[논문]기하공간정보(OSI)와 병합정보(SN)을 이용한 고유 명칭 방법

한순흥; 문두환

문제 정의

Pro/Engineer, SolidWorks, SolidEdge, CATIA와 같은 상업용 시스템들은, 내부적으로 고유 명칭 문제 에 관한 많은 연구를 하고 있으나, 상업용 시스템들 간의 경쟁으로 인하여 외부에 그 구현 방법에 대하여 공개하고 있지 않다. 본 논문에서는 CATIA의 매크로 파일인 CATScript 파일과, SolidWorks의 매크로 파일 인 Swb 파일에 기록된 이름 부여 방법을 분석하였 다. CATScript 파일의 이름 부여 방법은 Capoyleas가 제안한 명칭 방법과 유사하다邱.
특징 형상 기반 번역기 개발을 위해서 필요한 최소한의 데 이터는 1) 특징형상의 종류, 2) 특징형상별 인자, 3) 특징형상에서 참조하는 위상 엔터티, 4) 특징형상 배 치에 필요한 지역 좌표계이다. 본 논문에서는 파라메트릭 CAD 모델 교환을 위한 효율적 인 고유 명칭 방법을 제안한다. 제안하는 고유 명칭 방법은, 특징형상 기반 솔리드 CAD 시스템의 파트 모델링을 대상으로 한다• 상업용 CAD 시스템의 파트 모델링 모듈에서는, 특징형상을 이용한 모델링 기능을 제공하므로, 모델링의 최소 단위가 특징형상 이라고 가정한다.
그 동안 특징형상 기반의 모델 링에 대한 고유명칭 문제는 연구되어 왔지만, 교환에 대한 연구는 미진하였다. 본 논문에서는 파라메트릭 CAD 모델의 교환을 위한 고유명칭 방법이라는 관점 에서 기존의 연구들을 분석한 후 새로운 고유명칭 방 법을 제안한다. 제안하는 방법은 기하공간정보(OSI) 와 병합정보(SN) 기반의 명칭(naming) 방법과 그에 따른 이름 매칭(name matching) 방법으로 구성된다.
모호성 문제는 위상 엔터티의 병합 또는 분할에 의 해서 발생한다. 이 모호성 문제를 해결하기 위해서 OSI와 SN 기반 방법을 제안한다.
파라메트릭 정보가 포함된 CAD 모델 교환 시 발생 하는 문제인 고유 명칭 문제에 대해서 연구하였다. CAD 모델 교환 관점에서 고유 명칭 문제의 특징에 대해서 분석하고, 기존의 연구들을 검토하였다.

가설 설정

즉, 설계자는 특징형상 기반 CAD 시스템에서 제공하는 특징형상 라이브러리를 이용해서만 모델링을 할 수 있고, 곡면 모델링에서와 같이 면, 모서리, 꼭지점에 대한 국부적인 작업은 할 수 없 다. 또한 프로파일 기반 특징형상의 경우, 프로파일의 수정은 없다고 가정한다. 프로파일의 수정이 있는 경 우 별도의 매칭 방법이 추가적으로 필요하다.
본 논문에서는 솔리드 모델링에 대해서 특징형상의 프로파일 수정이 없다는 가정 하에 고유 명칭 방법을 제안하였다、그러나 많은 경우 CAD 모델 수정 작업 에서 프로파일의 수정이 일어난다. 그리고 솔리드 모 델링과 함께 곡면 모델링도 많이 사용되는 모델링 방 법 중 하나이다.
본 논문에서는 파라메트릭 CAD 모델 교환을 위한 효율적 인 고유 명칭 방법을 제안한다. 제안하는 고유 명칭 방법은, 특징형상 기반 솔리드 CAD 시스템의 파트 모델링을 대상으로 한다• 상업용 CAD 시스템의 파트 모델링 모듈에서는, 특징형상을 이용한 모델링 기능을 제공하므로, 모델링의 최소 단위가 특징형상 이라고 가정한다. 즉, 설계자는 특징형상 기반 CAD 시스템에서 제공하는 특징형상 라이브러리를 이용해서만 모델링을 할 수 있고, 곡면 모델링에서와 같이 면, 모서리, 꼭지점에 대한 국부적인 작업은 할 수 없 다.

