KR20120050597A - Hot forming apparatus using thermal deformation predicting for curved plates in ship and method therof - Google Patents

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KR20120050597A
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문승환
현충민
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for processing a curved outer panel of a hull using the estimation of thermal deformation are provided to automatically create a grid necessary for finite element analysis by utilizing heating information, measured curve information, and property information on a curved outer panel of a hull. CONSTITUTION: An apparatus for processing a curved outer panel of a hull using the estimation of thermal deformation comprises a calculation control unit(110), a deformation prediction simulator(120), and a hot-forming device(130). The calculation control unit creates heating information for automated heat treatment of a curved outer panel. The deformation prediction simulator receives the heating information and analyzes and predicts transformation shapes before actual heating. The hot-forming device processes the outer panel according to the predicted transformation.

Description

열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치 및 방법{HOT FORMING APPARATUS USING THERMAL DEFORMATION PREDICTING FOR CURVED PLATES IN SHIP AND METHOD THEROF}HOT FORMING APPARATUS USING THERMAL DEFORMATION PREDICTING FOR CURVED PLATES IN SHIP AND METHOD THEROF}

본 발명은 선체 가공 자동화에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to hull machining automation, and more particularly to a hull curved shell plate processing apparatus and method using heat deformation prediction.

일반적으로, 선박의 선수와 선미부분은 유체역학적으로 저항을 최소화하고, 선박의 성능을 향상시킬 목적으로 곡면으로 구성되어 있다.In general, the bow and stern portion of the ship is hydrodynamically designed to minimize the resistance and improve the ship's performance.

선체의 곡면 부분은 선박 건조과정에서 평평한 강재를 기계적인 방법 혹은 열을 가하여 발생되는 열 변형을 이용하여 제작될 수 있다.The curved part of the hull can be manufactured using mechanical methods or heat deformation generated by applying heat to flat steel during shipbuilding.

곡면 형상이 단순한 부분은 프레스나 롤링(rolling) 등의 기계적인 방법으로 제작할 수 있지만 복잡한 굴곡을 가진 부분은 기계적인 방법 대신 열 변형(thermal deformation)을 통하여 굴곡을 형성하여 곡면 부재를 제작한다.Parts with simple curved shapes can be manufactured by mechanical methods such as pressing or rolling, but parts with complicated bends are formed by thermal deformation instead of mechanical methods to form curved members.

열을 이용한 제작은 산소와 프로판 혼합 가스 또는 산소와 에틸렌 혼합가스를 이용한 연소열을 이용하여 숙련된 작업자에 의하여 이루어지고 있으며, 일부 기술개발을 통하여 고주파 유도가열장치를 이용한 자동화 장치도 개발되어 사용되고 있다.The production using heat is made by skilled workers using combustion heat using oxygen and propane mixed gas or oxygen and ethylene mixed gas, and through some technology development, an automated device using high frequency induction heating apparatus has been developed and used.

이러한 가열작업을 수행할 때 어느 위치에 어떠한 크기의 열량으로 가열을 수행하는가에 따라 가공 효율은 큰 차이를 보일 수 있다. 실제 숙련된 작업자간에도 동일 형상을 가공하는 과정과 가공효율은 큰 차이를 보이고 있다.When the heating operation is performed, the processing efficiency may show a big difference depending on which position and the heating amount of heat is performed. In fact, even the skilled worker has a big difference in the process and processing efficiency of the same shape.

한편, 이러한 열 가공 과정의 자동화 장치 개발에서 중요하게 개발되어야 하는 기술로 인식되는 것은 목적하는 곡면형상, 즉 설계된 곡면형상으로 가공이 되도록 하는 가열의 위치와 가열 세기, 즉 가열정보를 계산해내는 것을 수행하는 부분이다.On the other hand, what is recognized as an important technology to be developed in the automated device development of the thermal processing process is to calculate the heating position and heating intensity, that is, heating information to be processed into the desired curved shape, that is, the designed curved shape is performed That's the part.

개발자에 따라 여러 가지 알고리즘을 통하여 이러한 가열 위치와 가열 세기를 결정하는 방법이 연구 중에 있다.According to the developer, a method for determining the heating position and the heating intensity through various algorithms is under study.

예컨대, 유한요소해석(finite element method)을 이용하여 가열 위치를 결정하는 방법과 설계형상과 그 설계형상이 평판으로 전개된 형상간의 기하학적인 특징을 추출하여 가열 위치를 결정하는 방법이 가장 주요한 방법론으로 채택되어 많은 연구와 다양한 개발이 수행되었다.For example, the method of determining the heating position by using a finite element method and the method of determining the heating position by extracting geometric features between the design shape and the shape where the design shape is developed into a flat plate are the most important methodologies. Many studies and various developments have been carried out.

예컨대, 종래의 선체 외판 곡면 가공 시스템은 선체 외판에 대한 설계 곡면과 계측 곡면을 최적의 곡면으로 정합하고 비교하여 형상차이를 계산한 후, 열변형 정보 데이터베이스에 근거하여 선체 외판의 곡면 가공을 위한 통합 가공 정보를 생성하는 가공 정보 생성 장치와, 가공 정보 생성 장치로부터 통합 가공 정보를 입력 받아 열간 가공을 자동으로 실행하는 열간 가공 자동화 수치 제어 장치를 포함할 수 있다.For example, the conventional hull shell surface processing system calculates the shape difference by matching and comparing the design surface and the measurement surface of the hull shell plate with the optimum surface, and then integrates the surface shell surface for surface machining based on the heat deformation information database. The apparatus may include a machining information generating device for generating machining information, and a hot machining automatic numerical control device for receiving integrated machining information from the machining information generating device and automatically executing hot machining.

그러나, 종래 기술의 선체 외판 곡면 가공 시스템은 적절한 가열 위치와 가열 세기를 포함한 가열정보만을 가공 자동화 수치 제어 장치의 가열장치에 제공할 뿐, 실제 가열작업을 수행한 이후의 형상에 대하여 어떠한 예측된 값을 제시하고 있지 않다.However, the prior art hull-surface curved processing system only provides heating information, including the appropriate heating position and heating intensity, to the heating apparatus of the automated machining numerical control system, and any predicted value for the shape after performing the actual heating operation. It is not presenting.

즉, 가공이 덜 된 현재 곡면을 계측을 통하여 입력 받은 뒤, 1차례 가열이 가능한 가열선 집합(set)을 제공하고, 가열장치를 통하여 실제 가열을 수행한 후 가공이 진행된 곡면을 다시 계측하여 설계형상과의 차이를 재분석한 후 다음 가열선 집합(set)을 산출해내는 방법이다.In other words, after inputting the current surface with less processing through measurement, it provides a set of heating wires that can be heated once, and it is designed by measuring the curved surface again after actual heating is performed through the heating device. After reanalyzing the difference from the shape, the next set of heating wires is calculated.

