KR20040026863A - 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템 및 그 구현 방법 - Google Patents

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Abstract

인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템 및 그 구현 방법을 개시한다.
본 발명은 분산 모델링의 해결 방법으로, 압축형 가상모형 가시화 모델(Compressed Visualization Representation) 형상 표현을 기반으로 웹 상에서 실행이 가능한 가상모형 모델링 클라이언트가 SOAP(Simple Object Access Protocol)/XML(eXtensible Markup Language) 기반의 웹서비스 인터페이스를 제공하는 가상모형 모델링 서버를 통하여 인터넷 기반 가상모형 모델링 및 분석 기능을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 분산 환경하에서 가상모형 모델링 기술에 있어서, 클라이언트/서버 구조에 기반을 둔 분산 환경을 제공하며, 서버와 클라이언트의 교량 역할을 수행하는 웹서비스 기반의 상호운용성을 지원하는 인터페이스부; 분산 환경하에서 압축형 V-Rep을 이용하여 가상모형 가시화 및 협업을 지원하며, 각각의 클라이언트에게 필요한 공통된 형상모델을 표현하는 인터넷 기반 가상모형 형상 표현부; 및 STEP 표준에 기반을 둔 가상모형 모델링 서버가 제공된다.

Description

인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템 및 그 구현 방법{GEOMETRIC REPRESENTATION AND INTEROPERABILITY FOR INTERNET-BASED COLLABORATIVE VIRTUAL PROTOTYPING}
본 발명은 분산 모델링 기술에 관한 것으로, 특히, 인터넷 기반 협업 가상모형(Virtual Prototyping) 모델링을 위한 형상 표현 및 상호 운용성을 지원함으로써, 기존의 가상모형 기술을 분산환경 하에서 구현시키는데 적합한 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템 및 그 구현 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 네트워크 및 인터넷의 발전은 현재의 CAD/CAM 방법론 뿐만 아니라, 제품설계 및 가공 등과 관련된 전문적인 환경(글로벌화되고 네트워크 기반의 분산된 환경) 또한 급속히 변화시키는 계기가 되었다.
이러한 변화는 제품 설계 과정에서 지리적인 한계 및 시간적인 한계를 극복하여 보다 효과적인 커뮤니케이션을 가능케하고, 보다 폭넓은 제품 정보를 획득 및 교환할 수 있게 하였다. 특히, WWW(World Wide Web) 기술의 발전과 보편화로 인해 향후에는 네트워크 및 분산환경 하에서 제품설계 및 이와 관련된 많은 작업들이 이루어질 것이다.
이러한 노력 중 하나가 가상모형(Virtual Prototyping) 개발이다. 가상모형 개발이라 함은, 기하학적 형상 및 속성을 가미하여 원하는 최종 제품을 가상적으로 표현한다는 것으로, 제품 양산 전에 여러 가지 필수적인 테스트를 수행하여 최종 제품의 특징들을 사전 분석할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 가상모형 개발로 인해,제품의 개발 기간을 단축시킬 수 있으며, 생산 및 사후관리에서 발생되는 여러 가지 문제점을 초기 설계과정에서 파악할 수 있다. 또한, 인터넷 및 커뮤니케이션의 발전으로 이러한 과정은 분산환경 하에서 지식공유 및 협업(Collaborative) 작업을 가능케 한다.
이에 따라, 가상 공동작업 환경하에서 설계, 가공 및 생산과 관련된 일들을 동시에 처리할 수 있는 방법론 개발에 많은 연구가 이루어져 왔다. 여기에는 형상 모델링과 응용 시스템과의 커뮤니케이션 표준화, 가상 기업간의 공동작업을 위한 인프라스트럭쳐(infra-structure), 분산환경 하에서의 설계 및 생산결합 등의 많은 연구 결과들이 존재한다.
