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KR100434025B1 - 스텝-엔씨(ｓｔｅｐ-ｎｃ) 용 파트 프로그램을 자동생성하는 방법 - Google Patents

스텝-엔씨(ｓｔｅｐ-ｎｃ) 용 파트 프로그램을 자동생성하는 방법 Download PDF

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KR100434025B1
KR100434025B1 KR10-2001-0088899A KR20010088899A KR100434025B1 KR 100434025 B1 KR100434025 B1 KR 100434025B1 KR 20010088899 A KR20010088899 A KR 20010088899A KR 100434025 B1 KR100434025 B1 KR 100434025B1
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South Korea
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cnc
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이병언
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학교법인 포항공과대학교
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Abstract

본 발명은 국제규격인 ISO 14649에 의한 데이터 모델을 이용하여 STEP-NC(STEP-Compliant Data Interface for Numeric Controls) 제어기에 사용하기 위한 SFP(shop-floor programming) 시스템 및 STEP-NC 제어기에 사용하기 위한 파트 프로그램(part program)을 생성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 어떠한 가공 대상에 대하여 STEP(Standard for the Exchange of Product Model)에 기반한 CAD 데이터를 입력하여, 상기 CAD 데이터로부터 ISO 14649에 의해 정의된 데이터 모델을 생성하고, 상기 데이터 모델로 특징지어지는 가공형상의 기공 공정에 대한 계획을 수립 한 후, 상기 가공 공정에 사용되는 모든 공정 데이터를 포함하는 파트 프로그램을 생성한다. 본 발명은, ISO 14649에 의한 데이터 모델의 모든 정보를 충분히 활용하기 위하여, 오프라인(off-line)에서 독립적으로 수행되던 CAD/CAPP/CAM 기능을 포함으로써 CNC(Computer-based Numerical Control) 제어기 상에서 용이하게 STEP-NC용 파트 프로그램을 생성할 수 있다는 이점을 가진다.

Description

스텝-엔씨(ＳＴＥＰ-ＮＣ) 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법{METHOD FOR AUTOMATICALLY GENERATING PART PROGRAM FOR USE IN STEP-NC}
본 발명은 ISO 14649 데이터 모델을 이용하여 STEP-NC 용 SFP(Shop-Floor Programming) 시스템 및 STEP-NC 용 파트 프로그램(part program)을 생성하는 방법에 관한 것이다.
SFP 시스템이란, 오프라인 상태에서 CNC(Computer-based Numerical Control) 장치와 독립적으로 운용되는 CAD/CAM 시스템의 기능을 작업현장(shop-floor)에서 수행할 수 있도록, CNC 장치 상에서 손쉽게 파트 프로그램을 작성하고 검증할 수 있는 일체의 기능을 보유한 시스템을 말한다. 종래에는 ISO 6983에 따른 G 코드를 이용하여 파트 프로그램을 생성하는 SFP 시스템이 몇몇 CNC 제조 회사에 의하여 개발되었는데, 이들 SFP 시스템은 그 회사의 수치제어 장치에만 사용할 수 있는 대화형 SFP 시스템의 형태로 구현되어 있다. 예를 들어, 이러한 SFP 시스템으로는 Siemens사의 Blue-print/Support 프로그래밍과 WOP 시스템, FANUC사의 Super-CAP시스템, MAZAK사의 대화형 프로그래밍 시스템, YASNAC사의 Compact 프로그래밍 시스템 등이 있다.
앞서 언급한 ISO 6983은 가공공정에서 NC(Numerical Control)장치의 데이터 인터페이스 표준으로서 현재 널리 사용되고 있으나, 이 표준은 단지 축의 움직임(G-code)와 스위칭 명령(M-code)들에 대해서만 정의하고 있는 저급수준의 국제규격이라 할 수 있다. 이러한 저급수준의 명령으로는 후처리기(post-processor)가 엄청난 크기의 파트 프로그램을 생성시켜야만 하고, 생성된 파트 프로그램은 유지관리 및 해독이 매우 힘들다. 게다가 이러한 규격은 단지 선형 또는 원호운동에 대해서만 지원하고 있어, 좀더 복잡한 형태의 기하, 예를 들면, 스플라인 등에 대해서는 사용할 수 없는 문제점이 있다. 몇몇 CNC 제조회사에서는 그들만의 고급수준의 명령을 ISO 6983 표준에 추가함으로써 이러한 문제를 해결하고 있다. 그러나, 각 업체들만의 고유한 규격으로 인하여 파트 프로그램의 호환성이 감소되는 문제점을 가지고 있다. 또한, ISO 6983에 따른 G 코드를 이용하여 작성된 파트 프로그램을 생성하는 방법은 기계 축 움직임과 스위치 명령에 의한 수동적 제어만을 수행하기 때문에, 파트 프로그램에 가공형상의 특징, 가공절차, 가공방법, 절삭공구, 가공기술, 형상정보와 같은 다양한 생산 정보를 표현할 수 없는 한계를 가지고 있다.
