KR20230001116A - Apparatus and method for virtual assembly simulation of propeller and shaft for ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a virtual assembly simulation apparatus and method for a propeller and a shaft for a ship.
선박에는 샤프트를 통해 전달된 추진 기관의 동력을 추력으로 변화시켜 선박을 추진시키는 프로펠러가 구비된다. A ship is provided with a propeller that propels the ship by converting power of a propulsion engine transmitted through a shaft into thrust.
프로펠러의 몸체에는 샤프트가 삽입 결합되기 위한 체결홈이 형성되며, 체결홈의 내주면과 샤프트의 결합 부위의 외주면은 서로 대응되도록 테이퍼진 형상으로 경사 가공된다. A fastening groove for inserting and coupling a shaft is formed in the body of the propeller, and an inner circumferential surface of the fastening groove and an outer circumferential surface of the coupling portion of the shaft are inclined in a tapered shape so as to correspond to each other.
샤프트의 회전력이 효과적으로 프로펠러로 전달되도록 하기 위해, 샤프트의 외주면과 프로펠러의 체결홈의 내주면은 서로간에 충분한 접촉 면적을 가지도록 정밀하게 가공된다. In order to effectively transmit the rotational force of the shaft to the propeller, the outer circumferential surface of the shaft and the inner circumferential surface of the fastening groove of the propeller are precisely machined to have a sufficient contact area with each other.
충분한 접촉 면적을 가지면서 샤프트와 프로펠러가 조립될 수 있도록 하기 위해, 종래에는 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 조립, 분리, 접촉 비율 산출 및 가공하는 과정을 접촉 비율의 목표치가 만족될 때까지 반복하는 방법이 이용되었다. In order to ensure that the shaft and the propeller can be assembled while having a sufficient contact area, conventionally, a method of assembling, separating, calculating and processing a real shaft and a real propeller is repeated until the target value of the contact ratio is satisfied. was used
그러나, 접촉 비율의 목표치가 만족될 때까지 반복하여 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 조립하고 분리시키는 작업은 매우 번거로운 작업일 뿐 아니라, 많은 작업 시간이 소요되는 문제점이 있었다. However, the process of repeatedly assembling and separating the real shaft and the real propeller until the target value of the contact ratio is satisfied is not only a very cumbersome task, but also requires a lot of work time.
또한, 실물 샤프트와 실물 프로펠러에 대한 가공 작업의 범위와 가공량이 작업자의 경험적 판단에 의해 결정되기 때문에, 실물 샤프트와 실물 프로펠러 상호간의 접촉 부위가 정확하게 결정되어 정밀하게 가공되지는 못하는 한계도 있었다.In addition, since the scope and amount of processing work for the real shaft and the real propeller are determined by the operator's empirical judgment, there is a limit in that the contact area between the real shaft and the real propeller cannot be accurately determined and precisely processed.
또한, 상호간의 접촉 부위에 대한 가공이 정밀하지 못하기 때문에, 실물 샤프트와 실물 프로펠러가 조립되고 분리되는 과정이 여러 번 반복되어야 하는 문제점도 있었다. In addition, since the processing of the mutual contact area is not precise, there is also a problem that the process of assembling and separating the real shaft and the real propeller must be repeated several times.
본 발명은 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 이용한 조립 시뮬레이션을 통해 접촉 비율을 만족시키는 가공 대상 영역과 가공량에 관한 가공 정보를 확보할 수 있어, 실물 샤프트와 실물 프로펠러의 실제적인 조립 횟수와 가공 횟수를 최소화할 수 있는 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다. According to the present invention, through assembly simulation using a shaft object and a propeller object, it is possible to obtain processing information on an area to be processed that satisfies the contact ratio and the amount of processing, thereby minimizing the actual number of assembly and processing of a real shaft and a real propeller. It is to provide a virtual assembly simulation device and method of a propeller and shaft for a ship that can do.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 스캔되어 생성된 점군 데이터를 이용하여 가상 객체인 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 생성하는 형상 복원부; 및 상기 샤프트 객체를 상기 프로펠러 객체에 형성된 가상 체결홈 내에 한계 깊이까지 삽입하는 가상 조립 시뮬레이션을 수행하고, 상기 샤프트 객체의 삽입에 따른 상기 가상 체결홈의 내주면 및 상기 샤프트 객체의 외주면 중 하나 이상에 형성된 돌출 부위의 소성 변형에 기초한 가공 대상 정보와, 상기 내주면 및 상기 외주면 사이의 접촉 정보를 생성하는 시뮬레이션부를 포함하는 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치가 제공된다. According to one aspect of the present invention, a shape restoration unit for generating a shaft object and a propeller object, which are virtual objects, using point cloud data generated by scanning a real shaft and a real propeller, respectively; and performing a virtual assembly simulation in which the shaft object is inserted into a virtual fastening groove formed in the propeller object to a limit depth, formed on at least one of an inner circumferential surface of the virtual fastening groove and an outer circumferential surface of the shaft object according to the insertion of the shaft object. A virtual assembly simulation apparatus for a propeller and a shaft for a ship including a simulation unit generating information on a target to be processed based on plastic deformation of a protrusion and contact information between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface is provided.
상기 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체는 각각 대응되는 원뿔대 형상으로 생성되되, 상기 프로펠러 객체는 상기 가상 체결홈이 형성되도록 속이 빈 원뿔대 형상으로 생성될 수 있다. The shaft object and the propeller object may be created in a corresponding truncated cone shape, respectively, and the propeller object may be created in a hollow truncated cone shape to form the virtual fastening groove.
상기 가상 체결홈의 상부에 위치된 상기 샤프트 객체가 상기 가상 체결홈에 진입하기 위한 최적 위치와 자세로 조정되는 일련의 과정에 대한 정보는 상기 실물 샤프트를 상기 실물 프로펠러에 형성된 체결홈 내에 진입시키는 공정의 참조 정보인 컨택 시뮬레이션 정보로 생성될 수 있다. Information on a series of processes in which the shaft object located above the virtual fastening groove is adjusted to the optimal position and posture for entering the virtual fastening groove is a process of entering the real shaft into the fastening groove formed in the real propeller. It can be generated with contact simulation information that is reference information of .
상기 가상 조립 시뮬레이션 장치는, 상기 접촉 정보에 따른 상기 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체의 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하지 못하는 경우, 상기 목표치를 만족시키도록 상기 가공 대상 정보 및 색상 분포도를 참조하여 입력된 가공 임시 정보를 이용하여, 상기 실물 샤프트의 외주면 및 상기 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면 중 하나 이상에 대한 가공 대상 영역 및 가공량에 관한 가공 정보를 생성하는 가상 가공부를 더 포함할 수 있다. The virtual assembly simulation device, when the contact ratio between the shaft object and the propeller object according to the contact information does not satisfy a pre-specified target value, is input by referring to the processing target information and color distribution chart to satisfy the target value The virtual processing unit may further include a virtual processing unit that generates processing information about a region to be processed and a processing amount for at least one of an outer circumferential surface of the actual shaft and an inner circumferential surface of the fastening groove of the actual propeller, using the temporary processing information.
