメラの位置や姿勢をいかに正確かつロバストに求めるかが重要である。この課題に対処するため、様々な方法が開示されている。
【０００５】
その中でも、三次元モデルベースの方法が注目を集めている。モデルベースの方法では、３Ｄ−ＣＡＤによって設計した物体のように形状が既知である物体に対して仮想カメラを用いて画像を生成する。以下、既知の形状から生成される画像をＣＧ画像（又はＣＡＤ画像）と呼ぶ。生成されたＣＧ画像がカメラで撮像されたカメラ画像（又は実画像）と類似していれば、そのＣＧ画像を生成するときに用いた仮想カメラの位置や姿勢が、実際のカメラの位置や姿勢に対応していると考えられる。
【０００６】
下記特許文献１、特許文献２、非特許文献１には、モデルベース手法の例として、撮像装置からの二次元的な画像情報に基づいて、物体の頂点やエッジなどの三次元的な幾何学的特徴を抽出し、これを物体の幾何モデルと照合することにより、物体の位置や姿勢を決定する方法が提案されている。さらに下記非特許文献２では、カメラ画像とＣＧ画像との類似度として、照明変化に対してロバストな相互情報量を用いた方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−１４６１２１号公報
【特許文献２】特開平０８−００５３３３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｖ．Ｌｅｐｅｔｉｔ，  Ｌ．Ｖａｃｃｈｅｔｔｉ，  Ｄ．Ｔｈａｌｍａｎｎ，  ａｎｄ  Ｐ．Ｆｕａ：  Ｆｕｌｌｙ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ａｎｄ  Ｓｔａｂｌｅ  Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ｐｒｏｃ．  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｍｉｘｅｄ  ａｎｄ  Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ  （ＩＳＭＡＲ’０３），  ２００３．
【非特許文献２】Ａ．Ｄａｍｅ，  Ｅ．Ｍａｒｃｈａｎｄ：  Ａｃｃｕｒａｔｅ  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ｐｒｏｃ．  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｍｉｘｅｄ  ａｎｄ  Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ  （ＩＳＭＡＲ’１０）．  ２０１０．  ｐｐ．  ４７−５６  （２０１０）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記モデルベースの方法は、ＣＧ画像とカメラ画像との照合によってカメラ位置を推定することができるので、二次元コードやＧＰＳなどを利用する必要がなく、ＡＲにおいて最も有用な方法であると考えられている。
【００１０】
一方、プラントの保守、点検を目的として点検対象となる機器ごとに、使用開始日や劣化度等の指標からなる保守管理データが与えられている。この保守管理データは機器に収容された内容物に関するものも含まれる。
【００１１】
よって、上記モデルベースの方法を用いても、機器に収容されるとともに外部からは視認できない内容物とそれに付随する保守管理データとを容易に対応付けることは困難であり、機器が多数ある場合には作業者が保守管理対象の機器の内容物とその保守管理データとを取り違える虞があった。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題点に着目し、点検対象となる機器のカメラ画像と、機器のＣＡＤデータと、機器に収容された内容物のＣＧ画像と、該内容物の保守管理データと、を合成して視覚的に対応づけて表示することにより、作業者の点検作業の効率を高める設備保守管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る設備保守管理システムは、設備に配置された機器を撮影した実（カメラ）画像と輪郭が重なる前記機器のＣＡＤデータの表示画像を生成する第１の画像生成部と、前記機器の内部に配置された１つ或いは複数の内容物のＣＡＤデータの表示画像を生成する第２の画像生成部と、前記内容物の１つ或いは複数の保守管理データを記憶した保守管理データベースと、前記機器のＣＡＤデータの表示画像に、前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像及び前記保守管理データの表示画像を重ねて表示可能な表示部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、外部から視認できない内容物とその保守管理データが表示部に表示されるので、機器に収容された内容物とそれに付随する保守管理データとを視覚的に結びつけて保守管理を容易かつ正確に行うことが可能な設備保守管理システムとなる。
【００１５】
また、前記第１の画像生成部は、前記機器の三次元ＣＡＤデータと、前記機器の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系とし、前記機器の三次元ＣＡＤデータを読み込んで前記機器のＣＡＤデータの表示画像を生成する第１の仮想カメラと、を有し、前記第１の仮想カメラを前記機器のＣＡＤデータの表示画像と前記実画像の輪郭が重なるときの座標配置とすることにより前記機器のＣＡＤデータの表示画像を生成することを特徴とする。
上記構成により、ＣＡＤが表す機器が実画像の見かけの形状に倣って形成されるため、現実の機器とＣＡＤが表す機器との視覚的な対応づけが容易となる。
【００１６】
また、前記第２の画像生成部は、前記機器の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系を備える前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータと、前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータを読み込んで前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を生成する第２の仮想カメラを有し、前記第２の仮想カメラに、前記第１の仮想カメラと同一の座標配置で前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータを読み込ませることにより前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を生成することを特徴とする。
