CATIA V5 GSD Wireframe 1

CATIA를 계속 사용하시다보면 Order 란 용어와 Parent/Children이란 용어에 점점 익숙해 지셔야 합니다.

기본적으로 CATIA의 Part Modeling을 하는 Tool들 중에 Part Design, Generative Shape Design(GSD), Generative Sheet Metal Design등이 주로 상기 두용어와 밀접한 관계를 가지고 있는데  Order란 모델링을 하는 순서에 따라 형태가 바뀌는 것으로 GSD에서는 Ordered Geometrical Sets 란 형태로 지원을 합니다. 하지만 일반적으로는 GSD에서는 Order를 사용하지 않습니다. 

Parent/Children이란 부모자식 관계를 맺으며 형상을 만들어 갑니다. 

스케치를 만들려면  Plane이 존재해야 하며 이때 Plane.1 이란 놈으로 Sketch.1이란 놈을 생성했다면   Plane.1 은 Sketch.1 의 부모가 되며  Sketch.1 은 Plane.1 의 자식이 됩니다. 

CATIA에서는 보통 (꼭 그런것은 아니지만) 기본적으로 제공하는 Plane 3가지를 이용하여 모델링을 해 나갑니다.  이때 제일 상위에 존재하는 부모 ( 조상이라고 해야할 까요?)가 Plane XY, Plane YZ, Plane ZX 들이 됩니다. 

사용자는  특정 ICON의 부모자식간의 관계를 검색하고 싶으면  Context Menu(MB3)에서  Parent/Children 항목을 선택하면  관계에 해당하는 창을 보여 줍니다.

부모자식의 관계를 잘 이용하여 오랫동안 모델링을 하다보면 CATIA V5의 커다란 능력을 이해하게 됩니다.  부모가 바뀌면 자식의 형태가 어떤식으로든 변경됩니다. 이를 Relation Design이라고도 표현을 합니다.

최신유행하는 CAD들은 점점 Releation Design을 지원을 지원합니다.
주로 한개의 모델단위 즉 Part 단위에서 Relation을 지원하는 CAD들은 많습니다.

CATIA는 이것을 Assembly 단위까지 확장가능 하도록 만들었습니다.
앞단의 DATA가 변경되면 후미의 DATA가 같이 변경되는 것입니다. 예를 들어 BOLT의 크기가 바뀌면 BOLT를 취부하는 어떤 부품의 TAB크기도 연관되서 바뀌는 컨셉입니다.
( 이 개념을 적용한 모델링방법을 Relation Modeling이라고도 합니다. )

범위를 축소해서 Part 단위에서만 이야기해 보도록하지요.

아까  부모가 바뀌면 자식이 바뀐다고 했죠. (여기서 부모가 바뀐다고 해서 Point를 Plane으로 바꾼다던지 Curve를 Surface로 바꾼다던지 하는 극단적인 경우는 불가능 합니다. Curve일경우 Curve의 형태가 바뀐다던지 다른 Curve로 치환된다던지 하는 경우를 의미하지요. )

그러면 비슷한 형태의 물건을 계속 만들어내는 회사가 있다고 합시다. (예를 들어 문의 손잡이를 만드는 회사라고 하죠.  이 회사는 문의 손잡이를 계속 새로운 Design으로 변경하면서 새로은 제품출시를 합니다. 무론 현관문과 실내에 있는 문과는 컨셉이 다를터이구요 실내에 있는 문 도  동그란 원형손잡이와 길쭉한형태의 손잡이가 있을 것입니다.
원형손잡이는 그것끼리   길쭉한손잡이는 또한 그것끼리  형태과 모습은 달라도 조금씩 밖에 변경되질 않았을 거예요..   이 비슷한 ITEM 끼리 묶어서 한개의 형태를 부모자식의 관계를 잘 유지하도록  만들게 되면 여러분은 초기 컨셉만( 예를들어 손잡이의 프로파일이라던지 외관 Surface가 될수도 있겠죠. ) 변경하면 전혀다른 손잡이를 설계상으로만으로 대량생산 할수 있는 길이 열립니다.

제가 이런 일을 할때마다 사실 경영자입장에 있는 사람들은  어떻게 하면 인원을 줄일까부터 생각하더라구요.  사실은 그일을 하는 설계자입장에서보면 단순 반복적인 일을 벗어나서 새로운 개념의 손잡이를 구상하는 창조적인 일에 인력을 매진 시켜야 하는데도 말이죠.  슬픈일이죠....

이런 컨셉을  요즘세상에서는 Template라고 합니다. ( 요즘 제밥벌이가  이런일이 되어 버렸네요.. )

요는 "Curve를 변경하면 SOLID 형상이 변경된다"라는 말이 되지요.