상기 가상 가공부는 상기 가공 정보를 이용하여 가상 가공되도록 상기 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체를 수정하고, 상기 시뮬레이션부는 수정된 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체를 이용한 가상 조립 시뮬레이션을 수행하여 가공 대상 정보와 접촉 정보를 다시 생성할 수 있다. The virtual processing unit modifies the shaft object and the propeller object to be virtually processed using the processing information, and the simulation unit performs virtual assembly simulation using the modified shaft object and the propeller object to obtain processing target information and contact information. can be recreated.
상기 형상 복원부는 상기 가공 정보를 이용하여 가공된 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 스캔되어 생성된 점군 데이터를 이용하여 가상 객체인 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 다시 생성하고, 상기 시뮬레이션부는 다시 생성된 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체를 이용한 가상 조립 시뮬레이션을 수행하여 가공 대상 정보와 접촉 정보를 다시 생성할 수도 있다. The shape restoration unit regenerates a shaft object and a propeller object, which are virtual objects, using point cloud data generated by scanning a real shaft and a real propeller processed using the processing information, and the simulation unit regenerates the shaft object and the propeller object. By performing a virtual assembly simulation using the propeller object, processing target information and contact information may be regenerated.
상기 가공 정보는 소성 변형량이 미리 지정된 기준치를 초과하는 하나 이상의 돌출 부위에 대한 가공량 설정과, 원뿔대 형상의 프로펠러 객체와 샤프트 객체 중 하나 이상의 테이퍼진 각도 조정 설정 중 하나 이상을 포함하도록 생성될 수 있다. The processing information may be generated to include one or more of a processing amount setting for one or more protrusions having a plastic deformation amount exceeding a predetermined reference value, and a tapered angle adjustment setting of one or more of a truncated cone-shaped propeller object and a shaft object. .
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 하여금 이하의 단계들을 수행하도록 하며, 상기 단계들은, (a) 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 스캔되어 생성된 점군 데이터를 이용하여 가상 객체인 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 생성하는 단계; (b) 상기 샤프트 객체를 상기 프로펠러 객체에 형성된 가상 체결홈 내에 한계 깊이까지 삽입하는 가상 조립 시뮬레이션을 수행하면서, 상기 샤프트 객체의 삽입에 따른 상기 가상 체결홈의 내주면 및 상기 샤프트 객체의 외주면 중 하나 이상에 형성된 돌출 부위의 소성 변형에 기초한 가공 대상 정보와, 상기 내주면 및 상기 외주면 사이의 접촉 정보를 생성하는 단계; (c) 상기 접촉 정보에 따른 상기 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체의 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 목표치를 만족하지 못하면, 상기 목표치를 만족시키도록 상기 가공 대상 정보 및 색상 분포도를 참조하여 입력된 가공 임시 정보를 이용하여, 상기 실물 샤프트의 외주면 및 상기 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면 중 하나 이상에 대한 가공 대상 영역 및 가공량에 관한 가공 정보를 생성하는 단계를 포함하는 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다. According to another aspect of the present invention, a computer program stored in a computer-readable medium for performing a method of simulating a virtual assembly of a propeller and a shaft for a ship, wherein the computer program causes a computer to perform the following steps, the steps , (a) generating a shaft object and a propeller object, which are virtual objects, using point cloud data generated by scanning a real shaft and a real propeller, respectively; (b) at least one of an inner circumferential surface of the virtual fastening groove and an outer circumferential surface of the shaft object according to the insertion of the shaft object while performing a virtual assembly simulation in which the shaft object is inserted to a limit depth into the virtual fastening groove formed in the propeller object generating processing object information based on plastic deformation of the protruding portion formed on and contact information between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface; (c) determining whether a contact ratio between the shaft object and the propeller object according to the contact information satisfies a predetermined target value; and (d) if the target value is not satisfied, the outer circumferential surface of the actual shaft and the inner circumferential surface of the fastening groove of the actual propeller are obtained by using temporary processing information input with reference to the processing object information and the color distribution chart to satisfy the target value. A computer program stored in a computer-readable medium is provided, including the step of generating processing information about a region to be processed and a processing amount for one or more of the above.
상기 컴퓨터 프로그램은, (e) 상기 가공 정보를 이용하여 가상 가공되어 수정된 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 수정된 샤프트 객체와 프로펠러 객체에 대해 상기 (b) 내지 상기 (e)가 다시 수행될 수 있다. The computer program may further include (e) generating a modified shaft object and a propeller object by virtual processing using the processing information, and the above (b) to the above for the modified shaft object and propeller object. (e) may be performed again.
상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 가공 정보를 이용하여 가공된 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 대상으로 하여 상기 단계 (a) 내지 상기 단계 (d)가 다시 수행될 수 있다.The computer program may perform steps (a) to (d) again for the real shaft and the real propeller processed using the processing information.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 이용한 조립 시뮬레이션을 통해 접촉 비율을 만족시키는 가공 대상 영역과 가공량에 관한 가공 정보를 확보할 수 있어, 실물 샤프트와 실물 프로펠러의 실제적인 조립 횟수와 가공 횟수를 최소화하는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, through assembly simulation using a shaft object and a propeller object, it is possible to secure processing information on a target area to be processed and a processing amount that satisfies the contact ratio, and thus the actual number of assembly times of the actual shaft and the actual propeller. and has the effect of minimizing the number of processing times.
도 1은 종래기술에 따른 샤프트와 프로펠러의 접촉 테스트 과정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립을 위한 조립 시뮬레이션 장치의 개략적인 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 복원부가 샤프트 객체 및 프로펠러 객체를 생성하는 과정을 나타낸 도면.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부의 가상 조립 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 가공부에 의한 가상 가공 기법을 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 방법을 나타낸 순서도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 방법을 나타낸 순서도.1 is a view for explaining a contact test process between a shaft and a propeller according to the prior art.
2 is a schematic block diagram of an assembly simulation device for virtual assembly of a propeller and a shaft for a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of generating a shaft object and a propeller object by a shape restoration unit according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are views for explaining a virtual assembly simulation of a simulation unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a virtual processing technique by a virtual processing unit according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method for simulating a virtual assembly of a propeller and a shaft for a ship according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a method for simulating a virtual assembly of a propeller and a shaft for a ship according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 첨부 도면은 설명과 이해의 편의를 위해 다소 과장하여 도시된 것으로서, 첨부 도면에 도시된 각 구성 요소의 크기로 본 발명이 제한되지 않음은 당연하다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same or related reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The accompanying drawings are somewhat exaggerated for convenience of explanation and understanding, and it is natural that the present invention is not limited to the size of each component shown in the accompanying drawings.
