KR102125883B1

KR102125883B1 - 3차원 시뮬레이션 기반의 핀지그 구동방법

Info

Publication number: KR102125883B1
Application number: KR1020130071868A
Authority: KR
Inventors: 전동환; 박기완; 유병우; 강성용; 박평두
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2020-06-24
Also published as: KR20150000078A

Abstract

본 발명은 이음부(15)를 지닌 대상부재(10)의 지지하도록 서버(30)와 핀지그 컨트롤러(40)를 이용하여 핀지그(20)를 구동하는 방법에 있어서: (a) 상기 서버(30)에서 대상부재(10)의 정보를 솔리드 모델로 변환하는 단계; 및 (b) 상기 핀지그 컨트롤러(40)와 서버(30)의 연계에 의하여 생성되는 핀지그(20)의 3차원 데이터를 출력하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 최적의 핀지그 베이스면을 자동으로 설정하여 반복적인 작업을 배제하고 지지상태의 안정성을 향상하며, 3차원과 2차원 배치 상태를 함께 보여주어 안전사고의 예방과 지그 변경 시 수정이 용이한 효과가 있다.

Description

3차원 시뮬레이션 기반의 핀지그 구동방법{Method for operating pin jig based on 3D simulation}

본 발명은 3차원 시뮬레이션 기반의 핀지그 구동방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에 관한 것이다.

선박 건조에 있어서 일반적인 평판 블록 조립에서는 일반 조립 정반을 사용하지만 곡면판을 지닌 블록의 경우에는 평판 정반을 사용할 수 없다. 따라서 각각의 곡률에 맞는 막대기 형태의 핀들로 구성된 정반이 필요한데 이를 핀지그 조립 정반이라 한다.

핀지그 설정용 정보는 트라이본에서 제공하는 프로그램을 기반으로 하여 야드 실정에 맞게 재개발하여 사용되며, 2차원 포인트 정보와 지그 어셈블리 배치정보가 표시된 도면을 생성한다.

예컨대, HiBS((Hull information data bank system) 커브드모델링(Curved Modeling) 프로그램을 활용하여 트라이본 커브드헐모델링(Curved Hull Modeling)과 인터페이스하여 곡 외판 부재를 전개하고, 전개된 곡 외판을 트라이본 모듈을 이용하여 지그 베이스면을 결정하여 도면을 생성하고, 커브드헐모델링에서 정의된 곡판만 핀지그의 도면을 생성하여 작업을 수행한다.

이와 관련된 선행특허의 일예로 한국 등록특허공보 제1110684호에 의하면, 선체블럭을 받침 지지하기 위하여 일정간격으로 이격 배치되고, 유압으로 신축하는 다수개의 지지용 핀지그; 상기 지지용 핀지그 각각과 배관으로 연결되는 유압발생부; 및 상기 유압발생부와 전기적으로 연결되고, 기설계된 선체블럭의 3차원 도면 정보에 따라 상기 유압발생부를 통하여 핀지그 각각을 동시에 신축시키는 제어부;를 포함한다. 이에 따라, 최소한의 노동력으로 작업 시간을 대폭 단축시키고 안전 사고를 미연에 방지하는 효과를 기대한다.

다른 예로 한국 공개특허공보 제2012-0094252호에 의하면, 곡단판의 가공 설계 정보와 곡단판을 지지하는 복수의 핀지그에 대한 위치별 높이 설계기준 값을 포함하는 설계부, 가공된 곡단판의 가공 상태를 측정하는 측정부 및 가공 설계 정보와 가공 상태를 비교하여 곡단판에 대응되는 핀지그의 위치별 가공오차를 산출하는 산출부를 포함한다. 이에 따라, 곡단판의 가공 상태에 따른 핀지그의 높이를 정확히 세팅하고 작업시간과 작업 노동력을 줄일 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 종래기술이나 선행특허에 의하면 지그 베이스면 설정 오류로 인하여 재작업이 필요한 경우가 많고 안정성이 저하된다. 즉, 2차원 포인트 정보만 제공하는 한계성에 기인하여 외판 부재 배치 상태를 파악할 수 없어 각종 안전사고 발생의 원인이 된다. 후자의 선행특허는 곡단판을 가공하는 공정에 적용되고 3차원 측정을 거쳐야 하므로 시뮬레이션을 고려하지 않은 한계성을 보인다.