그 말인 즉슨  "Curve가 불량이면 SOLID도 불량이고 이에 따라 생산되는 제품도 불량이 된다" 라는 것을 말해주고 싶은 겁니다.

그래서 Wireframe을 잘 공부하셔서 품질이 아주 높은 제품을 만드시라는 겁니다.

여러분은 상기와 같은 컨셉을 잘 이해하고 만들게 되면  Duplicate Geometry 또는 PowerCopy라는 기능을 사용하여 설계생산성을 2배  3배 이상 높일수 있습니다.

제가 만든 Template중에는 기존 생산성의  10배이상 높인 ITEM도 있답니다.

물론 Template를 잘 만드시려면  Knowledgeware의 방법론을 추가해야만 하는 숙제가 있지만요..

Wireframe을 들어가기 전에 공부 열심히 하시라고 좀 적어 보았습니다.

먼저 Wireframe element는

0차원요소와  1차원요소 2차원요소를 생성하는 기능이 있습니다.

원래 2차원 요소는 Surface이나  Plane의  GSD에서는 Wireframe요소로 분리해 놓았습니다.
R18을 기준으로 적고 있습니다.

설명으로만 적어보겠습니다.

Point 는 공간상에 1개의 점을 만드는 역할을 합니다.  Point를 만드는 방법으로는
아주 다양한 방법들을 지원합니다.
  1.좌표의 x,y,z 값으로 생성하는 방법
  2.특정 Curve나 Line 상에 거리값이나 비율로 생성하는 방법
  3.특정 평면위에 H,V 좌표값으로 생성하는 방법
  4.특정 Surface상에 기준점 대비 거리로 생성하는 방법 (논리적으로 명확하지 않은게 단점)
  5. 원,구, 타원은 중심위치에 생성하는 방법
  6. 특정 Curve위에 어떤 방향의 접선위치에 생성하는 방법
  7, 점과 점의 사이에 비율로 생성하는 방법
등이 있습니다.

Point & Planes repetition 기능은 Curve상에 Point를 일정거리비율로 나누어서 여려개를 만드는 기능입니다.  Normal Plane도 동시에 생성할 수 있습니다.

Extremum 과 Extremum Polar 는 각각
어떤 요소의 특정 방향으로 최 첨점 과 특정 면과 축을 기준으로 회전시켰을 때의 최첨점 최대 및 최소 반경의 첨점을 생성합니다.
하지만 첨점이라 해서 반드시 점만 생기는 것은 아니고 조건에 따라 Curve가 생기기도 면이 생기기도 해요.  어떤때는 두세점이 동시에 생기기도 한답니다.

그리고 두번째 열에 있는 선기능 입니다.

Line 역시 공간상에 직선 ( 반드시 직선만 생기는 것은 아닙니다. 때에 따라 곡선이 될수도... )을 만듭니다. 여러가지 옵션이 있습니다.
 1. 특정 점과 특정 점을 있는 직선
 2. 특정 점과 방향을 가진 직선
 3. 특정 Curve상의 어떤 점에서  그점의 위치에서 접선에 특정각도를 이루는 직선 을 생성합니다. (이때 특정Curve가 직선이면 각도를 정의하려면 평면이 수반되어야 겠죠. 스케치로 직선을 만든경우에는 Default 로 스케치를 그린 평면이 선택됩니다. )
 4.  특정 Curve상의 점에서의 접선을 생성
 5.  특정 Surface상의 점에서 수직인 법선을 생성
 6.  선과 선의 각도의 중간 선을 생성
등이 있습니다.

Axis는 어떤 원통면 Surface의 중심선을 만들어 줍니다. 이게 Solid의 내부요소라도 관계없습니다.  ( Axis라는 이름을 가진 요소가 한개더 존재하니 헷갈리지 말아주세요. 또 다른 한개의 정확한 이름은 Axis System 입니다. 특히 한국 사람들끼리 말할 땐 줄여서 해버리니 혼돈스러운 때도있죠 ...   Axis System은  Local xyz좌표축을 만드는 기능입니다.  )

Polyline   공간상에 여러개의 Point가 있으면 그것을 이어주는  1개의 연속되 선분 집합을 만들어 주는 기능입니다.  이때 선분과 선분을 연결하는 부분은 공간상에 수직한 방향으로 볼때의 각각의 Corner 반경을 생성해주는 기능도 있습니다.   PIPE생성시 주로 이용합니다.
( 그런네 PIPE는 제작공정상 모든 굽힘 위치의 반경이 같죠..^^ )

자 갈길이 멉니다.

다음은 Plane기능입니다.
CATIA는 Part 문서를 생성하면 기준이 되는 Plane 3개를 자동으로 지원하죠.  여기서 부터 시작하시면 될것 같네요.

