KR20200111976A - 3d 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 및 플랜트 3D 형상을 경량파일로 저장할 시, 파일 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 경량파일을 구성하는 방법에 관한 것이다.

Description

3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법{Method of Configure Lightweight Files for 3D geometry Visualization}

본 발명은 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 및 플랜트 3D 형상을 경량파일로 저장할 시, 파일 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 경량파일을 구성하는 방법에 관한 것이다.

캐드(CAD, Computer Aided Design) 모델은 가독성이 높아 설계 검토 및 생산 지원을 위해 다양하게 활용되고 있다. 그러나 캐드(CAD) 데이터는 형상의 기하 정보뿐만 아니라 제품 제조에 필요한 많은 정보를 가지고 있어 데이터 용량이 크고, 추가적인 삼각망 구성이 필요해서 가시화에 있어서 효율성이 떨어진다. 이에 대한 문제점을 해결하기 위해 삼각망으로 구성된 경량파일이 많이 사용되고 있다.

특히 수백만 이상의 부품으로 만들어지는 플랜트의 경우 캐드(CAD) 데이터의 용량이 매우 크며, 최근 들어서 대용량 데이터에 대한 수요가 증가하고 있어 이와 같은 문제는 커지고 있다. 대용량 데이터를 처리하기 위해서는 데이터의 크기를 줄이고, 가시화를 빠르게 할 수 있는 것이 필요하다. 이를 위해 경량파일 포맷(lightweight file format)이 사용되고 있으며, 대표적인 파일 포맷으로는 JT, 3D XML, XVL, VRML등이 있으며, 삼각망 정보만을 저장하고 있는 STL파일도 경량 모델로 활용될 수 있다. 경량파일은 설계를 바탕으로 생성된 3D 캐드(CAD)모델로부터 변환 과정을 거쳐서 생성이 되며, 디지털 협업을 위해 설치 및 탑재 시에 발생할 수 있는 간섭 체크, 물량 산출 및 공정 계획 등에 활용될 수 있다.

플랜트 건조 특성상 잦은 설계 변경이 발생하며, 최신의 경량파일을 사용하기 위해서는 설계 변경 시마다 변환이 필요하며, 이로 인해 일반적으로 서버에서 파일을 관리하게 된다. 경량파일을 사용하더라도 대형 플랜트 구조물 전체를 표현하기 위해서는 수GB의 파일 크기를 가지게 되며, 이를 사용자 PC로 네트워크로 전송하기 위해서는 상당한 시간이 소요될 수 있다. 따라서 경량파일의 크기를 줄이는 것 또한 중요한 이슈이다. 파일 크기를 줄이는 방법은 형상을 단순화하는 방법이 있으나, 경량파일을 활용해서 상세한 검토가 필요한 경우는 적절하지 않다. 경량파일은 주로 삼각망 정보로 구성되어 있는데, JT 파일 포맷과 같이 박스, 원기둥, 구, 콘 및 피라미드와 같은 기본 도형에 대해서는 삼각망으로 저장하는 것이 아니라 도형에 대한 치수 및 위치 정보를 저장하는 것이 파일 크기를 줄일 수 있다. 또한 기본 도형 이외의 형상에 대해서도 삼각형과 캐드(CAD) 정보의 혼합된 B-rep 형태로 저장하여 크기를 줄일 수 있다. 이와 같은 경우 파일 크기는 줄일 수 있지만, 가시화를 위해 삼각형으로 복원하는 데에는 추가적인 시간이 필요하다.

즉, 3D 형상 가시화를 위해 경량파일을 사용할 시, 삼각형 요소의 정보를 주로 저장하고 있다. 삼각형 요소의 개수가 많아지는 경우, 파일의 크기가 커지는 문제점이 있다.

국내공개특허 제10-2015-0030810호(경량모델에 PMI를 생성하는 방법, 2015.03.23. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 3D 형상의 가시화를 위해 경량파일을 저장할 시, 파일의 크기를 줄이는 데에 목적이 있다.