ISO 14649 표준은 상기한 ISO 6983의 문제점을 해결하기 위한 대안으로 제시되었으며, 종래의 G 코드를 이용한 파트 프로그램과 다른 새로운 형태의 파트 프로그램에 다양한 생산 정보를 표현하는 방법을 정의하고 있다. CAD/CAM 시스템과CNC들 사이의 상호 교환 가능한 인터페이스를 정의하기 위해 제정된 ISO 14649는 STEP(Standard for the Exchange of Product Model)의 정의를 그대로 수용하거나, STEP의 정의를 CNC에 맞게 구체화시킨 형태이다. 이에 따라, ISO 14649에 따른 시스템은 STEP이 가지는 장점인 미래의 데이터 및 타 시스템과의 호환성을 가지며, 현재 STEP을 교환 정보 모델로 사용하는 CAD/CAM 시스템에서 생성된 정보를 사용할 수 있다. 또한, 시스템 내의 파트 프로그램의 수정이 쉬워지고, 파트 프로그램은 구조적이고 계층적인 인터페이스 문법을 가질 수 있게 된다.
한편, ISO 6983에 따른 종래의 G 코드를 이용하여 작성되는 파트 프로그램은 형상가공 작업자가 직접 작성하거나, 오프라인 CAM 시스템에서 생성된 후 기계 작업자의 수정을 거치거나, CNC 제어기 내에 포함된 대화형 프로그래밍 시스템에 의해 생성된다. 따라서, 복잡한 형상을 가공하기 위한 것이 아닌, 비교적 단순한 형상을 가공하기 위한 파트 프로그램의 경우, 숙련된 기계 작업자가 수동적으로 파트 프로그램을 작성하고 수정하는 방식이 사용된다.
그러나, ISO 14649에 따른 STEP-NC에 사용하기 위한 파트 프로그램은 그 프로그램 내에 특징형상, 가공절차, 가공방법, 절삭공구, 가공기술, 형상정보와 같은 다양한 생산 정보를 표현해야 할 뿐만 아니라, 이들 생산 정보를 정의하는 파라미터를 정해진 문법에 따라 정확히 기술하여야 한다. 즉, G 코드에 의해 생성된 파트 프로그램의 경우와는 다르게, 숙련된 작업자라 할지라도 복잡한 형상 가공을 위한 것 뿐만 아니라 단순한 형상 가공을 위한 파트 프로그램조차 직접 작성하는 것이 어렵게 되는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해서, STEP-NC에 사용하기 위한 파트 프로그램을 자동적으로 생성하는 기술적 방법이 필요하다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, STEP에 따라 생성된 CAD 데이터로부터 STEP-NC에 사용하기 위한 파트 프로그램 및 CNC의 내부 데이터를 자동 생성하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 STEP-NC 용 SFP 시스템의 입출력 및 제어 메커니즘을 설명하는 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 STEP-NC 용 SFP 시스템의 구조를 나타내는 블록도,
도 3은 도 2의 A1을 상세화하여, STEP-NC 인터프리터 및 STEP 인터프리터를 설명하는 블록도,
도 4는 도 2의 A2를 상세화하여, 가공형상의 특징을 인식하는 절차를 설명하는 블록도,
도 5는 CNC와 일체화된 SFP(Built-in SFP) 시스템과 CNC와 분리된 SFP(External SFP) 시스템의 예를 비교하는 도면,
도 6은 ISO 14649에 의한 파트 프로그램 인터프리터의 구조를 나타내는 블록도,
도 7은 STEP-NC 용 SFP 시스템의 주요 구성요소를 나타내는 도면,
도 8은 STEP-NC 용 코드 뷰어에서 수행되는 처리과정을 나타내는 도면,
도 9는 패턴에 기초한 방식을 이용하여 ISO 14649에 따른 가공형상의 특징을 인식하는 과정을 설명하는 도면,
도 10은 힌트에 기초한 방식을 이용하여 ISO 14649에 따른 가공형상의 특징을 인식하는 과정을 설명하는 도면,
