KR20090005609A - Ｐｒｏ／Ｅ 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 프레스 금형 설계를 위한 Pro/ENGINEER(Pro/E)의 환경 하에서 Pro/E가 제공하는 API(Application Programming Interface) 프로그램인 Pro/TOOLKIT을 이용하여, 특정 형상에 관한 이전의 히스토리를 가지지 않는 비히스토리 기반의 비히스토리 형상을 생성하는 방법에 있어서, 선택부가 원하는 곡선 또는 곡면의 형상을 선택받는 형상 선택 단계; 형상추출부가 선택된 형상에 관한 형상정보를 추출하는 형상정보 추출 단계; 및 비히스토리생성부가 추출된 형상정보에 관한 이전의 히스토리를 제거한 상태의 비히스토리 형상을 생성하는 비히스토리 형상 생성 단계를 포함하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법이 제공된다. 개시된 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법에 따르면, CATIA에서 만들어진 곡선 및 곡면을 프레스 금형의 설계에 적합한 비히스토리 형상의 곡선으로 변환하고, 변환된 곡선 및 곡면을 이용함에 따라 금형의 스틸 모델링 과정과 프레스 금형의 설계 과정을 단축시킬 수 있다.

Pro/E, 곡선, 곡면, 히스토리, 프레스 금형, CATIA

Description

Ｐｒｏ／Ｅ 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법{Method for creating non-history based features in Pro/ENGINEER}

본 발명은 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프레스 금형 설계를 위한 Pro/ENGINEER(Pro/E)의 환경 하에서 특정 형상에 관한 이전의 히스토리를 가지지 않는 비히스토리 기반의 비히스토리 형상을 생성하는 방법에 관한 것이다.

Pro/ENGINEER(이하, Pro/E)는 프레스 금형 설계에 이용되는 대표적인 CAD 프로그램으로서, Parametric, Feature based, History based CAD S/W이다.

이러한 Pro/E의 특성상 Pro/E에서 작업을 하게 되는 경우, 모든 작업들이 히스토리를 가지게 되고 이 히스토리 때문에 작업이 진행되면 될수록 캐드 모델이 점점 무거워지고 복잡해져서 사용자가 사용하기가 어렵게 된다.

이상과 같은 배경에 관하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

현재 국내의 H자동차를 비롯하여 관련된 많은 회사에서는 차체 설계용으로 CATIA 프로그램을 사용하고 있으며, 프레스 금형의 설계 도구로는 Pro/E를 사용하고 있다.

즉, 상기 CATIA에서 생성된 곡선 또는 곡면 데이터는 프레스 금형 설계를 위한 상기 Pro/E 프로그램의 입력 데이터로 사용된다.

그런데, CATIA에서 생성된 차체 곡선 또는 곡면은 그 자체로도 무수한 설계 변경을 거치게 되며, 상기 곡선 또는 곡면의 품질은 차체 설계 작업자의 숙련도 및 기타 요인에 따라서 많은 차이가 발생한다.

특히, 차체 설계의 목적은 원하는 아름다운 형상 또는 기능 형상을 얻는 것이나, 실질적으로 상기 곡선 또는 곡면의 성질이 금형 설계에 필요한 성질을 갖추지 못함에 따라 CATIA 설계 단계 이후의 Pro/E를 이용한 실제 금형설계 단계 시에 상술한 이유에 의한 많은 문제점이 유발될 수 있다.

이러한 문제점의 원인으로는, 상기 CATIA에서 설계된 곡면이 수천 개의 조각으로 나뉘어져 있으므로 Pro/E에서 그래픽적으로 디스플레이하는 동안 현저한 속도의 저하를 가져오게 되며, 아울러 Pro/E에서 금형의 형상을 Cut(자르기)하는 경우에도 속도 저하 또는 시스템 다운 현상이 발생되어 금형 설계 작업에 많은 지장을 초래하고 있다.

또한, CATIA에서 생성된 곡선은 수백 개의 곡선 조각으로 나뉘어져서 Pro/E로 넘어오기 때문에, 상술한 바와 같은 수백 개의 곡선으로 나뉘어진 곡선을 이용하여 금형 설계를 하는 경우, 해당 곡선을 선택하기 위하여 수백 번 이상의 단순 반복 선택을 해야 하므로, 금형 설계 시간, 인력 등이 낭비되는 문제점이 있다.

또한, 프레스 금형의 설계는 2D기반의 설계와 3D기반의 설계 두 가지로 나누어 볼 수 있다.

그 중에서 2D기반의 설계는 제품의 형상이 간단한 경우이거나, 설계 업체가 3D기반의 설계 능력이 없는 경우에 선택되는 방법으로서 주로 AutoCAD를 기반으로 설계된다.

상기 3D기반의 설계는 현재 국내의 H자동차 계열에서는 Pro/ENGINEER, G자동차 계열에서는 Unigraphics를 기반으로 하여 설계되고 있으며, 주로 제품에서 중요한 판넬의 제작에 필요한 금형의 설계에 적용되고 있다.

그런데, 국내의 자동차 회사에서 3D 기반의 설계를 점차로 확장하고자 하는 노력에도 불구하고 확장이 잘 이루어지지 않는 이유는, 3D CAD System을 이용하여 프레스 금형을 설계하기에는 많은 교육 및 훈련이 필요하며 특히 3D로 설계했을 때 설계를 자력으로 완료할 수 있다는 확신이 부족하여 일반 협력업체에서 과감히 추진하지 못하고 있기 때문이다. 물론, 3D CAD System의 도입 및 유지 보수비용이 비싼 것도 상술한 확산의 장애 요인이 되는 것이 사실이다.

현재, 일본의 경우는 수십 년간 쌓아온 노하우를 바탕으로 2D 기반의 설계를 주로 하고 있으며, 3D 기반의 설계 및 CAD/CAM 기술을 보완적으로 사용하는 효율적인 금형 개발 프로세스를 구축하여 사용하고 있다.

그리고, 중국의 경우에는 외국 자동차 회사에서 제공하는 기술 또는 외국 자동차 회사에서 요구하는 3D 기술을 사용하여 프레스 금형을 제작하여 납품할 수밖에 없는 상황에 있으며, 아울러 기존에 2D 기반의 프로세스가 존재하지 않는 상태에서 프레스 금형의 설계를 시작하였으므로 상대적으로 3D 기반의 설계를 하지 않을 수 없는 입장이 되어 있다.

그런데, 한국의 경우에는 3D 기반의 설계가 주요한 몇 개의 부품에 대해서만 이루어지고 있으며 대부분은 2D기반의 설계를 하고 있는 실정이다.

또한, 한국은 2D 프로세스의 경우 효율적인 프로세스가 존재하지 않으므로 일본에 비해서는 경쟁력이 떨어지고 있으며, 3D 기반의 설계의 경우에는 일본과 비슷하거나 더욱 우수한 프로세스를 가지고 있다.

그러므로, 3D 기반의 설계를 확산시키는 것이 일본을 추격할 수 있고 중국의 추격을 멀리 따돌릴 수 있는 기반이 될 수 있으며, 향후 몇 년 동안 프레스 금형의 설계 제작 프로세스를 혁신적으로 개선하지 않으면 조만간 중국의 추격에 밀릴 수밖에 없을 것으로 보인다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, CATIA에서 만들어진 곡선 및 곡면을 프레스 금형의 설계에 적합한 비히스토리 형상의 곡선으로 변환하고, 변환된 곡선 및 곡면을 이용함에 따라 금형의 스틸 모델링 과정과 프레스 금형의 설계 과정을 단축할 수 있는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

다시 말해서, 본 발명은 CATIA에서 불러온 여러 단계의 히스토리를 갖는 형상을 Pro/E에서 해당 형상에 대한 이전의 히스토리가 없는 비히스토리 기반의 형상으로 변환 생성함에 따라, 상기 형상에 대한 기존의 기하학적인 형상은 그대로 이용하되, 후 공정에서 필요없는 이전의 히스토리 및 파라메터와의 연결을 끊어서 캐드 모델을 가볍게 하고 앞 공정에서의 변경에도 영향을 받지 않는 캐드 곡면 및 곡선을 생성 및 제공할 수 있는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 동시에 본 발명은 프레스 금형 업계의 현실을 고려하여 대기업이나 중소기업에서 쉽게 도입가능하도록 금형설계에 사용할 수 있는 Pro/E의 부가적인 기능을 개발하여 3D 기반의 프레스 금형 설계를 확산하고 이로 인한 추가 매출의 확보 및 추가 기술 개발의 기회를 창출하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 Pro/E 환경에서 비히스토리 기 반의 형상 생성 방법은, 프레스 금형 설계를 위한 Pro/ENGINEER(Pro/E)의 환경 하에서 상기 Pro/E가 제공하는 API(Application Programming Interface) 프로그램인 Pro/TOOLKIT을 이용하여, 특정 형상에 관한 이전의 히스토리를 가지지 않는 비히스토리 기반의 비히스토리 형상을 생성하는 방법에 있어서, 선택부가 원하는 곡선 또는 곡면의 형상을 선택받는 형상 선택 단계; 형상추출부가 상기 선택된 형상에 관한 형상정보를 추출하는 형상정보 추출 단계; 및 비히스토리생성부가 상기 추출된 형상정보에 관한 이전의 히스토리를 제거한 상태의 비히스토리 형상을 생성하는 비히스토리 형상 생성 단계를 포함한다.

