3. 기술입증

부모/자식

필로우 블록 모델로 돌아가면, 동기식 기술이 부모/자식 간의 관계에 미치는 영향을 살펴볼 수 있다. <그림 15>는 설계자가 일반적인 히스토리 기반 시스템에서 모델을 만드는 데 사용하는 접근법을 설명한다. 우선, 150×40의 베이스 직사각형 2D 스케치를 정의한다. 그런 다음 스케치 프로파일이 위쪽으로 20만큼 돌출하여 솔리드 베이스를 만든다. 베이스의 끝은 라운딩 처리된다. 2개의 구멍이 베이스에 추가된다. 이 구멍들은 베이스 부모 블록의 자식이다.
필로우 블록 모델을 대형 어셈블리에 장착하기 위해, 사용자는 베이스 구멍 사이의 간격을 넓혀 다른(보이지 않는) 컴포넌트와 연결되게 한다. 가장 자연스러운 작업은 베이스 구멍을 선택하고 필요한 위치로 이동하는 것이지만, 설계자는 이 구속된 시스템에서는 구멍에 직접 이동할 수 없다. 구속된 모델의 구조로 인해, 구멍은 부모 지오메트리에서 변경될 수 있다.

이 구멍들은 베이스 부모 지오메트리가 생성될 때까지 존재할 수 없다.

이들은 순차적 히스토리를 필요로 한다. 따라서 구멍을 이동하기 위해 부자연스럽고 번거로운 방식으로 부모를 변경해야 한다. 더욱이, 구멍 사이의 간격을 고려하여 수동으로 계산해야만 베이스 지오메트리의 전체 거리를 올바르게 변경할 수 있다.

< 그림 15 > 히스토리 기반의 모델 편집

동기식 기술을 통해 사용자는 간단하게 베이스 구멍 사이의 치수를 설정하고 이동을 직접 구동할 수 있다. 동기식기술은 이동되는 구멍과 중심이 같은 모든 원통 사이의 동일중심성을 유지한다. 다시 말하지만, 접하는 상태도 자동으로 유지된다. 동기식 기술이 베이스 구멍을 둘러싸고 있는 작은 캡과 정확하게 동일한 중심을 유지한다는 것도 또 다른 이점이다. 해당 파트와 함께 그러한 추가된 치수를 저장할 수 있다.

< 그림 16 > 동기식 기술, 치수를 넣고 수정하여 편집

치수 방향 제어

< 그림 17 >치수 방향 제어에 대한
부품 모델

< 그림 19 > 파트 크기가 변경되면서
구멍 이동

동기식 기술은 사용자와 제품 모델의 상호 작용에 있어서 많은 새로운 가능성을 열어준다.

다음 예는 동기식 기술과 함께 사용할 수 있는 치수 방향 제어(DIMENSIONAL DIRECTIONAL CONTROL)를 설명한다. 사용자의 임무는 <그림 17>에 설명된 부품 모델의 위치를 수정하는 것이다. 2개의 시나리오가 가능하다.

첫 번째 편집 방법은 파트 모델의 크기를 똑같이 유지하면서 단순히 구멍을 이동하는 것이다. <그림 18>에 표시된 빨간색 방향 화살표는 구멍 지오메트리가 해당 방향으로 이동하는 것을 나타낸다. 치수의 다른 쪽에 연결된 지오메트리는 고정된 상태로 유지된다. 치수 ‘180’은 그대로 유지되면서 원래 값인 ‘50’이 ‘100’으로 수정된다.

두 번째로 가능한 방법은 구멍과 왼쪽 가장자리 사이의 거리를 고정하는 것이다.

해당 방향으로 구멍의 위치를 편집하면(<그림 19>의 빨간색 화살표로 표시) 파트의 길이가 늘어난다. 동기식 기술 없이, 일반적인 히스토리 기반 시스템에서 이러한 편집 방법은 불가능하다. 이러한 편집은 생성 순서로 이루어져야 한다. 일반적인 히스토리 기반시스템에서 구멍은, 구멍 특징형상보다 앞에 생성된 지오메트리를 제어할 수 없다.

