디지털제조입문 과제로 SMT2020 논문을 읽고 ppt 5장 분량으로 요약했다

논문 읽기는 좋아하지만, 시간제한이 있는건 싫고,

요약하는건 도움 될거라 생각하지만 반도체 fab 시뮬레이션 모델에 대해서는 큰 흥미가 없어요

그래도 어쨌든 열심히 한 과제니까

Denny Kopp, Michael Hassoun, Adar Kalir, Lars Monch,2020, SMT2020—A Semiconductor Manufacturing Testbed, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing ( Volume: 33, Issue: 4, November 2020)

https://ieeexplore.ieee.org/document/9115710

피부 감각

• 피부에는 다섯 가지 감각계통(피부감각 수용기)
• 촉점, 압적, 통점, 온점, 냉점
• 촉각적 표시장치에서는 대개 손과 손가락을 기본 정보 수용기로 이용
• 손은 위치에 따라 촉감이 다름
• 일반적 척도 중 하나인 2점역은 두 점을 눌렀을 때 각 지점을 따로 지각할 수 있는 두 점 사이의 최소 거리(청각의 JND)
• 손바닥, 손가락, 손가락 끝으로 갈 수록 감도가 증가(2점역이 감소)
• 세밀한 구별이 필요한 촉각적 표시장치는 손가락 끝을 사용하도록 설계

촉각적 표시장치

• 현재 주로 사용되는 촉각적 표시장치는 보는 것을 위한 시각장애인용과 듣는 것을 대체하는 청각장애인용
• 가장 자주 사용되는 자극유형은 기계적 진동이나 전기자극
• 진동 장치의 위치, 주파수, 세기, 지속시간과 같은 물리적 매개변수에 기초한 기계적 진동에 의해 정보 전달 가능
• 전기자극은 전극 위치, 펄스속도, 지속시간, 강도, 위상 등으로 코드화할 수 있음

시각 대체장치

• 인쇄물 판독
  • 점자점의 위치, 점 사이의 거리, 크기를 달리하여 촉각으로 구별
  • 문자와 숫자의 시각적 이미지를 시각장애인이 해석할 수 있는 촉각적 진동으로 변환할 수 있음
• 길 찾기 보조수단
  • 촉각 지도는 정보 밀도를 낮춰야함(기호를 크게하고 간격을 두어야 촉각으로 확인 가능)
  • 지도 위의 점, 선, 면적 등으로 구분
• 촉각 그래프
  • 2차원 촉각 그래프
• 제어장치 식별
  • 가장 실제적으로 촉각이 이용되는 것은 제어장치 손잡이와 관련된 설계
  • 이러한 촉각 식별용 기구의 코드에는 모양, 감촉, 크기 등이 있음

청각 대체장치

• 듣는 것을 대체할 수 있는 촉각적 표시장치는 일반적으로 코드화된 메시지의 수용, 음성의 지각, 소리의 위치판단 등에 응용
• 코드 메시지의 수용
  • 기계적 진동을 사용한 초기의 예
  • 5가지 가슴 위치, 3가지 강도 수준, 3가지 지속시간을 사용하여 45종의 패턴 제작
  • 문자 26개, 숫자 10개, 자주 쓰는 단어 4개를 코드화
• 음성의 지각
  • 기계적, 전기적 자극을 통해 피부에 음성 전달
• 음의 위치 판단
  • 귀에 설치한 마이크로 소리의 세기 측정, 마이크의 출력 증폭하여 사용자가 검지손가락을 대고 있는 두 진동장치에 보냄

후각

• 냄새 감각기인 후상피는 콧구멍 상부에 있는 작은 후세포
• 후세포에는 후모가 있으며 이것이 서로 다른 냄새를 검출
• 후각세포는 뇌의 후신경과 연결
• 콧구멍 → 후상피 → 후세포 → 후모 → 후신경
• 코듣 민감한 기관이지만 민감도는 특정 물질과 개인에 따라 다름
• 거짓경보율이 높음(false alarm rate), 아무 냄새 없는데 냄새가 난다고 할 때 많음
• 특정 냄새의 절대적 식별에 당면하면 후각은 그다지 우수하지 않음
• 훈련 받지 않은 피검자는 15~32종의 자극 구분, 훈련 받으면 60종까지

후각적 표시장치

• 후각적 표시장치는 다음과 같은 이유로 널리 응용되지 않음
  • 사람마다 다양한 냄새에 대한 민감도 다름
  • 코가 막히면 감도 떨어짐
  • 빨리 냄새에 순응 → 잠시만 노출되어도 더이상 그 냄새 못 맡음
  • 냄새의 확산 제어 어려움
  • 어떤 냄새는 사람들이 싫어함
• 주로 경고용으로 유용
• 천연가스에 취기제(착취제)를 첨가하여 가스 누출을 검출 할 수 있게 함

음성 통신

• 음성은 청각정보 표시장치의 형태

음성의 성질

• 음성에 관계되는 기관은 폐, 후두, 인두, 입, 비강 등 여러가지
• 성대는 80~400회/sec로 아주 빨리 진동, 인두, 입 등을 통과하면서 진동수 증폭

음성의 종류

• 음성의 기본 단위는 음소, 단어의 의미를 변화시키는 음성의 최소 마디(모음과 자음)
• 음소가 모여서 음절이 되고, 음절이 모여 단어가 되고 이것이 문장을 구성

음성 묘사(표현)

• 음성을 비롯하여 소리의 공기 압력 변동을 그래프로 나타내는 여러 방법

1. 파형은 시간에 따른 공기 압력의 세기 변동을 보임
2. 스펙트럼은 임의 기간, 음소 또는 단어에 대하여 여러 주파수 별로 세기를 보임
3. 음향분석도는 주파수를 수직축에, 시간을 수평축에 나타내고 세기를 명암의 정도로 묘사

음성의 세기

• 음성의 평균 세기 또는 음성파워는 아주 다양, 일반적으로 모음이 자음보다 음성파워가 큼
• 음성의 전반적인 세기는 사람마다 다름, 남성의 음성세기는 여성보다 3~5dB 정도 큼
• 조용히 말할 때 45dBA, 일상 대화에서 55dBA, 전화로 강의 65dBA, 고함과 유사 75dBA, 고함 85dBA

음성의 주파수 구성

• 일반적으로 남성은 여성보다 낮은 주파수 성분이 우세

음성 평가기준

• 음성통신시스템의 설계과정에서 의도하는 용도에 부합하는지를 평가하는 기준
• 주된 기준은 요해도이지만 음성품질도 포함

음성 요해도

• 요해도란 음성메시지를 정확하게 인지할 수 있는 정도
• 요해도 평가에서는 말을 들려주고 이를 따라하게 하거나 들려준 것에 관한 물음에 답하도록 함
• 일반적 상황에서는 문장이 요해도가 가장 좋고 개별 단어는 이보다 낮고, 무의미 음절이 가장 나쁨

