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KR-20260061924-A - NC Code Real-Time Analysis And Simulation Based Improvement Code Generation System, Method, And Medium Using The Same

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Abstract

NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템, 방법 및 이를 이용한 기록매체가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템은 NC 코드를 이용하여 특정 공정을 수행하는 CNC 장비로부터 상기 NC 코드를 최초 NC 코드로 획득하는 최초 NC 코드 획득부; 상기 획득된 최초 NC 코드를 보정하기 위한 보정 데이터를 상기 최초 NC 코드로부터 획득하고, 상기 획득된 보정 데이터를 기반으로 상기 공정시간이 단축되도록 최초 NC 코드를 보정하여 보정 NC 코드를 도출하는 NC 코드 보정부; 및 상기 보정 NC 코드를 이용하여 절삭력 시뮬레이션 결과, 공구 온도 시뮬레이션 결과, 공구 마모 시뮬레이션 결과, 예상 공정 시간 및 예상 공정 일일 수익 중 적어도 하나를 포함하는 보조 데이터를 산출하는 보조 데이터 산출부;를 포함한다.

Inventors

  • 이재학
  • 이동윤

Assignees

  • 한국생산기술연구원

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (17)

  1. NC 코드를 이용하여 특정 공정을 수행하는 CNC 장비로부터 상기 NC 코드를 최초 NC 코드로 획득하는 최초 NC 코드 획득부; 상기 획득된 최초 NC 코드를 보정하기 위한 보정 데이터를 상기 최초 NC 코드로부터 획득하고, 상기 획득된 보정 데이터를 기반으로 상기 공정시간이 단축되도록 최초 NC 코드를 보정하여 보정 NC 코드를 도출하는 NC 코드 보정부; 및 상기 보정 NC 코드를 이용하여 절삭력 시뮬레이션 결과, 공구 온도 시뮬레이션 결과, 공구 마모 시뮬레이션 결과, 예상 공정 시간 및 예상 공정 일일 수익 중 적어도 하나를 포함하는 보조 데이터를 산출하는 보조 데이터 산출부; 를 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 NC 코드 보정부는, 상기 보정 데이터를 획득하는 보정 데이터 획득 모듈 - 상기 보정 데이터는 실시간 공정 모니터링 데이터 및 시뮬레이션 데이터를 기반으로 생성되며, 공정시간, 절삭력, 또는 공구 마모도를 포함하는 공정 특성 데이터를 포함함 -; 상기 최초 NC 코드를 분석하여 기초 단위 NC 코드를 획득하는 NC 코드 분석 모듈; 상기 보정 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 획득하는 시뮬레이션 결과 획득 모듈; 상기 시뮬레이션 결과를 이용하여 공정 변수를 계산하는 공정 변수 계산 모듈; 및 상기 보정 데이터를 이용하여 상기 시뮬레이션 결과와 상기 실시간 공정 모니터링 데이터를 비교하여 기 설정된 임계값 이하인 경우, 상기 시뮬레이션 결과에 상기 실시간 공정 모니터링 데이터를 반영하여 보정된 시뮬레이션 결과를 생성하고, 상기 보정된 시뮬레이션 결과에 대응하는 NC 코드를 상기 보정 NC 코드로 도출하는 보정 NC 코드 도출 모듈; 을 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 기초 단위 NC 코드는 기 설정된 최소 분할 길이를 이용하여 획득되는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 시뮬레이션 결과 획득 모듈은, 맞물림 시뮬레이션을 수행하되, 상기 맞물림 시뮬레이션을 기초 단위 NC 코드 라인 별로 진행하며, 상기 기초 단위 NC 코드가 기 설정된 최소 분할 길이 이상 이동하면 자동으로 라인을 분리하여 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 시뮬레이션 결과 획득 모듈은, G-코드와 상기 보정 데이터를 이용하여 상기 맞물림 시뮬레이션을 수행하며, 상기 맞물림 시뮬레이션 수행 결과를 RTZ 좌표계 데이터로 획득하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 시뮬레이션 결과 획득 모듈은 상기 보정 데이터를 이용하여, 복수의 피드(Feed) 조건과 이전 좌표와의 거리 차이를 기반으로 예상 공정 시간을 계산하며, 상기 피드 조건은 7200 mm/min 이상의 급속피드, 600 mm/min 미만의 램핑 피드 및 600~7200 mm/min 일반피드 조건을 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 공정 변수는 절삭 깊이 또는 절삭 너비를 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 보조 데이터 산출부는, 상기 보정 NC 코드를 출력하여 CNC 장비 최적화를 수행하는 장비 최적화 수행 모듈; 상기 보정 NC 코드를 이용하는 상기 CNC 장비에 대해 상기 절삭력 시뮬레이션 결과 및 상기 공구 온도 시뮬레이션 결과를 이용하여 공구 마모량 시뮬레이션 결과를 도출하는 공구 마모량 예측 모듈; 및 상기 보정 NC 코드를 이용하는 상기 CNC 장비에 대해 예상 공정 시간 및 그에 따른 공정 일일 예상 수익을 도출하는 공정 시간 예측 모듈; 을 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템.