절차적 특징형상(Procedural Features)

다음 예에서, 사용자는 인스턴스 개수 또는 시드(Seed) 특징형상의 지오메트리 형상을 변경하여 키 슬롯(Key-slot)의 패턴을 편집하려고 한다. 일반적인 히스토리 기반 시스템에서, 패턴 편집은 시드(Seed) 특징형상으로 모델을 롤백해야 하며, 그런 다음에만 편집을 할 수 있다. 그리고 모든 후속 작업이 실행되도록 해당 지점에서 모델을 리플레이한다(모델 재생성). 시드(Seed) 특징형상이 히스토리에서 앞에 존재할수록, 모델을 리플레이 하는데 많은 시간이 걸린다.

동기식 기술은 절차적 특징형상(PROCEDURAL FEATURES)이라는 개념을 도입한다.

이러한 특징형상은 특히 순차적 해석이 발생하지 않는 시스템에서 작동하도록 고안되었다. 특징형상은 절차적 특징형상으로 고려되도록 스스로 재생성 할 수 있어야 한다.

 
모든 특징형상이 이러한 유형일 수가 없고, 또 그럴 필요도 없지만, 구멍과 패턴은 이러한 특성을 지닌다. 셀(Shell)은 올바르게 동작하는 방식에 대한 특수한 지식을 포함하고 있다는 점에서 유사 하지만, 셀의 부분적인 영역에서 변경을 관리한다.

동기식 기술을 이용하여, 우선 일련의 치수가 패턴 인스턴스에 적용되는 방식과 편집이 인스턴스를 업데이트하는 방식을 살펴보자. 치수를 변경하면 패턴이 업데이트되는데, 패턴 이후에 생성된 작업은 재 생성할 필요가 없으며, 결과적으로 엄청난 성능향상이 실현된다. 아래의 맨 오른쪽에 있는 그림은 인스턴스 개수의 변경을 보여준다. 다시 말하지만, 패턴과 관련된 지오메트리만 수정된다.

모델생성

앞의 예들은 동기식 기술을 이용한 모델 편집 기능을 설명하지만, 새롭고 흥미로운 많은 지오메트리 생성 기능도 이용할 수 있다.

< 그림 22 >스케치

< 그림 24 > 스케치 돌출

·2D 스케치 솔버(Solver)와 3D 지오메트리 솔버가 통합됨으로써, 두 솔버가 동시에 작동되는3D 스케치를 지원한다. 다음에 나오는 연속되는 3개의 그림을 살펴보자. 3D 스케치를 하여(그림 22) 스케치가 닫히면(그림 23) 솔리드 돌출을 할 수 있도록 동적 당기기 핸들(Dynamic Pull Handle)이 나타난다. 런타임 로직이 재료가 추가되거나 제거되는 시점을 파악한다(<그림 24>에서는 재료를 추가만 할 수 있다). 치수나 다른 지오메트리의 키포인트 까지 끌기(drag)를 사용해 돌출 거리를 설정할 수 있다.

· 열린 프로파일을 사용해 2D가 바로 3D에 연결되는 기능도 있다. 그림 25에서는 열린 프로파일을 돌출시켜 상부 축 지지대를 간단하게 생성한다(그림 25).

·면(Face)을 가로지르는 단순한 선으로 리전(Region)을 생성할 수도 있다. <그림 26>에서, 하나의 선이 면을 분할하고 면을 직접 수정한다.

·구멍은 일반적으로 평면에 배치된다. 그러나, <그림 27>에서처럼 기름을 치는 구멍을 추가하려면 접하는 어떤 지점에 구멍이 필요하다. 동기식 기술에서는 곡면에 구멍을 추가하는 기능이 포함되어 있어서, 구멍의 법선 벡터를 자동으로 면 법선과 일치시킨다.

·면을 직접 선택하고 지오메트리 제어를 조작함으로써 재료를 추가, 제거 또는 회전할 수도 있다. <그림 28>은 면이 신속하게 회전하는 모습을 보여준다.

