KR100753536B1

KR100753536B1 - 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원스케치 데이터를 검출하는 방법

Info

Publication number: KR100753536B1
Application number: KR1020060040659A
Authority: KR
Inventors: 배석훈; 이동훈; 정강훈
Original assignee: 주식회사 아이너스기술
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2007-08-30
Also published as: USRE49149E1; DE102006058017A1; US20080049046A1; CN101067872A; US7830376B2; CN101067872B; JP2007299373A

Abstract

본 발명은 2차원 스케치 데이터를 이용하여 3차원 모델 데이터를 생성하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법에 관한 것이다. 이를 위해 3차원 모델링을 위한 모델 데이터의 2차원 스케치 데이터 검출 방법으로서, 임의의 모델 데이터를 검출하여 사용자로부터 입력되는 기준 좌표계 정보에 따라 상기 모델 데이터의 X축, Y축 및 Z축을 설정하고, 상기 설정된 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 검출하기 위한 작업 평면을 설정하는 단계; 상기 모델 데이터로부터 검출할 2차원 단면 데이터 또는 검출 위치를 지정하여 검출된 폴리 라인들을 상기 작업 평면에 투영하는 단계; 상기 작업 평면에 투영된 상기 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터를 검출하여 곡률 분포에 따라 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 구분하는 단계; 및 상기 구분된 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 연결에 따른 구속 조건 및 수치 정보를 설정하여 2차원 스케치 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. 따라서, 대상물의 모델 데이터를 근거로 하여 모델링 작업을 수행함으로써, 모델링 작업의 효율성 향상과 모델링 작업 시간이 단축되는 장점이 있다.

역설계, 캐드, 스캔 데이터, 메시 데이터, 2차원, 모델링

Description

3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법{Method for detecting 2 dimension sketch data of source model data for 3 dimension reverse modeling}

도 1 은 본 발명에 따른 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터의 2차원 스케치 데이터 검출을 위한 시스템 구성을 나타낸 블록도.

도 2 는 본 발명에 따른 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터의 2차원 스케치 데이터 검출 과정을 나타낸 흐름도.

도 3 은 본 발명에 따른 임의의 모델 데이터를 나타낸 사시도.

도 4 는 도 3의 모델 데이터에 대한 기준 좌표계를 설정하는 과정을 나타낸 예시도.

도 5 는 도 3의 모델 데이터의 2차원 단면 윤곽을 작업 평면에 투영하는 과정을 나타낸 예시도.

도 6 은 작업 평면상에 투영된 2차원 단면 윤곽을 나타낸 예시도.

도 7 은 2차원 단면 윤곽을 검출하는 다른 실시예를 나타낸 예시도.

도 8 은 작업 평면상에 투영된 2차원 단면 윤곽의 자동 설정과정을 나타낸 예시도.

도 9 는 구배가 설정된 2차원 단면 윤곽을 검출하는 실시예를 나타낸 예시 도.

도 10 은 2차원 단면 윤곽 중에서 직선을 설정하는 과정을 나타낸 예시도.

도 11 은 2차원 단면 중에서 곡선을 설정하는 과정을 나타낸 예시도.

도 12 는 2차원 단면 중에서 필렛을 설정하는 과정을 나타낸 평면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10: 스캐너 20: 역설계 제어부

30: 디스플레이부 40: 사용자 입력부

100: 모델 데이터 110: 제 1 영역

120: 제 2 영역 130: 제 3 영역

200: X-Y 평면 210: Y-Z 평면

220: Z-X 평면 300: 작업 평면

310: 투영부 420: 직선 정보

500: 곡선 정보 600: 필렛 정보

본 발명은 3차원 모델링을 위한 2차원 스케치 데이터 검출에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2차원 스케치 데이터를 이용하여 3차원 모델 데이터를 생성하는 3 차원 모델링 방법을 위한 2차원 스케치 데이터 검출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 CAD/CAM/CAE를 활용하는 디지털 생산 시스템을 운영하는데 있어서, 부품의 3차원 캐드 모델과 같은 디지털 모델이 절대적으로 필요하다. 특히, 수가공으로 제작한 시제품, 오래된 제품, 경쟁제품, 신체부분에 대한 형상 측정 등이 전형적으로 역설계 기술을 이용한 복제작업이 활용되는 대표적인 분야이다.

이러한 복제작업 프로세스를 종래의 작업체제와 통합하여 운영하기 위해서는 복제된 모델이 캐드 시스템에서 재활용이 가능하도록 지원되어야 하며 즉시 양산이 가능한 품질을 보장할 수 있어야 한다.

그러나 실제 제조현장에서 활용이 가능한 품질을 보장하는 디지털 데이터를 획득한다는 것은 결코 쉬운 작업은 아니다.

또한, 실제 부품이나 제품을 스캐닝하여 획득한 데이터는 생산 과정을 거치면서 설계된 캐드 모델과는 어느 정도의 오차를 갖고 있다. 또한, 스캐닝 작업중 주변 환경이나, 스캐너 자체가 가지고 있는 오차율이 데이터를 변화시키기도 한다.