선박 및 플랜트 형상을 경량파일로 저장할 시, 데이터의 크기를 줄이기 위한 방법에 있어서, 형상이 대칭적이지 않고, 동일 형상에 포함되지 않는 형상을 미분류 형상으로 분류하는 미분류 형상 분류 단계(S01), 대칭형상으로 이루어진 형상을 대칭 형상으로 분류하는 대칭 형상 분류 단계(S02), 다른 형상과 중복되는 형상을 동일 형상으로 분류하는 동일 형상 분류 단계(S03), 분류된 데이터로 경량모델 파일을 생성하는 파일 생성 단계(S04) 및 생성된 파일을 출력하는 파일 출력 단계(S05)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 미분류 형상 분류 단계(S01)는 상기 미분류 형상의 각 곡면에 대해 대칭곡면, 선직면, 콘, 엘보, 원으로 추가 분류하는 것을 특징으로 한다.

상기 미분류 형상 분류 단계(S01)는 각 곡면에 대하여, 각 곡면에 일치하는 삼각형 요소의 정보를 저장하고, 절점 주변 요소의 법선 평균값을 이용해서 가시화 하는 것을 특징으로 한다.

상기 대칭 형상 분류 단계(S02)는 도형에 대한 치수 및 위치 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.

상기 동일 형상 분류 단계(S03)는 다수의 형상의 면적 및 부피가 동일한지를 비교하며, 원본 형상에 대한 변환 행렬을 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 효과는, 3D 형상의 가시화를 위하여, 경량파일을 저장할 시 파일의 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 파일의 크기를 줄이더라도, 파일을 읽어서 복원하는데에 시간이 오래 걸리지 않아, 작업 시간을 절감 할 수 있는 효과가 있다.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일의 예를 나타낸 도면.
도 2(a) 내지 도 2(b)는 본 발명이 일 실시예에 따른 삼각망 생성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법의 단계를 나타낸 도면.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프를 나타낸 도면.
도 5(a) 내지 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭 구조를 나타낸 형상을 나타낸 도면.
도 6(a) 내지 도 6(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭 도형의 저장을 나타낸 도면.
도 7(a) 내지 도 7(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭 도형의 일 예를 나타낸 도면.
도 8(a) 내지 도 8(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 형상 분류의 예시를 나타낸 도면.
도 9(a) 내지 도 9(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 블록의 일부를 나타낸 도면.
도 10(a) 내지 도 10(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 플랜트 구조물의 일부 형상을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미분류 형상에 관한 도면.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은, 본 발명은 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 및 플랜트 3D 형상을 경량파일로 저장할 시, 파일 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 경량파일을 구성하는 방법에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법에 대해 더욱 상세히 설명한다.

경량파일은 주로 형상 정보를 삼각망으로 저장하고 있으며, 경우에 따라서는 경계 곡선 등 일부 기하 정보를 가지고 있는 경우가 있다. 그러나 상기와 같은 기하 정보는 파일의 용량을 증가시키고 처리속도를 저해하는 단점이 있어, 최근에는 삼각망 정보만을 저장해서 주로 사용되고 있다.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일의 예를 나타낸 도면이다. 상기 기하 정보에 대한 중립 파일 포맷으로는 IGES, STEP이 많이 활용되고 있는데, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 상기 형상을 IGES파일로 저장한 경우 파일 크기가 228Kbytes 인 것을 알수 있다. 또한, 도 1(b) 내지 도 1(d)에 도시된 도면은 STL 파일로, 도시된 바와 같이, 요소망의 밀도에 따라 크기가 달라지는 것을 알 수 있다. 즉, 삼각망으로 이루어진 STL파일로 저장한 경우는 요소망 밀도(Coarse Mesh, Medium Mesh, Fine Mesh)에 따라 크기가 결정된다. 상기 IGES파일과 STL 파일은, 저장 및 압축 방식에 따른 영향이 크지만, 상기 STL파일은 삼각망을 좀 더 듬성하게 생성하면 훨씬 적은 파일 사이즈를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 경량 모델의 삼각망을 저장하는 자료 구조는 일반적으로 다음 3가지 방법이 사용된다.

