In this paper, an integrated optimal design software system for structural components has been developed which interfaces existing commercial codes for CAD, CAE and Optimization. They include specialized optimal design software codes such as iSIGHT and VisualDOC, optimization module imbedded in CAD software developed by CAD developers, and optimal design software systems based on API of commercial CAD software. The advantages of the CAD imbedded optimal design approach and those of specialized optimal design software are taken to develop the system. The user defines optimal design formulation in the user interface for problem definition in the CAD control stage, where design variables are directly selectable from the CAD model and various properties and performance functions defined. The commercial CAD codes, Open I-DEAS are used for the development. The resulting software is minimally connected to CAD and CAE systems while keeping maximum independence from each other. This assures flexibility and freedom for problem definition. Fatigue life optimization is taken as a nontrivial application area. As a specific example, the shape design of a knuckle part of an automobile is performed, where the minimum fatigue life over the material domain in terms of the number of cycles of a curb strike are maximized under the constraint of not exceeding the current mass. The fatigue life has been improved by four times of the initial life. The developed software is illustrated to maintain the advantages of existing optimal design software systems while improving independency and flexibility.
RISC System/6000은 유닉스 시스템인 AIX를 오퍼레이팅 시스템으로 채택하였고, 기존의 RISC기술에 혁신적인 진보를 이룩하여 가격 대 성능비를 크게 높임과 동시에 시스템의 기능을 극도로 최적화 시킨 새로운 차원의 아이비엠의 고성능 시스템패밀리이다. 이 시스템은 새로운 RISC 시스템 구조인 POWER(Performance Optimization With Enhanced RISC) 개념과 제2세대 수퍼스칼라 기법 및 마이크로 채널 아키텍쳐로 설계되어 있다. 특히 하나의 사이클에서 4개 이상의 명령어를 병렬처리 하도록 설계된 수퍼스칼라 기능을 통하여 복잡한 그래픽 또는 이미지 처리 및 고도의 수치해석 기능이 뛰어나다. RISC시스템/6000은 과학기술계산업무나 멀티사용자의 일반 비즈니스용으로도 모두 뛰어난 범용 컴퓨터로 그래픽 프로세서의 선택과 함께 CAD/CAM이나 그래픽/애니메이션전용 시스템을 구성할 수 있으며, 최고 512 사용자에 이르는 멀티 사용자 시스템을 구성하여 사용할 수 있다. 이전의 유닉스 시스템에 있어서 큰 약점이었던 사용자 인터페이스와 멀티 사용자 및 테스킹이 크게 강화 되었으며, 기존의 IBM 시스템 및 타 기종과도 네트워크 구성이 용이하고 수백여종의 과학기술 적용업무를 이용할 수 있다.
본 논문은 가상현실 어플리케이션을 제작하기 위한 가상세계 저작도구인 VRAT(Virtual Reality Authoring Tool)의 설계 및 구현에 대해 기술한다. VRAT는 3D desktop, immersive, reflexive metaphor를 지원하며 실시간 3D 센서 시스템과 폴리곤 렌더링 시스템을 기반으로 객체 지향적인 가상현실 운영시스템, 가상세계 데이터베이스, GUI를 통한 저작시스템으로 구성된다. 이들 하부 시스템은 완전히 결합되어 있어서 VRAT시스템을 사용한 응용프로그램의 수행중에 기존의 3D CAD 시스템등에서 제작한 모델을 가상세계내에 배치하고 이들에 행위양식을 부여하는 태스크를 지정하거나 입력장치인 센서를 모델이나 시점에 연결하여 조종하는 것이 가능하다. 제안된 시스템은 범용성과 이식성을 고려하여 UNIX와 X-Window 시스템을 기반으로 X11, GL, PIXRECT, VGA 그래픽 하부 시스템과 SGI, SUN, HP 등의 워크스테이션과 PC 상에서 구현되었다.
축류팬(axial fan)은 냉장고, 에어컨 등 가전제품 뿐 아니라, 자동차, 중장비 등에 가장 널리 사용되는 팬의 형태로 제품의 성능과 소음에 많은 영향을 미치는 요소이다. 그러나 설계, 목업(mock-up)개발, 풍동실험 등의 시간과 비용적인 면에서 비효율적인 방법을 통해 개발이 이루어지고 있다. 따라서 범용으로 사용가능한 팬 설계 프로그램과 설계 인자의 입력만으로도 성능을 예측하여 개발에 소요되는 시간과 비용을 줄일 수 있는 시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 슈퍼컴퓨터를 활용하여 축류팬 형상변수의 변화에 대한 성능과 소음을 미리 해석한 후 그 결과를 지식형 데이터베이스로 저장하고, 팬 자동설계 시스템과 결합한다. 즉, 축류팬 설계 변수를 입력하면 팬의 형상을 CAD 파일로 자동 생성할 뿐 아니라, 지식형 데이터베이스을 기반으로 하는 데이터 마이닝 기법을 이용하여 해당 모델의 성능과 소음을 예측한다.
An universal NURBS interpolation for an open architectured CNC controller is proposed in order to unify internal data structure and algorithm of different interpolations such as linear, circular and spline, and to intelligently interface CAD database of the various workpiece contour. Furthermore, NURBS interpolation may result in better surface roughness and high speed machining due to the continuous generation of cutter movement. The mathematical manipulation of NURBS is presented and the practical implementation on the CNC controller of a lathe is discussed for real machining. The comparison between a computer design and workpieces machined on a lathe shows the feasibility of the NURBS interpolation format as an universal interpolation scheme.