이는 실제로 가열작업을 수행하지 않고는 제시된 가열정보가 설계형상을 제작하기 위하여 올바른 정보인지 판단을 내릴 수 없는 단점이 있다.This is a disadvantage that it is not possible to determine whether the presented heating information is correct information to manufacture the design shape without actually performing the heating operation.

이러한 사유로 인하여 여러 가지로 제안되고, 개발되는 가열정보 계산 알고리즘이 실현가능하고, 실제 열 가공 작업에 유용하게 활용 가능 하겠는가에 대한 의문이 항상 존재하여왔다. 이를 확인해 보고자 유한요소해석 기술을 사용하여 열 변형을 예측하여 그 효용성을 검토하고 있다.Due to these reasons, there have always been questions about whether the proposed and developed heating information calculation algorithm is feasible and can be usefully used in actual thermal processing work. In order to confirm this, the thermal deformation is predicted using finite element analysis technology and its utility is examined.

종래 기술의 열변형 유한요소해석에서는 주로 상용 유한요소해석 소프트웨어(Nastran, Marc, Ansys, Abaqus 등)가 이용되고 있고, 그 소프트웨어의 해석방법으로는 크게 열탄소성해석법(Thermal elasto-plastic analysis)과 등가 하중법(Equivalent forces method)이 주를 이루었다.In conventional thermal deformation finite element analysis, commercially available finite element analysis software (Nastran, Marc, Ansys, Abaqus, etc.) is mainly used, and the analysis method of the software is largely based on thermal elasto-plastic analysis and thermal elasto-plastic analysis. Equivalent forces method dominated.

하지만 이러한 상용 유한요소해석 소프트웨어를 사용하여 계산을 수행하기 위해서는 곡면 형상을 유한요소격자로 나누고, 가열정보에서의 좌표에 열 하중과 가공과정에서의 경계조건을 입력하고, 계산을 수행하여, 그 결과를 분석함에 있어서 각 단계마다 해석을 수행하는 연구자가 모두 수작업으로 처리해야 하는 어려움이 수반되고 있다.However, in order to perform calculations using such commercial finite element analysis software, the curved surface is divided into finite element lattice, the thermal load and the boundary conditions in the machining process are entered in the coordinates of the heating information, and the calculation is performed. In the analysis, each step involves difficulties that must be dealt with manually by all the researchers who perform the analysis.

이는 자동화 장치에서 계산되어지는 현재 가공할 곡면 부재의 가열정보에 대하여 빠른 변형 예측 결과를 기반으로 가열정보의 유효성을 확인하는 목적을 달성하기에는 큰 무리가 있다.
This is too much to achieve the purpose of verifying the validity of the heating information based on the result of the rapid deformation prediction for the heating information of the curved surface member to be processed in the automated device.

본 발명의 실시예는 곡면 부재에 대한 가열정보를 활용하여 실제 가열 작업을 수행하기 전에 변형 형상을 예측할 수 있어 가열정보의 유효성을 신속하게 확인하고자 한다.
In the embodiment of the present invention, it is possible to predict the deformation shape before performing the actual heating operation by using the heating information on the curved member, so as to quickly confirm the validity of the heating information.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 곡면외판의 자동화 곡면 열 가공을 수행하기 위해 가열정보를 산출하는 연산제어부와, 상기 가열정보를 입력 받고, 실제 가열 작업을 수행하기 전에 변형 형상을 해석 및 예측하여 변형 예측 결과를 출력하는 변형 예측 시뮬레이터와, 상기 변경 예측 결과에 대응하게 상기 선체 곡면외판을 실제적으로 가공하는 열간가공장치를 포함하는 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the operation control unit for calculating the heating information to perform the automated curved heat processing of the hull curved shell plate, and receiving the heating information, by analyzing and predicting the deformation shape before performing the actual heating operation A hull curved shell plate processing apparatus using a thermal strain prediction including a strain prediction simulator for outputting a strain prediction result and a hot temporary factory value for actually machining the hull curved shell plate corresponding to the change prediction result may be provided.

또한, 연산제어부는 상기 선체 곡면외판에 대한 계측정보, 설계정보, 열변형정보를 저장장치에 기록 저장하고 있는 데이터베이스부와, 상기 데이터베이스부의 계측정보와 설계정보를 이용하는 곡면 모델링모듈 및 통합 가공정보 생성모듈로 가열정보를 상기 열강가공장치가 활용할 수 있도록 재구성하는 소프트웨어부를 포함할 수 있다.The arithmetic and control unit may include a database unit which records and stores measurement information, design information, and heat deformation information of the hull curved shell plate in a storage device, a curved surface modeling module and integrated processing information using the measurement information and design information of the database unit. The module may include a software unit for reconfiguring the heating information to be utilized by the thermal processing apparatus.

또한, 변형 예측 시뮬레이터는 상기 연산제어부로부터 입력받은 가열정보, 상기 가열정보를 이용하여 가열이 진행될 상기 선체 곡면외판에 대한 계측곡면정보, 상기 선체 곡면외판의 강재의 속성정보를 이용하여 유한요소해석용 입력파일을 작성하는 전처리부와, 상기 유한요소해석용 입력파일로 열탄소성 유한요소해석을 수행하여 해석 결과를 출력하는 해석부와, 상기 해석부의 해석 결과로부터 곡면 가공 완성도 평가를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 표시 및 저장하는 후처리부를 포함할 수 있다.In addition, the deformation prediction simulator is for finite element analysis by using the heating information received from the operation control unit, the measurement surface information for the hull curved shell plate to be heated by using the heating information, and the attribute information of the steel of the hull curved shell plate Preprocessing unit for creating an input file, an analysis unit for performing thermoelastic finite element analysis with the input file for finite element analysis, and outputting an analysis result; It may include a post-processing unit for displaying and storing the shape and deformation prediction data.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 따르면, 연산제어부가 선체 곡면외판의 자동화 곡면 열 가공을 수행하기 위해 선체 곡면외판의 설계형상 데이터와 계측형상 데이터를 곡면으로 표시하고 가열정보를 계산하는 단계와, 상기 가열정보를 활용하여 변형 예측 시뮬레이터가, 유한요소해석용 입력파일을 작성하는 전처리 단계, 상기 유한요소해석용 입력파일을 이용하여 열탄소성 유한요소해석을 수행하는 해석 단계, 해석 결과로부터 곡면 가공 완성도 평가를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 표시 및 저장하는 후처리 단계를 순차적으로 수행하는 변형 예측 시뮬레이션 단계와, 상기 변형 예측 시뮬레이션 단계의 변형예측형상과 변형예측데이터를 설계형상데이터와 비교하여 평가하는 가열결과 분석단계와, 상기 가열결과 분석단계에서 생성되는 가열결과 분석정보를 이용하여 가열 작업을 수행하는 가공단계를 포함하는 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to another aspect of the present invention, the step of calculating the heating information and the design shape data and measurement shape data of the hull curved shell plate in order to perform the automated curved thermal processing of the hull curved shell plate, and calculating the heating information; Pre-processing step in which deformation prediction simulator creates input file for finite element analysis by using heating information, analysis step for performing thermo-elastoplastic finite element analysis using the input file for finite element analysis, and completeness of surface processing from analysis results By performing the evaluation, the deformation prediction simulation step of sequentially performing post-processing steps of displaying and storing the deformation prediction shape and the deformation prediction data, and comparing the deformation prediction shape and the deformation prediction data of the deformation prediction simulation step with the design shape data A heating result analyzing step for evaluating and generating in the heating result analyzing step Has a curved surface may be provided hull plating processing method using the thermal deformation prediction including a processing step of performing a heating operation using the heat analysis result information.