【００１７】
上記構成により、ＣＡＤが表す内容物が、ＣＡＤが表す機器の見かけの形状に倣って形成されるため、現実の機器とＣＡＤが表す機器及び内容物との視覚的な対応づけが容易となる。
【００１８】
そして、前記第２の画像生成部は、前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系を備え、前記内容物の透視画像として表示するために前記機器を透明若しくは半透明にした態様で表し、または前記内容物を露出させるために前記機器を切開した態様で表す第２の機器の三次元ＣＡＤデータを有し、前記内容物の１つ或いは複数の三次元ＣＡＤデータと、前記第２の機器の三次元ＣＡＤデータと、を合成したものを前記第２の仮想カメラに読み込ませることにより、前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像と、前記第２の機器のＣＡＤデータの表示画像と、を合成した表示画像を生成することを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、ＣＡＤが表す機器と、ＣＡＤが表す内容物との視覚的な対応付けをさらに容易に行うことができる。
また、前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像が表す前記内容物の色、若しくは濃淡は、前記内容物の前記保守管理データの値に基づいて変更されていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成により、ＣＡＤが表す内容物は保守管理データの値の相違に基づいて色分け、若しくは濃淡分けされる。そして、この色分け及び濃淡分けは、保守管理データにおいて内容物の劣化度等最も重要な指標について行なうことができる。したがって、保守管理作業者は、複数の内容物について指標の相違を視覚的に認識できるので、例えば内容物の交換作業を行う場合に内容物の取り違えを防止することができる。
【００２１】
また、前記表示部には表示画面上で押圧された位置を指示位置情報として出力するタッチパネルが配置され、前記指示位置情報を包含する表示画像となる前記内容物のＣＡＤデータに対応する前記保守管理データを選択的に前記保守管理データベースから読み出して出力可能とすることを特徴とする。
上記構成により、内容物の保守管理データを、内容物を選択して表示することができるので、表示部において保守管理データと内容物との対応を容易に確認することができる。
【００２２】
そして、前記機器の三次元ＣＡＤデータを、前記機器をレーザ計測により測定した三次元点群データと同一の座標系に変換し、前記第１の画像生成部は、前記第１の仮想カメラにより前記実画像と輪郭が重なるように前記三次元点群データを読み込み、その読み込み時の座標配置により前記機器の三次元ＣＡＤデータを読みこむことを特徴とする。
上記構成により、第１の画像生成部は、実画像データ、及び三次元点群データに基づいて機器のＣＡＤデータを容易に生成することができる。
【００２３】
また、前記機器は前記設備に複数配置されるとともに前記機器の三次元ＣＡＤデータは前記機器ごとに複数生成され、前記機器の三次元ＣＡＤデータを前記第１の仮想カメラが読み込んで得られる前記機器のＣＡＤデータのうち、前記指示位置情報を包含する前記機器のＣＡＤデータの表示画像を前記表示部に表示することを特徴とする。
【００２４】
上記構成により、保守管理作業者が表示部で選択した機器についてのみ、その内容物を表示することになるので、表示部に表示される内容物の数を低減して表示部の画面表示を簡素化することができる。
【００２５】
そして、前記実画像は周期的に生成されるとともに前記第１の画像生成部に入力され、前記第１の画像生成部は、前記実画像に対応して前記機器のＣＡＤデータの表示画像を周期的に生成し、前記第２の画像生成部は、前記実画像または前記機器のＣＡＤデータの表示画像に対応して前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を周期的に生成し、前記表示部は、前記機器のＣＡＤデータの表示画像及び前記内容物の１つ或いは複数のＣＡＤデータの表示画像を動画として表示することを特徴とする。
【００２６】
上記構成により、実画像を撮影するカメラの位置および向きが動くたびに表示部に表示される実画像と同様にＣＡＤが表す機器及び内容物が動画として変化する。よって、ＣＡＤが表す機器及び内容物は、表示部で見る限り、あたかも実際の機器の配置位置に配置されたかのように表示されるため、実画像上の機器と、ＣＡＤが表す機器及び内容物と、の対応付けを視覚的に容易に行うことができる。
そして、前記設備は、ろ過設備であり、前記内容物は、ベッセルに収容されたエレメントであることを特徴とする上記いずれかに記載の設備保守管理システム。
上記構成により、ベッセルに配置されたエレメントとそれに付随する保守管理データとが視覚的に結びつけられるため、保守管理を容易かつ正確に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る設備保守管理システムによれば、点検対象となる機器の実画像を、機器のＣＡＤデータの表示画像と、機器に収容された内容物のＣＡＤデータの表示画像と、その内容物の保守管理データと、に視覚的に対応づけることにより作業者の点検作業の効率を高め、点検作業を容易かつ正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態の設備保守管理システムのブロック構成を示す図である。
【図２】本実施形態のカメラ付端末のブロック構成を示す図である。
【図３】本実施形態の保守管理サーバのブロック構成を示す図である。
【図４】本実施形態の適用対象となる設備の外形を表す三次元点群データを模式的に示した図である。
【図５】本実施形態の適用対象となる設備の機器の三次元ＣＡＤデータを表す図である。
【図６】本実施形態の表示部に表示された、機器のＣＡＤデータ、第２の機器のＣＡＤデータ、内容物のＣＡＤデータ、保守管理データの例を示す図である。
【図７】三次元点群データ及び機器の三次元ＣＡＤデータの座標系と、仮想カメラの座標系との関係を示す図である。
【図８】本実施形態の設備保守管理システムの動作フロー（その１）を示す図である。
【図９】本実施形態の設備保守管理システムの動作フロー（その２）を示す図である。
【図１０】本実施形態の設備保守管理システムの動作フロー（その３）を示す図である。
【図１１】本実施形態の適用対象となる設備の外形を表す三次元点群を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３０】