도 11은 가공형상의 특징들 사이에 간섭이 발생하는 경우의 비선형공정계획을 설명하는 도면,
도 12는 메모리에 저장되어 있는 ISO 14649에 따른 인스턴스로부터 물리파일을 생성하는 과정을 설명하는 도면.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 ISO 14649에 기반한 SFP 시스템에서 STEP-NC 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법은, STEP에 따라서 생성된 물리 파일이나, ISO 14649에 따라서 생성된 파트 프로그램을 해석하여 형상 모델링 커널 데이터를 생성하는 단계, 상기 형상 모델링 커널의 데이터로부터 가공특징형상을 인식하는 단계, 상기 가공특징형상에 기초하여 ISO 14649에 따른 공정계획을 수립하는 단계, 상기 공정계획을 편집하는 단계, 상기 편집된 공정계획으로부터 ISO 14649에 따른 파트 프로그램을 생성하는 단계, 상기 파트 프로그램에 정의된 가공특징형상 정보에 기초하여 공구경로를 생성하는 단계, 상기 생성된 공구경로를 CNC 내에서 검증하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 STEP-NC 용 SFP 시스템의 입출력 및 제어 메커니즘을 나타낸다. 본 발명에 따르면, 가공될 최종 형상을 정의하는 STEP 물리 파일을 입력으로 하고, ISO 14649 Part 10, 11, 111과 ISO 10303 Part 21, 42, 203, 22, 23을 참조하여, ISO 14649 파트 프로그램을 생성한다. 본 발명에 따른 일련의 과정은 생산 엔지니어, ISO 14649에 따른 공구경로 생성기, 공정계획 소프트웨어 프로그램에 의해 제어된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기본적인 출력은 ISO 14649 파트 프로그램이지만, 종래의 기술과의 호환성을 위해 ISO 6983 G 코드 파트 프로그램이 출력될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 SFP 시스템이 CNC에 내장된 경우, ISO 14649 파트 프로그램의 해석 과정을 줄이고 SFP 시스템과 CNC를 일체화 형태로 구축하기 위해, CNC 모터를 구동하는 CNC 내부 데이터가 출력될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 SFP 시스템을 상세화한 것이다. 먼저, 해석기(interpreter)(A1)가 최종적인 가공 형상 정보를 나타내는 STEP 물리 파일 또는 ISO 14649 파트 프로그램을 입력받는다.
도 6은 도 2에 도시된 해석기(A1)와 같은 ISO 14649 파트 프로그램 해석기의 구조의 예를 도시한다. 도 6에 대한 설명은 다음과 같다. ISO 14649 스키마(601)에 일대일 대응하는 C++ 클래스 파일들(602)을 설계, 작성한다. 스키마(601)는 STEP 파트 21 물리 파일 형식에 따르는 데이터 파일의 구조를 나타내고, 클래스 파일은 클래스의 인스턴스(instance)의 구조를 나타낸다. 곧, STEP 파트 21에 따르는 물리 파일의 데이터(603)가 해당하는 클래스의 인스턴스(604)로 변환된다. 상기 변환은 물리 파일(605)을 읽고 컴파일하여, 스키마(601)에 정의된 엔티티에 해당하는 클래스의 인스턴스(604)를 생성하고, 엔티티의 특성 인자들을 참조하여 인스턴스(604)의 멤버들에 값을 설정하는 방식으로 이루어진다. ISO 10303 물리 파일에 대한 데이터 해석과정은, ISO 14649 스키마 대신 ISO 10303 스키마를 사용하는 것을 제외하고는, 상기한 절차와 동일한 방법으로 수행된다.
도 3은 도 2에 도시된 해석기(A1)를 상세화하여 나타내고 있다.
