KR20220120852A

KR20220120852A - 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20220120852A
Application number: KR1020210024542A
Authority: KR
Inventors: 이세원
Original assignee: 주식회사 디엔솔루션즈
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-08-31

Abstract

CAD호환파일 형식의 도면 파일에서 선과 원호로 이루어지는 구성 요소들을 탐색하는 요소 탐색 모듈과, 상기 구성 요소들을 리스트로 작성하고, 상기 작성한 요소 리스트 중에서 사용자가 필요한 요소를 선택하는 요소 선택 모듈과, 상기 선택한 요소들을 대화형 프로그램에서 사용할 수 있도록 요소를 변형 또는 보완하는 형상 힐링(healing) 모듈과, 상기 형상 힐링 모듈을 거친 요소들을 대화형 프로그램으로 전달하는 출력 모듈을 포함하여 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치를 구현함으로써, 공작기계의 대화형 프로그램에서 외부에서 작성된 도면파일을 CAD호환파일 형태로 불러올 때, 선 요소의 교차나 분리로 인해 대화형 프로그램에서 사용할 수 없을 때, 사용자의 선택에 의해 자동으로 선 요소를 힐링해 줌으로써 대화형 프로그램에서 가공 경로정보를 손쉽게 작성할 수 있도록 한다.

Description

외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치 및 방법{Healing device and method for externally created drawing file elements }

본 발명은 외부에서 작성된 도면 파일을 공작기계의 대화형 프로그램에서 사용 가능한 도면 형상으로 변환하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 외부에서 작성된 도면 파일의 선 요소를 힐링(healing)하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

NC 공작기계는 CAD로 작성된 도면을 대화형 프로그램을 통해 가공경로 프로그램을 작성한다. 따라서 대화형 프로그램에 입력하는 CAD 도면의 형상은 공구의 이동 경로를 고려할 때 교차점이나 간극이 없는 한붓그리기 도면이어야 한다.

그러나 대화형 프로그램에 입력을 전제로 작성된 CAD 도면이 아니거나, 수작업 등 다른 수단으로 그려진 도면인 경우 대화형 프로그램에서 사용하기 위해서는 표준형식으로 사용하는 텍스트(text) 기반의 도면 문서 형식인 DXF(drawing exchange format) 파일과 같은 CAD호환파일로 변환하여 사용한다.

그러나 CAD호환파일은, 작성 시의 작성 순서와 방향을 포함하고 있기 때문에, 추가적인 도면 정보를 보정하는 힐링과정 없이 도면의 구성 요소들을 그대로 대화형 프로그램에서 사용할 수 없는 문제가 발생한다.

특히 대화형 프로그램에서 사용하기 위해서는 교차점으로 형성된 선 요소인 경우에는 교차점을 초과하는 선 요소를 제외한 선 요소만을 선택해야 한다. 그러나 교차점을 기준으로 양쪽 부분이 동일한 선 요소로 인식되어 어떤 부분이 대화형 프로그램에 입력되는 부분인지 구분할 수가 없는 문제가 발생한다.

또한, 도면 중 선의 생성 방향이 일관적이지 않을 경우, CAD호환파일에서는 시점과 종점을 구분하여 저장한다. 따라서 두 선의 시점끼리 연결되어 있는 경우, 육안으로 보기에는 문제가 없어 보이나 대화형 프로그램에 바로 사용하는 것은 불가능하다.

또한, CAD호환파일의 해상도 문제로, 육안으로 보기에는 정상적으로 연결된 선 요소로 보이나, 데이터 상으로는 연결점이 없거나, 선이 교차하여 대화형 프로그램에 바로 사용하는 것이 불가능한 문제가 있다.

상기와 같은 경우들은 모두 DXF 도면의 원래 목적인 사용자가 육안으로 확인하는 도면인 경우에는 크게 문제가 되지 않으나, 좌표 데이터를 입력 받아야 하는 대화형 프로그램에서는 문제가 발생한다. 이러한 상황들에 대하여 기존의 대화형 프로그램은 도면의 구성 요소들을 사용자가 수동으로 하나하나 수정하여야 하므로 생산성이 저하하고 작업의 불편이 야기된다. 따라서 이러한 현상이 많은 경우 기존 도면을 SXF 파일로 변환하여 대화형 프로그램에서 가공경로 프로그램을 작성하는 것을 기피하게 된다.

한편, 종래기술로 소개하는 특허문헌 1은 CAD와 CAM을 하나의 시스템으로 구성하여 CAD에서 2차원 도면을 작성하고 CAM에서는 CAD에서 작성된 2차원 도면을 가지고 베이스 곡면의 구성요소만 선택하여 지정해주면 3차원 베이스 곡면 가공 데이터가 출력되도록 한 것이다. 그러나, 특허문헌 1은 CAD 도면을 하나의 시스템으로 작성해야 하는 점에서, 본 발명이 추구하는, 외부에서 작성된 CAD 도면 파일을 이용하는 점에서 본질적인 차이가 있다. 즉 외부에서 작성된 CAD 파일인 경우 CAM이나 대화형 프로그램을 통한 가공경로 프로그램을 작성하는 것을 염두에 두고 작성된 도면이 아닌 경우, 교차점이나 연결되어야 할 선과 선 사이에 미세한 간극이 발생하여 대화형 프로그램을 통한 가공경로 프로그램을 작성하는 데 많은 어려움과 시간이 소요되는 궁극적인 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2는 수치제어장치나 로봇이 출발점에서 목표점까지 이동하는 동작의 연속이동경로 생성방법에 관한 것으로서, 임의의 경유 점 위치에서 정지하지 않고 연속이동을 위해 경유 점에 도달하기 전에 다음 목표점으로 연속하여 이동하는 연속이동 경로 생성방법에 관한 것이다. 이는 가공작업에서 단지 공구의 연속이동을 도모하기 위한 방법으로, 본 발명과 같이 외부에서 작성된 도면 파일을 이용할 경우 발생하는 선 요소들의 교차나 간극 문제를 해결하는 방법은 제시하지 못하고 있다.