첫 번째 방식은 요소를 요소가 이루는 절점의 좌표로 표현하는 방식이다. 도 2(a) 내지 도 2(b)는 삼각망 생성을 나타내는 도면이다. 도2에 도시된 바와 같이, 요소 4개와 절점 6개가 존재하는 경우, 요소가 이루는 절점의 좌표를 표현할 수 있다. 도 2(a)는 경계 곡선으로 표현된 CAD 형상을 나타내고 있으며, 도 2(b)는 이를 삼각망으로 생성한 도면이다. 상기 첫번째 방식은 상기 삼각망을 표현하기 위해 요소 4개에 해당하는 절점의 좌표 값을 각각 적어주고, 각 요소마다 법선 방향을 적어 준다. 대표적으로 STL 파일 형식이 절점의 좌표로 표현하는 방식으로 표현된다. 이는 본 발명의 다른 실시예에 따른 경량파일 구성 방법으로 하기와 같이 좌표로 표시될 수 있다.

두 번째 방식은 절점 6개에 해당하는 좌표 값을 모두 적어주고, 요소가 가리키는 절점의 번호를 적어준다. 이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법으로, 법선 방향은 각 절점 마다 저장이 될 수 있다.

세 번째 방식은 절점을 순서대로 연결하여 연속 삼각형(stripe) 구조로 표현하는 방식이다 대표적으로 JT 파일 형식이 여기에 해당된다. 하기 좌표의 두번째 연속 삼각형은 N4, N1, N5, N1 및 N6의 절점을 가지고 있으며, (N4, N1, N5), (N1, N5, N1), (N5, N1, N6) 삼각형으로 표현된다. 이때, (N1, N5, N1)과 같은 불필요한 요소가 포함되기도 한다. 상기 3가지 방식에 대한 메모리 사용량은 삼각형을 연속 삼각형 구조로 표현하는 방식이 가장 많은 메모리를 사용한다.

이는 경우에 따라 많은 중복 절점을 가지는 경우가 발생하기 때문이다. 그러나 삼각망을 가시화 할 때 주로 OpenGL(오픈 그래픽 라이브러리)을 사용하는데, GL_TRIANGLE_STRIP(스트립으로 삼각형 그리기)을 사용하여 화면에 효율적으로 가시화가 가능하며, 렌더링 성능 또한 첫번째 및 두번째 경우에서 사용할 수 있는 GL_TRIANGLES(3점단위로 삼각형 그리기)를 사용하는 것 보다 우수하다. 첫번째 경우는 메모리 사용량은 적지만, 법선이 요소면 하나에 하나의 값을 가지고 있어서, 곡면 형상에 대해 정확한 렌더링을 위해서는 각 절점에 대한 법선 계산이 추가적으로 필요하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법 단계를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법은, 경량파일의 크기를 최소화 하기 위하여, 경량파일 내에서 불필요한 부분을 제외시키고, 기존에 생성되어 있는 정보를 재사용 할 수 있다. 즉, 선박 및 플랜트 형상을 경량파일로 저장할 시, 데이터의 크기를 줄이기 위해, 경량파일 내에서 불필요한 부분을 제외시키고, 기존에 생성되어 있는 정보를 재사용 할 수 있다. 상기와 같은 경량파일 구성을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 형상이 대칭적이지 않고, 동일 형상에 포함되지 않는 형상을 미분류 형상으로 분류하는 미분류 형상 분류 단계(S01), 대칭형상으로 이루어진 형상을 대칭 형상으로 분류하는 대칭 형상 분류 단계(S02), 다른 형상과 중복되는 형상을 동일 형상으로 분류하는 동일 형상 분류 단계(S03), 분류된 데이터로 경량모델 파일을 생성하는 파일 생성 단계(S04) 및 생성된 파일을 출력하는 파일 출력 단계(S05)를 거칠 수 있다.