하지만, 많은 방법론들이 개념적일 뿐, 구체적이고 상세한 방법론을 제시하지는 않았다. 특히, 효율적인 커뮤니케이션과 공동작업을 위하여 컴포넌트들 간에 필요한 프로세싱을 어떻게 분산시킬 것인가, 어떻게 하면 네트워크의 부하를 최소화시키면서 분산 모델링을 유효하게 수행시킬 수 있는가 등의 당면 과제들은 전혀 고려되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 이러한 환경변화에 부합하고, 설계 과정상의 여러 문제점을 해결하기 위한 구체적인 방법론이 필요하며, 특히, 분산환경하에서 가상모형 모델링 및 분석을 위한 시스템 아키텍쳐, 형상모델 표현 및 상호 운용성을 위한 인터페이스 방법론 개발이 필수적으로 요구된다.
본 발명은 상술한 요망에 부응하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 압축형 V-Rep으로 표현된 가상모형 모델을 기반으로, 클라이언트/서버 구조를 지니며, 솔리드 모델 및 STEP 표준에 기반을 둔 가상모형 모델링 서버와 웹 상에서 실행 가능한 가상모형 클라이언트들이 SOAP/XML의 웹서비스 표준인터페이스를 통해서 형상 모델링 및 분석을 가능케 함으로써, 인터넷 기반 협업 가상모형(Virtual Prototyping) 모델링을 위한 형상표현 및 상호 운용성을 지원하도록 한 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템 및 그 구현 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인터넷 기반의 가상모형 모델링 시스템에 있어서, 클라이언트/서버 구조 기반의 분산환경을 제공하며, 서버와 클라이언트의 교량 역할을 수행하는 SOAP/XML 웹서비스 기반의 표준 인터페이스부와; 분산 환경하에서 압축형 V-Rep을 이용하여 단순화된 가상모형 모델을 표현하고, 각각의 클라이언트에게 필요한 공통된 모델링 서비스를 제공하는 형상모델 표현 및 상호 운용성에 기반을 둔 클라이언트 프로세싱부와; CAD 모델 저장, 어셈블리 제약조건 해결, 웹 애플리케이션 서버, 및 STEP 기반의 중립 가상모형 모델링을 지원하는 서버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따르면, 인터넷 기반의 가상모형 모델링 방법에 있어서, 압축형 V-Rep을 이용하여 가상모형 모델을 인터넷상에서 전송하는 단계와; 각각의 클라이언트에게 필요한 공통된 모델링 서비스를 제공하는 형상표현 및 상호 운용성을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 가상모형 모델링 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템의 환경을 나타낸 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 NetVP(Network-Enabled Virtual Prototyping) 서버, DCM(Distributed Constraint Managing) 서버 및 NetVP 클라이언트의 상세 구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 V-Rep(Visualization-Representation)과 압축형 V-Rep을 이용한 가상모형 모델 표현 방법을 개념적으로 설명한 도면,
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에서 제시된 V-Rep과 압축형 V-Rep를 이용한 형상모델 압축 기술을 예시적으로 나타낸 도면,
도 5는 분산 환경하에서 진행되는 클라이언트 프로세싱 툴(Processing Tool)을 나타낸 도면,
도 6은 도 5에서 제시된 툴 중 충돌 검출 매니저(Collision Detection Manager)와 어셈블리 제약조건 해결자 사이의 인터페이스를 나타낸 도면,
도 7a 및 도 7b는 도 6에서 제시된 인터페이스를 통해 적용된 일 예로써, 실시간 간섭 확인 및 어셈블리 모델 시뮬레이션을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인터넷 기반의 가상모형 모델링 시스템 환경을 나타낸 개략도로서, NetVP 서버(110), NetVP 클라이언트(120), 표준 인터페이스(130), DCM 서버(140), 및 웹 애플리케이션 서버(150)로 구성된다.
먼저, NetVP 서버(110)는 STEP 기반의 가상모형 모델링 서버로서, 분산 환경 하에서 가상모형 모델링 뿐만 아니라 여러 애플리케이션에 필요한 공통된 모델링 서비스를 제공하는 역할을 수행한다. 그리고, NetVP 클라이언트(120)는 웹 기반 모델링 클라이언트(Web-based NetVP Client)를 의미한다.
