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스크류운동을 하는 자유형상 물체의 스웹볼륨 계산을 위한 추적법의 응용
Applying a Tracing Method to Compute Swept Volumes Generated by Free-form Objects in Screw Motions 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.15 no.2, 2010년, pp.106 - 114  

김형규 (한양대학교 기계공학과) ,  김재정 (한양대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The swept volume, the region of a moving object, is applied in many fields such as valid paths for motions of tools, visualization in robot paths and interference tests for parts assembling or disjointing. The shape of a swept volume depends on an generators computed with normal vectors of an object...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 스크류운동을 하는 자유 물체를 대상으로 하는 추적법을 응용한 스웹볼륨 계산 알고리즘을 개발하였다. 상용 CAD 시스템인 CATIA에 알고리즘을 구현하고 사용자 정의 기능으로 추가 하였다.
  • 이러한 일변수방정식의 단점을 효과적으로 보완하기 위해 일변수방정식 해법에 추적법(tracing method)를 응용하여 특징곡선을 생성하는 알고리즘을 개발하고자 한다.
  • 이러한 일변수방정식의 단점을 효과적으로 보완하기 위해 일변수방정식 해법에 추적법(tracing method)를 응용하여 특징곡선을 생성하는 알고리즘을 개발하고자 한다.
  • 이에 본 연구에서는 형태의 제한이 없이 자유롭게 설계된 물체를 자유형상 물체Cfree-fbim object)라 정의 하고, 스크류운동(screw motion)을 하는 자유 형상 물체를 대상으로 하는 스웹볼륨을 생성하기 위해, 효율적이고 정확한 엔벨롭의 계산을 목적으로 한다. Kim과 Rossignac[3,7]의 스크류운동을 하는 물체의 스웹볼륨 생성 방법을 기반으로 하고, Barnhill[8,9]의 교차곡선 생성 (surface/surface intersection) 방법을 응용하는 특징곡선 생성 알고리즘을 개발한다.
  • 이에 본 연구에서는 형태의 제한이 없이 자유롭게 설계된 물체를 자유형상 물체Cfree-fbim object)라 정의 하고, 스크류운동(screw motion)을 하는 자유 형상 물체를 대상으로 하는 스웹볼륨을 생성하기 위해, 효율적이고 정확한 엔벨롭의 계산을 목적으로 한다. Kim과 Rossignac[3,7]의 스크류운동을 하는 물체의 스웹볼륨 생성 방법을 기반으로 하고, Barnhill[8,9]의 교차곡선 생성 (surface/surface intersection) 방법을 응용하는 특징곡선 생성 알고리즘을 개발한다.
  • 특징 곡선까지 생성하였다면 곡면의 경계에 절점이 남아있는 가를 확인하여 다른 특징곡선이 존재하는지 확인한다. 만일 절점이 남아 있다면 다시 추적과정을 반복하여 특징점들의 집합을 검출하고 특징곡선을 다시 생성한다.
  • 특징 곡선까지 생성하였다면 곡면의 경계에 절점이 남아있는 가를 확인하여 다른 특징곡선이 존재하는지 확인한다. 만일 절점이 남아 있다면 다시 추적과정을 반복하여 특징점들의 집합을 검출하고 특징곡선을 다시 생성한다.

가설 설정

  • 이 속도벡터는 정확한 스크류운동의 속도벡터가 아닌 스크류 파라미터를 이용하여 나타낸 속도방향과 평행한 벡터이다. 본 연구에서는 특징곡선의 계산을 위해서 속도벡터의 방향만이 사용되므로 방향을 변화 시키지 않는 범위에서 Vp를 간단하게 하기 위하여 식 (2)의 0를 1로 가정한다. 그리고 d/∅는 피치값(p)이므로 이들을 바탕으로 식 (2)을 간단하게 정리하면 다음과 같다[7].
  • 이 속도벡터는 정확한 스크류운동의 속도벡터가 아닌 스크류 파라미터를 이용하여 나타낸 속도방향과 평행한 벡터이다. 본 연구에서는 특징곡선의 계산을 위해서 속도벡터의 방향만이 사용되므로 방향을 변화 시키지 않는 범위에서 Vp를 간단하게 하기 위하여 식 (2)의 0를 1로 가정한다. 그리고 d/∅는 피치값(p)이므로 이들을 바탕으로 식 (2)을 간단하게 정리하면 다음과 같다[7].
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참고문헌 (12)

  1. 송수창, 김재정, "자유 곡면체의 엔벨롭 생성", 한국 CAD/CAM 학회 논문집, 제6권, 제2호, pp. 89-100, 2001. 

  2. 김재정, 정채봉, 서경천, 강민우, "스크류 운동을 하는 다면체의 스웹볼륨 생성", 한국 CAD/CAM학회 논문집, 제7권, 제4호, pp. 211-218, 2002. 

  3. Rossignac, J. R., Kim, J. J., Song, S. C., Suh, K. C. and Joung, C. B., "Boundary of the Volume Swept by a Free-form Solid in Screw Motion", Compute & Graphics, Vol. 20, No.2, pp. 263-274, 2006. 

  4. Abdel-Malek, K., Blackmore, D. and Joy, K., "Swept Volumes: Foundations, Perspectives, and Applications", Int. J. Shape Model. 2002 (submitted). 

  5. Hoschek, J., "Fundamentals of Computer Aided Geometric Design", A. K. Peters., 1993. 

  6. Hu, Z. J. and Ling, Z. K., "Swept Volumes Generated by the Natural Quadric Surfaces", Compute & Graphics, Vol. 20, No.2, pp. 263-274, 1996. 

  7. Kim, J. J. and Rossign ac, J. R., "Screw Motions for the Animation and Analysis of Mechanical Assemblies", JSEM International Journal, Series C, Vol. 44, No.1, pp. 156-163, 2001. 

  8. Rossignac, J. R. and Kim, J. J., "Computing and Visualizing Pose-interpolating 3D Motions", Computer Aided Design" Vol. 33, No.4, pp. 279-291, 2001. 

  9. Barnhill, R. E., Farin, G., Jordan, M. and Piper, B. R., "Surface/surface Intersection", Computer Aided Geometric Design, Vol. 4, pp. 3-16, 1987. 

  10. Barnhill, R. E. and Kersey, S. N., "A Marching Method for Parametric Surface/surface Intersection", Computer Aided Design, Vol. 7, No.4, pp. 257- 280, 1990. 

  11. 조두연, 이규열, 임중현, "곡면간의 교차곡선 계산을 위한 개선된 Tracing 알고리즘", 한국 CAD/CAM 학회 논문집, 제4권, 제3호, pp. 269-283, 1999. 

  12. CATIA. CAA V5 Encyclopedia, Online Document, Dassualt System, 2004. 

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