이하, 상기 경량파일 구성 단계에 대해 더욱 상세히 설명한다

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법은, 먼저, 미분류 형상 분류 단계(S01)를 거치게 된다. 상기 미분류 형상 분류 단계(S01)에서, 상기 미분류 형상이란, 형상이 대칭이지 않고 동일 형상에 포함되지 않은 형상이다.

모든 파일 구조에서 법선 정보는 많은 데이터 크기를 차지한다. 특히, JT 파일의 경우 절반을 법선 정보가 차지한다. 그러나 법선 정보가 없거나 잘못 되어 있다면, 가시화를 할 경우 입체감이 없거나 왜곡되게 표현된다. 도 4(a) 내지 도 4(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프를 나타낸 도면이다. 도 4(b)는 엘보(elbow) 파이프 형상에 대해서 STL파일을 읽어서 가시화를 한 모습이다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 각 요소 면에 대한 법선 정보를 이용해서 가시화를 진행하였을 경우, 표면이 매끄럽지 못한 단점이 있다.

도 4(c)는, 절점 주변 요소의 법선 평균값을 이용해서 가시화를 한 모습이다. 상기 STL 파일의 경우, 동일 위치에서도 여러 개의 절점 좌표 값을 출력해서 데이터 크기가 현저하게 증가하였으나, 도 4(c)와 같이 가시화 할 경우, 절점 중복없이 데이터를 저장해서 데이터 크기가 줄어들 수 있다. 그러나 상기와 같은 경우에도 138개 절점에 대해서 법선 방향 값을 가지고 있어야 하므로 많은 데이터를 차지하게 된다.

상기와 같은 경우, 상기 법선 데이터의 크기를 줄일 수 있는 방법은 두가지로 분류할 수 있다. 첫번째는 x, y, z값에 대해서 실수(float) 타입으로 저장할 경우12bytes를 사용하게 되는데, 이에 대한 크기를 줄이는 방법이다. 두번째는 법선 방향 값을 저장하지 않고, 파일을 읽을 때 계산하는 경우이다. 첫번째 방법에서 변수 실수 타입은 6~7 유효 자릿수를 가지는데, 법선 방향은 이 만큼 정밀하게 표현을 할 필요가 없다.

법선 정보를 파일에 저장하지 않고 읽으면서 계산할 시 파일의 크기를 줄일 수 있다. 이는 절점을 공유하는 자료구조에서 쉽게 적용이 가능하다. 삼각형 요소에 대해서 요소가 가지는 세 개의 절점에 요소 면의 법선 방향을 추가시킬 경우, 파일의 크기가 줄어들게 된다. 따라서 별도 추가 처리 없이, 자료 구조 생성시에 법선 방향을 계산할 수 있다.

상기와 같은 파일 구조는 하기 좌표에서 처럼 절점에서 법선을 제거 시킬 수 있으며, 도 4에 도시된 엘보 파이프 형상의 경우 법선 정보를 저장할 필요가 없어4,536bytes 데이터를 이용해서 표현할 수 있다. 상기와 같은 방법을 이용하면, STL파일과 비교했을 때 절반 이하로 줄어든다. 이와 같은 파일 구조는 연속 삼각형 형태로 저장하는 파일 구조에 비해서는 가시화 성능은 떨어질 수 있지만, 파일 크기는 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

이때, 상기 미분류 형상을 저장함에 있어, 기존의 일반 저장 방식 대신, 미분류 형상으로부터 곡면을 분류하고, 각 곡면에 대해서 대칭 곡면은 대칭형상과 동일하게 저장을 하고, 자유 곡면에 대해서는 기존 방법과 동일하게 저장하는 방법을 취할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미분류 형상에 관한 도면이다. 즉, 상기 미분류 형상을 저장 시, 도 11에 도시된 바와 같이, 대칭 곡면은, 대칭에지의 절점과 벡터값을 함께 저장하게 되고, 자유 곡면은 기존 방법과 동일하게 저장하게 된다.

그다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법은, 대칭 형상 분류 단계(S02)를 거치게 된다.