여기서, 본 발명의 상기 형상 선택 단계에서 상기 형상은, 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선일 수 있고, 이때 상기 비히스토리 형상 생성 단계는, 상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선에 관한 이전의 히스토리를 제거하고 상기 선택부에 의해 선택받은 상기 복수 개의 조각곡선을 하나의 Spline곡선으로 연결한 상태의 비히스토리 형상을 생성하되, 상기 각 조각곡선의 접선 방향과 곡률을 유지하면서 상기 Spline곡선을 생성하거나 또는 상기 각 조각곡선을 따라 일정간격 샘플링된 점열을 서로 연결하는 것에 의해 상기 Spline곡선을 생성하는 Spline곡선 생성 단계를 포함할 수 있다.

또한, 이러한 경우 상기 Spline곡선 생성 단계 이후에는, 상기 선택부로부터 입력받은 점의 간격 또는 점의 갯수 정보에 따라, 상기 비히스토리생성부가 상기 Spline곡선을 따라 일정 간격의 복수 개의 점을 생성하는 점 생성 단계; 상기 비히스토리생성부가 상기 생성된 복수 개의 점을 상기 Spline곡선의 상측 또는 하측을 향해 수직 투영하는 점 투영 단계; 상기 비히스토리생성부가 상기 수직 투영된 복수 개의 점을 순차적으로 연결하여 하나의 스케치라인을 생성하는 스케치라인 생성 단계; 및 상기 비히스토리생성부가 상기 생성된 스케치라인의 내곽 또는 외곽으로 옵셋을 부여하여 옵셋라인을 생성하는 옵셋라인 생성 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 점 생성단계는, 상기 점이 생성된 상태에서 상기 선택부에 의해 상기 Spline곡선이 다른 Spline곡선으로 대체되는 경우, 상기 비히스토리생성부는 대체된 상기 다른 Spline곡선을 기준으로 하여 상기 복수 개의 점을 자동 업데이트 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 일단이 상호 이격된 두 Spline곡선 사이에 하나의 Spline이 삽입되어 상기 두 Spline곡선이 이어지도록 상기 선택부로부터 지정받은 상기 두 Spline곡선의 각 일단에 상기 하나의 Spline이 삽입되는 곡선 삽입 단계, 상기 선택부로부터 특정 Spline곡선이 확장될 방향 또는 위치를 지정받아 상기 특정 Spline곡선을 상기 지정받은 방향 또는 위치로 연장하는 곡선 확장 단계, 상기 선택부로부터 특정 Spline곡선의 일부가 삭제될 위치를 지정받아 상기 특정 Spline곡선의 일부를 상기 지정받은 위치만큼 자르는 곡선 자르기 단계 중, 적어도 하나 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 곡선 삽입 단계는, 상기 선택받은 두 Spline곡선 간의 서로 가까운 지점을 탐색하여 상기 가까운 지점 간의 탄젠트 값을 연산하여 상기 하나의 Spline이 삽입될 수 있다.

한편, 본 발명의 상기 형상 선택 단계에서 상기 형상은, 복수 개의 조각곡면 으로 이루어진 곡면에 관한 특정 가장자리(edge)일 수 있고, 이때 상기 비히스토리 형상 생성 단계는, 상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 상기 곡면에 관한 이전의 히스토리를 제거하고 상기 선택부에 의해 선택받은 상기 곡면의 상기 특정 가장자리 부분을 하나의 곡선으로 추출한 상태의 비히스토리 형상을 생성하며, 상기 선택부에 의해 상기 곡면 상에서 상기 특정 가장자리를 복수 개로 선택받는 경우, 복수 개의 상기 특정 가장자리 부분에 관하여 추출된 각 곡선을 하나의 형상으로 그룹화한 비히스토리 형상을 생성할 수 있다.

한편, 본 발명의 상기 형상 선택 단계에서 상기 형상은, 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면일 수 있으며, 이때 상기 비히스토리 형상 생성 단계는, 상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 상기 곡면에 관한 이전의 히스토리를 제거하고 상기 복수 개의 조각곡면 중에서 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면 부분을 비히스토리 형상으로 생성하며, 상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡면 중 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면을 복사하는 곡면 복사 단계, 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면을 하나의 단일 곡면으로 병합하는 곡면 병합 단계, 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 조각곡면에 대한 새로운 경계면을 상기 특정 조각곡면에 대한 경계면으로 재정의하는 경계면 재정의 단계, 중 적어도 하나 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 곡면 중 금형의 절단부위에 대응되는 특정 곡면 부위에 전단플레이트(Shear Plate)가 삽입되도록, 상기 선택부로부터 상기 특정 곡면 중 상기 전단플레이트가 삽입될 길이에 대한 양단의 위치 및 상기 전단플레이트의 높이를 설정받아 상기 비히스토리생성부가 상기 특정 곡면 부위에 상기 전단플레이트를 삽입하는 전단플레이트 삽입 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 면적추산부가 상기 곡면마다 지정된 색상에 관한 면적을 색상별로 합산하여 색상별 면적정보를 테이블 형태 또는 엑셀시트(Excel Sheet) 형태로 출력 제공하는 면적연산 및 제공 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법에 따르면, CATIA에서 만들어진 곡선 및 곡면을 프레스 금형의 설계에 적합한 비히스토리 형상의 곡선으로 변환함에 따라 해당 형상에 대한 기존의 기하학적인 형상은 그대로 이용하되, 후 공정에서 필요없는 이전의 히스토리 및 파라메터와의 연결을 끊어서 캐드 모델을 가볍게 하고 앞 공정에서의 변경에도 영향을 받지 않는 캐드 곡면 및 곡선을 생성할 수 있다.

또한, 이에 따라 금형의 스틸 모델링 과정과 프레스 금형의 설계 과정을 단축할 수 있어 3D 기반의 프레스 금형 설계를 확산하고 이로 인한 추가 매출의 확보 및 추가 기술 개발의 기회를 창출할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적인 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서 본 발명이 실시되기 위한 개발 환경은 다음과 같다.

현재 사용되고 있는 3D 캐드 시스템의 약 95%이상은 윈도우(Windows) 기반의 PC에서 동작되므로, 본 발명의 'Pro/E 환경하에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법' 또한 상기 위도우 기반의 PC를 개발 환경으로 설정한다.

아울러 Pro/ENGINEER(이하, Pro/E)는 마이크로소프트사의 Visual Studio.NET 2003환경에서 컴파일되었으므로, 본 발명은 Visual Studio.NET 2003 환경하에서 C언어를 기반으로 제공되는 Pro/TOOLKIT API(Application Programming Interface)의 프로그래밍을 이용하여 개발되었다. 그리고, 상기 Pro/E는 wildfire 2.0 Version을 기반으로 하고 있다.

한편, 상기 Pro/TOOLKIT이 상기 Visual Studio에서 사용되기 위해서는 특별한 환경 설정이 필요한데, 그 이유는 상기 Pro/E가 Visual Studio의 표준환경에서 개발되기는 하였으나 Pro/TOOLKIT에 사용된 Include File, Library File들이 Pro/E에 특수하게 설정되어 있기 때문이다.