음성 품질

• 음성품질은(또는 음성의 자연스러움) 요해도 이상으로 중요
• ex) 전화기 너머로 들려오는 말하는 사람의 신원을 인식하는 상황
• 음성품질은 선호도에 따라 정해짐
• 일반적으로 시스템을 통해 음성샘플을 들려주고 품질 등급을 매기게 하거나, 어떤 표준과 비교하여 선호하는 것을 고르도록 함

음성통신시스템의 구성

• 말하는 사람, 메시지, 전송시스템, 소음환경, 듣는 사람으로 구성
• 말하는 사람
  • 음성 요해도는 말하는 사람의 목소리 특성에 따라서도 달라짐
  • 우수한 발표자는 음절 지속기간이 길고 큰소리로 말하며 전체 발음 시간이 길고 쉬는 시간이 적으며 말할 때 기본적인 음성 주파수의 변화가 많음
  • 적절한 말하기 연습을 하면 발표자의 요해도를 상당히 개선 가능

메시지

음소혼동

• DVPBDCET, FXSH, KJA, MN 등과 같은 부류의 문자는 서로 자주 혼동
• 일반적으로 소음이 있을 때는 단일 문자를 사용하지 말고 단어 철자 알파벳을 사용

단어 특성

• 일반적으로 짧은 단어보다는 긴 단어의 요해도가 큼
• 긴 단어는 일부만 알아들어도 전체 단어를 파악할 수 있음

문맥 특성

• 문장의 요해도가 개별 단어보다 좋은 것은 특정 단어를 알아듣지 못해도 문맥으로 정보 파악 가능하기 때문
• 의미가 있는 문장으로 배열하면 같은 문장을 무의미하게 나열했을 때보다 요해도 좋아짐
• 어휘에 다양한 단어를 사용할 수록 요해도 낮아짐(같은 의미의 단어를 여러 개 섞어 쓰면 안됨)
• 특히 소음 조건에서 메시지의 요해도를 개선하기 위해 설계할 때 다음 지침을 고려
  1. 어휘를 되도록 적게 사용
  2. 정보가 항상 같은 순서로 전달되도록 표준 문장 구조 사용
  3. 짧은 단어를 피하고, 개별 문자 대신에 단어 철자 알파벳 사용
  4. 수신자가 사용하는 단어와 문장구조에 친숙해지도록 함

전송시스템

• 음성전달시스템은 여러 형태로 왜곡될 수 있는데, 진폭왜곡, 주파수왜곡, 여과, 시간축 변조 등 → 음성 변조
• 진폭왜곡은 신호가 비선형 회로를 통과할 때 생기는 변형
• 이러한 왜곡 형태의 하나에 피크절단이 있음, 음성파의 피크가 절단되어 중앙 부분만 남음(낮음)
• 반면에 중앙절단은 주어진 값 이하의 진폭을 제거하여 음파의 피크를 남김(높음)

소음환경

• 소음은 외부 환경 소음이든 내부 소음이든 음성 요해도를 해침
• 소음이 음성통신에 미치는 영향을 평가하기 위한 가장 간단한 기법은 S/N비(신호 대 잡음 비)계산
• 잔향은 막힌 방의 벽, 천정, 바닥 등에서 소음이 울리는 효과
  • 잔향도(특히 소음이 그친 후 60dB까지 감쇄되는 시간)으로 인한 요해도 감소

듣는 사람

• 청력이 정상, 수신하는 통신 유형에 훈련, 스트레스에 견뎌야 함, 여러 상충되는 자극 중에서 하나에 집중
• 듣는 사람의 나이도 요해도에 영향 미친
• 60세 이후로 요해도 감소, 말이 빠르고 군중 속에서 다른 목소리 존재, 잔향이 있을 때 현저히 요해도 감소
• 이러한 감소는 연령으로 인한 정상적 청력손실과 그동안 소음 환경에서 살았기 때문
• 귀마개나 귀덮개와 같은 청각보호수 착용 시에도 음성 요해도에 영향 미침

합성 음성

합성음성의 사용

• 많은 소비자 제품은 음성합성장치가 내장
• 어린이 장난감(교육용), 항공(조종석 경고용), 전화회사(안내용), 장애인을 돕기위한 합성 음성

음성합성법의 유형

• 전통적 방법은 테이프에 아날로그 신호로 기록했다가 재생
• 음성을 디지털화하여 컴퓨터 기억장치에 저장(전통적 방법의 발전)
• → 문제는 디지털화한 정보를 저장하기 위해 대규모 저장용량이 필요
• 이 문제를 해결하기 위해 분석합성법과 규칙합성법이 개발됨

분석합성법

• 사전에 코드화하거나 저장했던 단어나 문구만으로 음성메시지 만듦
• ex) book + case → bookase(발음상)

규칙합성법

• 진정한 합성 음성
• 기본 음성을 만드는 규칙, 기본 음성을 단어와 문장으로 조합하는 규칙, 특정 음이나 단어에 강세를 주어 말의 운율을 만드는 규칙에 집합에 기초하여 음성 만듦
• 장점은 비교적 적은 컴퓨터 용량을 사용하여 아주 많은 어휘가 가능, 인간 음성 없이도 새로운 어휘 만들 수 있음
• 문제는 음성의 질이 디지털화 음성에 기초한 방법만큼 좋지는 않음(요즘엔 아님, 이 내용 지워도 됨)

합성음성을 사용한 성능

1. 합성음성 요해도
2. : 합성음성의 요해도는 자연음성일 때보다 나쁨, 기술이 발달해서 거의 비슷함
3. 합성음성 기억

• 사람들은 자연음성보다는 합성음성으로 말한 메시지를 잘 기억하지 못함
• 일반적으로 합성음성을 들을 때는 자연음성일 때보다 처리 용량이 더 필요
• 그러나 일단 코드화하면 합성음성도 자연음성과 마찬가지로 효과적으로 저장됨

합성음성 사용지침

• 음성 경고는 다른 음성과 정성적으로 달라야함
• 요해도를 최대화
• 가능하면 자연스럽게
• 재생모드를 설치하여 필요에 따라 사용자가 메시지를 재생할 수 있도록
• 사용자가 메시지를 중단할 수 있는 기능 제공 → 매번 들을 필요 없는 유경험자에게는 아주 중요
• 사용자가 시스템 음성에 친숙해지게하기 위해 소개 메시지나 훈련 메시지를 마련