파일을 저장할 때 박스, 원기둥, 구, 콘 및 피라미드와 같은 기본 도형에 대해서는 삼각망으로 저장하는 것이 아니라, 도형에 대한 치수 및 위치 정보를 저장하는 것으로 파일 크기를 줄일 수 있다. 이때, 가시화를 위해서는 다시 삼각망으로 구성하는 것이 필요한데, 이에 대한 시간이 많이 소요되지 않는다. 그러나 선박 및 플랜트 구조물에는 이와 같이 단순한 기본 도형으로 대체될 수 있는 것이 거의 없기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법에서는 플랜트 구조물에서 많이 사용되는 형상에 대해서 기본 형상으로 정의를 하고, 빠르게 삼각망으로 다시 복원할 수 있도록 구성한다.

도 5(a) 내지 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭 구조를 나타낸 형상을 나타낸 도면으로, 상기 선박 및 플랜트 구조물은 도 5(a) 내지 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 빔 형상, 얇은 판 및 파이프로 주로 이루어져 있다. 그리고 이와 같은 대부분의 형상은 마주보는 두개의 면이 동일한 대칭 형상으로 이루어져 있다. 따라서 하나의 면에 대한 정보를 이용해서 형상을 복원할 수 있다. 대칭 조건을 판단할 시, 두 개의 평면 법선 방향이 반대인지, 상기 조건을 만족하는 두 평면의 면적은 동일한지, 상기 두 조건을 만족하는 두 평면의 중심을 잇는 직선과 두 평면의 법선 방향은 평행한지를 판단하게 된다.

그 뒤, 데이터를 저장할 시, 대칭인 두 평면 중에 하나에 대해서만 절점 및 삼각형 정보를 저장하고, 두 평면의 중심을 잇는 방향 정보를 저장하게 된다. 그리고 복원 과정에서 계산 시간을 최대한 줄이기 위해서 윤곽선 정보를 저장한다. 윤곽선 정보는 절점 번호로서 저장을 하며, 윤곽선 정보를 이용해서 측면 삼각형 요소를 복원하게 된다.

도 6(a) 내지 도 6(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭 도형의 저장을 나타낸 도면이다. 도 6(a) 내지 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 상기 도형은 6개의 면으로 구성되어 있으며, 96개의 삼각형으로 이루어져 있다.

상기 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 원래의 자료구조로 저장할시, 2,448bytes의 데이터 크기를 갖게 된다. 이때, 대칭면 중에서 하나의 면에 대한 삼각망 정보를 저장하고, 이 면에 대한 윤곽선 정보와 방향 벡터를 저장할 경우, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 729bytes의 데이터 크기를 갖게 된다. 상기 도형에서, 윤곽선에서 에지의 시작점은 이전 에지의 끝점에 해당하므로 추가적으로 크기를 더 줄일 수 있다.

도 7(a) 내지 도 7(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭 도형의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 7(a)에 도시된 바와 같이, I 빔과 얇은 판으로 이루어진 보강재의 경우, I 빔의 경우 2,160bytes에서 568bytes로 데이터 크기가 줄었으며, 얇은 판(플레이트(plate))의 경우 26,400bytes에서 6,540bytes로 데이터가 줄어 든 것을 알 수 있다.

그다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법은, 동일 형상 분류 단계(S03)를 거치게 된다.

