임의 다각형 곡판 가공을 위한 가열 정보 산출 알고리즘 연구

Abstract

선체 곡외판은 선체 부위별로 안장형상, 볼록형상 등의 다양한 형태를 띄고 있다. 이런한 곡외판을 가공하기 위해서 이전에는 전적으로 수작업으로 이루어 졌고 병목공정으로 간주되던 부분을 자동화 하고자 많은 노력이 이루어졌고 그 결과 사각형 형상을 띄는 곡외판에 관한 가열 정보산출이 가능해졌다. 하지만 기존의 개발된 가열 정보 산출 알고리즘은 사각형 선체 곡외판에만 적용되는 한계점이 있었다. 일반적으로 선체 곡외판은 대부분 사각형으로 분할되지만 삼각형이나 오각형 및 육각형의 형상을 띄는 임의 다각형 형상의 선체 곡외판이 그 비율은 높지 않지만 존재하고 있다. 이에 곡외판 분할같은 공수를 줄이고 자동화 연구의 완성도를 높이고 향후 자동화 기계에 도입함에 따라서 임의 다각형 곡외판의 가열 정보를 산출하는 새로운 알고리즘에 대한 연구가 필요했다. 본 논문은 기존에 존재한 사각형 곡외판 대상의 가열 정보 산출 알고리즘의 문제점을 파악하고 이를 해결할 수 있는 알고리즘을 적용하여 새롭게 임의 다각형 곡외판에서 가열 정보를 산출할 수 있도록 연구를 진행한다. 기본적으로 크게 세 가지 관점에서 기존 가열 정보 산출 알고리즘을 확장하였다. 첫째로, 기존 Manning[1980]의 Isometric Tree Mapping의 방법은 사각형 곡면에서만 적용 가능하여 2차원 평면으로 전개할 수 있었다. 이 부분의 한계점을 해결하기 위해 류철호[2006]의 연구를 참조하여 자동 메쉬 생성을 적용한 향상된 자유 곡면의 최적 근사 전개를 진행하고 정규 격자 요소로 표현되었던 부분을 새롭게 비 정규 격자 요소로 곡면을 재생성하여 곡면의 곡률까지 고려한 2차원 전개 평면을 얻었다. 둘째로, 이렇게 비 정규 격자로 재생성한 곡면의 요소를 반 모서리(Half-Edge) 자료구조를 통하여 저장하였다. 곡면의 요소를 탐색할 수 있어야 하는 것은 향후 가열 방향을 탐색해야 하는데 있어서 매우 중요하다. 각 요소에 위치한 가열점에서의 변형률 에너지의 크기와 방향을 알아야 가열 방향을 탐색할 수 있는데 이것은 각 요소에서 가열점이 위치하고있는 위상 정보를 정확하게 알아야 가능하기 때문이다. 셋째로, 기존 가열점에서 가열 방향은 주 굽힘 변형률 에너지의 수직한 방향으로 진행하였는데 이 부분에 있어서 가열 방향의 되돌림 혹은 비정상적인 움직임이 몇몇 가열선에서 발견되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 새롭게 면내 변형률 에너지와 굽힘 변형률 에너지의 방향을 모두 고려하여 가장 합리적인 가열 방향을 탐색하는 수정된 알고리즘을 제안한다. 마지막으로 새롭게 개발한 임의 다각형 곡외판 가열 정보 산출 알고리즘의 결과를 가시화 하고 기존 사각형 곡면에 적용 가능하였던 가열 정보 산출 알고리즘과의 결과를 실제 동일한 사각형 선체 곡외판에 적용하여 그 결과를 비교함으로써 검증해 보았다.