표준 인터페이스(130)는 SOAP/XML을 이용한 웹서비스 기반 표준 인터페이스로서, 분산환경 하에서 작업이 이루어 질 수 있도록 서버와 클라이언트(120)의 교량 역할을 하는 커뮤니케이션 인터페이스이다. 본 발명에 적용되는 인터페이스는 CAM-I AIS 방법에 기반을 두고 있으며 이를 웹서비스로 구현한 것이다. 특히, SOAP에 기반한 XML로 인터페이스가 작성되어 플랫폼 독립성 보장 및 다중 언어 지원이 가능하다.
그러면, 본 발명에 따른 인터넷 기반의 가상모형 모델링 시스템을 도 2를 참조하여 보다 상세히 기술하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 NetVP 서버(110), DCM 서버(140) 및 NetVP 클라이언트(120)의 상세 구성도이다.
먼저, NetVP 서버(110)는 도 2에 도시한 바와 같이, 가상모형 에이전트 관리자(NetVP Agent Manager, 210), 중립 가상모형 모델(Neutral NetVP Model, 220), 가상모형 분석기(NetVP Analyzer, 230), STEP 어댑터(STEP Adapter, 240), 및 압축형 가상모형 가시화 모델(Compressed V-Rep, 320)로 구성되어 있다.
여기서, 가상모형 에이전트 관리자(210)는 서버에 접속한 모든 가상모형 클라이언트(120)를 관리함으로써, 접속된 각각의 클라이언트(120)의 모든 요청에 따른 서비스를 제공하는 역할을 수행한다.
그리고, 중립 가상모형 모델(220)은 통합된 가상모형 모델링 기능을 제공하는 표현 기법으로서, 형상 요소의 고유 이름을 관리하는 기능을 보유하고 있다. 또한, 각각의 클라이언트(120)는 이러한 중립 가상모형 모델(220)로부터 필요한 정보를 여과하여 특정 영역에 적합한 모델을 구축할 수 있다.
이러한 중립 가상모형 모델(220)을 기반으로 한 가상모형 모델링, 가상모형 간섭 체크와 같은 분석은 네트워크를 통해서 분산 환경에서 이루어진다(230, 240). 따라서, 이러한 애플리케이션들을 제대로 구현하기 위해서는 각각의 클라이언트(120)는 명료하고 정확한 형상 표현, 신속한 디스플레이 및 네비게이션 및 사용자 인터페이스 등을 제공하여야 한다. 뿐만 아니라, 서버의 모델과 클라이언트의 모델의 일치성을 유지시킬 수 있어야 한다.
따라서, 클라이언트(120)는 크게 두 모델에 기반을 두고 있는데, 이는 클라이언트 기반 모델(Client-Side VP Model, 310) 및 압축형 V-Rep(Compressed V-Rep, 320)으로 구분될 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 중립 가상모형 모델은 여러 애플리케이션을 지원할 수 있는 공통된 모델인 반면, 클라이언트 기반 모델은 각 응용 분야에 적합한 모델이며, 본 발명에서는 가상모형 모델링 시스템 개발에 관련된 모델을 의미한다.
압축형 V-Rep(320)는 기존의 CAD 정보를 분산환경 하에서 효율적인 전송 및 가시화를 위해서 단순화시킨 모델이다. 따라서, 가벼운 클라이언트를 실현할 수 있으며, 궁극적으로 클라이언트 상에서 많은 프로세싱이 독립적으로 행해질 수 있다. 특히, 압축형 V-Rep(320)는 DCM 서버(140) 및 가상모형 모델링 서버(110)와의 커뮤니케이션 및 가상모형 모델 전송에 효율적으로 이용된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 V-Rep과 압축형 V-Rep(320)을 개념적으로 설명한 도면으로서, V-Rep은 기존에 가시화 정보로 널리 사용되는 삼각망 표현에 다른 시스템과의 효율적인 커뮤니케이션을 위한 형상정보의 고유이름을 부여한 형태로 존재한다.
