KR102060901B1 - 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열영향부(HAZ) 및 다양한 용접 환경에 따라 적절하게 선별된 고유 변형도 테이블을 반영하여 정확한 메시 데이터를 생성함으로써, 용접 시 발생되는 부재변형 혹은 용접변형을 사전 예측하여 정확한 데이터로서 관리될 수 있도록 하는 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법에 관한 것이다.

Description

고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법{METHOD FOR GENERATING MESH DATA USING INHERENT STRAIN TABLE}

본 발명은 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 용접용 메시 데이터를 생성함에 있어서, 열영향부(HAZ) 및 다양한 용접 환경에 따라 적절하게 선별된 고유 변형도 테이블을 반영하여 정확한 메시 데이터를 생성함으로써, 용접 시 발생되는 부재변형 혹은 용접변형을 사전 예측하여 정확한 데이터로서 관리될 수 있도록 하는 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 생산과정은 부재의 절단, 가공, 조립 및 탑재의 과정을 거치게 되는데, 각 생산단계 별로 다양한 변형조건이 발생되어 후행공정으로 갈수록 이러한 변형조건이 점차 중첩되게 된다.

특히, 부재의 용접 시 부재 수축에 의한 용접변형이 발생하게 되는데, 각 부재 별, 두께 별로 열팽창계수가 다르고 동일한 온도 하중이 가해지더라도 부재 별 수축량 차이에 의해 각변형이 발생하게 되기 때문에 열영향부(HAZ)와 같은 조건을 고려하여야 한다. 하지만, 실제 생산 현장에서는 작업자의 숙련도, 경험, 판단 등에 의존하고 있는 실정이고, 정형화되지 않고 데이터화되지 않음에 따라 생산 단계 별 변형 관리데이터의 공유 및 연계관리가 되지 않는 문제점이 발생되고 있다. 뿐만 아니라, 블록의 변형을 계측, 분석하여 피드백을 얻기까지 많은 시간이 소요되는 문제점도 발생되는 실정이다.

한국등록특허 제10-0919468호

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 용접용 메시 데이터를 생성함에 있어서, 열영향부(HAZ) 및 다양한 용접 환경에 따라 적절하게 선별된 고유 변형도 테이블을 반영하여 정확한 메시 데이터를 생성함으로써, 용접 시 발생되는 부재변형 혹은 용접변형을 사전 예측하여 정확한 데이터로서 관리될 수 있도록 하는 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법은 셸 모델(shell model)이 모델링 된 캐드 모델링 데이터를 생성하는 단계, 상기 캐드 모델링 데이터를 불러온 후, 용접 요구 데이터에 근거하여 용접 환경을 설정하는 단계, 상기 용접 환경에 근거하여 기 저장된 고유 변형도 테이블 데이터베이스(DB) 중에서 상기 용접 환경에 상응하는 고유 변형도 테이블 데이터를 불러오는 단계 및 상기 고유 변형도 테이블 데이터를 근거로, 상기 용접 환경이 반영된 메시 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 용접 요구 데이터에 근거하여 용접 환경을 설정하는 단계는 좌표평면계 상에 상기 셸 모델의 기준점의 위치를 설정하는 단계, 좌표평면계 상에 용접이 진행되는 용접선에 대한 위치를 설정하는 단계, 용접 부재의 두께를 설정하는 단계, 상기 용접 부재 별 열팽창계수 및 온도하중을 설정하는 단계, 접합부 형상(joint shape), 용접 자세, 용접 방법, 용접 속도 및 용접 전압값 및 용접 전류값을 설정하는 단계 및 용접 부재의 경계조건을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 고유 변형도 테이블 데이터를 불러오는 단계는 상기 용접 요구 데이터에 근거하여 용접 환경을 설정하는 단계를 통해 설정되는 상기 접합부 형상, 용접 방법, 용접 전압값 및 용접 전류값에 근거하여 상기 고유 변형도 테이블 데이터를 선별하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 메시 데이터를 생성하는 단계는 상기 용접선에 대한 위치를 토대로, 상기 용접선과 인접하는 영역에 대한 메시크기를 설정하는 단계 및 상기 용접선과 일정한 거리 이상 이격된 영역에 대한 메시크기를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 용접선과 인접하는 영역에 대한 상기 메시크기를 설정하는 단계는 상기 용접선의 온도하중이 가해지는 절점(nodal point)을 시작으로 인접한 절점 간의 거리를 토대로 상기 메시크기를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 메시 데이터를 생성하는 단계는 생성된 메시 데이터의 다수 개의 노드 중에서 온도하중이 입력될 노드를 설정하는 단계, 생성된 메시 데이터의 다수 개의 노드 중에서 용접 부재의 경계조건(경계선)이 될 노드를 설정하는 단계 및 생성된 메시 데이터에 대해 상기 용접 부재의 재질을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 생성된 메시 데이터를 시각화하여 좌표평면계 상에 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 열영향부(HAZ) 및 다양한 용접 환경에 따라 적절하게 선별된 고유 변형도 테이블을 반영하여 정확한 메시 데이터를 생성함으로써, 용접 시 발생되는 부재변형 혹은 용접변형을 사전 예측하여 정확한 데이터로서 관리될 수 있도록 하는 이점을 가진다.

