KR100907765B1 - 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 관한 것으로서, 제작된 벨마우스 모형에서 도면을 제작할 단면이 설정되는 단계와, 벨마우스 모형에 설정된 단면이 구획되어 벨마우스 모형의 외형곡 라인이 표시되는 단계와, 외형곡 라인이 3차원 계측기에 의하여 계측되는 단계와, 3차원 계측기에 의하여 계측된 계측데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법은, 벨마우스의 모형이 제작되는 단계와, 벨마우스 모형을 3차원 표면 스캐너로 스캔하는 단계와, 3차원 표면 스캐너에 의하여 스캔된 스캔데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계를 포함한다.

이로써, 본 발명은 벨마우스의 도면을 제작함에 있어서, 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의하여 정밀한 벨마우스 도면의 제작이 가능함과 동시에 작업시간을 단축시키고, 실험을 통하여 최적설계된 벨마우스 모형을 충실히 벨마우스 도면에 담을 수 있도록 할 뿐만 아니라, 3차원 계측에 의한 벨마우스의 데이터베이스의 구축도 가능하여 벨마우스 관련 기술의 개발에도 기여할 수 있게 되는 효과가 있다.

벨마우스, 3차원 계측, 3차원 스캔

Description

벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법{METHOD OF MAKING OF BELL-MOUTH DRAWINGS BY 3-DIMENSIONAL MEASURING A BELL-MOUTH MODEL}

본 발명은 선박의 벨마우스(Bell-mouth)의 제작에 필요한 벨마우스의 도면을 벨마우스 모형의 3차원 계측을 통하여 제작하여 벨마우스 도면 제작 시간을 단축시킴과 동시에 벨마우스 도면의 정밀화를 꾀할 수 있도록 하는 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 관한 것이다.

앵커(anchor)는 선박이 해상에 정박한 상태에서 바람이나 파도에 의해 표류하는 것을 방지하여 주는 것으로 앵커 체인에 연결되어 해저에 내리거나 해저로부터 끌어올릴 수 있게 되어 있는데, 벨마우스란 주로 편심된 중앙홀이 형성된 원형형상으로 형성되어, 선박의 건조 후에 앵커를 올리거나 내릴 때, 앵커가 선체에 부딪쳐 선체에 손상을 주지 않도록 함과 동시에 앵커의 이동 및 착지가 원활하게 되도록 하기 위하여 선박에 설치된다.

일반적으로, 벨마우스는 선수 부근에 고정 설치되어, 권입된 앵커가 선체의 형상에 맞추어 안정적으로 장착될 수 있도록, 선박 건조 전에 벨마우스 실물의 소정비율로 축소된 벨마우스의 모형을 만들어 그 성능을 테스트하여 적절한 벨마우스 형상을 결정하고, 이에 따라 제작된 벨마우스 모형의 계측을 거쳐 상기 소정비율의 확대에 의한 벨마우스의 도면을 제작하게 되며, 또한, 이렇게 제작된 도면에 의하여 실물의 벨마우스가 제작되게 된다.

여기서, 종래의 벨마우스 모형에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 벨마우스 모형에 대한 평면도를 도면지 상에 제작(S1)하고, 벨마우스 모형의 중앙홀의 중심을 기준으로 중심점을 설정한 후 동 중심점을 기준으로 원주방향으로 소정각도로 등분한 분할선을 설정(S2)한 후, 평면도 상에 재차 벨마우스 모형을 위치시키고 치공구를 이용하여 상기 소정각도로 분할된 분할선에 대하여 수직인 면을 형성하는 벨마우스 모형의 외형곡 라인을 벨마우스 모형 상에 마킹펜으로 그린다(S3).

이 후, 벨마우스 모형 상에 그려진 외형곡 라인을 기준으로 상기 벨마우스 모형의 단면도를 제작하되, 벨마우스 모형 상에 그려진 외형곡 라인을 마분지 등의 일정 두께 이상을 갖는 종이 상에 옮겨 담고, 상기 마분지를 이용하여 벨마우스 모형의 단면을 도면지 상에 옮겨 벨마우스 도면을 제작하게 된다.

