KR102575356B1 - Method for minimization of step in mold repair machining and system of mold repair machining - Google Patents
Method for minimization of step in mold repair machining and system of mold repair machining Download PDFInfo
- Publication number
- KR102575356B1 KR102575356B1 KR1020180091472A KR20180091472A KR102575356B1 KR 102575356 B1 KR102575356 B1 KR 102575356B1 KR 1020180091472 A KR1020180091472 A KR 1020180091472A KR 20180091472 A KR20180091472 A KR 20180091472A KR 102575356 B1 KR102575356 B1 KR 102575356B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mold
- mesh
- boundary
- point
- machining
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 92
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 37
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 24
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 5
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241000238097 Callinectes sapidus Species 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
- G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
본 발명은 NC데이터를 입력하는 입력단계; 입력된 NC데이터의 좌표값들을 이용하여 mesh를 생성하여 리스트에 저장하는 저장단계; mesh의 법선벡터와 mesh offset 알고리즘을 이용하여 기존 금형의 CAD 모델을 생성하는 CAD 생성단계; 생성된 기존 금형의 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계를 결정하는 가공면 경계 결정단계; 가공면의 경계와 변형 금형의 측정면(target mesh)을 이용하여, 가공면이 병합될 측정면의 경계를 결정하는 측정면 경계 결정단계; 및 가공면을 측정면으로 병합하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성하는 가공면 생성단계;를 포함하는 금형 수정가공의 단차 최소화 방법 및 이를 이용한 금형 수정가공 시스템에 관한 것이다.The present invention includes an input step of inputting NC data; A storage step of creating a mesh using the coordinate values of the input NC data and storing it in a list; CAD generation step of creating a CAD model of the existing mold using the mesh normal vector and mesh offset algorithm; A processing surface boundary determination step of determining the boundary of the processing surface (source mesh) of the CAD model of the existing mold created; A measurement surface boundary determination step of determining the boundary of the measurement surface to which the processing surface will be merged, using the boundary of the processing surface and the measurement surface (target mesh) of the deformable mold; and a machining surface creation step of merging the machining surface into a measurement surface to create a new machining surface on the deformed mold. It relates to a method of minimizing steps in mold correction machining and a mold correction machining system using the same.
Description
본 발명은 후처리 작업공정이 불필요하고 수정가공 시간이 짧으며, 메쉬(mesh) 병합 알고리즘을 이용한 금형 수정가공의 단차 최소화 방법 및 이를 이용한 금형 수정가공 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method of minimizing steps in mold correction processing using a mesh merging algorithm, which requires no post-processing work and short correction processing time, and to a mold correction processing system using the same.
효율적인 대량생산을 위해 자동차 및 제조산업 분야에서 금형을 이용한 제작방법이 널리 적용되고 있다. 이러한 금형은 한 번의 제작으로 동일한 부품을 대량생산할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 장기간 사용할 경우 금형의 변형이나 마모 또는 파손 등이 발생할 수 있다. 이 경우 새로운 금형을 제작하는 것보다 기존의 금형을 수정하여 사용하는 것이 훨씬 경제적이기 때문에 최근에는 금형 수정에 대한 기술개발이 많이 시도되고 있다.Manufacturing methods using molds are widely applied in the automotive and manufacturing industries for efficient mass production. These molds have the advantage of being able to mass-produce the same part in one production. However, if used for a long time, deformation, wear, or damage to the mold may occur. In this case, it is more economical to modify and use an existing mold than to manufacture a new mold, so many attempts have been made to develop technology for mold modification in recent years.
기존에는 금형을 수정하기 위해서 금형의 전체 CAD 모델에서 수정하고자 하는 부위의 NC데이터를 추출한 후, 추출한 NC데이터를 이용하여 용접된 금형의 수정부위만 부분적으로 재가공하는 방법을 사용하였다. 그러나 절삭가공으로 제작한 금형을 수정하고자 할 때, 이미 금형을 사용하는 과정에서의 열변형이나 마모뿐만 아니라 수정가공을 위한 셋팅과 파손부위를 채우기 위한 용접작업에 의해 열변형이 발생하여 기존의 CAD 모델의 형상을 유지하지 못하게 된다. 이러한 상태에서 기존 CAD 모델에서 생성한 NC데이터를 이용하여 가공한다면 수정부위주변에 단차가 발생할 수 있다. 이러한 단차는 제품의 품질에 영향을 미친다.Previously, in order to modify a mold, a method was used to extract NC data of the area to be modified from the entire CAD model of the mold and then partially reprocess only the modified area of the welded mold using the extracted NC data. However, when attempting to modify a mold produced through cutting processing, thermal deformation occurs not only due to thermal deformation or wear during the process of using the mold, but also due to setting for corrective processing and welding work to fill the damaged area, making it difficult to use the existing CAD. The shape of the model cannot be maintained. In this situation, if processing is performed using NC data created from an existing CAD model, steps may occur around the correction area. These differences affect the quality of the product.
단차를 제거하기 위해 기존의 방법에서는 가공이 끝난 후에 과삭(Over cut) 또는 형상이 부족한 경우 용접 및 재가공작업을 거치고, 미삭(Under cut)의 경우에는 사상공정이나 별도의 후처리공정을 거친다. 이러한 후처리과정은 가공대기시간 및 많은 작업시간이 소요되어 전체생산일정을 지연시킬 뿐만 아니라 다수의 추가공정으로 인해 제품의 품질도 저하시킬 수 있다. 따라서 수정된 금형의 단차를 제거하거나 줄이기 위한 보다 근본적인 해결방법이 모색되어야한다.In order to remove steps, in the existing method, after machining is completed, welding and reprocessing are performed in cases of overcutting or insufficient shape, and in the case of undercutting, a finishing process or a separate post-processing process is performed. This post-processing process requires processing waiting time and a lot of work time, which not only delays the overall production schedule, but also reduces product quality due to multiple additional processes. Therefore, a more fundamental solution must be sought to remove or reduce the steps of the modified mold.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 장기간 사용으로 금형의 변형이나 마모 또는 파손 등이 발생하여 기존의 금형을 수정하는데 있어서 효율적으로 단차를 제거하는 방법을 제시하고자 한다.The present invention was developed to solve the above problems, and aims to propose a method of efficiently removing steps when modifying an existing mold due to deformation, wear, or damage of the mold due to long-term use.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금형 수정가공의 단차 최소화 방법은 NC데이터를 입력하는 입력단계; 입력된 NC데이터의 좌표값들을 이용하여 mesh를 생성하여 리스트에 저장하는 저장단계; mesh의 법선벡터와 mesh offset 알고리즘을 이용하여 기존 금형의 CAD 모델을 생성하는 CAD 생성단계; 생성된 기존 금형의 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계를 결정하는 가공면 경계 결정단계; 가공면의 경계와 변형 금형의 측정면(target mesh)을 이용하여, 가공면이 병합될 측정면의 경계를 결정하는 측정면 경계 결정단계; 및 가공면을 측정면으로 병합하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성하는 가공면 생성단계;를 포함한다.The method for minimizing steps in mold correction processing according to the present invention to achieve the above object includes an input step of inputting NC data; A storage step of creating a mesh using the coordinate values of the input NC data and storing it in a list; CAD generation step of creating a CAD model of the existing mold using the mesh normal vector and mesh offset algorithm; A processing surface boundary determination step of determining the boundary of the processing surface (source mesh) of the CAD model of the existing mold created; A measurement surface boundary determination step of determining the boundary of the measurement surface to which the processing surface will be merged, using the boundary of the processing surface and the measurement surface (target mesh) of the deformable mold; and a machining surface creation step of merging the machining surface into the measurement surface to create a new machining surface on the deformed mold.
입력단계에서 입력된 NC데이터는 다수개의 3차원 공간상의 점의 좌표값일 수 있다.NC data entered in the input step may be coordinate values of a plurality of points in three-dimensional space.
저장단계에서는 NC데이터의 좌표값들에 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 mesh를 생성할 수 있다.In the storage stage, a mesh can be created by applying the Delaunay triangulation algorithm and tetrahedral division method to the coordinate values of NC data.
CAD 생성단계는 mesh의 각 점에 대한 법선벡터들을 구하는 법선벡터 생성과정; 및 각 mesh의 법선벡터들 및 공구의 반경을 이용하여 입력된 NC데이터로부터 기존 금형의 CAD 모델을 생성하는 CAD 생성과정;을 포함할 수 있다.The CAD generation step is a normal vector generation process of obtaining normal vectors for each point of the mesh; and a CAD generation process of generating a CAD model of the existing mold from the input NC data using the normal vectors of each mesh and the radius of the tool.
법선벡터 생성과정에서 mesh의 각 점에 대한 법선벡터는 하기 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다:In the normal vector generation process, the normal vector for each point of the mesh can be calculated using Equation 1 below:
[수학식 1][Equation 1]
수학식 1에서,In equation 1,
Vp1은 임의의 점 p1의 법선벡터이고,V p1 is the normal vector of an arbitrary point p1,
n은 mesh를 구성하는 한 점 p1이 공유하는 삼각면의 개수이고,n is the number of triangular faces shared by a point p1 constituting the mesh,
vi는 mesh를 구성하는 한 점 p1의 공유된 삼각면의 법선벡터이다.vi is the normal vector of the shared triangular plane of a point p1 constituting the mesh.
CAD 생성과정은 하기 수학식 2를 이용할 수 있다:The CAD creation process can use Equation 2 below:
[수학식 2][Equation 2]
수학식 2에서,In equation 2,
P는 mesh를 구성하는 임의의 한 점(P1)의 좌표값이고,P is the coordinate value of an arbitrary point (P1) constituting the mesh,
P'는 기존 금형의 CAD 모델을 구성하는 한 점(P1')의 좌표값이고,P' is the coordinate value of a point (P1') that makes up the CAD model of the existing mold,
r은 공구의 반경이고,r is the radius of the tool,
Vz axis는 한 점(P1)의 z절편이고,V z axis is the z-intercept of one point (P1),
Vnormal은 한 점(P1)의 법선벡터이다.V normal is the normal vector of one point (P1).