도 1은 종래기술에 따른 샤프트와 프로펠러의 접촉 테스트 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a contact test process between a shaft and a propeller according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 샤프트와 프로펠러의 접촉 테스트는 약 50톤의 무게를 가지는 실물 샤프트를 이동시키기 위해, 실물 샤프트에 지그를 체결하여 수직으로 들어올리는 작업으로 개시된다(단계 110).Referring to FIG. 1, the prior art contact test between the shaft and the propeller starts with a vertical lifting operation by fastening a jig to the actual shaft in order to move the actual shaft having a weight of about 50 tons (step 110). .
이어서, 수직으로 들어올려진 실물 샤프트의 하부 영역(즉, 실물 프로펠러에 형성된 체결홈에 삽입되는 삽입 영역)에는 파란색 잉크가 도포된다(단계 120).Subsequently, blue ink is applied to the lower area of the vertically lifted actual shaft (ie, the insertion area inserted into the fastening groove formed in the actual propeller) (step 120).
이어서, 실물 샤프트의 하부 영역을 실물 프로펠러의 체결홈에 삽입한 후, 다시 실물 샤프트를 실물 프로펠러로부터 분리시킨다(단계 130 및 140).Then, after the lower region of the real shaft is inserted into the fastening groove of the real propeller, the real shaft is separated from the real propeller again (
파란색 잉크가 도포된 실물 샤프트의 하부 영역이 실물 프로펠러의 체결홈에 삽입되었다가 다시 분리되면, 실물 샤프트의 하부 영역의 외주면 중에서 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면과 접촉된 부분의 파란색 잉크는 닦여져 지워지게 되고, 체결홈의 내주면에 미접촉된 부분의 파란색 잉크는 유지된다. When the lower area of the real shaft coated with blue ink is inserted into the fastening groove of the real propeller and separated again, the blue ink on the outer circumference of the lower area of the real shaft that is in contact with the inner circumferential surface of the fastening groove of the real propeller is wiped off. and the blue ink of the uncontacted part of the inner circumferential surface of the fastening groove is maintained.
따라서, 실물 샤프트와 실물 프로펠러 사이의 접촉 비율은 도포된 파란색 잉크가 지워진 부분의 영역 넓이를 계산하여 산출될 수 있다. Therefore, the contact ratio between the real shaft and the real propeller can be calculated by calculating the area area of the area where the applied blue ink is erased.
이와 같이 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치(예를 들어, 접촉 면적이 전체 면적의 80% 이상)를 만족하지 않으면, 앞서 미접촉되었던 부분 중 적어도 일부가 체결홈의 내주면에 접촉시키기 위한 가공 정보(예를 들어, 가공 대상 영역과 가공량)가 결정된다(단계 150). If the contact ratio calculated in this way does not satisfy a predetermined target value (for example, the contact area is 80% or more of the total area), processing information (e.g., For example, an area to be processed and an amount to be processed) are determined (step 150).
이 경우, 프로펠러의 체결홈의 내주면에 대한 국부적인 그라인딩 가공이나 샤프트에 대한 선반 가공의 기준이 되는 가공 정보는 전적으로 작업자의 경험적 판단에 의해 결정되고 있다. In this case, processing information that is a standard for local grinding of the inner circumferential surface of the fastening groove of the propeller or lathe processing of the shaft is entirely determined by an operator's empirical judgment.
이와 같이 결정된 가공 정보에 따라 실물 샤프트의 하부 영역의 외주면 및/또는 프로펠러의 체결홈의 내주면이 가공된다(단계160). According to the processing information determined as described above, the outer circumferential surface of the lower region of the actual shaft and/or the inner circumferential surface of the fastening groove of the propeller are processed (step 160).
이후, 실물 샤프트의 하부 영역의 외주면과 프로펠러의 체결홈의 내주면 사이의 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족할 때까지, 전술한 단계 120 내지 단계 160이 반복 실시된다. Thereafter, the above-described
이와 같이, 종래기술에 따른 샤프트와 프로펠러의 접촉 테스트는 접촉 비율의 목표치가 만족될 때까지 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 조립하고 다시 분리시키며 또한 접촉 부위를 대상으로 가공하는 작업이 반복되는 과정으로 구성된다. 그러나, 이러한 반복 작업은 매우 번거로운 것일 뿐 아니라, 많은 작업 시간을 필요로 하는 문제점이 있다. In this way, the shaft and propeller contact test according to the prior art consists of repeating the process of assembling and separating the real shaft and the real propeller until the target value of the contact ratio is satisfied, and also processing the contact part as a target. . However, such repetitive work is not only very cumbersome, but also requires a lot of work time.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립을 위한 조립 시뮬레이션 장치의 개략적인 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 복원부가 샤프트 객체 및 프로펠러 객체를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부의 가상 조립 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 가공부에 의한 가상 가공 기법을 예시한 도면이다.2 is a schematic block diagram of an assembly simulation device for virtual assembly of a propeller and a shaft for a ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a shaft object and a propeller object by a shape restoration unit according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the process of generating. 4 to 7 are diagrams for explaining a virtual assembly simulation of a simulation unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram illustrating a virtual processing technique by a virtual processing unit according to an embodiment of the present invention. .
도 2를 참조하면, 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립을 위한 조립 시뮬레이션 장치(210)는 입력부(211), 저장부(213), 형상 복원부(215), 시뮬레이션부(217), 가상 가공부(219) 및 제어부(221)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
여기서, 조립 시뮬레이션 장치(210)의 각 세부 구성 요소는 지정된 역할을 수행하는 일종의 모듈로 구성될 수 있다. 여기서, 모듈은 소프트웨어 형태로 구현되거나, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 하드웨어 구성으로 구현되거나, 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 물론, 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되지 않고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 적은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수도 있다.Here, each detailed component of the
입력부(211)는 제작된 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 3D 스캐너(230)에 의해 스캔되어 생성된 3D 스캔 데이터를 입력받아 저장부(213)에 저장한다. The
저장부(213)에 저장되는 3D 스캔 데이터는 실물 샤프트 및 실물 프로펠러 각각에 대응되는 점군 데이터(point cloud data)일 수 있다. The 3D scan data stored in the
여기서, 점군 데이터는 실물 프로펠러와 실물 샤프트의 전체 영역에 대해 생성될 수도 있으나, 적어도 관심 영역인 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면 영역과 체결홈에 삽입될 삽입 영역을 포함하는 실물 샤프트의 하부 영역은 포함되도록 생성될 수 있다. Here, the point cloud data may be generated for the entire area of the real propeller and the real shaft, but at least the lower area of the real shaft including the inner circumferential area of the fastening groove of the real propeller and the insertion area to be inserted into the fastening groove, which is the region of interest, is included. can be created so that
예를 들어, 점군 데이터는 관심 영역인 실물 사프트의 하부 영역의 외주면과 프로펠러의 체결홈의 내주면에 대한 형상 정보를 획득하기 위해 반복적으로 레이저를 발사해 얻은 상기 외주면과 상기 내주면의 각 지점에 대한 3차원 좌표들일 수 있다. For example, the point cloud data is obtained by repeatedly firing a laser to obtain shape information on the outer circumferential surface of the lower region of the real shaft and the inner circumferential surface of the propeller fastening groove, which are regions of interest, and three points for each point on the inner circumferential surface. It can be dimensional coordinates.