또한, 전처리 단계에서는, 상기 가열정보와 상기 선체 곡면외판에 대한 계측곡면정보와 상기 선체 곡면외판의 강재의 속성정보를 활용하여 유한요소해석에 필요한 격자망을 생성하고 가열정보의 가열위치, 가열정보를 기반으로 계산되는 열 하중과 가공에 활용되는 경계조건을 추출하여 유한요소해석을 수행할 수 있는 입력 파일이 생성될 수 있다.In the preprocessing step, the grid information necessary for finite element analysis is generated by utilizing the heating information, the measurement curved surface information of the hull curved shell plate, and the property information of the steel of the hull curved shell plate, and the heating position and heating information of the heating information. The input file can be generated to extract finite element analysis by extracting the thermal load and the boundary condition used for machining.

또한, 전처리 단계에서는, 도그(dog) 또는 반목을 이용한 부재 구속조건(fix condition)이 경계조건(boundary condition)으로 반영되도록, 계측에 의한 상기 경계조건의 위치좌표를 사용하여 유한요소격자의 각 절점 중에서 상기 경계조건의 위치좌표와 가장 근접한 절점에 상기 구속조건을 자동으로 맵핑(mapping)할 수 있다.Further, in the preprocessing step, each node of the finite element lattice using the positional coordinates of the boundary condition by measurement so that a member fix condition using a dog or banyan is reflected as a boundary condition. The constraint may be automatically mapped to a node closest to the position coordinate of the boundary condition.

또한, 해석 단계에서는, 상기 유한요소해석용 입력파일을 기반으로 3차원 열탄소성해석을 수행하여 가열 작업에 의한 열 변형을 예측하여 산출하되, 산출된 결과에 있어서, 유한요소해석을 통하여 도출될 수 있는 열 변형에 관련된 절점 계산값과, 요소 계산값을 해석 결과로서 저장할 수 있다.In the analysis step, the three-dimensional thermo-elastoplastic analysis is performed based on the input file for finite element analysis to calculate and predict the thermal deformation caused by the heating operation. In the calculated result, the finite element analysis may be derived. The node calculations associated with the thermal deformations present and the element calculations can be stored as analysis results.

또한, 후처리 단계에서는, 절점 계산값과, 요소 계산값을 컴퓨터 화면에 그래픽으로 처리하며, 변형 해석 전(前)의 곡면 형상과 예측된 변형 형상과의 곡면 정합을 수행하여 변형량을 가시화 시키고, 곡면 정합된 결과로부터 곡면의 가공완성도를 판단할 수 있다.In addition, in the post-processing step, the node calculation value and the element calculation value are processed graphically on a computer screen, the surface matching before the deformation analysis and the predicted deformation shape are performed to visualize the deformation amount, The machining completeness of the curved surface can be determined from the surface matched result.

본 발명의 실시예는 가열정보를 활용하여 변형 형상을 예측할 수 있는 변형 예측 시뮬레이터에 의한 선체 곡면외판 가공 방법과 장치를 제공함에 따라, 실제 가열 작업을 수행하기 전에 변형 형상을 해석 및 예측하고, 가열정보의 유효성을 신속하게 확인할 수 있는 장점이 있다.Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for processing a hull curved shell plate by a deformation prediction simulator that can predict deformation shape by using heating information, thereby analyzing and predicting deformation shape before performing actual heating operation, and heating. The advantage is that you can quickly verify the validity of the information.

또한, 본 실시예는 선체 곡면외판에 대한 가열정보와 계측곡면정보와 속성정보를 활용하여 자동으로 유한요소해석에 필요한 격자망을 생성할 수 있어, 신속한 결과 도출이 가능하다.In addition, the present embodiment can automatically generate the grid network required for finite element analysis by using the heating information, the measurement curved surface information and the attribute information for the hull curved shell plate, it is possible to quickly derive the results.

또한, 본 실시예는 전처리(pre process)부, 해석(solver)부, 후처리(post process)부를 구성요소로 포함한 변형 예측 시뮬레이터 및 그의 사용자 그래픽 인터페이스(GUI)를 제공하여 사용이 용이하다.In addition, the present embodiment is easy to use by providing a deformation prediction simulator including a pre-processing unit, a resolver unit, and a post process unit as a component and a user graphical interface thereof.

또한, 본 실시예는 변형 예측 시뮬레이터의 사용자 그래픽 인터페이스를 통해 구속조건을 수정, 추가, 삭제할 수 있다.In addition, the present embodiment may modify, add, or delete constraints through the user graphical interface of the deformation prediction simulator.

또한, 본 실시예는 가열정보가 변형 예측 시뮬레이터에 입력되는 것에 대응하여 자동으로 전처리부와 해석부 및 후처리부가 순차적으로 작동되어 변형 형상을 해석 및 예측하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 저장할 수 있다.In addition, in this embodiment, the pre-processing unit, the analysis unit, and the post-processing unit may be sequentially operated in response to the heating information input to the deformation prediction simulator to analyze and predict the deformation shape to store the deformation prediction shape and the deformation prediction data. have.

또한, 본 실시예는 저장된 변형예측데이터를 분석하고자 하는 목적에 맞게 자동으로 분석을 수행하여 가열결과 분석정보를 출력할 수 있다.In addition, the present embodiment may output the heating result analysis information by automatically performing the analysis in accordance with the purpose to analyze the stored deformation prediction data.