선박 및 플랜트 구조물은 다수 파트들이 동일 형상을 가진다. 즉 모양은 동일하나 위치가 달라지는 경우가 많다. 이와 같은 경우 삼각망 정보를 별도로 저장하는 것이 아니라 원본 형상에 대한 변환 행렬을 저장하여 표현 가능하다. 동일한 형상인지를 판단하는 기준은 해당 형상의 면적 및 부피가 동일한지를 비교하며, 변환 행렬은 형상을 포함하는 경계 박스를 구성하여 계산하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상들은, 주로 좌표축에 정렬이 있어서, OBB (object oriented bounding box, 물체가 회전하면 따라서 같이 회전하는 경계 상자)가 아니라 AABB(axis aligned bounding box, 축이 나란한 경계상자 박스)를 사용하였다. 또한 단순히 경계 상자만을 이용할 때 뒤집히거나, 방향이 바뀌는 경우가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 형상의 특징을 추가적으로 반영하는 것이 필요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상 중, 중복되는 형상은 원본 형상의 번호를 나타내는 정수 타입 1개와 변환 행렬을 구성하는 실수 타입 16개로 구성된다. 도 8(a) 내지 도 8(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 형상 분류의 예시를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물은, 4개의 론지(longitudinal stiffener)가 존재하며, 이중 3개는 동일한 형상이다. 따라서 나머지 2개의 론지에 대해서 변환 행렬과 원본 형상의 아이디만 저장하게 된다. 상기 2개의 론지에 대해서 변환 행렬과 원본 형상의 아이디를 저장한 결과, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 데이터 크기는 32,460bytes에서 21,136bytes로 줄어들었다.

그다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법은, 파일 생성 단계(S04) 및 파일 출력 단계(S05)를 거치게 된다. 이때, 상기 파일 출력 단계에서는, 상기 경량 모델 파일을 피디에프(PDF)파일로 변환하는 변환 과정을 더 포함할 수도 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일은은, 모바일이나 또는 피디에프(pdf)와 같은 전자 문서로 간편히 출력하여 이용자의 활용성 및 접근성을 높일 수 있다.

상기와 같은 단계에 의해 구성된 경량파일은 두가지 모델에 대해서 적용가능하다. 비교 대상 파일들이 동일한 삼각형 밀도를 가져야 하므로 주어진 캐드(CAD) 형상에 대해서 STL파일을 생성한 후, 이로부터 나머지 파일들을 변환하여 비교가능하다.

도 9(a) 내지 도 9(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 블록의 일부를 나타낸 도면으로, 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 54개의 부재로 구성되어 있다. 상기 선박 블록의 각 부재에 대해서 동일 위치에는 하나의 절점을 생성하여 저장하여, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 24,630개의 요소와 25,911개의 절점으로 이루어 진 것을 확인 할 수 있다. 그 뒤, 대칭 구조(symmetric type)이면서 동일 형상(same shape)인 경우, 동일 형상으로 판단하여 적용 결과 5개의 대칭 구조 및 44개의 동일 형상 파트로 분류하게 된다. 기본적으로 JT파일은 바이너리 형태로 저장 후, 파일을 압축하여 사용하고 있으며, STL파일은 바이너리 저장 후, 파일을 압축하지 않은 형태로 사용하고 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 저장 또한 압축 및 압축하지 않은 경우에 대해서 판단한다. 또한, STL파일은 압축되지 않은 형태이므로 추정치를 이용하게 된다. 즉, 법선을 저장하지 않고, 절점 및 요소만을 저장해서 파일 압축을 한 경우, 하기 표에서 확인 할 수 있듯이, JT파일에 비해서 파일 크기가 265KB에서 158KB로 줄어드는 것을 확인 할 수 있으며, 압축 수치는 59.6%로 나타났다. 반면, 대칭 구조 및 동일 형상을 반영하여 저장하였을 경우 36KB로 줄었으며, 13.6%로 나타나는 것을 알 수 있다.

도 10(a) 내지 도 10(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 플랜트 구조물의 일부 형상을 나타낸 도면으로, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 144개 부재로 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 그 뒤, 경량파일 저장 방법을 통해, 11개의 대칭 파트 및 117개의 동일 형상 파트로 분류할 수 있다. 이때, 법선 방향을 저장하지 않은 경우, 상기 표에서 확인 가능하듯이, JT 파일의 37.3%로 나타나는 것을 확인 할 수 있으며, 대칭 파트 및 동일 형상을 적용하였을 경우 20.3%로 나타나는 것을 확인 할 수 있다. 여기서 JT파일은 부재에 대한 일부 속성 정보(이름, 색상 등)를 파일 내에 포함하고 있어 이를 반영할 경우 증가할 수는 있다. 도 10(c)는 절점의 법선 정보를 저장하지 않은 파일을 읽어서 가시화를 한 모습이다.