본 논문은 3D 캐드모델을 기반으로 작업자의 수작업 및 설계오류를 최소화하는 금형설계 지원 툴 개발에 초점을 맞춘다. 금형설계 지원범위는 자동차 산업의 프레스 금형설계 공정에서 필수 요소인 선직 곡면 생성 및 옵셋, 패딩력 자동산출, 수정사항을 반영하는 재료표 자동출력, 홀 가공데이터 자동 산출, 원소재 크기 출력 및 검증 등 이다. 개발한 시스템을 주요 범용 3D 모델러 중 하나인 프로엔지니어의 확장 메뉴형태로 탑재하기 위하여 프로엔지니어 API와 Visual C++를 사용하여 개발하였다.
본 논문에서는 내장된 메모리의 테스트를 편리하게 하기 위하여 간단한 사용자 설정에 의해 자동으로 BIST IP를 생성해 내는 범용 CAD 툴을 개발하였다. 기존의 툴들은 널리 사용되고 있는 알고리즘에 국한되어 있어 메모리의 모델이 변하게 되면 다시 메모리 모델에 따라 BIST IP를 설계해야 하는 번거로움이 있었다. 하지만 본 논문에서는 사용자가 원하는 메모리 모델에 따라 알고리즘을 적용해 자동으로 BIST IP를 생성해 주는 툴을 개발하였다. 내장된 메모리로는 리프레쉬가 필요 없는 다중-포트 비동기식 SRAM이 가장 많이 사용되며, 본 연구에서는 이중-포트 SRAM에 대하여 연구 하였다.
본 논문은 조선공업에 동시공학 개념을 적용하기 위한 것으로 선박 구조설계 및 모델링을 대상으로 한 것이다. 본 연구에서는 선박의 구조부재를 모델링하기 위한 방법으로서 범용 CAD시스템의 사용자 정의 언어(PPL, Parametric Programming Language)를 이용하는 방법과 이를 이용한 parametric macro를 이용하는 것을 제안하였다. 한편 모델링의 효율성 및 그 결과의 활용성을 고려하여 모델링 절차에 대하여 검토하였으며 각각의 모델링 절차들이 갖는 장단점을 비교하였다. 마지막으로 구조부재의 모델링 결과를 어떻게 활용하는가에 대하여 간략히 설명하였다.
함정설계지원시스템이란 함정 설계의 목표를 효율적으로 달성하기 위한 제반 기술적인 수단과 이들의 운용체제로, 함정 고유의 설계기술과 결합한 컴퓨터 이용기술의 집합체로 정의할 수 있다. 함정설계 및 건조에 있어서 컴퓨터기술의 이용은 아나로그 컴퓨터가 실용화되면서부터 활발하게 추진되기 시작하였다. 초기에는 주로 진동해석 및 제어시스템과 같은 여러가지 동적인 문제의 해결에 촛점이 맞추어져 왔다. 1960년대 초 컴퓨터 기술이 설계 분야에 이용되면서 선박의 설계 및 건조의 전 과정에 적용될 범용 컴퓨터 프로그램을 개발하기 위한 노력이 본격화되었으며, CAD tool이 상용화되기 전까지는 간단한 도형처리 기능을 포함한 특정 공학 해석을 신속하게 수행하기 위한 프로그램들이 개발, 사용되어 왔다. 컴퓨터 관련 기술이 발전함에 따라 함정설계지원시스템도 종래의 부분적인 설계업무의 자동화에서 함정의 획득(acquistion) 및 전 수명주기의 지원(life-cycle support) 과정에서의 생산성 향상, 품질향상 및 예산절감을 위한 수단으로 확대 발전되어 왔으며 최근에는 (CALS(Continuous Acquistion and Life-cycle Support)라는 새로운 문제로 정착되고 있다. 본 고에서는 21세기 대양해군을 지향하는 우리나라 해군력의 기본이 되는 함정의 설계, 건조 및 운용 지원분야의 획기적인 발전을 위해, 그 핵심적인 수단이 ㅗ딜 함정설계지원시스템의 개발동향에 대해 이 분야의 기술을 주도하고 있는 미 해군의 사례를 중심으로 살펴보고 현 단계에서 우리 해군이 추진가능한 몇가지 과제에 대해 제안하였다.
3D스캔-인체 및 의복 모델링-시뮬레이션-패턴 제작 및 검증의 전체 3D 의복제작 프로세스를 원활히 활용할 수 있도록 하기 위하여 3D 그래픽과 CAD 시스템 그리고 3D-2D 직접 패턴 전개 시스템을 이용해야 하는 데 이 때 장애가 되는 것은 3D 시뮬레이션한 가상의복으로부터 정확한 패턴을 추출하는 것이 어렵고, 전반적 과정의 호환이 쉽지 않다는 것이다. 이에 본 연구에서는 인체에 정확히 밀착된 부분과 드레이프가 있는 비대칭형 드레스를 대상으로 전체 프로세스를 원활하게 구동할 수 있는 방법을 모색하였다. 연구 방법으로는 3D 스캔 데이터를 이용하여 Maya로 범용성 3D 인체 모델을 만들고 이 3D 바디 모델에 맞는 3D 드레스를 디자인하고 모델링한 후, Rapidform, 2C-AN 프로그램과 YukaCAD를 이용하여 정확한 2D 패턴을 제작하는 과정의 호환성을 해결하며 진행하였다. 이 과정에서 도출한 패턴을 실제 의상으로 제작하여 착의 시킨 후 3D 의복 모델과의 여유분 분포를 3차원 측정 기술로 검증하였고 실물 드레스의 드레이프의 모양과 시뮬레이트된 드레스의 모양을 검토하였다. 그 결과 제시한 방법을 활용하면 전반적으로 만족스럽게 정량적인 3D 의복 제작 프로세스를 운영할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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