또 다른 종래기술로 특허문헌 3은 수치제어(CNC) 기술을 가공 경로 생성 방법에 관한 것으로, 가공 범위 내의 각 가공점간 거리를 파악하여 가공 점 간 거리 데이터를 도출하여 기준 데이터의 비교를 통해 가공 점의 가공 순서를 재설정하는 기술을 개시하고 있다. 이 역시 본 발명과 같이 외부에서 작성된 도면 파일을 이용할 경우 발생하는 선 요소들의 교차나 간극 문제를 해결하는 방법은 제시하지 못하고 있다.

한국 공개특허 10-1993-0013913호 한국 등록특허 10-0427522호 한국 등록특허 10-1333768호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 대화형 프로그램에서 CAD호환파일을 불러와 가공경로 프로그램을 작성할 때, 대화형 프로그램에 사용하기 부적절한 선 요소의 교차나 떨어짐 형상을 손쉽게 보완(healing) 해주는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치는,

CAD호환파일 형식의 도면 파일에서 선과 원호로 이루어지는 구성 요소들을 탐색하는 요소 탐색 모듈과, 상기 구성 요소들을 리스트로 작성하고, 상기 작성한 요소 리스트 중에서 사용자가 필요한 요소를 선택하는 요소 선택 모듈과, 상기 선택한 요소들을 대화형 프로그램에서 사용할 수 있도록 요소를 변형 또는 보완하는 형상 힐링(healing) 모듈과, 상기 형상 힐링 모듈을 거친 요소들을 대화형 프로그램으로 전달하는 출력 모듈을 포함한다.

바람직한 실시예로서, 상기 요소 탐색 모듈은 외부에서 작성된 CAD파일을 불러오기 한 CAD호환파일에서 도면 상에 표현된 모든 형상들을 활성화하여 선과 원호로 된 요소로 분해하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 요소들은 시점과 종점, 교점의 좌표 값을 가지는 데이터 포멧으로 변환된 정보이며, 상기 요소들 중에 선 형상의 요소가 다른 선 형상의 요소와 교차하거나 접점을 이루는 교차점을 가질 경우, 교차점을 기준으로 각각 시점과 종점의 좌표 값을 가지는 적어도 2개 이상의 복수의 요소가 되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 형상 힐링 모듈은 상기 선택한 요소들 간에 교점이 정상적으로 이루어졌는지를 판단하고, 판단결과 인접하는 요소가 서로 교차하는 교차점이 발생한 경우, 교차점에 발생한 불필요한 요소를 제거하는 트림(trim) 과정을 통해 두 개의 요소가 서로 교점을 통해 하나의 요소로 연결 되게 하고, 또한 두 개의 요소가 서로 교점을 이루지 못할 경우에는 두 개 요소의 종점과 시점을 연결하는 익스텐드(extend) 과정을 수행하여 두 개의 요소가 하나의 요소가 되게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법은,

외부에서 작성된 CAD파일을 불러오기 한 CAD호환파일에서 도면 상에 표현된 모든 형상들을 활성화하여 선과 원호 형태의 요소로 분해하는 요소 탐색단계(S10);

사용자 UI를 사용하여 상기 요소 탐색단계(S10)에서 구분한 요소들에 대해 공작기계의 대화형 프로그램에서 사용하는 필요한 요소만을 선택하고, 상기 선택한 요소들을 가공작업의 순서에 따라 리스트업하는 리스트업 단계(S20);

상기 리스트업 단계(S20)에서 선택한 인접한 요소의 종점과 시점이 좌표 값이 동일한 교점으로 연결되었는지를 판단하는 교점여부 판단단계(S30);

상기 교점여부 판단단계(S30)에서 인접한 요소의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하지 않는 경우, 인접한 선택 요소가 서로 교차하는지를 확인하는 교차여부 판단단계(S40);

상기 교차여부 판단단계(S40)에서 인접하는 두 요소가 서로 교차하는 것으로 판단된 경우, 두 선 요소의 교차점을 구하여 그 교차점을 기준으로 선택하지 않은 요소는 제거하는 트림 단계(S410);

상기 교차여부 판단단계(S40)에서 인접하는 두 선 요소가 서로 교차하지 않는 것으로 판단된 경우, 인접한 두 선 요소의 종점과 시점을 연장하여 가상의 교점을 구하고, 두 선 요소의 종점과 시점을 가상의 교점까지 연장하는 익스텐드 단계(S420);

상기 교점여부 판단단계(S30)에서 인접한 요소의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하여 정상적인 교점으로 확인된 경우에는, 교점을 이루는 인접한 두 개의 선 요소가 하나의 선 요소로 활성화하는 정상 로드단계(S310);

상기 정상 로드단계(S310)와 상기 트림 단계(S410)와 상기 익스텐드 단계(S420) 중에서 적어도 어느 하나의 단계를 통해 인접하는 선 요소들이 대화형 프로그램에서 가공 경로정보 생성을 위해 정상적으로 사용될 수 있는 상태로 힐링이 된 후에, 대화형 프로그램에 가공 경로정보 생성을 위해 출력하는 출력단계(S50)를 포함한다.