이에 따라, 선행기술에 의하면 현장의 요구로 지그 배치를 인위적으로 변경을 요구할 때 신속하고 안정적인 수정이 어렵다.

1. 한국 등록특허공보 제1110684호 "선체블럭의 3차원 도면 정보와 연동 신축하는 지지용 핀지그 장치"(공개일자 : 2011. 1. 24.) 2. 한국 공개특허공보 제2012-0094252호 "곡단판 가공 상태에 따른 핀지그 세팅 시스템 및 그 방법"(공개일자 : 2012. 8. 24.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 최적의 핀지그 베이스면을 자동으로 설정하여 반복적인 작업을 배제하고 지지상태의 안정성을 향상하며, 3차원과 2차원 배치 상태를 함께 보여주어 안전사고의 예방과 지그 변경 시 수정이 용이한 3차원 시뮬레이션 기반의 핀지그 구동방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이음부를 지닌 대상부재의 지지하도록 서버와 핀지그 컨트롤러를 이용하여 핀지그를 구동하는 방법에 있어서: (a) 상기 서버에서 대상부재의 정보를 솔리드 모델로 변환하는 단계; 및 (b) 상기 핀지그 컨트롤러와 서버의 연계에 의하여 생성되는 핀지그의 3차원 데이터를 출력하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (a)는 서버의 트라이본 DB와 HiBS DB를 사용하여 대상부재의 쉘플레이트 정보를 솔리드 모델로 저장하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 서버는 트라이본 DB의 개별곡판 정보로 스트립 라인 상의 포인트를 생성하고, 그룹화를 거쳐 대상부재의 쉘플레이트 정보로 변환하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (b)는 핀지그 컨트롤러의 핀지그 정보를 솔리드 모델에 부가하여 가시화된 3차원 지그 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 가시화된 핀지그 정보는 사용자 요청에 의하여 도면으로 출력되고, 서버에 전송되어 갱신되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 단계 (b)는 현장의 사용자 요청에 의하여 수정된 핀지그 정보를 피드백하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 최적의 핀지그 베이스면을 자동으로 설정하여 반복적인 작업을 배제하고 지지상태의 안정성을 향상하는 효과가 있다.

또한, 지그 및 곡부재의 3차원 배치 뿐 아니라 도면화하기 이전 2차원 배치 상태를 함께 보여줌으로 곡 형상을 쉽게 파악할 수 있어 현장의 안전사고를 예방할 수 있다.

또한, 지그 제어기(Jig Control Panel)를 통하여 지그 배치 정보를 수치적으로 확인 및 수정이 가능하여 지그 변경에 대응한 수정이 신속하고 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 구현하는 시스템을 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 방법의 주요 단계를 나타내는 플로우차트
도 3은 본 발명에 따른 단계 (a)를 순차적으로 나타내는 도식도
도 4는 본 발명에 따른 단계 (b)를 순차적으로 나타내는 도식도
도 5는 본 발명에 따른 시뮬레이션 결과를 나타내는 화면상태도
도 6은 도 5의 결과를 2차원 배치 상태로 나타내는 화면상태도
도 7은 본 발명의 변형예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타내는 화면상태도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 이음부(15)를 지닌 대상부재(10)의 지지하도록 서버(30)와 핀지그 컨트롤러(40)를 이용하여 핀지그(20)를 구동하는 방법에 관련된다. 대상부재(10)는 주로 선체의 곡판 부분을 대상으로 하지만 평판 부분을 배제하는 것은 아니다. 선박건조 현장에서 조립되는 대상부재(10)는 다양한 형상과 크기를 지니면서 통상 심(seam)과 버트(butt)와 같은 이음부(15)를 지니는 경우가 많다. 작업장, 작업장비, 인원 등의 작업 여건에 따라서 핀지그(20) 상에 지지되는 대상부재(10)의 자세 변동이 필요하다. 그러고 어떠한 자세이거나 대상부재(10)의 이음부(15)가 핀지그(20)와 접촉하지 않아야 하는 조건도 만족해야 한다.