제안 방법

3절과 4절에서 제안한 고유 명칭 방법을 이용하여 고유 명칭 모듈을 구현한 후, 기존에 개발된 매크로 파라메트릭 번역 기卩"淄,2기에 적용하였다. 그리고 테 스트 모델의 번역 실험을 통하여 고유 명칭 방법의 유 효성을 검증하였다.
이와 같은 과정을 통해 선택된 예비 매칭 세트의 각 위상 엔터티들은, 구 모델의 면과 동일한 기본 명 칭 정보를 가지게 된다. 따라서 구 모델의 선택된 위 상 엔터티오" 예비 매칭 세트에 속한 위상 엔터티에 대해, 특징형상 지역 좌표계 상에서의 X, 乂 z 값의 범 위를 조사하여 (OSI), 구 모델의 면과 가장 유사한 범위를 가지는 예비 매칭 세트의 면을 반환한다(Fig. 9 의 ③).
그러나 Kripac이 제안한 알고리즘은 복잡하여 구현하기가 어렵고, 면들의 명칭 방법과 같 이, 이름 매칭에 필요한 자세한 부분이 논문에 언급되 어 있지 않다. 이재열"1은 특징형상 접근방법에 의한 가공 특징형상의 추출을 위해서, Kripac이 제안한 명 칭 및 이름 매칭 방법을 구현하였다. Capoyleas。〕는 프로파일, 궤적과 같은 특징 형상의 입력 정보와 위상 정보를 이용한 명칭 (topological naming) 방법을 제안하였다.
generic cover calculation 단계에서 유사도는, 신 면의 경계 모서리 중에서 구 면의 모서리와 이름이 같은 모서리들의 총 길이를, 구 면의 경계 모서리들의 총 길이로 나눈 값에서 얻게 된다. *TP: 위상정보이용, GE: 기하정보이용 *LM: Local Matching, GM: Global Matching Rappoport件는 기하 객체의 패밀리 모델링을 위한 새로운 방법인 Generic Geometric Complex(GGC)과 이를 위한 명칭 방법을 제안하였다. Rappoport의 방법 은 본 논문에서 제안하는 방법을 포함한 다른 방법들 과 비교하여 일반적이고 확장성이 높다.
파라메트릭 정보가 포함된 CAD 모델 교환 시 발생 하는 문제인 고유 명칭 문제에 대해서 연구하였다. CAD 모델 교환 관점에서 고유 명칭 문제의 특징에 대해서 분석하고, 기존의 연구들을 검토하였다. 기존 의 연구 결과에 기반하여, CAD 모델 교환을 위한 고 유 명칭 방법으로 기하 공간 정보 OSI와 병합 정보 SN 기반의 명칭 및 그에 따른 이름 매칭을 제안한다.
Vhrady【게는 1980년대의 고유명칭 문제에 관한 초기 연구를 요약하여, 4개의 주요 기법 (labeling, naming, topological expressions and geometric selection)0,] 관해서 설명하였다. Kripac㈤은 위상 엔터티들의 변경 이력 정보를 가지 고 있는 FaceldGraph를 이용하여, 이름 매칭 알고리 즘을 제안하였다. 그러나 Kripac이 제안한 알고리즘은 복잡하여 구현하기가 어렵고, 면들의 명칭 방법과 같 이, 이름 매칭에 필요한 자세한 부분이 논문에 언급되 어 있지 않다.
구 모델의 BN(fl):l,2:0;0과 BN(fl):2,2:0;0은, 신 모델의 BN(fl):0,0:0;0에 매칭되 고, 나머지 면들은 동일한 이름을 가지고 있다. 그리 고 vl의 인접면과 매칭되는 면들을 인접면으로 하는 꼭지 점들을, 신 모델에서 검색하여 예비 매 칭 세트를 구성한다. 예비 매칭 세트로는 신 모델의 꼭지점 v3, v4가 반환된다.
기존 의 연구 결과에 기반하여, CAD 모델 교환을 위한 고 유 명칭 방법으로 기하 공간 정보 OSI와 병합 정보 SN 기반의 명칭 및 그에 따른 이름 매칭을 제안한다. 그리고 고유 명칭 방법을 검증을 위하여, 기존에 개발 된 매크로 파라메트릭 번역기에 본 논문에서 제안하 는 고유 명칭 방법을 적용하였다.