바람직한 실시예로서, 상기 요소 탐색단계(S10)는 CAD 파일의 모든 도면 형상 요소들을 시점과 종점으로 된 좌표 값으로 변환하고, 변환된 좌표 값에 따라 모든 도면 형상을 시점과 종점을 가지는 별개의 요소로 구분하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 리스트업 단계(S20)는 사용자가 선택한 필요 요소들에 대하여 시점과 종점의 좌표 값을 가진 요소로 정리하되, 상기 요소들의 X축 시점 좌표는 종점의 좌표 값보다 작도록 변경된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 교점여부 판단단계(S30)는 다음 수식 1과 같이 선택한 n번째 요소의 종점 좌표 값과 인접한 n+1번째 요소의 시점 좌표 값이 서로 일치하는지를 비교하는 것을 특징으로 한다.

If (x_n2, y_n2)=(x_(n+1)1, y_(n+1)1) ---------(수식 1)

여기서 x_n2, y_n2는 n번째 요소의 종점 좌표 값이고, x_(n+1)1, y_(n+1)1은 n+1번째 요소의 시점 좌표 값이다.

바람직한 실시예로서, 상기 교차여부 판단단계(S40)는 다음 수식 2에서 그 값이 0보다 작은 값이 산출되면 인접하는 두 선 요소는 서로 교차하는 것으로 판단하고, 그 값이 0보다 클 경우에는 두 선 요소가 교차하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

{(x_n2-x_n1)(y_(n+1)1-y_n1)-(y_n2-y_n1)(x_(n+1)1-x_n1)}Х{(x_n2-x_n1)(y_(n+1)2-y_n1)-(y_n2-y_n1)( x_(n+1)2-x_n1)}<0 ----- (수식 2)

여기서 X_n1은 요소의 X축 시점 좌표이고, X_n2는 요소의 X축 종점 좌표이며, Y_n1은 요소의 Y축 시점 좌표이고, Y_n2는 요소의 Y축 종점 좌표이며, _n은 요소의 순서를 의미한다.

바람직한 실시예로서, 상기 트림 단계(S410)는 교차하는 두 요소의 교차점을 기준으로 요소를 분리하고, 교차점을 초과하는 두 선 요소의 종점과 시점의 좌표 값이 동일해지는 교점을 이루도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 익스텐드 단계(S420)에서 인접한 두 선 요소의 종점과 시점을 연장하여 가상의 교점은 다음 수식 4와 같이 산출하는 것을 특징으로 한다.

X_new= (x_n1y_n2-y_n1x_n2)(x_(n+1)1-x_(n+1)2)-(x_n1-x_n2)(x_(n+1)1y_(n+1)2-y_(n+1)1x_(n+1)2) / (x_n1-x_n2)(y_(n+1)1-y_(n+1)2)-(y_n1-y_n2)(x_(n+1)1-x_(n+1)2)

Y_new= (x_n1y_n2-y_n1x_n2)(y_(n+1)1-y_(n+1)2)-(y_n1-y_n2)(x_(n+1)1y_(n+1)2-y_(n+1)1x_(n+1)2) / (x_n1-x_n2)(y_(n+1)1-y_(n+1)2)-(y_n1-y_n2)(x_(n+1)1-x_(n+1)2) --------(수식 4)

여기서 X_new와Y_new는 가상의 교점 좌표이며, X_n1은 요소의 X축 시점 좌표이고, X_n2는 요소의 X축 종점 좌표이며, Y_n1은 요소의 Y축 시점 좌표이고, Y_n2는 요소의 Y축 종점 좌표이며, _n은 요소의 순서를 의미한다.

바람직한 실시예로서, 상기 익스텐드 단계(S420)에서 가상의 교점까지 연장하는 선 요소는 연장되는 선의 속성(직선 또는 원호)과 동일한 속성으로 연장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공작기계의 대화형 프로그램에서 외부에서 작성된 도면 파일을 CAD호환파일 형태로 불러올 때, 선 요소의 교차나 분리로 인해 대화형 프로그램에서 사용할 수 없을 때, 사용자의 선택에 의해 자동으로 선 요소를 힐링해 줌으로써 대화형 프로그램에서 가공 경로정보를 손쉽게 작성할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 CAD호환파일의 변환 과정을 자동화 하고 사용자의 조작은 최소화 함으로써, 가공 경로정보를 작성하는 생산성 향상과 작업 편의성을 증대시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로, CAD호환파일 불러오기 기능의 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, CAD호환파일 불러오기 기능을 사용한 대화형 프로그램의 사용자 화면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, CAD호환파일 불러오기 기능의 힐링 알고리즘의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 인접하는 두 선 요소의 교차여부를 판단하는 수식을 표현한 개념도이다.