본 발명은 이러한 작업상의 어려움을 극복하고 현장에 요구되는 최적의 핀지그(20) 정보를 제공하기 위해 다양한 시뮬레이션 구현을 목적으로 하는 알고리즘을 개발하고 적용함을 요지로 한다. 이를 위해 핀지그(20)와 함께 현장에 배치되는 핀지그 컨트롤러(40) 외에 선체의 방대한 정보를 저장하고 복잡한 연산을 담당하는 서버(30)를 활용한다. 서버(30)는 후술하는 SB_CGDB, SB_OGDB, HiBS_DB, SB,PDB014 등의 데이터베이스를 포함한다.

우선, 본 발명의 단계 (a)는 상기 서버(30)에서 대상부재(10)의 정보를 솔리드 모델로 변환하는 과정으로 진행된다. 도 2에서, 사용자가 전개를 입력하면(S10) 선체 표면에 대한 데이터가 데이터베이스(SB_CGDB)에서 전송되고 소정의 프로세스를 거쳐 HiBS_DB에 솔리드 모델로 저장된다. 솔리드 모델은 관측에 유리한 위치에서 표현이 자유로우면서 단시간 내에 2D로 전환하기도 용이하다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 단계 (a)는 서버(30)의 트라이본 DB와 HiBS DB를 사용하여 대상부재(10)의 쉘플레이트 정보를 솔리드 모델로 저장하는 것을 특징으로 한다. 플랜트 분야에서 주로 사용되고 있는 3차원 설계 프로그램으로 PDS, PDMS 등이 있다. 본 발명은 조선 분야에 주로 사용되는 트라이본(Tribon) 외에 HiBS((Hull information data bank system)를 병용한다. 이는 종래의 트라이본 핀지그 프로그램에서 핀의 높이 데이터를 2차원 포인트 정보로 제공하여 대상부재(10)의 정확한 조립배치 상태를 파악하기 어려운 점을 보완한다.

이때, 상기 서버(30)는 트라이본 DB의 개별곡판 정보로 스트립 라인 상의 포인트를 생성하고, 그룹화를 거쳐 대상부재(10)의 쉘플레이트 정보로 변환하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서 모델 정보를 텍스트 파일로 변환하여 스트립 라인 상의 포인트를 구하고(S20), 제조 프로그램인 HiBS MMS를 이용하여 CPG(Curved Panel Generation)을 입력하여(S30) 대상부재(10)의 최종 정보인 쉘플레이트 모델로 변환하고 솔리드 모델 데이터로 변환하여 HiBS_DB에 저장한다.

도 3을 참조하여 쉘플레이트 모델링의 구체적 일예를 설명한다. (a-1)에서 트라이본은 임의의 이음부(15)를 지닌 대상부재(10)를 전개할 때 곡면을 몇 개의 스트립으로 분할하고 이를 펼쳐서 편평하게 하여 전개한다. 이때 각각의 스트립 라인의 변위 등을 감안하여 대상부재(10)를 확장 또는 수축하여 전개한다. 일반적으로 8개의 스트립으로 분할하는데 이 경우 모두 9개의 스트립 라인이 발생한다. (a-2)에서 쉘플레이트의 곡면을 얻기 위하여 쉘플레이트 전개 시 사용된 스트립 라인의 포인트 정보를 이용하여 각각의 스트립 라인 상에 있는 포인트를 B스플라인 커브(B-spline curve)로 변환하고, 각각의 B스플라인 커브를 지나가는 곡면을 구한다. (a-3)은 스트립 포인트의 B스플라인 변환을 나타내고, (a-4)는 각각의 커브를 지나가는 곡면을 생성한 상태를 나타낸다.

또, 본 발명의 단계 (b)는 상기 핀지그 컨트롤러(40)와 서버(30)의 연계에 의하여 생성되는 핀지그(20)의 3차원 데이터를 출력하는 과정으로 진행된다. 솔리드 모델로 전환된 쉘플레이트를 이용하여 최적의 3차원 핀지그(20) 정보의 생성이 가능하다. 도 2에서, 핀지그 컨트롤러(40)를 통하여 핀지그 생성이 입력되면(S40), 핀지그(20)의 3차원 표식가 가시화되고(S50), SB_PDB014에 핀지그(20)의 도면이 저장된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 단계 (b)는 핀지그 컨트롤러(40)의 핀지그 정보를 솔리드 모델에 부가하여 가시화된 3차원 지그 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다. 도 4에서, (b-1)은 각 쉘플레이트 상에 있는 스트립 포인트를 구하는 과정을 나타내고, (b-2)는 스트립 포인트와 핀지그(20)의 베이스(25) 거리의 합이 최소가 되는 베이스 평면을 구하는 과정을 나타내고, (b-3)은 베이스 평면이 YZ 평면과 평행하게 되도록 하고, 베이스 평면이 YZ plane과 평행하게 되는 각도로 각각 쉘플레이트 곡면을 회전 시키는 상태를 나타낸다.