여기서, 벨마우스 모형 상에 그려진 외형곡 라인을 마분지 상에 옮겨 담을 때, 우선 눈어림으로 사각형상의 마분지에 옮기고자 하는 외형곡 라인과 유사하게 되도록 일정 부분을 절단(S4)하고, 일정 부분이 절단된 마분지를 옮기고자 하는 외형곡 라인에 대어본(S5) 후, 마분지의 절단된 부분과 마분지에 옮기고자 하는 외형곡 라인이 일치하는지를 살피고(S6), 일치하지 않는 경우에는 추가적으로 마분지를 절단하여 마분지의 절단된 부분과 옮기고자 하는 외형곡 라인이 일치할 때까지 이러한 과정을 반복함으로써 하나의 외형곡 라인을 마분지 상에 옮기게 된다. 여기서, 벨마우스 모형 상에 그려진 모든 외형곡 라인을 각각의 마분지 상에 옮겨질 때까지 이러한 과정이 계속된다.

상기한 바와 같은 종래의 벨마우스 모형에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 의하면 모든 작업이 수작업으로 반복작업을 통하여 이루어지게 되므로, 작업시간이 한없이 길어질 수 밖에 없었으며, 마분지 등을 절단하는 과정에서 수작업으로 인한 오차가 발생되어 정밀한 작업이 불가능하게 됨으로써, 실험을 통하여 최적설계된 벨마우스 모형을 충실히 도면에 담을 수 없었고, 더욱이, 이는 앵커링이 원활하게 이루어지지 못하게 되는 원인이 됨으로써, 선박의 신뢰성을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 벨마우스 모형의 도면을 제작함에 있어서, 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의하여 정밀한 벨마우스 도면의 제작이 가능함과 동시에 작업시간을 단축시키고, 실험을 통하여 최적설계된 벨마우스 모형을 충실히 벨마우스 도면에 담을 수 있도록 한다. 또한, 3차원 계측에 의한 벨마우스의 데이터베이스 구축도 가능하다.

본 발명은, 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 있어서, 제작된 벨마우스 모형에서 도면을 제작할 단면이 설정되는 단계와, 벨마우스 모형에 설정된 단면이 구획되어 벨마우스 모형의 외형곡 라인이 표시되는 단계와, 외형곡 라인이 3차원 계측기에 의하여 계측되는 단계와, 3차원 계측기에 의하여 계측된 계측데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계를 포함한다.

여기서, 치공구를 이용하여 벨마우스 모형에 설정된 단면이 구획되어 벨마우스 모형의 외형곡 라인이 표시된 후, 수작업 또는 반복되는 작업없이 3차원 정밀계측기를 이용하여 벨마우스 모형의 표시를 따라 3차원 정밀계측기의 측정부가 이동하여 계측함으로써, 벨마우스 모형의 단면의 형상을 정밀하게 확보할 수 있다.

여기서, 벨마우스 모형 상에 표시된 외형곡 라인을 따라 3차원 계측기를 이용하여 계측하되, 외형곡 라인의 한 라인 당 복수의 측정점을 설정하고, 3차원 계측기를 통하여 각각의 측정점의 3차원 좌표를 인식한 후, 각각의 측정점들을 캘리브레이션(calibration)하여 각각의 측정점을 연결하는 곡선을 획득한다.

다만, 벨마우스 모형의 재질이 나무 등으로 형성되는 관계로 벨마우스 모형의 곡면이 매끈하게 형성되지 못하고 울퉁불퉁하게 형성되는 부분이 발생하는 경우가 있으므로, 각각의 측정점들을 캘리브레이션하여 각각의 측정점을 연결한 곡선에 굴곡이 있는지 점검되어, 굴곡이 존재하는 경우에 굴곡이 존재하지 않도록 3차원 좌표의 수정 등을 통하여 다시 캘리브레이션을 통하여 곡선을 얻는다.

