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가상현실 환경을 위한 해석데이터 변환 기술 개발
Development of CAE Data Translation Technique for a Virtual Reality Environment 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.13 no.5, 2008년, pp.334 - 341  

송인호 (아주대학교 산업정보시스템공학부) ,  양정삼 (아주대학교 산업정보시스템공학부) ,  조현제 (그래픽스연구원) ,  최상수 (그래픽스연구원)

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Computer-aided engineering (CAE) analysis is considered essential for product development because it decreases the simulation time, reduces the prototyping costs, and enhances the reusability of product parts. The reuse of quality-assured CAE data has been continually increasing due to the extension...

주제어

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문제 정의

  • CAE 커널을 기반으로 개발된 CAB2VR 미들웨어는 스크립트(Script)를 이용하여 CAE 데이터에 대한 변환을 수행하도록 설계하여 VR시스템 뿐 만 아니라 PDM시스템과의 연동이 가능하다. 본 논문에서 는 CAE시스템의 직접적인 인터페이스를 피하고, CAE2VR 미들웨어를 탑재한 PDM시스템을 통해 다 수의 CAE시스템 또는 VR시스템과 인터페이스가 가 능하도록 한다. CAE2VR 미들웨어를 통해 전달받은 CAE데이터는 VR시스템 상에서 가시화 할 수 있다.
  • CAE 커널을 기반으로 개발된 CAB2VR 미들웨어는 스크립트(Script)를 이용하여 CAE 데이터에 대한 변환을 수행하도록 설계하여 VR시스템 뿐 만 아니라 PDM시스템과의 연동이 가능하다. 본 논문에서 는 CAE시스템의 직접적인 인터페이스를 피하고, CAE2VR 미들웨어를 탑재한 PDM시스템을 통해 다 수의 CAE시스템 또는 VR시스템과 인터페이스가 가 능하도록 한다. CAE2VR 미들웨어를 통해 전달받은 CAE데이터는 VR시스템 상에서 가시화 할 수 있다.
  • 또한, CAE 커널에 매핑된 CAE결 과 데이터는 VRML형식으로도 변환하여 PDM시스템 에 등록한다. 본 논문에서는 Fig. 1(b)에 나타낸 바와 같이 CAE데이터를 VR환경을 지원하기 위한 자체 VR고유파일과 VRML을 생성하는 어댑터를 연결하여 결과를 얻는다. CAE2VR 미들웨어 내에서 CAE데이터 변환의 모든 과정 을 관리 하는 툴인 ConvertWiz를 제작하여 변환과정을 수행한다.
  • 본 논문에서는 다양한 CAE데이터를 타 시스템과의 데이터 교환 문제를 해결하기 위하여 CAE커널을 제안하고 이를 CAE 미들웨어에 적용하여 다음과 같은 결과를 얻었다. CAE데이터를 보관 및 변환하기 위하여 CAD시스템에서 사용되는 커널 개념을 CAE분야에 적용하여 다양한 기하형상을 담을 수 있는 구조인 CAE커널을 개발하고, 이 커널을 미들웨어시스템에 적용하였다.
  • 하지만 기존의 연구 결과와 상용 CAE시스템은 CAE시스템과 PDM시스템[9] 또는 VR 시스템간에 내부적인 인터페이스 방법과 데이터 공유 및 재사용 방법에 있어서 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 서로 다른 CAE시스템의 해석데이터를 가상현실 시스템으로 효과적으로 공유할 수 있는 방법을 제시하고, 이를 실현하기 위해서 CAE2VR 미들웨어(Middleware)를 개발하였다. CAE2VR 미들웨어의 핵심이 되는 CAE 커널(Kernel)은 FEA, CFD등 다양한 CAE 분야의 해석데이터를 보관하고 다른 시스템으로의 변환이 가능하다.
  • 하지만 기존의 연구 결과와 상용 CAE시스템은 CAE시스템과 PDM시스템[9] 또는 VR 시스템간에 내부적인 인터페이스 방법과 데이터 공유 및 재사용 방법에 있어서 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 서로 다른 CAE시스템의 해석데이터를 가상현실 시스템으로 효과적으로 공유할 수 있는 방법을 제시하고, 이를 실현하기 위해서 CAE2VR 미들웨어(Middleware)를 개발하였다. CAE2VR 미들웨어의 핵심이 되는 CAE 커널(Kernel)은 FEA, CFD등 다양한 CAE 분야의 해석데이터를 보관하고 다른 시스템으로의 변환이 가능하다.
  • 본 절에서는 CAE 해석결과에 대한 데이터를 3.1절에서 소개된 기하형상과 연결하는 방법에 대하여 기술한다. CAE솔버에서 산출된 결과는 응력해석, 유동해석, 충돌해석 등의 해석결과로 이루어지며, 해석결 과는 각 기하형상과 그 결과값을 매핑하여 표현된다.
  • 본 절에서는 CAE 해석결과에 대한 데이터를 3.1절에서 소개된 기하형상과 연결하는 방법에 대하여 기술한다. CAE솔버에서 산출된 결과는 응력해석, 유동해석, 충돌해석 등의 해석결과로 이루어지며, 해석결 과는 각 기하형상과 그 결과값을 매핑하여 표현된다.
  • Reimersdahl 등[3]은 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석결과를 Haptical 프리젠테이션에 적용하는 방법을 연구하였다. 이 연구는 해석결과데이터 중에 스칼라(Scalar)값과 벡터(Vector)값을 이용하여 햅틱 렌더링(haptic rendering) 장비에서 가시화하는 방법에 대하여 소개하였다. 또한, Laraine와 Hauser[4]는 Color-mapping, Glyphs와 텍스처를 이용하여 CFD 시뮬레이션 결과로부터 얻어진 유동에 대한 정보를 가시화하는 방법을 연구하였다.
  • Reimersdahl 등[3]은 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석결과를 Haptical 프리젠테이션에 적용하는 방법을 연구하였다. 이 연구는 해석결과데이터 중에 스칼라(Scalar)값과 벡터(Vector)값을 이용하여 햅틱 렌더링(haptic rendering) 장비에서 가시화하는 방법에 대하여 소개하였다. 또한, Laraine와 Hauser[4]는 Color-mapping, Glyphs와 텍스처를 이용하여 CFD 시뮬레이션 결과로부터 얻어진 유동에 대한 정보를 가시화하는 방법을 연구하였다.
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참고문헌 (13)