금형

• 다량의 제품을 동일한 품질과 형태로 생산할 수 있는 틀
• Press 금형 → 철판 성형
• Mold 금형 → 플라스틱 제품

프레스 금형

• 고 생산성
• 제품 품질 균일
• 경량 + 고강도
• 경제적 재료 이용
• Punch(upper) + Die(lower) 사이에 Sheet metal

복수의 공정을 단일형 내에 배치

• 재료를 연속 공급해 연속 자동 운전
• 많은 경우 프레스 가공 완료품으로서 라인 아웃
• 재료는 코일재로, 안코이라, 레베라, 롤 피더 등에 의해 연속 공급
• 철판의 급격한 성형으로 인한 부작용(찢어짐, 주름) 방지를 위해 단계별로 나누어 공정 진행

공구 및 가공기

금형 가공기

• 선반, 밀링, 고속 가공기

금형 가공

몰드 금형

• 다각형 소재로부터 황삭 가공
• 다각형의 소재
• 육면체 금속에서 시작
• 적정 절삭깊이(depth of cut)로 여러 차례 걸쳐 황삭
• 몰드 금형의 캐비티나 코아 등 황삭 가공 시 이용됨
• 절삭성이 좋은 End-mill을 이용할 수 있음
• 훨씬 큰 스트레스를 견뎌야 하기 때문

프레스 금형

• 최종 형상과 비슷한 소재로부터 황삭 가공
• 주조와 같은 공정을 이용하여 최정 형상과 비슷한 소재

몰드 금형 가공

• 황삭 가공 → 중삭 가공 → 정삭 가공 → 잔삭 가공

프레스 금형 가공

• 황삭 pencil → 황삭 → 중삭 pencil → 중삭 → 정삭 pencil → 정삭 → 잔삭 pencil → 잔삭
• 마지막엔 Relief

Pencil 가공의 필요성

• 과부하 제거
• 전체적인 가공속도(federate)를 빠르게 하기 위해서, Heavy Load Area(오목한 부위)를 미리 낮은 가공속도로 가공
• 전체적인 가공속도를 빠르게 하기 위해 미리 낮은 속도로 가공하는 것

Relief 가공

• Use Relief-cut after finishing to get rid of excessive friction at concave corners

가공데이터 생성 시 고려사항

충돌

• 충돌 여부
• 충돌 / 여유량
• 최소 공구 길이
  • blade length
  • shank length
• 가공 가능 영역
• 가공 불가능 영역
• 공구가 길면 정밀도 하락
• 공구가 짧으면 공구가 충돌 위험

Down/Up Milling

• Up Milling
  • 절삭력이 상대적으로 큼
  • 공구날의 흔적이 가공표면에 남음
• Down Milling → 좋음
  • 공구마모가 상대적으로 적음
  • 깨끗한 가공표면을 얻을 수 있음

Upward/Downward cutting

• Upward cutting → 좋음
  • 절삭성이 나쁜 공구의 끝부분을 피할 수 있음
  • 공구의 휨에 의해서 undercut이 발생
• Downward cutting
  • 절삭성이 나쁜 공구의 끝부분이 가공에 참여하기 때문에 마모가 빨리 진전되나 공구의 떨림 줄일 수 있음
  • 공구의 힘에 의해 overcut이 발생

Milling의 절삭 조건

• 절삭 조건 지정 시 고려사항
  • 절삭에 의한 공구마무(tool wear)
  • 과부하에 따른 공구의 파손
  • 공구의 휨(deflection)과 진동(chatter)
• 절삭 조건
  • 절삭속도: 작업물과 절삭날과의 상대속도
  • 절삭두께: 하나의 절삭날이 작업물을 깍아내는 두께

4장 청각, 촉각, 후각 표시장치

• 아이의 자연스러운 울음은 직접 정보, 초인종 소리는 간접 정보

듣기

• 귀에서 감지하는 물리적 자극 즉 소리의 진동을 설명하고 귀의 해부학적 구조 검토

소리의 성질과 측정

• 소리는 음원에서 진동에 의해 발생
• 공기를 통해 귀로 전달되는 진동
• 소리의 두 가지 기본 속성은 주파수(진동 수)와 세기(진폭)

음파의 주파수

• 간단한 음원의 진동은 사인파를 만듦
• 1초당 Cycle 수를 소리의 주파수라 하며, hertz라고 발음
• 음계에서 ‘도’의 주파수는 256Hz
• 소리의 주파수는 인간이 감지하는 음높이(pitch)와 관계
• 음높이는 특정 소리의 높낮이를 나타냄
• 주파수가 크면 고음, 낮으면 저음
• 음높이 지각에는 주파수 외에 다른 인자도 영향을 미친
• → 귀가 가지고 있는 능력 중 하나가 음높이, 소리의 물리적 특징 중 하나가 주파수
• 사람의 귀는 20~20000Hz의 가청주파수를 감지 가능, 각 주파수마다 감도 다름
  • 1000Hz 이상은 고음
  • 2000~4000Hz는 귀가 잘 들리지 않는 난청현상이 속하는 영역
  • 100~10000Hz는 사람 목소리

소리 세기, 진폭, 강도

• 소리 세기는 인간이 감지하는 음크기와 관계
• 소리 세기는 단위 면적 당 음향파워로 정의
• 벨(bel, B)를 기본 측정단위로 사용하나, 일반적으로는 데시벨(decibel, dB) 사용
• 음향파워는 음압의 제곱에 비례
• 음압수준(SPL)을 다음과 같이 정의
  • P1은 측정하고자 하는 음압
  • P0는 0dB을 나타내는 기준 음압

• 0dB을 나타내기 위한 가장 일반적인 기준 음압 20uN/m^2
• 이 음압은 건강한 성인이 겨우 들을 수 있는 1000Hz 순음에 해당하는 최저 세기
• 음압은 소음계로 측정, 소음계는 3종의 보정회로가 내장
• 소리 세기를 보고할 때는 그 측정에 사용한 보정회로를 밝혀야함
  • A 가중 음압이 45dB라면 음압(A) = 45dB, SLA = 45dB, 45dbA 등으로 나타냄

전기차

• EU는 전기차와 하이브리드차는 20km/h 이하에서 56dB 이상 배기음을 내도록 함
• 닛산은 30km/h 미만에서 소음으로 인식되지 않는 주파수(600~2500Hz)를 발생시키는 기능 장착
• 우리나라의 경우 20km/h보다 낮은 속도로 주행할 때 최대 75dB 미만의 경고음을 들려줘야 함