본 실시예에서 "요소"라 함은 CAD등 전자화 된 도면에서 사용되는 문자, 자유 곡선, 치수선 등을 제외한 직선과 원호를 형성하는 선을 의미한다. 또한 본 실시예에서 "대화형 프로그램"이라 함은 NC 공작기계에서 공작물을 가공하기 위해 공구의 가공 경로정보와 절삭조건, 주변장치의 동작 등에 대한 정보를 작성하는 프로그램을 말하며, CAM(Computer Aided Manufacturing) 프로그램을 포함할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서 "교점"이라 함은 두 개의 선 요소의 종점과 시점의 좌표 값이 동일한 지점을 말하며, "교차점"이라 함은 두 개의 선 요소의 종점과 시점의 좌표가 서로 상이한 상태에서 서로의 선이 교차하는 지점을 말하며, 교차점을 초과하는 여분의 선 요소가 발생한다. 다만, 실시예에서 설명의 내용에 따라 "교점"과 "교차점"은 교차점을 초과하는 여분의 선 요소의 유무와 상관 없이 동일한 의미로 사용될 수도 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로, CAD호환파일 불러오기 기능의 블록다이어그램이다. CAD호환파일은 외부에서 작성된 CAD(Computer-Aided Design) 도면을 다른 기기에 교환하기 위해 아스키 형식이나 바이너리 형식의 외부 포맷으로 작성된 도면 파일이다. 이러한 DXF 형식의 도면 파일을 공작기계의 대화형 프로그램에서 보다 편리하게 사용하기 위해서는 다음과 같은 처리과정을 거치게 된다.

도 1에 도시한 것처럼, 본 발명은 CAD호환파일의 선과 원호로 이루어지는 구성 요소(50)들을 탐색하는 요소 탐색 모듈(10)과, 대화형 프로그램에 쓰지 않는 문자, 자유 곡선, 치수선 등을 제외하고, 직선이나 원호 등의 요소(50)만을 리스트(60)로 작성하고, 작성한 요소 리스트(60) 중에서 사용자가 필요한 요소(50)를 선택하는 요소 선택 모듈(20)과, 선택한 요소(50)들을 대화형 프로그램에서 사용할 수 있도록 요소(50)를 변형 또는 보완하는 형상 힐링(healing) 모듈과, 상기 형상 힐링 모듈(30)을 거친 요소(50)들을 대화형 프로그램으로 전달하는 출력 모듈(40)로 구성한다.

상기 요소 탐색 모듈(10)은 외부에서 작성된 CAD파일을 불러오기 한 CAD호환파일에서 도면 상에 표현된 모든 형상들을 활성화하여 선과 원호로 된 요소(50)로 분해하는 기능을 수행한다. 요소 탐색 모듈(10)에서 모든 요소(50)들은 시점과 종점, 교점의 좌표 값을 가지는 데이터 포멧으로 변환된다. 이 때 교점이 없이 시점과 종점만을 가지는 선 형상은 하나의 요소(50)로 인식된다. 따라서 어떤 선 형상의 요소(50)가 다른 선 형상의 요소(50)와 교차점을 가질 경우, 교차점을 기준으로 각각 시점과 종점의 좌표 값을 가지는 적어도 2개 이상의 복수의 요소(50)가 된다.

다음은 요소 선택 모듈(20)에 대해 설명이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예로서, CAD호환파일 불러오기 기능을 사용한 대화형 프로그램의 사용자 화면 예시도이다. 도 2에 도시한 것처럼, 요소 선택 모듈(20)은 상기 요소 탐색 모듈(10)에서 데이터 포멧으로 변환된 요소(50)들에 대해 공작기계의 대화형 프로그램에 사용할 수 없는 문자, 자유 곡선, 치수선 등을 제외하고, 직선이나 원호로 된 필요한 요소(50)만을 선택하고, 선택한 요소(50)를 사용자가 임의로 선택할 수 있도록 리스트업(list-up) 한다.

상기 요소 선택 모듈(20)은 교차점이 발행한 선 요소(50)에 대해서 교차점을 기준으로 시점과 종점으로 요소(50)를 세분화하고, 사용자는 세분화된 요소(50) 중에서 화면에서 제공되는 UI를 사용하여 대화형 프로그램에서 사용할 요소(50)만을 선택하여 시점 좌표 기준으로 리스트업 한다. 이 때 리스트업은 공작기계의 가공작업을 감안하여 작업 순서대로 나열한다.

상기 형상 힐링 모듈(30)은, 상기 요소 선택 모듈(20)에서 선택한 요소(50)들 중에서 대화형 프로그램에 바로 사용할 수 없는 형상 요소(50)들을 대화형 프로그램에서 사용할 수 있도록 형상을 변경 및 보완하는 힐링(healing) 기능을 수행한다.

상기 형상 힐링 모듈(30)은 선택한 요소(50)들 간에 교점이 정상적으로 이루어졌는지를 판단하고, 판단결과 인접하는 요소(50)가 서로 교차하는 교차점이 발생한 경우, 교차점에 발생한 불필요한 요소(50)를 제거하는 트림(trim) 과정을 통해 두 개의 요소(50)가 서로 교점을 통해 하나의 요소(50)로 연결 되게 하고, 또한 두 개의 요소(50)가 서로 교점을 이루지 못할 경우에는 두 개 요소(50)의 종점과 시점을 연결하는 익스텐드(extend) 과정을 수행하여 두 개의 요소(50)가 하나의 요소(50)가 되게 한다.

이하에서 상기 구성에 따른 힐링 방법에 대해 설명한다.

먼저 요소 탐색단계(S10)를 실행한다.

이 단계는 외부에서 작성된 CAD파일을 불러오기 한 CAD호환파일에서 도면 상에 표현된 모든 형상들을 활성화하여 선과 원호 형태의 요소(50)로 분해하는 과정이다. 이 과정을 통해 CAD 파일의 모든 도면 형상 요소(50)들을 시점과 종점으로 된 좌표 값으로 변환하고, 변환된 좌표 값에 따라 모든 도면 형상을 시점과 종점을 가지는 별개의 요소(50)로 구분한다.

다음으로 리스트업 단계(S20)를 실행한다.

