Feature-based Multiresolution Modeling

• 최근 자동차를 비롯한 제품 설계에 3 차원 특징형상 기반 CAD 시스템이 널리 사용되고 있다 . 그런데 설계 단계에서 만들어진 제품 모델이해석을 포함한 여러 응용 분야에 사용될 때는 상세 형상 모델보다 다양한 상세 수준 (LOD) 으로 단순화 되거나 축약된 모델이 훨씬 더 바람직하고 유용한 경우가 많이 있다 . 이와 같이 하나의 형상 모델에 대하여 다양한 LOD 에 대응되는 간략화된 형상 모델을 제공하는 기법을 다중해상도 모델링 (multi-resolution modeling) 기법이라고 하며 본 연구에서는 기존의 방식과 달리 특징 형상을 단위로 간략화시키는새로운 형태의 다중해상도 모델링 방법을 개발하였다 . 이러한 특징형상기반 다중해상도 모델링의 대표적인 응용 분야는 엔지니어링 해석 네트웍기반 분산 협업 설계 , 그리고 가상 프로토타이핑 및 생산 분야이다 . 그런데 일반적으로 불리안 합집합과 차집합 연산사이에는 교환법칙이 성립하지 않기 때문에 만일 특징형상들이 LOD 판단 기준에 따라 재배열되면 그 최종 결과 형상은 원래의 부품 형상과 달라지게된다 . 따라서 특징형상이 재배열되더라도 원래와 동일한 부품 형상이 보장되고 , 중간 단계의 LOD 모델들도 합리적인 형상을 갖는알고리즘의 개발이 필요하다 . 이 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 특징형상의 유효영역 (effective zone of feature) 이라는 새로운개념을 도입하였다 . 특징형상 유효영역이란 재배열된 특징형상 트리에서 각 특징형상의 원래 기본입체에 대해 실제로 사용될 부분영역으로서 이 개념을 도입함으로써 특징형상이 임의로 재배열된다 하더라도 언제나 원래 부품 형상과 동일한 최종 결과 형상을 담보할 수있게 되었으며 그에 따라 다양한 응용 분야에 맞는 각종 LOD 판단 기준들도 수용 가능하게 되었다 . 또한 , 특징형상의 유효영역은 수학적으로 정의되는 것이기 때문에 모델의 자료구조와는 독립적이며 , 따라서 유효영역에 바탕을 둔 다중해상도 모델링 알고리즘은 비단비다양체 자료구조뿐만 아니라 전통적인 솔리드 자료구조 상에서도 구현이 가능하다 .

References

• Sang Hun Lee, Kunwoo Lee, "Simultaneous and Incremental Feature-based multiresolution modeling with Feature Operation in Part Design," Computer-Aided Design, Vol. 44, No. 5, pp. 457-483, 2012

• Sang Hun Lee, “Feature-Based Multiresolution Modeling of Solids”, ACM Transactions on Graphics, Vol.24, No.4, pp.1417-1441, 2005.10

• Sang Hun Lee, Kunwoo Lee, “Feature-based multiresolution techniques for product design”, Journal of Zhejiang University Science A, Vol.7, No.9, pp.1535-1543, 2006.9

• Sang Hun Lee, Kunwoo Lee, Seongchan Kim, “History-Based Selective Boolean Operations for Feature-Based Multi-resolution Modeling”, Lecture Note in Computer Science, Vol.3980, pp.459-468, 2006.5

• Sang Hun Lee , Kyu-Yeul Lee, Yoonwhan Woo, Kang-Soo Lee, “Feature-Based Multi-Resolution Modeling of Solids Using History-Based Boolean Operations-Part I: Theory of History-Based Boolean Operations”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol.19, No.2, pp.549-557, 2005.2

• Sang Hun Lee, Kyu-Yeul Lee, Yoonwhan Woo, Kang-Soo Lee, “Feature-Based Multi-Resolution Modeling of Solids Using History-Based Boolean Operations-Part II: Implementation Using a Non-Manifold Modeling System”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol.19, No.2, pp.558-566, 2005.2

Feature-based Multi-abstraction Modeling and CAD/CAE Integration

• 최근 특징형상기반 3 차원 CAD 시스템이 제품 설계에 널리 확산되어 가고 있는 동시에 CAE 시스템을 사용한 해석 작업이 제품 설계의 기본적인 과정으로 자리를 잡아가고 있다 . 따라서 효율적인 제품 설계를 위해서는 CAD 와 CAE 가 보다 긴밀히 통합되는 것이 필수적이다그러나 CAD 시스템에 의해 생성된 상세한 솔리드 모델 대신에 보통 축약된 형상 모델을 요구하는 경우가 종종 발생하며 , 이 경우 해석모델을 얻기 위해서는 상세 제거 (detail removal) 와 차원 감소 (dimensional reduction) 을 포함한 적절한 이상화 (idealization) 과정이필요하다 . 이 이상화 과정은 많은 시간을 요하는 작업으로서 CAD 와 CAE 통합의 가장 큰 걸림돌이다 . 이러한 문제를 해결하기 위하여 본연구에서는 통합 CAD/CAE 방식 (CAD/CAE-integrated approach) 이라고 불리는 새로운 방법을 개발하였다 . 이 방법에서는 매 특징형상모델링 작업이 수행될 때마다 설계와 해석을 위한 서로 다른 유형의 기하학적인 모델들이 동시에 생성된 후 바로 병합체 (merged set) 라불리는 비다양체 부품 마스터 모델 (part master model) 에 병합된다 . 이 마스터 모델로부터 다양한 LOD 에 대한 솔리드 모델들이 즉각 추출될 수 있으며 , 또한 , 어떤 LOD 에 대하여 다양한 수준의 LOA 에 대한 비다양체 축약 모델들도 이 마스터 모델로부터 신속히 추출되어CAE 시스템에 전달될 수 있다 . 설계 변경시 이 마스터 모델을 수정하는 방식을 채택함으로써 설계와 해석 모델들이 동시적이고 일관성있게 수정되는 효과를 가져올 수 있다 . 본 연구 결과를 적용함으로써 보다 긴밀한 CAD/CAE 통합을 이룰 수 있을 것으로 기대된다 .

References

• Sang Hun Lee, “A CAD-CAE integration approach using feature-based multi-resolution and multi-abstraction modelling techniques”, Computer-Aided Design, Vol.37, No.9, pp.941-955, 2005.8

• Sang Hun Lee, “Feature-based Non-manifold Modeling System to Integrate Design and Analysis of Injection Molding Products”, Journal of Mechanical Science and Technology. Vol.23, No.5, 2009.

Projects

• 특징형상기반 다중해상도 모델링 기술개발 ( 학술진흥재단 , 2006~2007)

• 피쳐 맵핑 기법을 이용한 2 차원 선박 모델의 3 차원 디지털 모델 자동 변환 기술 ( 한국과학재단 , 2002~2005)