가공면 경계 결정단계는 생성된 CAD 모델을 구성하는 mesh의 모서리들 중 하나의 mesh만 포함하는 모서리를 경계 모서리로 판단하는 경계 모서리 판단과정; 및 경계 모서리들의 집합을 source mesh의 경계로 결정하는 가공면 경계 결정과정;을 포함할 수 있다.The machining surface boundary determination step is a boundary edge determination process in which an edge containing only one mesh among the edges of the mesh constituting the generated CAD model is determined as a boundary edge; and a machining surface boundary determination process of determining a set of boundary edges as the boundary of the source mesh.
측정면 경계 결정단계에서 변형 금형의 측정면(target mesh)은 변형 금형상에서 source mesh의 경계에 해당하는 위치의 스캔 데이터를 측정한 후 스캔 데이터에 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 생성될 수 있다.In the measurement surface boundary determination step, the measurement surface (target mesh) of the deformed mold is determined by measuring scan data at a position corresponding to the boundary of the source mesh on the deformed mold and then applying the Delaunay triangulation algorithm and tetrahedral division method to the scan data. can be created.
측정면 경계 결정단계는 생성된 CAD 모델의 가공면의 경계상의 점들의 법선벡터와 변형 금형의 측정면의 교차점을 변형 금형의 측정면으로 결정할 수 있다.In the measurement surface boundary determination step, the intersection of the normal vectors of the points on the boundary of the processing surface of the generated CAD model and the measurement surface of the deformed mold can be determined as the measurement surface of the deformed mold.
가공면 생성단계는 생성된 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계상의 점들 및 생성된 CAD 모델의 가공면(source mesh) 내부의 점들을 이용하여 중심 좌표 계산인자들을 계산하는 계산인자 계산과정; 계산된 중심 좌표 계산인자 및 변형 금형의 측정면(target mesh)의 경계상의 점들을 이용하여 변형 금형의 측정면 내부의 점들을 계산하는 측정면 내부점 계산과정; 및 변형 금형의 측정면의 경계상의 점들 및 변형 금형의 측정면 내부의 점들을 이용하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성하는 가공면 생성과정;을 포함할 수 있다.The machining surface creation step is a calculation factor calculation process of calculating center coordinate calculation factors using points on the boundary of the machining surface (source mesh) of the generated CAD model and points inside the machining surface (source mesh) of the generated CAD model; A measurement surface internal point calculation process of calculating points inside the measurement surface of the deformed mold using the calculated center coordinate calculation factors and points on the boundary of the measurement surface (target mesh) of the deformed mold; and a machining surface creation process of generating a new machining surface on the deformable mold using points on the boundary of the measurement surface of the deformable mold and points inside the measurement surface of the deformable mold.
계산인자 계산과정에서 각각의 중심 좌표 계산인자(λpi)는 하기 수학식 6으로 계산될 수 있다:In the calculation factor calculation process, each center coordinate calculation factor (λ pi ) can be calculated using Equation 6 below:
[수학식 6][Equation 6]
수학식 6에서,In equation 6,
원점 o를 중심으로 하는 임의의 구를 기준으로,Based on an arbitrary sphere centered at the origin o,
v는 source mesh 내부의 한 점이고,v is a point inside the source mesh,
vi는 source mesh 경계상의 한 점이고,vi is a point on the source mesh boundary,
θi는 점 v와 원점 o를 잇는 직선 및 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 사잇각이고,θi is the angle between the straight line connecting point v and origin o and the straight line connecting point vi and origin o,
는 점 v와 원점 o를 잇는 직선의 연장선에 있는 한 점이고, is a point on the extension of the straight line connecting point v and origin o,
는 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 연장선에 있는 한 점이고, is a point on the extension of the straight line connecting point vi and origin o,
는 점 v에 의해 결정되는 두 면의 사잇각이고,
는 VOVi-1면과 VOVi면의 사잇각이다. is the angle between the two sides determined by point v,
is the angle between the VOV i-1 plane and the VOV i plane.
가공면 생성과정은 target mesh의 경계상의 점들 및 target mesh 내부의 점들에 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성할 수 있다.The machining surface creation process can create a new machining surface on the deformed mold by applying the Delaunay triangulation algorithm and the tetrahedral division method to the points on the boundary of the target mesh and the points inside the target mesh.
측정면 내부점 계산과정에서 각각의 target mesh 내부의 점(vt)은 하기 수학식 7로 계산될 수 있다:In the process of calculating the internal points of the measurement surface, the points (v t ) inside each target mesh can be calculated using Equation 7 below:
[수학식 7][Equation 7]
수학식 7에서,In equation 7,
vt i는 target mesh 경계상의 한 점이고,v t i is a point on the target mesh boundary,
λπ는 vt i의 중심 좌표 계산인자(λpi)이다.λ π is the central coordinate calculation factor (λ pi ) of v t i .
가공면 생성단계 이후에, 생성된 새로운 가공면으로부터 설정값만큼 오프셋(offset)한 가공면에 대한 NC데이터를 생성하여 오차보정을 한 후 가공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.After the machining surface creation step, the step of generating NC data for a machining surface offset by a set value from the created new machining surface, performing error correction, and then machining may be further included.
또한, 본 발명은 금형부; 금형부에 수정가공을 적용하는 수리부; 및 NC데이터를 입력받고, 입력된 NC데이터의 좌표값들을 이용하여 mesh를 생성하여 리스트에 저장하며, mesh의 법선벡터와 mesh offset 알고리즘을 이용하여 기존 금형의 CAD 모델을 생성하고, 생성된 기존 금형의 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계를 결정하며, 가공면의 경계와 변형 금형의 측정면(target mesh)을 이용하여 가공면이 병합될 측정면의 경계를 결정하고, 가공면을 측정면으로 병합하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성함으로써 결정된 금형부의 수정가공 부분 및 수정 정도에 따라 수리부를 제어하는 제어부;를 포함하는 금형 수정가공 시스템을 제공한다.In addition, the present invention includes a mold part; A repair department that applies correction processing to the mold part; and NC data are input, a mesh is created using the coordinate values of the input NC data and stored in the list, a CAD model of the existing mold is created using the mesh's normal vector and mesh offset algorithm, and the existing mold is created. Determine the boundary of the processing surface (source mesh) of the CAD model, determine the boundary of the measurement surface to which the processing surface will be merged using the boundary of the processing surface and the measurement surface (target mesh) of the deformed mold, and measure the processing surface. A mold correction machining system including a control unit that controls the correction machining portion of the mold determined by merging the surfaces to create a new machining surface on the deformed mold and the repair portion according to the degree of correction is provided.
금형 수정가공 시스템은 금형부의 수정가공이 필요한 부분을 스캔하는 측정부;를 더 포함할 수 있다.The mold correction processing system may further include a measuring unit that scans parts of the mold that require correction processing.
측정부는 터치프루브 또는 이동식 스캐너일 수 있다.The measuring unit may be a touch probe or a mobile scanner.
본 발명의 금형 수정가공의 단차 최소화 방법은 기존 모델의 형상과 수정 가공할 금형의 가공면을 가시화함으로써 변형을 확인할 수 있고, 결함이 있는 금형을 수정 가공할 경우, 기존의 가공면 형상을 유지하면서 변형된 금형에 단차가 발생하지 않는 NC데이터를 자동으로 생성할 수 있다. 또한, 본 발명의 금형 수정가공의 단차 최소화 방법은 단차 발생의 원인을 근본적으로 해결할 수 있는 알고리즘을 적용하여 수작업에 의한 후처리 작업공정과 작업 시간을 줄일 수 있다.The method of minimizing steps in mold correction processing of the present invention can confirm deformation by visualizing the shape of the existing model and the machining surface of the mold to be modified, and when correcting a defective mold, the existing machining surface shape is maintained while maintaining the shape of the existing machining surface. NC data that does not cause steps in deformed molds can be automatically generated. In addition, the method of minimizing steps in mold correction processing of the present invention can reduce manual post-processing work processes and work time by applying an algorithm that can fundamentally solve the cause of step occurrence.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금형 수정가공의 단차 최소화 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 CC 점(cutter contact point, 공구가 금형에 직접적으로 닿는 점) 및 CL 점(cutter location point, 공구가 금형에 직접적으로 닿을 때, 공구의 중심의 끝점)의 정의를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 NC 데이터의 정보를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 NC 데이터의 시각화를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 NC 데이터의 가공 영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 mesh 생성 단계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 점군(point cloud)의 위치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 최초 삼각면 생성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 삼각 분할을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 점 Pn과 분할된 모든 삼각면과의 포함 여부를 판단하는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 공통 삼각형을 제거하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 공통 삼각형을 제거하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 mesh 오프셋(offset) 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 여러 개의 삼각면을 공유하는 점을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 P1의 법선벡터를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 삼각형 mesh의 가장자리를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 target surface의 생성을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 측정면(target mesh)의 경계선의 정의를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 구면 중심 좌표를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 피라미드 구면 좌표를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명에 따른 target mesh의 내부 점 계산을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 NC 데이터 입력을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명에 따른 2차원 평면에 mesh의 생성을 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명에 따른 project mesh를 원좌표로 이동을 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명에 따른 surface offset을 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명에 따른 반대편 surface offset을 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명에 따른 표면의 CC 점을 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명에 따른 가공면(source mesh) 및 target mesh의 표면 생성을 나타낸 도면이다.
도 29는 본 발명에 따른 source mesh 및 target mesh의 경계를 정의하는 것을 나타낸 도면이다.
도 30은 본 발명에 따른 메쉬 병합(mesh merging)의 결과를 나타낸 도면이다.
도 31은 본 발명에 따른 경계점의 위치를 나타낸 도면이다.
도 32는 본 발명에 따른 최초 NC데이터와 조정된 NC데이터의 비교를 나타낸 도면이다.
도 33은 본 발명의 일실시예에 따른 금형 수정가공 시스템의 개략도이다.Figure 1 is a flowchart of a method for minimizing steps in mold correction processing according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the definitions of the CC point (cutter contact point, the point where the tool directly touches the mold) and the CL point (cutter location point, the end point of the center of the tool when the tool directly touches the mold) according to the present invention. It is a drawing.