따라서, Visual Studio에서는 Pro/TOOLKIT의 Include Directory, Library의 위치, 사용될 Library의 이름, 컴파일 방법 등의 옵션들을 Pro/E 개발 환경과 동일하게 설정해 주어야 Pro/TOOLKIT API 프로그램이 컴파일될 수 있고 이 프로그램이 Pro/E 환경 내에서 구동이 될 수 있다.

아울러, 상기 Pro/E의 동작시 상기 API 프로그램을 인식하고 실행할 수 있도록 하는 Registry File을 환경에 맞게 설정해 주어야 하며, 또한 API 프로그램이 사용하는 Menu, Message 등을 적절한 위치에 만들어 두어야 Pro/E가 이를 사용할 수 있으므로, 이상과 같은 환경을 잘 설정해 두는 것은 프로그램의 개발, 유지보수, 배포 등을 용이하게 하는 데에 필수적이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법을 위한 시스템 구성도, 도 2는 도 1의 시스템을 이용한 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법의 흐름도, 도 3은 본 발명의 방법을 위한 Pro/E의 대표 화면 구성도이다.

또한, 도 4 내지 도 5는 도 1의 형상 선택 단계에서 선택받은 형상이 '복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선'인 경우, 상기 각 조각곡선을 하나의 Spline곡선으로 연결한 상태의 비히스토리 형상을 생성하는 Spline곡선 생성 단계를 나타내는 구성도이다.

그리고, 도 6는 도 4 또는 도 5에 의해 생성된 하나의 Spline곡선에 관한 점 생성 단계를 나타내는 구성도, 도 7은 도 6의 점 생성 단계 이후 점 투영 단계, 스케치라인 생성 단계 및 옵셋라인 생성 단계를 나타내는 구성도, 도 8은 도 7을 이용하여 형성된 금형의 실시예를 나타내는 3D 구성도이다.

한편, 도 9 내지 도 11은 도 4에 의해 생성된 Spline곡선들 간을 연결하는 곡선 삽입 단계, 특정 Spline곡선에 관한 곡선 확장 단계, 특정 Spline곡선에 대한 곡선 자르기 단계에 관한 실시예를 나타내는 구성도이다.

또한, 도 12는 도 1의 형상 선택 단계에서 선택받은 형상이 '복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면에 관한 특정 가장자리(edge)'인 경우에 관한 비히스토리 형상 생성 단계를 나타내는 구성도, 도 13 내지 도 17은 도 1의 형상 선택 단계에서 선택받은 형상이 '복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면'인 경우에 관한 비히스토리 생성을 이용한 곡면 복사 단계, 곡선 병합 단계, 경계면 재정의 단계에 관한 실시예를 나타내는 구성도이다.

그리고, 도 18은 금형의 절단부위에 대응되는 특정 곡면부위에 전단플레이트가 삽입되는 실시예를 나타내는 구성도, 도 19는 곡면마다 지정된 색상에 관한 면적을 색상별로 합산하여 테이블 형태로 출력 제공하는 면적연산 및 제공 단계를 나타내는 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 'Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법'에 관하여 도 1 내지 도 19를 참고로 하여 상세히 설명하고자 한다.

구체적인 설명에 앞서, 도 3은 Pro/E 프로그램에 대한 전체 메뉴(Menu)의 구조를 나타내는 것으로서, 본 발명에서 개발된 후술할 모든 기능은 Pro/TOOLKIT을 이용하여 상기 Pro/E의 표준 메뉴에 추가되어 있다.

상기 메뉴의 구성은 기능에 따라 분류될 수 있으며, 점과 곡선에 관한 기능은 'Curves' 메뉴의 하위에 두었으며, 곡면 관련 기능은 'Surfaces' 메뉴의 하위, 곡선과 곡면의 성질을 보여주는 기능은 'Show Property' 메뉴의 하위에 두고 있다.

상기 메뉴의 구성은 상술한 바로 한정되는 것은 아니며 사용자의 편의 요구 등에 따라 보다 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 이상과 같은 소프트웨어적 메뉴 구성을 통해 사용자로 하여금 용이하게 실시가 가능하다.

먼저, 본 발명에 따른 'Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법'에 관하여 도 1 및 도 2를 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원하는 곡선 또는 곡면의 형상을 선택부(110)에서 선택받는다(S110).

상기 선택부(110)는 사용자에 의한 일반적인 마우스 클릭, 드래그 또는 키보드의 조작에 의해 원하는 형상 또는 각종 명령을 선택받는 부분으로서, 상기 마우스 또는 키보드 이외에도 보다 다양한 입력 수단에 의해 형상 또는 명령을 선택받을 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 곡선 또는 곡면은 프레스 금형을 위한 프로그램인 상기 Pro/E 상에 표현되는 곡선 또는 곡면으로서, 이는 곧 차체 설계용 프로그램인 CATIA에서 설계된 곡선 또는 곡면을 이용하여 상기 Pro/E 상에서 프레스 금형 설계가 이루어질 수 있도록, 상기 CATIA에서 설계된 곡선 또는 곡면을 상기 Pro/E 프로그램으로 불러온 형상을 의미한다.

다음으로, 상기 형상 선택 단계(S110) 이후에는, 형상추출부(120)가 상기 선택된 형상에 관한 형상정보를 추출한다(S120).

즉, 작업하고자 하는 곡선 또는 곡면에 관한 형상을 상기 선택부(110)에서 선택받은 이후에는, 선택받은 해당 형상을 분석하여 형상정보를 추출하게 된다.

여기서, 상기 형상정보란, 상기 선택받은 형상이 곡선인지 곡면인지의 여부 또는 해당 곡선 또는 곡면의 길이, 크기, 곡률 등의 값을 의미할 수 있으나 상술한 바로 반드시 한정되는 것은 아니며 형상의 성질에 관한 어떠한 정보도 포함할 수 있다.

한편, 상기 형상정보 추출 단계(S130) 이후에는, 비히스토리생성부(130)가 상기 추출된 형상정보에 관한 이전의 히스토리를 제거한 상태의 비히스토리 형상을 생성한다(S130).

이상과 같은 본 발명에 따르면, Pro/E상에서 원하는 형상(곡선, 곡면)이 선택되면 이를 분석하여 이전의 히스토리를 제거한 비히스토리 기반의 형상으로 생성함에 따라, 프레스 금형 설계를 간편하고 용이하게 하는 이점이 있다.

즉, 후 공정에서 필요없는 이전의 히스토리 및 파라메터와의 연결을 끊어서 캐드 모델을 가볍게 할 수 있어 설계 속도를 개선시키는 효과가 있으며, 이전의 히스토리를 갖는 형상과는 독립된 객체인 상술한 바와 같은 새로이 생성된 비히스토리 기반의 형상을 이용하여 금형 설계함에 따라 앞 공정에서의 변경에도 영향을 받지 않는 이점이 있다.

이를 구현하기 위하여 본 발명에서는 상술한 바와 같이, Pro/E가 제공하는 API 프로그램인 Pro/TOOLKIT을 이용하여, Pro/E에서 선택된 형상을 분석하여 원하는 비히스토리 형상을 생성할 수 있다.

즉, 상술한 바에 따르면, CATIA에서 불러온 여러 단계의 히스토리를 갖는 형상을 Pro/E에서 해당 형상에 대한 이전의 히스토리가 없는 비히스토리 기반의 형상으로 변환 생성함에 따라, 상기 형상에 대한 기존의 기하학적인 형상은 그대로 이용하되, 후 공정에서 필요없는 이전의 히스토리 및 파라메터와의 연결을 끊어서 캐드 모델을 가볍게 하고 앞 공정에서의 변경에도 영향을 받지 않는 캐드 곡면 및 곡선을 생성 및 제공할 수 있는 이점이 있다.

이에 관하여 좀 더 다양한 실시예로 설명하자면 다음과 같다.

상기 형상 선택 단계(S110)에서 상기 형상은 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선일 수 있다. 이는 상기 CATIA에서 설계된 곡선이 수천 개의 조각으로 나뉘어져 있으므로 CATIA에서 Pro/E 상으로 불러온 곡선 또한 상술한 바와 같은 수천 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선일 수 있다.

즉, 상기 선택부(110)가 상기 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선을 선택(S110)받은 이후에는 상기 형상추출부(120)가 상기 곡선에 관한 형상정보를 추출하게 된다(S120).