그는 Capoleas가 제안한 방법과는 달리, 모든 위상 엔터티에 이름을 붙이는 것 이 아니라 면에만 ON(original name)을 붙인 후, 다 른 특징형상에 의해서 위상 엔터티가 참조가 될 때, ON에서 유도된 RN(real name)을 기록하는 방법을 사 용하였다. 그리고 위상 엔터티를 명칭 할 때 발생하는 모호성 문제를 해결하기 위해서, 기하 정보인 PSI (parametric space information)를 이용하는 방법을 제 안하였다. PS1는 다음과 같이 표현된다.
그는 설계 작업 및 특징 형상의 입력 파라메터 정보를 표현하기 위해서, 텍스 트 기반의 상위 수준 표현(high level representation) 방식인 E-rep回을 사용하였다. 그리고 위상 엔터티에 이름을 부여할 때 발생하는 모호성 문제를 해결하기 위하여, 모서리 (edge)나 면(fhce)의 방향과 같은 local orientation 정보를 이용하는 방법과, 돌출 방향 및 회 전 축과 같은 feature orientation 정보를 이용하는 방 법을 제 안하였다. Chen®은 Capoyleas가 제안한 명 칭 (naming) 방법에 기반하여 , 꼭지점 , 모서리 , 면에 대한 이름 매칭 알고리즘을 제안하였다.
3절과 4절에서 제안한 고유 명칭 방법을 이용하여 고유 명칭 모듈을 구현한 후, 기존에 개발된 매크로 파라메트릭 번역 기卩"淄,2기에 적용하였다. 그리고 테 스트 모델의 번역 실험을 통하여 고유 명칭 방법의 유 효성을 검증하였다.
CAD 모델 교환 관점에서 고유 명칭 문제의 특징에 대해서 분석하고, 기존의 연구들을 검토하였다. 기존 의 연구 결과에 기반하여, CAD 모델 교환을 위한 고 유 명칭 방법으로 기하 공간 정보 OSI와 병합 정보 SN 기반의 명칭 및 그에 따른 이름 매칭을 제안한다. 그리고 고유 명칭 방법을 검증을 위하여, 기존에 개발 된 매크로 파라메트릭 번역기에 본 논문에서 제안하 는 고유 명칭 방법을 적용하였다.
Wu의 방법을 적용할 경우 한 프로파일에 여러 개의 폐루프가 있으면, 각 루프에 의해서 생성되 는 솔리드들의 시작면과 끝면은 동일한 기본 명칭 정 보를 기-지게 된다. 따라서 프로파일의 폐루프가 2개 이상이 있을 경우, 각 루프에 의해서 생성되는 솔리드 의 시작면과 끝면에 대해서 문제가 발생하며 , 본 논문 에서는 기하공간정보 OSI를 이용하여 이러한 모호성 을 해결한다.
13의 ②). 마지막으로 예비 매칭 세트의 각 모서리와 구 모델 모서리의 기하공간을 비교하여, 구 모델의 모서리에 대응되는 신 모델의 모서리를 반 환한다. 이때 두 모서리의 유사도를 비교할 때 Fig.
표준 매크로 파서와 고유 매크로 파서를 통해 입력 매크로 파일의 정보를 읽어와서 표준 모델링 명령어 기 반의 데이터 구조에 저장한 후, Core Modeling 모듈을 이용하여 내부 모델인 IGM을 생성한다. 매크로 번역 과정에서 필요한 IGM 의 생성 및 처리를 위해서, ACIS에서 제공하는 API(Application Programmer's Interface)를 이용하여 Core Modeling 모듈, 기하 데이터 처리 모듈을 구현하였다. 내부 기하 모델【GM은 위상 정보, 기하 정보, 고유 명칭 모듈에서 생성한 명 칭 정보가 저장되어 있다.
