본 논문에서는 센서공학분야의 실습교육에 NI-ELVIS(National Instrument Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite)를 활용하는 방안을 제시하였다. ELVIS는 LabView 기반의 계측시스템 설계와 프로토타이핑 환경을 제공하는 개발 플랫폼을 지칭한다. ELVIS는 가상 계측장치와 다기능 데이터 수집 장치(DAQ) 및 벤치탑 워크스테이션, 프로토타이핑보드 등으로 구성되어 있기 때문에 사용자가 의도하는 다양한 형태의 계측시스템을 PC에서 소프트웨어적으로 구성할 수 있다. 따라서 고가의 계측 장비를 이용하지 않고도 전기전자 분야의 효과적인 실험 실습 교육을 진행할 수 있다는 장점이 있다. 특히 센서계측공학의 경우 센서 기술, 전기전자공학, 신호처리, 데이터 분석 등 다양한 분야가 혼합된 영역임에도 복잡한 실험 장치에 의존하지 않아도 실습교육에 활용이 가능하다. 본 논문에서 제시한 계측공학 실습교육에서의 적용 외에도 전기전자 실험이 필요한 다양한 교과목에 높은 학습효과를 기대할 수 있다.
기존에 제안했던 실감가상시작을 위한 햅틱 다이얼 시스템을 개선하여 보다 다양하고 세련된 햅틱 효과를 주는 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 사용자가 실제 제품을 조작하는 듯한 느낌을 얻을 수 있도록 힘의 세기에 따른 사운드의 변화를 주며, 미리 디자인된 햅틱 효과를 GUI부 화면에서 선택하여 실시간으로 변환할 수 있다. 또한 그래픽으로 표현된 햅틱 효과에 대해 힘의 세기나 노치의 간격을 편집할 수 있다. 햅틱 다이얼에는 실제 제품에 사용되는 여러 종류의 다이얼 노브를 탈부착할 수 있어서 사용자가 실제와 같은 느낌을 받을 수 있다. 제안된 시스템은 TCP통신으로 모터부와 GUI부가 정보를 주고받기 때문에 원격 제어가 가능하다. 이 시스템은 햅틱 효과 출력 장치일 뿐만 아니라 입력 인터페이스로 사용될 수 있으므로 그 활용 범위가 넓다.
본 연구의 주요 목적은 자동 쌀 진공포장기의 3차원 기능적 가상시작기 모델을 개발하여 포장기의 구동시스템을 설계하고 개발하고자 하였다. 개발한 3차원 가상시작기는 주로 압축판부, 테이프부착부 및 진동판부로 구성되었다. 가상시작기의 민감도 분석을 수행하기 위해 제품포대의 두께변수를 이용하여 3차원 가상시작기를 파라미터화하였다 자동 진공포장기의 최대 처리능력 6포/분, 포대규격: 45cm${\times}$35cm을 충족하기 위해 각 주요부를 구동하는 모터 작동제어로직(motion control function)을 적절하게 설계하였다. 설계한 작동제어로직에 의하여 각 모터를 구동할 때 필요로 하는 적정 동력은 각각 100W, 25W 및 90W로 결정하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 자동 진공포장기의 실제 시작기를 제조한 후 설계한 작동제어로직을 각 구동모터에 적용하여 시뮬레이션의 결과를 검증하였다. 개발한 3차원 가상시작기 모델을 시뮬레이션하여 선정한 모터들은 각 주요부를 원활하게 구동할 수 있었다. 제안한 작동제어로직은 주요부의 요구된 작동 시권스를 만족시켰으며 이때 자동진공포장기의 처리능력은 6.7 포/분이었다. 개발한 자동 쌀 진공포장기의 포장성공률은 92.6%이었다.
In order to realize the virtual prototyping (VP) of digital products, it is important to provide the people involved in product development with the appropriate visualization and interaction of the products, and the vivid simulation of user interface (UI) behaviors in an interactive 3D virtual environment. In this paper, we propose an approach to web-based 3D virtual experience using Unity and Leap Motion. We adopt Unity as an implementation platform which easily and rapidly implements the visualization of the products and the design and simulation of their UI behaviors, and allows remote users to get an easy access to the virtual environment. Additionally, we combine Leap Motion with Unity to embody natural and immersive interaction using the user's hand gesture. Based on the proposed approach, we have developed a testbed system for web-based 3D virtual experience and applied it for the design evaluation of various digital products. Button selection test was done to investigate the quality of the interaction using Leap Motion, and a preliminary user study was also performed to show the usefulness of the proposed approach.