図１に、本実施形態の設備保守管理システムのブロック構成を示す。本実施形態に係る設備保守管理システム１０は、カメラ付端末１２が撮影した実画像及び後述の三次元点群データに基づき、カメラの位置や姿勢を算出し、保守管理対象となる実画像中の機器に対応する機器のＣＡＤデータの表示画像及び機器に収容された内容物のＣＡＤデータの表示画像を実画像とともに画面に表示し、さらに内容物の保守管理データの表示画像を画面に表示するものである。
【００３１】
カメラ付端末１２は、保守管理作業者が保持する端末であり、例えば、プラント内の設備などの対象物を撮影し、撮影して生成した実画像データを基地局２４経由で保守管理サーバ２６に送信する。またカメラ付端末１２は、撮影した実画像データを保守管理作業者が確認するための表示部１８（図２）を備えている。この表示部１８に、対象物となる機器と合わせて、機器のＣＡＤデータの表示画像及び内容物のＣＡＤデータの表示画像、そしてその内容物に関連する保守管理データの表示画像を重畳（合成）表示させるようにしている。
また、レーザ計測器６０により計測された三次元点群データが保守管理サーバ２６に出力される。
【００３２】
図２に、本実施形態のカメラ付端末のブロック構成を示す。図２に示すように、カメラ付端末１２は、カメラ１４、通信部１６、表示部１８、制御部２２を有する。カメラ１４は、周縁に配置された対象物の画像を撮影して実画像データを生成する。この実画像データには、カメラ１４の焦点距離や、カメラ１４の位置・向きを示すＧＰＳ測位のデータ等を含めることができる。
【００３３】
通信部１６は、カメラ１４が撮影して生成した実画像データを保守管理サーバ２６に出力し、保守管理サーバ２６から、実画像データに対応する画像ＣＡＤデータ（詳細は後述）、第２の機器のＣＡＤデータ（詳細は後述）、内容物のＣＡＤデータ（詳細は後述）と、これに関連する保守管理データ（詳細は後述）を受け取る。
【００３４】
表示部１８は、機器を撮影した実画像に重ねて、機器のＣＡＤデータの表示画像（ＣＧ画像）を表示するものである。さらに、表示部１８には、機器に収容された内容物のＣＡＤデータの表示画像（ＣＧ画像）が表示される（図６参照）。さらに表示部１８には、その内容物に付随する保守管理データの表示画像が表示される。
【００３５】
また、表示部１８にはタッチパネル２０が設けられ、保守管理作業者が押圧した表示部１８の画面上の位置を表す指示位置情報を保守管理サーバ２６に出力する。制御部２２は、カメラ付端末１２の各部の動作を制御する。
【００３６】
制御部２２は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアを用いて構成することもできるし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のような演算装置と、その動作を規定するソフトウェアを用いて構成することもできる。
【００３７】
図４に、本実施形態の適用対象となる設備の外形を表す三次元点群データを模式的に示し、図５に、本実施形態の適用対象となる設備の機器の三次元ＣＡＤデータを表す図である。
【００３８】
本発明の設備保守管理システム１０は、例えば、海水を淡水にするろ過設備をその適用対象とし、特に、保守管理対象となる機器をベッセル（圧力容器）とし、その内部に収容され海水を淡水と濃縮水に分離するエレメント（逆浸透膜エレメント）を内容物としている。
【００３９】
エレメントは中心パイプの外周に逆浸透膜をロール状に巻いたものである。そして、エレメントは、円筒形のベッセルの内部に直列に複数配置され、エレメントに原水となる海水を一定の圧力で供給することにより、淡水と濃縮水に分離する。また、ろ過設備においては、保守管理対象となるもの以外に、淡水や濃縮水を蓄えるタンク、タンクに淡水や濃縮水を供給するポンプ、ベッセルを支持する支持枠、ベッセルをタンクやポンプに接続する配管等がある。
【００４０】
図４に示すように、三次元点群データは、実際に建てられた設備の外形をレーザ計測に基づいてほぼ忠実に構築している。したがって、保守管理作業者が撮影した実画像データと三次元点群データ（立体モデル）を特定の角度から読み込んだ（撮影した）情報との演算による対応は容易であるが、三次元点群データは、情報として上述の機器等の識別を行なうことはできない。
【００４１】
一方、図５に示すように、機器の三次元ＣＡＤデータは、設備の設計上の形状を三次元ＣＡＤにより描画したものである。よって、図５に示すように、機器の三次元ＣＡＤデータ（立体モデル）は、ベッセルの三次元ＣＡＤデータ４８となり、設備構成物のＣＡＤデータは、支持枠の三次元ＣＡＤデータ５０と、タンクの三次元ＣＡＤデータ５２と、ポンプの三次元ＣＡＤデータ５４と、配管の三次元ＣＡＤデータ５６等となる。なお、第２の機器の三次元ＣＡＤデータ（立体モデル）は、ベッセル（透明、半透明、切開）の三次元ＣＡＤデータ（不図示）となる。内容物の三次元ＣＡＤデータ（立体モデル）は、エレメントの三次元ＣＡＤデータ（不図示）となる。そして、これらのデータは識別情報等により互いに識別できるようになっている。
【００４２】
したがって、本実施形態では、三次元点群データが保有する各点群の座標と機器の三次元ＣＡＤデータの座標系を共通化することで、三次元点群データと機器の三次元ＣＡＤデータを合成できるように（互いに重なるように）位置合わせを行なっている。更に、実画像データから、機器のＣＡＤデータの表示画像の生成を、実画像の特徴的な場所（機器のエッジ部）と三次元点群データとのマッチングを行うことで実現し、実画像に重なる機器のＣＡＤデータの表示画像を生成する作業を容易に行うことができる。
【００４３】
図６に、本実施形態の表示部に表示された、機器のＣＡＤデータの表示画像、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物のＣＡＤデータの表示画像、保守管理データの表示画像の例を示す。
【００４４】
表示部１８では、機器（ベッセル）の実画像に重ねて、機器のＣＡＤデータの表示画像を表示することができる。また図６に示すように、実画像と機器のＣＡＤデータの表示画像は、制御部２２等の制御により表示部１８での輝度を制御して一方のみを表示したり、両方を同時に表示することもできる。なお、図６において、実画像と、設備構成物のＣＡＤデータの表示画像の記載を省略しているが、実画像は機器のＣＡＤデータの表示画像に重ねて表示することもできるし、カメラ付端末１２に配置された表示部１８以外の他の画面に表示してもよい。
【００４５】