STEP 해석기(A11)는 도 2 및 도 6을 참조하여 설명된 상기한 일련의 절차들의 일부를 수행하는 부분이다. STEP 해석기(A11)는, 그것의 입력이 ISO 14649인 경우, 출력으로 workingstep 정보를 갖게되고, 입력이 STEP 물리 파일인 경우, 출력으로 가공특징형상 정보 또는 형상의 기하(geometry) 및 위상(topology) 정보가 된다. STEP 해석기(A11)의 출력이 가공특징형상 정보일 때는, 입력으로 제공되는 STEP 물리 파일이 AP224의 데이터인 경우이고, 그 출력이 형상의 기하 정보 및 위상 정보일 때는, STEP 물리 파일이 AP203 또는 AP214의 데이터인 경우이다. STEP 해석기(A11)의 출력이 가공특징형상인 경우, 다음 단계는 도 2에 도시된 공정 계획 생성기(A3)에서 수행되며, 그 출력이 workingstep 정보인 경우, 다음 단계는 도 2에 도시된 workingstep정보 편집기(A4)에서 수행된다.
상기에서 STEP 해석기(A11)의 출력이 workingstep 정보인 경우에는, STEP 해석기(A11)가 이미 생성된 ISO 14649 파트 프로그램을 읽어서, 그 파트 프로그램에 특정 정보를 추가, 삭제, 수정하는 등의 편집을 수행하는 경우가 된다. 그 출력이 가공특징형상인 경우는, STEP 해석기(A11)의 입력인 STEP 물리 파일이 특징형상 기반 CAD 시스템에서의 최종 가공 형상인 AP224데이터로 구성되는 경우인데, 이때 AP224의 특징형상은 설계특징형상이므로 이를 가공특징형상으로 변환하는 작업이 필요하다. STEP 해석기(A11)의 출력이 형상의 기하 정보 및 위상 정보인 경우에는,이들 정보로부터 가공특징형상 정보를 추출하기 위해, 미리 형상을 구성하는 단계인 다음 단계는 도 3에 도시된 STEP-형상 모델링 커널 데이터 변환기(A12)에서 수행된다.
STEP-형상 모델링 커널 데이터 변환기(A12)는 STEP 표준에 따라 정의된 기하 정보 및 위상 정보를 형상 모델링 커널의 데이터로 변환하는 기능을 수행한다. 형상 모델링 커널은 SFP 시스템에서 최종 가공 형상에 대한 데이터를 메모리에 저장 및 가시화하여, 추후에 상기 데이터를 토대로 가공특징형상이 자동으로 인식될 수 있도록 한다. STEP-형상 모델링 커널 데이터 변환기(A12)의 출력으로써 형상 모델링 커널 데이터가 생성되면, 이 데이터는 도 2에 도시된 가공특징형상 인식 모듈(A2)에 입력된다. 도 4는, 상기 가공특징형상 인식 모듈(A2)의 구조를 자세히 나타낸 것으로서, 형상 모델링 커널 데이터를 가시화하고, 이로부터 가공특징형상을 인식하고, 가공특징형상의 유효성을 검사하는 수단들을 도시하고 있다. 가공특징형상 인식 모듈(A2)은 형상 모델링 커널 데이터의 패턴에 기초한(pattern-based) 방법 또는 힌트에 기초한(hint-based) 방법을 적용하여 ISO 14649에 따라 정의된 가공특징형상을 인식한다.
도 9는, 가공특징형상 인식 모듈(A2)에서 사용하는 인식 방법 중에서 패턴에 기초한 방법을 사용하는 경우에, 3가지 형태의 슬롯(slot)의 기하 정보 및 위상 정보를 그래프로 도시하고 있다. 도 10a는, 힌트에 기초한 방법을 사용하는 경우에, 다른 가공특징형상인 pocket의 기하 정보 및 위상 정보를 그래프로 나타낸 것이며, 도 10b는 이 경우에 적용되는 힌트에 기초한 방법의 알고리즘을 보여준다.