특히, 각 용접 부재 별 열팽창계수, 온도하중, 접합부 형상, 용접자세, 용접 방법, 용접 속도, 용접 전압값 등 다양한 용접 환경을 반영할 수 있음은 물론 그에 맞춰진 고유 변형도 테이블을 반영할 수 있으므로, 추후 용접 변형 해석 시 보다 효과적이고 정확한 해석 결과를 도출할 수 있는 이점을 가진다.

또한 정형화된 데이터를 통해 각 생산 공정 별 공유 및 연계관리가 가능한 이점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법을 일련의 순서에 따라 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 변형도 테이블 데이터의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는 메시 데이터를 시각화하여 출력한 화면을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법을 일련의 순서에 따라 도시한 순서도이다. 한편, 본 발명에 각 단계별 진행 과정은 모두 소프트웨어 혹은 응용프로그램 상에서 처리되며, 처리결과는 해당 소프트웨어 혹은 응용프로그램이 실행, 구현되는 하드웨어(예컨대, PC 등) 상에서 화면을 통해 표시되거나 출력될 수 있다.

도 1을 살펴보면, 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법은 먼저 셸 모델(shell model)이 모델링 된 캐드 모델링 데이터를 생성하는 과정으로 시작된다(S101). 이때 캐드 모델링 데이터는 모델링 소프트웨어를 통해 생성될 수 있다.

다음으로, 캐드 모델링 데이터를 불러온 후, 용접 요구 데이터에 맞추어 다양한 용접 환경을 설정하는 과정이 진행된다(S102).

여기에서, 용접 요구 데이터라 함은, 예컨대 용접에 필요한 사용자 설정 조건을 의미할 수 있는데, 좌표평면계 상에서 셸 모델의 기준점의 위치(예컨대, (0,0,0) 등), 용접이 진행되는 용접선에 대한 위치(예컨대, (100,0,0)~(100,200,0) 등), 용접 부재 별 두께(예컨대, 8t-8t), 용접 부재 별 열팽창계수 및 온도하중, 접합부 형상(joint shape), 용접 자세, 용접 방법, 용접 속도, 용접에 필요한 전압값 혹은 전류값 등이 포함될 수 있고, 이러한 다양한 용접 요구 데이터에 맞추어 용접 환경이 설정될 수 있다.

다음으로는 이렇게 설정된 용접 환경에 근거하여 기 저장된 고유 변형도 테이블 데이터베이스(DB) 중에서 상기 용접 환경에 상응하는 혹은 적합한 고유 변형도 테이블 데이터를 불러오게 된다(S103).

이때, 불러오는 고유 변형도 테이블 데이터는 용접 환경에 따라 설정된 접합부 형상, 용접 방법, 용접에 필요한 용접 전압값 또는 용접 전류값 등을 모두 고려하여 선택될 수 있는데, 고유 변형도 테이블 데이터에 대해서는 도 2를 통해 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 변형도 테이블 데이터의 일 예를 도시한 도면이다.

도 2를 살펴보면, 고유 변형도 테이블 데이터에는 접합부 형상(예컨대, Y, V, X 등), 용접 방법(예컨대, SAW방식 등), 용접 온도(예컨대, 25V), 용접 전류(예컨대, 110A 등), 부재 두께(6t-6t) 등에 따른 다양한 추천방식(Recommendation NO)이 리스트화되어 제공되며, 각 추천방식 별로 메시두께, 부재 별 열평창계수 등이 표시될 수 있고, 이 중에서 용접 환경에 가장 적합한 추천방식이 선택될 수 있다.

다시 도 1로 돌아와서, 본 발명은 선별된 고유 변형도 테이블 데이터를 근거로, 용접 환경이 반영된 메시 데이터를 생성하게 된다(S104).

여기에서, 메시 데이터를 생성하는 과정은 좌표평면계 상에 위치된 용접선에 대한 위치를 토대로 용접선과 인접하는 영역에 대한 메시크기를 설정하는 단계와 용접선과 일정한 거리 이상 이격된 영역에 대한 메시크기를 설정하는 단계가 포함된다.