이 단계는 도 2에 도시한 것처럼, 사용자 UI를 사용하여 상기 요소 탐색단계(S10)에서 구분한 요소(50)들에 대해 공작기계의 대화형 프로그램에 쓰지 않는 문자, 자유 곡선, 치수선 등을 제외하고, 직선이나 원호 등의 필요한 요소(50)만을 선택하고, 선택한 요소(50)들을 가공작업의 순서에 따라 리스트업 한다.

이와 같은 리스트업은 사용자가 선택한 필요 요소(50)들에 대하여 아래 실시예에 따른 표 1과 같이 시점과 종점의 좌표 값을 가진 요소(50)로 정리된다. 이 때 각 요소(50)들의 X축 시점 좌표는 종점의 좌표 값보다 작도록 변경된다. 이는 NC공작기계에서 선삭 가공 시 가공의 방향에 따른 특징을 고려한 것이다.

요소 번호	시점	종점
1	X₁₁,Y₁₁	X₁₂,Y₁₂
2	X₂₁,Y₂₁	X₂₂,Y₂₂
3	X₃₁,Y₃₁	X₃₂,Y₃₂
~	~	~
N	X_n1,Y_n1	X_n2,Y_n2
n+1	X_(n+1)1,Y_(n+1)1	X_(n+1)2,Y_(n+1)2

다음으로 교점여부 판단단계(S30)를 실행한다.

이 단계는 상기 리스트업 단계(S20)에서 선택한 인접한 요소(50)의 종점과 시점이 좌표 값이 동일한 교점으로 연결되었는지를 판단하는 단계이다. 판단 결과 인접한 요소(50)의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하는 경우는 인접한 요소(50)가 서로 정상적으로 연결되어 있으므로 대화형 프로그램에서 가공 경로정보를 정상적으로 생성할 수 있는 것으로 판단하여 후술하는 정상 로드단계(S310)를 실행하고, 만일 인접한 요소(50) 간에 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하지 않는 경우는, 인접한 요소(50)가 서로 정상적으로 연결되지 않아 대화형 프로그램에서 가공작업을 위한 가공 경로정보를 정상적으로 생성할 수 없는 것으로 판단하여 후술하는 교차여부 판단단계(S40)를 실행한다.

이와 같이 인접한 요소(50)의 종점과 시점이 동일한 좌표 값의 교점을 이루는지에 대한 판단은 다음 수식 1과 같이 실행할 수 있다. 즉, 이러한 판단은 선택한 n번째 요소(50)의 종점 좌표 값과 인접한 n+1번째 요소(50)의 시점 좌표 값이 서로 일치하는지를 비교함으로써 이루어진다.

If (x_n2, y_n2)=(x_(n+1)1, y_(n+1)1) ---------(수식 1)

여기서 (x_n2, y_n2)는 n번째 요소(50)의 종점 좌표 값이고, (x_(n+1)1, y_(n+1)1)은 n+1번째 요소(50)의 시점 좌표 값이다.

상기 수식 1에서 n번째 요소(50)의 종점 좌표 값과 n+1번째 요소(50)의 시점 좌표 값이 일치하면, 인접한 두 개의 선 요소(50)는 단락이나 교차로 인한 여분의 선 없이 동일한 지점에서 교점을 이루어 연결된 것이므로, 단락이나 교차를 보완하기 위한 힐링 과정 없이 해당 요소(50)를 그대로 대화형 프로그램에서 공작물의 가공 경로정보로 사용할 수 있게 한다. 만일 n번째 요소(50)의 종점 좌표 값과 n+1번째 요소(50)의 시점 좌표 값이 일치하지 않으면 후술하는 교차여부 판단단계(S40)를 실행한다.

다음으로 교차여부 판단단계(S40)를 실행한다.

이 단계는 상기 교점여부 판단단계(S30)에서 인접한 요소(50)의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하지 않는 경우, 인접한 선택 요소(50)가 서로 교차하는지를 확인하는 단계이다. 만일 인접한 요소(50)의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 교차하는 경우에는, 가공 불능의 모순적인 경로정보가 되어 시스템적으로 대화형 프로그램에 의한 가공 경로정보 작성이 불가능하게 된다.

따라서 본 단계에서는 인접한 요소(50) 간의 교차여부를 다음 수식 2와 같이 판단한다.

여기서 X_n1은 요소(50)의 X축 시점 좌표이고, X_n2는 요소(50)의 X축 종점 좌표이며, Y_n1은 요소(50)의 Y축 시점 좌표이고, Y_n2는 요소(50)의 Y축 종점 좌표이며, _n은 요소(50)의 순서를 의미한다.

상기 수식 2의 의미는 세 점으로 이루어지는 삼각형에 대하여 외적(선형대수학에서 벡터의 텐서곱을 일컫음)을 통하여 면적을 구할 때, 세 점의 위치 관계가 시계 방향일 경우 면적이 0보다 크고, 반시계 방향일 경우 0보다 작게 나타나는 원리를 응용한 것으로, 임의의 두 선이 있을 때, 한 선의 시점과 종점이 각각 다른 선과 이루는 2개의 삼각형의 외적 면적의 부호가 다를 경우 두 면적의 곱은 0보다 작다. 이 때 시점과 종점은 다른 선분을 기준으로 서로 반대 방향에 있다는 것을 의미하고 두 선 요소는 교차하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 위 수식 2의 좌표 값을 도 4와 같이 좌표 상에 표현하면, 상기 수식 2를 다음과 같이 변형된 수식 3으로 표현할 수 있다.