  9. NC 코드를 이용하여 특정 공정을 수행하는 CNC장비로부터 상기 NC 코드를 최초 NC 코드로 획득하는 최초 NC 코드 획득 단계; 상기 획득된 최초 NC 코드를 보정하기 위한 보정 데이터를 상기 최초 NC 코드로부터 획득하고, 상기 획득된 보정 데이터를 기반으로 상기 공정시간이 단축되도록 최초 NC 코드를 보정하여 보정 NC 코드를 도출하는 NC 코드 보정 단계; 및 상기 보정 NC 코드를 이용하여 절삭력 시뮬레이션 결과, 공구 온도 시뮬레이션 결과, 공구 마모 시뮬레이션 결과, 예상 공정 시간 및 예상 공정 일일 수익 중 적어도 하나를 포함하는 보조 데이터를 산출하는 보조 데이터 산출단계; 를 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 NC 코드 보정 단계는, 상기 보정 데이터를 획득하는 보정 데이터 획득 단계 - 상기 보정 데이터는 실시간 공정 모니터링 데이터 및 시뮬레이션 데이터를 기반으로 생성되며, 공정시간, 절삭력, 또는 공구 마모도를 포함하는 공정 특성 데이터를 포함함 -; 상기 최초 NC 코드를 분석하여 기초 단위 NC 코드를 획득하는 NC 코드 분석 단계; 상기 보정 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 획득하는 시뮬레이션 결과 획득 단계; 상기 시뮬레이션 결과를 이용하여 공정 변수를 계산하는 공정 변수 계산 단계; 및 상기 보정 데이터를 이용하여 상기 시뮬레이션 결과와 상기 실시간 공정 모니터링 데이터를 비교하여 기 설정된 임계값 이하인 경우, 상기 시뮬레이션 결과에 상기 실시간 공정 모니터링 데이터를 반영하여 보정된 시뮬레이션 결과를 생성하고, 상기 보정된 시뮬레이션 결과에 대응하는 NC 코드를 상기 보정 NC 코드로 도출하는 보정 NC 코드 도출하는 보정 NC 코드 도출 단계; 를 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 기초 단위 NC 코드는 기 설정된 최소 분할 길이를 이용하여 획득되는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 시뮬레이션 결과 획득 단계는, 맞물림 시뮬레이션을 수행하되, 상기 맞물림 시뮬레이션은 기초 단위 NC 코드 라인 별로 진행되며, 상기 기초 단위 NC 코드가 기 설정된 최소 분할 길이 이상 이동하면 자동으로 라인을 분리하여 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 시뮬레이션 결과 획득 단계는, G-코드와 상기 보정 데이터를 이용하여 수행하며, 상기 맞물림 시뮬레이션 수행 결과는 RTZ 좌표계 데이터로 획득되는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 시뮬레이션 결과 획득 단계는 상기 보정 데이터를 이용하여, 복수의 피드(Feed) 조건과 이전 좌표와의 거리 차이를 기반으로 예상 공정 시간을 계산하며, 상기 Feed 조건은 7200 mm/min 이상의 급속피드, 600 mm/min 미만의 램핑 피드 및 600~7200 mm/min 일반피드 조건을 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 공정 변수는 절삭 깊이 또는 절삭 너비를 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  16. 제 9항에 있어서, 상기 보조 데이터 산출 단계는, 상기 보정 NC 코드를 출력하여 CNC 장비 최적화를 수행하는 장비 최적화 수행 단계; 상기 보정 NC 코드를 이용하는 상기 CNC 장비에 대해 상기 절삭력 시뮬레이션 결과 및 상기 공구 온도 시뮬레이션 결과를 이용하여 공구 마모량 시뮬레이션 결과를 도출하는 공구 마모량 예측 단계; 및 상기 보정 NC 코드를 이용하는 상기 CNC 장비에 대해 예상 공정 시간, 상기 예상 공정 시간을 이용하여 공정 일일 예상 수익 결과를 도출하는 공정 시간 예측 단계; 를 포함하는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법.
  17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능한 기록매체.

