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가설 설정
- Fig. 6(c)측정하는 물체와 스캐너와의 거리가 충분히 멀어, 스캐너의 정밀도가 측정 대상 물체의 형상 크기에 영향을 줄 정도가 될때이다. 이렇게 발생한 벤칭마킹 기준모델의 메쉬데이터 노이즈를 아래와 같은 과정을 통하여 수행하였다.
제안 방법
- 14(e), (f) 와 같이 메쉬스케치와 돌출(Extrude)au명령을 반복적으로 진행하여 Fig. 14(g), (h)와 같이 솔리드 형상으로 만들어 각 부품 모델형상을 최종적으로 모델링하여 치수검사에 활용하였다.
- Decimate는 변형을 적게 하기 위해 60%씩 2회로 나누어 실시하였고, Fig. 6는 2회 실행 후의 Poly-face를 나타낸다.
- Fig.2는 기준모델을 Jeuscan사의 비접촉이동형 레이저 스캐너인 TU 3D Scanner를 사용하여 3차원 스캐닝을 실시한 것으로, 추출한 3D Scan data는 3D Systems사의 역설계 소프트웨어 Geomagic Design X[2]를 통해 역설계 모델링을 수행하였다.
- 역설계 과정을 통해 Fig. 15의(c)와 같이 최종 3D모델링을 실시하였고, 스캔데이터를 기초로 측정한 평균값을 통해 구해진 값을 모델링 치수에 반영하였고 편차를 최소화하도록 모델링하였다. Fig.
- 역설계시 3D모델링의 치수를 정하는 데 있어서 기준데이터가 없으므로 Fig. 3과 같이 실측데이타를 측정하여 비교하였으며 부재별로 최소 5회이상부터 50회까지의 평균 측정한 값을 참값으로 간주하였으며, 이렇게 구해진 값은 모델링결과와 실측 측정값을 비교하여 오차를 산출하였다.
- 1과 같이 네덜란드의 농기계 전문회사인 Tulip industries사의 Disc harrow가 장착된 Multidisc 250xl vario s모델 이다. 이 제품은 모듈형태로 설계되어, 새로 개발 하고자 하는 제품에서 신규개발모델과 추가되는 배토기의 강도기준을 구하기 위한 역설계모델로 활용되며, 구조해석을 통한 기준을 구하기에 앞서 모델링을 완성하고 치수검사를 수행하였다.
- 5는 정렬되어 있지 않은 스캔데이터를 인터랙티브 정렬(Interactive alignment)설정을 통하여 틀어져 있는 입력데이타를 XYZ평면의 절대좌표로 정렬하는 과정을 나타낸다. 절대좌표의 기준이 되는 평면을 선정하여 정렬을 실시하며, 스캔데이터 절대좌표 기준을 디스크 해로우의 좌측 판재를 기준으로 수행하였다.
- 14(b)메쉬스케치(Mesh sketch)를 실행하면 메쉬로부터 섹션폴리라인(Section polyline)을 추출할 수 있다. 추출한 섹션 폴리라인 위에 스케치 툴을 이용하여 스케치를 한다. ©길이측정 툴을 이용하여 좌측 철판의 두께를 측정하여 돌출 치수를 정한다.
- 트랙터 부착 고속 복합작업기 개발을 위해 벤치마킹 모델인 Tulip사의 Multidisc 250xl vario_s를 고정밀 3차원 스캐너를 이용하여 역설계 모델링을 수행한 후에 주요부에 대한 검사를 수행하였다.
대상 데이터
- 4, sect. 5_front로 5개 구간을 나누어 각 구간별로 10회 측정하여 모두 50개의 데이터를 평균하여 치수를 선정하였다. 양쪽 사이드 프레임 판재사이 치수는 디스크 해로우 뒤쪽에서 앞쪽으로 갈수록 너비가 줄어드는 것을 확인하였고, Fig.
- 형상의 곡률을 고려하여 다른 크기의 폴리페이스(Poly-face)들을 메쉬 위에 재구성하여 전체적인 메쉬의 품질을 향상시킨다. 높은 곡률 영역에는 작고 조밀한 폴리페이스들로 구성하고 완만한 곡률 영역에는 크고 뾰족한 폴리페이스들을 구성하였다. 최적화된 메쉬 데이터는 시뮬레이션이나 CAE분야의 형상 분석용 메쉬로 사용이 가능하다.
데이터처리
- . 스캔데이터의 측정 평균값을 통해 모델링 치수 값을 선정하였다. 편차의 원인으로는 스캔데이터 오차, 조립오차 등 여러 원인이 있을 것으로 사료된다.
성능/효과
- 31 mm로 많은 차이를 보이지만 전체 평균값을 기준으로 모델링치수를 정하였다. 11.69 mm의 상대적으로 큰 편차 발생이유는 디스크 해로우 조립 단계에서의 조립 오차로 사료되며 실측을 통해 확인하였다.
- 또한 모델링 작업과정에서 불필요하게 많은 메모리를 사용하거나 계산속도가 저하되는 무제가 발생하 수 있다. 따라서 모델링 결과물에 요구되는 정밀도를 유지하면서 삼각형의 개수를 줄이는 것이 바람직하다. 보통 비율기반 데시메이트(Ratio based decimate)를 사용한다[2].
- 7627 mm 과 비교할 때 조립상태에서의 변형이나, 작업 또는 이송과정에서의 변형 등으로 인한 프레임의 치수변형이 발생할 수 있음을 유추할 수 있다. 스캔데이터 평균값과 모델링 치수의 Deviation은 최소 0.1 mm부터 최대 1.78 mm의 값으로 나타났다.
- 7627 mm 과 비교할 때 조립상태에서의 변형이나, 작업 또는 이송과정에서의 변형 등으로 인한 프레임의 치수변형이 발생할 수 있음을 유추할 수 있다. 스캔데이터 평균값과 모델링 치수의 Deviation은 최소 0.1 mm부터 최대 1.78 mm의 값으로 나타났다.
- 전체 평균값 2,499.7627 mm 과 비교할 때 조립상태에서의 변형이나, 작업 또는 이송과정에서의 변형 등으로 인한 프레임의 치수변형이 발생할 수 있음을 유추할 수 있다.
후속연구
- 역설계한 3D모델은 프레임의 구조해석과 각 요소 부품별 응력해석에 활용되며 역설계 프로세스를 통해 설계 의도 파악과 제품의 결점을 분석해 설계에 반영 할 수 있다. 벤치마킹모델의 3D Scan data와 역설계 모델링 데이터를 통한 치수검사를 통해 제품의 변형을 확인 할 수 있었으며, 이와 같은 스캐닝 기술 등은 설계모델링과는 달리 제품의 기계가공과 조립에서의 문제점을 분석하고, 모델링 결과를 통해 내구수명 분석과 같은 정적 동적 해석과 검사에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.
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