{(AХB)-(CХD)}Х{(EХF)-(GХH)} <0 ---------(수식 3)

여기서 A= x_n2-x_n1, B= y_(n+1)1-y_n1, C= y_n2-y_n1, D= x_(n+1)1-x_n1, E(A)= x_n2-x_n1, F= y_(n+1)2-y_n1, G(C)= y_n2-y_n1, H= x_(n+1)2-x_n1이다. 또한 E는 A와 동일하고, G는 C와 동일하다.

즉, 위 수식 3과 도 4에서 보다시피, 시점(X_n1,Y_n1)과 종점(X_n2,Y_n2)을 가지는 하나의 선 요소(50)와 또 다른 시점(X_(n+1)1,Y_(n+1)1)과 종점(X_(n+1)2,Y_(n+1)2)을 가지는 선 요소(50)의 좌표 값을 기준으로 위 수식 3과 같이 산출하면, (AХB)-(CХD)는 양수가 되고, (EХF)-(GХH)는 음수가 된다. 결국 양수와 음수를 곱하면 음수가 되어 0보다 작은 값이 된다.

따라서 위 수식 2와 3에서, 그 값이 0보다 작은 값이 산출되면 인접하는 두 선 요소(50)는 서로 교차하는 경우에 해당하고, 그 값이 0보다 클 경우에는 두 선 요소(50)가 교차하지 않는 것으로 판단한다.

한편, 상기와 같이, 인접한 두 선 요소(50)가 서로 교차하는 경우에는, 인접한 선 요소(50)가 서로 정상적으로 연결된 형상이 아니므로 대화형 프로그램에서 가공 경로정보를 생성할 수 없게 된다. 따라서 이 경우는 후술하는 트림 단계(S410)를 실행하여야 한다.

다른 한편으로, 수식 2와 3에서 그 값이 0보다 큰 경우는 두 선의 요소(50)가 교차하지 않고 분리된 형상으로, 후술하는 익스텐드 단계(S420)를 실행하여야 한다.

다음으로 트림 단계(S410)를 실행한다.

이 단계는 상기 교차여부 판단단계(S40)에서 인접하는 두 요소(50)가 서로 교차하는 것으로 판단된 경우 실행하는 과정으로, 두 선 요소(50)의 교차점을 구하여 그 교차점을 기준으로 선택하지 않은 요소(50)는 제거하는 것이다. 즉, n번째 요소(50)의 종점과 n+1번째 요소(50)의 시점이 서로 교차할 때, 교차점을 기준으로 요소(50)를 분리하고, 교차점을 초과하는 선 요소(50)는 잘라내는 트림(trim) 과정을 통해 두 선 요소(50)의 종점과 시점의 좌표 값이 동일해지는 교점을 이루도록 한다. 이와 같이 교차하는 두 선 요소(50)의 교차점을 초과하는 선 요소(50)를 제거함으로써, 인접한 두 개의 선 요소(50)는 트림된 종점과 시점으로 변환되어 대화형 프로그램에서 가공 경로정보를 생성할 수 있는 정상적인 하나의 요소(50)가 된다.

다음으로 익스텐드 단계(S420)를 실행한다.

이 단계는 상기 교차여부 판단단계(S40)에서 인접하는 두 선 요소(50)가 서로 교차하지 않는 것으로 판단된 경우 실행하는 과정으로, 인접한 두 선 요소(50)의 종점과 시점을 연장하여 가상의 교점을 구하고, 두 선 요소(50)의 종점과 시점을 가상의 교점까지 연장하는 과정이다.

두 선 요소(50)의 종점과 시점을 연장하는 방법은, n번째 요소(50)의 종점과 n+1번째 요소(50)의 시점을 연장하여 가상의 교점을 형성함으로써 가능하다. 가상의 교점을 구하는 방법은 다음 수식 4와 같이 나타낼 수 있다.

여기서 X_new와Y_new는 가상의 교점 좌표이며, X_n1은 요소(50)의 X축 시점 좌표이고, X_n2는 요소(50)의 X축 종점 좌표이며, Y_n1은 요소(50)의 Y축 시점 좌표이고, Y_n2는 요소(50)의 Y축 종점 좌표이며, _n은 요소(50)의 순서를 의미한다.

상기 수식 4의 의미는 두 선분을 직선으로 가정하고 각 직선의 계수를 이용하여 교점을 도출할 수 있는 수식이다. 두 선을 직선으로 가정하고 교점을 구하기 때문에, 두 선분의 위치 관계에 따라 실질 교점인지 가상의 교점인지 결정되고, 그 좌표는 두 경우 모두 위 수식 4와 같다. 이로 인하여 트림과 익스텐드 각각의 경우 교점 혹은 가상의 교점을 구할 때 동일한 수식을 이용할 수 있다.

따라서 입접한 두 선 요소(50)의 익스텐드 후의 종점과 시점은 아래 수식 5와 같이 동일한 좌표 값을 가지는 가상의 교점으로 변경되어 연결됨으로써, 두 개의 인접한 선 요소(50)는 대화형 프로그램에서 가공 경로정보로 사용할 수 있는 하나의 요소(50)가 된다.