이러한 이유로 스캔 데이터로부터 캐드와 같은 솔리드 모델을 생성한다는 것은 상당히 어려운 일이며 경우에 따라서는 솔리드 모델의 생성이 불가능한 문제점이 있다.

또한, 시제품 모델을 스캐닝하여 컴퓨터상에서 시뮬레이트 하고, 물리적으로 가공한 후 다시 수작업으로 변경하는 작업을 계속해서 반복하게 되는 경우 변형작업을 수행하는 과정에서 디지털 모델의 정확한 형상 정보가 손상되거나 또는 변형되는 문제점이 있고, 설계된 캐드 모델과 실제 시제품 모델 사이에 차이가 발생하 게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 스캔 데이터 또는 모델 데이터로부터 서피스 피팅 등의 방법으로 검출한 모델 데이터는 서로 파라메트릭 하게 연결되어 있지 못하여 사용자가 새로운 수치정보를 입력하거나 또는 잘못된 모델 데이터를 수정하여도 상기 특정 부분만 수정되고, 상기 특정 부분과 연결된 다른 부분은 수정되지 못하는 문제점이 있다.

또한, 상기 서피스 피팅 등의 방법으로 검출한 모델 데이터의 외부 표면 만을 검출함으로써, 정확한 형상 정보를 획득하기가 불편한 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 임의의 모델 데이터로부터 3차원 모델링을 위한 2차원 단면의 특징 영역들을 검출하고, 상기 검출된 2차원 단면의 특징 영역들에 대한 단면 형상 및 수치 정보들이 파라메트릭 하게 연결되어 표시되도록 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법으로서, 임의의 모델 데이터를 검출하여 사용자로부터 입력되는 기준 좌표계 정보에 따라 상기 모델 데이터 의 X축, Y축 및 Z축을 설정하고, 상기 설정된 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 검출하기 위한 작업 평면을 설정하는 단계; 상기 모델 데이터로부터 검출할 2차원 단면 데이터 또는 검출 위치를 지정하여 검출된 폴리 라인들을 상기 작업 평면에 투영하는 단계; 상기 작업 평면에 투영된 상기 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터를 검출하여 곡률 분포에 따라 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 구분하는 단계; 및 상기 구분된 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 연결에 따른 구속 조건 및 수치 정보를 설정하여 2차원 스케치 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 모델 데이터로부터 검출할 2차원 스케치 영역을 설정하여 상기 작업 평면에 투영하는 단계에서 상기 2차원 단면 데이터는 상기 작업 평면으로부터 수직으로 오프셋 된 위치 또는 측정 축을 중심으로 상기 작업 평면을 회전시킨 위치에 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모델 데이터로부터 검출할 2차원 단면 데이터 또는 검출 위치를 지정하여 검출된 폴리 라인들을 상기 작업 평면에 투영하는 단계의 상기 2차원 단면 데이터는 상기 작업 평면을 회전시켜 U-V좌표계로 변환하여 U, V 방향을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모델 데이터로부터 검출할 2차원 단면 데이터 또는 검출 위치를 지정하여 검출된 폴리 라인들을 상기 작업 평면에 투영하는 단계의 상기 2차원 단면 데이터는 구배가 존재하는 경우 측정된 모델 데이터로부터 정확한 단면을 획득하기 위해 구배가 주어진 측정 범위를 설정하고, 상기 설정된 측정 범위에 포함되 는 모델 데이터의 실루엣을 상기 작업 평면에 투영하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측정 범위는 사용자가 설정하는 두 평면 사이의 영역인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구배 값은 상기 두 평면 사이의 거리를 밑면으로 하고, 상기 두 평면상에 각각 투영된 2차원 단면 데이터의 크기의 차를 높이로 하여 형성되는 삼각형의 cosine 값인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 모델 데이터로부터 검출할 2차원 단면 데이터 또는 검출 위치를 지정하여 검출된 폴리 라인들을 상기 작업 평면에 투영하는 단계의 상기 2차원 단면 데이터는 상기 작업 평면에 투영된 특징 영역에 사용자가 임의로 설정하는 폴리 라인을 삽입하거나 모델 데이터로부터 검출된 제 3의 특정 형상의 폴리 라인을 오버랩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작업 평면에 투영된 상기 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터를 검출하여 곡률 분포에 따라 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 구분하는 단계의 상기 작업 평면에 투영된 특징 세그먼트는 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형 및 다각형 및 슬롯 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구분된 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 연결에 따른 구속 조건 및 수치 정보를 설정하여 2차원 스케치 데이터를 생성하는 단계의 상기 구속 조건 및 치수 정보는 상기 2차원 투영 단면 데이터의 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형 및 다각형 및 슬롯을 포함하는 특징 세그먼트로부터 피팅되거나 또는 사용자가 설정한 상기 특징 세그먼트들 사이의 수직, 수평, 평행, 기울기, 접합, 고정, 일치, 동일 직선, 동심, 동일 반경 및 동일 거리 중 적어도 어느 하나를 설정하기 위한 조건인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구속 조건 및 수치 정보는 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 사이의 내부 공차에 따라 자동으로 설정되거나 또는 사용자로부터 입력되는 데이터에 의해 수동으로 설정 또는 수정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수동 설정 및 수정 대상 특징 세그먼트는 상기 2차원 투영 단면 데이터의 설정 및 수정 대상 특징 세그먼트를 구성하는 포인트의 절점 근처에서 마우스 커서를 자동으로 고정시키는 스냅핑을 통해 선택되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트는 하이라이트 되어 디스플레이되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 작업 평면에 투영된 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트, 구속 조건 및 수치 정보들은 서로 파라메트릭 하게 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 생성된 2차원 스케치 데이터가 피쳐 트리의 한 요소로서 디스플레이되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모델 데이터는 스캔 데이터, 점군 데이터, 메시 데이터, 일반 캐드 데이터 및 곡면을 포함한 캐드 데이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 모델링을 위한 모델 데이터의 2차원 스케치 데이터 검출을 위한 시스템 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1에서 3차원 모델링을 위한 모델 데이터의 2차원 스케치 데이터의 검출은 모델링 대상물을 측정하기 위한 스캐너(10)와, 모델링 시스템의 전반적인 제어와 모델링을 수행하는 역설계 제어부(20)와, 스캐너(10)로부터 검출한 스캔 데이터 또는 상기 스캔 데이터를 변형한 모델 데이터를 사용자가 확인할 수 있도록 출력하는 디스플레이부(30)와, 사용자로부터 입력되는 설정용 데이터를 검출하는 사용자 입력부(40)와, 상기 3차원 스캔 데이터 또는 모델 데이터 및 상기 스캔 데이터 또는 모델 데이터로부터 검출한 2차원 스케치 데이터를 저장하는 데이터 저장부(50)를 포함한다.