가공특징형상 인식기(A2)는 가공특징형상을 인식한 다음, 인식된 가공특징형상을 정의하는 파라미터들을 자동 추출한다. 이 파라미터들은 가공특징형상을 정의하는 충분한 정보를 포함하며, 추후에 가공의 공구경로를 생성하는 데 사용된다. 자동 추출되는 가공특징형상의 파라미터들은 기본적으로는 ISO 14649에 정의된 것이다. 그러나, 가공특징형상 인식기(A2)는 그러한 파라미터 외에 가공특징형상의 인접관계 등의 ISO 14649에 정의되지 않은 추가 파라미터들을 추출하여, 이들이 추후에 공구경로 생성에 사용되어지도록 할 수 있다. 한편, 현재의 형상인식 기술을 사용해서는 특징형상간 간섭이 있는 경우와 같은 복잡한 형상이 자동으로 인식되지 않기 때문에, 이 경우에는 그 형상을 가시화한 후, 사용자가 수동으로 가공특징형상을 지정하거나, 사용자가 대화식으로 가공특징형상을 인식할 수 있도록 한다. 특히, 가공특징형상간에 간섭이 있는 경우에는 가공특징형상의 해석에 따라 다른 형상이 인식될 수 있고, 이러한 정보가 공정계획을 수립하는 단계에서 사용되면 비선형공정계획이 수립되는 결과를 얻게 된다.
도 11a는 가공특징형상간에 간섭이 있는 경우의 최종 가공 형상을 나타내며, 도 11b는 이 경우의 가공특징형상의 해석결과와 각 결과에 해당하는 가공 오퍼레이션(machining operation)을 나타내며, 도 11c는 workingstep의 비선형적인 실행순서를 나타낸 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가공특징형상 인식기(A2)에 의해 인식된 가공특징형상은 공정계획 생성기(A3)에 입력된다. 공정계획의 수립의 과정은, 각 가공특징형상에 가공 오퍼레이션(machining operation)을 할당하고, 가공 오퍼레이션의 공정 데이터를 설정하고, 가공특징형상과 가공 오퍼레이션으로부터 workingstep을 설정하고, 그러한 설정결과에 따라 workingstep을 여러 그룹으로 분류한 다음, workingstep들 각각의 실행 순서를 정하는 순서로 이루어진다.
상기한 공정계획 수립 과정의 각 순서를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저 각각의 가공특징형상에 황삭(rough cutting), 중삭(semi-finish cutting) 또는 정삭(finish cutting) 중의 하나의 가공 오퍼레이션을 설정한다. 다음에 각각의 가공 오퍼레이션에 절삭 공구 정보, 기본 가공 패턴을 나타내는 가공 전략, 공구의 접근 및 퇴각 방법, 절삭깊이, RPM, feed rate 등의 절삭 조건, 공구 경로간 연결 방법, 절삭유 사용 여부 등의 공정 데이터를 설정한다. 그리고, 각각의 가공특징형상과 가공 오퍼레이션을 묶어서 workingstep을 설정한 후, 가공 가능성, 사용 공구, workingstep간 공구 경로의 연결 등의 정보를 고려하여 몇 가지 setup이 필요한가를 계산한다. 상기 setup은 workingstep을 여러 그룹으로 분리하는 기준이 되고, workingstep간의 실행 순서를 결정하는 데 있어서 중요한 기준으로 작용한다.