Figure 3 is a diagram showing information of NC data according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing visualization of NC data according to the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the processing area of NC data according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the mesh creation steps according to the present invention.
Figure 7 is a diagram showing the location of a point cloud according to the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the creation of the first triangular surface according to the present invention.
Figure 9 is a diagram showing triangulation according to the present invention.
Figure 10 is a diagram for determining whether a point Pn is included with all divided triangular surfaces according to the present invention.
Figure 11 is a diagram showing removal of a common triangle according to the present invention.
Figure 12 is a diagram showing removal of a common triangle according to the present invention.
Figure 13 is a diagram showing a mesh offset method according to the present invention.
Figure 14 is a diagram showing a point sharing several triangular surfaces according to the present invention.
Figure 15 is a diagram showing the normal vector of P1 according to the present invention.
Figure 16 is a diagram showing the edges of a triangular mesh according to the present invention.
Figure 17 is a diagram showing the creation of a target surface according to the present invention.
Figure 18 is a diagram showing the definition of the boundary line of the measurement surface (target mesh) according to the present invention.
Figure 19 is a diagram showing the coordinates of the center of a sphere according to the present invention.
Figure 20 is a diagram showing the spherical coordinates of a pyramid according to the present invention.
Figure 21 is a diagram showing calculation of internal points of a target mesh according to the present invention.
Figure 22 is a diagram showing NC data input according to the present invention.
Figure 23 is a diagram showing the creation of a mesh on a two-dimensional plane according to the present invention.
Figure 24 is a diagram showing movement of the project mesh in circular coordinates according to the present invention.
Figure 25 is a diagram showing surface offset according to the present invention.
Figure 26 is a diagram showing the opposite surface offset according to the present invention.
Figure 27 is a diagram showing the CC point of the surface according to the present invention.
Figure 28 is a diagram showing the surface creation of the processing surface (source mesh) and target mesh according to the present invention.
Figure 29 is a diagram showing defining the boundaries of the source mesh and target mesh according to the present invention.
Figure 30 is a diagram showing the results of mesh merging according to the present invention.
Figure 31 is a diagram showing the location of boundary points according to the present invention.
Figure 32 is a diagram showing a comparison between initial NC data and adjusted NC data according to the present invention.
Figure 33 is a schematic diagram of a mold correction processing system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 금형 수정가공 시스템은 금형부; 금형부에 수정가공을 적용하는 수리부; 및 NC데이터를 입력받고, 입력된 NC데이터의 좌표값들을 이용하여 mesh를 생성하여 리스트에 저장하며, mesh의 법선벡터와 mesh offset 알고리즘을 이용하여 기존 금형의 CAD 모델을 생성하고, 생성된 기존 금형의 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계를 결정하며, 가공면의 경계와 변형 금형의 측정면(target mesh)을 이용하여 가공면이 병합될 측정면의 경계를 결정하고, 가공면을 측정면으로 병합하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성함으로써 결정된 금형부의 수정가공 부분 및 수정 정도에 따라 수리부를 제어하는 제어부;를 포함한다(도 33 참조).The mold modification processing system of the present invention includes a mold part; A repair department that applies correction processing to the mold part; and NC data are input, a mesh is created using the coordinate values of the input NC data and stored in the list, a CAD model of the existing mold is created using the mesh's normal vector and mesh offset algorithm, and the existing mold is created. Determine the boundary of the processing surface (source mesh) of the CAD model, determine the boundary of the measurement surface to which the processing surface will be merged using the boundary of the processing surface and the measurement surface (target mesh) of the deformed mold, and measure the processing surface. It includes a control unit that controls the corrected processing part of the mold part and the repair part according to the degree of correction determined by merging the surface to create a new processing surface on the deformed mold (see FIG. 33).
금형부는 수정가공이 필요한 변형된 금형일 수 있으며, 표면의 일부에 제어부에서 생성된 새로운 가공면이 수리부에 의해 적용될 수 있다.The mold unit may be a deformed mold that requires correction processing, and a new processing surface generated by the control unit may be applied to a portion of the surface by the repair unit.
수리부는 제어부에서 생성된 새로운 가공면을 금형부에 적용하는 역할을 한다. 예를 들어, 수리부는 금형부의 수정가공이 필요한 부분에 금형부와 동일한 재질을 용접하고, 금형부의 용접된 부분을 제어부에서 생성된 새로운 가공면과 동일한 형상으로 가공할 수 있다.The repair part is responsible for applying the new machining surface created in the control part to the mold part. For example, the repair unit may weld the same material as the mold part to a part of the mold part that requires correction processing, and process the welded part of the mold part into the same shape as the new processing surface created by the control unit.
제어부는 금형부의 수정가공이 필요한 부분에 적용할 새로운 가공면을 생성하며, 수리부를 제어하여 금형부에 새로운 가공면을 적용하는 역할을 한다. 예를 들어, 제어부는 금형의 수정가공 방법이 수행되는 프로그램, 또는 상기 프로그램이 실행되는 컴퓨터일 수 있다.The control unit creates a new machining surface to be applied to the part of the mold that requires correction processing, and controls the repair unit to apply a new machining surface to the mold part. For example, the control unit may be a program that performs a mold correction processing method, or a computer that executes the program.
본 발명의 금형 수정가공 시스템은 금형부의 수정가공이 필요한 부분을 스캔하는 측정부;를 더 포함할 수 있다.The mold correction processing system of the present invention may further include a measuring unit that scans the portion of the mold that requires correction processing.
측정부는 금형부의 수정가공이 필요한 부분을 스캔하는 통상적인 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들면, 터치프루브 또는 이동식 스캐너일 수 있다.The measuring unit is not particularly limited as long as it is a typical device that scans the part of the mold that requires correction, but may be, for example, a touch probe or a mobile scanner.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제어부에서 수행되는 금형 수정가공의 단차 최소화 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for minimizing steps in mold correction processing performed by the control unit of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
단차는 변형된 금형을 기존 금형의 CAD 모델로부터 생성된 NC데이터로 수정 가공하기 때문에 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 기존에는 단차 발생부 주위를 다시 가공하거나 사상 작업 등 수작업에 의한 방법을 이용하였다. 그러나 이러한 방법은 이미 발생된 단차를 제거하는 방법으로써 작업자의 숙련도와 작업환경에 의해 그 결과가 달라진다. 이러한 후처리공정 대신에 기존의 NC데이터를 보정하여 단차의 발생 원인을 제거하는 것이 더 효과적이다. 따라서 본 발명에서는 기존 CAD 모델의 가공면을 변형된 금형으로 병합하여 변형된 금형 상에 새로운 가공면을 생성하고, 이 가공면으로부터 단차가 발생하지 않는 수정가공용 NC데이터를 생성하고자 한다.Steps occur because the deformed mold is corrected and processed using NC data generated from the CAD model of the existing mold. To solve this problem, manual methods such as reprocessing or polishing around the area where the step occurred were used. However, this method is a method of removing steps that have already occurred, and the results vary depending on the worker's skill level and the working environment. Instead of this post-processing process, it is more effective to remove the cause of the step by correcting the existing NC data. Therefore, in the present invention, the machining surface of the existing CAD model is merged into the deformed mold to create a new machining surface on the deformed mold, and to generate NC data for corrective machining that does not generate steps from this machining surface.
본 발명의 일실시예에 따른 금형 수정가공의 단차 최소화 방법의 과정을 도 1에 나타냈다. 먼저, NC데이터를 입력받는다. 이후, 입력받은 NC데이터의 좌표값을 이용하여 mesh를 생성하여 리스트에 저장하고, mesh의 법선벡터와 mesh offset 알고리즘을 이용하여 기존 금형의 CAD 모델을 생성한다. 이후, 생성된 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계를 결정하고, 가공면의 경계와 변형 금형(금형부)의 측정면(target mesh)을 이용하여 가공면이 병합될 측정면의 경계를 결정한다. 가공면 및 측정면의 경계가 결정이 되면, 가공면을 측정면으로 병합하여 변형 금형(금형부)상의 새로운 가공면을 생성한다.The process of the method for minimizing steps in mold correction processing according to an embodiment of the present invention is shown in Figure 1. First, NC data is input. Afterwards, a mesh is created using the coordinate values of the input NC data and stored in the list, and a CAD model of the existing mold is created using the mesh's normal vector and mesh offset algorithm. Afterwards, determine the boundary of the processing surface (source mesh) of the created CAD model, and use the boundary of the processing surface and the measurement surface (target mesh) of the deformed mold (mold part) to determine the boundary of the measurement surface where the processing surface will be merged. decide Once the boundary between the machining surface and the measurement surface is determined, the machining surface is merged into the measurement surface to create a new machining surface on the deformed mold (mold part).
먼저, 본 발명에서는 금형의 CAD 모델이 주어지지 않기 때문에 금형 가공을 위한 NC 데이터를 이용하여 역으로 금형의 가공면을 복원하는 작업이 필요하다. 구체적으로, 3축 가공기에서의 경우, NC데이터의 좌표값은 도 2에서 공구의 위치정보인 CL점(파란점)와 같으며, 이 정보는 CAD 모델의 가공면 정보, 즉 공구와 가공면의 접촉점인 CC점(빨간점)과 차이가 있다. 따라서, 본 발명에서는 CL점으로부터 CC점을 계산하는 과정이 필요하다.First, since the CAD model of the mold is not given in the present invention, it is necessary to restore the machined surface of the mold using NC data for mold processing. Specifically, in the case of a 3-axis processing machine, the coordinate value of NC data is the same as the CL point (blue point), which is the position information of the tool in Figure 2, and this information is the processing surface information of the CAD model, that is, the tool and processing surface. There is a difference from the CC point (red point), which is the contact point. Therefore, in the present invention, a process of calculating the CC point from the CL point is necessary.