또한, 본 실시예는 해석 단계에서 계산되어 저장된 열 변형에 관련된 계산 데이터를 컴퓨터 화면에 그래픽으로 처리하며, 변형 해석 전의 곡면 형상과 예측된 변형 형상과의 곡면 정합을 수행하여 변형량을 가시화 시킬 수 있다.In addition, the present embodiment may graphically process the calculation data related to the thermal deformation calculated and stored in the analysis step on a computer screen, and visualize the deformation amount by performing surface matching between the curved shape before the deformation analysis and the predicted deformation shape. .

또한, 본 실시예는 예측된 변형 형상과 설계형상간의 곡면정합도 수행하여 목적하는 방향으로 열 변형이 올바르게 발생되고 있는지 확인할 수 있다.In addition, the present embodiment may also perform the surface matching between the predicted deformation shape and the design shape to determine whether the thermal deformation is correctly generated in the desired direction.

또한, 본 실시예는 해석 전후 곡면 정합 결과로부터 곡면 가공 완성도를 판단할 수 있다.In addition, the present embodiment can determine the surface finish degree from the surface matching results before and after the analysis.

또한, 본 실시예는 여러 가지 절점 계산값과 요소 계산 값을 사용자가 선택적으로 해석 형상에 그래픽으로 보여줄 수 있다.
In addition, in the present embodiment, various node calculation values and element calculation values may be graphically displayed on the analysis shape by the user.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치의 블록도이다.
도 2는 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 변형 예측 시뮬레이션 단계의 흐름도이다.
도 4는 선체 곡면외판 가공에서의 구속조건을 보인 사시도이다.
도 5는 변형 예측 시뮬레이터의 사용자 그래픽 인터페이스의 화면 캡쳐도이다.
도 6은 도 5에 도시된 변형 예측 시뮬레이터의 변형 예측 결과에 대한 그래픽 화면을 예시적으로 설명하기 위한 화면 캡쳐도이다.
1 is a block diagram of a hull curved shell plate processing apparatus using heat deformation prediction according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for processing a hull curved shell plate using heat deformation prediction.
3 is a flowchart of the deformation prediction simulation step shown in FIG.
4 is a perspective view showing the constraint conditions in the hull curved shell plate processing.
5 is a screen capture of the user graphical interface of the deformation prediction simulator.
FIG. 6 is a screen capture diagram for exemplarily describing a graphic screen of a deformation prediction result of the deformation prediction simulator illustrated in FIG. 5.

이하, 본 발명의 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 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a hull curved shell plate processing apparatus using heat deformation prediction according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 가공 장치(100)는 연산제어부(110)와, 변형 예측 시뮬레이터(120)와, 열간가공장치(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the processing apparatus 100 of the present exemplary embodiment may include an operation controller 110, a deformation prediction simulator 120, and a hot processing apparatus 130.

연산제어부(110)는 선체 곡면외판의 자동화 곡면 열 가공을 수행하기 위해 가열정보를 산출할 수 있도록 컴퓨터 소프트웨어와 컴퓨터 하드웨어로 구성될 수 있다.The operation control unit 110 may be composed of computer software and computer hardware to calculate heating information for performing the automatic curved thermal processing of the hull curved shell plate.

변형 예측 시뮬레이터(120)는 컴퓨터 소프트웨어 및 컴퓨터 하드웨어에 의해 구성되는 것으로서, 연산제어부(110)로부터 가열정보를 입력 받고, 열간가공장치(130)로 실제 가열 작업을 수행하기 전에 선체 곡면외판의 변형 형상을 해석 및 예측하여 변형 예측 결과를 출력하도록 구성될 수 있다.The deformation prediction simulator 120 is configured by computer software and computer hardware, and receives the heating information from the operation control unit 110 and deforms the shape of the hull curved shell plate before performing the actual heating operation by the hot processing device 130. It may be configured to interpret and predict the result and output the deformation prediction result.

열간가공장치(130)는 변경 예측 결과에 대응하게 선체 곡면외판을 실제적으로 가공하도록, 연산제어부(110)에 의해 제어되는 로봇을 이용한 열간가공부와, 마진 절단량 표시부와, 마진 절단부와, 계측부를 포함할 수 있다.The hot working device 130 is a hot working part using a robot controlled by the calculation control unit 110, a margin cutting amount display part, a margin cutting part, and a measurement part so as to actually machine the hull curved shell plate corresponding to the change prediction result. It may include.

여기서, 연산제어부(110)는 선체 곡면외판에 대한 계측정보, 설계정보, 열변형정보를 저장장치에 기록 저장하고 있는 데이터베이스부(111)를 포함할 수 있다.Here, the operation control unit 110 may include a database unit 111 for recording and storing the measurement information, design information, heat deformation information for the hull curved shell plate in the storage device.

또한, 연산제어부(110)는 각종 모듈로 이루어진 소프트웨어부(112)를 포함할 수 있다.In addition, the operation control unit 110 may include a software unit 112 composed of various modules.

예컨대, 소프트웨어부(112)는 데이터베이스부(111)의 계측정보와 설계정보로 곡면 모델링을 수행하는 곡면 모델링모듈을 구비할 수 있다.For example, the software unit 112 may include a surface modeling module that performs surface modeling with measurement information and design information of the database unit 111.

또한, 소프트웨어부(112)는 설계 곡면과 계측 곡면간 최적 곡면 정합 및 비교를 통해 목적형상과 계측형상의 형상차이를 계산하고, 상기 데이터베이스부의 열변형정보에 근거하여 가열정보를 생성하고, 변형 예측 시뮬레이터(120) 쪽으로 가열정보를 입력시키는 역할을 수행하는 가열정보 산출모듈을 구비할 수 있다.In addition, the software unit 112 calculates the shape difference between the target shape and the measured shape by matching and comparing the optimum surface between the design surface and the measured surface, generates heating information based on the heat deformation information of the database, and predicts deformation. It may be provided with a heating information calculation module that serves to input the heating information toward the simulator (120).

또한, 소프트웨어부(112)는 가열정보 산출모듈에서 생성된 가열정보 또는 변형 예측 시뮬레이터(120)를 통해 검증된 가열정보를 상기 열간가공장치의 작동 제어를 위해 재구성하여 변환 및 전달함에 따라 상기 열간가공장치의 작동을 제어하는 가열정보 재구성 전달모듈을 구비할 수 있다.In addition, the software unit 112 reconstructs and converts the heating information generated by the heating information calculation module or the heating information verified through the deformation prediction simulator 120 for operation control of the hot working apparatus, and converts and transfers the hot information. It may be provided with a heating information reconstruction transfer module for controlling the operation of the device.

한편, 본 실시예에서 변형 예측 시뮬레이터(120)는 전처리부(121)와, 해석부(122)와 후처리부(123)를 포함할 수 있다.In the present embodiment, the deformation prediction simulator 120 may include a preprocessor 121, an analyzer 122, and a postprocessor 123.