도 11c을 참조하여 설명된 바와 같이, 가공특징형상간의 간섭이 있는 경우에, 상기의 공정계획 수립 과정에서 생성된 공정계획은 처음부터 끝까지 순차적으로 진행되는 선형적인 형태가 아니라, 여러 가지의 가능한 실행 경로를 가지는 비선형적인 형태가 될 수 있다. 또한, 상기한 공정계획 수립 과정에서 가공특징형상에 가공 오퍼레이션을 설정하고, 각 가공 오퍼레이션에 공정 데이터를 설정하는 과정에서, 사용자가 모든 데이터를 일일이 지정하는 대신, 전문가 시스템이 사용되어 이 전문가 시스템이 추론을 통해 적절한 데이터를 제시하고, 이렇게 제시된 데이터를 사용할 것인지를 사용자가 결정하는 방법이 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 공정계획 생성기(A3)의 출력인 workingsteps는, PSG(Process Sequence Graph)를 사용하여 표현될 수 있는 실행 순서 정보가 포함된 workingsteps를 의미한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 해석기(A1)의 출력이 workingsteps인 경우, 이 workingsteps은 workingstep 편집기(A4)에 입력된다. Workingstep 편집기(A4)에서는 이미 생성된 ISO 14649 파트 프로그램을 생산 엔지니어가 검증 혹은 수정하는 기능이 수행된다. 본 발명에서, 상기 workingstep은 ISO 14649에 따라 정의된 엔터티(entity)인 workingstep만을 의미하는 것이 아니라, workingstep 뿐만아니라 workingstep을 이루는 가공특징형상 정보, 가공 오퍼레이션, 또 가공 오퍼레이션을 정의하는 공정 데이터, 가공 순서 등을 포함하는 것으로서, workingstep을 추적하여 얻을 수 있는 모든 정보를 의미한다. 즉, 본말명의 workingstep은 workingstep이라는 객체를 이용하여 표현되는 파트 프로그램 전체를 나타낸다. 생산 엔지니어가 workingstep을 이용하여 작성된 ISO 14649 파트 프로그램을 검증 혹은 수정하는 경우에는, 파트 프로그램에 정의된 가공특징형상을 시각적으로 확인할 수 있는 GUI(Graphic User Interface)를 이용하는 것이 편리하다.
본 발명에서는 ISO 14649 파트 프로그램의 검증 또는 수정의 편리성을 높이기 위하여, 도 8에 도시된 것과 같이, 파트 프로그램에 정의된 가공 특징형상을 3D 형상으로 재구성하여, 시각적으로 확인하는 방법이 제공된다. 본 발명에서 이와 같은 기능은 Code Viewer라 불리는 모듈(도 2의 A6)에 의해 수행된다. 또한, Code Viewer는, 생산 엔지니어가 3D화면에서 가공특징형상을 선택하고 특징형상 파라미터를 확인한 다음 그 파라미터를 수정하면, 그 결과를 즉각 3D 화면에 나타내는 기능을 수행한다. 생산 엔지니어가 가공 순서를 검증 및 수정할 때는, 그 가공 순서가 테이블의 형태나 2D 화면에 그래프(즉, PSG)의 형태로 보여진다. 가공 순서가 PSG의 형태로 표현되는 경우, 생산 엔지니어는 그래프의 각 노드를 drag-and-drop 방식으로 움직이고, 아크의 연결을 변경하는 방식으로 가공순서를 변경할 수 있다.
도 2에 도시된 ISO 14649 파트 프로그램 생성기(A5)는 ISO 14649 파트 프로그램을 생성하는 기능을 수행한다. 파트 프로그램의 데이터 부분은 인스턴싱된 모든 엔티티의 메모리 주소와 객체와 인덱스간의 엔티티-인덱스 맵을 순차적으로 포함하고 있다. 상기 맵은 가공특징형상, 가공 오퍼레이션, 가공 전략, 절삭 공구 등에 각각 대응하여 존재하는데, 이러한 맵들을 순차적으로 파일에 저장하면 파트 프로그램의 데이터 부분이 완성된다. 파트 프로그램의 헤더 부분은 사용자가 입력한 부가 정보에 따라 별도로 생성된다. 도 12는 가공 오퍼레이션의 엔티티-인덱스 맵의 구조의 예를 보여준다. 상기한 바와 같이 파트 프로그램의 데이터 부분과 헤더 부분이 생성됨으로써 ISO 14649 파트 프로그램이 완성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 SFP 시스템의 또 다른 출력은 G 코드 파트 프로그램이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 SFP 시스템은 ISO 14649에 기반한 CNC(STEP-compliant CNC) 뿐만아니라 구형 CNC에도 장착될 수 있다. G 코드 파트 프로그램을 생성하기 위해서는, ISO 14649 파트 프로그램으로부터 공구경로가 생성되어야 한다. 도 2에 도시된 G 코드 변환기(A7)는 이러한 공구 경로 생성의 기능을 수행한다. G 코드 변환기(A7)는 본 발명에 의한 SFP 시스템과 일체화된 형태로 구현되거나 별개의 서브 모듈로 구현될 수 있다. G 코드 변환기(A7)가 SFP 시스템과 일체화된 형태로 구현되는 경우에, G 코드 변환기(A7)는 ISO 14649 파트 프로그램 생성기가 생성한 파트 프로그램 데이터 파일을 이용하지 않고, 메모리 상의 데이터를 곧바로 이용하여 공구경로를 생성한다. G 코드 변환기(A7)가 SFP 시스템과 별개의 서브 모듈의 형태로 구현되는 경우에는, G 코드 변환기(A7)는 ISO 14649 파트 프로그램 생성기가 생성한 파트 프로그램 데이터 파일을 이용하여 공구경로를 생성하고, 이를 위하여 상기 ISO 14649 파트 프로그램 해석기(A1)를 이용한다. G 코드 변환기(A7)는 ISO 14649 파트 프로그램에 지정된 명령에 따라 이에 해당 공구경로를 생성하지만, 파트 프로그램에 가공특징형상간의 공구경로 연결방법 등이 명시적으로 지정되어 있지 않은 경우에는 가공특징형상 정보를 참조하여 안전한 연결경로를 자동 생성한다.