  1. DaraTech Inc., CAD/CAM, CAE Market Trends & Statistics, http://www.daratech.com/research/plm/mts/definitions.html 

  2. Frish, N., Rose, D., Sommer, O. and Ertl, T., "Visualization and Pre-processing of Independent Finiteelement Meshes for Car Crash Simulations", The Visual Computer, Vol. 18, pp. 236-249, 2002 

  3. Reimersdahl, T., Bley, F., Kuhlen, T., and Bischof, C.H., "Haptic Rendering Techniques for the Interactive Exploration of CFD Datasets in Virtual Environments", Eurographics Workshop on Virtual Environments, pp. 241-246, 2003 

  4. Laramee, R.S. and Hauser, H., "Geometric Flow Visualization Techniques for CFD Simulation Data", Proceedings of the 21st Spring Conference on Computer Graphics SCCG '05, pp. 221-224, 2005 

  5. Immersive sim engineering, http://www.immersivesim.de 

  6. ISO 10303-214, Industrial Automation Systems and Integration-Product Data Representation and Exchange-Part 214: Application Protocol: Core Data for Automotive Mechanical Design Processes, 1998 

  7. ISO 10303-209, Industrial Automation Systems and Integration Product Data Representation and Exchange Part 209: Application Protocol: Composite and Metallic Structural Analysis and Related Design, 2001 

  8. Deng, Y.M., Lam, Y.C., Tor, S.B. and Britten, G.A., "A CAD-CAE Integrated Injection Molding Design System", Engineering with Computers, Vol. 18, No. 1, pp. 80-92, 2002 

  9. Yang, J.S., Han, S.H. and Mun, D.H., "Sharing Product Data among Heterogeneous PDM Systems Using OpenPDM", Transactions of the Society of Korea CAD/CAM Engineers, Vol. 13, No. 2, pp.89-97, 2008 

  10. Ceetron company, http://www.ceetron.com 

  11. Kim, S.R. and Weissmann, D., "Middleware-based Integration of Multiple CAD and PDM Systems into Virtual Reality Environment", Computer-Aided Design and Application, Vol.3, pp.547-556, 2006 

  12. Song, I.H. and Chung, S.C., "Geometric Kernel Design of the Web-Viewer for the PDM Based Assembly DMU", Transactions of the KSME(A), Vol. 31, pp. 260-268, 2007 

  13. Song, I.H. and Chung, S.C., "Design of Lightweight CAD Files with Dimensional Verification Capability for Web-based Collaboration", Transactions of the KSME(A), Vol. 30, pp. 260-268, 2006 

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