스캐너(10)는 대상물을 측정하여 스캔 데이터를 획득하는 구성으로서, 바람직하게 3차원 스캐너이다.

그러나, 본 발명에서 모델링 대상이 되는 모델 데이터는 스캐너(10)로부터 검출한 점군 데이터, 스캔 데이터, 상기 스캔 데이터를 변형하여 생성한 모델 데이터와, 일반 캐드 데이터 및 곡면을 포함한 캐드 데이터와, 컴퓨터 등의 외부 장치에서 그래픽을 통해 선분 들을 이어 다양한 방법으로 생성한 폴리 라인(Polyline) 등을 포함한다. 이하 모델 데이터라고 한다.

역설계 제어부(20)는 임의의 모델 데이터를 분석하여 사용자 입력부(40)로부터 입력되는 기준 좌표계 정보에 따라 상기 입력된 모델 데이터의 X축, Y축 및 Z축을 설정하고, 상기 설정된 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 검출하기 위한 작업 평면을 설정한다.

또한, 상기 작업 평면에 투영된 상기 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터를 분석하여 2차원 스케치 데이터를 생성 및 저장하고, 상기 생성된 2차원 스케치 데이터를 디스플레이부(30)에 파라메트릭(Parametric)하게 표시한다. 여기서 상기 작업 평면상에 투영된 3차원 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 2차원 투영 단면 데이터라고 하며, 상기 2차원 투영 단면 데이터를 피팅한 것을 2차원 스케치 데이터로 정의한다.

또한, 작업 평면에 투영된 2차원 투영 단면 데이터의 분포를 곡률 분포에 따라 분석하고, 상기 분석된 2차원 투영 단면 데이터의 곡률 분포에 따라 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트(segment, 예를 들면, 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형 및 다각형 및 슬롯 등)들을 추출하며, 상기 특징 세그먼트들의 좌표계 정보 및 수치 정보를 검출한다.

여기서 곡률은 호의 길이로 매개된 곡선 방향의 변화율로서, 상기 작업 평면에 투영된 2차원 투영 단면 데이터의 곡률 분포를 통해 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형 및 다각형 및 슬롯 등으로 이루진 2차원 투영 단면 데이터의 실루엣(Silhouette)으로 표시할 수 있다.

또한, 상기 검출된 특징 세그먼트의 수치 정보를 매개변수로 하여 상기 특징 세그먼트의 연결관계를 파라메트릭 하게 설정하고, 상기 설정된 특징 세그먼트 및 수치 정보를 디스플레이부(30)를 통해 표시되도록 한다.

디스플레이부(30)는 상기 모델 데이터와, 사용자 입력부(40)로부터 입력되는 X축, Y축 및 Z축 방향 정보와, 역설계 제어부(20)에서 생성된 작업 평면, 상기 작 업 평면에 투영된 2차원 투영 단면 데이터와, 상기 2차원 투영 단면 데이터에 근거하여 생성한 2차원 스케치 데이터의 형성과정에서 검출한 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 및 수치 정보가 파라메트릭 하게 표시되도록 하고, 바람직하게 피쳐 트리를 통해 출력된다.