이러한 경우, 상기 비히스토리 형상 생성 단계(S130)는, 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선에 관한 이전의 히스토리를 제거하고 상기 선택부(110)에 의해 선택받은 상기 복수 개의 조각곡선을 하나의 Spline곡선으로 연결한 상태의 비히스토리 형상을 생성하는 Spline곡선 생성 단계 를 포함하게 된다(S131a;Spline곡선 생성 단계).

여기서, 상기 Spline곡선 생성 단계(S131a)는, 도 4와 같이 상기 각 조각곡선의 접선 방향과 곡률을 유지하면서 상기 Spline곡선을 생성하는 방법, 또는 도 5와 같이 상기 각 조각곡선을 따라 일정간격 샘플링된 점열을 서로 연결하는 방법에 의해 상기 Spline곡선을 생성할 수 있다.

예를 들면, 상기 선택부(110)가 해당 곡선 영역을 사용자로부터 마우스 클릭 또는 드래그에 의해 선택받은 후 Spline곡선 생성에 관한 명령을 입력(Pro/E 상의 메뉴 클릭 등에 의해 입력)받으면 상술한 바와 같이 하나의 Spline곡선을 생성하게 된다.

도 4를 살펴보면, 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선(파란 곡선)에 대하여 상기 각 조각곡선의 접선 방향과 곡률을 유지하면서 새로운 비히스토리 곡선(빨간 곡선)인 하나의 Spline곡선이 형성되게 되며, 이러한 경우 상기 생성된 Spline곡선은 기존의 곡선의 성질을 대부분 유지하게 된다.

이에 반해, 도 5의 경우는, 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선(파란 곡선)에 대하여, 상기 각 조각 곡선을 따라 샘플링된 일정간격의 점열을 연결하는 것에 의해 새로운 비히스토리 곡선(빨간 곡선)인 하나의 Spline곡선이 형성된 것으로서, 이러한 경우 상기 생성된 Spline곡선은 기존의 곡선 성질과는 다소 벗어날 수 있으나 정밀한 설계가 요구되지 않는 경우에 용이하게 사용 가능하다. 한편, 상기 점열에 관한 샘플링 간격은 상기 선택부(110)가 사용자로부터 입력받을 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다.

여기서, 상기 도 5는 샘플링을 위한 점열 생성에 따라 상기 점열 정보를 이용하여 도 5에 비하여 후속 공정에서의 Sweep, Offset 등의 작업이 용이할 수 있으나, 상술한 점열을 신규로 생성하는 것에 의해 데이터의 사이즈가 다소 커지는 경향이 있다.

이상과 같은 도 4 또는 도 5의 실시예에 따르면, 복수 개의 조각곡선을 이루어진 곡선의 형상정보를 이용하여 상기 복수 개의 조각곡선을 하나의 단일 Spline곡선으로 생성시킬 수 있어, 상기 복수 개의 조각곡선에 관한 히스토리 없이 상기 단일 Spline곡선만을 이용하여 상기 Pro/E 상에서의 프레스 금형 설계 공정을 용이하게 할 수 있다.

즉, 수백 개로 나누어진 조각곡선은 설계작업시 곡선의 선택을 반복적으로 하여 효율을 떨어뜨리는 문제점도 있으나, 설계 변경 작업시에 곡선의 토폴로지(곡선의 갯수, 연결성 등)를 변화시켜서 추후 곡선의 교체(Replace) 작업이 곤란할 수 있고 설계 변경시 많은 재작업이 수반되는 원인이 되기도 한다. 따라서, 임의의 곡선들을 상기 Spline곡선과 같이 하나로 연결하는 것에 의하면 곡선의 선택이 용이해짐과 동시에 곡선의 토폴로지를 하나로 일정하게 유지할 수 있으므로 설계 변경 작업을 매우 용이하게 하는 효과가 있다.

한편, 상기 생성된 Spline곡선을 이용하여 아래와 같은 방법에 의해 프레스 금형을 용이하게 설계할 수 있다.

즉, 상기 Spline곡선 생성 단계(131a)에서 생성된 Spline곡선을 이용하여, 도 6과 같이, 상기 선택부(110)로부터 입력받은 점의 간격 또는 점의 갯수 정보에 따라, 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 Spline곡선을 따라 일정 간격의 복수 개의 점을 생성할 수 있다(S131b).

즉, 사용자에 의해 입력 설정받은 점의 간격을 이용하여 해당 Spline곡선 상에 해당 간격마다 점을 복수 개로 생성하는 것, 또는 상기 사용자에 의해 입력 설정받은 점의 갯수 정보를 이용하여 해당 Spline곡선 상에 상기 해당 갯수 만큼의 점을 복수 개로 생성할 수 있다.

여기서, 상술한 바와 같이 점이 생성된 상태에서 상기 선택부(110)에 의해 상기 Spline곡선이 다른 형태의 Spline곡선으로 대체(Replace)되는 경우, 상기 비히스토리생성부(130)는 상기 대체된 다른 Spline곡선을 기준으로 하여 상기 복수 개의 점을 자동 업데이트 생성하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 점은 해당 Spline곡선의 파라메터값을 이용하여 만들어지므로, 설계 변경이 필요한 경우 등에 있어서 상기 사용자에 의해 원래의 Spline곡선이 다른 Spline곡선으로 대체되는 경우, 상기 다른 Spline곡선 상에 상기 점이 자동으로 생성될 수 있도록 함에 따라 설계 변경 시간을 단축할 수 있고 설계 과정을 용이하게 할 수 있다.

현재 Pro/E를 이용하여 프레스 금형을 설계하는 과정에서 어떠한 경우에는 곡선의 성질에 따라서 Sweep 곡면이나 Offset이 생성되지 않는 경우가 빈번히 발생되게 되는데, 이러한 경우 설계자는 기존의 곡선을 근사하게 표현하는 새로운 곡선을 만들기 위하여 기존의 곡선 위에 수백 개의 점을 마우스 조작 등과 같은 수작업을 통해 직접 만드는 경우가 있어 설계 시간과 인력이 크게 낭비되는 문제점이 있 다.

여기서, 이상과 같은 점 생성 단계(S131b)에 따르면, 상술한 수작업이 수반되는 경우에 대응하기 위하여, 임의의 Spline곡선을 선택받으면 필요한 만큼의 점을 자동으로 생성해 주어 추후 점 투영, 스케치라인 생성, 옵셋라인 생성 등을 이용한 새로운 근사곡선의 생성이 가능하여 금형 설계시간을 크게 단축시킬 수 있다.

한편, 상술한 점 생성 단계(S131b)의 예는 하나의 Spline곡선을 대상으로 설명을 하고 있으나, 본 발명은 상술한 예로 한정되는 것은 아니며 하나 이상의 복수 개의 Spline곡선에 관하여 주어진 점의 간격 또는 주어진 점의 갯수에 따른 점을 각 Spline곡선에 동시 생성되도록 구성될 수 있음은 물론이다. 이 또한 설계 시간을 크게 단축시킬 수 있는 효과가 있으나, 다만 이러한 경우에는 각 Spline곡선에 관한 파라메터값이 Spline곡선별로 서로 상이하므로, 복수 개의 Spline곡선 중에서 특정 Spline곡선이 타 Spline곡선으로 대체되더라도 해당 Spline곡선에 관한 점이 자동 업데이트 되는 구성은 이용될 수 없다.

한편, 상기 점 생성 단계(S131b) 이후에는, 도 7과 같이 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 생성된 복수 개의 점을 상기 Spline곡선의 상측 또는 하측을 향해 수직 투영한다(S131b; 점 투영 단계).

또한, 상기 비히스토리생성부(130)는 도 7과 같이 상기 수직 투영된 복수 개의 점을 순차적으로 연결하여 하나의 스케치라인을 생성한 후(131d; 스케치라인 생성 단계), 상기 생성된 스케치라인의 내곽 또는 외곽으로 옵셋을 부여하여 옵셋라인을 생성한다(131e;옵셋라인 생성 단계).

즉, 투영된 점을 이용하여 새로운 스케치라인을 생성하며, 이러한 스케치라인 및 스케치라인에 관한 옵셋라인을 이용하여 도 8과 같은 3D 금형이 형성이 가능할 수 있다.