3D 스캐너(230)에 의해 스캐닝될 실물 샤프트의 외주면과 프로펠러의 몸체 표면 또는 체결홈의 하나 이상의 위치에는 타겟(도시되지 않음)이 부착될 수도 있다. 타겟은 예를 들어 후술될 기준점, 즉 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)를 가상 조립하기 위한 정렬 기준을 지정하기 위해 미리 지정된 위치에 각각 부착될 수 있다. 타겟은 금속 재질인 실물 샤프트와 실물 프로펠러의 표면에 자력(磁力)으로 부착되도록 자석 재질로 형성될 수 있다. A target (not shown) may be attached to one or more positions of the outer circumferential surface of the real shaft to be scanned by the
형상 복원부(215)는 실물 프로펠러가 스캐닝되어 저장부(213)에 저장된 제1 점군 데이터(305)와 제2 점군 데이터(315) 각각을 이용하여 체결홈이 형성된 실물 프로펠러에 대응되는 가상 객체인 프로펠러 객체(310)와 실물 샤프트에 대응되는 가상 객체인 샤프트 객체(320)를 각각 생성한다. The
형상 복원부(215)는 3D 스캔 데이터인 점군 데이터를 이용하여 실물 프로펠러와 실물 샤프트에 상응하는 전체 형상의 프로펠러 객체(310)와 샤프트 객체(320)를 생성할 수 있다. The
또는, 형상 복원부(215)는 도 3에 예시된 바와 같이, 관심 영역을 중심으로 복원된 프로펠러 객체(310)와 샤프트 객체(320)를 생성할수도 있다. 이 경우, 프로펠러 객체(310)는 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면 형상에 대응되도록 공동(空洞)인 가상 체결홈의 주변을 둘러싸는 속이 빈 원뿔대 형상으로 생성될 수 있다. 또한, 샤프트 객체(320)는 가상 체결홈에 삽입되는 삽입 영역을 적어도 포함하는 실물 샤프트의 하부 영역의 외주면 형상에 대응되는 원뿔대 형상으로 생성될 수 있다.Alternatively, the
프로펠러 객체(310)와 샤프트 객체(320) 각각은 아래쪽으로 진행할수록 직경이 상대적으로 작아지는 테이퍼진(tapered) 원뿔대 형상으로 생성될 수 있다. 프로펠러 객체(310)에는 실물 프로펠러에 형성된 체결홈의 길이에 대응되는 가상 체결홈이 형성되고, 샤프트 객체(320)의 길이는 가상 체결홈의 길이에 비해 상대적으로 길게 생성될 수 있다. Each of the
형상 복원부(215)는 실물 샤프트와 실물 프로펠러의 미리 지정된 각각의 위치에 부착된 태그를 3D 스캔 데이터에서 인식하여, 서로간의 정렬을 위한 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310) 각각의 기준점으로 설정할 수 있다. The
시뮬레이션부(217)는 샤프트 객체(320)를 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈에 삽입하는 가상 조립 시뮬레이션을 수행한다.The
도 4에 예시된 바와 같이, 시뮬레이션부(217)는 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)에 각각 설정된 기준점을 이용하여 정렬시킨 후, 샤프트 객체(320)가 프로펠러 객체(310)의 내측 홈에 삽입되는 방향으로 샤프트 객체(320)를 이동시키는 방식으로 가상 조립 시뮬레이션을 진행할 수 있다. As illustrated in FIG. 4 , the
이때, 시뮬레이션부(217)는 테이퍼진 원뿔대 형상으로 생성된 프로펠러 객체(310)의 형상이 변형되지 않고 유지되는 상태에서, 테이퍼진 원뿔대 형상으로 생성된 샤프트 객체(320)가 진입 가능한 한계 깊이까지만 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈에 삽입되도록 샤프트 객체(320)를 이동시키는 제한 조건이 적용된다. At this time, the
여기서, 샤프트 객체(320)의 이동은 사용자의 조립 시뮬레이션 개시 명령에 의해 시뮬레이션부(217)가 전술한 제한 조건을 적용하여 자동 수행할 수도 있으나, 사용자가 미리 설정된 제어 윈도우(도 5 참조) 또는 조작 수단을 이용하여 샤프트 객체(320)를 이동 조작할 수도 있다. Here, the movement of the
예를 들어, 사용자는 제어 윈도우에 구비된 샤프트 이동 메뉴, 샤프트 축 회전 메뉴 등을 이용하여 샤프트 객체(320)를 상하좌우 방향으로 이동시키거나 축 회전시킬 수 있다. 다른 방법으로써, 사용자는 마우스 장치, 스타일러스 펜 등인 조작 수단을 이용하여 드래그앤드룹 방식으로 샤프트 객체(320)를 수평 이동 또는 회전 조작할 수도 있다. For example, the user may move or rotate the
실물 샤프트가 효과적으로 실물 프로펠러의 체결홈 내부로 진입하기 위해서는 실물 사프트는 체결홈의 위쪽에서 실물 샤프트 및 체결홈의 중심축이 일치하도록 배치될 필요가 있다. In order for the real shaft to effectively enter the fastening groove of the real propeller, the real shaft needs to be arranged so that the central axes of the real shaft and the fastening groove coincide with each other above the fastening groove.