본 발명에 따른 SFP 시스템이 CNC와 일체화되어 구현되는 경우에는, G 코드 변환기(A7)는, 구형 CNC를 위한 G 코드 파트 프로그램 외에, CNC 내에서만 사용되는 포맷를 갖는 CNC 내부 데이터를 출력으로 갖게 되며, 이 CNC 내부 데이터는 스위칭 명령을 포함한 공구 경로 정보를 나타낸다. 이 CNC 내부 데이터는 추후에 별도의 변환 과정을 거치지 않고 CNC의 축을 직접 구동하는 명령으로 사용될 수 있도록, 도 2에 도시된 검증기(A8)에 의해 검증된다. 검증기(A8)에 의해 수행되는 검증과정에는, 3D 시각화를 통하여 공구경로의 궤적을 추적 및 확인하는 와이어 시뮬레이션 방법, 또는 소재와 공구경로의 궤적 볼륨에 불리언 작업(차집합 연산)을 수행하여 검증하는 솔리드 시뮬레이션 방법이 사용된다. 특히, 솔리드 시뮬레이션 방법은 설계 형상과 가공 형상간의 비교를 통해 과삭 및 미삭의 여부를 명확히 계산할 수 있다. 설계 형상과 가공 형상 간의 비교에는 dexel, Z-map과 같은 이산모델간의 비교 방법을 사용한다. B-Rep 모델간 비교는 계산이 어렵고, 시간이 많이 소요되어 CNC 내에 구현하기 곤란하다.
도 5는 CNC와 일체화되어 구현된 SFP(Built-in SFP) 시스템과 CNC와 분리되어 구현된 SFP(External SFP) 시스템의 사용상의 차이점의 한 예를 보여준다. Built-in SFP의 경우, SFP는 가공특징형상 DB, 가공지식 DB, 기계자원DB, 가공공정DB를 CNC와 공유하며, ISO 14649 파트 프로그램을 생성하는 대신에 PSG를 직접 CNC에 전달할 수 있다.
본 발명은 특정 실시예에 의해 설명되었지만, 이것은 본 발명의 범위가 상기한 내용에 한정되는 것을 의도하는 것은 아니며, 아래의 특허청구범위에 정의된 발명의 정의를 벗어나지 않는 한도에서 다양한 변경이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 STEP-NC용 SFP (shop-floor programming) 시스템 및 STEP-NC용 파트 프로그램을 생성하는 방법에 의하면, CNC 제어기 내에서 생성된 형상정보로부터 최종적으로 가공할 특징형상을 자동 인식하고, 각 특징형상의 가공방법, 가공 절차, 가공 기술, 절삭 공구를 설정함으로써, STEP-NC 용 파트 프로그램을 자동으로 생성할 수 있는 이점을 가진다.