즉, 이러한 점 생성 단계(S131b) 내지 옵셋라인 생성 단계(S131e)에 따르면,특히 자동차 하형 부분의 Rib부위 금형 설계를 용이하게 하며, 아울러 설계 변경된 새로운 Spline곡선으로 대체 적용되는 경우, 상기 Spline곡선에 생성된 복수개의 점을 자동 업데이트를 통해 재생성하는 것에 의해 설계 변경 작업을 용이하게 함과 동시에 해당 모델의 관리 또한 용이하게 하는 이점이 있다.

다시 말해서, 상기 스케치라인을 옵셋 지정하여 옵셋라인을 설정한 다음에 이를 이용하여 금형의 Rib를 생성해 놓으면 다음의 설계 변경 단계에서는 설계 변경될 Spline곡선으로 대체 변경하는 것만으로 원래의 형상 및 Offset된 형상이 한번에 업데이트되는 이점이 있고 이러한 방법으로 금형의 Rib를 설계할 경우 작업시간을 크게 단축시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 CATIA에서 불러온 여러 단계의 히스토리를 갖는 형상을 Pro/E에서 해당 형상에 대한 이전의 히스토리가 없는 비히스토리 기반의 형상으로 변환 생성함에 따라, 상기 형상에 대한 기존의 기하학적인 형상은 그대로 이용하되, 후 공정에서 필요없는 이전의 히스토리 및 파라메터와의 연결을 끊어서 캐드 모델을 가볍게 하는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 9 내지 도 11과 같이, 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 Spline곡선 생성 단계(S131a)에서 생성된 Spline곡선들에 대하여, 서로 떨어진 Spline곡선 간에 하나의 Spline을 삽입하여 곡선을 연결하는 곡선 삽입 단계, 해당 Spline곡선을 특정 위치까지 연장하는 곡선 확장 단계, 또는 해당 Spline곡선을 특정 위치까지 잘라내는 곡선 자르기 단계를 포함할 수 있다.

도 9의 경우는 상기 곡선 삽입 단계로서, 일단이 상호 이격된 두 Spline곡선(파란 곡선) 사이에 하나의 Spline(빨간 곡선)이 삽입되어 상기 두 Spline곡선이 이어지도록, 상기 선택부(110)로부터 지정받은 상기 두 Spline곡선의 각 일단 사이에 상기 하나의 Spline이 삽입되는 경우를 나타낸다.

즉, 상기 선택부(110)가 곡선 연결 대상인 두 Spline곡선을 사용자로부터 선택받으면, 상기 비히스토리생성부(130)는 상기 선택받은 두 Spline곡선 간의 서로 가까운 지점을 탐색한 후 상기 가까운 지점 간의 탄젠트 값(곡률)을 지속적으로 연산하여 상기 하나의 Spline을 삽입하여 두 Spline곡선을 하나의 Spline곡선으로 연결하게 된다.

현재 Pro/E에서 두 개의 곡선 사이에 원하는 탄젠트 곡선을 삽입하기 위해서는 최소 12번의 마우스 클릭 및 키보드 입력을 거쳐야 하므로 곡선을 정리할 때 곡선 사이를 탄젠트 곡선으로 연결하는 작업의 횟수가 많은 단점이 있으나, 본 발명에 따르면, 단 두 세번의 마우스 클릭(곡선 삽입 메뉴 선택-두 Spline곡선 선택)으로 새로운 Spline을 삽입할 수 있는 효과가 있다.

또한, Pro/E는 범용의 캐드 시스템이므로, 곡선이 지나가는 점과 탄젠트값 등을 모두 지정받아 하나의 곡선을 삽입할 수 있는 기능을 기본적으로 제공하고 있으나 이런 기능은 원하는 다양한 형태의 곡선을 생성하고자 할 때에는 유용하나 프 레스 금형 설계 작업에서와 같이 두 개의 곡선 사이에 탄젠트가 연속인 곡선을 반복적으로 삽입하고자 할 때에는 작업의 단계가 많아져서 오히려 불편한 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 두 개의 Spline곡선을 선택하면 각각의 서로 가까운 점을 찾은 후 그 점에서의 탄젠트를 구하여 자동으로 하나의 곡선을 삽입할 수 있어 설계의 간소화를 실현할 수 있다.

한편, 도 10의 경우는, 상기 곡선 확장(Extend) 단계로서, 상기 선택부(110)로부터 특정 Spline곡선이 확장될 방향 또는 위치를 지정받아 상기 특정 Spline곡선을 상기 지정받은 방향 또는 위치로 연장하는 기능이다.

주어진 곡선을 한 방향으로 늘리는 기능은 Pro/E에서는 기본적으로 제공되지 않는 기능으로서, 본 발명에서는 간단한 마우스 조작을 통해 기존의 곡선을 길이가 늘어난 새로운 곡선으로 생성할 수 있다.

한편, 도 11의 경우는, 상기 곡선 자르기(Trim) 단계로서, 상기 선택부(110)로부터 특정 Spline곡선의 일부가 삭제될 위치(도 11에서 점 부분)를 지정받아 상기 특정 Spline곡선의 일부를 상기 지정받은 위치만큼 자르는 기능이다.

Pro/E에서는 곡선의 자르기(Trim) 기능이 있지만 이를 사용하기 위해서는 약 5회의 마우스 클릭이 필요하며 또한 기존에 사용하던 모드에서 빠져 나와서 Edit-> Trim Menu를 선택해야 하므로 실제 사용 단계가 복잡하고 불편한 단점이 있다.

본 발명에 따르면, 이를 현재의 모드에서 단지 세 번의 마우스 클릭(예를 들면, 곡선선택-Trim 위치 선택-남길 방향선택)만으로 간단히 실행할 수 있어 곡선의 반복적인 자르기 작업 수행시 작업을 용이하게 할 수 있다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 비히스토리 형상 생성 방법은, 상기 형상 선택 단계(S110)에서 선택받은 형상이 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 '곡선'인 경우에 관한 것으로서, 이하에서는 상기 선택받은 형상이 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 '곡면' 또는 상기 '곡면에 관한 특정 가장자리(edge) 부분'인 경우에 관한 비히스토리 형상 생성 방법에 관하여 도 12 내지 도 17을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하고자 한다.

여기서, 상기 CATIA에서 설계된 곡면이 수천 개의 조각으로 나뉘어져 있으므로 CATIA에서 Pro/E 상으로 불러온 곡면 또한 상술한 바와 같은 수천 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면일 수 있으므로 아래와 같은 본 발명의 실시예가 요구된다.

먼저, 상기 형상 선택 단계(S110)에서 상기 형상은, 도 12와 같이, '복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면에 관한 특정 가장자리(edge)' 부분일 수 있다.

즉, 상기 선택부(110)가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면에 관한 특정 가장자리(edge) 부분(도 12의 파란 곡선)을 선택(S110)받은 이후에는 상기 특정 가장자리(edge) 부분에 관한 형상정보를 추출하게 된다(S120).

여기서, 상기 특정 가장자리(edge) 부분의 곡선 또한 복수 개의 조각곡선으로 이루어질 수 있다.

이러한 경우, 상기 비히스토리 형상 생성 단계(S130)시, 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 상기 곡면에 관한 이전의 히스토리를 제거하고, 상기 선택부(110)에 의해 선택받은 상기 곡면의 상기 특정 가장자리(edge) 부분을 하나의 곡선으로 추출한 상태의 비히스토리 형상을 생성하게 된 다(S132a).

일반적으로 Pro/E에서 Solid/Surface의 가장자리(edge)는 Solid/Surface를 정의하는 데에만 사용되며 이를 다른 곳에 이용할 수 없게 되어 있다. 그러나, 실제 설계 단계에서는 이 가장자리(Edge)를 하나의 곡선으로 추출하여 새로운 형상을 만들고자 하는 경우가 많이 있으므로, 본 발명과 같은 경우 상술한 바와 같이, 상기 Solid/Surface의 곡면에 관한 가장자리(edge)를 다른 작업에 사용할 수 있는 곡선으로 생성할 수 있는 기능을 갖는다. 예를 들면, 상기 비히스토리 형상으로 생성된 가장자리(edge)의 곡면 부분을 복사하여 타 설계에 이용할 수 있다.