시뮬레이션부(217)는 실물 프로펠러의 체결홈 내부로 실물 샤프트가 삽입되도록 실물 샤프트가 최적 진입 위치와 자세로 조정하는 일련의 과정을 가상으로 시뮬레이션되도록 할 수 있다. The
즉, 샤프트 객체(320)를 프로펠러 객체(310)의 상부에 위치시킨 후 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈의 중심축을 서로 일치(도 6의 (c) 참조)시키기 위해, 시뮬레이션부(217)는 샤프트 객체(320)를 예를 들어 샤프트 객체(320)의 하단 표면의 한 점을 기준하여 회전 조작(도 6의 (a) 참조)시키거나 수평방향 이동 조작(도 6의 (b) 참조)할 수 있다. That is, after positioning the
가상 체결홈의 상부에 배치된 샤프트 객체(320)가 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈 내부로 진입되기 위한 최적 위치와 자세로 조정되는 일련의 과정에 대한 정보(즉, 컨택 시뮬레이션 정보)는 저장되어, 지그에 고정된 실물 샤프트(도 1의 단계 110 참조)를 실물 프로펠러의 체결홈에 삽입하기 위한 최적 진입 위치와 자세를 조정하기 위한 정보로 활용될 수 있다. Information on a series of processes in which the
이후, 시뮬레이션부(217)는 최적 진입 위치와 자세로 조정된 샤프트 객체(320)를 이동시켜 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈 내부로 진입시키는 가상 조립 시뮬레이션을 수행한다. Thereafter, the
도 7에 예시된 바와 같이, 샤프트 객체(320)가 가상 체결홈 내부로 진입하는 과정 중에 샤프트 객체(320)의 외주면에 존재하는 돌출 부위(710) 들 중 하나 이상에서 소성 변형이 발생될 수 있다. 즉, 프로펠러 객체(310)의 몸체에 접촉되는 샤프트 객체(320)의 외주면에 존재하는 돌출 부위(710)는 샤프트 객체(320)의 자중(自重)에 의해 뭉개지면서 소성 변형될 수 있다. 여기서, 샤프트 객체(320)의 돌출 부위(710)는 실물 샤프트의 외주면에 존재하는 불충분 가공 부위에 대응된다. 마찬가지로, 돌출 부위(710)는 프로펠러 객체(310)의 내주면 표면에 존재할 수도 있으며, 이는 실물 프로펠러의 내주면에 존재하는 불충분 가공 부위에 대응된다. As illustrated in FIG. 7 , plastic deformation may occur in one or more of the
시뮬레이션부(217)는 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)의 가상 조립 과정에서 소성 변형이 발생되는 돌출 부위의 위치 정보와 소성 변형량을 인식한다. 소성 변형량은 예를 들어 소성 변형에 의해 뭉개진 면적, 소성 변형에 의해 돌출 부위(710)의 변형된 돌출 높이 등으로 미리 설정될 수 있다. The
시뮬레이션부(217)는 소성 변형량이 미리 지정된 기준치(예를 들어 5마이크로미터) 이하인 돌출 부위(710)는 소성 변형을 허용하는 침투 위치로 분류하지만, 기준치를 초과하는 경우에는 돌출 부위(710)에 대해서는 해당 돌출 부위의 위치 정보를 포함하는 가공 대상 정보를 생성하도록 미리 설정될 수 있다. 즉, 가공 대상 정보는 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈 내에 샤프트 객체(320)가 미리 지정된 제한 조건에 따른 한계 깊이까지 삽입되는 과정 중에 소성 변형량이 기준치를 초과하는 돌출 부위(710)들에 대해 생성될 수 있다. 이러한 과정에 의해 생성된 가공 대상 정보는 후술되는 바와 같이 실물 샤프트의 외주면 등에 대한 실제 가공을 위해 이용될 수 있다. The
시뮬레이션부(217)는 돌출 부위(710)가 소성 변형되면서 샤프트 객체(320)가 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈 내에 한계 깊이까지 삽입된 상태에서의 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310) 간의 접촉 비율을 산출하고, 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하는지 여부에 대한 판정 결과를 생성한다. The
샤프트 객체(320)의 외주면 부위와 프로펠러 객체(310)의 대응되는 내주면 부위간의 접촉 강도는 도 4의 (b)에 예시된 바와 같이 색상 분포도 형태로 표현될 수 있다. The contact strength between the outer circumferential portion of the
도 4의 (b)에 예시된 색상 분포도를 참조하면, 예를 들어, 각 대응되는 위치의 색상이 녹색으로부터 파란색으로 진행할수록 상대적으로 강한 접촉 강도를 의미하고, 녹색으로부터 빨간색으로 진행할수록 각 대응되는 위치의 이격 거리가 큰 상태를 나타내도록 표현될 수 있다. 따라서, 녹색부터 파란색까지 표현된 영역은 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)가 접촉된 영역이고, 해당 색상으로 표현된 영역의 면적을 산출하면 접촉 면적과 접촉 비율(즉, 접촉 면적/전체 면적*100%)이 산출될 수 있다. 접촉 면적과 접촉 비율의 산출은 예를 들어 제어 윈도우의 접촉면 계산 메뉴를 이용하여 실시될 수 있다. Referring to the color distribution diagram illustrated in (b) of FIG. 4, for example, as the color of each corresponding position progresses from green to blue, it means a relatively strong contact strength, and as it progresses from green to red, each corresponding It can be expressed to indicate a state in which the separation distance of the location is large. Therefore, the area expressed from green to blue is the area where the
만일 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치(예를 들어, 80% 이상의 접촉 비율)를 만족한다면, 가공 대상 정보에 포함된 돌출 부위(710)들에 대한 추가적인 가공없이 실물 샤프트를 실물 프로펠러의 체결홈에 삽입시키더라도 실물 샤프트와 실물 프로펠러가 충분한 접촉 면적을 가지면서 서로 결합될 것으로 예상될 수 있다. 따라서, 전술한 컨택 시뮬레이션 정보에 상응하도록 실물 사프트를 최적 삽입 위치와 자세로 조정한 후, 실물 프로펠러의 체결홈에 삽입시키는 조립 공정이 실시됨으로써, 실물 샤프트와 실물 프로펠러의 조립이 완료될 수 있다.If the calculated contact ratio satisfies a pre-specified target value (for example, a contact ratio of 80% or more), the actual shaft is inserted into the fastening groove of the actual propeller without additional processing of the
그러나 만일 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하지 않는 경우에는, 가상 가공부(219)(도 2 참조)는 가공 대상 영역과 가공량에 대한 가공 정보를 생성할 수 있다.However, if the calculated contact ratio does not satisfy a predetermined target value, the virtual processing unit 219 (see FIG. 2 ) may generate processing information on a target area to be processed and a processing amount.