사용자 입력부(40)는 키보드 또는 마우스 등의 입력수단으로써, 디스플레이부(30)를 통해 표시되는 모델 데이터에 기준 좌표계를 설정하기 위한 설정 정보와, 상기 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터로부터 검출한 특징 세그먼트 및 상기 특징 세그먼트의 수치 정보를 수정하기 위한 수정 정보 등을 입력하는 구성이다.

데이터 저장부(50)는 상기 모델 데이터를 저장하거나, 역설계 제어부(20)에서 생성되는 2차원 스케치 데이터 등을 저장한다.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 모델링을 위한 모델 데이터의 2차원 스케치 데이터 검출 과정을 나타낸 흐름도로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 3차원 모델링을 위한 모델 데이터의 2차원 스케치 데이터 검출 방법을 설명하면 다음과 같다.

모델 데이터의 2차원 스케치 데이터를 생성하는 역설계 제어부(200)가 상기 모델 데이터를 스캐너(10) 또는 외부 장치(예를 들면, 컴퓨터 시스템)를 통해 검출하고, 상기 검출된 모델 데이터를 디스플레이부(30)를 통해 출력(S100)한다.

즉 도 3에 나타낸 바와 같이 역설계 제어부(20)는 스캐너(10) 및 외부 장치를 통해 모델링 대상물의 모델 데이터(100)를 검출한다. 본 실시예에서는 모델링 대상물을 정육면체로 하고, 상기 모델링 대상물의 모서리에 필렛(Fillet)이 형성되며, 사출 작업을 위한 구배(Draft)가 설정되어 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 S100단계를 수행한 다음 역설계 제어부(20)는 모델 데이터(100)의 좌표 설정을 위하여 사용자 입력부(40)로부터 입력되는 좌표계 설정 정보에 따라 모델 데이터(100)의 X축, Y축 및 Z축의 기준 좌표계를 설정(S110)한다.

즉 도 4에 나타낸 바와 같이, 사용자가 정육면체의 모델 데이터(100)를 제 1 (110), 제 2 영역(120) 및 제 3 영역(130)으로 구분하고, 상기 구분된 모델 데이터(100)의 2차원 단면 데이터를 검출하기 위한 작업 평면으로 X-Y평면(200), Y-Z평면(210) 및 Z-X평면(220)을 설정한다.

이때 기준 좌표계를 설정하는 일반적인 방법은 기준이 되는 3면 예를 들면, X-Y평면(200), Y-Z평면(210) 및 Z-X평면(220)을 설정하고, 상기 각 면들이 교차하는 위치에 국부 좌표계(Local coordinate system)를 생성하며, 상기 생성된 국부 좌표계를 글로벌 좌표계에 일치시키는 방법이다.

또한, 기준 좌표축을 설정하는 다른 방법으로 모델링 대상물의 캐드 데이터가 있는 경우 상기 캐드 데이터의 곡면과 모델 데이터의 점들 사이의 거리가 최소화될 수 있도록 하는 방법과, 상기 캐드 데이터에 미리 정의되어 있는 기준점과 이에 해당하는 모델 데이터 상의 점들을 찾아서 이 점들과의 거리가 최소가 되도록 하는 방법 등이 있다.

또한, 작업 평면으로 상기한 X-Y평면(200), Y-Z평면(210) 및 Z-X평면(220)을 기본 작업 평면으로 설정하는 것도 가능하고, 사용자가 설정하는 임의의 평면을 작업 평면으로 설정하는 것도 가능하다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 S110단계에서 모델 데이터의 기준 좌표계 설정이 종료되면, 역설계 제어부(20)는 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 검출하기 위한 작업 평면을 모델 데이터와 함께 디스플레이부(30)로 출력하고, 사용자 입력부(40)로부터 입력되는 검출 정보에 따라 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 검출(S120)한다.

즉 도 5에 나타낸 바와 같이, 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 추출하기 위하여 상기 S110단계(도 2 참조)에서 기준 좌표계가 설정된 모델 데이터의 제 1 영역(110)이 작업 평면(300)에 투영되도록 한다. 따라서 작업 평면(300)에 2차원 투영 단면 데이터인 투영부(310)가 투영된다.

이때 검출 대상인 상기 2차원 투영 단면 데이터는 작업 평면(300)으로부터 수직으로 오프셋 된 위치 또는 측정 축을 중심으로 작업 평면(300)을 회전시킨 위치에서 얻어진 모델 데이터의 섹션 데이터를 작업 평면(300)에 투영시킨다.

또한, 작업 평면(300)을 회전시켜 U-V좌표로 변환하여 U, V 방향을 설정하는 것도 가능하고, 나중에 특정 2차원 투영 단면 데이터의 U,V 방향을 다시 설정할 수도 있다.

또한, 상기 2차원 투영 단면 데이터는 사출 작업을 위한 구배가 존재하는 경우 측정된 모델 데이터로부터 정확한 단면을 획득하기 위해 주어진 측정 범위를 설정하여(예를 들면, 사용자가 지정한 두 개의 작업 평면 사이의 영역) 상기 설정된 측정 범위에 포함되는 모델 데이터의 윤곽(Silhouette)을 작업 평면(300)에 투영하는 것도 가능하다. 상기 구배가 존재하는 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터의 검출은 도 8에서 상세히 설명하기로 한다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면 상기 S120단계를 수행한 다음 역설계 제어부(20)는 작업 평면(300)에 투영된 2차원 투영 단면 데이터를 곡률 분포에 따라 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형, 다각형 및 슬롯 등의 특징 영역으로 구분하여 표시한다(S130).