이 후, 설정된 기준선에 대하여 곡선의 좌우측 이격거리를 산출하여 기록하되, 산출된 이격거리에 대하여 벨마우스에 대한 벨마우스 모형의 축소배율만큼 확 대시켜 실물 벨마우스의 치수를 기입함으로써 벨마우스의 도면을 완성할 수 있게 된다.

또한, 3차원 정밀계측기는 벨마우스 모형에 표시된 단면에 대한 계측데이터를 컴퓨터로 전달함으로써, 컴퓨터 상에 계측데이터가 로딩되어 계측된 단면이 디스플레이 될 수 있게 되고, 디스플레이된 단면을 통하여 계측된 단면에 굴곡이 존재하는지 여부가 점검될 수 있을 뿐만 아니라, 이의 수정을 통하여 좀 더 정밀한 벨마우스 모형의 단면의 형상을 확보할 수 있게 된다.

여기서, 컴퓨터 상에 계측데이터가 로딩되어 계측된 단면이 디스플레이 될 수 있도록 오토캐드(AutoCAD, Automatic Computer Aided Design), 스마트스케치(Smart Sketch), 또는 마이크로소프트 엑셀(Microsoft Excel) 등 다양한 응용프로그램들이 사용될 수 있다.

더욱이, 컴퓨터 상에서 벨마우스 모형의 단면의 형상을 벨마우스 실물 단면형상으로 확대가능하고, 또한 도면의 출력이 자유로울 뿐만 아니라, 벨마우스의 계측데이터를 데이터베이스화 하여 향후 벨마우스 기술의 개발에 응용할 수 있다.

또한, 본 발명은 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 있어서, 벨마우스의 모형이 제작되는 단계와, 벨마우스 모형이 3차원 표면 스캐너로 스캔되는 단계와, 3차원 표면 스캐너에 의하여 스캔된 스캔데이터에 의하여 상기 벨마우스 모형의 단면이 도면화되는 단계를 포함한다.

즉, 벨마우스 모형의 3차원 계측에 있어서, 벨마우스 모형을 3차원 표면 스캐너로 스캔하여, 스캔데이터를 이용하여 직접 벨마우스 모형의 단면을 도면화할 수도 있다. 3차원 표면스캐너를 이용하는 경우, 벨마우스 모형의 단면 계측에 있어서 그 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수작업 또는 반복되는 작업을 원천적으로 제거할 수 있다.

또한, 3차원 정밀계측기를 이용하는 경우와 마찬가지로 컴퓨터 상에 스캔 데이터가 로딩되어 디스플레이 될 수 있고, 스캔데이터의 점검 및 수정이 가능하다.

본 발명에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법은 벨마우스의 도면을 제작함에 있어서, 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의하여 정밀한 벨마우스 도면의 제작이 가능함과 동시에 작업시간을 단축시키고, 실험을 통하여 최적설계된 벨마우스 모형을 충실히 도면에 담을 수 있도록 한다. 또한, 3차원 계측에 의한 벨마우스의 데이터베이스의 구축도 가능하여 벨마우스 관련 기술의 개발에도 기여할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

[실시예 1]