Reverse Design(RD) plays an important role in simulation engineering, such as CFD (Computational Fluid Dynamics) and Virtual Engineering and Design. RD becomes much more valuable when there is no shape data of the practical models for CFD grid generations. In this study, two-camera based rapid prototyping(RP) system is proposed. 3D-PTV based measurement algorithm was adopted. The developed system was applied to reconstruct three-dimensional data of a human face, a motorcycle model, a cylindrical body and a triangular pyramid.
An ACC driving simulator is a virtual reality device which designed to test or evaluate vehicle control algorithm. It is designed and built based on the rapid control prototyping(RCP) concept. Therefore this simulator adopt RCP tools to solve the equation of a vehicle dynamics model and control algorithm in real time, rendering engine to provide real-time visual representation of vehicle behavior and CAN communication to reduce networking load. It can provide also many different driving test environment and driving scenarios.
현대 사회는 사용자의 Needs가 중요시 되는 사회이다. 따라서 모든 생산 활동은 사용자의 욕구와 감성에 부합하는 제품의 생산에 초점이 맞춰져 있다. 특히, 자동차 분야에서는 사용자의 욕구와 인간 공학적인 측면을 얼마나 잘 반영하는 차를 만들어 내는가가 점차 중요한 요소로서 부각되어지고 있다. 하지만 이들에 대한 Usability test를 위해 실제 Prototyping을 하는데는 많은 액수의 비용이 들게 된다. 본 논문에서는 이러한 비용적 측면과 재사용성 측면을 고려하여, 사용자의 감성에 부합하는 자동차를 만들기 위해 필요한 Usability test를 위해 Virtual reality 기법을 적용한 Simulator(VISVEC : Virtual Simulator for Vehicle Cockpit)를 설계하였다. 그 중, 본 Simulator 상에서 Instrument panel을 중심으로 HMD를 이용한 display시 보다 정확한 Interaction을 위해 Virtual Environment 내에서 보다 빠른 Display 화면 갱신과 사용자의 Object 인지에 영향을 끼치는 Level of detail의 설계에 관해 연구하였다.
Purpose: To present a flexible and accurate autonomous solution for creating any desired row spacing value between the hydroponic gullies in multilayer growing units, and evaluate the capabilities and performance of the relevant automated system through the use of virtual prototyping technique. Methods: To build the virtual prototype of the system, CAD models of its different parts, including an autonomous vehicle and the mechanical mechanisms embedded in the multilayer growing unit, were developed and imported into the RecurDyn simulation software. In order to implement the automated row spacing operation, three spacing modes with different loading cycles and working steps were defined, and the operation of the system was simulated to obtain the target row spacing values specified for each of these modes. Results: Motion profiles related to the horizontal displacement of: 1) the lower and upper sliding bars installed in the cultivation layers, and 2) the hydroponic gullies, during the simulation of the system operation, were generated and analyzed. No deviation from the specified target spacing values was observed at the end of simulations for all spacing modes. Conclusions: The results of the motion analysis obtained by simulating the system operation confirm the effectiveness of the control scheme proposed for automated row spacing of gullies. It was also found that proper sequencing of the loading cycles and the precision of the working strokes of the upper bars are the critical factors for establishing a certain row spacing value. Based on the simulation results, precise control of the back and forth motions of the upper bars is highly necessary for sound operation of the real system.
가상목업을 이용한 정비 시뮬레이션을 제품 설계 단계에 적용함으로써 시제품 제작 전 정비성을 검증할 수 있고, 제품 개발 비용을 절감할 것으로 기대되고 있다. 정비 시뮬레이션 결과는 정비 매뉴얼 컨텐츠로 재사용하거나 RAM (Reliability, Availability, Maintainability) 분석 자료로 활용할 수 있다. 가상 환경에서 설계 타당성을 검증하기 위해 정비 시뮬레이션은 가상 제품의 물리특성, 부품의 조립관계, 조작 과정을 실제 환경과 유사하게 제공해야 한다. 시뮬레이션 시스템은 협업 정비 절차를 수행하기 위해 가상 협업 환경으로 확장되어야 한다. 본 논문은 현재 알려진 정비 시뮬레이션을 가상 협업 환경으로 확장하기 위한 3계층 시스템 구조와 물리모의 기반 협업 인터렉션 기술을 제안한다. 제안된 협업 정비 시뮬레이션 시스템은 가상목업 정비 시뮬레이션 시스템으로 구현하였으며, 시뮬레이션 결과를 VADE (Virtual Assembly Design Environment) 사례와 비교하여 물리모의 기반 협업 인터렉션 기술로 다양한 정비 작업을 모의하는 것이 가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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