복합음

• 복합음은 두 가지 방법으로 묘사 가능
• 하나는 개별 성분의 소리 파형을 합성한 파형으로 나타내는 것
• 또 하나는 소음스펙트럼을 사용, 소리를 주파수대역으로 나누고 각 대역의 소리 세기를 측정

귀의 해부

• 귀는 해부학적으로 세 부분(외이, 중이, 내이)로 나뉨
• 외이
  • 외이는 소리에너지를 수집
  • 귓바퀴 - 바깥귀길(외이도) - 고막으로 구성
• 중이
  • 이소골이라 불리는 세 가지 작은 뼈, 즉 추골, 침골, 등골로 구성
  • 등골은 난원창에 피스톤과 같은 작용을 하여 난원창막 안쪽에 있는 내이액에 음압변화를 전달
  • 22배 정도 증폭
  • 고막장근은 추골에 붙어있고 등골근은 등골에 붙어있는데, 이러한 근육은 큰 소음에 수축하고 소리의 전달을 막아 내이를 보호 → 청각반사
• 내이
  • 내이의 달팽이관은 액으로 차 있는 나선형
  • 중이의 등골이 음압의 변화에 반응하여 전후로 움직이며 이 액에 작용
  • 이 액의 움직임은 얇은 기저막을 진동시키고 이 진동이 코르티기관으로 전달
  • 코르티기관은 달팽이관 내부의 청각수용기로, 이것의 기저막이 위아래로 움직이며 유모세포를 구부러뜨려 수용기전위를 발생
  • 코르티기관에는 유모세포와 신경말단이 있어 음압의 사소한 변화에도 민감하게 반응
  • 이러한 신경말단에서 받아들인 신경충동은 청신경을 거쳐 뇌에 전달
  • 달팽이관 → 코르티기관 → 기저막 → 유모세포 → 청신경

차폐

• 차폐는 소리 환경에서 한 성분이 다른 성분에 대한 귀의 감도를 감소시키는 현상
• 기능적 정의의 차폐는 한 음(masked sound)의 가청도(가청문턱값)가 다른 음(masking sound, noise)의 존재 때문에 증가
• 청각 표시장치에서 중요, 어떤 환경에서 사용할 특정 청각신호를 선택할 때는 그 신호를 수용하기 위하여 다른 소음의 차폐표과를 고려해야 함
• 피차폐음이 독자적으로 존재할 때의 절대식역(절대문턱값)을 측정하고 이어서 차폐음이 있을 때의 문턱값을 측정하는데 이 차이가 차폐효과에 의한 것이 됨
• → 소음이 있을 때 들리는 신호와 소음이 있을 때 들리는 신호의 차이
• 차폐효과가 가장 큰 것은 차폐음(소음)과 주파수가 비슷할 때
• 한편 차폐음(소음)의 세기가 클 수록 차폐효과가 클 것으로 예상 → 청각표시장치에서는 차폐효과를 줄이는 것이 목적
• ex) 드라이어 소음 때문에 전화 벨소리를 듣지 못하는 경우

청각적 표시장치

1. 검출기: 경고신호와 같은 신호의 존재 유무 판단
2. 절대적 식별: 단독으로 존재하는 특정 신호의 확인
3. 상대적 구별(분간): 같이 존재하는 두 가지 이상의 신호분간 판별
4. 위치 판별: 신호가 오는 방향 판별

• 절대적 식별과 상대적 구별은 여러 자극 차원에 기초하여 구분
  • 세기, 주파수, 지속시간, 방향, 반복률, 점등시간 간격

신호 검출

• 신호+소음과 소음을 구분해야함
• 신호 검출 증가방법: 소음에서 신호 검출을 증가시키는 방법
  • 신호의 주파수 영역대에 해당하는 소음의 세기를 줄임
  • 신호의 세기를 증가시킴, 조용한 환경에서는 절대식역보다 40~50d의 큰 신호면 검출하기 충분(절대식여기 하나의 소리를 들려줬을 때 겨우 들리는 수준, 최소가청수준)
  • 소음 세기가 낮은 영역의 주파수로 신호의 주파수를 바꿈 → 신호 주파수와 소음 주파수를 달리 사용
  • 신호를 최소한 0.5 ~ 1초동안 지속, 청각신호는 최소 0.5초는 들려야 하며 이보다 짧을 경우 줄어든 가청도 보상 가능하도록 세기를 늘여야 함
  • 신호를 위상 변위시킴, 소음은 양쪽에 신호는 한쪽 귀에, 복합음은 차폐가 어려우므로 1000~4000Hz 범위에서 4개 이상의 주요 주파수 성분으로 구성된 신호 사용

청각신호의 절대적 식별

• 통용되는 청각자원 중에서 식별할 수 있는 수준의 수

다차원 코드

• 몇 가지 차원의 조합을 이용
  • 방향, 주파수, 세기, 반복률, 점등시간 간격
  • 다차원 코드를 이용할 때는, 차원의 수는 많고 각 차원의 수준 수가 적을때가 일반적으로 좋음

청각신호의 상대적 구별

• 가장 통용되는 구별성의 척도는 차이역임(JND, just-notiveable different)
• JND는 사람이 50%의 횟수를 검출할 수 있는 자극차원의 최소한의 변화 또는 차이
• JND가 작다는 것은 피검자가 작은 변화를 검출할 수 있으며 JND가 크다는 것은 큰 변화가 있어야만 사람이 변화를 검출할 수 있음
• 세기 차이의 구별
  • 세기가 큰 신호에서 가장 작은 차이 식별 가능
  • 60dB 이상인 신호의 JND는 중간 주파수 1000~4000Hz 일 때 최소
  • → 신호 검출 증가방법의 복합음 1000~4000Hz과 동일
  • 유럽은 전기차, 하이브리드 차 56dB 이상 내야함, 우리나라는 최대 75dB
• 주파수 차이의 구별
  • 주파수가 약 1000Hz 이하일 때는 JND가 작지만, 그 이상이면 커짐
  • 주파수에 기초하여 신호를 식별하려면 저주파 신호를 사용하는 것이 바람직
  • 주변 소음은 주로 저주파이므로 저주파 신호를 차폐할 것이므로 절충안으로 500~1000Hz의 신호를 사용하면 좋음
  • → 닛산은 600~2500Hz 소음 사용
  • 세기가 낮은 신호보다는 높은 신호에서 JND가 작으므로 주파수 식별이 필요할 때는 신호가 절대식역보다 최소한 30dB 이상이어야 함
  • → 신호 검출 증가방법에서 논의한 조용한 환경에서는 절대식역보다 40~50dB 큰 신호면 검출하기 충분
  • 주파수 차이의 식별에서는 지속시간도 중요, 지속시간이 0.1초 이상일 때 식별이 좋아짐