 1. 특정 평면에 평행하며 일정거리가 떨어져 있는 평면 생성
 2. 특정 평면에 평행하며 특정 점을 지나는 평면
 3. 특정 평면을 특정 축에 일정각도로 회전한 평면 생성   이때 회전축이 먼저 생성되어 있어야 합니다.
 4. 공간상의 3점을 모두 지나는 평면 생성  ( 3점이 같은 직선내에 존재하면 기하학의 원칙에 위배되지요.  당연히 그런경우 생성 안됩니다. )
 5. 공간상의 2개의 직선을 지나는 평면 생성 ( 우선 두선이 일치하면 기하학의 원칙위배에 따라 생성불가,  두 직선이 공간상에 교차하지 않으면  두번째 직선을 첫번째 직선이 있는 위치까지 평행이동한다음 평면을 생성합니다. 선택의 우선순위가 생긴다는 말이죠.. )
 6. 한점과 1개의 직선은 지나는 평면생성 ( 역시 점이 직선내에 있으면  기하학 원칙 위배로 Error유발 )
 7. 특정 Curve위의 한 점에서 수직한 평면생성
 8. 특정 곡면의 한점에 접하는 평면생성
 9. 수학정 방정식으로 평면생성 ( 이 기능 사용할 사람은  수학자나 물리학자 외에는 없을듯... )
 10.  마지막으론 3개이상의 점들이 공간에 있을때 가장 평균에 해당하는 평면을 생성 ( 태양계의 행성들을 점으로 생각하고 평면을 상상해 보면 되겠죠..)

그 다음 4번째에 있는 ICON들 입니다.
Project ,Combine ,Reflect 입니다.

Project는   어떤 점을 선이나 Surface에 투영하거나, 어떤 선을 Surface에 투영하는 기능을 합니다.  점을 투영하면 점으로 나타나고 선을 투영하면 선으로 나타나겠죠.
선을 기준으로 개념을 설명하면 투영될 곡면상의 어떤 임의의 점은 각각  그 곡면에 수직인 수직벡터가 존재합니다. 이 벡터와 투영하고자 하는 선이 만날 때(이때 선은 곡면에 붙어 있을 수도 있고 떨어져 있을 수도 있습니다.)   곡면상에  Point를 그립니다. 또 그 다음 만나는 수직벡터와 만나면 곡면상의 점을 그리고....  이런 행위를 반복하게되면 이점들의 집합은 곡면상에 곡선의 형태로 나타날 것입니다. 이렇게 생성된 곡선이 Project입니다. ( Normal 옵션일 경우입니다. ),또 한가지 옵션인  Along a direction 옵션은 그냥 투영할 직선을 특정방향으로 밀어서 곡면과 만나는 곳에 선을 그립니다.

Combine은  예를 들어 X방향에 수직인 평면위에 2차원 곡선을 그리고  Y방향에 수직인 평면위에 또다른 2차원곡 선을 그렸을때  공간상에 만나는 위치에 3차원 곡선을 만들어 줍니다.
요는 2차원 곡선들을 X,Y방향으로 각각  Extrude 한 면들을 다음에 오는 intersect 기능으로 생성한 완벽히 일치합니다.

Reflect 기능은 원래 곡면의 특정방향에서 볼때의 최외곽 곡선을 만들기 위한 기능입니다.
선광원과 점광원의 기능으로 보면 될것 같네요.
cylinder는 공을 태양광하에 두었을때  그림자가 시작되는 위치를 볼펜으로 그린것과 같은 기능입니다.  conical 은 백열전구를 비춘것이라고 생각하면 되구요.
이때 그림자는 땅에 비춰진 그림자가 아니구 공자체에 나타나는 그림자를 의미해요.
각도 기능도 지원하니 TEST해 보세요.

다섯번째 ICON은 intersect입니다.
면과 면, 선과 면, 선과 선이 만난다고 가정할 때 만난 흔적을 생성하는 기능입니다.
( 2차원과 2차원이 만나면 1차원, 1차원과 2차원이 만나거나 1차원과 1차원이 만나면 0차원요소가 생성됩니다. )

6번째의 ICON은  Parallel Curve와 3D offset Curve입니다.
Parallel Curve는 곡면(평면포함)을 끼고 삽니다.  이 기능은 특정 Curve를 면을 따라 일정거리를 유치하며 Curve를 생성합니다.  승용자동차 차체 Panel 제작 시  특정 거리의 Flange 형상을 끝을 정의 할 때 많이 사용됩니다.  면상에 Point가 있으면 그 Point까지의 거리를 자동측정해서 생성해 주기도 합니다.