즉 역설계 제어부(20)는 작업 평면(300)에 투영된 2차원 스케치 영역을 자동으로 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형, 다각형 및 슬롯으로 자동으로 분류하여 피팅한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 작업 평면(300)에 투영된 투영부(310)는 4개의 직선(L1 내지 L4)과, 4개의 호(C1 내지 C4)로 구성되고, 8개의 대표점(P1 내지 P8)으로 표시될 수 있다.

즉 투영부(310)에 투영된 2차원 투영 단면 데이터의 곡률 분포의 분석 결과, 평면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P8)부터 곡면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P1)까지는 직선(L1)으로 표시하고, 곡면 곡선의 곡률이 분포된 시작점(P1)부터 평면 곡선의 곡률이 분포된 점들의 시작점(P2)까지는 호(C1)로 표시하며, 평면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P2)부터 곡면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P3)까지는 직선(L2)으로 표시한다.

또한, 곡면 곡선의 곡률이 분포된 시작점(P3)부터 평면 곡선의 곡률이 분포된 점들의 시작점(P4)까지는 호(C2)로 표시하고, 평면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P4)부터 곡면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P5)까지는 직선(L3)으로 표시하며, 곡면 곡선의 곡률이 분포된 시작점(P5)부터 평면 곡선의 곡률이 분포된 점들의 시작점(P6)까지는 호(C3)로 표시한다.

또한, 평면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P6)부터 곡면 곡선의 곡률이 분포된 점의 시작점(P7)까지는 직선(L4)으로 표시하고, 곡면 곡선의 곡률이 분포된 시작점(P7)부터 평면 곡선의 곡률이 분포된 점들의 시작점(P8)까지는 호(C4)로 표시함으로써 투영부(310)의 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 추출할 수 있게 된다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 두 개 이상의 작업 평면(300a 및 300b)에서 추출하는 것도 가능하다.

즉 최적의 투영부를 추출하기 위하여 제 1 작업 평면(300a)에서 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 중에서 일부 특징 세그먼트(예를 들면, 직선 L1a, 직선 L2a, 호 C1a 및 호 C2a)를 검출하고, 상기 모델 데이터의 나머지 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 검출하기 위해 동축상에서 제 2 작업 평면(300b)에 상기 모델 데이터의 나머지 2차원 투영 단면 데이터(예를 들면, 직선 L3a, 직선 L4a, 호 C3a 및 호 C4a)를 투영시켜 추출한 다음 제 1 투영 평면(300a)에서 검출한 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터의 일부 특징 세그먼트와 오버랩을 통해 제 3 투영 평면(300c)에서 결합함으로써, 다수의 평면에서 검출한 특징 영역을 하나의 투영 평면에서 최적의 투영부(310a) 즉 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 검출할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 작업 평면(300)에서 자동으로 피팅되어 생성한 특징 세그먼트들은 실제 설계자의 의도와는 다르게 기준 좌표계로부터 조금씩 어긋난 위치에 미리 설정된 구속조건(예를 들면, 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트들 사이의 수직, 수평, 평행, 기울기, 접합, 고정, 일치, 동일 직선, 동심, 동일 반경 및 동일 거리 등)없이 생성된다.

즉 2차원 투영 단면 데이터의 각 특징 세그먼트들 사이의 끝점은 서로 떨어져 있게 되며, 길이, 반경 등의 값은 설계 치수에서 조금씩 오차를 갖게 된다. 이는 내부적인 공차에 의해 끝점들을 자동 또는 수동으로 연결시켜 주고, 치수와 구속조건에 따라 자동 또는 수동으로 설정될 수 있도록 하기 위함이다.

즉 도 8에 나타낸 바와 같이, 투영부(310)에 투영된 직선의 끝점(P7)과 호(C4b)의 끝점이 기준거리 이내에 들어오면 서로 일치시킨다. 경우에 따라서는 직선과 호의 끝점이 서로 만나도록 연장시켜 주어 일치시키는 것도 가능하다.

또한, 2차원 투영 단면 데이터 영역의 절점에서 스냅핑(Snapping) 기능을 이용하여 사용자가 새로운 호(C4)를 설정하여 새로운 스케치 요소를 생성하는 것도 가능하다. 즉 스냅핑은 절점 근처에서 마우스 커서를 자동으로 고정시키는 것으로 사용자가 C4b 곡선을 올바르게 설정하기 위해 사용자 입력수단(40, 도 1참조)인 마우스의 커서를 P7 점 또는 P8점으로 이동하는 과정에 상기 마우스의 커서가 P7 점 또는 P8 점 중의 어느 하나에 설정된 범위에 접근하면 마우스 커서가 상기 P7점 또는 P8점 중 어느 하나의 점에 스냅핑을 통해 고정된다.