소리 위치 판별

• 입체음향능: 소리가 들리는 방향을 판별하는 능력
• 사람이 음원의 방향을 판별하는데 이용하는 단서는 음세기와 위상차이
• 음원이 머리 한 쪽에 가까우면 가까운 귀에 도달하는 시간이 먼 귀에 도달하는 시간보다 0.8ms 정도 빠름
• 저주파수(1500Hz 이하)에서는 소리가 한 쪽에 있어도 머리를 잘 넘어가지만 두 귀에 들리는 음세기는 차이 없음 → 위상차 사용, 시차를 두고 소리 들림
• 위상차를 사용할 때 문제점은 머리를 돌리지 않으면 앞에서 오는 소리와 뒤에서 오는 소리 구분 어려움
• 주파수가 높을 때(3000Hz 이상)는 세기 차이가 뚜렷하게 차폐됨 → 세기차 사용, 소리 크기 다름
• 중간 주파수(1500~3000Hz)소리는 위치판단이 상대적으로 어려움
• 최소가청이동각(MAMA)
  • 청취자가 음의 이동을 검출할 수 있는 음원의 최소 이동각으로 정의
  • 청각장에서 음의 이동속도와 초기 위치에 따라 달라짐

청각표시장치의 원리

일반원리

• 양립성: 가능한한 사용자가 알고있거나 자연스러운 신호차원과 코드 선택
• 근사성: 복잡한 정보를 나타낼 때는 2단계 신호를 고려(주의를 끄는 주의신호와 정확한 정보를 지정하는 지정신호)
• 분리성: 청각 신호는 계속 진행 중인 기존 입력과 쉽게 식별
• 검약성: 필요한 정보 이상으로 정보 제공하지 않음
• 불변성: 동일한 신호는 항상 동일한 정보를 지정

표현원리 → 어떻게 소리를 들려줄거냐의 원리

• 극단적인 청각자원을 피함
• 주변 소음수준 때문에 차폐되지 않도록 세기를 설정
• 간헐적인 또는 다양한 신호를 사용
• 청각 채널이 과부하되지 않게 함, 임의 상황에서는 몇 가지 신호만 사용

설치원리

• 사용할 신호는 사용 전에 시험
• 신규 신호는 기존 신호와 상충되지 않도록 함
• 기존 표시장치를 다른 장치로 전환하기 쉽도록 함, 표현 양식이 다른 것을 청각신호로 대체할 때는 당분간 두 양식을 모두 사용

특수목적의 청각적 표시장치

경고 및 경보신호

• 경고 및 경보 신호의 선택이나 설계에 관한 일반적 권장사항은 다음과 같음
• 200~5000Hz의 주파수 사용, 500~3000Hz이면 더욱 좋음 → 닛산 600~2500Hz
• 멀리 보내는 신호는 1000Hz 이하의 주파수, 고주파는 멀리 이동하지 않음
• 큰 장애물이나 칸막이를 넘어서 휘어가는 신호는 500Hz 이하의 신호
• 변조신호를 사용(1~8 deep/sec, 또는 1~3회/sec의 떨림음)
• 차폐효과를 줄이기 위해 배경소음과 다른 주파수의 신호 사용
• 상황에 따라 다른 경고신호를 사용, 이에 따라 상이한 반응이 요구될 때는 서로 구별되는 것
• 가능하면 별도의 통신시스템을 경고등으로 사용, 다른 목적으로 사용되지 않는 확성기, 경적 등의 기구 사용

Pearson Correlation Analysis

Search & Optimization

Search

• 어떤 문제가 있을 때, 해 공간에서 최적의 해를 찾기 위한 방법
• 해공간(Solution space): 해의 후보들을 모아놓은 집합
• 해: 일련의 동작 또는 하나의 상태
• 탐색의 문제

1. Missionary-cannibal problem: 늑대와 양 강 건너기 문제
2. Tic-tac-toe problem: 순서대로 x와o를 놓는 문제
3. Rubik’s cube
4. 8-puzzle problem: 8개의 숫자와 1개의 빈칸이 있는 퍼즐을 숫자 순서대로 맞추는
5. TSP: 주어진 도시들을 한 번씩 거쳐서 다시 돌아오

1. State space & Search(상태공간과 탐색)

• State: 특정 시간에 주어진 문제가 당면해 있는 상황
• World: 문제에 포함된 객체와 처한 상태 등 필요한 정보
• State space: 문제를 해결하기 위해 필요한 object, state, world 등의 정보, 초기 상태, 문제 해결의 상태, 가능한 모든 상태의 집합
  • Initial state/goal state

State Space Graph

• 상태 공간에서 각 행동에 따른 상태의 변화를 나타낸 그래프
  • 노드: 상태, 링크: 행동
  • Solution: initial state에서 goal state로 도달하기 위한 path
• 일반적인 문제에서 상태 공간 매우 큼
  • 미리 상태 공간 그래프를 만들기 어려움
  • 탐색 과정에서 그래프 생

2. Uninformed search(맹목적 탐색) = Blind search

• 정해진 순서에 따라 상태 공간 그래프를 탐색하는 방법
• 현재 상태에서 목표 상태까지의 노드의 개수를 알지 못하고 해를 찾아 나가는 탐색 방법
• DFS, BFS, Depth-limited search 등 여러 종류
• 문제에 따라 적합한 탐색 방법의 선택
• 탐색 방법의 평가
  • Complete: 해를 찾아 주는가?
  • Optimal: 찾은 해가 최적해임을 보장하는가?
  • Time & space Complexity: 알고리즘의 시간, 공간 복잡

DFS

• 깊이 우선 탐색
• 초기 노드에서부터 깊이 방향으로 탐색
• 목표 노드에 도달 시 종료
• 더이상 진행 불가하면 BackTracking
• 방문한 노드는 재방문 X
• Complexity → 복잡도 질문하기, O(V+E) 아닌가?
  • time: O(b^m)
  • space: O(bm)
  • m: state space에서 가장 깊은 depth
• ex) 8-puzzle 문제: 루트 노드에서 현재 노드까지 경로 하나만 유지

BFS

• 너비 우선 탐색
• 초기 노드에서 시작하여 모든 자식 노드를 확장하여 생성
• 목표 노드가 없으면 단말노드에서 다시 자식 노드 확장
• Complexity
  • time: O(b^d)
  • space: O(b^d)
  • b: child node 개수
  • d: goal state의 depth
• ex) 8-puzzle 문제: 전체 트리를 메모리에서 관리