구 모델 BN(fl):0,0:0;0 은 신 모델의 BN(fl):0,0:0;0으로 매칭되고, BN(f2):2,2: 0;0는 신 모델의 3개의 면 (BN(f2):2,4:0;0, BN(f2): 3,4：0;0, BN(f2):4,4:0;0)에 매칭된다. 먼저 구 모델 el 의 인접면과 동일한 명칭 정보를 가지는, 신 모델의 면들을 인접 면으로 가지는 모서리를 검색하여, 예비 매칭 세트를 구성한다. Fig.
면의 병합에 따른 모호성 문제를 해결하기 위해서, 병합된 면의 이름을 SN(secondary name)에 저장하는 방식을 제안한다. CAD 모델 생성 시에 각각의 모델 링 단계에서 새로운 특징형상을 정의한 후, 이전 모델 링 단계의 설계 모델에 덧붙이는 방법으로 모델링을 하게 되는데, 면의 병합은 이 과정에서 특징형상의 임 의의 면이 설계 모델의 면에 병합되면서 발생한다.
면의 분할에 따른 모호성 문제를 해결하기 위해서 동일한 기본 명칭 명칭 정보를 가지는 위상 엔터티들 을 비교할 때, Wu가 제안한 PSI와 유사하지만, 매개 변수 공간(parametric space)이 아닌 기하공간(object space)를 사용하는 OSI (object space information)를 이용하는 방식을 제안한다. 본 논문에서 기하공간 (object Space)는 특징형상의 3D 지역 좌표계를 말한 다.
본 논문에서 제안하는 OSI를 이용한 모호성 해결 방 법은, 지역 좌표계에 따른 기하 정보의 차이를 이용하 여 모호성을 해결하는 방식이므로, 기하 정보가 동일 한 위상 엔터티에는 적용할 수가 없다. 이와 같은 단점 은 Wu가 제안한 PSI를 이용한 모호성 해결 방법도 역 시 가지고 있다.
특징형상 기반 CAD 시스템에서, 위상 엔터티의 기록과 검색을 위해 필요한 명칭 방법은, 기본 명칭 과 모호성 해결로 나뉜다. 본 논문에서는 기본 명칭 을 위해서는 Wi捋가 제안한 방법을 사용하고, 모호 성 해결을 위해서 기하공간 정보 OSI(object space information)와 병합정보 SN(secondary name)을 이용 하는 명칭 방법을 제안한다. OSI와 SN 기반의 명칭 방법은, 아래와 같은 형식으로 면, 모서리, 꼭지점에 각각 이름을 부여한다.
CATIA에서 생성된 매크로 파일이 XML 포맷의 중립 매크로 파일로 변환된 후 중립 파일이 다시 SolidWorks의 매크로 파일로 변환되었다. 제안 된 명칭 방법은 중립 매크로 파일에서 특징형상이 참 조하는 위상 엔터티를 식별하는 사용되었다. 예를 들 어 Fig.
본 논문에서는 파라메트릭 CAD 모델의 교환을 위한 고유명칭 방법이라는 관점 에서 기존의 연구들을 분석한 후 새로운 고유명칭 방 법을 제안한다. 제안하는 방법은 기하공간정보(OSI) 와 병합정보(SN) 기반의 명칭(naming) 방법과 그에 따른 이름 매칭(name matching) 방법으로 구성된다. 상용 CAD 시스템들은 서로 다른 명칭 방법을 가지 고 있기 때문에 중립 파일을 이용한 파라메트릭 정보 가 포함된 CAD 모델을 교환하기 위해서는, 중립 파일 에 사용되는 제안하는 명칭 방법과 각 CAD 시스템의 명칭 방법 사이의 명칭 매핑 (naming mapping) 방법이 제공돼야 한다.
표준 매크로 파서와 고유 매크로 파서를 통해 입력 매크로 파일의 정보를 읽어와서 표준 모델링 명령어 기 반의 데이터 구조에 저장한 후, Core Modeling 모듈을 이용하여 내부 모델인 IGM을 생성한다. 매크로 번역 과정에서 필요한 IGM 의 생성 및 처리를 위해서, ACIS에서 제공하는 API(Application Programmer's Interface)를 이용하여 Core Modeling 모듈, 기하 데이터 처리 모듈을 구현하였다.