가공 정보는 돌출 부위(710)의 존재로 인해 접촉 강도가 상대적으로 큰 영역을 대상으로 생성될 수 있다. 이때, 가공될 영역의 위치는 조립 시뮬레이션 과정에서 생성된 가공 대상 정보에 포함된 돌출 부위의 위치 정보가 참조될 수 있다. The processing information may be generated targeting a region having a relatively high contact strength due to the existence of the protruding
예를 들어, 제어 윈도우를 이용하여 사용자가 접촉 강도가 가장 큰 영역으로서 색상 분포도에서 진한 파란색으로 표시된 위치의 돌출 부위(710)에 대한 가공량(예를 들어, 그라인딩 가공될 가공량)을 조정하면, 가상 가공부(219)는 해당 영역의 접촉 강도는 상대적으로 작게 변경하게 되고, 이로 인해 다른 영역들의 접촉 강도도 달라지게 된다. 즉, 상대적으로 돌출된 위치가 그라인딩 가공되어 접촉 강도가 작아지면, 상대적으로 돌출된 상태인 다른 위치의 접촉 강도가 강해지게 되고 또한 기존에 미접촉 영역으로 표시된 부분도 새롭게 접촉되는 영역으로 변경될 수 있다. For example, when the user adjusts the amount of processing (for example, the amount of grinding to be processed) for the
가공 정보의 생성 형태로는, 도 8에 예시된 바와 같이, 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310) 사이의 접촉 비율을 증가시키기 위해 돌출 부위(710)를 가공(도 8의 (a) 참조)하는 형태, 샤프트 객체(320) 및/또는 프로펠러 객체(310)의 테이퍼진 각도를 조정(도 8의 (b) 참조)하는 형태 등이 있을 수 있다. As a form of generating processing information, as illustrated in FIG. 8 , the protruding
전술한 바와 같이, 각 영역의 접촉 강도 및 접촉 영역의 분포가 변경되면, 시뮬레이션부(217)는 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310) 사이의 접촉 면적과 접촉 비율에 대한 정보를 갱신한다.As described above, when the contact strength of each area and the distribution of the contact area are changed, the
만일 갱신된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하면, 가상 가공부(219)에 의해 생성된 가공 정보에 상응하도록 실물 샤프트 및/또는 실물 프로펠러는 가공된 후, 실물 샤프트는 실물 프로펠러의 체결홈에 삽입되어 조립이 완료될 수 있다. If the updated contact ratio satisfies a predetermined target value, the real shaft and/or the real propeller are processed to correspond to the processing information generated by the
다른 예로서, 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 이용한 실제의 조립 과정을 수행하기 이전에, 가상 가공부(219)는 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)를 가공 정보를 반영하여 가상으로 가공된 형상으로 수정하는 과정을 선행할 수도 있다. 시뮬레이션부(217)는 가상 가공된 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)를 대상으로 가상 조립 시뮬레이션을 수행할 수 있고, 이를 통해 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하는 것으로 확인되면, 가공 정보에 참조하여 실물 샤프트 및/또는 실물 프로펠러가 가공된 후 실물 샤프트와 실물 프로펠러의 조립 작업이 실시되도록 할 수도 있다. As another example, before performing the actual assembly process using the real shaft and the real propeller, the
다시 도 2를 참조하면, 제어부(221)는 전술한 입력부(211), 형상 복원부(215) 등의 동작을 제어한다.Referring back to FIG. 2 , the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 방법을 나타낸 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a virtual assembly simulation method of a propeller and a shaft for a ship according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 단계 910에서 조립 시뮬레이션 장치(210)는 제작된 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 스캔되어 생성된 3D 스캔 데이터(예를 들어, 점군 데이터)를 입력받는다.Referring to FIG. 9 , in
단계 920에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 입력된 3D 스캔 데이터를 이용하여 체결홈이 형성된 실물 프로펠러에 대응되는 가상 객체인 프로펠러 객체(310)와 실물 샤프트에 대응되는 가상 객체인 샤프트 객체(320)를 각각 생성한다. In
일 예로, 프로펠러 객체(310)는 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면 형상에 대응되도록 공동(空洞)인 가상 체결홈의 주변을 둘러싸는 속이 빈 원뿔대 형상으로 생성될 수 있고, 샤프트 객체(320)는 가상 체결홈에 삽입되는 삽입 영역을 적어도 포함하는 실물 샤프트의 하부 영역의 외주면 형상에 대응되는 원뿔대 형상으로 생성될 수 있다.For example, the
단계 930에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)를 가상으로 조립하는 가상 시뮬레이션을 수행하여, 가공 대상 정보 및 접촉 정보를 생성한다. In
조립 시뮬레이션 장치(210)는 프로펠러 객체(310)에 형성된 가상 체결홈의 상부에 샤프트 객체(320)를 위치시킨 후 회전 조작 및/또는 수평 이동 조작을 통해, 샤프트 객체(320)가 가상 체결홈 내부로 진입하기 위한 최적 진입 위치와 자세로 조정하는 컨택 시뮬레이션을 우선 실시할 수 있다. 컨택 시뮬레이션 과정에서 생성된 컨택 시뮬레이션 정보는 실물 프로펠러의 체결홈에 삽입될 실물 샤프트를 최적 진입 위치와 자세로 조정하기 위해 이용될 수 있다. The
이후, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 샤프트 객체(320)를 가상 체결홈에 진입시켜 한계 깊이까지 삽입하는 과정에서, 샤프트 객체(320)의 외주면 및/또는 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈의 내주면에 존재하는 돌출 부위(710)의 위치 정보와 소성 변형량을 인식하여, 이에 상응하는 가공 대상 정보를 생성한다. 이때, 소성 변형량이 미리 지정된 기준치를 초과하는 돌출 부위에 대해서만 가공 대상 정보를 생성하도록 미리 설정될 수도 있다.Thereafter, the
이후, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 돌출 부위(710)가 소성 변형되면서 샤프트 객체(320)가 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈 내에 한계 깊이까지 삽입되면, 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310) 간의 접촉 면적과 접촉 비율을 산출한다. Thereafter, the
단계 940에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 샤프트 객체(320)의 외주면과 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈의 내주면 사이에 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하는지 여부를 판단한다. In
만일 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하면, 단계 950에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 실제로 조립하기 위한 조립 정보를 생성한다. 조립 정보는 예를 들어 실물 샤프트를 최적 삽입 위치와 각도로 조정하기 위한 컨택 시뮬레이션 정보를 포함할 수 있다. If the calculated contact ratio satisfies a predetermined target value, in
그러나 만일 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하지 못하면, 단계 960에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 접촉 비율을 증가시켜 미리 지정된 기준치를 만족시키도록 실물 샤프트 및/또는 실물 프로펠러를 가공하기 위한 가공 정보를 생성한다. However, if the calculated contact ratio does not satisfy the predetermined target value, in
가공 정보는 예를 들어 가상 샤프트와 가상 프로펠러의 대응되는 영역 간의 접촉 강도를 나타내는 색상 분포도와 가상 시뮬레이션 과정에서 생성된 가공 대상 정보를 참조하여 생성될 수 있다. The processing information may be generated by referring to, for example, a color distribution diagram indicating contact strength between corresponding regions of the virtual shaft and the virtual propeller and processing target information generated in a virtual simulation process.