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 관한 일 실시예의 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법은, 선체에 손상을 주지 않고 앵커의 착지를 원활하게 하도록 하는 벨마우스를 소정 비율로 축소시켜 제작된 벨마우스 모형에서 도면을 제작할 단면이 설정되는 단계와(SS1), 벨마우스 모형에 설정된 단면이 구획되어 표시되는 단계(SS2)와, 벨마우스 모형에 구획된 표시를 따라 3차원 계측기에 의하여 계측되는 단계(SS3)와, 3차원 계측기에 의하여 계측된 계측데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계(SS4)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 벨마우스 모형에서 도면을 제작할 단면이 설정되는 단계(SS1)는, 벨마우스 실물의 1/10 비율로 축소하여 제작된 벨마우스 모형(10)을 켄트지 등의 도면지(12) 상에 올려놓고, 벨마우스 모형(10) 외주 및 중앙홀(14) 내주를 따라 작도(도 3a)함으로써 벨마우스 모형(10)의 평면도(16)를 완성(도 3b)한 후, 평면도(16)에서 벨마우스 모형(10)의 중앙홀(14)의 중심을 기준으로 중심점(18)을 설정하고, 동 중심점(18)을 기준으로 원주방향으로 30도 각도로 등분한 분할선(AA' 내지 FF')을 설정(도 3c)하여 벨마우스 모형에서 도면을 제작할 단면의 기준을 설정한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 벨마우스 모형에 설정된 단면이 구획되어 표시되는 단계(SS2)는, 평면도(16) 상에 재차 벨마우스 모형(10)을 위치시키고 치공구(20)를 이용하여 분할선(AA' 내지 FF')에 대하여 수직인 면을 형성하는 벨마우스 모형(10)의 외형곡 라인(22)을 벨마우스 모형(10) 상에 마킹펜(24)으로 그림으로써, 벨마우스 모형에 설정된 단면이 구획되어 표시된다(도 4).

도 5에 도시된 바와 같이, 벨마우스 모형에 구획된 표시를 따라 3차원 계측기에 의하여 계측되는 단계(SS3) 및 3차원 계측기에 의하여 계측된 계측데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계(SS4)는, 벨마우스 모형(10) 상에 마킹펜(도 4의 24)에 의하여 그려진 외형곡 라인(22)이 3차원 계측기(30)를 이용하여 계측되되, 외형곡 라인(22)의 한 라인 당 20개의 측정점(32)을 설정하고, 3차원 계측기(30)를 통하여 각각의 측정점(32)의 3차원 좌표를 인식한 후, 각각의 측정점(32)들을 캘리브레이션(calibration)하여 20개의 측정점(32)을 연결하는 곡선(34)을 획득한 다음, 곡선(34)에 굴곡(미도시)이 존재하면 굴곡이 존재하지 않도록 곡선(34)의 수정작업을 거친 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 설정된 기준선에 대하여 50mm 간격으로 곡선(34)의 좌우측 이격거리를 산출하여 기록하되, 산출된 이격거리에 대하여 10배인 실물 벨마우스의 치수를 기입함으로써 벨마우스의 도면을 완성할 수 있다.
이상의 실시예에서는 20개의 측정점을 설정하였으나, 보다 정확한 곡선(34)을 획득하기 위해서는 외형곡 라인의 곡률반경이 작은 곳은 20개 보다 많은 측정점이 설정될 것이고, 곡률반경이 큰 곳은 20개 보다 적은 측정점이 설정될 수 있음은 물론이다.

[실시예 2]

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 관한 다른 일 실시예의 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법은, 선체에 손상을 주지 않고 앵커의 착지를 원활하게 하도록 하는 벨마우스를 소정 비율로 축소시켜 제작된 벨마우스 모형을 제작(SSS1)한 후, 벨마우스 모형을 3차원 표면 스캐너로 스캔하는 단계(SSS2)와, 스캔된 스캔데이터에 의하여 벨마우스 단면이 도면화되는 단계(SSS3)를 포함한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제작된 벨마우스 모형을 제작(SSS1)한 후, 벨마우스 모형을 3차원 표면 스캐너로 스캔하는 단계(SSS2)는, 벨마우스 실물의 1/10 비율로 축소하여 제작된 벨마우스 모형(10)의 전체를 3차원 표면 스캐너(40)를 벨마우스 모형(10)으로 향한 상태에서 벨마우스 모형(10)의 임의의 일측에서 타측으로(A방향) 이동시키면서 벨마우스 모형(10) 전체를 스캔함으로써 달성된다.