(x_n2, y_n2)=(X_new, Y_new) , (x_(n+1)1, y_(n+1)1)=(X_new, Y_new) -------(수식 5)

한편, 상기 익스텐드 과정에서 연장되는 선 요소(50)는 연장되는 선 요소(50)와 동일한 속성을 가지는 선 요소(50)로 연장된다. 즉, 모든 선 요소(50)는 직선 또는 원호로 이루어지는 만큼, 가상의 교점까지 연장되는 종점 또는 시점은, 연장되는 선의 속성(직선 또는 원호)과 동일한 속성으로 연장함으로써, 연장되는 선 요소(50)의 형상이 불규칙하게 변형되는 것을 방지한다. 다시 말해 가상 교점까지 연장되는 선 요소(50)는, 연장되는 선이 직선인 경우에는 가상의 교점까지 직선으로 연장되고, 또한 연장되는 선이 원호인 경우에는 가상의 교점까지 동일한 반경을 가지는 원호로 연장되게 한다.

따라서 인접한 두 개의 선 요소(50)는 서로 교차하거나 서로 분리되어 대화형 프로그램에서 정상적인 가공 경로정보로 사용할 수 없을 경우, 교차된 여분의 선 요소(50)를 잘라내는 트림과정과, 분리된 두 개의 선 요소(50)를 연장하여 교점을 이루게 하는 힐링 과정을 통해 하나의 요소(50)가 되게 함으로써, 대화형 프로그램에서 정상적인 가공 경로정보로 사용할 수 있게 한다.

한편, 상기 교점여부 판단단계(S30)에서 인접한 요소(50)의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하여 정상적인 교점으로 확인된 경우에는, 교점을 이루는 인접한 두 개의 선 요소(50)가 대화형 프로그램에서 가공작업을 위한 경로정보로 정상적으로 사용될 수 있는 것이므로, 하나의 선 요소(50)로 활성화하는 정상 로드단계(S310)를 실행한다.

다음으로 출력단계(S50)를 실행한다.

이 단계는 상기 정상 로드단계(S310)와 트림 단계(S410)와 익스텐드 단계(S420) 중에서 적어도 어느 하나의 단계를 통해 인접하는 선 요소(50)들이 대화형 프로그램에서 가공 경로정보를 생성하기 위해 정상적으로 사용될 수 있는 상태로 힐링이 된 후에, 대화형 프로그램에 가공 경로정보 생성을 위해 출력하는 단계이다.

상기 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 공작기계의 대화형 프로그램에서 외부에서 작성된 도면파일을 CAD호환파일 형태로 불러올 때, 선 요소(50)의 교차나 분리로 인해 대화형 프로그램에서 사용할 수 없을 때, 사용자의 선택에 의해 자동으로 선 요소(50)를 힐링해 줌으로써 대화형 프로그램에서 가공 경로정보를 손쉽게 작성할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 CAD호환파일의 변환 과정을 자동화하고 사용자의 조작은 최소화 함으로써, 가공 경로정보를 작성하는 생산성 향상과 작업 편의성을 증대시킨다.

10 요소 탐색 모듈
20 요소 선택 모듈
30 형상 힐링 모듈
40 출력 모듈
50 요소
60 리스트
S10 요소 탐색단계
S20 리스트업 단계
S30 교점여부 판단단계
S310 정상 로드단계
S40 교차여부 판단단계
S410 트림 단계
S420 익스텐드 단계
S50 출력단계