전처리부(121)는 연산제어부(110)로부터 입력받은 가열정보, 상기 가열정보를 이용하여 가열이 진행될 상기 선체 곡면외판에 대한 계측곡면정보, 상기 선체 곡면외판의 강재의 속성정보를 이용하여 유한요소해석용 입력파일을 작성하는 역할을 담당할 수 있다.Pre-processing unit 121 is a finite element by using the heating information received from the operation control unit 110, the measurement surface information for the hull curved shell plate to be heated using the heating information, the property information of the steel material of the hull curved shell plate It can play the role of writing the input file for analysis.

해석부(122)는 유한요소해석용 입력파일로 열탄소성 유한요소해석을 수행하여 해석 결과를 출력하는 역할을 담당할 수 있다.The analysis unit 122 may play a role of outputting an analysis result by performing thermoelastic finite element analysis as an input file for finite element analysis.

후처리부(123)는 해석부(122)의 해석 결과로부터 곡면 가공 완성도 평가를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 표시 및 저장할 수 있다.The post-processing unit 123 may display and store the deformation prediction shape and the deformation prediction data by performing the curved machining completeness evaluation from the analysis result of the analysis unit 122.

곡면 가공 완성도란, 두 개 혹은 그 이상의 곡면을 곡면 정합 작업을 통하여, 유사도를 판단할 수 있는 지표로서, 예컨대 두 개 곡면에서 맵핑 관계가 성립되는 점 간의 거리차이(오차)를 퍼센트(%)로 표현 한 것을 의미할 수 있다.Surface finish is an index for determining the similarity between two or more surfaces through surface matching. For example, the distance difference (error) between the points where a mapping relationship is established in two surfaces is expressed as a percentage (%). Can mean what you express.

전처리부(121)는 본 출원인의 국내특허 출원번호 제10-2008-0089722호의 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템 및 방법에 개시된 내용을 기초로 열간 가공에 따른 선체 곡면외판의 변형을 예측할 수 있는 방법으로 구성될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 본 실시예에서 생략될 수 있다.The pretreatment unit 121 is a method capable of predicting the deformation of the hull curved shell plate according to the hot working based on the contents disclosed in the deformation prediction system and method of hot surface processing of the applicant's domestic patent application No. 10-2008-0089722. Since it may be configured, a detailed description thereof may be omitted in this embodiment.

또한, 후처리부(123)는 본 출원인의 국내특허 출원번호 제10-2007-0068200호의 곡형 부재 가공 완성도 평가 시스템 및 그 방법에 개시된 내용을 기초로 곡면 가공 완성도 평가를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 생성할 수 있도록 구성될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 본 실시예에서 생략될 수 있다.In addition, the post-processing unit 123 performs the deformation prediction shape and deformation prediction by performing the surface machining completeness evaluation based on the system disclosed in the applicant's Korean Patent Application No. 10-2007-0068200 and the contents disclosed in the method and the method disclosed therein Since it may be configured to generate data, a detailed description thereof may be omitted in this embodiment.

이하, 본 실시예에 따른 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법에 대해서 설명하고자 한다.Hereinafter, a method of processing a hull curved shell plate using heat deformation prediction according to the present embodiment will be described.

도 2는 열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a method for processing a hull curved shell plate using heat deformation prediction.

도 2를 참조하면, 연산제어부(110)는 선체 곡면외판의 자동화 곡면 열 가공을 수행하기 위해 선체 곡면외판의 설계형상 데이터와 계측형상 데이터를 곡면으로 표시하고 가열정보를 계산하는 단계(S111, S112, S113)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 2, the operation control unit 110 displays the design shape data and the measurement shape data of the hull curved shell plate as a curved surface and calculates heating information in order to perform the automated curved thermal processing of the hull curved shell plate (S111 and S112). , S113).

여기서, 산출 또는 계산에 의해 생성된 가열정보는 변형 예측 시뮬레이터에서 활용되도록, 변형 예측 시뮬레이터에 입력될 수 있다.Here, the heating information generated by the calculation or the calculation may be input to the deformation prediction simulator so as to be utilized in the deformation prediction simulator.

즉, 변형 예측 시뮬레이터(120)는 가열정보를 활용하여, 하기에 상세히 설명할 바와 같이, 변형 예측 시뮬레이션 단계(S200)를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 출력할 수 있다.That is, the deformation prediction simulator 120 may output the deformation prediction shape and the deformation prediction data by performing the deformation prediction simulation step S200 as described in detail below by using heating information.

여기서, 변형 예측 시뮬레이션 단계(S200)에서는 유한요소해석용 입력파일을 작성하는 전처리 단계, 상기 유한요소해석용 입력파일을 이용하여 열탄소성 유한요소해석을 수행하는 해석 단계, 해석 결과로부터 곡면 가공 완성도 평가를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 표시 및 저장하는 후처리 단계가 순차적으로 수행될 수 있고, 각 단계는 하기의 도 3을 통해서 상세히 설명될 수 있다.Here, in the deformation prediction simulation step (S200), a preprocessing step of creating an input file for finite element analysis, an analysis step of performing thermoelastoplastic finite element analysis using the input file for finite element analysis, and a surface machining completeness from the analysis result The post-processing step of displaying and storing the modified prediction shape and the modified prediction data by performing the evaluation may be sequentially performed, and each step may be described in detail with reference to FIG. 3 below.

한편, 변형 예측 시뮬레이터(120)는 변형 예측 시뮬레이션 단계(S200)의 변형예측형상과 변형예측데이터를 설계형상데이터와 비교하여 평가하는 가열결과 분석단계(S300)를 수행할 수 있다.Meanwhile, the deformation prediction simulator 120 may perform a heating result analysis step S300 of evaluating the deformation prediction shape and the deformation prediction data of the deformation prediction simulation step S200 with the design shape data.

여기서, 변형 예측 시뮬레이터(120)는 변형예측데이터를 분석하고자 하는 목적에 맞게 자동으로 분석을 수행하여 가열결과 분석정보를 출력할 수 있도록 프로그램된 분석모듈이 포함되어 있을 수 있다.Here, the deformation prediction simulator 120 may include an analysis module programmed to automatically perform analysis for the purpose of analyzing the deformation prediction data and output the heating result analysis information.