Depth-limited search

• 깊이에 제한을 둔 DFS 알고리즘
• Completeness: No
• Optimality: No
• Complexity
  • time: O(b^L)
  • space: O(bL)
  • L: 깊이 제한

Iterative-deepening search

• 반복적 깊이심화 탐색
• 깊이 한계가 있는 깊이 우선 탐색을 반복적으로 적용

Bi-directional search

• 양방향 탐색
• 초기 노드와 목표 노드에서 동시에 너비 우선 탐색을 진행
• 중간에 만나도록 하여 초기 노드에서 목표 노드로의 최단 경로를 찾는 방법

Summary

• DFS
  • 메모리 공간 사용 효율적
  • 최단 경로 해 탐색 보장 불가
• BFS
  • 최단 경로 해 탐색 보장
  • 메모리 공간 사용 비효율
• 반복적 깊이심화 탐색(IDS)
  • 최단 경로 해 보장
  • 메모리 공간 사용 효율적
  • 반복적인 깊이 우선 탐색에 따른 비효율성
  • 실제 비용이 크게 늘지 않음
  • 각 노드가 10개의 자식노드를 가질 때, 너비 우선 탐색 대비 약 11%정도 추가 노드 생성
  • 맹목적 탐색 적용 시 우선 고려대상

3. Informed search: Heuristic 탐색

• 정보 이용 탐색
  • State space가 매우 커질 경우 uninformed search가 효과적이지 않음(메모리, 시간 비효율)
  • 상태 공간의 정보를 이용하여 모든 노드를 탐색하지 않고 해를 찾는 방법
  • 휴리스틱 탐색
  • 언덕오르기, 최상 우선 탐색, 빔 탐색, A* 알고리즘 등
• 휴리스틱
  • 시간이나 정보가 불충분하여 합리적인 판단을 할 수 없거나
  • 굳이 체계적이고 합리적인 판단을 할 필요가 없는 상황에서 신속하게 어림짐작 하는 것
  • 실험/경험
  • ex) 최단 경로 문제
• 탐색 공간에서의 해 찾기
  • Global maximum
  • Local maximum
• Local Maximum을 찾는 알고리즘
  • 언덕 오르기, simulated annealing, local beam, genetic, best-first 등
• Global Maximum을 찾을 수 있는 알고리즘
  • A* search

Hill climging method

• 지역 탐색, 휴리스틱 탐색
• 현재 노드에서 휴리스틱에 의한 평가값이 가장 좋은 이웃 노드 하나를 확장해가는 탐색 방법
• 국소 최적해에 빠질 가능성
• 알고리즘
  • 현재 노드 선택
  • 현재에서 가장 높은 값을 갖는 이웃 선택하여 현재보다 값이 크면 현재 노드를 이웃노드로 선택
  • 위를 반복하되, 이웃노드가 현재 노드보다 크지 않으면 종료
• Issue
  • 지역 최적해를 찾게 됨
  • Ridges(산등성이)
  • Plateaux: 해를 찾을 때 변화가 없는 평평한 값에 빠질 때 해 찾기 어려움

Best-First Search

• 일반적인 트리 탐색 또는 그래프 탐색 알고리즘으로 평가함수 h(n)에 따라 탐색 확장
• Depth-first search와 유사한 방법
• 현재에 가장 좋은 것으로 선택하는 방법
• Non-optimal
• Incomplete
• 탐색 방법의 평가
  • Complete: 해를 찾아주는가?
  • Optimal: 찾은 해가 최적해임을 보장하는가?
• 확장 중인 노드들 중에서 목표 노드까지 남은 거리가 가장 짧은 노드를 확장하여 탐색
• 남은 거리를 정확히 알 수 없으므로 heuristic 사용

A* 알고리즘

• Estimated total cost hat f(n)을 최소로 하는 노드로 확장해 가는 방법
• f(n): 노드 n을 경유하는 전체 비용
  • 현재 노드 n까지 이미 투입된 비용 g(n)과 목표 노드까지의 남은 비용 h(n)의 합
  • f(n) = g(n) + h(n)
• h(n): 남은 비용의 정확한 예측 불가
  • hat h(n): h(n)에 대응하는 휴리스틱 함수
• hat f(n): 노드 n을 경유하는 추정 전체 비용
  • hat f(n) = g(n) + hat h(n)
• A* 탐색은 Optimal
  • h(n)이 Admissible heuristic이면 optimal
  • Admissible: 주어진 state에서 goal에 도달하기까지 비용이 높게 추산되지 않음
• A* 탐색은 complete

Informed search

• 해 공간이 커서 모든 상태를 탐색할 수 없을 때
• 맹목적 탐색으로 해를 찾기 어렵거나 시간이 오래 걸리는 문제
• Heuristic한 방법으로 해를 탐색

Heuristic Algorithm

• Hill-climbing
• Best-first search
• A* algorithm

텍스트의 도식적 묘사

• 속도 면에서는 그림 정보가 중요, 정확도 면에서는 문장이 중요, 함께 사용할 것을 권장

데이터의 도식적 묘사

• 그래프의 일반적 형태는 파이, 막대, 선 그래프 등
• 정보의 종류에 따라서 알맞은 형태를 사용하는 것이 바람직

기호, 상징 Symbols

기호표지와 언어표지의 비교

• 표시하고자 하는 것을 시각적으로 믿을만하게 묘사하는 기호가 있다면 기호표지를 사용하는 것이 좋음

기호 코딩시스템의 목표

• 기호시스템의 개발 목표: 개념이나 사물인 대상을 잘 표현하는 기호의 사용
• 대상과 기호의 연관성에 달려있음
• 코딩시스템 지침: 검출성, 구별성, 의미화, 표준화, 양립성 → 6장에서 나옴

심볼 설계 시 선택(평가) 기준

인지도

• 일반적으로 피실험자에게 실험용 기호를 제시하고 무엇을 나타내는 것인지 질문
• ex) 비상구 기호는 여러 후보 기호들을 피실험자들에게 보여주고 가장 높은 정답률을 가진 기호를 채택

