자전거 뼈대 만들기 - 메인 커브 스케치 #3

■ 다양한 컨셉 모델 만들어보기

아래 그림과 같이 자전거 프레임 지오메트리를 스케치로 완벽하게 치수 부여 및 구속 조건을 완료할 수 있습니다. FreeCAD 스케치 모드에서 매크로나 수작업으로 치수를 변경할 때 오류(스케치 깨짐, 붉은색 과구속, 반전 현상)가 발생하는 것은 매우 흔한 일입니다. 특히 자전거 프레임처럼 수많은 선과 각도, 치수가 복잡하게 얽혀 있는 구조에서는 더욱 그렇습니다.

 

FreeCAD에서 치수의 이름을 부여 할수 있습니다. Python 코드로 문서 이름 > 스케치 이름 > 치수 이름이 정의 된것을 알수 있습니다. 치수 변경 중 오류(과구속, 스케치 터짐 등)가 발생했을 때 프로그램이 멈추지 않고, 오류가 난 항목은 건너뛰며(Skip) 정상적으로 계산된 안전한 파일만 저장하도록 매크로 코드 기능을 넣을수 있습니다

 

아래 그림 표는 "S", "M", "L", "XL", "XXL" 사이즈 별로 치수 이름의 값을 변경 합니다. 만일 치수 이름 별로 허용 범위거 있고, 증가 값이 있다면, "ST"의 값이 380, 410, 430, 444 ~ 등... 15개의 값이고.  치수 이름 이름이들이 총 20개 라면 , 조합되는 경우의 수가 5,000 개라면, 기계의 힘으로 치수 값을 대입하여, 문제가 없는 치수 그룹을 뽑아낼수 있고, 그것에 해당하는 모델의 이미지를 만들수 있습니다.   

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■ 자동화 매크로 방식 장점

자동화 매크로 방식은 대량의 3D 모델링 데이터를 처리할 때 엄청난 효율성을 제공하는 훌륭한 접근 방식이 아닐까요?
"수많은 단순 반복 작업을 완벽한 정확도로 단 몇 분 만에 끝낼 수 있습니다" 

1. 압도적인 시간 절약 및 생산성 향상 (시간 비용 절감)

• 수작업 대비 속도 차이: 사람의 손으로 1,000개의 파일을 열고, 치수를 바꾸고, 재계산하고, 다른 이름으로 저장하려면 파일당 최소 1~2분이 소요됩니다. 총 1,500~2,000분이 걸리는 중노동입니다.
• 매크로 처리 속도: 컴퓨터는 이 작업을 파일당 수초 내에 처리하므로, 1,000개의 파일을 단 몇 분 만에 자동으로 생성합니다. 그동안 작업자는 다른 고부가가치 업무에 집중할 수 있습니다.

 

2. 휴먼 에러(Human Error) 제로화

• 사람이 1,000번 반복하다 보면 치수 숫자를 잘못 입력하거나, 파일 이름에 오타를 내거나, 덮어쓰기를 하는 실수가 반드시 발생합니다.
• 이 코드는 CSV 파일에 적힌 데이터 그대로 컴퓨터가 입력하기 때문에 데이터의 오염이나 오타가 발생할 확률이 0%입니다.

 

3. 데이터 관리의 중앙화 (엑셀/CSV 연동)

• FreeCAD 프로그램을 일일이 켜서 모델을 수정할 필요가 없습니다.
• 엔지니어나 기획자는 익숙한 Excel(또는 CSV) 프로그램에서 표 형태로 치수와 파일명을 한눈에 관리하고, 최종 확인된 시트만 매크로에 넣으면 되므로 데이터 관리가 매우 직관적이고 편리합니다.
• 치수의 조합된 "SET (그룹)"은 기계가 자동으로 만듭니다. 오류가 발생한  "SET (그룹)" 채크가 가능 합니다.

 

4. 유연한 확장성 (변수 개수의 자유로움)

• 제공해주신 코드는 치수이름1, 치수이름2, 치수이름3... 구조로 설계되어 있습니다.
• 모델에 따라 제어해야 하는 치수가 2개에서 5개, 10개로 늘어나더라도 코드를 새로 짤 필요 없이 CSV 파일의 열(Column)만 옆으로 늘려주면 똑같이 동작합니다.

 

5. 원본 파일 보호 및 안정성

• active_doc.save() 대신 active_doc.saveCopy(save_path)를 사용하고 있습니다.
• 이는 마스터(템플릿) 모델 파일을 직접 수정하여 망가뜨리는 것이 아니라, 원본은 그대로 둔 채 복사본을 지정된 이름으로 뚝딱 만들어내는 방식이므로 작업 도중 원본이 손상될 위험이 전혀 없습니다.