즉, 변형 예측 시뮬레이터(120)의 분석모듈은 일종의 벤치마크 테스트를 수행할 수 있는 것으로서, 예컨대, 스트립 형상의 판형 부재에 있어서, 부재의 가운데를 고정하고, 부재의 상부와 하부에 온도를 부여할 경우, 부재에 모멘트가 작용하여 곡률의 아크 형상으로 변하게 되며, 이때 곡률을 이론적 수치와 비교하여 오차를 체크하는 방식으로 부재의 두께 방향의 온도차에 의한 변형을 예측 및 확인할 수 있다.That is, the analysis module of the deformation prediction simulator 120 may perform a kind of benchmark test. For example, in a strip-shaped plate-shaped member, the center of the member may be fixed and temperature may be applied to the upper and lower parts of the member. In this case, the moment acts on the member to change the arc shape of the curvature, and the deformation by the temperature difference in the thickness direction of the member can be predicted and confirmed by comparing the curvature with a theoretical value and checking the error.

이후, 연산제어부(110)는 상기 가열결과 분석단계(S300)에서 생성되는 가열결과 분석정보를 이용하여 열간가공장치(130)를 제어하여, 열간가공장치(130)가 가열, 계측, 후처리 작업을 수행할 수 있도록 하는 가공단계(S114 ~ S119)를 수행할 수 있다.Thereafter, the operation control unit 110 controls the hot processing apparatus 130 by using the heating result analysis information generated in the heating result analyzing step (S300), so that the hot processing apparatus 130 is heated, measured, and post-processed. Machining step (S114 ~ S119) to perform can be performed.

예컨대, 연산제어부(110)는 가열결과 분석단계(S300)에서 생성되는 가열결과 분석정보를 이용하여 열간가공장치(130)를 제어하도록 상기 가열정보를 열간가공장치(130)의 작동 제어를 위해 재구성하여 변환하는 변환단계(S114)를 수행할 수 있다.For example, the operation control unit 110 reconstructs the heating information for the operation control of the hot processing device 130 to control the hot processing device 130 by using the heating result analysis information generated in the heating result analysis step S300. The conversion step (S114) may be performed.

이후, 연산제어부(110)는 변환된 가열정보를 열간가공장치(130)에 전달하고, 열간가공장치(130)를 제어하는 제어단계(S115)를 수행함에 따라, 열간가공장치(130)가 가열 작업을 수행할 수 있도록 하는 가열단계(S116)가 진행될 수 있다.Thereafter, the operation control unit 110 transmits the converted heating information to the hot processing apparatus 130 and performs the control step (S115) of controlling the hot processing apparatus 130, whereby the hot processing apparatus 130 is heated. The heating step S116 may be performed to perform the operation.

이런 가열단계(S116)의 이후에는 열간가공장치(130)의 계측부가 가공된 부재, 즉 열 변형 예측을 통해 열간 가공된 선체 곡면외판의 형상을 계측하는 계측단계(S117) 및 열간가공이 더 필요한지 판단하는 판단단계(S118)가 더 진행될 수 있다.After this heating step (S116), the measurement unit of the hot working device 130, that is, the measurement step (S117) and hot processing to measure the shape of the hot-formed hull surface shell plate through the heat deformation prediction is necessary more The determination step S118 of determining may further proceed.

열간가공이 더 이상 필요하지 않은 경우, 강재 여유치 계산, 절단량 제시, 절단량 표기 또는 절단을 포함한 후처리 단계(S119)가 진행될 수 있다.When the hot working is no longer necessary, a post-treatment step (S119) including a steel margin calculation, cutting amount presentation, cutting amount marking, or cutting may be performed.

이하, 변형 예측 시뮬레이션 단계(S200)에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the deformation prediction simulation step S200 will be described in detail.

도 3은 도 2에 도시된 변형 예측 시뮬레이션 단계의 흐름도이고, 도 4는 선체 곡면외판 가공에서의 구속조건을 보인 사시도이다. 또한, 도 5는 변형 예측 시뮬레이터의 사용자 그래픽 인터페이스의 화면 캡쳐도이고, 도 6은 도 5에 도시된 변형 예측 시뮬레이터의 변형 예측 결과 그래픽 표시를 예시적으로 설명하기 위한 화면 캡쳐도이다.3 is a flow chart of the deformation prediction simulation step shown in Figure 2, Figure 4 is a perspective view showing the constraints in the hull curved shell plate processing. 5 is a screen capture diagram of the user graphical interface of the deformation prediction simulator, and FIG. 6 is a screen capture diagram for exemplarily describing a deformation prediction graphic display of the deformation prediction simulator shown in FIG. 5.

도 3을 참조하면, 변형 예측 시뮬레이션 단계(S200)는 앞서 언급한 바와 같이, 전처리 단계(S210), 해석 단계(S220), 후처리 단계(S230)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the deformation prediction simulation step S200 includes a preprocessing step S210, an analysis step S220, and a postprocessing step S230, as mentioned above.

전처리부(121)에 의한 전처리 단계(S210)에서는 가열정보와 선체 곡면외판에 대한 계측곡면정보와 선체 곡면외판의 강재의 속성정보를 활용 및 가시화하고, 유한요소해석에 필요한 격자망(meshing)을 생성하고, 가열정보의 가열위치, 가열정보를 토대로 계산되는 열 하중과 가공에 활용되는 경계조건을 추출하여 유한요소해석을 수행할 수 있는 입력 파일이 생성될 수 있다(S211 ~ S217).In the pretreatment step (S210) by the pretreatment unit 121, the measurement information of the heating surface and the measurement surface information of the hull curved shell plate and the property information of the steel of the hull curved shell plate are utilized and visualized, and the meshing required for the finite element analysis is obtained. In addition, an input file capable of performing finite element analysis may be generated by extracting a thermal load calculated based on a heating position of the heating information and heating information and boundary conditions used for processing (S211 to S217).

이때, 전처리 단계(S210)에서는 도 4에 보이는 바와 같은 도그(dog)(210, 211) 또는 반목(220, 221)을 이용한 구속조건(fix condition)이 경계조건(boundary condition)으로 반영되도록 계측에 의한 상기 경계조건의 위치좌표를 사용하되, 유한요소격자의 각 절점 중에서 상기 경계조건의 위치좌표와 가장 근접한 절점에 상기 구속조건을 맵핑(mapping)하여 설정하는 과정이 자동으로 이루어질 수 있다.In this case, in the pre-processing step (S210), a fix condition using dogs 210 and 211 or banjos 220 and 221 as shown in FIG. 4 is reflected to a boundary condition. By using the positional coordinates of the boundary condition, a process of mapping and setting the constraints to nodes that are closest to the positional coordinates of the boundary condition among each node of the finite element grid may be automatically performed.

즉, 기존에는 경계조건 등을 수동에 의해 설정하였지만, 본 실시예에서는 3차원 계측을 이용하여 경계조건의 위치좌표가 자동으로 가공 장치에 입력되도록 하여, 치수 정밀도 및 처리 속도를 향상시킬 수 있다.That is, in the past, boundary conditions and the like were manually set, but in the present embodiment, the position coordinates of the boundary conditions are automatically input to the processing apparatus using three-dimensional measurement, thereby improving the dimensional accuracy and the processing speed.