이론/모형

Capoyleas。〕는 프로파일, 궤적과 같은 특징 형상의 입력 정보와 위상 정보를 이용한 명칭 (topological naming) 방법을 제안하였다. 그는 설계 작업 및 특징 형상의 입력 파라메터 정보를 표현하기 위해서, 텍스 트 기반의 상위 수준 표현(high level representation) 방식인 E-rep回을 사용하였다. 그리고 위상 엔터티에 이름을 부여할 때 발생하는 모호성 문제를 해결하기 위하여, 모서리 (edge)나 면(fhce)의 방향과 같은 local orientation 정보를 이용하는 방법과, 돌출 방향 및 회 전 축과 같은 feature orientation 정보를 이용하는 방 법을 제 안하였다.
기하 정보를 이용하는 기본 명칭 방법의 경 우 모호성 문제가 발생하지 않으나, 모델 수정에 따른 이름 매칭이 어려워 CAD 시스템 개발을 위한 명칭 방법으로는 사용할 수 없다. 모호성 해결을 위해 Capoyleas는 local orientation 과 feature orientation을 사용하였다. 본 연구에서 제 안하는 모호성 해결 방법과 Wig] 방법은 기하 정보 를 이용하는 방법을 사용한다.
본 논문에서는 Wi网와 양창윤図이 제안한 특징형상별 기본 명칭 방법을 사용한다. 특징형상 기반 CAD 시스템에서 제공하는, 각 특징형상 별 면의 기본 명칭 정보는, 아래와 같은 형태로 표현된다.
이름 매칭 방법은 local matching과 잉obal matching 으로 나뉘는데, Kripac과 Agbodan은 global matching 방법을 사용하였다. 본 논문의 제안하는 이름 매칭 방 법과 Chen은 local matching 방법을 사용하며, 이름 내칭 방법은 명칭 방법에 따라 달라진다.
모호성 해결을 위해 Capoyleas는 local orientation 과 feature orientation을 사용하였다. 본 연구에서 제 안하는 모호성 해결 방법과 Wig] 방법은 기하 정보 를 이용하는 방법을 사용한다. 모호성 중에서 Wu와 Capoyleas는 면의 병합에 따른 모호성 문제를 다루지 않았다.
본 논문에서 구현한 고유 명칭 모듈의 구현 환경은 다음과 같다. 상업용 모델링 커널로 ACIS를 사용하였 으며, 표준 매크로 파일이 XML 형태로 되어 있어, XML 파일의 입/출력을 위하여 MSXML 4.0를 사용 하였다.
그리고 Kripac은 면의 명칭 방법이나 모호성 해결 방법에 대해서 다루지 않았다. 이름 매칭 방법은 local matching과 잉obal matching 으로 나뉘는데, Kripac과 Agbodan은 global matching 방법을 사용하였다. 본 논문의 제안하는 이름 매칭 방 법과 Chen은 local matching 방법을 사용하며, 이름 내칭 방법은 명칭 방법에 따라 달라진다.

성능/효과

STEP 파라메트릭스 그룹의 Tony Ranger가 제안한 고유 명칭 방법과 비교해보면, 본 논문에서 제안한 명 칭 방법은, 프로파일과 위상 정보와 같은 의미적 (semantic) 정보를 이용하여 명칭 (naming)하는 방법이 고, 이름 매칭(name matching)이 가능하다. 반면에 Tony Ranger가 제안한 방법은 선택된 엔터티의 형상 정보를 전달하기 때문에, 구현이 쉽지만, 형상 정보에 의미적 정보가 없기 때문에 이름 매칭이 어렵다.

후속연구

8의 (a)와 같은 형상 의 경우 1) 새로운 바디(body)를 추가하여 각각의 바 디에 분할(splitting)된 형상을 하나씩 모델링하거나, 2) 분할된 형상을 하나씩 단품으로 모델링 한 후, 조 립품으로 모델을 생성할 수 있지만, 특징형상을 임의 의 면으로 분할하여 이와 같은 형상을 만들 수 없다. 따라서 본 논문에서 제안하는 OSI 기반 모호성 해결 방법은 파라메트릭 CAD 모델 교환 목적에 여전히 적용될 수 있다.
그리고 솔리드 모 델링과 함께 곡면 모델링도 많이 사용되는 모델링 방 법 중 하나이다. 따라서 프로파일의 수정 에 따라 프로 파일을 구성하는 위상 엔터티들의 이름 매칭 방법에 대한 연구와, 곡면 모델링 시의 고유 명칭 방법에 대 한 연구를 통해, 본 논문에서 제안된 고유 명칭 방법 을 확장할 필요가 있다.

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