즉, 실질적으로 Pro/E에서 모델링에 사용이 곤란한 Solid/Surface의 가장자리(edge) 부분을 사용이 용이한 독립적인 객체(Entity)를 갖는 곡선으로 생성할 수 있게 된다.

한편, 도 12는 상기 특정 가장자리(edge)를 2개(도 12에 도시된 2개의 파란곡선)로 선택받은 경우로서, 도 12와 같이 상기 선택부(110)에 의해 상기 곡면 상에서 상기 특정 가장자리(edge)를 복수 개로 선택받는 경우, 복수 개의 상기 특정 가장자리(edge) 부분에 관하여 추출된 각 곡선을 하나의 형상으로 그룹화한 비히스토리 형상을 생성할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예와 같이, 복수 개의 특정 가장자리(edge)에 관하여 추출된 각 곡선을 하나의 그룹화된 비히스토리 형상으로 묶는 경우, 해당 복수 개의 가장자리(edge) 곡선의 선택, 복사를 한번에 수행할 수 있어 타 설계 작업의 이용을 용이하게 하고 설계 시간을 단축할 수 있다.

한편, 도 4 또는 도 5와 같이, 복수개의 조각곡선으로 이루어진 곡선을 하나의 Spline곡선으로 연결한 상태의 비히스토리 형상을 생성하는 경우에는, 해당 곡선의 원래의 토폴로지(해당 곡선에 관한 곡선 갯수, 연결성, 아크, 곡선 내부에 직선이 포함된 여부 등)를 버리고 하나의 Spline곡선으로 생성되는 반면, 상술한 도 12와 같은 곡면의 가장자리(edge) 부분의 곡선에 관한 비히스토리 형상을 생성하는 경우는 해당 곡선의 토폴로지를 그대로 유지하면서 생성된다는 점에서 서로 상이할 수 있다.

한편, 이와는 다르게, 상기 형상 선택 단계(S110)에서 선택받은 상기 형상은, 도 13 내지 도 17과 같이, '복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면' 부분일 수 있다.

즉, 상기 선택부(110)가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면 중 특정 개수의 곡면 부분을 선택(S110)받은 이후에는 상기 특정 개수의 곡면 부분에 관한 형상정보를 추출하게 된다(S120).

이러한 경우, 상기 비히스토리 형상 생성 단계(S130)시, 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 상기 곡면에 관한 이전의 히스토리를 제거하고, 상기 복수 개의 조각곡면 중에서 상기 선택부(110)에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면 부분을 비히스토리 형상으로 생성할 수 있다(S33a).

예를 들어, 사용자의 조작에 의해 복수 개의 조각곡면 중, 10개의 조각곡면을 선택받는 경우, 상기 10개의 조각곡면 부분에 관한 비히스토리 형상을 생성할 수 있다.

이때, 상기 선택받은 해당 조각곡면에 관하여, 도 13과 같은 곡면 복사, 도 14 내지 도 16과 같은 곡면 병합, 도 17과 같은 경계면 재정의 단계가 더 수행될 수 있다.

도 13을 참고로 하여, 상기 곡면 복사 단계를 살펴보면, 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 복수 개의 조각곡면 중 상기 선택부(110)에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면을 복사할 수 있으며, 이러한 복사된 조각곡면은 다른 설계에 유용하게 이용 및 응용될 수 있으며 설계시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

즉, CATIA에서 Pro/E 측으로 Import되어 불러들인 곡면은 상기 Pro/E에서는 하나의 형상(Feature)으로 인식되므로, 이 곡면을 이용한 다른 작은 부품의 설계를 원하는 경우, 상기 하나로 인식되는 형상(Feature)를 그대로 복사해서 가져갈 수 밖에 없다. 또한 이상과 같은 방법으로 곡면을 많이 사용하는 경우에는 사용 횟수에 비례하여 모델의 크기가 증가하게 되므로 시스템에 과부하를 주게 되며 아울러 컴퓨터에서 다루기가 복잡하게 되는 문제점 있다.

그리고, 실제 곡면의 사용에 있어서는, 곡면의 전체를 사용하는 것이 아니고 필요한 일부분(평균 약 5% 미만)만 사용되는 경우가 많으므로, 본 발명과 같이 실제로 사용될 부분의 곡면만을 추출하여 데이터 사이즈가 작은 곡면으로 생성하여 복사 등의 방식으로 사용한다면 모델의 크기를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 하나의 실시예로서, 프레스 금형 설계에서 사용되는 곡면은 금형의 공법설계 단계에서 만들어진 레이아웃 곡면을 사용하게 되는데, 이 곡면은 판넬의 전체 형상을 가지고 있기 때문에 작은 스틸(Steel) 조각에서도 이 곡면을 사용한다면 곡면 전체를 복사해서 가져가야 하는 단점이 있다.

그래서 필요한 곡면만을 선택하여 도 13과 같이 기존의 Solid Surface를 새로운 하나의 Import Feature를 만들어서 사용하면 모델링의 간편성 및 데이터의 경량화를 이룰 수 있게 된다. 이러한 본 발명에서는 곡면의 종류(평면, Torus, Cylinder, Spline, B-Spline, 등)에 관계없이 선택된 하나 또는 그 이상의 특정 개수의 조각곡면을 똑같은 곡면으로 재생성하여 하나의 Import Feature로 만들 수 있도록 하고 있다.

한편, 도 14 내지 도 16을 참고로 하여, 상기 곡선 병합 단계를 살펴보면, 상기 조각곡면 중에서 상기 선택부(110)에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면을 하나의 단일 곡면으로 병합할 수 있다.

즉, 도 14의 조각곡면(Feature_1, 빨간곡면) 및 도 15의 조각곡면(Feature_2, 빨간곡면)을 각각 선택받은 후, 병합 명령을 실행하면 도 16과 같이 하나로 병합된 단일 곡면으로 생성될 수 있다.

한편, 도 17을 참고로 하여, 상기 경계면 재정의 단계를 살펴보면, 상기 선택부(110)에 의해 선택받은 특정 조각곡면에 대한 새로운 경계면을 상기 특정 조각곡면에 대한 경계면으로 재정의할 수 있다.

즉, 곡면의 외곽면을 새로이 정의하여 재정의된 곡면을 생성하는 것으로서, 예를 들면, 해당 조각곡면에 관한 원래의 경계면을 이용하지 않고 사용자에 의해 임의적으로 새로이 정의된 경계면을 설계에 이용하고자 하는 경우, 도 17의 예와 같은 원형의 해당 조각곡면에 관한 경계면(Boundary)을 사용자의 마우스 조작 등에 의해 일일이 새로이 그려서 작성한 후, 작성된 경계면을 해당 조각곡면의 경계면으로 재정의 실행시킴에 따라 원하는 재정의된 경계면을 이용하여 설계 가능하다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 18과 같이, 상기 곡면 중 금형의 절단부위에 대응되는 특정 곡면 부위에 전단플레이트(Shear Plate)가 삽입되도록, 상기 선택부(110)로부터 상기 특정 곡면 중 상기 전단플레이트가 삽입될 길이에 대한 양단의 위치 및 상기 전단플레이트의 높이를 설정받아 상기 비히스토리생성부(130)가 상기 특정 곡면 부위에 상기 전단플레이트(도 18의 주황색 부분)를 삽입할 수 있다.

즉, 프레스 금형이 철판을 절단하는 경우에 절단 하중을 분산시키기 위하여 프레스 금형의 절단부가 한번에 절단되지 않고 순차적으로 가위처럼 절단되도록 하기 위하여 금형의 절단 부위에 전단 플레이트(Shear plate)를 부착해야 하는데, 실제로 Pro/E에서 이러한 전단 플레이트를 삽입하기 위해서는 기준선을 생성하고 형상을 만드는 다소 복잡한 과정을 거치게 된다.

그러나, 본 발명에 따르면, 도 18과 같이, 전단플레이트에 관한 양 기준 가장자리(도 18의 PNT0과 PNT1)와 높이 정보를 선정 받으면 전단플레이트가 자동 삽입될 수 있도록 함에 따라 설계를 간소화할 수 있다.

이러한 상기 전단플레이트에 관하여 본 발명에서는 Pro/E의 Variable Section Sweep을 이용하여 개발하였다. 그런데, Pro/E에서 제공하는 Pro/TOOLKIT은 Variable Section Sweep기능을 직접 제공하지 않기 때문에 본 과제에서는 Variable Section Sweep을 User Defined Feature로 정의한 다음에 이 User Defined Feature를 Pro/TOOLKIT에서 불러서 Shear를 생성하는 방법으로 구현하였다.