예컨대, 용접선의 위치 정보를 토대로 용접선을 인식한 후, 해당 용접선과 인접한 메시의 크기를 다양한 크기(예컨대, 20mm 등)로 조절하여 생성할 수 있는데, 메시 크기를 작게 할 경우, 메시 생성시간이 오래 걸리고 해석을 위한 연산 시간도 오래 걸리게 된다.

한편, 메시 해석과 관련이 없는 부위(용접선과 인접하지 않은 부위)에 대해서는 메시 크기를 크게 설정함으로써 메시 생성시간 및 해석을 위한 연산 시간이 적게 걸리게 된다.

특히, 용접선과 인접하는 영역에 대한 메시크기는 작게 설정될 수록 보다 세밀해지는데, 본 발명에서는 용접선의 온도하중이 가해지는 절점(nodal point)을 시작으로 인접하지 않은 절점 간의 거리를 토대로 메시크기를 설정할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 생성된 메시 데이터에 마련되는 다수 개의 노드 중에서 온도하중이 입력될 노드를 설정하고, 다수 개의 노드 중에서 용접 부재의 외곽(경계조건)이 될 노드를 설정하며, 용접 부재의 재질을 설정하게 된다.

한편, 일 실시예에서 본 발명에서는 생성된 메시 데이터를 시각화하여 좌표평면계 상에 출력함으로써, 사용자 단말(예컨대, PC 등)을 통해 디스플레이하게 되는데, 이에 대해서는 도 3을 통해 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는 메시 데이터를 시각화하여 출력한 화면을 도시한 도면이다.

도 3을 살펴보면, 도 3에는 본 발명의 고유 변형도 테이블을 이용하여 생성된 메시 데이터가 시각화된 것을 볼 수 있다.

이러한 메시 데이터는 최 좌측의 위치(0,0,0)를 기준으로 X축, Y축, Z축 방향으로 다수 개의 노드(접점)가 형성되고, 수평으로 위치하는 부재와 수직으로 위치하는 부재가 서로 접하는 용접선과 인접한 메시는 그 간격이 조밀한 것을 알 수 있다.

즉, 해당 영역의 경우, 고유 변형도 테이블에 근거하여 메시의 크기가 결정되기 때문에, 추후 용접 변형 해석 시 보다 효과적이고 정확한 해석 결과를 얻을 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 셸 모델(shell model)이 모델링 된 캐드 모델링 데이터를 생성하는 단계;
   상기 캐드 모델링 데이터를 불러온 후, 좌표평면계 상에서 상기 셸 모델의 기준점의 위치, 상기 좌표평면계 상에 용접이 진행되는 용접선에 대한 위치, 용접 부재 별 두께, 상기 용접 부재 별 열팽창계수 및 온도하중, 접합부 형상(joint shape), 용접 자세, 용접 방법, 용접 속도, 용접 전압값 및 용접 전류값을 포함하는 용접 요구 데이터에 근거하여 용접 환경을 설정하는 단계;
   상기 용접 환경에 근거하여, 접합부 형상, 용접 방법, 용접 온도, 용접 전류, 부재 두께에 따른 추천방식이 리스트화되어 제공되며 각 추천방식 별로 메시두께, 부재 별 열팽창계수가 표시된 고유 변형도 테이블 데이터베이스(DB) 중에서 상기 용접 환경에 상응하는 고유 변형도 테이블 데이터를 선별하여 불러오는 단계;
   상기 고유 변형도 테이블 데이터를 근거로, 상기 용접 환경이 반영된 메시 데이터를 생성하되, 상기 용접선에 대한 위치를 토대로 상기 용접선과 일정 거리 이상 인접하는 영역에 대한 메시크기를 설정함에 있어 상기 용접선의 온도하중이 가해지는 절점(nodal point)을 시작으로 인접한 절점 간의 거리를 토대로 상기 메시크기를 설정하고, 생성된 메시 데이터의 다수 개의 노드 중에서 온도하중이 입력될 노드를 설정하고, 생성된 메시 데이터의 다수 개의 노드 중에서 용접 시 용접 부재의 경계조건이 될 노드를 설정하며, 생성된 메시 데이터에 대한 상기 용접 부재의 재질을 설정하는 단계; 및
   생성된 메시 데이터를 시각화하여 좌표평면계 상에 출력하여 사용자 단말을 통해 디스플레이 되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고유 변형도 테이블을 이용한 메시 데이터 생성 방법.
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