이를 위해, 3차원 공간상에서 x, y, z 좌표 값을 갖는 NC데이터의 점 군(point cloud)을 생성하는 것이 필요하다. NC데이터는 도 3과 같이 공구의 이송 및 절삭 조건에 대한 정보와 실제 가공 위치정보로 구성되어 있으며, 공구 경로의 순서에 따라 3차원 공간상의 점의 좌표값으로 저장되어 있다. 가공면을 복원하기 위해서는 금형의 가공 위치에 대한 점 정보가 필요하다. 따라서, 도 4와 같이 좌표값(text)으로 저장된 전체 NC데이터 중에서, 도 5와 같이 금형상에서 실제 가공 영역의 공구 위치 정보만 불러들여 점 P1부터 Pn까지 순서대로 점 군으로 저장할 수 있다.For this purpose, it is necessary to create a point cloud of NC data with x, y, and z coordinate values in three-dimensional space. As shown in Figure 3, NC data consists of information on tool feed and cutting conditions and actual machining position information, and is stored as coordinate values of points in three-dimensional space according to the order of the tool path. In order to restore the machined surface, point information about the machined position of the mold is needed. Therefore, among all NC data stored as coordinate values (text) as shown in FIG. 4, only the tool position information of the actual machining area on the mold as shown in FIG. 5 can be retrieved and stored as a point group in order from points P1 to Pn.
이후, 기존 금형의 CAD 모델을 복원하기 위해서는, 앞서 생성한 점 군으로부터 면을 생성하고, 생성된 면에 면 오프셋(surface offset) 알고리즘을 적용하여 CAD 모델의 면 정보인 CC점을 구할 수 있다. 점 군을 이용하여 면을 생성하는 방법들 중에서, 3차원 공간상에서 면을 생성하는 가장 일반적이고 효율적인 방법으로 면을 삼각 메쉬(mesh)로 표현하는 방법이 있다. 삼각 메쉬로 표현된 면은 삼각면의 집합으로 이루어져 있으며, 각 삼각면은 꼭지점을 이루는 3개의 점과 삼각면의 법선벡터로 이루어진다.Afterwards, in order to restore the CAD model of the existing mold, a surface can be created from the previously created point group, and the surface offset algorithm can be applied to the created surface to obtain the CC point, which is the surface information of the CAD model. Among the methods for creating a surface using a point cloud, the most common and efficient way to create a surface in three-dimensional space is to express the surface as a triangular mesh. The surface expressed as a triangular mesh is made up of a set of triangular faces, and each triangular face is made up of three vertices and the normal vector of the triangular face.
삼각 메쉬로 표현된 면을 생성하기 위해서, 주어진 점의 집합으로 형성할 수 있는 삼각형의 집합 중에서 삼각형의 가장 작은 내각들의 합이 최소가 될 수 있는 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘, 및 3차원 요소를 생성하는 삼각면 분할 방법(사면체 분할법)을 사용할 수 있다. 일반적으로 2차원 상에서의 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘을 적용할 경우, 주어진 점들의 집합 중에서 일직선상에 있지 않은 세 점으로 이루어진 외접원 안에 다른 점이 포함되지 않도록 삼각형을 구성하면서 mesh를 생성한다. 그러나, 본 발명에서는 3차원 공간상의 점들을 다루고 있기 때문에 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘을 바로 적용할 수 없다. 또한, 3차원 공간상에서의 mesh를 생성하기 위해 사면체 분할법을 적용할 경우, 사면체 mesh로 이루어진 solid 모델을 얻는다. 그러나, 본 발명은 금형의 면 정보만 필요하기 때문에는 생성된 점 군에 사면체 분할법을 바로 적용하는 것은 적합하지 않다. 따라서, 본 단계는 생성된 점 군(NC데이터의 좌표값들)에 2차원 평면상에서 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 mesh를 생성한 후, 생성된 mesh를 3차원 공간상으로 다시 투영시키는 방법을 사용할 수 있다. 구체적으로, 점 군(point cloud)로부터 삼각 mesh를 생성하는 과정은 도 6에 나타냈다.In order to create a surface expressed as a triangular mesh, the Delaunay triangulation algorithm, which can minimize the sum of the smallest interior angles of a triangle among the set of triangles that can be formed from a given set of points, and a three-dimensional element are used. You can use the triangular surface division method (tetrahedral division method) to create. In general, when applying the Delaunay triangulation algorithm in two dimensions, a mesh is created by constructing a triangle so that no other points are included in the circumscribed circle consisting of three points that are not on a straight line among the given set of points. However, since the present invention deals with points in three-dimensional space, the Delaunay triangulation algorithm cannot be directly applied. Additionally, when the tetrahedral segmentation method is applied to create a mesh in 3D space, a solid model composed of a tetrahedral mesh is obtained. However, because the present invention requires only surface information of the mold, it is not appropriate to directly apply the tetrahedral segmentation method to the generated point group. Therefore, in this step, a mesh is created by applying the Delaunay triangulation algorithm and tetrahedral division method on a two-dimensional plane to the generated point group (coordinate values of NC data), and then the generated mesh is converted into a three-dimensional space. A re-projection method can be used. Specifically, the process of generating a triangular mesh from a point cloud is shown in Figure 6.
구체적으로, 도 7의 (a)와 같이 입력받은 P1 내지 Pn의 모든 점들은 도 7의 (b)와 같이 Z축 방향의 임의의 2차원 평면으로 투영시킬 수 있다. Specifically, all points P1 to Pn input as shown in (a) of FIG. 7 can be projected onto an arbitrary two-dimensional plane in the Z-axis direction as shown in (b) of FIG. 7.
이후, 도 8과 같이, 투영된 점들을 모두 포함하는 하나의 최초 삼각면을 생성할 수 있다. 이를 위해, 점 군에 저장된 점 외에 최초 삼각면을 생성하기 위한 3개의 꼭지점이 추가로 정의되어야 한다. 이 3개의 꼭지점을 정의하기 위해서는 평면에 투영된 점들 중에서 x, y, z 축의 최대좌표값 및 최소좌표값인 max.x, max.y, max.z, min.x, min.y, min.z를 구한다. 각 축의 최대값과 최소값의 차는 축의 거리값으로 정의되며, 점 군(point cloud)의 중심 좌표는 최초 삼각면의 외심으로 정의한다. 다음으로, x, y, z축 각각의 거리값들 중에서 크기가 가장 큰 거리, 즉 최대 거리값 max(distance (x,y,z))를 점 군(point cloud)의 중심 좌표로부터 ±하여 도 8과 같이 모든 점을 포함하는 최초 삼각면의 새로운 꼭지점 A, B, C를 구한 후 점 군에 저장할 수 있다. 앞에서 정의된 세 꼭지점 A, B, C는 최초 삼각면을 이루며 공간상의 점들이 투영되는 임의의 평면과 평행이 된다. 이렇게 생성된 최초 삼각면은 도 9와 같이 삼각면 안에 존재하는 점과 새로 정의된 꼭지점 A, B, C에 의해 또 다른 삼각면으로 분할된다. 즉, 최초 삼각면은 P1 내지 Pn의 모든 점과 최초 삼각면을 이루는 꼭지점을 모두 연결함으로써 여러 개의 삼각면으로 분할 가능하며, 이 때, 분할된 각각의 삼각면은 3개의 꼭지점과 모서리 정보로 리스트에 저장될 수 있다.Afterwards, as shown in FIG. 8, one initial triangular surface including all projected points can be created. For this, in addition to the points stored in the point cloud, three additional vertices must be defined to create the initial triangular surface. To define these three vertices, the maximum and minimum coordinate values of the x, y, and z axes among the points projected on the plane are max.x, max.y, max.z, min.x, min.y, min. Find z. The difference between the maximum and minimum values of each axis is defined as the axis distance value, and the center coordinate of the point cloud is defined as the circumcenter of the first triangular surface. Next, among the distance values for each of the x, y, and z axes, the largest distance, that is, the maximum distance value max(distance (x,y,z)), is calculated as ± from the center coordinate of the point cloud. As shown in Figure 8, new vertices A, B, and C of the initial triangular surface containing all points can be obtained and stored in the point group. The three vertices A, B, and C defined above form the initial triangular plane and are parallel to an arbitrary plane onto which the points in space are projected. The initial triangular surface created in this way is divided into another triangular surface by the points existing within the triangular surface and the newly defined vertices A, B, and C, as shown in Figure 9. In other words, the initial triangular surface can be divided into several triangular surfaces by connecting all the points of P1 to Pn and the vertices forming the initial triangular surface. At this time, each divided triangular surface is listed as three vertices and edge information. It can be saved in .
이와 같이 분할된 삼각면을 이루는 3개의 모서리 중에서 이웃한 삼각면과 공유되는 모서리는 제거해야 한다. 이를 위해, 분할된 삼각면의 각 꼭지점을 외접하는 외접원을 이용하여, 도 10과 같이 추가된 점 Pn과 분할된 모든 삼각면과의 포함여부를 판단한다. 즉, 외접원의 반지름(r)과 외접원의 외심으로부터 점 Pn까지의 거리(d)를 비교하여, d가 r보다 작을 경우, 점 Pn은 해당하는 삼각면(꼭지점 A, C, P1으로 이루어진 삼각면)에 포함된다. 점 Pn이 여러 개의 삼각면에 포함될 경우, 점 Pn을 포함하는 모든 삼각면들 중에서 두 삼각면을 공유하는 모서리들은 제거하고, 점 Pn과 이 점을 포함하는 삼각면들의 꼭지점을 연결하여 도 11과 같이 새로운 삼각면을 생성한 후 점 군에 추가 저장한다. 마지막으로, 도 12와 같이 리스트에 남은 삼각면들 중에서 꼭지점 A, B, C와 연관된 삼각면을 모두 제거하여 최종적으로 mesh를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 평면상의 mesh를 다시 원래의 z값 좌표로 투영하면 공간상의 삼각 mesh가 생성될 수 있다. 생성된 삼각 mesh는 리스트로 저장한다.Among the three edges forming the divided triangular face, the edge shared with the neighboring triangular face must be removed. For this purpose, a circumscribed circle that circumscribes each vertex of the divided triangular face is used to determine whether the added point Pn is included with all the divided triangular faces, as shown in FIG. 10. That is, by comparing the radius (r) of the circumscribed circle and the distance (d) from the circumcenter of the circumscribed circle to the point Pn, if d is less than r, the point Pn is the corresponding triangular surface (triangular surface consisting of vertices A, C, and P1). ) is included. When the point Pn is included in multiple triangular faces, the edges that share two triangular faces among all triangular faces containing the point Pn are removed, and the vertices of the triangular faces containing the point Pn and this point are connected, as shown in Figure 11. Similarly, create a new triangular surface and save it in the point cloud. Finally, as shown in FIG. 12, among the triangular faces remaining in the list, all triangular faces associated with vertices A, B, and C can be removed to create a final mesh. If the mesh on the plane created in this way is projected back to the original z coordinate, a triangular mesh in space can be created. The generated triangular mesh is saved as a list.