대응도

• 피실험자에게 몇 가지 기호와 모든 대상 목록을 제시하고 서로 대응하게 함

선호도와 의견

• 설계한 기호를 피실험자에게 보여주고 선호도와 의견을 질문

지각을 높이기 위한 기호 설계 원리

1. 도형과 바탕 비교

• 도형-바탕 명료도가 분명하고 안정적

2. 도형 경계

• 대비가 있는 경계(속이 채워진 모양)가 선으로 그린 경계보다 좋음

3. 폐쇄성

• 폐쇄된 도형은 지각과정을 향상

4. 단순성

• 심볼은 가능한 단순해야 함

5. 통합

• 채워진 선과 윤곽선을 함께 사용한다면, 채워진 도형은 윤곽선 안에 있어야 함

표준화

• 기호 표시는 같은 사람이 여러 상황에서 이용할 것이므로, 이를 표준화하여 특정 기호표지는 항상 동일 대상을 나타내도록 해야 함

코드, 기호, 부호

• 코드로 나타낼 항목을 대상이라 함
• 코드는 정보 전달을 위해 외부자극 또는 어떤 대상을 다른 형태로 변환한 것
• 대상을 그래프나 그림으로 나타내면 graphic → 더 큰 개념
• 대상을 단순화한 기호로 나타내면 symbol
• 시각적 자극의 유형을 코드 차원이라고 함, 색깔, 기하학적 형태, 문자, 숫자, 점멸 속도, 시각, 크기 등

단일 코드 차원

• 여러가지 코드차원 중에서 가장 좋은 것을 사용

색깔코드

• 일반적으로 색깔코드는 탐색작업에 효과

다차원 코드

• 차원을 여러개 사용
• ex) 가능한 조합 표에 가능 여부를 X로 표기함 → 틀림

3장. 동적 정보의 시각적 표시장치

동적 정보의 용도

정량적 측정

• 정확한 수치를 읽기 위한 표시 장치 사용 → 숫자
• 정량적 시각표시장치와 관련

정성적 측정

• 경향, 변화율, 방향 변경 등을 분간할 수 있는 개략적인 측정값을 읽기 위한 표시 장치 사용 → 변화, 변동
• 정성적 시각표시장치와 관련

점검 측정

• 어떤 값이 정상 한계 안에 있는지 또는 몇 개의 변수 값이 같은지 등을 표시 장치에서 알아 봄 → 상태
• 상태지시계, 신호와 경고등 등

상황 인식

• 가까운 미래에 어떤 요소의 상황을 예견하는 데 사용 → 가까운 미래의 상황
• 묘사적 표시장치, 헤드업 표시장치 등과 관련

정량적 시각표시장치

• 어떤 변수의 정량적 값에 관한 정보 제공

→ 정량적 시각표시장치는 정량적 측정값을 표시하기 위해 사용해야 함

정량적 표시장치의 기본 설계

• 전통적 표시장치는 기계적 장치
• 고정눈금과 이동지침, 이동눈금과 고정지침, 디지털 표시장치
• 처음 두 가지는 지침의 위치가 값을 나타내므로 아날로그 지시계

여러가지 설계의 비교

• 디지털 표시장치는 아날로그 표시장치보다 일반적으로 우수
• 일반적으로 고정눈금-이동지침을 선호
• 눈금의 수치범위가 클 때는 상대적으로 작은 눈금 위에 수치를 전부 나타낼 수 없다는 제약
• 이러한 경우에는 이동눈금-고정지침 설계 시 패널 후면에 눈금을 숨겨 필요한 부분만 보이게 하여 패널 공간 적게 차지
• 일반적으로 원형 및 반원형 눈금을 선호

정량적 표시장치의 기본 특징

• 눈금범위는 눈금의 최고치와 최저치의 차이, 수치의 표시여부와 관계 없음
• 수치간격은 눈금에 나타낸 인접수치 사이의 차이
• 눈금간격은 최소눈금선 사이의 값 차이
• 눈금단위는 눈금을 읽는 최소단위로서 눈금간격에 해당할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있음
• 교재 그림 참고

전통적 정량적 표시장치의 일반 특징

• 눈금의 수열
  • 일반적으로 1 단위의 수열이 사용하기 쉬움
  • 0, 10, 20 등은 주눈금선, 5, 15, 25 등은 중간눈금선, 1, 2, 3 보조눈금선을 나타냄
• 소수로 나타낸 눈금을 사용할 때는 소수점 앞의 0 생략
• 아주 특별한 상황이 아니면 3 단위나 8 단위 등 특수한 수열법은 사용 지양
• 눈금선 설계: 보통 조명과 어두운 조명 조건에서 일반적으로 받아들여디는 눈금선의 크기
• 눈금단위 길이의 권장 범위는 0.13 ~ 0.18cm
• 눈금크기와 가시거리
  • 눈금의 크기는 보통 가시거리인 71cm를 기준
  • 동일한 시각(visual angle)을 유지하기 위해 다음 공식 사용
  • Dimention at x = (dimension at 71) * x / 71
• 눈금선과 내삽
  • 각 눈금단위마다 눈금선이 있지 않을때는 눈금선 사이의 특정 값을 추산하는 내삽 필요
  • 눈금선이 너무 촘촘한 경우에는 눈금선의 수를 줄이고 필요에 따라 내삽하도록 하는 편이 좋음
  • 실제로 사람들은 상당히 정확하게 내삽함
  • 대부분의 상황에서 1/5나 1/10을 비교적 정확하게 내삽
• 지침 설계
  • 뾰족한 지침, 약 20도를 사용
  • 지침 끝은 최소눈금선에 맞춰야 하지만 중첩되면 안 됨
  • 눈금의 끝에서 중앙까지 지침에 색을 칠함
  • 착시를 피하기 위해 지침이 눈금 표면에 가깝게 붙어야 함

전자식 정량적 표시장치의 특성

• 막대형 표시장치는 속도와 같은 변수를 나타낼 때 적절
• 속도 값의 변화에 따라 막대가 길어지거나 짧아지기 때문

고도계 설계

• 항공기용 고도계는 지침이 3개인 다이얼로 되어있음
• 시간과 오류의 관점에서 통합 수직 눈금이 가장 좋음
• 수직 공간에서 올라가면 올라가고 내려가면 내려가는 것으로 상대적 위치를 사실적으로 표현

정성적 시각적 표시

• 숫자를 변환한 것
• 정성적 정보를 얻기 위한 표시장치 사용자는 연속적으로 변하는 변수의 근사값이나 경향, 변화율에 관심

정성적 측정값에 대한 정량적 기초

• 연속값을 어떤 범위로 쪼개어 나타냄
• 특정범위만 사용자에게 중요할 때도 있음

정성적 눈금의 설계

• 각 범위를 코드화하여 나타내면 지각에 도움 됨 → ex) 색깔 코드
• 특정 범위의 값을 형상코드로 나타내는 방법도 있음

점검 측정

• 숫자를 변환하지 않은 것
• 정상인지 아닌지 확인하는 것
• 원형 계기의 경우 정상위치는 9시 위치에 맞추는 것을 선호

상태지시계

• 정성적 정보란 시스템이나 성분의 상태를 개략적으로 나타내는 것
• 별도의 독립 상태를 반영하는 것으로서, 개폐, 신호등의 정지, 주의 진행 등의 예시
• 정성적 계기를 경향과 변화 등의 목적으로 이용하지 않고 엄밀하게 점검 측정이나 특정 상태 확인용으로만 사용하면 이 기기는 상태지시계가 됨