Description

NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템, 방법 및 이를 이용한 기록매체{NC Code Real-Time Analysis And Simulation Based Improvement Code Generation System, Method, And Medium Using The Same} 본 발명은 NC(Numerical Control) 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템, 방법 및 이를 이용한 기록매체에 관한 것으로, 특히, CNC(Computerized Numerical Control)장비로부터 실시간 수집되는 NC코드를 기반으로 시뮬레이션 분석하여 최적화된 NC코드를 생성하고, 공구마모율을 완화시키며 동시에 공정시간을 단축시켜 생산성 및 제조 효율성을 향상시킬 수 있는 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템, 방법 및 이를 이용한 기록매체에 관한 것이다. 종래의 CNC 가공 방식은 공구 마모와 생산성 간의 균형을 최적화하는 데 상당한 어려움이 있다. 공구 수명을 연장하기 위해 공구의 피드(Feed) 속도를 낮추면, 생산성이 저하된다. 반대로 생산성을 높이기 위해 공구의 피드 속도와 RPM을 증가시키면 공구 마모가 가속화되어 가공 품질 저하와 공구 교체에 따른 생산 비용증가로 이어진다. 또한, 작업자의 숙련도에 의존했던 방식은 생산성 및 생산 효율의 변동성이 커진다는 문제가 발생한다. 또한 NC 프로그래밍 방식은 실시간 가공 환경 변화에 즉각적으로 대응하는데 한계가 있다. NC 코드는 가공 중 발생하는 공구 마모, 가공 대상물 소재 특성 변화 및 CNC장비 상태 등의 변동 요인을 실시간으로 반영하기 어렵다. 이에 의해, 최적화되지 않은 공정 조건에서 가공이 이루어는 경우, 생산 시간 증가와비용 상승이 발생할 수 있다. 따라서, 공구의 마모도를 최소화하여 생산 비용을 절감하고, 공정 시간을 단축할 수 있는 최적화된 공정 조건의 NC 코드를 자동으로 생성하는 시스템이 필요한 실정이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 NC 코드 보정부의 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 맞물림 시뮬레이션의 수행 예시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 맞물림 시뮬레이션의 수행 결과의 그래프이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 피드 조정에 따른 예상 공정 시간 결과를 나타낸 표이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 공구 온도에 따른 공구마모도 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 공구 온도에 따른 절삭력 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 보조 데이터 산출부의 블록도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 예상 공정 소요 시간 및 일일 수익을 나타낸 그래프이다. 도 11는 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법의 순서도이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법의 NC 코드 보정 절차의 순서도이다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법의 NC 코드 보정 절차의 보정 NC 코드 도출 절차의 순서도이다. 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 방법의 보조 데이터 산출 절차의 순서도이다. 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 구성도이다. 도 1를 참조하면, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 통신망을 통하여 CNC장비(10)로부터 실시간으로 NC코드를 수집할 수 있다. NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 CNC장비(10)에서 수행되는 NC코드를 실시간으로 개선하기 위한 시스템으로서, NC코드를 실시간으로 수집하여 공구 마모 상태 및 절삭력을 시뮬레이션한 결과 및 전체 공정 프로세스의 예상 소요 시간을 산출한 결과를 기반으로 최적화된 NC코드를 생성함으로써, 공구마모율을 완화시키면서 동시에 공정시간을 단축시킬 수 있는 시스템이다. 