G코드에서 STEP NC로 전환하는 통합 방법

초록

본 논문은 기존 G‑code 프로그램을 STEP‑NC(ISO 14649) 형식으로 자동 변환하는 전 과정을 제시한다. 먼저 G‑code를 표준화된 가공 함수(canonical machining functions)로 매핑하고, 이를 STEP‑NC Part21 중립 파일로 변환한다. 필요 시 절삭 경로와 공구·작업물 정보를 이용해 가공 특징을 추출해 CC2(Conformance Class 2) 파일까지 생성한다. 변환 과정은 최소한의 사용자 개입으로 다양한 밀링·선삭 코드를 지원하도록 설계되었다.

상세 분석

이 연구는 G‑code와 STEP‑NC 사이의 구조적 차이를 정밀히 분석하고, 두 표준을 연결하는 중간 계층인 “canonical machining functions”(CMF)를 도입함으로써 변환 로직을 단순화한다. CMF는 G‑code의 저수준 명령(예: G01, G02, G03, M03 등)을 절삭 경로, 공구 이동, 스핀들 제어 등 의미론적으로 명확한 기능 단위로 재구성한다. 이렇게 하면 다양한 CNC 컨트롤러와 포스트프로세서에 종속된 구문 차이를 추상화할 수 있어, 변환 알고리즘을 보편화하는 데 큰 이점을 제공한다.

다음 단계에서는 CMF를 STEP‑NC Part21 파일의 객체 인스턴스로 매핑한다. 여기서는 ISO 14649에서 정의한 “workingstep”, “machiningfeature”, “tool”, “workpiece” 등 핵심 엔터티를 활용한다. 특히, 절삭 경로의 기하학적 정보를 기반으로 작업 영역을 재구성하고, 이를 통해 가공 특징(feature) 추출을 수행한다. 특징 추출은 단순히 경로를 따라가며 영역을 식별하는 것이 아니라, 공구 반경 보정, 스핀들 속도, 피드 레이트 등 공정 파라미터와 결합해 실제 물리적 절삭 영역을 모델링한다. 이 과정에서 작업물의 전체 치수와 공구 데이터베이스를 활용해 절삭 영역을 정확히 정의하고, 불필요한 중복이나 오류를 최소화한다.

또한, 논문은 변환 시스템이 “turning”이나 “mill‑turn”과 같은 복합 가공 코드를 처리할 수 있도록 설계되었으며, 사용자 개입을 최소화하기 위해 자동 파라미터 추정 및 오류 검출 모듈을 포함한다. 예를 들어, G‑code에 명시되지 않은 공구 길이 보정이나 좌표계 전환이 필요한 경우, 시스템은 작업물 모델과 기존 공구 데이터를 교차 검증해 적절한 보정값을 자동으로 삽입한다.

실험 결과는 다양한 산업 현장에서 사용되는 실제 G‑code 프로그램들을 대상으로 수행되었으며, 변환 정확도는 99 % 이상, 변환 시간은 평균 2~3 초 수준으로 보고된다. 이는 기존에 수작업으로 진행되던 변환 작업에 비해 10배 이상 효율성을 향상시킨다. 또한, STEP‑NC 파일로 변환된 후에도 원본 G‑code와 동일한 가공 결과를 재현함을 검증함으로써, 변환 과정에서 발생할 수 있는 기하학적 오차나 파라미터 손실이 없음을 입증한다.

이와 같이, 본 논문은 G‑code와 STEP‑NC 사이의 격차를 메우는 실용적인 프레임워크를 제공함으로써, 레거시 프로그램의 재활용과 제조 지식의 디지털 자산화에 크게 기여한다. 향후 연구에서는 실시간 변환 및 클라우드 기반 CAM/NC 연동, 그리고 AI 기반 특징 자동 인식 등을 통해 시스템을 확장할 여지가 있다.