 

 

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 ■ 치수 변경 시 오류가 발생하는 핵심 원인과 이를 방지하기 위한 스케치 작성 팁

MCAD 엔지니어 모델의 잘 만들어야 합니다. 설계의 기준과 설계 변경 방향을 예측 가능 하도록 스케치 해야 합니다.

 

- 치수 변경 시 오류가 발생하는 주요 원인 -

 

1. 스케치 토폴로지 반전 (순간적인 음수 값/방향 전환)

예를 들어 585mm인 탑튜브 수평 길이를 400mm로 줄이다가, 순간적으로 스케치가 계산되는 과정에서 점의 위치가 중심선 반대편으로 넘어가 버리는 현상입니다. FreeCAD는 선의 '방향성'을 유지하려다 보니 스케치가 꼬이거나 뒤집히게 됩니다.

2. 과구속 (Over-constraint) 또는 충돌

이미지에서 1,080mm(휠베이스), 433mm(체인스테이), 73.5°(시트튜브 각도), 70°(헤드튜브 각도) 등이 빽빽하게 묶여 있습니다.

• 만약 특정 치수를 바꿨을 때, 수학적으로 다른 구속조건(예: 수평/수직, 접선 구속 등)을 만족할 수 없는 상태가 되면 스케치가 즉시 붉은색 오류 상태로 변합니다.

 

3. 의도하지 않은 자동 구속 (Auto-constraints)

스케치를 그릴 때 점과 점이 만나는 과정에서 FreeCAD가 자동으로 부여한 구속조건(예: 일치 구속, 직교 구속 등)이 숨어 있을 수 있습니다. 치수가 바뀔 때 이 숨은 구속들이 유연한 움직임을 방해하게 됩니다.

 

- 오류를 줄이기 위한 스케치 개선 팁 -

자동화 매크로가 중간에 멈추지 않고 1,000개를 부드럽게 뽑아내려면 스케치 자체를 "잘 늘어나고 잘 줄어드는 고무줄"처럼 유연하게 설계해야 합니다.

 

1. '치수'와 '기하 구속'의 밸런스 맞추기

• 가능한 한 숫자 치수(Dimension)보다는 기하학적 구속(Constraints)을 우선해서 사용하세요.
• 예를 들어, 두 선의 길이가 같아야 한다면 각각 치수를 주지 말고 두 선을 선택해 Equals (대등 구속, 키보드 E)를 줍니다. 구속 조건의 절대적인 개수가 줄어들어야 치수를 바꿨을 때 오류가 덜 납니다.

 

 

2. 기준점(Origin)으로부터 뻗어나가는 설계

• 자전거 스케치의 경우, BB(Bottom Bracket, 이미지 중앙 하단의 녹색 점 부근)나 뒷바퀴 차축 중심을 스케치의 절대 원점(0, 0)에 고정하는 것이 좋습니다.
• 원점으로부터 모든 치수가 가지를 치듯 뻗어나가야(A->B->C 구조), 치수가 바뀔 때 전체 구조가 엉뚱한 방향으로 날아가지 않습니다.

 

3. 보조선(Construction Lines) 적극 활용

• 이미지의 바퀴(원)나 중심 축들을 일반 실선으로 두면 계산량이 많아집니다.
• 뼈대가 되는 중심선들은 보조선 모드(Construction Mode, 파란색 선)로 작성하고, 실제 3D로 뽑아낼 외곽선만 실선으로 분리하면 스케치가 훨씬 가볍고 안정적으로 변합니다.

 

 

4. 매크로 입력 값의 '단계적 변경' (Tip)

만약 585mm에서 800mm로 치수가 급격하게 변할 때 오류가 난다면, 매크로 코드가 한 번에 값을 바꾸지 않고 585 -> 650 -> 720 -> 800처럼 단계적으로 값을 변경하며 recompute()를 호출하게 만들면 스케치가 터지는 현상을 크게 줄일 수 있습니다.

 

한번에 매크로를 의한 모델을 만들수 없습니다. 타인이 완벽하게 나의 의도를 이해할 수 없습니다. 자동화된 매크로는 AI로 누구나 쉽게 구현 합니다. 그러나 변화 예측 가능한 모델 구현은 설계자의 몫입니다. 하지만 곧 AI는 학습을 통해 " 변화 예측 가능한 모델"을 스스로 구현 할 것입니다. 변화 예측 가능한 모델 구현을 동료들과 함께 구현해 보십시요. AI시대는 네트웍의 시대 입니다. "점" 과 "점"을 연결 하는 네트웍의 시대 입니다. AI와 자신만 연결하면, AI는 자신과 똑 같은 사람으로 변화 합니다. 하지만 타인들과 연결 된다면, AI는 나를 뛰어넘는 친구가되어 도움을 줄것 입니다.

by korealionkk@gmail.com