また、前述のように、表示部１８にはタッチパネル２０が配置され、保守管理作業者が機器（ベッセル）を表示した画面上の位置を押圧すると、タッチパネル２０は押圧位置に対応する指示位置情報を保守管理サーバ２６に出力する。すると、その指示位置情報に対応する機器（ベッセル）に係る第２の機器のＣＡＤデータ及びこれに付属する内容物のＣＡＤデータがカメラ付端末１２に入力され、これらの表示画像が表示部１８に表示される。
【００４６】
図６に示すように、第２の機器のＣＡＤデータは、機器（ベッセル）を透明若しくは半透明として内容物（エレメント）のＣＡＤデータを透視した態様で描画した表示画像としてもよいし、図６下部に示すように、機器を切開して内容物のＣＡＤデータを露出させた態様で描画した表示画像としてもよい。
【００４７】
そして、表示部１８においては、機器のＣＡＤデータの表示画像と、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像と、内容物のＣＡＤデータの表示画像は互いに重ねて表示してもよいし、図６に示すように第２の機器のＣＡＤデータの表示画像及び内容物のＣＡＤデータの表示画像を制御部２２等の制御により移動させて表示してもよい。また第２の機器のＣＡＤデータの表示画像及び内容物のＣＡＤデータの表示画像の輝度を制御部２２等の制御により調整してもよい。
【００４８】
ところで、内容物（エレメント）のＣＡＤデータは、保守管理データの値の相違、例えば、つまり度（圧力損失）の値の大きさに応じて色分けされて表示され、保守作業管理者が内容物（エレメント）のつまり度を視覚的に理解できるようになっている。
【００４９】
さらに、表示部１８において表示された内容物（エレメント）のＣＡＤデータの表示画像のうち、いずれかの内容物のＣＡＤデータの表示画像が表示されている画面上の位置を押圧すると、タッチパネル２０は押圧位置に対応する指示位置情報を保守管理サーバ２６に出力する。すると、図６に示すように、その指示位置情報に対応する内容物のＣＡＤデータと識別情報等を共有する保守管理データ（製造番号、設置日、使用期限、つまり度、評価等）の表示画像が、保守管理作業者が押圧した内容物のＣＡＤデータの表示画像の表示位置に対応して表示される。この各種保守管理データの表示画像の表示位置は、制御部２２等による制御により第２の機器のＣＡＤデータ及び内容物のＣＡＤデータの移動に連動して移動できるようにしてもよい。
【００５０】
上述のように、本実施形態では、表示部１８において、実画像に対応して機器（ベッセル）のＣＡＤデータの表示画像、第２の機器（ベッセル）のＣＡＤデータの表示画像、内容物（エレメント）のＣＡＤデータの表示画像、内容物の保守管理データの表示画像を重ねて表示することができる。これによりベッセル（機器）に配置されたエレメント（内容物）とそれに付随する保守管理データとが視覚的に結びつけられるため、保守管理を容易かつ正確に行うことが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、実画像データ中の機器の見かけ姿勢及び大きさに応じて機器のＣＡＤデータの表示画像が表す機器（ベッセル）の見かけ姿勢及び大きさが変化し、その変化に応じて第２の機器のＣＡＤデータの表示画像及び内容物のＣＡＤデータの表示画像の見かけ姿勢及び大きさが変化する。したがって、機器のＣＡＤデータの表示画像と、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像及び内容物のＣＡＤデータの表示画像との視覚的な対応付けが容易となる。
【００５２】
図３に、本実施形態の保守管理サーバのブロック構成を示す。図３に示すように、保守管理サーバ２６は、三次元点群データベース２８、第１のモデルデータベース３０、第１の画像生成部３２、第２のモデルデータベース３４、第２の画像生成部３６、保守管理データベース３８、色情報変換部４０、通信部４２、制御部４４を備える。このうち、第１の画像生成部３２、第２の画像生成部３６、色情報変換部４０、制御部４４は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアを用いて構成することもできるし、ＣＰＵのような演算装置とその動作を規定するソフトウェアを用いて構成することができる。また保守管理サーバ２６は、保守管理データベース３８に記憶する保守管理データを生成するシミュレーション機能を有している。
【００５３】
三次元点群データベース２８は、保守管理作業者が作業するプラントなどの設備を予めレーザ計測用のレーザ計測器６０によって三次元のレーザ計測を行なうことにより取得した、対象物の外形を表す三次元点群データを格納するデータベースである。なお、三次元点群データの詳細については後述する（図１１参照）。
【００５４】
第１のモデルデータベース３０は、第１の画像生成部３２のデータベースであり、上述の機器の設計上の三次元の外形を表した機器の三次元ＣＡＤデータ（立体モデル）と、設備を構成する設備構成物の三次元ＣＡＤデータ（立体モデル）を格納したデータベースである。
【００５５】
ここで、機器の三次元ＣＡＤデータ、設備構成物の三次元ＣＡＤデータは、三次元点群データの座標系に変換可能であり、両者は互いに重なるように座標系上での位置決めが行われているものとする（図７参照）。また、設備において機器及び設備構成物はそれぞれ複数有するが、機器の三次元ＣＡＤデータ及び設備構成物の三次元ＣＡＤデータは、それぞれ識別情報などで互いに識別できるようになっている。
【００５６】
第１の画像生成部３２は、三次元点群データ、機器の三次元ＣＡＤデータ、設備構成物の三次元ＣＡＤデータを読み込むものであり、共通の座標系（三次元点群データの座標系）において、三次元点群データ、機器の三次元ＣＡＤデータ、設備構成物の三次元ＣＡＤデータを読み込む（特定の角度から撮影する）第１の仮想カメラを有している。そして、カメラ付端末１２から出力された実画像データと輪郭が重なるように、三次元点群データを読み込んだときの第１の仮想カメラの座標上の位置と向きを表す座標データを生成する。また、第１の画像生成部３２は、第１の仮想カメラを前述の座標データが示す位置と向きで機器の三次元ＣＡＤデータ及び設備構成物の三次元ＣＡＤデータを読み込んだ（特定の角度から撮影した）画像ＣＡＤデータの表示画像を生成する。
【００５７】
ここで、第１の仮想カメラが撮影した画像中に機器が写っている場合には、画像ＣＡＤデータは、機器の三次元ＣＡＤデータの画像（射影）となる機器のＣＡＤデータを包含することになる。また、機器のＣＡＤデータは、実画像を撮影する位置や角度により画像ＣＡＤデータ中で複数生成され得るが、機器の三次元ＣＡＤデータの識別情報等に対応した識別情報等を有しており互いに識別することができる。
【００５８】