또한, 해석부(122)에 의한 해석 단계(S220)에서는 유한요소해석용 입력파일을 기반으로 3차원 열탄소성 유한요소해석을 수행하여 가열 작업에 의한 열 변형을 예측하여 산출하되, 산출된 결과에서 있어서, 유한요소해석을 통하여 도출될 수 있는 열 변형에 관련된 절점 계산값과, 요소 계산값을 해석 결과로서 저장하는 과정(S221)이 이루어질 수 있다.In addition, in the analysis step (S220) by the analysis unit 122, the three-dimensional thermo-elastic finite element analysis is performed based on the input file for finite element analysis to predict and calculate the thermal deformation by the heating operation, the calculated result In, a process (S221) of storing node calculation values related to thermal deformation that can be derived through finite element analysis and element calculation values as an analysis result may be performed.

상기 절점 계산값은 [표 1], 요소 계산값은 [표 2]로서 이해될 수 있다.The node calculation value can be understood as [Table 1], the element calculation value [Table 2].

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 후처리부(123)에 의한 후처리 단계(S230)에서는 절점 계산값과, 요소 계산값을 컴퓨터 화면에 그래픽으로 처리하며, 변형 해석 전(前)의 곡면 형상과 예측된 변형 형상과의 곡면 정합을 수행하여 변형량을 가시화 시키고, 곡면 정합된 결과로부터 곡면의 가공완성도를 판단하는 과정이 이루어질 수 있다(S231 ~ S235).In addition, in the post-processing step (S230) by the post-processing unit 123, the node calculation value and the element calculation value are processed graphically on a computer screen, and the curved surface between the curved shape before the deformation analysis and the predicted deformation shape. By performing the matching to visualize the deformation amount, a process of determining the machining completeness of the surface from the surface matching results can be made (S231 ~ S235).

도 5를 참조하면, 변형 예측 시뮬레이터(120)의 컴퓨터 화면을 통해서 예측된 변형 형상과 설계형상간의 곡면정합도 수행하여 목적하는 방향으로 열 변형이 올바르게 발생되고 있는지 확인할 수 있고, 이뿐만 아니라 [표 1]에 정리된 여러 가지 절점 계산값과 [표 2]의 요소 계산값을 사용자가 선택적으로 해석 형상에 그래픽으로 보여줄 수 있다.Referring to FIG. 5, the curved screen matching between the predicted deformation shape and the design shape may be performed through the computer screen of the deformation prediction simulator 120 to check whether thermal deformation is correctly generated in a desired direction. Various node calculation values summarized in [1] and element calculation values in [Table 2] can be optionally displayed graphically on the analysis shape.

변형 예측 시뮬레이터(120)의 사용자 그래픽 인터페이스의 좌측 부분에는 선체 곡면외판의 곡면 형상, 가열 정보, 가열 결과 및 여러 가지 계산 결과가 보여질 수 있고, 우측에는 전처리, 해석, 후처리 과정을 수행할 때 사용하는 버튼(121a, 121b, 121c)과 디스플레이 제어 버튼(124)이 배치되어 있을 수 있다.In the left part of the user graphical interface of the deformation prediction simulator 120, the curved shape of the hull surface shell plate, heating information, heating results and various calculation results can be shown, and on the right side, the pre-processing, analysis, and post-processing processes are performed. The buttons 121a, 121b, 121c and the display control button 124 to be used may be disposed.

예컨대, 디스플레이 제어 버튼(124)을 눌러서, 후처리 단계의 변형량을 곡면 형상에 그래픽으로 디스플레이 시킬 수 있고, 이런 경우는 도 6과 같이, 변형 예측 시뮬레이터의 변형 예측 결과에 대한 그래픽 화면(125)을 통해 확인할 수 있다.For example, by pressing the display control button 124, the deformation amount of the post-processing step may be displayed graphically on the curved shape. In this case, as shown in FIG. 6, the graphic screen 125 for the deformation prediction result of the deformation prediction simulator is displayed. You can check

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. For example, a person skilled in the art can change the material, size and the like of each constituent element depending on the application field or can combine or substitute the embodiments in a form not clearly disclosed in the embodiment of the present invention, Of the range. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and that such modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention.

100 : 가공 장치 110 : 연산제어부
120 : 변형 예측 시뮬레이터 130 : 열간가공장치
100: processing apparatus 110: operation control unit
120: deformation prediction simulator 130: hot processing device

Claims (8)