이때, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 CNC장비(10)가 수행 중인 NC코드를 수집하여, 수집된 NC코드를 라인단위로 분석하여 실시간으로 공정 모니터링 데이터를 추출하고, 상기 추출된 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 이에 의해, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 실시간 공정 모니터링 데이터 및 시뮬레이션 데이터를 이용하여 NC 코드 라인 단위로 공정 특성을 획득할 수 있다. 구체적으로, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 소재-공구간 특성을 나타내는 절삭 계수를 활용하여 공구 온도 및 마모까지 시뮬레이션을 할 수 있다. 또한, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 공구-소재간 맞물림 량을 원통형 RTZ 좌표계로 표현할 수 있으며, 이를 통해 최소 분해능인 0.01mm까지의 미세 절삭까지 시뮬레이션 할 수 있다. 이때, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 맞물림 량과 공구 형상에 대한 계산을 통해 NC 코드만으로는 일반적으로 파악할 수 없는 공정 변수(절삭 깊이, 절삭 너비)를 NC 코드 라인 단위로 시뮬레이션을 할 수 있다. 아울러, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 CNC장비(10)의 특성을 반영함과 동시에 공정 중 CNC장비(10)의 실시간 모니터링 데이터를 기반으로 피드 및 RPM의 실제 값을 추출하고, 시뮬레이션 데이터에 업데이트 함으로써 시뮬레이션 정합성을 높일 수 있다. 또한, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 CNC장비(10)의 가/감속에 따른 지령 피드와 실제 적용되는 피드의 차이 및 CNC장비(10) 이송계 특성을 시뮬레이션에 구현할 수 있도록 하여 실시간 공정 데이터와 CNC 데이터의 동기화를 수행할 수 있다. 또한, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 시뮬레이션 결과 데이터를 기반으로 공구의 마모율을 최소화하면서 공정시간을 단축시킬 수 있는 NC코드를 개선할 수 있다. 아울러, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 개선된 NC코드를 CNC장비(10)에 제공하여, 실시간으로 CNC장비(10)의 공정을 개선시킬 수 있다. 여기서, CNC장비(10)는 입력된 NC코드에 따라 공구를 제어하여 가공대상물을 절삭한다. 이때, CNC장비(10)는 NC코드에 포함되는 G코드의 설정 값에 따라 공구의 이동 형태와 작업 상태가 결정된다. 즉, CNC장비(10)는 NC코드 중에서도 G코드를 통해 정확한 공구 경로와 가공 조건을 지정하여 고품질의 결과물을 가공할 수 있다. 일례로, CNC장비(10)는 G코드의 명령어에 따라 공구의 이동 좌표, 이송 속도 및 회전 속도가 결정될 수 있다. 다른 예로, CNC장비(10)는 G코드에 따라 급속 이송, 직선 이동 및 시계/반시계 원호이동을 포함하는 이동형태가 결정될 수 있다. 구체적으로, CNC장비(10)는 기 설정된 피드값에 따라 공구의 이송 속도가 결정된다. 또한, CNC장비(10)는 기 설정된 RPM에 따라 공구가 회전하며 절삭 속도가 결정된다. 일례로, CNC장비(10)는 가공대상물의 표면조도(표면거칠기)가 낮추기 위해, 높은 RPM과 낮은 피드값으로 설정된다. 다른 예로, CNC장비(10)는 공정 시간을 단축하기 위해, 높은 RPM 및 피드값으로 설정되면 공구를 급격하게 마모시킬 수 있다. 이에 따라, CNC장비(10)는 적절한 절삭 속도 범위 내에서 RPM을 유지하도록 최적화된 값이 설정되면, 공구의 급격한 마모를 방지하면서 공정 시간을 단축하여 절삭할 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템의 블록도이다. 도 2를 참조하면, NC 코드 실시간 분석 및 시뮬레이션 기반 개선 코드 생성 시스템(100)은 최초 NC 코드 획득부(110), NC 코드 보정부(120) 및 보조 데이터 산출부(130)를 포함할 수 있다. 최초 NC 코드 획득부(110)는 NC 코드를 이용하여 특정 공정을 수행하는 CNC장비(10)로부터 NC 코드를 최초 NC 코드로 획득할 수 있다. 여기서, NC 코드를 획