공구의 위치정보를 갖는 CL점과 공구의 접촉점 정보를 갖는 CC점은 다른 값을 갖기 때문에, CL점으로 생성한 면은 정확한 금형의 형상과 상이하다. 따라서, 정확한 금형의 형상을 생성하기 위해, 생성된 삼각 mesh를 오프셋(offset)하여 CC 점을 구하는 과정이 필요하다.Because the CL point containing the tool's position information and the CC point containing the tool's contact point information have different values, the surface created by the CL point is different from the exact shape of the mold. Therefore, in order to create an accurate mold shape, it is necessary to obtain the CC point by offsetting the generated triangular mesh.
도 13과 같이, 종래에는 삼각 mesh를 면(a), 다중 법선벡터(b), 점(c)을 기준으로 offset하는 다양한 방법이 제안되었다. 본 발명은 정확한 CC점을 계산하는 것이 목표이므로 점을 기준으로 offset하는 방법을 적용하였다. 그러나, 도 14와 같이 삼각 mesh를 이루는 하나의 점은 여러 개의 삼각면을 공유하고, 공유된 삼각면들의 법선벡터를 모두 포함한다. 따라서, 본 발명에서는 여러 개의 법선벡터를 평균하여 삼각 mesh를 offset하는 방법을 이용하였다.As shown in Figure 13, various methods have been proposed in the past to offset a triangular mesh based on a face (a), a multiple normal vector (b), and a point (c). Since the goal of the present invention is to calculate an accurate CC point, a point-based offset method was applied. However, as shown in FIG. 14, one point forming a triangular mesh shares several triangular faces and includes all normal vectors of the shared triangular faces. Therefore, in the present invention, a method of offsetting the triangular mesh by averaging several normal vectors was used.
우선, 도 15를 참조하면, 저장된 모든 삼각면을 검사하여 점 P1과 삼각면의 꼭지점 중 어느 한 점이라도 일치하는 경우, 이 삼각면은 점 P1을 공유하는 삼각면(파란색)으로 판단하여 공유 삼각면의 리스트에 저장한다. 이후, 저장된 각각의 공유 삼각면들의 법선벡터를 구한 후, 하기 수학식 1을 이용하여 공유 삼각면들의 평균 법선벡터를 계산함으로써 점 P1의 법선벡터를 구할 수 있다.First, referring to FIG. 15, all stored triangular surfaces are checked, and if any of the vertices of the triangular surface matches the point P1, this triangular surface is judged to be a triangular surface (blue) sharing the point P1 and is a shared triangle. Save it in the list of faces. Thereafter, after obtaining the normal vector of each of the stored shared triangular faces, the normal vector of the point P1 can be obtained by calculating the average normal vector of the shared triangular faces using Equation 1 below.
수학식 1에서,In equation 1,
Vp1은 임의의 점 p1의 법선벡터이고,V p1 is the normal vector of an arbitrary point p1,
n은 Mesh를 구성하는 한 점 p1이 공유하는 삼각면의 개수이고,n is the number of triangular faces shared by one point p1 constituting the mesh,
vi는 Mesh를 구성하는 한 점 p1의 공유된 삼각면의 법선벡터이다.vi is the normal vector of the shared triangular face of one point p1 that constitutes the mesh.
상술한 바와 같이 법선벡터를 구하는 과정을 모든 점에 대해서 수행하여 각 점에 대한 법선벡터를 구하여 법선벡터 리스트로 저장한다. 마지막으로, mesh를 구성하는 각 점을 공구의 z축 방향(Vz axis)으로 공구의 반경(r)만큼 offset한 후, 다시 각 점들의 법선벡터(Vnormal)의 반대 방향으로 공구의 반경만큼 offset하면 CL점으로부터 CC점을 구할 수 있다. 상술한 바와 같은 offset 과정을 정리하면 하기 수학식 2와 같다.As described above, the process of finding a normal vector is performed for all points to obtain a normal vector for each point and store it as a normal vector list. Finally, offset each point that makes up the mesh by the tool's radius (r) in the z-axis direction (Vz axis) of the tool, and then offset it again by the tool's radius in the opposite direction of the normal vector (Vnormal) of each point. The CC point can be obtained from the CL point. The offset process as described above can be summarized as Equation 2 below.
수학식 2에서,In equation 2,
P는 mesh를 구성하는 임의의 한 점(P1)의 좌표값이고,P is the coordinate value of an arbitrary point (P1) constituting the mesh,
P'는 기존 금형의 CAD 모델을 구성하는 한 점(P1')의 좌표값이고,P' is the coordinate value of a point (P1') that makes up the CAD model of the existing mold,
r은 공구의 반경이고,r is the radius of the tool,
Vz axis는 한 점(P1)의 z절편이고,V z axis is the z-intercept of one point (P1),
Vnormal은 한 점(P1)의 법선벡터이다.V normal is the normal vector of one point (P1).
최초 금형의 CAD 형상으로부터 수정가공을 위한 NC 데이터를 생성할 경우, 수정 가공할 실제 금형은 여러 가지 이유로 변형된 상태이므로 수정 가공한 부위와 가공하지 않은 부위의 경계에서 단차가 발생할 수 있다. 이러한 단차가 발생하지 않는 가공용 NC데이터를 생성하기 위해, 최초 금형의 CAD 모델의 가공면을 복원할 수 있다. 우선, 변형된 금형상에 복원된 가공면의 형상을 유지하는 새로운 가공면을 생성한다. 이를 위해, 복원된 가공면의 경계가 결정되어야 한다. 이후 변형된 금형상에 복원된 가공면의 형상을 병합하기 위한 경계(측정면의 경계)가 결정되어야 한다. 실제로 수정 가공 후 측정면의 경계에서 단차가 발생하기 때문에 정확한 경계가 결정되는 것이 중요하다. 상술한 두 경계(가공면의 경계 및 측정면의 경계)가 결정되면, 복원된 가공면의 경계점과 경계의 내부점의 위치 관계를 정의한 후, 변형된 금형상의 경계점과 상기 위치 관계를 만족하는 새로운 점을 생성함으로써 변형된 금형상의 새로운 가공면을 생성할 수 있다.When generating NC data for corrective processing from the CAD shape of the initial mold, the actual mold to be corrected and processed is in a deformed state for various reasons, so a step may occur at the boundary between the corrected and unprocessed area. In order to generate NC data for machining without such steps, the machining surface of the CAD model of the first mold can be restored. First, a new machining surface that maintains the shape of the restored machining surface is created on the deformed mold. For this purpose, the boundary of the restored machined surface must be determined. Afterwards, the boundary (boundary of the measurement surface) to merge the shape of the restored machining surface on the deformed mold must be determined. In reality, it is important to determine the exact boundary because a step occurs at the boundary of the measurement surface after correction processing. Once the above-mentioned two boundaries (the boundary of the machining surface and the boundary of the measurement surface) are determined, the positional relationship between the boundary point of the restored machining surface and the inner point of the boundary is defined, and then the boundary point on the deformed mold and a new new line that satisfies the above positional relationship are determined. By creating points, a new processing surface on the deformed mold can be created.
구체적으로, 복원된 가공면(source mesh)은 변형되기 이전의 최초 금형의 형상을 나타내기 때문에 변형된 금형(target mesh)상에 source mesh의 형상을 유지하는 새로운 가공면을 생성한 후 병합하는 것이 바람직하다. 이후, 변형된 금형상에서 생성된 새로운 가공면으로부터 NC데이터를 생성할 경우, 수정 가공부의 경계에 단차가 발생하지 않는 NC데이터를 얻을 수 있다. 따라서, 변형된 금형에 source mesh의 형상을 재생성하기 위해서는 source mesh의 경계가 먼저 결정되어야 한다.Specifically, since the restored machining surface (source mesh) represents the shape of the original mold before deformation, it is recommended to create a new machining surface that maintains the shape of the source mesh on the deformed mold (target mesh) and then merge it. desirable. Afterwards, when NC data is generated from the new machining surface created on the deformed mold, NC data without steps at the boundary of the modified machining part can be obtained. Therefore, in order to regenerate the shape of the source mesh in the deformed mold, the boundaries of the source mesh must first be determined.
상술한 바와 같이 생성된 기존 금형의 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 삼각 mesh는 삼각면 리스트에 3개의 꼭지점 정보로 저장되어 있다. 이 3개의 꼭지점을 이용하여 각 mesh에 대한 3개의 모서리를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 하나의 모서리와 리스트에 저장된 모든 삼각 mesh를 비교하여 source mesh의 경계를 찾을 수 있다. 즉, 도 16의 (a)와 같이, 하나의 모서리가 두 개의 mesh를 공유할 경우, 경계 모서리에서 제외된다. 또한, 도 16의 (b)와 같이, 하나의 모서리가 하나의 mesh만 포함할 경우, 경계 모서리로 판단하여 경계 모서리 리스트에 저장한다. 모든 모서리에 대해서 위의 과정(경계 모서리 판단 과정)을 수행하면 도 16의 (c)와 같이 경계 모서리들의 집합인 source mesh의 경계를 구할 수 있다.The triangular mesh of the processing surface (source mesh) of the CAD model of the existing mold created as described above is stored as three vertex information in the triangular surface list. Using these three vertices, you can create three edges for each mesh. You can find the boundary of the source mesh by comparing one edge created in this way with all triangular meshes stored in the list. That is, as shown in (a) of Figure 16, if one edge shares two meshes, it is excluded from the boundary edge. Additionally, as shown in (b) of FIG. 16, when one edge includes only one mesh, it is determined to be a boundary edge and stored in the boundary edge list. If the above process (boundary edge determination process) is performed for all edges, the boundary of the source mesh, which is a set of boundary edges, can be obtained, as shown in (c) of FIG. 16.