< 그림 26 > 리전(Region)

< 그림 28 > 면 회전

신속한 WHAT-IF

변경설계자들이 사용하기를 원하는 가장 유용한 기능 중 하나는, 제품 설계에 대해 논의할 때 신속한 What-if 설계 변경을 수행하는 것이다. 일반적인 히스토리 기반 시스템에서, 모델편집은 번거로울 수 있으며, 순서의 어느 지점에서 편집을 수행할 지 결정하고 변경이 미치는 효과를 예측하기 위해, 설계자가 히스토리 순서를 완벽하게 이해해야 한다.

간섭을 찾기 위해, 평면으로 어셈블리를 절단하는 전통적인 설계 검토를 살펴보자. <그림 29>는 원통 주위에서 발생하는 간섭을 빨간색 원으로 표시한다.

< 그림 29 > 간섭을 보여주는 단면 절단

< 그림 30 > 스케치 곡선의 생성을 보여주는 단면 절단

< 그림 31 > 추가된 치수

< 그림 32 > 치수를 변경하여 간섭을 없앰

이러한 설계 문제로 인해 검토자는 뷰를 마크업하고(빨간색 선) 해결책을 찾기 위해, 원래 설계자에게 이미지를 되돌려 보내야 한다. 동기식 기술을 통해 단면 기반 편집을 사용하면 검토자가 문제를 수정하기 위한 일부 모델 변경을 쉽게 제안할 수 있다. 단면 기반편집에서는, 먼저 모델을 관통하는 단면을 절단하고, 모델을 제어하는 스케치 곡선을 생성한다(그림 30). 그런 다음 검토자는 곡선을 드래그(Drag)하거나 2D 치수를 프로파일에 추가하여, 그림 31에서처럼 값을 수정할 수 있다.

4. 기술 도입

동기식 기술 소프트웨어는, CAD 프로그램에서 설계 생성/편집 명령의 작동 로직과 기본 지오메트리지원서비스(지오메트리커널 및 다른 유틸리티) 사이에 위치하는 설계 프로그램 계층이다.

실행하는 동안, 동기식 기술은 사용자가 정의한 구속조건과 지오메트리 모델의 최신 상태로부터 정보를 찾아낸다. 이러한 정보를 바탕으로 구속되지 않은 모델에서 과도하게 구속된 모델에 이르는 광범위한 모델을 지능적으로 처리한다.

< 그림 33 > 소프트웨어 아키텍처

동기식 기술에 대한 초기 연구의 시발점은 지멘스가 인수합병 실사를 진행하는 동안 UGS R&D 연구소에서 발견했다. 지멘스가 그 잠재적인 가치를 인식하고 신속한 개발을 장려했기 때문에, 지멘스 PLM 소프트웨어는 현재 동기식기술을 적용한 최초 상용 릴리스인 NX 및 Solid Edge가 2008년 여름에 발표될 것이라고 언급하고 있다.

5. 요약 및 의견

CAD의 세계는 획기적인 변화를 앞두고 있다.

CAD 사용자들이 1980년대 파라메트릭 모델링을 처음 접한 뒤 시간이 지날수록 그 가치를 높이 평가하게 된 것과 같이, 동기식 기술은 모든 업종에 걸친 제품 모델링에서 동등하게 가치를 인정받을 것이다. 솔리드 모델의 현재 지오메트리 상태를 인식하기 위해 동기식 기술이 제공하는 실시간 성능은 사용자가 정의한 구속조건 및 파라메트릭 치수와 상승 작용을 하기 때문에, 획기적인 새로운 기능을 활용하기 위한 사용자 전환이 원활하게 진행될 것이다.

제품 개발 업체들이 동기식 기술의 위력과 성능을 활용함에 따라, 이들이 실현하는 경쟁이점은 동기식 기술의 채택에 박차를 가할 것이다. 사용자가 정의하는 지오메트리 구속조건으로 제품 모델의 홍수를 일으키는 과거로 되돌아가는 일은 없다. 동기식 기술은 모델에서 지오메트리 상태를 자동으로 발견하고, 편집하는 동안 이 상태를 유지한다.

CAD 모델링의 새로운 인텔리전스는 사용자들에게 선풍적인 인기를 일으킬 것이다.