そして、機器のＣＡＤデータは、画像ＣＡＤデータ中において複数包含されていても、表示部１８及び第１の仮想カメラにおける平面の位置情報（後述の図７の撮像面Ｓ上の位置情報）において、データごとに互いに異なる位置情報を占有し、データ同士が互いに重なって表示されることはない。よって、タッチパネル２０から出力される指示位置情報に対して２以上の機器のＣＡＤデータが位置情報を共有することはない。
【００５９】
第２のモデルデータベース３４は、第２の画像生成部３６のデータベースであり、上述の機器の内部に配置された内容物の三次元構造を表した内容物の三次元ＣＡＤデータを格納したデータベースである。ここで、内容物の三次元ＣＡＤデータは、機器の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系を有する。
【００６０】
また第２のモデルデータベース３４には、内容物の三次元ＣＡＤデータのほかに第２の機器の三次元ＣＡＤデータが格納されている。第２の機器の三次元ＣＡＤデータは、機器を透明若しくは半透明とし内容物を透視した態様で描画し、または、機器を切開して機器の内容物を露出させた態様で描画した立体モデルを構築したものである。そして、第２の機器の三次元ＣＡＤデータは、内容物の三次元ＣＡＤデータと同一の座標系（三次元点群データの座標系に変換可能な座標系）を有し、第２の機器の三次元ＣＡＤデータが表す機器の内部に、内容物の三次元ＣＡＤデータが表す内容物が収容されるように座標上の位置決めが行なわれているものとする。
【００６１】
また、本実施形態では、機器及び機器に収容された内容物はそれぞれ複数有するが、これに対応して内容物の三次元ＣＡＤデータ及び第２の機器の三次元ＣＡＤデータはそれぞれ複数生成されている。そして各データは識別情報等で互いに識別できるようになっている。よって一つの第２の機器の三次元ＣＡＤデータに対して、その機器が収容する複数の内容物の三次元ＣＡＤデータが付属することになる。
【００６２】
さらに、第２の機器の三次元ＣＡＤデータは、機器の三次元ＣＡＤデータと識別情報等を共有しており、第２の機器の三次元ＣＡＤデータにより生成される第２の機器のＣＡＤデータが表す機器の画像と、機器の三次元ＣＡＤデータにより生成される機器のＣＡＤデータが表す機器の画像と、が１対１で表示部１８において重なって表示され、識別情報等も互いに一致するようにしている。
【００６３】
第２の画像生成部３６は、内容物の三次元ＣＡＤデータから内容物のＣＡＤデータの表示画像を生成し、第２の機器の三次元ＣＡＤデータから第２の機器のＣＡＤデータの表示画像を生成するものである。すなわち、第２の画像生成部３６は、内容物の三次元ＣＡＤデータ及び第２の機器の三次元ＣＡＤデータの座標系において、これらを撮影する第２の仮想カメラを有している。
【００６４】
そして、第２の画像生成部３６は、内容物の三次元ＣＡＤデータ、第２の機器の三次元ＣＡＤデータ、座標データ、が入力されると、内容物の三次元ＣＡＤデータ及び第２の機器の三次元ＣＡＤデータを第２の仮想カメラにより読み込む（撮影する）。このとき第２の仮想カメラの座標配置は、座標データ（三次元点群データの座標系による座標データ）により決定され、第１の仮想カメラと同じ座標配置で読み込む。
【００６５】
そして、第２の画像生成部３６は、第２の機器の三次元ＣＡＤデータの射影であって機器のＣＡＤデータの表示画像に重なる（結果的に実画像にも重なる）第２の機器のＣＡＤデータの表示画像を生成する。また、機器のＣＡＤデータの表示画像に対応した（結果的に実画像にも対応する）配置となる内容物のＣＡＤデータの表示画像を生成する。
【００６６】
ここで、内容物のＣＡＤデータは複数生成され、内容物の三次元ＣＡＤデータの識別情報等に対応した識別情報等を有している。そして、これらのデータは、表示部１８及び第２の仮想カメラにおける平面の位置情報（後述の図７の撮像面Ｓ上の位置情報）において、データごとに互いに異なる位置情報を占有し、データ同士が互いに重なって表示されることはない。よって、タッチパネル２０から出力される指示位置情報に対して２以上の内容物のＣＡＤデータが位置情報を共有することはない。
【００６７】
保守管理データベース３８は、機器及び機器の内部に配置された内容物の保守管理データが格納されたデータベースである。ここで、保守管理データは、内容物のＣＡＤデータと識別情報等を共有し、内容物ごとに保守管理データを有する。
【００６８】
保守管理データは、内容物となるエレメントの製造番号、設置日、使用期限、つまり度（圧力損失）、評価等を表したものである。また、つまり度や評価等は、エレメントに印加される原水の圧力やベッセルに配置されたエレメントの位置等に基づいて、保守管理サーバ２６によるシミュレーションにより算出されている。
【００６９】
ところで、ベッセルに直列に配置されたエレメントは、上流側に配置されたエレメントのつまり度（圧力損失）の進行速度が下流側のものより速くなる。しかし、上流にあるエレメントを下流側に配置し直すことによりベッセル全体での圧力損失を低減することができる。よって、保守管理作業者がこのようなエレメントの配置換えを行なったことを保守管理サーバ２６側に伝達することにより、識別情報や保守管理データ等を入れ替える等の保守管理データの更新を行うことができる。これにより、新たな保守管理データにもとづいて本実施形態に係る保守管理を行なうことが可能となり、次の交換作業に至るまでのシミュレーションを行なうことも可能となる。
【００７０】
色情報変換部４０は、第２の画像生成部３６が生成した内容物のＣＡＤデータにおいて内容物の色情報を保守管理データに対応して変更するものである。
通信部４２は、カメラ付端末１２から実画像データ及び指示位置情報が入力されると、これらのデータを制御部４４に出力し、制御部４４から画像ＣＡＤデータの表示画像（機器のＣＡＤデータの表示画像、設備構成物のＣＡＤデータの表示画像）、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物のＣＡＤデータの表示画像、保守管理データの表示画像が入力されると、カメラ付端末１２側に送信する。
【００７１】
制御部４４は、保守管理サーバ２６とカメラ付端末１２とのデータのやり取りの全体を制御するものである。そして、制御部４４は、入力された各種データを一時的に記憶する記憶領域を有するものとする。
【００７２】
制御部４４は、通信部４２から実画像データが入力されると、これを第１の画像生成部３２に出力する。また制御部４４は、第１の画像生成部３２が、画像ＣＡＤデータの表示画像を生成するとこれを読み出して通信部４２に出力する。
【００７３】