이후, 결정한 source mesh의 경계로부터 target mesh의 경계를 결정해야 하는데, 본 발명에서는 target mesh의 면 정보가 주어지지 않는다. 따라서, 먼저 source mesh의 경계에 해당하는 CC점을 이용하여 변형 금형상에서 해당위치를 측정하고, 도 17의 (a)와 같이 source mesh의 경계를 기준으로 이 경계로부터 일정거리만큼 떨어진 바깥쪽 주변을 추가로 스캔하여 스캔 데이터를 측정한다. 이후, 도 17 (b)와 같이, 스캔 데이터들에 상술한 바와 같은 삼각 mesh 생성 알고리즘인 들로네 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 면을 생성함으로써 target mesh의 정보를 얻을 수 있다.Afterwards, the boundary of the target mesh must be determined from the boundary of the determined source mesh, but in the present invention, face information of the target mesh is not given. Therefore, first, measure the corresponding position on the deformed mold using the CC point corresponding to the boundary of the source mesh, and measure the outer periphery a certain distance away from the boundary of the source mesh based on the boundary of the source mesh, as shown in (a) of Figure 17. Additional scans are performed to measure the scan data. Thereafter, as shown in FIG. 17 (b), information on the target mesh can be obtained by generating a surface by applying the Delaunay triangulation algorithm and the tetrahedral segmentation method, which are triangular mesh generation algorithms as described above, to the scan data.
이후, 도 18을 참조하면, target mesh의 경계는 앞서 생성한 source mesh의 경계 점들의 법선벡터와 target mesh의 교차점으로 구할 수 있다. 따라서, source mesh의 경계와 target mesh의 경계는 서로 일대일 대응할 수 있다.Thereafter, referring to FIG. 18, the boundary of the target mesh can be obtained as the intersection of the target mesh and the normal vectors of the boundary points of the previously created source mesh. Therefore, the boundary of the source mesh and the boundary of the target mesh may correspond one-to-one.
이후, 금형을 수정하기 위한 새로운 가공면을 생성하기 위해서는 source mesh 경계 내의 내부 점들이 target mesh 경계 내부에 적합하도록 보정되어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 메쉬 병합(mesh merging) 알고리즘을 이용하였다. 메쉬 병합은 source mesh와 target mesh를 병합하여 하나의 연속된 곡면을 형성하는 알고리즘이다. 이 알고리즘을 적용함으로써 서로 다른 면의 위치정보를 보정할 수 있다. 따라서, 메쉬 병합은 기존 모델의 형상을 변형된 금형의 형상에 병합하여 단차를 제거하기 위한 본 단계에 적합하다.Afterwards, in order to create a new processing surface to modify the mold, the internal points within the source mesh boundary must be corrected to fit inside the target mesh boundary. For this purpose, the present invention used a mesh merging algorithm. Mesh merging is an algorithm that merges the source mesh and target mesh to form one continuous curved surface. By applying this algorithm, the position information of different sides can be corrected. Therefore, mesh merging is suitable for this step to eliminate steps by merging the shape of the existing model with the shape of the deformed mold.
본 단계에서 사용한 mesh merging 알고리즘은 source mesh의 경계점이 target mesh의 경계점과 일치하도록 source mesh 경계부위를 수정하여 병합하는 방법을 사용하였다. 구체적으로, 두 mesh 경계 사이의 차이를 계산하여 보간한 후 새로운 mesh를 구축하여 병합하는 방법을 사용하였다. 이러한 방법은 병합되는 경계부 주변에서의 형상 변화가 불가피하다. 따라서, 본 발명에서는 mesh 경계부에서 형상 변화가 없으며, 경계점과 내부점의 관계를 이용하여 위치정보를 보정하는 방법인 구형 중심 좌표 알고리즘을 이용하였다. 구형 중심 좌표 알고리즘은 주어진 구형의 다각형에 대해서 구 상의 점 위치를 이용한 것으로서, 이는 평면상의 좌표 값에 대응하는 특성이 있다. 또한, 구형 중심 좌표 알고리즘을 이용하면 임의의 다각형 mesh에 대해 평균값 좌표를 구할 수 있다. 즉, 도 19와 같이 원점 o를 중심으로 하는 구가 주어졌을 때, 구 상의 점 v는 source mesh의 내부점이며, 구 면상에 존재하는 구의 교차점 vi, vi+1 및 vi-1은 source mesh의 경계점이다. 는 점 v에 의해 결정되는 두 면 사이의 각이고, θi는 점 v와 원점 o를 잇는 직선 및 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 사잇각이다. 이때, 구상의 점 v는 하기 수학식 3으로 계산될 수 있다.The mesh merging algorithm used in this step used a method of merging by modifying the source mesh boundary area so that the boundary point of the source mesh matches the boundary point of the target mesh. Specifically, a method was used to calculate the difference between two mesh boundaries, interpolate them, and then build a new mesh and merge them. In this method, shape changes around the merged boundary are inevitable. Therefore, in the present invention, there is no change in shape at the mesh boundary, and a spherical center coordinate algorithm, which is a method of correcting position information using the relationship between boundary points and internal points, was used. The spherical center coordinate algorithm uses the point location on a sphere for a given spherical polygon, and has the characteristic of corresponding to coordinate values on a plane. Additionally, using the spherical center coordinate algorithm, the average value coordinates can be obtained for an arbitrary polygon mesh. That is, given a sphere centered on the origin o as shown in Figure 19, the point v on the sphere is an internal point of the source mesh, and the intersection points vi, vi+1, and vi-1 of the sphere existing on the surface of the sphere are the points of the source mesh. It is a boundary point. is the angle between two surfaces determined by point v, and θi is the angle between the straight line connecting point v and origin o and the straight line connecting point vi and origin o. At this time, the point v of the sphere can be calculated using Equation 3 below.
이와 같이, 내부 점 ν와 경계점 vi가 주어졌을 때, 각 점의 중심 좌표 계산인자(λi(v))는 하기 수학식 4로 계산할 수 있다.In this way, when the internal point ν and the boundary point vi are given, the center coordinate calculation factor (λ i (v)) of each point can be calculated using Equation 4 below.
또한, 수학식 3에서 보는 바와 같이, 내부 점 ν 및 경계점 vi 사이의 관계는 중심 좌표 계산인자(λi(v))를 이용하여 정의될 수 있다. 그러나 경계점들이 원점 o를 중심으로 하는 구 면과의 교점이 아닐 경우, 상술한 바와 같은 구형 중심 좌표 알고리즘을 바로 적용할 수 없다. 이 경우, 도 20과 같이 피라미드 구 좌표계 알고리즘을 이용하여 를 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 연장선(직선 ovi)과 구의 교차점으로 구한 다음, 상기 수학식 3을 응용하면 는 하기 수학식 5로 표현할 수 있다.Additionally, as shown in Equation 3, the relationship between the internal point ν and the boundary point vi can be defined using the center coordinate calculation factor (λ i (v)). However, if the boundary points are not intersections with the spherical surface centered at the origin o, the spherical center coordinate algorithm described above cannot be directly applied. In this case, using the pyramid sphere coordinate system algorithm as shown in Figure 20 is obtained as the intersection of the sphere and the extension of the straight line (straight line ovi) connecting the point vi and the origin o, and then applying Equation 3 above, Can be expressed as Equation 5 below.
이때, 각 점의 중심 좌표 계산 인자(λpi)는 하기 수학식 6으로 계산될 수 있다.At this time, the center coordinate calculation factor (λ pi ) of each point can be calculated using Equation 6 below.
수학식 6에서,In equation 6,
원점 o를 중심으로 하는 임의의 구를 기준으로,Based on an arbitrary sphere centered at the origin o,
v는 source mesh 내부의 한 점이고,v is a point inside the source mesh,
vi는 source mesh 경계상의 한 점이고,vi is a point on the source mesh boundary,
θi는 점 v와 원점 o를 잇는 직선 및 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 사잇각이고,θi is the angle between the straight line connecting point v and origin o and the straight line connecting point vi and origin o,
는 점 v와 원점 o를 잇는 직선의 연장선에 있는 한 점이고, is a point on the extension of the straight line connecting point v and origin o,
는 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 연장선에 있는 한 점이고, is a point on the extension of the straight line connecting point vi and origin o,
는 점 v에 의해 결정되는 두 면의 사잇각이고,
는 VOVi-1면과 VOVi면의 사잇각이다. is the angle between the two sides determined by point v,
is the angle between the VOV i-1 plane and the VOV i plane.
또한, 원점 o를 중심으로 하는 구 안에서 source mesh의 경계와 내부점 vi의 관계는 중심 좌표 계산인자(λpi, λπ)를 이용하여 정의할 수 있다. 따라서, 도 21을 참조하면, source mesh의 내부점과 일대일 대응하는 target mesh의 내부점(vt)은 하기 수학식 7 및 중심 좌표 계산 인자(λpi, λπ)와 target mesh의 경계점(vt i)을 이용하여 계산할 수 있다.Additionally, the relationship between the boundary of the source mesh and the internal point vi within a sphere centered on the origin o can be defined using the center coordinate calculation factors (λ pi , λ π ). Therefore, referring to FIG. 21, the internal point (v t ) of the target mesh, which corresponds one-to-one with the internal point of the source mesh, is calculated using Equation 7 below, the center coordinate calculation factors (λ pi , λ π ), and the boundary point (v) of the target mesh. It can be calculated using t i ).
target mesh의 경계점과 내부점에 mesh 생성 알고리즘을 적용하면, 변형된 금형에 적합한 새로운 가공면을 생성할 수 있다. 또한, target mesh의 경계점에서 접선(C1)의 연속성을 보장할 수 있기 때문에 수정 가공 경계 부위의 단차를 제거할 수 있다.By applying the mesh creation algorithm to the boundary points and internal points of the target mesh, a new processing surface suitable for the deformed mold can be created. In addition, because the continuity of the tangent line (C1) can be guaranteed at the boundary point of the target mesh, steps at the border area of correction processing can be eliminated.