벨마우스 모형(10)을 3차원 스캔한 스캔데이터는 컴퓨터(미도시) 상에 로딩되어 컴퓨터 상의 오토캐드(AutoCAD, Automatic Computer Aided Design) 등의 다양한 응용프로그램 등을 통하여 3차원 형상으로 형성되게 된다.

여기서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 응용프로그램 등을 통하여 형성된 3차원의 벨마우스 모형(10)에서 응용프로그램 상에서 직접 단면이 설정됨으로써 벨마우스의 도면이 작성될 단면이 자동적으로 설정될 수 있으며, 이를 통하여 자동적으로 벨마우스 단면에 대한 도면 제작이 가능하게 된다.

물론, 벨마우스의 도면에 굴곡이 존재하면 굴곡이 존재하지 않도록 곡선의 수정작업을 거치는 것은 실시예 1의 경우와 마찬가지이다.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 벨마우스 도면 제작 방법을 도시한 순서도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법을 도시한 순서도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스 모형의 평면도를 제작하는 단계를 도시한 단계도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스 모형에 외형곡 라인을 표시하는 단계를 도시한 사시도이고,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스 모형에 표시된 외형곡 라인을 3차원 계측기가 계측하는 개념도이고,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 계측기의 계측데이터를 도시한 도면이고,

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법을 도시한 순서도이고,

도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측을 위하여 3차원 표면스캐너가 벨마우스 모형을 스캔하는 개념도이고,

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벨마우스 모형의 3차원 계측을 위한 컴퓨터 상의 응용프로그램 실시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 벨마우스 12: 도면지

14: 중앙홀 16: 평면도

18: 중심점 20: 치공구

22: 외형곡 라인 24: 마킹펜

30: 3차원 계측기 40: 3차원 표면 스캐너

Claims (9)

1. 벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법에 있어서,

   제작된 상기 벨마우스 모형의 평면도에서 상기 벨마우스 모형의 중앙홀을 중심으로 중심점을 설정하고, 이 중심점을 기준으로 원주방향으로 일정 각도로 등분한 분할선을 설정하여, 도면을 제작할 단면의 기준이 설정되는 단계와,

   상기 분할선에 대해 수직면을 형성하는 상기 벨마우스 모형의 외형곡 라인을 상기 벨마우스 모형에 형성하여 상기 벨마우스 모형에 설정된 단면이 구획되어 표시되는 단계와,

   상기 외형곡 라인이 3차원 계측기에 의하여 계측되는 단계와,

   상기 3차원 계측기에 의하여 계측된 계측데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계를 포함하되,

   상기 외형곡 라인이 3차원 계측기에 의하여 계측되는 단계는,

   상기 외형곡 라인을 따라 적어도 10개 이상의 측정점들이 설정되는 단계와,

   상기 3차원 계측기가 상기 측정점들의 3차원 좌표를 인식하는 단계와,

   상기 3차원 좌표들이 도시되어 상기 3차원 좌표들을 연결하는 곡선이 도출되는 단계를 포함하는

   벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 3차원 좌표들을 연결하는 곡선에 굴곡이 있는지 점검되는 단계와,

   상기 점검의 결과에 따라 상기 곡선에 상기 굴곡이 없도록 상기 곡선이 수정되는 단계를 더 포함하는

   벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 3차원 계측기에 의하여 계측된 계측데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계는,

   상기 계측된 계측데이터가 컴퓨터 상에 로딩되는 단계와,

   상기 로딩된 계측데이터에 의하여 상기 벨마우스 모형의 단면이 디스플레이되는 단계와,

   상기 디스플레이된 상기 벨마우스 모형의 단면에 굴곡이 있는지 점검되는 단계와,

   상기 벨마우스 모형의 단면이 확정되는 단계와,

   상기 확정된 벨마우스 모형의 계측에 따라 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계를 포함하는

   벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 디스플레이된 상기 벨마우스 모형의 단면에 굴곡이 있는지 점검된 후, 상기 벨마우스 모형의 단면이 수정되는 단계를 더 포함하는

   벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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