선체 곡면외판의 자동화 곡면 열 가공을 수행하기 위해 가열정보를 산출하는 연산제어부와,
상기 가열정보를 입력 받고, 실제 가열 작업을 수행하기 전에 변형 형상을 해석 및 예측하여 변형 예측 결과를 출력하는 변형 예측 시뮬레이터와,
상기 변경 예측 결과에 대응하게 상기 선체 곡면외판을 실제적으로 가공하는 열간가공장치를 포함하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치.
An arithmetic and control unit for calculating heating information for performing automated curved thermal processing of the hull curved shell plate;
A deformation prediction simulator that receives the heating information and analyzes and predicts a deformation shape before performing an actual heating operation, and outputs a deformation prediction result;
And a hot temporary factory value for actually machining the hull curved shell plate corresponding to the change prediction result.
A hull curved shell plate processing apparatus using heat deformation prediction.
제1항에 있어서,
상기 연산제어부는
상기 선체 곡면외판에 대한 계측정보, 설계정보, 열변형정보를 저장장치에 기록 저장하고 있는 데이터베이스부와,
상기 데이터베이스부의 계측정보와 설계정보로 곡면 모델링을 수행하는 곡면 모델링모듈과, 설계 곡면과 계측 곡면간 최적 곡면 정합 및 비교를 통해 목적형상과 계측형상의 형상차이를 계산하고, 상기 데이터베이스부의 열변형정보에 근거하여 가열정보를 생성하는 가열정보 산출모듈과, 상기 가열정보를 상기 열간가공장치의 작동 제어를 위해 재구성하여 변환 및 전달함에 따라 상기 열간가공장치의 작동을 제어하는 가열정보 재구성 전달모듈을 갖는 소프트웨어부를 포함하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치.
The method of claim 1,
The operation control unit
A database unit for storing measurement information, design information, and heat deformation information of the hull curved shell plate in a storage device;
The surface modeling module for performing surface modeling with the measurement information and the design information of the database unit, calculates the difference between the target shape and the measurement shape by matching and comparing the optimum surface between the design surface and the measurement surface, and thermal deformation information of the database unit A heating information calculation module configured to generate heating information based on the heating information; and a heating information reconstruction transmitting module configured to control the operation of the hot processing device as the heating information is reconfigured, converted, and transmitted for the operation control of the hot processing device. Including software section
A hull curved shell plate processing apparatus using heat deformation prediction.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 변형 예측 시뮬레이터는
상기 연산제어부로부터 입력받은 가열정보, 상기 가열정보를 이용하여 가열이 진행될 상기 선체 곡면외판에 대한 계측곡면정보, 상기 선체 곡면외판의 강재의 속성정보를 이용하여 유한요소해석용 입력파일을 작성하는 전처리부와,
상기 유한요소해석용 입력파일로 열탄소성 유한요소해석을 수행하여 해석 결과를 출력하는 해석부와,
상기 해석부의 해석 결과로부터 곡면 가공 완성도 평가를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 표시 및 저장하는 후처리부를 포함하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The deformation prediction simulator
Pre-processing for creating an input file for finite element analysis using heating information received from the operation control unit, measurement surface information of the hull curved shell plate to be heated using the heating information, and property information of steel of the hull curved shell plate. Wealth,
An analysis unit outputting an analysis result by performing thermoelastic finite element analysis as the input file for finite element analysis;
And a post-processing unit configured to display and store the deformation prediction shape and the deformation prediction data by performing the surface finish degree evaluation from the analysis result of the analysis unit.
A hull curved shell plate processing apparatus using heat deformation prediction.
연산제어부가 선체 곡면외판의 자동화 곡면 열 가공을 수행하기 위해 선체 곡면외판의 설계형상 데이터와 계측형상 데이터를 곡면으로 표시하고 가열정보를 계산하는 단계와,
상기 가열정보를 활용하여 변형 예측 시뮬레이터가 유한요소해석용 입력파일을 작성하는 전처리 단계, 상기 유한요소해석용 입력파일을 이용하여 열탄소성 유한요소해석을 수행하는 해석 단계, 해석 결과로부터 곡면 가공 완성도 평가를 수행하여 변형예측형상과 변형예측데이터를 표시 및 저장하는 후처리 단계를 순차적으로 수행하는 변형 예측 시뮬레이션 단계와,
상기 변형 예측 시뮬레이터가 상기 변형 예측 시뮬레이션 단계의 변형예측형상과 변형예측데이터를 설계형상데이터와 비교하여 평가하는 가열결과 분석단계와,
상기 연산제어부가 상기 가열결과 분석단계에서 생성되는 가열결과 분석정보를 이용하여 열간가공장치를 제어하여, 열간가공장치가 가열 작업을 수행할 수 있도록 하는 가공단계를 포함하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법.
Calculating and heating information by displaying the design shape data and the measurement shape data of the hull curved shell plate in order to perform the automated curved thermal processing of the hull curved shell plate;
Pre-processing step in which the deformation prediction simulator creates an input file for finite element analysis using the heating information, an analysis step for performing thermo-elastoplastic finite element analysis using the input file for finite element analysis, and completeness of the surface processing from the analysis result A deformation prediction simulation step of sequentially performing post-processing steps of displaying and storing deformation prediction shape and deformation prediction data by performing evaluation;
A heating result analysis step in which the deformation prediction simulator evaluates the deformation prediction shape and the deformation prediction data of the deformation prediction simulation step with the design shape data;
And a processing step of allowing the hot processing device to perform a heating operation by controlling the hot processing plant using the heating result analysis information generated in the heating result analyzing step.
Method of hull curved shell plating using heat deformation prediction.
제4항에 있어서,
상기 전처리 단계에서는,
상기 가열정보와 상기 선체 곡면외판에 대한 계측곡면정보와 상기 선체 곡면외판의 강재의 속성정보를 활용 및 가시화하고, 유한요소해석에 필요한 격자망을 생성하고, 가열정보의 가열위치, 가열정보를 토대로 계산되는 열 하중과 가공에 활용되는 경계조건을 추출하여 유한요소해석을 수행할 수 있는 입력 파일이 생성되는 것을 특징으로 하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법.
The method of claim 4, wherein
In the pretreatment step,
Utilizes and visualizes the heating information, measurement surface information of the hull curved shell plate, and attribute information of the steel of the hull curved shell plate, generates a grid network for finite element analysis, and based on the heating position and heating information of the heating information. An input file for generating a finite element analysis is generated by extracting the calculated thermal loads and boundary conditions used for machining.
Method of hull curved shell plating using heat deformation prediction.
제4항에 있어서,
상기 전처리 단계에서는,
도그(dog) 또는 반목을 이용한 구속조건(fix condition)이 경계조건(boundary condition)으로 반영되도록, 계측에 의한 상기 경계조건의 위치좌표를 사용하되, 유한요소격자의 각 절점 중에서 상기 경계조건의 위치좌표와 가장 근접한 절점에 상기 구속조건을 자동으로 맵핑(mapping)하여 설정하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법.
The method of claim 4, wherein
In the pretreatment step,
The positional coordinates of the boundary conditions by measurement are used so that a fix condition using a dog or antagonist is reflected as a boundary condition, and the position of the boundary condition among each node of the finite element grid. Automatic mapping of the constraint to the node closest to the coordinate
Method of hull curved shell plating using heat deformation prediction.
제4항에 있어서,
상기 해석 단계에서는,
상기 유한요소해석용 입력파일을 기반으로 3차원 열탄소성해석을 수행하여 가열 작업에 의한 열 변형을 예측하여 산출하되, 산출된 결과에서 있어서, 유한요소해석을 통하여 도출될 수 있는 열 변형에 관련된 절점 계산값과, 요소 계산값을 해석 결과로서 저장하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법.
The method of claim 4, wherein
In the analysis step,
Based on the finite element analysis input file, a three-dimensional thermoelastic analysis is performed to calculate thermal deformation due to a heating operation. In the calculated result, a node related to thermal deformation that can be derived through finite element analysis is calculated. To store the calculated value and the element calculated value as analysis results
Method of hull curved shell plating using heat deformation prediction.
제4항 또는 제7항에 있어서,
상기 후처리 단계에서는,
절점 계산값과, 요소 계산값을 컴퓨터 화면에 그래픽으로 처리하며, 변형 해석 전(前)의 곡면 형상과 예측된 변형 형상과의 곡면 정합을 수행하여 변형량을 가시화 시키고, 곡면 정합된 결과로부터 곡면의 가공완성도를 판단하는
열 변형 예측을 이용한 선체 곡면외판 가공 방법.
The method according to claim 4 or 7,
In the post-treatment step,
Process the computed nodes and element calculations graphically on a computer screen, perform surface matching between the surface shape before deformation analysis and the predicted deformation shape to visualize the amount of deformation, and then Judging the Machinability
Method of hull curved shell plating using heat deformation prediction.
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