새로운 가공면으로부터 생성된 NC데이터를 이용하여 바로 가공할 경우 가공오차나 측정오차에 의한 단차가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성하는 단계 이후에, 가공 오차와 측정오차의 정도를 확인하기 위해, 새로운 가공면으로부터 설정값만큼 오프셋(offset)한 가공면에 대한 NC데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이후, 실제로 금형을 수정 가공하여 오차의 정도를 확인한 후, 오차값을 다시 보정하여 변형된 금형상에 추가 보정된 NC데이터를 생성함으로써 금형의 단차를 제거할 수 있다.When processing directly using NC data generated from a new machined surface, steps may occur due to processing errors or measurement errors. Therefore, in the present invention, after the step of creating a new machining surface on the deformed mold, NC data is generated for the machining surface offset by a set value from the new machining surface in order to check the degree of machining error and measurement error. Additional steps may be included. Afterwards, after confirming the degree of error by actually correcting and processing the mold, the error value is corrected again and additionally corrected NC data is generated on the deformed mold to remove the step of the mold.
본 발명의 방법을 이용하고 Microsoft visual studio 8.0과 Opengl의 환경에서 실제 금형 가공용 NC데이터를 적용하였다. 도 22와 같이 NC데이터를 입력받아 CL점의 좌표값을 임의의 z축 평면으로 투영한 후 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘을 적용하여 도 23의 결과를 얻었다. 이후 생성된 mesh를 도 24와 같이 원래의 좌표값으로 복귀시켜 3차원 공간상의 면을 생성하였다. 이후 CL점으로 생성된 mesh를 도 25와 같이 공구의 축 방향으로 공구 반경만큼 오프셋(offset)한 후, 다시 도 26과 같이 mesh의 법선벡터 반대방향으로 공구 반경만큼 offset하여 도 27과 같이 CC점으로 생성된 면 모델을 생성하였다. 또한, 도 28과 같이 앞서 생성한 면 모델로 source mesh를 생성하고, UG를 이용하여 생성한 임의의 모델을 STL 포멧으로 불러들여 target mesh를 생성하였다. 다음으로, 도 29와 같이 source mesh와 target mesh의 경계를 결정하여 mesh 병합을 수행하였으며, 그 결과를 도 30에 나타냈다.The method of the present invention was used and NC data for actual mold processing was applied in the environment of Microsoft visual studio 8.0 and OpenGL. As shown in Figure 22, the NC data was input, the coordinate value of the CL point was projected onto an arbitrary z-axis plane, and the Delaunay triangulation algorithm was applied to obtain the result shown in Figure 23. Afterwards, the generated mesh was returned to the original coordinate values as shown in Figure 24 to create a surface in three-dimensional space. Afterwards, the mesh created with the CL point is offset by the tool radius in the axial direction of the tool as shown in Figure 25, and then offset by the tool radius in the direction opposite to the normal vector of the mesh as shown in Figure 26 to reach the CC point as shown in Figure 27. A surface model was created. In addition, as shown in Figure 28, a source mesh was created using the previously created surface model, and a target mesh was created by loading a random model created using UG in STL format. Next, mesh merging was performed by determining the boundaries of the source mesh and target mesh as shown in Figure 29, and the results are shown in Figure 30.
또한, 본 발명에서 적용된 기존 NC 데이터의 가공면과 수정된 가공면의 경계점이 너무 많기 때문에, 도 31과 같이 1부터 70까지 순서대로 저장된 전체의 경계점 중에서 가공 시작점(1)을 포함한 짝수 번째의 경계점만 추출하여 하기 표 1과 같이 비교하였다. In addition, because there are too many boundary points between the machining surface of the existing NC data applied in the present invention and the modified machining surface, the even numbered boundary points including the machining start point (1) among all boundary points stored in order from 1 to 70 as shown in Figure 31. Only the results were extracted and compared as shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
나아가, 도 32에서는 기존의 NC데이터를 적용하였을 경우와 본 발명의 방법으로 생성한 수정용 NC 데이터를 적용하였을 경우의 단차 크기를 비교하였다. 기존의 NC 데이터를 적용할 경우, 수정 가공이 필요한 금형은 여러가지 요인에 의해 변형된바, 그 변형량만큼의 단차가 발생하였다. 그러나, 본 발명의 방법을 적용한 경우, 기존 NC데이터의 가공면이 변형된 금형상에 병합되어 가공부의 경계가 일치되기 때문에 단차가 발생하지 않았다. 따라서, 병합된 가공면으로부터 NC데이터를 생성하여 단차가 발생하지 않는 NC데이터를 얻을 수 있다.Furthermore, in Figure 32, the size of the step was compared when applying existing NC data and when applying NC data for correction generated by the method of the present invention. When applying existing NC data, the mold that required correction processing was deformed by various factors, and a step equal to the amount of deformation occurred. However, when the method of the present invention was applied, no step occurred because the machining surface of the existing NC data was merged into the deformed mold shape and the boundaries of the machining part were aligned. Therefore, by generating NC data from the merged machined surfaces, NC data without steps can be obtained.
상술한 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above-described technical idea of the present invention is merely illustrative, and various modifications, changes, and substitutions can be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings.
Claims (17)
금형부에 수정가공을 적용하는 수리부; 및
금형부의 수정가공 부분 및 수정 정도에 따라 수리부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부에서는,
NC데이터를 입력하는 입력단계;
입력된 NC데이터의 좌표값들을 이용하여 mesh를 생성하여 리스트에 저장하는 저장단계;
mesh의 각 점에 대한 법선벡터들을 구하는 법선벡터 생성과정; 및 각 mesh의 법선벡터들 및 공구의 반경을 이용하여 입력된 NC데이터로부터 기존 금형의 CAD 모델을 생성하는 CAD 생성과정;을 포함하여 기존 금형의 CAD 모델을 생성하는 CAD 생성단계;
생성된 기존 금형의 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계를 결정하는 가공면 경계 결정단계;
가공면의 경계와 변형 금형의 측정면(target mesh)을 이용하여, 가공면이 병합될 측정면의 경계를 결정하는 측정면 경계 결정단계; 및
가공면을 측정면으로 병합하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성하는 가공면 생성단계;를 포함하여 금형부의 수정가공 부분 및 수정 정도를 결정하는 것을 특징으로 하는, 금형 수정가공 시스템.mold department;
A repair department that applies correction processing to the mold part; and
It includes a control unit that controls the repair part according to the correction processing part of the mold and the degree of correction,
In the control unit,
An input step of inputting NC data;
A storage step of creating a mesh using the coordinate values of the input NC data and storing it in a list;
Normal vector generation process of obtaining normal vectors for each point of the mesh; and a CAD generation step of generating a CAD model of the existing mold from the input NC data using the normal vectors of each mesh and the radius of the tool. A CAD generation step of generating a CAD model of the existing mold, including;
A processing surface boundary determination step of determining the boundary of the processing surface (source mesh) of the CAD model of the existing mold created;
A measurement surface boundary determination step of determining the boundary of the measurement surface to which the processing surface will be merged, using the boundary of the processing surface and the measurement surface (target mesh) of the deformable mold; and
A mold correction machining system characterized by determining the correction processing portion and degree of correction of the mold part, including a processing surface creation step of merging the processing surface into the measurement surface to create a new processing surface on the deformed mold.
입력단계에서 입력된 NC데이터는 다수개의 3차원 공간상의 점의 좌표값인, 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
The NC data entered in the input stage is the coordinate value of a number of points in three-dimensional space, a mold correction processing system.
저장단계에서는 NC데이터의 좌표값들에 들로네(Delaunay) 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 mesh를 생성하는, 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
In the storage stage, a mold correction processing system creates a mesh by applying the Delaunay triangulation algorithm and tetrahedral division method to the coordinate values of NC data.
법선벡터 생성과정에서 mesh의 각 점에 대한 법선벡터는 하기 수학식 1을 이용하여 계산되는, 금형 수정가공 시스템.
[수학식 1]
수학식 1에서,
Vp1은 임의의 점 p1의 법선벡터이고,
n은 mesh를 구성하는 한 점 p1이 공유하는 삼각면의 개수이고,
vi는 mesh를 구성하는 한 점 p1의 공유된 삼각면의 법선벡터이다.In claim 1,
A mold correction processing system in which the normal vector for each point of the mesh in the normal vector generation process is calculated using Equation 1 below.
[Equation 1]
In equation 1,
V p1 is the normal vector of an arbitrary point p1,
n is the number of triangular faces shared by a point p1 constituting the mesh,
vi is the normal vector of the shared triangular plane of a point p1 constituting the mesh.
CAD 생성과정은 하기 수학식 2를 이용하는, 금형 수정가공 시스템.
[수학식 2]
수학식 2에서,
P는 mesh를 구성하는 임의의 한 점(P1)의 좌표값이고,
P'는 기존 금형의 CAD 모델을 구성하는 한 점(P1')의 좌표값이고,
r은 공구의 반경이고,
Vz axis는 한 점(P1)의 z절편이고,
Vnormal은 한 점(P1)의 법선벡터이다.In claim 1,
The CAD creation process is a mold modification processing system that uses Equation 2 below.
[Equation 2]
In equation 2,
P is the coordinate value of an arbitrary point (P1) constituting the mesh,
P' is the coordinate value of a point (P1') that makes up the CAD model of the existing mold,
r is the radius of the tool,
V z axis is the z-intercept of one point (P1),
V normal is the normal vector of one point (P1).
가공면 경계 결정단계는
생성된 CAD 모델을 구성하는 mesh의 모서리들 중 하나의 mesh만 포함하는 모서리를 경계 모서리로 판단하는 경계 모서리 판단과정; 및
경계 모서리들의 집합을 source mesh의 경계로 결정하는 가공면 경계 결정과정;을 포함하는, 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
The processing surface boundary determination step is
A boundary edge determination process of determining an edge containing only one mesh among the edges of the mesh constituting the generated CAD model as a boundary edge; and
A mold correction machining system including a machining surface boundary determination process of determining a set of boundary edges as the boundary of the source mesh.