이러한 상기 전단플레이트에 관한 기본적인 구성은 프로그램의 라이브러리에 저장되어 불러올 수 있도록 구성될 수 있으며, 라이브러리로 불러온 이후에는 상술한 플라이트의 양단 위치 설정 및 높이 설정에 의해 간단히 삽입될 수 있음은 물론이다.

이상과 같은 전단플레이트 삽입 기능은 구조부에 약한 부위가 있는 경우 보강을 하기 위한 기능으로도 동시에 사용 가능한 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 19와 같이, 면적추산부(미도시)가 상기 곡면마다 지정된 색상에 관한 면적을 색상별로 합산하여 색상별 면적정보를 출력 제공하는 면적연산 및 제공 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 기술구성에 관한 배경을 살펴보면, H자동차를 비롯한 프레스 금형 설계업체에서의 실제 설계 과정에서는 후가공 방법에 대응되도록 설계된 면의 색을 달리 주는 방법으로 설계를 하고 있다.

그 이유는 면을 색상별로 구분하는 경우, 후공정의 담당자가 면의 색상을 이용하여 후작업을 참고할 수 있어서 작업이 용이하고 작업 오류를 방지할 수 있기 때문이다.

즉, 프레스 금형 설계 시에는 후공정의 작업 방법(면삭작업, 밀링작업 등)에 따라서 곡면의 색을 구분하여 모델링 하도록 표준으로 설정되어 있다(예를 들면, 상기 면삭작업은 흰색, 밀링작업을 붉은색 등으로 설정).

그런데, 후공정에서의 가공 시간 등을 추정하기 위해서는 작업 대상 면의 면적을 합산하여야 하는데 기존의 방법으로는 Pro/E 내에서 각 면당 면적을 구하여 수작업을 이용하여 합산하는 방법을 사용하고 있으며, 이러한 경우 작업 시간이 장시간 소요되고 작업자의 실수에 의해 오류가 발생될 우려가 있으며 이는 또한 후작업 상에서의 오류를 유발할 수 있는 문제점이 있다.

더 상세하게는, 상기 Pro/E는 기본적으로 곡면의 면적을 구하는 기능이 제공되고 있으나, 현재 제공되고 있는 기능은 면적을 구하고자 하는 면을 일일이 하나씩 선택하여 구하도록 되어 있으며, 실질적인 실무에서는 곡면 하나하나의 면적보다는 면적의 합계를 구하는 일이 더 중요하다.

따라서, 본 발명에 따르면, 동일한 색상을 갖는 곡면의 면적을 구한 후 자동 합산하여 도 19와 같이 하나의 테이블 형태로 디스플레이할 수 있으며, 더 상세하게는 전체 솔리드 곡면에서 모든 곡면을 색상별로 구분하여 엑셀 시트(Excel Sheet) 형태로 출력시키는 기능을 포함하여 구성됨에 따라 사용자의 편의성을 증진시킬 수 있다.

그러한 실시예로서, 사용자로부터 면적 정보를 원하는 특정 색상의 일 곡면 부분을 상기 선택부(110)가 선택받는 즉시 상기 선택받은 곡면과 동일 색상을 갖는 곡면의 면적을 모두 합산하여 표시하는 기능, 또는 상술한 특정 곡선의 선택 없이 전체 Solid 내의 모든 곡면에 관한 색상별 면적을 합산하여 색상별로 제공하는 기능 등을 포함할 수 있으며, 이러한 기능은 후공정에서의 작업시간 예측 등에 필수적인 구성으로 작용될 수 있다.

한편, 이상 상술한 바와 같은 본 발명의 'Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법을 위한, 상기 선택부(110), 형상추출부(120), 비히스토리생성 부(130) 및 면적추산부(미도시)의 구성은 상기 Pro/E에서 제공하는 Pro/TOOLKIT의 프로그래밍에 의해 Pro/E 상에서 구현되는 기술 구성으로서, 본 발명에서는 상기 각 구성요소를 각각 따로 분류하여 명명하고 있으나 반드시 상술한 예로 한정하는 것은 아니다. 즉, 각 구성요소의 상호 구분됨이 없이 상기 Pro/E 상에서 프로그램에 의해 통합 구현되는 제어부 등과 같은 단일 구성요소로 구현될 수 있음은 물론이다,

이하에서는, 이상과 같은 본 발명에 따른 개발 기능들을 H자동차의 설계자들과 함께 실제 적용해본 결과에 관하여 아래의 표 1의 데이터를 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

[표 1]

여기서, 실제 금형설계는 자동차의 개발 현황 및 기타의 여건에 따라서 수행되기 때문에 설계시간이 많이 걸리므로 이미 설계가 완료된 금형을 이용하여 부분적으로 기존의 설계를 새로운 기능으로 재설계하는 방식으로 적용 시험하였다.

아울러, 설계 변경과정에서 본 연구에서 개발한 기능들이 효과를 발휘할 수 있는지도 시험하여 본 결과, 아래의 표 1과 같은 객관적인 비교 데이터를 얻을 수 있었으며 기능 비교 부분에 있어서는 약 90% 이상의 시간을 단축할 수 있었다.

그런데 실제 설계에서 본 기능이 쓰이는 범위는 다소 한정적이기 때문에 본 연구에서 개발한 기능을 이용할 경우 전체적인 금형 설계시간이 약 10% 내지 15% 정도로 단축될 수 있으리라 예상된다.

종합하여 볼 때, 본 발명의 기술적 성과로는, 실제 현장에 적용 가능한 프로그램의 개발, Pro/TOOLKIT을 이용한 Pro/E의 API 프로그램 개발 기술 습득, Pro/E를 이용한 프레스 금형의 설계 기술의 확보, 금형설계에 필요한 3D CAD System의 수요 확보 등의 성과가 있다.

경제적 성과의 측면을 살펴보면, 본 연구의 결과물을 시험 적용한 결과 그 성과가 매우 뚜렷하여 H자동차뿐만 아니라 관련 협력설계 회사들의 실제 구매 수요의 확보가 가능한 상태이며, 아울러 기타 프레스 금형 설계 및 제작 업체에서도 관심을 표명하여 관련된 각 분야에 관한 수요 확충 및 판매 범위가 넓어질 것으로 예상되며, 본 기술을 수용하고자 하는 업체 측의 컨설팅을 통해 본 결과물의 판매 및 이로 인한 부가 매출이 상당할 것으로 기대된다.

따라서, 이상과 같은 본 발명은 상품화되는 즉시 시장에서 충분히 경쟁력이 있게 사용될 수 있으리라 판단된다.

또한, 현재 CATIA 및 UG에서 만들어지고 있는 차체 설계 데이터는 Pro/E에서 금형 설계용으로 사용하기에는 매우 무겁고, 데이터의 전달 과정에서 곡면이 찢어 지거나 누락되는 등의 일이 빈번히 발생되어 곡면의 정리 작업시 시간이 많이 소요되며, 해당 곡면을 프레스 금형 설계 작업에서 사용할 수 있도록 새로운 Offset 곡면을 생성하는 기능 등이 더욱 요구되고 있다.

이러한 면의 정리 및 곡면의 처리 작업 역시 프레스 금형 설계 시간에서는 약 5% 내지 10% 정도를 차지하는 부분이나, 본 발명과 같은 효율적인 방법을 이용하여 상술한 작업들을 자동화하는 경우, 상기 곡면 정리 작업 및 Offset 설정 작업 시간을 단축할 수 있다. 뿐만 아니라, 기존의 히스토리로 인하여 곡면이 무거워져서 면정리 작업이 마지막 단계 시행되던 종래의 방식을 탈피하여, 초기 단계에서 상술한 작업들을 금형의 전체 형상을 미리 보면서 수행할 수 있어 금형의 설계자로 하여금 좀 더 효율성 있고 오류 발생률을 감소시킬 수 있는 설계를 유도할 수 있으며 이에 따라 금형의 품질을 향상시킬 수 있는 계기가 될 수 있다.