一方、制御部４４は、画像ＣＡＤデータの表示画像に機器のＣＡＤデータの表示画像が含まれるか否かを判断するとともに、通信部４２から入力された指示位置情報とを比較する。そして、指示位置情報が機器のＣＡＤデータの表示画像中のいずれかの機器のＣＡＤデータの表示画像の位置情報の範囲に包含されていると判断した場合は、その機器のＣＡＤデータと識別情報等を共有する第２の機器の三次元ＣＡＤデータと、これに付属する内容物の三次元ＣＡＤデータと、を第２のモデルデータベース３４から読み出して第２の画像生成部３６に出力する。
【００７４】
また、制御部４４は、第１の画像生成部３２が座標データを生成すると、これを読み出して第２の画像生成部３６に出力する。また制御部４４は、第２の画生成部３６から内容物のＣＡＤデータの表示画像を読み出すと、内容物のＣＡＤデータと識別情報等を共有する保守管理データを保守管理データベースから読み出し、内容物のＣＡＤデータの表示画像と保守管理データを色情報変換部４０に出力する。そして、色情報変換部４０が内容物のＣＡＤデータの表示画像の色情報を変換すると、このデータを読み出して通信部４２に出力する。
【００７５】
また、制御部４４は、指示位置情報と第２の画像生成部３６から読み出した内容物のＣＡＤデータ（複数）の表示画像とを比較し、内容物のＣＡＤデータの表示画像のうち指示位置情報を包含する内容物のＣＡＤデータの表示画像があると判断した場合は、その内容物のＣＡＤデータと識別情報等を共有する保守管理データを保守管理データベース３８から読み出し、保守管理データの表示画像を通信部４２に出力する。
【００７６】
一方、カメラ付端末１２の制御部２２は、保守管理データの表示画像に、内容物のＣＡＤデータ（第２の機器のＣＡＤデータ）の表示画像の表示位置に対応した位置情報を付加して表示部１８に出力する。
【００７７】
図７に、三次元点群データ等の座標系と、仮想カメラの座標系との関係を示す。前述のように、第１の画像生成部３２は、機器の三次元ＣＡＤデータ、設備構成物の三次元ＣＡＤデータを、三次元点群データの座標系に変換している。そして、三次元点群データ、機器の三次元ＣＡＤデータ、設備構成物の三次元ＣＡＤデータを読み込む第１の仮想カメラを三次元点群データの座標系に仮想的に配置している。第１の仮想カメラは、三次元点群データ、機器の三次元ＣＡＤデータ、設備構成物の三次元ＣＡＤデータを撮影する撮像面Ｓ（Ｘｉ、Ｙｉ）を有している。
【００７８】
このＳの位置（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）、向き（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３）、大きさ（Ｘｉｍｉｎ、Ｘｉｍａｘ、Ｙｉｍｉｎ、Ｙｉｍａｘ）を制御することにより、機器の三次元ＣＡＤデータの射影であって実画像データに輪郭が重なる機器のＣＡＤデータの表示画像と、設備構成物の三次元ＣＡＤデータの射影であって実画像データに輪郭が重なる設備構成物のＣＡＤデータの表示画像をＳに転写する。
【００７９】
ここで、Ｓの大きさは、実画像を撮影したカメラの焦点距離に基づいて決定することができる。また、第１の画像生成部３２において、Ｓの位置、及び向きの決定は、Ｓに転写された透視変換後の三次元点群データの射影と実画像との類似度を求めることより行なう。類似度は、２つの画像間の誤差の二乗平均（ＳＳＤ：Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）によって求めることができる。または、実画像データ中の特徴点または特徴線を抽出し、三次元点群データの射影中の特徴点または特徴線を抽出し、両者の間の特徴点または特徴線との類似度を求めるようにしてもよい。
【００８０】
ここで、類似度（誤差）が一定の範囲に収束したと判断したときは、そのときの位置、向き、そして大きさ、焦点距離の集まりを座標データとして生成する。また、第１の仮想カメラの座標上の配置位置を固定した状態で機器及び設備構成物の三次元ＣＡＤデータを読み込んで（撮影して）画像ＣＡＤデータの表示画像（機器のＣＡＤデータの表示画像、設備構成物のＣＡＤデータの表示画像）を生成する。これにより、機器及び設備構成物のＣＡＤデータの表示画像は、三次元点群データを介して実画像に基づいて生成される。なお、第１の仮想カメラの撮像面Ｓの座標系（Ｘｉ、Ｙｉ）は、表示部１８及びタッチパネル２０が有する座標系と一致する。
【００８１】
また、第２の画像生成部３６は、第２の仮想カメラを有するが、第１の画像生成部から出力された座標データにより第１の仮想カメラと同じ座標配置で、第２の機器の三次元ＣＡＤデータ及び内容物の三次元ＣＡＤデータを読み込み（撮影し）、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像及び内容物のＣＡＤデータの表示画像を生成する。
【００８２】
次に、本実施形態の設備保守管理システム１０の動作について説明する。
図８〜１０に、本実施形態の設備保守管理システムの動作フロー（その１）、（その２）、（その３）を示す。
【００８３】
まず、予め、保守管理の対象となる設備（ろ過設備）の三次元点群データ、機器の三次元ＣＡＤデータ、第２の機器の三次元ＣＡＤデータ、内容物の三次元ＣＡＤデータ、保守管理データを生成しておく。
【００８４】
保守管理作業者はカメラ付端末１２を用いて設備の機器（ベッセル）を撮影した実画像データを生成して制御部４４に出力する。すると制御部４４は、実画像データを第１の画像生成部３２に入力し（ステップ１）、これにより第１の画像生成部３２は、三次元点群データ、機器及び設備構成物の三次元ＣＡＤデータ、を読み出す（ステップ２）。
【００８５】
第１の画像生成部３２は、第１の仮想カメラの初期設定を行なう（ステップ３）。初期設定は、実画像データ中に含まれる、ＧＰＳデータ、ジャイロデータ、電子コンパスのデータ等により第１の仮想カメラの撮像面Ｓの大まかな座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上の位置及び向きを決定し、焦点距離のデータにより撮像面Ｓの大きさを決定する。
【００８６】
第１の画像生成部３２は、三次元点群データを初期設定で定められた撮像面Ｓの座標位置に対応して遠近感を与えるための透視変換をするとともに（ステップ４）、その位置から撮像面Ｓにより撮影（クリッピング）する（ステップ５）。そして撮影して得られた映像と実画像との類似度（誤差）を計算し（ステップ６）、この類似度（誤差）が一定の値に収束するまで（ステップ７）、撮像面Ｓの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上の位置及び撮像面Ｓの向き（法線方向）を更新して（ステップ８）撮影を繰り返す。
【００８７】