Claims (6)

  1. ISO 14649에 기반한 SFP 시스템에서 STEP-NC 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법에 있어서,
    STEP에 따라서 생성된 물리 파일이나, ISO 14649에 따라서 생성된 파트 프로그램을 해석하여 기하형상 모델링 커널 데이터를 생성하는 단계,
    상기 기하형상 모델링 커널의 데이터로부터 가공특징형상을 인식하는 단계,
    상기 가공특징형상에 기초하여 ISO 14649에 따른 공정계획을 수립하는 단계,
    상기 공정계획을 편집하는 단계,
    상기 편집된 공정계획으로부터 ISO 14649에 따른 파트 프로그램을 생성하는 단계,
    상기 파트 프로그램에 정의된 가공특징형상 정보에 기초하여 공구경로를 생성하는 단계,
    상기 생성된 공구경로를 CNC 내에서 검증하는 단계를 포함하는 스텝-엔씨(STEP-NC) 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정계획을 수립하는 단계는,
    상기 가공특징형상에 ISO 14649에서 정의하는 가공 오퍼레이션을 설정하는 단계,
    상기 설정된 가공 오퍼레이션에 대해, 절삭 공구 정보, 기본 가공 패턴을 나타내는 가공 전략, 공구의 접근 및 퇴각 방법, 절삭깊이, RPM, feed rate 등의 절삭 조건, 공구 경로간 연결 방법, 절삭유 사용 여부 등의 공정 데이터를 설정하는 단계,
    상기 가공특징형상 및 상기 가공 오퍼레이션에 기초하여 workingstep을 구성하는 단계,
    상기 workingstep을 setup에 따라 grouping하는 단계,
    상기 workingstep의 순서를 정하는 단계를 포함하는 스텝-엔씨(STEP-NC) 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정계획을 편집하는 단계는,
    Code Viewer를 이용하여 해당 가공특징형상을 시각적으로 확인하는 단계,
    Workingstep의 실행 순서를 2D 화면 상에 PSG(Process Sequence Graph)의 형태로 나타내는 단계,
    포인팅 디바이스를 이용하여 상기 PSG의 노드 및 아크를 이동, 편집하여 비선형 공정계획을 수립하는 단계,
    상기 비선형 공정계획을 ISO 14649에 따른 구성으로 나타내는 단계를 포함하는 스텝-엔씨(STEP-NC) 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공구경로의 검증 단계는,
    CNC와 일체화된 SFP(built-in SFP) 시스템에 사용되기 위한 또는 CNC와 분리된 SFP(external SFP) 시스템에 사용되기 위한 ISO 14649 파트 프로그램을 생성하는 단계,
    ISO 6983에 기반한 CNC를 위한 G 코드 파트 프로그램은 생성하는 단계,
    상기 CNC와 일체화된 SFP 시스템에서 별도의 변환 과정을 거치지 않고 상기 CNC의 축을 구동하는 직접 명령으로 사용하기 위한 CNC 내부 데이터를 생성하는 단계,
    상기 CNC 상에서 와이어 및 솔리드 시뮬레이션을 이용하여 상기 CNC 내부 데이터를 검증하는 단계를 포함하는 스텝-엔씨(STEP-NC) 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 Code Viewer를 이용하여 해당 가공특징형상을 시각적으로 확인하는 단계는,
    상기 가공특징형상으로부터 3D 가시화 데이터를 구성하는 단계,
    그래픽 라이브러리를 이용하여 3D 화면에 상기 3D 가시화 데이터를 표시하는 단계,
    포인팅 디바이스를 이용하여 상기 3D 화면 상에서 상기 가공특징형상을 선택하여 특징형상 파라미터를 확인 및 편집하는 단계,
    상기 특징형상 파라미터의 선택, 확인 및 편집에 의한 결과를 상기 파트 프로그램 및 상기 3D 화면에 반영시키는 단계를 포함하는 스텝-엔씨(STEP-NC) 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    CNC와 일체화된 SFP 시스템에 사용되기 위한 또는 CNC와 분리된 SFP 시스템에 사용되기 위한 ISO 14649 파트 프로그램을 생성하는 상기 단계에서,
    상기 CNC와 일체화된 SFP 시스템은 가공특징형상 DB, 가공지식 DB, 기계자원 DB, 가공공정 DB를 상기 CNC와 공유하고, ISO 14649 파트 프로그램을 생성하여 CNC에 전달하거나 또는 ISO 14649 파트 프로그램을 생성하지 않고 상기 PSG를 직접 CNC에 전달하며,
    상기 CNC와 분리된 SFP 시스템은 ISO 14649 파트 프로그램을 생성하여 CNC에 전달하는 스텝-엔씨(STEP-NC) 용 파트 프로그램을 자동 생성하는 방법.
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