예를 들어, 가공 정보는 색상 분포도에서 돌출 부위(710)의 존재로 인해 접촉 강도가 상대적으로 크게 나타나는 영역을 대상으로 하고, 가공될 영역의 위치는 가공 대상 정보에 포함된 돌출 부위의 위치 정보를 이용하여 특정될 수 있다. 또는, 접촉 강도가 상대적으로 크게 나타나는 영역이 돌출 부위(710)와 관련성을 가지지 않는 경우라면, 가공 정보는 샤프트 객체(320) 및/또는 프로펠러 객체(310)의 테이퍼진 각도를 조정하도록 생성될 수도 있다. For example, the processing information targets a region in which the contact strength is relatively high due to the presence of the protruding
프로펠러 객체(310) 및 샤프트 객체(320) 사이의 접촉 비율이 기준치에 만족되도록 하기 위해, 사용자는 예를 들어 가공 대상 정보와 색상 분포도 등을 참조하고, 제어 윈도우 등을 이용하여 하나 이상의 돌출 부위(710)에 대한 가공, 테이퍼진 각도의 조정 등 다양한 경우로 가공 임시 정보를 입력할 수 있다. 가공 임시 정보가 입력될 때마다, 접촉 면적과 접촉 비율이 갱신되어 사용자에게 제시되도록 미리 설정될 수 있다. In order to ensure that the contact ratio between the
사용자는 미리 지정된 기준치를 만족하는 접촉 비율이 제시되었을 때, 사용자는 가공 정보의 생성을 요청할 수 있으며, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 사용자에 의해 입력된 가공 임시 정보를 이용하여 가공 정보를 생성할 수 있다. When a contact ratio satisfying a predetermined reference value is presented, the user may request generation of processing information, and the
생성된 가공 정보에 의해 실물 샤프트 및/또는 실물 프로펠러가 재가공되면(단계 970), 재가공된 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 다시 스캔되어 생성된 3D 스캔 데이터를 입력받는 단계 910부터 다시 진행된다. When the real shaft and/or the real propeller are re-processed according to the generated processing information (step 970), the process starts again from
전술한 단계 920 내지 940이 다시 진행되어, 만일 미리 지정된 목표치 이상의 접촉 비율이 만족되면, 조립 정보가 생성(단계 950)되고, 조립 정보에 상응하도록 실물 샤프트와 실물 프로펠러가 조립될 것이다. The
그러나 만일 여전히 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하지 못하면, 단계 960에서 가공 정보를 재생성하여 실물 샤프트 및/또는 실물 프로펠러를 재가공(단계 970)한 후, 단계 910부터 다시 진행한다. However, if the contact ratio still does not satisfy the predetermined target value, processing information is regenerated in
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 방법을 나타낸 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a method for simulating a virtual assembly of a propeller and a shaft for a ship according to another embodiment of the present invention.
도 10은 앞서 도 9를 참조하여 설명한 가상 조립 시뮬레이션 방법과 달리, 단계 960에서 생성된 가공 정보를 이용하여 샤프트 객체 및/또는 프로펠러 객체를 가상 가공되도록 수정하는 차이점을 가진다. Unlike the virtual assembly simulation method described above with reference to FIG. 9 , FIG. 10 has a difference in that a shaft object and/or a propeller object are modified to be virtually processed using the processing information generated in
즉, 단계 940의 판단 결과로, 만일 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하지 못하면, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 접촉 비율을 증가시키기 위해 실물 샤프트 및/또는 실물 프로펠러를 가공하기 위한 가공 정보를 생성한다. That is, as a result of the determination in
이어서, 단계 1010에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 단계 920에서 생성한 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)를 가공 정보에 상응하여 가상 가공된 형태로 수정한다. 예를 들어, 특정 위치의 돌출 부위(710)를 특정 가공량만큼 가공하도록 가공 정보가 생성된 경우, 해당 돌출 부위(710)가 해당 가공량만큼 가상 가공된 형태로 샤프트 객체(320) 및/또는 프로펠러 객체(310)가 수정된다. Subsequently, in
이어서, 단계 930에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 수정된 샤프트 객체(320)와 프로펠러 객체(310)를 가상으로 조립하는 가상 시뮬레이션을 수행하여, 가공 대상 정보 및 접촉 정보를 생성한다. Next, in
단계 940에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 샤프트 객체(320)의 외주면과 프로펠러 객체(310)의 가상 체결홈의 내주면 간에 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하는지 여부를 판단한다. In
만일 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하면, 단계 950에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 실제로 조립하기 위한 조립 정보를 생성한다. 조립 정보는 예를 들어 실물 샤프트를 최적 삽입 위치와 각도로 조정하기 위한 컨택 시뮬레이션 정보와, 실물 샤프트 및/또는 실물 프로펠러를 가공하기 위해 단계 960에서 생성된 가공 정보를 포함할 수 있다. If the calculated contact ratio satisfies a predetermined target value, in
그러나 만일 산출된 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하지 못하면, 단계 960에서, 조립 시뮬레이션 장치(210)는 접촉 비율을 증가시키기 위해 샤프트 객체(320) 및/또는 프로펠러 객체(310)를 가공하기 위한 가공 정보를 생성한다. 이후, 전술한 단계 1010부터 다시 진행된다. However, if the calculated contact ratio does not satisfy the predetermined target value, in
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치 및 방법은 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 이용한 조립 시뮬레이션을 통해 접촉 비율을 만족시키는 가공 대상 영역과 가공량에 관한 가공 정보를 확보할 수 있어, 실물 샤프트와 실물 프로펠러의 실제적인 조립 횟수와 가공 횟수를 최소화할 수 있는 장점이 있다. As described above, the virtual assembly simulation apparatus and method of the ship propeller and shaft according to the present embodiment secures processing information on the processing target area and processing amount satisfying the contact ratio through assembly simulation using the shaft object and the propeller object. Therefore, it has the advantage of minimizing the actual number of assembly and processing of the real shaft and the real propeller.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. And it will be understood that it can be changed.
210 : 조립 시뮬레이션 장치 211 : 입력부
213 : 저장부 215 : 형상 복원부
217 : 시뮬레이션부 219 : 가상 가공부
221 : 제어부 230 : 3D 스캐너
305, 315 : 점군 데이터 310 : 프로펠러 객체
320 : 샤프트 객체 710 : 돌출 부위210: assembly simulation device 211: input unit
213: storage unit 215: shape restoration unit
217: simulation unit 219: virtual processing unit
221: control unit 230: 3D scanner
305, 315: point cloud data 310: propeller object
320: shaft object 710: protrusion part
Claims (8)
상기 샤프트 객체를 상기 프로펠러 객체에 형성된 가상 체결홈 내에 한계 깊이까지 삽입하는 가상 조립 시뮬레이션을 수행하고, 상기 샤프트 객체의 삽입에 따른 상기 가상 체결홈의 내주면 및 상기 샤프트 객체의 외주면 중 하나 이상에 형성된 돌출 부위의 소성 변형에 기초한 가공 대상 정보와, 상기 내주면 및 상기 외주면 사이의 접촉 정보를 생성하는 시뮬레이션부를 포함하는 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치.a shape restoration unit that creates a shaft object and a propeller object, which are virtual objects, using point cloud data generated by scanning a real shaft and a real propeller; and
A virtual assembly simulation is performed to insert the shaft object into a virtual fastening groove formed on the propeller object to a limit depth, and a protrusion formed on at least one of an inner circumferential surface of the virtual fastening groove and an outer circumferential surface of the shaft object according to the insertion of the shaft object. A virtual assembly simulation device for a propeller and shaft for a ship, comprising a simulation unit for generating processing target information based on plastic deformation of a part and contact information between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface.