또한, 이상과 같이 정리된 곡면을 패턴 가공에서 사용할 수 있도록 하는 경우 프레스 금형 설계에서 데이터의 전달 및 변환에 따르는 부가적인 비용 및 시간을 절감할 수 있어 전반적인 프로세스 능력 향상에 크게 일조할 수 있을 것으로 판단된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법을 위한 시스템 구성도,

도 2는 도 1의 시스템을 이용한 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법의 흐름도,

도 3은 본 발명의 방법을 위한 Pro/E의 대표 화면 구성도,

도 4 내지 도 5는 도 1의 형상 선택 단계에서 선택받은 형상이 '복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선'인 경우, 상기 각 조각곡선을 하나의 Spline곡선으로 연결한 상태의 비히스토리 형상을 생성하는 Spline곡선 생성 단계를 나타내는 구성도,

도 6는 도 4 또는 도 5에 의해 생성된 하나의 Spline곡선에 관한 점 생성 단계를 나타내는 구성도,

도 7은 도 6의 점 생성 단계 이후 점 투영 단계, 스케치라인 생성 단계 및 옵셋라인 생성 단계를 나타내는 구성도,

도 8은 도 7을 이용하여 형성된 금형의 실시예를 나타내는 3D 구성도,

도 9 내지 도 11은 도 4에 의해 생성된 Spline곡선들 간을 연결하는 곡선 삽입 단계, 특정 Spline곡선에 관한 곡선 확장 단계, 특정 Spline곡선에 대한 곡선 자르기 단계에 관한 실시예를 나타내는 구성도,

도 12는 도 1의 형상 선택 단계에서 선택받은 형상이 '복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면에 관한 특정 가장자리(edge)'인 경우에 관한 비히스토리 형상 생 성 단계를 나타내는 구성도,

도 13 내지 도 17은 도 1의 형상 선택 단계에서 선택받은 형상이 '복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면'인 경우에 관한 비히스토리 생성을 이용한 곡면 복사 단계, 곡선 병합 단계, 경계면 재정의 단계에 관한 실시예를 나타내는 구성도,

도 18은 금형의 절단부위에 대응되는 특정 곡면부위에 전단플레이트가 삽입되는 실시예를 나타내는 구성도,

도 19는 곡면마다 지정된 색상에 관한 면적을 색상별로 합산하여 테이블 형태로 출력 제공하는 면적연산 및 제공 단계를 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...선택부 120...형상추출부

130...비히스토리생성부

Claims (10)

1. 프레스 금형 설계를 위한 Pro/ENGINEER(Pro/E)의 환경 하에서 상기 Pro/E가 제공하는 API(Application Programming Interface) 프로그램인 Pro/TOOLKIT을 이용하여, 특정 형상에 관한 이전의 히스토리를 가지지 않는 비히스토리 기반의 비히스토리 형상을 생성하는 방법에 있어서,

   선택부가 원하는 곡선 또는 곡면의 형상을 선택받는 형상 선택 단계;

   형상추출부가 상기 선택된 형상에 관한 형상정보를 추출하는 형상정보 추출 단계; 및

   비히스토리생성부가 상기 추출된 형상정보에 관한 이전의 히스토리를 제거한 상태의 비히스토리 형상을 생성하는 비히스토리 형상 생성 단계를 포함하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 형상 선택 단계에서 상기 형상은,

   복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선이고,

   상기 비히스토리 형상 생성 단계는,

   상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡선으로 이루어진 곡선에 관한 이전의 히스토리를 제거하고 상기 선택부에 의해 선택받은 상기 복수 개의 조각곡선을 하나의 Spline곡선으로 연결한 상태의 비히스토리 형상을 생성하되, 상기 각 조각곡선의 접선 방향과 곡률을 유지하면서 상기 Spline곡선을 생성하거나 또는 상기 각 조각곡선을 따라 일정간격 샘플링된 점열을 서로 연결하는 것에 의해 상기 Spline곡선을 생성하는 Spline곡선 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 Spline곡선 생성 단계 이후에는,

   상기 선택부로부터 입력받은 점의 간격 또는 점의 갯수 정보에 따라, 상기 비히스토리생성부가 상기 Spline곡선을 따라 일정 간격의 복수 개의 점을 생성하는 점 생성 단계;

   상기 비히스토리생성부가 상기 생성된 복수 개의 점을 상기 Spline곡선의 상측 또는 하측을 향해 수직 투영하는 점 투영 단계;

   상기 비히스토리생성부가 상기 수직 투영된 복수 개의 점을 순차적으로 연결하여 하나의 스케치라인을 생성하는 스케치라인 생성 단계; 및

   상기 비히스토리생성부가 상기 생성된 스케치라인의 내곽 또는 외곽으로 옵셋을 부여하여 옵셋라인을 생성하는 옵셋라인 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 점 생성단계는,

   상기 점이 생성된 상태에서 상기 선택부에 의해 상기 Spline곡선이 다른 Spline곡선으로 대체되는 경우, 상기 비히스토리생성부는 대체된 상기 다른 Spline곡선을 기준으로 하여 상기 복수 개의 점을 자동 업데이트 생성하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   일단이 상호 이격된 두 Spline곡선 사이에 하나의 Spline이 삽입되어 상기 두 Spline곡선이 이어지도록 상기 선택부로부터 지정받은 상기 두 Spline곡선의 각 일단에 상기 하나의 Spline이 삽입되는 곡선 삽입 단계, 상기 선택부로부터 특정 Spline곡선이 확장될 방향 또는 위치를 지정받아 상기 특정 Spline곡선을 상기 지정받은 방향 또는 위치로 연장하는 곡선 확장 단계, 상기 선택부로부터 특정 Spline곡선의 일부가 삭제될 위치를 지정받아 상기 특정 Spline곡선의 일부를 상기 지정받은 위치만큼 자르는 곡선 자르기 단계 중, 적어도 하나 이상의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 곡선 삽입 단계는,

   상기 선택받은 두 Spline곡선 간의 서로 가까운 지점을 탐색하여 상기 가까운 지점 간의 탄젠트 값을 연산하여 상기 하나의 Spline이 삽입되는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 형상 선택 단계에서 상기 형상은,

   복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면에 관한 특정 가장자리(edge)이고,

   상기 비히스토리 형상 생성 단계는,

   상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 상기 곡면에 관한 이전의 히스토리를 제거하고 상기 선택부에 의해 선택받은 상기 곡면의 상기 특정 가장자리 부분을 하나의 곡선으로 추출한 상태의 비히스토리 형상을 생성하며, 상기 선택부에 의해 상기 곡면 상에서 상기 특정 가장자리를 복수 개로 선택받는 경우, 복수 개의 상기 특정 가장자리 부분에 관하여 추출된 각 곡선을 하나의 형상으로 그룹화한 비히스토리 형상을 생성하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 형상 선택 단계에서 상기 형상은,

   복수 개의 조각곡면으로 이루어진 곡면이고,

   상기 비히스토리 형상 생성 단계는,

   상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡면으로 이루어진 상기 곡면에 관한 이전의 히스토리를 제거하고 상기 복수 개의 조각곡면 중에서 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면 부분을 비히스토리 형상으로 생성하며,

   상기 비히스토리생성부가 상기 복수 개의 조각곡면 중 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면을 복사하는 곡면 복사 단계, 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 개수의 조각곡면을 하나의 단일 곡면으로 병합하는 곡면 병합 단계, 상기 선택부에 의해 선택받은 특정 조각곡면에 대한 새로운 경계면을 상기 특정 조각곡면에 대한 경계면으로 재정의하는 경계면 재정의 단계, 중 적어도 하나 이상의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 곡면 중 금형의 절단부위에 대응되는 특정 곡면 부위에 전단플레이트(Shear Plate)가 삽입되도록, 상기 선택부로부터 상기 특정 곡면 중 상기 전단플레이트가 삽입될 길이에 대한 양단의 위치 및 상기 전단플레이트의 높이를 설정받아 상기 비히스토리생성부가 상기 특정 곡면 부위에 상기 전단플레이트를 삽입하는 전단플레이트 삽입 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.
10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

    면적추산부가 상기 곡면마다 지정된 색상에 관한 면적을 색상별로 합산하여 색상별 면적정보를 테이블 형태 또는 엑셀시트(Excel Sheet) 형태로 출력 제공하는 면적연산 및 제공 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Pro/E 환경에서 비히스토리 기반의 형상 생성 방법.

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