Claims

CAD호환파일 형식의 도면 파일에서 선과 원호로 이루어지는 구성 요소들을 탐색하는 요소 탐색 모듈과, 상기 구성 요소들을 리스트로 작성하고, 상기 작성한 요소 리스트 중에서 사용자가 필요한 요소를 선택하는 요소 선택 모듈과, 상기 선택한 요소들을 대화형 프로그램에서 사용할 수 있도록 요소를 변형 또는 보완하는 형상 힐링(healing) 모듈과, 상기 형상 힐링 모듈을 거친 요소들을 대화형 프로그램으로 전달하는 출력 모듈을 포함하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 요소 탐색 모듈은 외부에서 작성된 CAD파일을 불러오기 한 CAD호환파일에서 도면 상에 표현된 모든 형상들을 활성화하여 선과 원호로 된 요소로 분해하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 요소들은 시점과 종점, 교점의 좌표 값을 가지는 데이터 포멧으로 변환된 정보이며, 상기 요소들 중에 선 형상의 요소가 다른 선 형상의 요소와 교차하거나 접점을 이루는 교차점을 가질 경우, 교차점을 기준으로 각각 시점과 종점의 좌표 값을 가지는 적어도 2개 이상의 복수의 요소가 되는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 형상 힐링 모듈은 상기 선택한 요소들 간에 교점이 정상적으로 이루어졌는지를 판단하고, 판단결과 인접하는 요소가 서로 교차하는 교차점이 발생한 경우, 교차점에 발생한 불필요한 요소를 제거하는 트림(trim) 과정을 통해 두 개의 요소가 서로 교점을 통해 하나의 요소로 연결 되게 하고, 또한 두 개의 요소가 서로 교점을 이루지 못할 경우에는 두 개 요소의 종점과 시점을 연결하는 익스텐드(extend) 과정을 수행하여 두 개의 요소가 하나의 요소가 되게 하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 장치.
외부에서 작성된 CAD파일을 불러오기 한 CAD호환파일에서 도면 상에 표현된 모든 형상들을 활성화하여 선과 원호 형태의 요소로 분해하는 요소 탐색단계(S10);
사용자 UI를 사용하여 상기 요소 탐색단계(S10)에서 구분한 요소들에 대해 공작기계의 대화형 프로그램에서 사용하는 필요한 요소만을 선택하고, 상기 선택한 요소들을 가공작업의 순서에 따라 리스트업하는 리스트업 단계(S20);
상기 리스트업 단계(S20)에서 선택한 인접한 요소의 종점과 시점이 좌표 값이 동일한 교점으로 연결되었는지를 판단하는 교점여부 판단단계(S30);
상기 교점여부 판단단계(S30)에서 인접한 요소의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하지 않는 경우, 인접한 선택 요소가 서로 교차하는지를 확인하는 교차여부 판단단계(S40);
상기 교차여부 판단단계(S40)에서 인접하는 두 요소가 서로 교차하는 것으로 판단된 경우, 두 선 요소의 교차점을 구하여 그 교차점을 기준으로 선택하지 않은 요소는 제거하는 트림 단계(S410);
상기 교차여부 판단단계(S40)에서 인접하는 두 선 요소가 서로 교차하지 않는 것으로 판단된 경우, 인접한 두 선 요소의 종점과 시점을 연장하여 가상의 교점을 구하고, 두 선 요소의 종점과 시점을 가상의 교점까지 연장하는 익스텐드 단계(S420);
상기 교점여부 판단단계(S30)에서 인접한 요소의 종점과 시점의 좌표 값이 서로 일치하여 정상적인 교점으로 확인된 경우에는, 교점을 이루는 인접한 두 개의 선 요소가 하나의 선 요소로 활성화하는 정상 로드단계(S310);
상기 정상 로드단계(S310)와 상기 트림 단계(S410)와 상기 익스텐드 단계(S420) 중에서 적어도 어느 하나의 단계를 통해 인접하는 선 요소들이 대화형 프로그램에서 가공 경로정보 생성을 위해 정상적으로 사용될 수 있는 상태로 힐링이 된 후에, 대화형 프로그램에 가공 경로정보 생성을 위해 출력하는 출력단계(S50)를 포함하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 요소 탐색단계(S10)는 CAD 파일의 모든 도면 형상 요소들을 시점과 종점으로 된 좌표 값으로 변환하고, 변환된 좌표 값에 따라 모든 도면 형상을 시점과 종점을 가지는 별개의 요소로 구분하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 리스트업 단계(S20)는 사용자가 선택한 필요 요소들에 대하여 시점과 종점의 좌표 값을 가진 요소로 정리하되, 상기 요소들의 X축 시점 좌표는 종점의 좌표 값보다 작도록 변경된 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 교점여부 판단단계(S30)는 다음 수식 1과 같이 선택한 n번째 요소의 종점 좌표 값과 인접한 n+1번째 요소의 시점 좌표 값이 서로 일치하는지를 비교하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.
If (x_n2, y_n2)=(x_(n+1)1, y_(n+1)1) ---------(수식 1)
여기서 (x_n2, y_n2)는 n번째 요소의 종점 좌표 값이고, (x_(n+1)1, y_(n+1)1)은 n+1번째 요소의 시점 좌표 값이다.
제 5 항에 있어서, 상기 교차여부 판단단계(S40)는 다음 수식 2에서 그 값이 0보다 작은 값이 산출되면 인접하는 두 선 요소는 서로 교차하는 것으로 판단하고, 그 값이 0보다 클 경우에는 두 선 요소가 교차하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.
{(x_n2-x_n1)(y_(n+1)1-y_n1)-(y_n2-y_n1)(x_(n+1)1-x_n1)}Х{(x_n2-x_n1)(y_(n+1)2-y_n1)-(y_n2-y_n1)( x_(n+1)2-x_n1)}<0 ----- (수식 2)
여기서 X_n1은 요소의 X축 시점 좌표이고, X_n2는 요소의 X축 종점 좌표이며, Y_n1은 요소의 Y축 시점 좌표이고, Y_n2는 요소의 Y축 종점 좌표이며, _n은 요소의 순서를 의미한다.
제 5 항에 있어서, 상기 트림 단계(S410)는 교차하는 두 요소의 교차점을 기준으로 요소를 분리하고, 교차점을 초과하는 두 선 요소의 종점과 시점의 좌표 값이 동일해지는 교점을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 익스텐드 단계(S420)에서 인접한 두 선 요소의 종점과 시점을 연장하여 가상의 교점은 다음 수식 4와 같이 산출하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.
X_new= (x_n1y_n2-y_n1x_n2)(x_(n+1)1-x_(n+1)2)-(x_n1-x_n2)(x_(n+1)1y_(n+1)2-y_(n+1)1x_(n+1)2) / (x_n1-x_n2)(y_(n+1)1-y_(n+1)2)-(y_n1-y_n2)(x_(n+1)1-x_(n+1)2)
Y_new= (x_n1y_n2-y_n1x_n2)(y_(n+1)1-y_(n+1)2)-(y_n1-y_n2)(x_(n+1)1y_(n+1)2-y_(n+1)1x_(n+1)2) / (x_n1-x_n2)(y_(n+1)1-y_(n+1)2)-(y_n1-y_n2)(x_(n+1)1-x_(n+1)2) --------(수식 4)
여기서 X_new와Y_new는 가상의 교점 좌표이며, X_n1은 요소의 X축 시점 좌표이고, X_n2는 요소의 X축 종점 좌표이며, Y_n1은 요소의 Y축 시점 좌표이고, Y_n2는 요소의 Y축 종점 좌표이며, _n은 요소의 순서를 의미한다.
제 5 항에 있어서, 상기 익스텐드 단계(S420)에서 가상의 교점까지 연장하는 선 요소는 연장되는 선의 속성(직선 또는 원호)과 동일한 속성으로 연장하는 것을 특징으로 하는 외부에서 작성된 도면 파일 요소의 힐링 방법.