상기 접촉 정보에 따른 상기 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체의 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하지 못하는 경우,
상기 목표치를 만족시키도록 상기 가공 대상 정보 및 색상 분포도를 참조하여 입력된 가공 임시 정보를 이용하여, 상기 실물 샤프트의 외주면 및 상기 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면 중 하나 이상에 대한 가공 대상 영역 및 가공량에 관한 가공 정보를 생성하는 가상 가공부를 더 포함하는, 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치.According to claim 1,
When the contact ratio between the shaft object and the propeller object according to the contact information does not satisfy a predetermined target value,
An area to be processed and an amount to be processed for at least one of the outer circumferential surface of the real shaft and the inner circumferential surface of the fastening groove of the real propeller by using temporary processing information input with reference to the processing target information and color distribution chart to satisfy the target value. Further comprising a virtual processing unit for generating processing information about, the virtual assembly simulation device of the propeller and shaft for ships.
상기 가상 가공부는 상기 가공 정보를 이용하여 가상 가공되도록 상기 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체를 수정하고, 상기 시뮬레이션부는 수정된 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체를 이용한 가상 조립 시뮬레이션을 수행하여 가공 대상 정보와 접촉 정보를 다시 생성하는, 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치.According to claim 2,
The virtual processing unit modifies the shaft object and the propeller object to be virtually processed using the processing information, and the simulation unit performs virtual assembly simulation using the modified shaft object and the propeller object to obtain processing target information and contact information. A virtual assembly simulation device for regenerating propellers and shafts for ships.
상기 형상 복원부는 상기 가공 정보를 이용하여 가공된 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 스캔되어 생성된 점군 데이터를 이용하여 가상 객체인 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 다시 생성하고, 상기 시뮬레이션부는 다시 생성된 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체를 이용한 가상 조립 시뮬레이션을 수행하여 가공 대상 정보와 접촉 정보를 다시 생성하는, 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치.According to claim 2,
The shape restoration unit regenerates a shaft object and a propeller object, which are virtual objects, using point cloud data generated by scanning a real shaft and a real propeller processed using the processing information, and the simulation unit regenerates the shaft object and the propeller object. A virtual assembly simulation device for a propeller and a shaft for a ship, which performs virtual assembly simulation using the propeller object to regenerate processing target information and contact information.
상기 가공 정보는 소성 변형량이 미리 지정된 기준치를 초과하는 하나 이상의 돌출 부위에 대한 가공량 설정과, 원뿔대 형상의 프로펠러 객체와 샤프트 객체 중 하나 이상의 테이퍼진 각도 조정 설정 중 하나 이상을 포함하도록 생성되는, 선박용 프로펠러와 샤프트의 가상 조립 시뮬레이션 장치.According to claim 2,
The processing information is generated to include one or more of a processing amount setting for one or more protruding portions having a plastic deformation amount exceeding a predetermined reference value, and one or more tapered angle adjustment settings of a truncated cone-shaped propeller object and a shaft object. A virtual assembly simulation device for propellers and shafts.
(a) 실물 샤프트와 실물 프로펠러 각각이 스캔되어 생성된 점군 데이터를 이용하여 가상 객체인 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 생성하는 단계;
(b) 상기 샤프트 객체를 상기 프로펠러 객체에 형성된 가상 체결홈 내에 한계 깊이까지 삽입하는 가상 조립 시뮬레이션을 수행하면서, 상기 샤프트 객체의 삽입에 따른 상기 가상 체결홈의 내주면 및 상기 샤프트 객체의 외주면 중 하나 이상에 형성된 돌출 부위의 소성 변형에 기초한 가공 대상 정보와, 상기 내주면 및 상기 외주면 사이의 접촉 정보를 생성하는 단계;
(c) 상기 접촉 정보에 따른 상기 샤프트 객체와 상기 프로펠러 객체의 접촉 비율이 미리 지정된 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
(d) 상기 목표치를 만족하지 못하면, 상기 목표치를 만족시키도록 상기 가공 대상 정보 및 색상 분포도를 참조하여 입력된 가공 임시 정보를 이용하여, 상기 실물 샤프트의 외주면 및 상기 실물 프로펠러의 체결홈의 내주면 중 하나 이상에 대한 가공 대상 영역 및 가공량에 관한 가공 정보를 생성하는 단계를 포함하는 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable medium for performing a method of simulating a virtual assembly of a propeller and a shaft for a ship, the computer program causing a computer to perform the following steps, the steps comprising:
(a) generating a shaft object and a propeller object, which are virtual objects, using point cloud data generated by scanning a real shaft and a real propeller, respectively;
(b) at least one of an inner circumferential surface of the virtual fastening groove and an outer circumferential surface of the shaft object according to the insertion of the shaft object while performing a virtual assembly simulation in which the shaft object is inserted to a limit depth into the virtual fastening groove formed in the propeller object generating processing object information based on plastic deformation of the protruding portion formed on and contact information between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface;
(c) determining whether a contact ratio between the shaft object and the propeller object according to the contact information satisfies a predetermined target value; and
(d) If the target value is not satisfied, the outer circumferential surface of the real shaft and the inner circumferential surface of the fastening groove of the real propeller are obtained by using the processing temporary information input with reference to the processing object information and the color distribution chart so as to satisfy the target value. A computer program stored in a computer-readable medium comprising the step of generating processing information about processing target areas and processing amounts for one or more.
(e) 상기 가공 정보를 이용하여 가상 가공되어 수정된 샤프트 객체와 프로펠러 객체를 생성하는 단계를 더 포함하되,
수정된 샤프트 객체와 프로펠러 객체에 대해 상기 (b) 내지 상기 (e)가 다시 수행되는, 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.According to claim 6,
(e) further comprising generating a shaft object and a propeller object modified by virtual processing using the processing information;
A computer program stored in a computer-readable medium, wherein (b) to (e) are performed again for the modified shaft object and propeller object.
상기 가공 정보를 이용하여 가공된 실물 샤프트와 실물 프로펠러를 대상으로 하여, 상기 단계 (a) 내지 상기 단계 (d)가 다시 수행되는, 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
According to claim 6,
A computer program stored in a computer-readable medium, wherein the steps (a) to (d) are performed again for the real shaft and the real propeller processed using the processing information.
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KR1020210083635A KR20230001116A (en) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | Apparatus and method for virtual assembly simulation of propeller and shaft for ship |
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KR20150133926A (en) | 2014-05-20 | 2015-12-01 | 현대중공업 주식회사 | Propulsion apparatus for ship |
KR101882081B1 (en) | 2016-07-06 | 2018-07-25 | 두산중공업 주식회사 | Examining device for shaft of propeller for vessel |
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