상술한 바와 같이, NetVP 서버(110) 및 DCM 서버(140)와의 상호 운용성은 V-Rep에서 부여된 고유 이름에 의거하여 이루진다. 고유 이름 관리 기법은 분산 가상모형 모델링에서 다음과 같은 중요한 기능을 수행한다.
1) 서버와 클라이언트의 형상 요소들간의 이름 관리의 일관성(Naming Consistency) 유지 및 씬(Thin) 클라이언트 달성.
2) 분산 가상모형 모델링 과정에서 발생하는 서버와 클라이언트 간의 네트워크 딜레이 최소화.
압축형 V-Rep(320)은 인터넷 전송을 빠르게 지원하기 위하여 V-Rep을압축(compression)시킨 모델이다. 압축 방법론은 에지브레이커(Edgebreaker)에 근거를 두고 있다. 본 발명에서는 효율적인 인터넷 전송을 위해서 가상모형 모델에 고유이름 관리 기법과 압축기술을 접목한 새로운 방법론을 제시한다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에서 제시된 V-Rep과 압축형 V-Rep(320)의 효율성을 설명하기 위해 파일 사이즈를 예시적으로 비교한 도면이다. V-Rep은 기존의 CAD모델에 비해서 압축률이 80%이상이며, 압축형 V-Rep(320)은 V-Rep에 비해서 80%이상의 압축률을 보여준다.
한편, 분산 환경 하에서 가상모형 모델링을 클라이언트에서 수행하면, 클라이언트는 서버로부터 형상이 수정될 때마다 압축형 V-Rep(320)을 전송받아야 한다. 하지만, 이러한 과정이 계속적으로 일어나게 되면 가상모형 모델 전송에 따른 네트워크 부하 때문에 분산환경 하에서 가상모형 모델링은 불가능하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 서버와 클라이언트 사이의 로드 밸런싱(Load Balancing) 차원에서 웹서비스를 통한 서버 프로세싱 뿐만 아니라 클라이언트 상에서 일정 부분의 가상모형 모델링 및 분석이 가능하도록 가상모형 모델링 툴을 제공한다.
이는 도 5에 도시된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 가상모형 모델링 툴은, 디자인 툴(Design Tool)(410), 인터액션 툴(Interaction Tool)(420), 및 분석 툴(Analysis Tool)(430)로 구성된다.
먼저, 디자인 툴(410)은 파트 및 어셈블리 모델의 개념적인 생성, 수정, 삭제 기능을 수행한다.
인터액션 툴(420)은 클라이언트 상에서 사용자 인터액션, 가시화, 네비게이션, 선택 등의 기능을 수행한다.
그리고, 분석 툴(430)은 인터액티브 어셈블리 모듈, 래피드 컬리젼 디텍션(Rapid Collision Detection) 모듈, 단면 섹셔닝(Sectioning) 모듈, 측정(Measure) 모듈, 마크업(Markup) 모듈 등의 기능을 제공된다. 특히, 인터액티브 어셈블리 모듈과 래피드 컬리젼 디텍션 모듈은 후술하는 도 6에 나타난 바와 같이, 분산 환경하에서 가상 어셈블리 모델링을 가능케 한다.