そして、類似度（誤差）が一定の値に収束したところで、実画像の輪郭と三次元点群データの射影の輪郭とが互いに重なると判断して、そのときの仮想カメラの座標データを第２の画像生成部３６に出力する（ステップ９）。さらに、第１の画像生成部３２は、仮想カメラの位置及び向きをそのままにした状態で、機器及び設備構成物の三次元ＣＡＤデータを撮像面Ｓの座標位置に対応して透視変換する（ステップ１０）。
【００８８】
第１の画像生成部３２は、機器及び設備構成物の三次元ＣＡＤデータの位置情報（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を撮像面Ｓの位置情報（Ｘｉ、Ｙｉ）に座標変換し（ステップ１１）、撮像面Ｓにより撮影（クリッピング）する（ステップ１２）。これにより、設備の設計上のモデルの画像となる画像ＣＡＤデータの表示画像（機器のＣＡＤデータの表示画像、設備構成物のＣＡＤデータの表示画像）が生成され、制御部４４は画像ＣＡＤデータの表示画像をカメラ付端末１２側に出力する（ステップ１３）。
【００８９】
次に、制御部４４は、画像ＣＡＤデータの表示画像において機器のＣＡＤデータの表示画像を包含するか否かを判断（ステップ１４）して、カメラ付端末１２からの指示位置情報入力待ち状態とする。そして、制御部４４に指示位置情報が入力され（ステップ１５）、その指示位置情報がいずれかの機器（ベッセル）のＣＡＤデータの表示画像の位置情報に包含されるか否か判断する（ステップ１６）。指示位置情報が前述のいずれかのデータに包含される場合には、制御部４４は、第２のモデルデータベース３４から識別情報等を共有する第２の機器の三次元ＣＡＤデータと、これに付属する内容物の三次元ＣＡＤデータと、を読み出して第２の画像生成部３６に入力する（ステップ１７）。
【００９０】
第２の画像生成部３６は、入力された座標データに基づいて第２の仮想カメラの撮像面Ｓの位置、向き、大きさを決定し（ステップ１８）、第２の機器のＣＡＤデータ及び内容物の三次元ＣＡＤデータを撮像面Ｓの座標位置に対応して透視変換する（ステップ１９）。これらのデータの位置情報（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を撮像面Ｓの位置情報（Ｘｉ、Ｙｉ）に座標変換し（ステップ２０）、撮像面Ｓにより撮影（クリッピング）する（ステップ２１）。これにより、第２の機器のＣＡＤデータ（一つ）および内容物のＣＡＤデータ（複数）が生成（ステップ２２）される。
【００９１】
制御部４４は、内容物のＣＡＤデータ（複数）を読み出すとともに、内容物のＣＡＤデータ（複数）と識別情報等を共有する保守管理データを保守管理データベース３８から読み出して、内容物のＣＡＤデータの表示画像と保守管理データを色情報変換部４０に出力する。色情報変換部４０は、内容物のＣＡＤデータの表示画像中の色情報を保守管理データ（例えば、つまり度）の値の相違に基づいて変換する。そして、制御部４４は、色情報を変換後の内容物のＣＡＤデータの表示画像を読み出してカメラ付端末１２側に出力し（ステップ２３）、カメラ付端末１２からの指示位置情報の入力待ち状態とする。
【００９２】
ここで、カメラ付端末１２から指示位置情報が制御部４４に入力されると（ステップ２４）、制御部４４は、内容物のＣＡＤデータの表示画像と指示位置情報とを比較し、指示位置情報がいずれかの内容物のＣＡＤデータの表示画像の位置情報に包含されるか否かを判断する（ステップ２５）。そして、いずれかの内容物のＣＡＤデータの表示画像の位置情報に包含されていると判断した場合は、その内容物のＣＡＤデータから識別情報等を抽出し、保守管理データベース３８から識別情報等を共有する保守管理データを読み出し、保守管理データの表示画像としてカメラ付端末１２に出力する（ステップ２６）。以上の手順により本実施形態の設備保守管理システムの動作は終了する。
【００９３】
なお、ステップ１４において、画像ＣＡＤデータの表示画像が機器のＣＡＤデータの表示画像を包含しない場合（画面にベッセルが映っていない場合）、ステップ１６において、指示位置情報が機器のＣＡＤデータの表示画像の位置情報に包含されない場合（タッチパネル２０においてベッセル以外の部分を押圧した場合）、及び、ステップ２５において、指示位置情報が、いずれの内容物のＣＡＤデータの表示画像の位置情報にも包含されない場合（タッチパネル２０においてエレメント以外の部分を押圧した場合）は、動作は停止、または終了する。
【００９４】
このような動作を行なうことにより、表示部１８にはベッセル等の実画像データが表示（図６では実画像を省略）されるとともに、図６に示すように、指示位置情報に対応してベッセル等の設計上の形態を表すベッセルのＣＡＤデータの表示画像（機器のＣＡＤデータの表示画像）が表示される。そして、ベッセルのＣＡＤデータの表示画像に対応して、ベッセル中のエレメントを可視化させたベッセル（透明、半透明、切開）のＣＡＤデータの表示画像（第２の機器のＣＡＤデータの表示画像）及びエレメントのＣＡＤデータの表示画像（内容物のＣＡＤデータの表示画像）が表示される。
【００９５】
さらに、エレメントのＣＡＤデータの表示画像がつまり度等保守管理データの値の相違により色分けされ、タッチパネル操作により出力される指示位置情報に係るエレメントの保守管理データの表示画像が表示される。
【００９６】
そして、機器のＣＡＤデータの表示画像の見かけ形状と、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像の見かけ形状と、が実画像中の機器の見かけの形状と一致し、内容物のＣＡＤデータの表示画像の見かけ形状が第２の機器のＣＡＤデータの表示画像の見かけ形状に対応した状態で、表示部１８の画面上で立体的に視認できるようになっている。
【００９７】
本実施形態では、カメラ１４は実画像データを周期的に生成して、保守管理サーバ２６側に出力し、第１の画像生成部３２は、その実画像データに対応して画像ＣＡＤデータの表示画像を周期的に生成してカメラ付端末１２に出力することができる。また、第２の画像生成部３６は、指示位置情報が機器のＣＡＤデータの表示画像の位置情報の範囲にある限り、画像ＣＡＤデータの表示画像に対応して第２の機器のＣＡＤデータの表示画像及び内容物のＣＡＤデータの表示画像を周期的に生成してカメラ付端末１２に出力することができる。
【００９８】
これにより、カメラ付端末１２の位置および向きが動くときに表示部１８に表示される実画像と同様に機器のＣＡＤデータの表示画像、設備構成物のＣＡＤデータの表示画像、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物のＣＡＤデータの表示画像が動画として変化する。よって、機器のＣＡＤデータ、設備構成物のＣＡＤデータ、第２の機器のＣＡＤデータ、内容物のＣＡＤデータ、を表示部１８で見る限り、あたかも実際の機器の配置位置に配置されたかのように表示されるため、機器を撮影した実画像と機器のＣＡＤデータの表示画像、設備構成物のＣＡＤデータの表示画像、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物のＣＡＤデータの表示画像との対応付けを視覚的に容易に行うことができる。