신호와 경고등

• 점멸등이나 정상등(항상 켜져있음)은 여러 목적으로 이용됨, 경고 지시 등이 예시

신호와 경고등의 검출성

• 크기, 휘도, 노출시간
  • 경고등이 크고 노출시간이 길수록 경고등을 light 50%(100번 중 50번) 검출할 때 필요한 휘도(휘도역치)는 감소
  • 휘도: 빛이 대상에서 반사되어 내 눈에 들어오는 양
• 등의 색깔
  • 어두운 배경에서 신호가 밝다면 주의를 끄는데 색깔은 중요하지 않음
  • 신호-배경의 대비가 낮으면 적색 신호가 주의를 끄는 데 좋고, 녹색 - 노랑 - 흰색
• 등의 점멸속도
  • 주의를 끌려면 점멸속도는 초당 3~10회
  • 사람의 지각 기능 관점에서 볼 때 점멸속도를 세 가지 이하로 사용

신호등과 경고등에 관한 권고

• 언제 사용돼야 하나: 실제 또는 잠재적 위험 상황을 경고
• 경고등은 일반적으로 1개
• 정상 또는 점멸: 계속 진행 중인 상황은 정상등, 일시적 위급 상황은 점멸등
• 점멸속도는 초당 3~10회(4회/초)
• 경고등 밝기: 바로 뒤의 배경보다 적어도 2배 이상 밝게
• 위치는 조작자의 정상 시선의 30도 안에 포함
• 색깔은 적색
• 크기는 최소한 시각(visual angle) 1도 이상

묘사적 표시장치

• 배경 위의 있는 요인의 상황 인식 정보
• 어떤 요인의 변화되는 상황을 묘사, 대부분 위치나 배치가 변하는 요소를 배경에 중첩
• 상황인식을 정의하기 위해 관심영역이라는 개념 사용
• 자동차가 관심영역이면 차와 관련된 상황을 알아야 함
• 비디오게임을 하는 경우를 비롯해서 다른 여러 맥락에서도 상황 파악이 중요
• 대부분의 연구는 항공기 표시장치에 집중

항공기의 횡경사각 표시장치

• 이동 항공기: 고정된 지구에 상대적으로 항공기가 움직임 moving aircraft
• 이동 수평선: 고정된 항공기 기호에 수평선이 움직 moving horizon

3차원 원근 표시 장치

• 3D 정보를 2D 평면에 나타내는 방법은 깊이 감각을 나타내는 기법 사용

헤드업 표시장치

• 앞 유리나 헬멧 차양판을 이용하는 표시장치
• 눈의 조절작용을 변화시키지 않으면서 앞유리를 통하여 멀리 있는 물체와 HUD 정보를 모두 볼 수 있음

Dimensions, Tolerances, Surface

Dimensions

• Dimensions: linear or angular sizes of a component specified on the part drawing
• Dimentions on part drawings represent nominal or basic sizes of the part and its features
• The dimension indicates the part size desired by the designer

Tolerances

• Tolerances: allowable variations from the sepcified part dimensions that are permitted in manufacturing
• A tolerance is the total amount by which a specific dimension is permitted to vary.
• Tolerances are used to define the limits of the allowed variation

1. Bilateral Tolerance

• Variation is permitted in both positive and negative directions
• +-방향 모두 나타냄

2. Unilateral Tolerance

• Variation from the specified dimension is permitted in only one direction, either positive or negative, but not both
• 한 방향으로만 표기
• Bilateral과 Unilateral은 의미가 다름, 목표지점의 차이

3. Limit Dimensions

• Permissivle variation in a part feature size, consisting of the maximum and minimum dimensions allowed
• 값을 정해줌

Surface

• Nominal surface
  • intended surface contour of part, defined by lines in the engineering drawing
  • appear as absolutely straight lines, ideal circles, round holes and others that are geometrically perfect
• Actual surgaces
  • the variety of manufacturing processes result in wide variations in surface characteristics

Why Surfaces are Important

1. Aesthetic reasons
2. Surfaces affect safety
3. Friction and wear depend on surface characteristics
4. Surfaces affect mechanical and physical properties
5. Assembly of parts is affected by their surfaces
6. Smooth surfaces make better electrical contacts

Surface Texture

• The topography and geometric features of the surface
• When highly magnified, the surface is anything but straight and smooth.
• It has roughness, waviness and flaws

4 Elements of Surface Texture

1. Roughness: small, roughness is superimposed on waviness
2. Waviness: much larger spacing
3. Lay: predominant direction or pattern of the surface texture
4. Flaws: includes cracks, scratches

Surface Integrity

• Surface integrity includes surface texture as well as the altered layer beneath

Surface Changes Caused by Processing

• Surface changes are caused by the application of various forms of energy during processing

Tolerances and Manufacturing Processes

• Most mechining processes are quite accurate
• Sand castings are generally inaccurate

The Design Process

Design Process and Functional Requirment

1. Conceptualization(creativity)
2. Synthesis(creativity)
3. Analysis(engineering analysis)
4. Evaluation(simulation, cose, physical model)
5. Representation(formal drawing or modeling)

Design Representation

• Requirement of the representation mothod
  1. Precisely convey the design cocept
  2. Easy to use

Dimentioning

• Requirements
  1. Unambiguous
  2. Completeness
  3. No redundancy
  4. : 모든 정보를 줄 필요 없음, 4개의 치수 중 하나는 제거해야 함

Tolerance Stacking

• Dimension은 다른 치수들을 빼면 됨
• Tolerance는 다른 Tolerance들의 합

Tolerance Assignment

• Tolerance is Money
• Tolerance Value가 커질 수록 Function은 하락, Cost 상승

Reason of Having Tolerance

• No manufacturing process is perfect
• Nominal dimension can not be achieved exactly
• Without tolerance we lose the control and as a consequence cause functional or assembly failure

Effects of Tolerance

1. Functional Constraints

• 이 제품의 성능의 허용 범위에 따른 Tolerance 결정

1. Assembly Constraints

• Compounding fitting
• The dimension of each segment affects others

Geometric Tolerances

Straightness

• Tolerance zone between two straightness lines

Flatness

• Tolerance zone defined by tow parallel planes

Circularity(Roundness)

• Circle as a result of the intersection by any plane perpendicular to a common axis