이후 사용자가 고정된 점(여기서는 P8 점에 마우스 커서가 고정된 것으로 가 정한다)으로부터 새로 설정되는 호(C4)가 연결될 P7점으로 마우스 커서를 이동시키면 스냅핑을 통해 마우스 커서가 P7점에 고정되면 사용자에 의해 새로운 호(C4)가 설정되도록 한다.

또한, 끝점에서의 기울기 방향이 미리 설정된 각도 이내에 들어오면 자동으로 접하는 것이 가능하도록 기울기를 설정하는 것이 가능하고, 각도, 길이, 반경 등도 반올림, 버림 등의 기준에 따라 자동 설정한다.

즉 투영된 특징 영역의 두 직선 사이의 각도가 89.9라고 자동으로 90을 설정하여 각 특징 영역 사이의 수직 구속조건을 자동으로 부여하게 되고, 각 특징 영역들이 파라메트릭 하게 연결된다.

또한, 모델 데이터의 투영부(310)의 내측에 사용자가 임의로 설정한 폴리 라인이 투영부(310)에 그리거나, 또는 다른 모델 데이터로부터 검출한 제 3의 특징 형상 즉 사각형상의 2차원 스케치 데이터를 오버랩(Over rap)하여 투영부(310)에 설정되도록 하는 것도 가능하다.

도 9는 구배가 설정된 모델 데이터(100a)의 경우 정확한 단면의 2차원 스케치 데이터를 검출하는 것을 나타낸 것이다.

여기서 모델 데이터(100a)를 설계한 최초의 설계자는 점선(A1)으로 표시된 정사각형상으로 모델 데이터(100a)를 설계한다. 그러나 실제품을 금형을 이용한 사출 등의 방법으로 성형하는 과정에서 정사각형의 설계 데이터에 구배를 부가하게 된다.

즉 최초의 설계 데이터는 점선(A1)으로 표시되도록 설계되었으나 설계자가 금형 작업을 위해 구배를 설정하는 경우 직선(A2)으로 표시된 것과 같이 테이퍼 형상으로 변경된다. 일반적으로 부여되는 구배의 각도는 0.5°∼ 2°가 설정된다.

따라서 스캐너 등을 이용하여 측정한 모델 데이터는 직선(A2)으로 표시된 형상의 정육면체가 검출되므로 최초 설계된 형상 즉 점선(A1)으로 표시된 최초의 설계 형상을 검출해야만 한다.

이때 제 4 투영 평면(300d)에 투영된 2차원 투영 단면 데이터가 최초에 설계된 형상이 되어 검출 대상 2차원 단면 데이터가 되지만 제 4 투영 평면(300d)에 투영된 2차원 투영 단면 데이터는 가공을 위한 필렛이나 라운딩 작업 등이 부가되어 정확한 형상 및 치수를 검출하는 것이 어렵다.

이를 위해 우선 모델 데이터(100a)의 최하단 영역에 제 4 투영 평면(300d)을 설정하고, 사용자가 설정하거나 또는 자동으로 설정되는 두 개의 투영 평면 즉 제 5 투영 평면(300e)과 제 6 투영 평면(300f)을 모델 데이터(100a)의 임의의 위치에 배치한다.

여기서 배치된 제 5 투영 평면(300e)과 제 6 투영 평면(300f)의 거리(D1)와, 제 5 투영 평면(300e)과 제 6 투영 평면(300f)에 각각 투영된 2차원 투영 단면 데이터의 길이(D2 및 D3)를 검출하는 것이 가능하므로 상기 검출된 D1과 (D2-D3)의 길이를 이용하여 구배가 설정된 각도의 산출이 가능하다. 즉 밑면의 길이와 높이를 알 경우 sin, cos, tan 을 이용하여 구배 값을 산출할 수 있다.

따라서 제 5 투영 평면(300e)과 제 6 투영 평면(300f)에서 산출한 구배 값을 이용하여 모델 데이터(100a)에 설정된 구배 값을 검출할 수 있게 되고, 상기 구배 값에 근거하여 제 4 투영 평면(300d)에 투영된 정확한 2차원 투영 단면 데이터의 검출이 가능하다.

미설명 부호 300g는 모델 데이터(100a)의 상단에 설정된 투영 평면이다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면 역설계 제어부(20)는 상기 S130단계에서 추출한 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트의 수치 정보를 추출하여 디스플레이부(30)를 통해 표시(S140)한다.

상기 S140단계를 수행한 다음 역설계 제어부(20)는 사용자 입력부(40)로부터 상기 2차원 투영 단면 데이터가 원래의 모델 데이터와 전혀 다르게 어긋날 수 있게 되어 작업 평면에서 획득한 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트들 또는 사용자가 설정 및 수정 요청하는 일부 특징 세그먼트들은 자동으로 상기 S130단계에서 설정된 조건 및 치수를 확정하고, 사용자로부터 수치정보 등의 수정 요청이 검출되는지 여부를 판단한다(S150).