【００９９】
図１１に、本実施形態の適用対象となる設備の外形を表す三次元点群データを表したものを示す。三次元点群データは、レーザ計測用のレーザ計測器６０により生成される。レーザ計測器６０は、例えば、鉛直方向を回転軸として水平方向に回転する本体（不図示）と、本体に取り付けられるとともに仰角を変更可能とされ所定の仰角でパルス状のレーザ光を照射するレーザ光源（不図示）と、レーザ光源と同一の光軸を有する受光素子（不図示）等からなる。
【０１００】
そして本体を一回転させる間に、所定の仰角に設定されたレーザ光源からレーザ光を照射するとともにその反射光を受光素子で受光する。この工程をレーザ光の仰角を所定の角度ごとに変更し、最終的に全方位にレーザ光を照射してその反射光を受光する。そしてレーザ光源の方位（仰角、水平方位）と、方位に対応するレーザ光の戻り時間と、により、測定位置を中心とする三次元点群データを生成する。そして複数の測定位置において同様の計測を行ない、三次元点群データ同士を繋ぎ合わせることにより、設備全体の三次元点群を表す三次元点群データを生成することができる。
【０１０１】
上記構成では、レーザ光源を回転させつつレーザ光を照射するため、レーザ光を反射する反射源が測定位置から遠ざかるほどその分解能は低下し、また、設備においてレーザ光の影となる部分およびレーザ光の反射率が極端に低い部分は三次元点群データにより再現することはできない。しかし、設備の実際の三次元形状をほぼ忠実に再現できるのが利点である。なお、レーザ光の反射光により三次元点群データを生成するため、設備の特定部位ごとの色を判断して色情報を生成することはできない。
【０１０２】
本実施形態において、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物のＣＡＤデータの表示画像は必ずしも立体的に表示する必要はない。すなわち、本実施形態で、第２の機器のＣＡＤデータ、内容物の三次元ＣＡＤデータ（第２のモデルデータベース３４）を省略し、第２の画像生成部３６（他の場所でもよい）で、機器及び内容物を特定の角度から見た状態で描画したＣＡＤデータの表示画像を予め生成しておき、上述同様にカメラ付端末から入力された指示位置情報に対応してそのＣＡＤデータの表示画像を出力するか否かの制御を制御部４４により行なうようにしてもよい。同様に、機器の三次元ＣＡＤデータ、設備構成物の三次元ＣＡＤデータも特定の角度から見た状態で描画したＣＡＤデータの表示画像を予め生成しておき、実画像データに包含されたカメラの位置、向き、焦点距離等のデータに基づいて予め生成したＣＡＤデータの表示画像を選択的に出力できるようにしてもよい。
【０１０３】
本実施形態では、機器のＣＡＤデータは、実画像データに対応した三次元点群データの射影（座標データ）を介して生成する旨説明したが、実画像データ中に座標を特定できる対象が３点以上含まれている場合は、三次元点群データを用いず、実画像データと機器の三次元ＣＡＤデータとを直接対応させて機器のＣＡＤデータの表示画像を生成し、これに伴って生成された座標データに基づいて第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物のＣＡＤデータの表示画像を生成してもよい。
【０１０４】
本実施形態では、指示位置情報の入力を待って第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物の三次元ＣＡＤデータの表示画像を生成する旨説明してきたが、これに限定されない。すなわち、第１の画像生成部３２から出力される機器のＣＡＤデータの表示画像にベッセルに係る機器のＣＡＤデータの表示画像(複数ある場合も含む)が包含されている場合は、これによりただちに第２の機器のＣＡＤデータの表示画像、内容物のＣＡＤデータの表示画像を生成するようにしてもよい。
【０１０５】
本実施形態では、内容物の保守管理データの相違を、色分けにより表す旨説明したが、保守管理データの相違を濃淡により表してもよい。すなわち、第２の機器のＣＡＤデータの表示画像の生成と同様に、内容物を半透明により表し、半透明の程度を保守管理データの相違により変化させるようにしてもよい。
【０１０６】
本実施形態では、機器の三次元ＣＡＤデータ及び第２の機器の三次元ＣＡＤデータにおいて機器をベッセルとし、内容物の三次元ＣＡＤデータにおいて、内容物をエレメントとしたが、これに限定されず、例えば機器を配管とし、内容物を配管の内部構造とするとともに内部構造を複数に分割し、分割された内部構造にそれぞれ対応した保守管理データを有するようにしてもよい。また制御部４４が行なった制御を制御部２２が行なってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
点検対象となる機器の実画像を、機器のＣＡＤデータの表示画像と、機器に収容された内容物のＣＡＤデータの表示画像と、その内容物の保守管理データと、に視覚的に対応づけることにより作業者の点検作業の効率を高め、点検作業を容易かつ正確に行うことが可能な設備保守管理システムとして利用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０………設備保守管理システム、１２………カメラ付端末、１４………カメラ、１６………通信部、１８………表示部、２０………タッチパネル、２２………制御部、２４………基地局、２６………保守管理サーバ、２８………三次元点群データベース、３０………第１のモデルデータベース、３２………第１の画像生成部、３４………第２のモデルデータベース、３６………第２の画像生成部、３８………保守管理データベース、４０………色情報変換部、４２………通信部、４４………制御部、４６………機器の三次元ＣＡＤデータ、４８………ベッセルの三次元ＣＡＤデータ、５０………支持枠の三次元ＣＡＤデータ、５２………タンクの三次元ＣＡＤデータ、５４………ポンプの三次元ＣＡＤデータ、５６………配管の三次元ＣＡＤデータ、６０………レーザ計測器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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【図１１】
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