압축형 V-Rep(320)에서 정의된 고유 이름을 기반으로 제약조건 해결자 (Constraint Manager)와 컬리젼 디텍션 관리자들 간의 상호 운용성을 기반으로 가상 어셈블리 모델링이 이루어진다. 컬리젼 디텍션 관리자는 V-Rep을 공간 분할(Space Partitioning) 및 오리엔트 바운딩 박스(Oriented Bounding Box) 기술을 이용하여 계층적인(Hierarchical) 트리(Tree) 형태로 표현하여 파트간의 충돌 현상(Collision)을 실시간(Real-Time)으로 관리할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 5 및 도 6에서 제시된 클라이언트 툴과 래피드 컬리젼 디텍션 및 어셈블리 제약조건 해결자를 이용하여 구현된 결과를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7a는 가상 어셈블리 모델링 과정에서 일어날 수 있는 간섭을 실시간으로 모니터링 하는 결과를 보여주며, 도 7b는 어셈블리 모델링 후 시뮬레이션이 일어나는 결과를 보여준다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 인터넷 기반 가상모형 모델링을 가능케 하며 이와 관련된 문제점을 효율적으로 처리할 수 있다는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 CAD 시스템에서 반드시 필요한 가상모형 모델링을 웹 브라우저(Web Browser)상에서 가능케 한다. 특히, 웹서비스 기술, 압축형 B-Rep, 가상모형 클라이언트 툴을 제공하여 기존에 해결하기 어려웠던 분산 환경하에서의 가상모형 기술 및 가상 어셈블리 기술을 제공한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능하다는 사실을 용이하게 알 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 인터넷 기반의 가상모형(Network-Enabled Virtual Prototyping : NetVP) 모델링 시스템에 있어서,
    클라이언트/서버 구조 기반의 분산 환경을 제공하며, SOAP(Simple Object Access Protocol)/XML(eXtensible Markup Language)을 이용한 웹서비스를 기반으로 상기 서버와 클라이언트의 교량 역할을 수행하는 표준 인터페이스부와;
    분산 환경 하에서 압축형 가상모형 가시화 모델(Compressed Visualization Representation)을 이용하여 가상모형 가시화 및 협업(collaboration)을 지원하며, 상기 각각의 클라이언트에게 필요한 공통된 형상 모델을 표현하는 인터넷 기반 가상모형 형상 표현 및 상호 운용성에 기반을 둔 클라이언트 프로세싱부와;
    웹 서비스 표준 인터페이스를 제공하는 STEP 표준에 기반을 두며, 분산환경 하에서 가상모형 모델링을 포함한 다수의 애플리케이션에 필요한 공통된 모델링 서비스를 제공하는 가상모형 모델링 서버와;
    상기 각각의 클라이언트의 클라이언트 프로세싱을 제공하는 클라이언트 모델링 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상모형 모델링 서버는,
    상기 서버에 접속한 임의의 가상모형 클라이언트를 관리하는 가상모형 에이전트 관리자(NetVP Agent Manager);
    통합된 가상모형 모델링 기능을 제공하며, 형상 요소의 고유 이름을 관리하는 중립 가상모형 모델(Neutral NetVP Model);
    상기 중립 가상모형 모델을 기반으로 한 가상모형 모델링, 가상모형 간섭체크, 분석을 수행하는 가상모형 분석기 및 STEP 어댑터(Adapter)와;
    임의의 CAD 정보를 분산환경 하에서 전송하고 가시화하는 가상모형 가시화 모델로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 클라이언트 모델링 툴은,
    파트 및 어셈블리 모델의 개념적인 생성, 수정, 삭제 기능을 수행하는 디자인 툴(Design Tool)과;
    상기 클라이언트 상에서 사용자 인터액션, 가시화 네비게이션, 선택 중 적어도 하나 이상의 기능이 제공되는 인터액션 툴(Interaction Tool)과;
    인터액티브 어셈블리 모듈(Interactive Assembly Module), 래피드 컬리젼 디텍션 모듈(Rapid Collision Detection Module), 단면 섹셔닝(Sectioning) 모듈, 측정 모듈(Measure Module), 마크업 모듈(Markup Module) 중 적어도 하나 이상의 기능이 제공되는 분석 툴(Analysis Tool)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인터액티브 어셈블리 모듈 및 래피드 컬리젼 디텍션 모듈은 분산환경 하에서 실시간으로 가상 어셈블리 모델링을 가능케 하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 가상모형 모델링 시스템.
  5. 인터넷 기반의 가상모형 모델링 방법에 있어서,
    압축형 V-Rep(Compressed Visualization Representation)을 이용하여 가상모형 모델을 인터넷상에서 전송하는 단계와;
    각각의 클라이언트에게 필요한 공통된 모델링 서비스를 제공하는 형상표현 및 상호 운용성을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 가상모형 모델링 방법.
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