최종적으로, 상기와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법에서는, 구성된 경량파일을 비교 분석하고, 파일의 크기를 줄일 수 있다. JT파일은 별도의 연산 작업 없이 삼각망을 읽어서 가시화가 가능한 형태로 이루어져 있으나, 중복된 절점 및 불필요한 삼각형이 저장되어 있어서 파일 크기에는 불리한 면이 있다. STL파일은 구조가 단순하여 최근에 3D 프린팅을 비롯하여 많이 활용되고 있으나, 가시화를 위해서는 추가적인 법선 방향 계산이 필요하며, 많은 중복된 절점으로 인하여 파일이 커질 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법은 JT파일 및 STL파일을 구성할 시 발생하는 단점을 보완하기 위하여, 파일 크기의 상당 부분을 차지하는 법선 방향을 저장하지 않고, 빠르게 계산할 수 있는 구조로 저장을 하고, 대칭 구조 및 중복된 형상에 대해서는 기존 삼각형 정보를 활용할 수 있는 방법을 이용하는 것이다.

상기와 같은 방법으로 인해, 저장된 파일은, 그 크기가 JT파일에 비해 20% 수준으로 줄어드는 것을 확인 할 수 있다. 또한 대칭 구조에 대해서는 형상 복원에 많은 시간이 소요되지 않도록 에지 정보를 저장하였으며, 동일 형상은 단순 복사만으로 사용이 가능하여 빠른 시간 안에 복원이 가능하다.

본 발명의 일실시예에 따른 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법을 이루는 개별 혹은 선택적으로 조합된 구성요소(사용자 단말기, 노드, 서버 등)의 기능들은 컴퓨터와의 결합을 통해 실행시키기 위한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법을 이루는 개별 혹은 선택적으로 조합된 구성요소들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 또한, 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, SSD(Solid State Drive) 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

또한 본 발명에서 사용되는 컴퓨터 또는 컴퓨터 프로그램과 같은 구성은 이동통신 단말기의 형태가 스마트폰과 같이 변형되며, 컴퓨팅 파워가 획기적으로 커짐에 따라, 스마트폰 또는 스마트폰에서 실행되는 어플리케이션과 같은 의미로도 사용될 수 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.

S01~S05 : 본 발명의 일 실시예에 따른 경량파일 구성 방법 단계

Claims (6)

1. 선박 및 플랜트 형상을 경량파일로 저장할 시, 데이터의 크기를 줄이기 위한 방법에 있어서,
   형상이 대칭적이지 않고, 동일 형상에 포함되지 않는 형상을 미분류 형상으로 분류하는 미분류 형상 분류 단계(S01);
   대칭형상으로 이루어진 형상을 대칭 형상으로 분류하는 대칭 형상 분류 단계(S02);
   다른 형상과 중복되는 형상을 동일 형상으로 분류하는 동일 형상 분류 단계(S03);
   분류된 데이터로 경량모델 파일을 생성하는 파일 생성 단계(S04); 및
   생성된 파일을 출력하는 파일 출력 단계(S05);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 미분류 형상 분류 단계(S01)는
   상기 미분류 형상의 각 곡면에 대해 대칭곡면, 선직면, 콘, 엘보, 원으로 추가 분류하는 것을 특징으로 하는 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 미분류 형상 분류 단계(S01)는
   각 곡면에 대하여, 각 곡면에 일치하는 삼각형 요소의 정보를 저장하고, 절점 주변 요소의 법선 평균값을 이용해서 가시화 하는 것을 특징으로 하는 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 대칭 형상 분류 단계(S02)는
   도형에 대한 치수 및 위치 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 동일 형상 분류 단계(S03)는
   다수의 형상의 면적 및 부피가 동일한지를 비교하며, 원본 형상에 대한 변환 행렬을 저장하는 것을 특징으로 하는 3D 형상 가시화를 위한 경량파일 구성 방법.
   
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 구성 방법을 실행하며, 기록 매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램.

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