측정면 경계 결정단계에서 변형 금형의 측정면(target mesh)은 변형 금형상에서 source mesh의 경계에 해당하는 위치의 스캔 데이터를 측정한 후 스캔 데이터에 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 생성되는, 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
In the measurement surface boundary determination step, the measurement surface (target mesh) of the deformed mold is determined by measuring scan data at a position corresponding to the boundary of the source mesh on the deformed mold and then applying the Delaunay triangulation algorithm and tetrahedral division method to the scan data. Created mold modification processing system.
측정면 경계 결정단계는 생성된 CAD 모델의 가공면의 경계상의 점들의 법선벡터와 변형 금형의 측정면의 교차점을 변형 금형의 측정면으로 결정하는, 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
The measurement surface boundary determination step is a mold modification processing system in which the intersection of the normal vectors of the points on the boundary of the processing surface of the generated CAD model and the measurement surface of the deformed mold is determined as the measuring surface of the deformed mold.
가공면 생성단계는
생성된 CAD 모델의 가공면(source mesh)의 경계상의 점들 및 생성된 CAD 모델의 가공면(source mesh) 내부의 점들을 이용하여 중심 좌표 계산인자들을 계산하는 계산인자 계산과정;
계산된 중심 좌표 계산인자 및 변형 금형의 측정면(target mesh)의 경계상의 점들을 이용하여 변형 금형의 측정면 내부의 점들을 계산하는 측정면 내부점 계산과정; 및
변형 금형의 측정면의 경계상의 점들 및 변형 금형의 측정면 내부의 점들을 이용하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성하는 가공면 생성과정;을 포함하는, 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
The processing surface creation stage is
A calculation factor calculation process of calculating center coordinate calculation factors using points on the boundary of the source mesh of the generated CAD model and points inside the source mesh of the generated CAD model;
A measurement surface internal point calculation process of calculating points inside the measurement surface of the deformed mold using the calculated center coordinate calculation factors and points on the boundary of the measurement surface (target mesh) of the deformed mold; and
A mold correction machining system comprising: a machining surface creation process of creating a new machining surface on the deformable mold using points on the boundary of the measurement surface of the deformable mold and points inside the measurement surface of the deformable mold.
계산인자 계산과정에서 각각의 중심 좌표 계산인자(λpi)는 하기 수학식 6으로 계산되는, 금형 수정가공 시스템.
[수학식 6]
수학식 6에서,
원점 o를 중심으로 하는 임의의 구를 기준으로,
v는 source mesh 내부의 한 점이고,
vi는 source mesh 경계상의 한 점이고,
θi는 점 v와 원점 o를 잇는 직선 및 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 사잇각이고,
는 점 v와 원점 o를 잇는 직선의 연장선에 있는 한 점이고,
는 점 vi와 원점 o를 잇는 직선의 연장선에 있는 한 점이고,
는 점 v에 의해 결정되는 두 면의 사잇각이고,
는 vovi-1면과 vovi면의 사잇각이다.In claim 10,
A mold correction processing system in which each center coordinate calculation factor (λ pi ) in the calculation factor calculation process is calculated using Equation 6 below.
[Equation 6]
In equation 6,
Based on an arbitrary sphere centered at the origin o,
v is a point inside the source mesh,
v i is a point on the source mesh boundary,
θ i is the angle between the straight line connecting point v and origin o and the straight line connecting point v i and origin o,
is a point on the extension of the straight line connecting point v and origin o,
is a point on the extension of the straight line connecting point v i and origin o,
is the angle between the two sides determined by point v,
is the angle between the vov i-1 plane and the vov i plane.
가공면 생성과정은 target mesh의 경계상의 점들 및 target mesh 내부의 점들에 들로네(delaunay) 삼각화 알고리즘 및 사면체 분할법을 적용하여 변형 금형상의 새로운 가공면을 생성하는, 금형 수정가공 시스템.In claim 10,
The machining surface creation process is a mold modification machining system that creates a new machining surface on the deformed mold by applying the Delaunay triangulation algorithm and the tetrahedral division method to the points on the boundary of the target mesh and the points inside the target mesh.
측정면 내부점 계산과정에서 각각의 target mesh 내부의 점(vt)은 하기 수학식 7로 계산되는, 금형 수정가공 시스템.
[수학식 7]
수학식 7에서,
vt i는 target mesh 경계상의 한 점이고,
λπ는 vt i의 중심 좌표 계산인자(λpi)이다.In claim 10,
A mold correction processing system in which, in the process of calculating the internal points of the measuring surface, the points (v t ) inside each target mesh are calculated using Equation 7 below.
[Equation 7]
In equation 7,
v t i is a point on the target mesh boundary,
λ π is the central coordinate calculation factor (λ pi ) of v t i .
가공면 생성단계 이후에,
생성된 새로운 가공면으로부터 설정값만큼 오프셋(offset)한 가공면에 대한 NC데이터를 생성하여 오차보정을 한 후 가공하는 단계;를 더 포함하는, 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
After the processing surface creation step,
A mold correction machining system further comprising: generating NC data for a machining surface offset by a set value from the generated new machining surface, correcting errors, and then processing the machining surface.
금형부의 수정가공이 필요한 부분을 스캔하는 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 수정가공 시스템.In claim 1,
A mold correction processing system further comprising a measuring unit that scans parts of the mold that require correction processing.
측정부는 터치프루브 또는 이동식 스캐너인 것을 특징으로 하는 금형 수정가공 시스템.In claim 16,
A mold correction processing system characterized in that the measuring part is a touch probe or a mobile scanner.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20180020806 | 2018-02-21 | ||
| KR1020180020806 | 2018-02-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190100836A KR20190100836A (en) | 2019-08-29 |
| KR102575356B1 true KR102575356B1 (en) | 2023-09-08 |
Family
ID=67776019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180091472A KR102575356B1 (en) | 2018-02-21 | 2018-08-06 | Method for minimization of step in mold repair machining and system of mold repair machining |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102575356B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113538697B (en) * | 2021-07-22 | 2024-01-02 | 内蒙古科技大学 | Method and device for repairing hot bed creep effect depression, storage medium and terminal |
| CN117272422B (en) * | 2023-10-29 | 2024-08-13 | 裕克施乐塑料制品（太仓）有限公司 | Precise trimming deformation processing method for die flatness |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009211255A (en) | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Honda Motor Co Ltd | Die working data changing method |
| JP2010009574A (en) | 2008-05-30 | 2010-01-14 | Nippon Yunishisu Kk | Metal mold design device and method thereof |
| JP5149451B1 (en) | 2012-06-28 | 2013-02-20 | 株式会社横河技術情報 | NC data editing system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5149451B1 (en) * | 1976-01-20 | 1976-12-27 | ||
| KR100690691B1 (en) | 2003-09-17 | 2007-03-09 | 학교법인 영남학원 | Volume error compensation system of machine tool |
-
2018
- 2018-08-06 KR KR1020180091472A patent/KR102575356B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009211255A (en) | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Honda Motor Co Ltd | Die working data changing method |
| JP2010009574A (en) | 2008-05-30 | 2010-01-14 | Nippon Yunishisu Kk | Metal mold design device and method thereof |
| JP5149451B1 (en) | 2012-06-28 | 2013-02-20 | 株式会社横河技術情報 | NC data editing system |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Su-Jin Kim et al. 'Incomplete mesh offset for NC machining'. Journal of Materials Processing Technology 194(2007), pp.110-120. |
| 변기석. '금형 수정 형상을 반영한 NC 가공데이터 자동 수정 방법에 관한 연구'. 영남대학교 기계공학과 석사학위논문, 2017.08. |
| 안정환 외 1명. '메쉬 병합과 분할 방법에 기반을 둔 3차원 물체의 점진적 표현 방법'. Telecommunications Review, 제8권 제3호, 1998.05., pp.358-365. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190100836A (en) | 2019-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yilmaz et al. | A repair and overhaul methodology for aeroengine components | |
| CA2714697C (en) | System, method, and apparatus for repairing objects | |
| KR101250163B1 (en) | Process for creating from a mesh an isotopologic set of parameterized surfaces | |
| US8881392B2 (en) | Method of repairing machined components such as turbomachine blades or blades of blisks | |
| US20120206457A1 (en) | Methods and Systems for Generating Continuous Surfaces from Polygonal Data | |
| US20140063038A1 (en) | Method and device for forming surface treatment data | |
| Haipeng et al. | Generation and optimization of slice profile data in rapid prototyping and manufacturing | |
| KR102575356B1 (en) | Method for minimization of step in mold repair machining and system of mold repair machining | |
| Hascoët et al. | Automated identification of defect geometry for metallic part repair by an additive manufacturing process | |
| Hur et al. | STL file generation with data reduction by the delaunay triangulation method in reverse engineering | |
| Dhanda et al. | Adaptive tool path planning strategy for freeform surface machining using point cloud | |
| Chuang et al. | A new approach to z-level contour machining of triangulated surface models using fillet endmills | |
| Docampo-Sanchez et al. | Towards fully regular quad mesh generation | |
| WO2006097926A2 (en) | Methods and systems for creating and altering cad models | |
| US8994724B2 (en) | Methods and systems for generating continuous surfaces from polygonal data | |
| CN110153582A (en) | Welding scheme generation method, device and welding system | |
| CN113253675B (en) | Two-dimensional-oriented three-axis tool location point operation method and system | |
| JP2009211255A (en) | Die working data changing method | |
| Peng et al. | The algorithms for trimmed surfaces construction and tool path generation in reverse engineering | |
| Poyraz et al. | Investigation of Free-Form Surface Reconstruction Techniques for Reverse Engineering of Worn-Out Gas Turbine Blades: A Case Study | |
| JP6894591B2 (en) | Measurement data generator, machining program generation system, measurement data generation method | |
| Gao et al. | Cavity vertex regeneration through optimal energy model for restoration of worn parts | |
| Peng et al. | Direct tool path regeneration for physical object modification from digitized points in reverse engineering | |
| JPH04205210A (en) | Tool control method of nc machine tool | |
| JP2822194B2 (en) | Method and apparatus for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional shape model using a computer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20180806 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20210705 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20180806 Comment text: Patent Application |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20221201 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20230609 |
|
| PG1601 | Publication of registration |