자동으로 설정된 각 특징 영역들의 구속조건과 치수정보들 중에서 변경하고 싶은 구속조건 및 치수정보를 사용자가 변경할 수도 있다.

도 10 내지 도 12를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

자동으로 설정된 투영부의 구속조건 및 수치정보 중에서 도 10에 나타낸 바와 같이, L1 직선을 사용자가 수정 요청하는 경우 디스플레이부(30, 도 1 참조)에 예를 들면 "스케치 직선 1"(420)과 같이 표시되고, L1 직선의 시작점인 P1의 X축 좌표값(430) 및 Y축 좌표값(432)과, L1 직선의 끝점인 P8의 X축 좌표값(440) 및 Y축 좌표값(442)을 검출하여 디스플레이부(30)에 표시한다.

이때 도시된 바와 같이 설정 대상 직선(L1)은 두꺼운 실선으로 표시하거나 또는 다른 색상으로 표시 및 하이라이팅 하는 것도 가능하고, 상기 수정 대상 직선(L1)을 제외한 나머지 P2 및 P3 사이의 직선(L2)과, P4 및 P5 사이의 직선(L3)과, P6 및 P7 사이의 직선(L4)은 점선으로 표시되거나 또는 상기 수정 대상 직선(L1)의 색상과는 다른 색상으로 표시되도록 한다.

또한, 시작점(P1) 및 끝점(P8)의 좌표값을 사용자가 직접 입력하는 방법 이외에 콤보 박스(431, 441)를 이용하여 수정하는 것도 가능하다.

또한, 상기 직선(L1)은 현재 표시되는 직선(L1)의 좌표값 및 길이가 저장되도록 하는 "피팅 확인"(450)과, 현재 저장된 직선(L1)의 좌표값 및 길이가 삭제되도록 하는 "피팅 삭제"(460)와, 현재 표시중인 직선(L1)을 삭제하는 "섹션 삭제"(470) 등의 설정 정보를 사용자 입력부(40, 도 1참조)로부터 검출하여 직선이(L1)설정되도록 한다.

또한, 자동으로 설정된 투영부의 구속조건 및 수치정보 중에서 도 11에 나타낸 바와 같이, A1 곡선(호)을 사용자가 수정 요청하는 경우 디스플레이부(30, 도 1 참조)에 예를 들면 "스케치 곡선"(500)과 같이 표시되고, A1 곡선의 중심 X축 좌표값(510)과 Y축 좌표값(512)을 표시하고, 상기 A1 곡선의 반경값(520)을 표시한다.

또한, 상기 A1 곡선의 시작점인 P8'의 X축 좌표값(530) 및 Y축 좌표값(532)과, A1 곡선의 끝점인 P1'의 X축 좌표값(540) 및 Y축 좌표값(542)을 검출하여 디스플레이부(30)에 표시한다.

이때 도시된 바와 같이 수정 대상 곡선(A1)은 두꺼운 실선으로 표시하거나 또는 다른 색상으로 표시 및 하이라이팅 하는 것도 가능하고, 상기 수정 대상 곡선(A1)을 제외한 나머지 P2' 및 P3' 사이의 직선(L2')과, P4' 및 P5' 사이의 직선(L3')과, P6' 및 P7' 사이의 직선(L4')은 점선으로 표시되거나 또는 상기 수정 대상 곡선(A1)의 색상과는 다른 색상으로 표시되도록 한다.

또한, 중심, 반경, 시작점 및 끝점의 좌표값을 사용자가 직접 입력하는 방법 이외에 콤보 박스(511, 521, 531 및 541)를 이용하여 수정하는 것도 가능하다.

또한, 상기 곡선(A1)은 현재 표시되는 곡선(A1)의 수치 정보가 저장되도록 하는 "피팅 확인"(550)과, 현재 저장된 곡선(A1)의 수치 정보가 삭제되도록 하는 "피팅 삭제"(551)와, 현재 표시중인 곡선(A1)을 삭제하는 "섹션 삭제"(552) 등의 설정 정보를 사용자 입력부(40, 도 1참조)로부터 검출하여 곡선이(A1)설정되도록 한다.

또한, 자동으로 설정된 투영부의 구속조건 및 수치정보 중에서 도 12에 나타낸 바와 같이, R1 내지 R4의 필렛(Fillet)을 사용자가 수정하는 경우 디스플레이부(30, 도 1 참조)에 예를 들면 "스케치 필렛"(600)과 같이 표시되고, 필렛의 조건값을 반경값(610)과 함께 디스플레이부(30)에 표시한다.

이때 도시된 바와 같이 설정 대상 필렛(R1 내지 R4)은 두꺼운 실선으로 표시하거나 또는 다른 색상으로 표시 및 하이라이팅 하는 것도 가능하다.

또한, 각 필렛에 대하여 각각 다른 조건값을 설정하는 것도 가능하고, 상기 반경값을 사용자가 직접 입력하는 방법 이외에 콤보 박스(610)를 이용하여 수정하는 것도 가능하다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이 수정된 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트의 변경 및 표시를 수정하고, 상기 수정된 수치정보 및 특징 세그먼트의 구속 정보를 디스플레이부(30)표시(S160)한다.