3D offset Curve는 Cure 곡면이 없는 Curve를 공간상에서 일정거리를 떨어뜨릴때 사용합니다.
단 거리의 이동이 될 기준이 있어야 하기 때문에 사람이 시각적으로 보는 방향을 선정합니다.

7번 때 ICON에는
공간상의 Circle , Corner, Connect Curve, Conic을 포함합니다.
Circle입니다.  Curcle 요소는 기본적으로 여러분들이 선택하는 요소들이 특정평면을 정의하지 못할 경우에는 반드시 평면을 선택해주어야 합니다. 필요할 경우 평면을 offset 이동시켜 정의합니다. (그런데 CATIA가 자기맘 대로 해석하는 경우가 많아서 확실한 경우만 사용하세요. 2차원평면상에서 만드는 개념이 아니라 3차원공간상에서 만들다 보니.. )
  1. 중심점과 반지름입니다.  ( 평면을 정의해 주어야 겠죠)
  2. 중심점과 반지름을 정의하는 점을 선택
  3. 두점을 지나고 특정 반지름을 가진 Circle 생성
  4. 3 Point를 지나는 Circle (평면정의가 불필요 하겠죠)
  5. 특정 선(축)과 그 축에 수직하면서 한점을 지나는 평면상에 일정 반지름의 Circle 생성
     ( 반지름의 중심은 옵션에 띠라 축이되기도 하고 점이 되기도 합니다.)
 
   이 이후 옵션들은 평면상에서만 사용하세요.
  6. 두요소에 접하고 특정값의 반지름으로 정의
  7. 두요소에 접하고  두번째요소의 한점을 지나는 Circle생성  ( 점이 두번째요소에서 떨어져 있더라도  프로젝트한 위치를  자동 인식합니다. )
  8. 세요소에 접한는 Circle 생성
  9. 한점을 원점으로 한요소에 접하는 Circle생성

 Corner : 두 요소사이에 Corner R값을 가지는 형상을 만들어 줍니다. ( 한요소가 꺽여 있더라도  Corner on Vertex를 사용하면 자동 R값을 가진 요소를 만들어 줍니다. )
  3D corner옵션을 사용하면  공간상에서 만나지 않더라도 특정방향을 지정해줌으로써 그 방향에 서 볼때의 R값을 가진 Curve를 만들어 줍니다.

Connect Curve는 서로 떨어진 두개의 Curve들을 있는 가교 역할을 합니다. 기본적으로 Tangent조건이 Default로 되어 있습니다. 그리고 방향성을 잘 선택해야 합니다. 빨간색 화살표로 나타납니다.

Conic은 두개의 선을 이을 때  Curvature 연결성을 유지하는 Curve를 생성해 줍니다.
기본개념은 아래와 같습니다.

여기서 초록색선이 접하는 선이고 파란색선의 양끝이 시작점과 끝점
P가 Parameter값을 의미합니다.
삼각형의 밑변의 이등분점과 꼭지점을 연결한 길이를 1로 보고 지나는 위치를
Parameter 값으로 넣어줍니다.  여러가지 선택옵션이 있습니다만.  기본적인 Conic의 형상이
같습니다.

마지막 9번째 ICON 기능에는 5개의 기능이 있습니다.
Spline , Helix , Spiral, Spine, Isoparametricl Curve  입니다.

Spline은  공간상에 있는 선택한 Point들을 연결하면서 다차원 Curve를 만들어 주는 기능입니다.
   각 Point마다 접선조건을 줄 수도 있습니다.

Helix는 직선형 Spring 의 기본선을 만드는 기능입니다.  시작점과 방향(축)을 정의하면 Pitch,전체길이,들을 정의 할 수 있습니다. 시계방향,반시계방향도 정의가능하며 반지름의 변화도 줄수 있습니다.

Spiral은   나선을 정의 합니다.  태엽을 그리는 기능이라고 보시면 되겠습니다

Spine은  Curve 자체로써는 의미없는 요소입니다만.  나중 Surface중에 특히 Swept Surface(Sweep)를 제어할 때 제어용으로 사용됩니다. Swept Surface는 Spine의 Normal Plane으로써 Section이 형성되며 곡면이 생성됩니다.    spine기능을 거꾸로 먼저 평면들을 먼저 만들어 사용자로 하여금  Swept Surface의 곡면형상 제어용 Curve를 미리 만들어 두는 기능입니다.

Isoparametrical Curve는 원래 CATIA V4의 Surface 생성개념에서 나온 기능로 상당한 이론적인 설명이 필요한 내용입니다. 이전 Release까지는 이 기능이 없었습니다만. 아마도 기존에 V4를 사용했던 사용자들이 많이 요구했던 모양입니다. 나중에 기회가 되면 설명하도록 하겠습니다.

정말 많죠.

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