이어서, XZ 임의의 위치에서 곡면과 교차되는 지점을 찾고, 이 교차점을 바탕으로 외판 두께를 고려한 핀지그(20)의 높이가 핀지그 컨트롤러(40)의 화면으로 출력된다. 생성된 결과는 실시간으로 도 5의 화면과 같이 확인 할 수 있고, 대상부재(10)의 어셈블리를 회전하면서 배치 상태를 점검할 수 있다.

이때, 상기 가시화된 핀지그 정보는 사용자 요청에 의하여 도면으로 출력되고, 서버(30)에 전송되어 갱신되는 것을 특징으로 한다. 도 2에서, 핀지그(20)의 도면생성을 입력하면(S60), 핀지그(20)의 데이터가 생성되고(S70), 데이터 전송에 의하여 정보가 출력되고(S80) 저장된다. 도 6(a)처럼, 3차원 배치 뿐 아니라 도면화하기 이전 2D 상태의 지그배치 상태를 함께 확인할 수 있다. 이를 바탕으로 핀지그(20)의 도면 생성이 가능하다. 도 6(b)처럼 핀지그 컨트롤러(40)를 통해서 핀지그(20)의 배치 정보를 수치적으로 확인 및 수정이 가능하다. 도 1처럼, 핀지그 컨트롤러(40) 상에서 베이스(25)의 각도를 변경할 수 있다. 이 과정에서 대상부재(10)의 이음부(15)가 핀지그(20)와 접촉하지 않는 조건도 확인해야 한다.

한편, 상기 단계 (b)는 현장의 사용자 요청에 의하여 수정된 핀지그 정보를 피드백하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서, 핀지그(20)의 작업에 착수하기 전에 현장 수정 요청이 발생하면 단계 S40으로 진행하여 솔리드 모델에 반영하고 3차원 지그를 가시화하는 단계 S50을 반복한다.

도 7에서, 솔리드 모델을 이용하여 곡판은 물론 커브드헐(Curved Hull)로 정의되지 않은 평부와 커브드헐로 정의된 곡부를 조합한 핀지그(20)의 도면도 생성이 가능하다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 대상부재 15: 이음부
20: 핀지그 25: 베이스
30: 서버 40: 핀지그 컨트롤러

Claims

이음부(15)를 지닌 대상부재(10)의 지지하도록 서버(30)와 핀지그 컨트롤러(40)를 이용하여 핀지그(20)를 구동하는 방법에 있어서:
(a) 상기 서버(30)에서 대상부재(10)의 정보를 솔리드 모델로 변환하는 단계; 및
(b) 상기 핀지그 컨트롤러(40)와 서버(30)의 연계에 의하여 생성되는 핀지그(20)의 3차원 데이터를 출력하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 단계 (a)는 서버(30)의 트라이본 DB와 HiBS DB를 사용하여 대상부재(10)의 쉘플레이트 정보를 솔리드 모델로 저장하고,
상기 서버(30)는 트라이본 DB의 개별곡판 정보로 스트립 라인 상의 포인트를 생성하고, 그룹화를 거쳐 대상부재(10)의 쉘플레이트 정보로 변환하며,
상기 단계 (b)는 핀지그 컨트롤러(40)의 핀지그 정보를 솔리드 모델에 부가하여 가시화된 3차원 지그 정보를 생성하고,
상기 가시화된 핀지그 정보는 사용자 요청에 의하여 도면으로 출력되고, 서버(30)에 전송되어 갱신되는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션 기반의 핀지그 구동방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 단계 (b)는 현장의 사용자 요청에 의하여 수정된 핀지그 정보를 피드백하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션 기반의 핀지그 구동방법.