상기 S160단계를 수행한 다음 역설계 제어부(20)는 상기 S160단계에서 생성된 2차원 투영 단면 데이터를 2차원 스케치 데이터로 설정하여 데이터 저장부(50)에 저장한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 대상물의 모델 데이터를 근거로 하여 모델링 작업을 수행함으로써, 모델링 작업의 효율성 향상과 모델링 작업 시간이 단축되는 장점이 있다.

또한, 스캐너를 통해 얻어진 대상물의 스캔 데이터, 점군 데이터, 메시 데이터, 일반 캐드 데이터 및 곡면을 포함한 캐드 데이터를 포함한 모델 데이터를 근거로 하여 상기 모델 데이터의 2차원 스케치 특징 영역을 자동으로 추출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 2차원 스케치 데이터가 서로 파라메트릭 하게 연결됨으로써, 새로운 조건 또는 정보 등의 수정시에 자동으로 갱신할 수 있는 장점이 있다.

또한, 2차원 스케치 데이터의 특징 영역들의 정보를 실시간으로 표시함으로써,사용자의 오류 발견 및 수정이 용이한 장점이 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였 다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims

3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법으로서,

a) 임의의 모델 데이터를 검출하여 사용자로부터 입력되는 기준 좌표계 정보에 따라 상기 모델 데이터의 X축, Y축 및 Z축을 설정하고, 상기 설정된 모델 데이터의 2차원 단면 데이터를 검출하기 위한 작업 평면을 설정하는 단계;

b) 상기 모델 데이터로부터 검출할 2차원 단면 데이터 또는 검출 위치를 지정하여 검출된 폴리 라인들을 상기 작업 평면에 투영하는 단계;

c) 상기 작업 평면에 투영된 상기 모델 데이터의 2차원 투영 단면 데이터를 검출하여 곡률 분포에 따라 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트를 구분하는 단계; 및

d) 상기 구분된 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 연결에 따른 구속 조건 및 수치 정보를 설정하여 2차원 스케치 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 b의 상기 2차원 단면 데이터는 상기 작업 평면으로부터 수직으로 오프셋 된 위치 또는 측정 축을 중심으로 상기 작업 평면을 회전시킨 위치에 설정하는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 b의 상기 2차원 단면 데이터는 상기 작업 평면을 회전시켜 U-V좌표계로 변환하여 U, V 방향을 설정하는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 b의 상기 2차원 단면 데이터는 구배가 존재하는 경우 모델 데이터로부터 정확한 단면을 획득하기 위해 구배가 주어진 측정 범위를 설정하고, 상기 설정된 측정 범위에 포함되는 모델 데이터의 실루엣을 상기 작업 평면에 투영하는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 측정 범위는 사용자가 설정하는 두 평면 사이의 영역인 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 구배 값은 상기 두 평면 사이의 거리를 밑면으로 하고, 상기 두 평면상에 각각 투영된 2차원 단면 데이터의 크기의 차를 높이로 하여 형성되는 삼각형의 cosine 값인 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 b의 상기 2차원 단면 데이터는 상기 작업 평면에 투영된 특징 영역에 사용자가 임의로 설정하는 폴리 라인을 삽입하거나 모델 데이터로부터 검출된 제 3의 특정 형상을 갖는 폴리 라인을 오버랩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 c의 상기 작업 평면에 투영된 특징 세그먼트는 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형 및 다각형 및 슬롯 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 d의 상기 구속 조건 및 수치 정보는 상기 2차원 투영 단면 데이터의 직선, 원, 원호, 자유 곡선, 직사각형 및 다각형 및 슬롯을 포함하는 특징 세그먼트로부터 피팅되거나 또는 사용자가 설정한 상기 특징 세그먼트들 사이의 수직, 수평, 평행, 기울기, 접합, 고정, 일치, 동일 직선, 동심, 동일 반경 및 동일 거리 중 적어도 어느 하나를 설정하기 위한 조건인 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 구속 조건 및 수치 정보는 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트 사이의 내부 공차에 따라 자동으로 설정되거나 또는 사용자로부터 입력되는 데이터에 의해 수동으로 설정 또는 수정되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 수동 설정 및 수정 대상 특징 세그먼트는 상기 2차원 투영 단면 데이터의 설정 및 수정 대상 특징 세그먼트를 구성하는 포인트의 절점 근처에서 마우스 커서를 자동으로 고정시키는 스냅핑을 통해 선택되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트는 하이라이트 되어 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 평면에 투영된 2차원 투영 단면 데이터의 특징 세그먼트, 구속 조건 및 수치 정보들은 서로 파라메트릭 하게 연결된 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데 이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 생성된 2차원 스케치 데이터가 피쳐 트리의 한 요소로서 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 모델 데이터는 스캔 데이터, 점군 데이터, 메시 데이터, 일반 캐드 데이터 및 곡면을 포함한 캐드 데이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 역설계 모델링을 위한 원시 모델 데이터로부터 2차원 스케치 데이터를 검출하는 방법.