KR101793573B1 - Apparatus for recording location of forming in 3D printer and 3D printer having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원의 성형품을 제조하는 3차원 프린터에 관련된 것으로서, 특히 금속 분말을 성형 대상으로 하는 3차원 프린터에 사용되는 성형 위치 기록 장치 및 이를 구비한 3차원 프린터와 관련된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printer for manufacturing a three-dimensional molded article, and more particularly to a molded position recording apparatus used in a three-dimensional printer having a metal powder as an object to be molded and a three-
종래에는 3차원 성형품을 제조하기 위해 주조나 단조 등의 전통적인 가공방법을 사용해 왔다. 또한 이와 같은 제조 방법을 이용할 때 제품의 품질을 유지하기 위해서는 전문적인 지식을 가진 작업자가 이를 수행해야 했다.Conventionally, conventional processing methods such as casting and forging have been used to produce three-dimensional molded articles. Also, in order to maintain the quality of the product when using such a manufacturing method, a skilled worker had to perform it.
최근에는 3차원 성형품을 가공하기 위한 장치로 3차원 프린터가 사용되기 시작하고 있다. 3차원 프린터는 비전문가도 손쉽게 3차원의 성형품을 제작할 수 있다는 이점 때문에 점차 전통적인 가공방법을 대체하고 있다.In recent years, three-dimensional printers have begun to be used as apparatuses for processing three-dimensional molded products. 3D printers are gradually replacing traditional processing methods because of the advantage that non-specialists can easily produce three-dimensional molded parts.
3차원 프린터에 대한 기술로 대한민국 특허공개공보 10-2009-0049608호가 개시되어 있다. 이러한 3차원 프린터에서 중요한 점은 신속한 작업이 가능하면서 제품의 품질을 높이는 것이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0049608 is disclosed as a technique for a three-dimensional printer. The important thing about these 3D printers is that they can work quickly and improve the quality of products.
특히 금속 분말을 소결하거나 용융하여 각 층을 형성하는 방식의 3차원 프린터는 성형 과정에서 문제가 발생하였을 경우 내부를 검사할 수 있는 방법이 없다. 이에 따라 성형품이 원하는 품질을 만족하지 못하더라도 어느 부분에 문제가 발생하였는지 찾기가 어렵다.In particular, a three-dimensional printer in which metal powder is sintered or melted to form each layer has no method for inspecting the interior of the printer if a problem occurs during the molding process. Accordingly, even if the molded product does not satisfy the desired quality, it is difficult to find a problem in which part.
문제가 발생한 부분을 용이하게 특정할 수 있으면 이에 대한 대처도 신속하게 할 수 있으므로 작업의 신속성과 제품의 품질을 높이는데 기여할 수 있다. 따라서 문제가 되는 부분을 특정하기 용이하도록 하는 장치가 요구된다.If problems can be easily identified, measures can be taken quickly, which can contribute to speeding up work and improving product quality. Therefore, there is a need for an apparatus that makes it easy to identify a problematic part.
본 발명은 3차원 성형품의 성형 공정에서 원재료 분말에 가공 빔이 조사되어 발생하는 빛으로부터 취득한 영상정보에 그 빛이 발생한 위치의 좌표정보를 더하여 이미지로 만들어 저장하며 이를 분석함으로써 문제가 되는 부분을 특정할 수 있게 하고 문제에 대한 조치가 신속하게 이루어질 수 있게 하는 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치 및 이를 구비하는 3차원 프린터를 제시한다.The present invention relates to coordinate information of a position where a light is generated in image information acquired from light generated by irradiation of a raw material powder with a processing beam in a molding process of a three-dimensional molded product, Dimensional printer and a three-dimensional printer including the three-dimensional printer are disclosed.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 원재료 분말을 이용하여 3차원의 성형품을 가공하는 장치에 구비되어 공정을 감시하는 장치로서, 원재료 분말이 성형되는 지점에서 발생하는 빛에 대한 정보를 취득하는 광정보취득부, 상기 3차원의 성형품을 가공하기 위한 성형 지점의 좌표정보를 전송하는 좌표정보전송부, 상기 광정보취득부에서 취득한 광정보를 생성시킨 성형 지점에 대한 좌표정보를 상기 좌표정보전송부로부터 전송받아 상기 광정보와 상기 좌표정보를 이미지로 만들어 저장하는 이미지저장부를 포함하는 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치를 제시한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for processing a three-dimensional molded product using raw material powder, the apparatus comprising: A coordinate information transfer unit for transferring coordinate information of a forming point for processing the three-dimensional molded product, and a control unit for transferring the coordinate information for the forming point, which has generated the optical information acquired by the optical information acquiring unit, And an image storage unit that receives the optical information and the coordinate information received from the information transmission unit and stores the optical information and the coordinate information in an image.
여기에서 상기 광정보취득부는 고속 카메라를 구비하고 상기 고속 카메라를 이용하여 원재료 분말이 성형되는 지점의 사진을 촬영함으로써 광정보를 취득하고, 상기 이미지저장부는 상기 고속 카메라에서 촬영한 사진에 해당하는 성형 지점에 대한 좌표정보를 상기 좌표정보전송부로부터 전송받아 상기 성형 지점을 촬영한 사진에 포함시켜 저장할 수 있다.Wherein the optical information acquiring unit includes a high-speed camera and acquires optical information by photographing a photograph of a point at which the raw material powder is formed using the high-speed camera, and the image storage unit stores the optical information corresponding to the photograph The coordinate information on the point may be received from the coordinate information transmitting unit and stored in the photograph of the forming point.
이에 더하여 상기 이미지저장부는, 상기 성형 지점을 촬영한 사진을 빛의 강도에 따른 색상으로 표시된 사진으로 변환시키는 이미지처리모듈, 상기 좌표정보전송부에서 전송된 좌표정보를 상기 좌표정보를 나타내는 등가의 색상정보로 변환시키는 좌표처리모듈 및 상기 이미지처리모듈에서 변환된 사진에 상기 좌표처리모듈에서 변환된 색상정보를 표시하는 이미지합성모듈을 포함할 수 있다.In addition, the image storage unit may include an image processing module for converting the photographed photographing point into a photograph represented by a color corresponding to the intensity of light, an image processing module for converting the coordinate information transmitted from the coordinate information transmitting unit into an equivalent color And an image synthesis module for displaying the color information converted by the coordinate processing module in the image converted by the image processing module.
한편 고속 카메라를 구비하는 성형 위치 기록 장치는, 상기 사진을 판독하여 성형 지점에서 발생하는 불꽃이 일정 크기 이하 또는 이상이거나 일정 밝기 이하 또는 이상의 색으로 표시되는 경우 이상이 있는 것으로 판정하고 해당 성형 지점의 좌표정보를 저장하는 이상판정부를 더 포함할 수 있다.On the other hand, a molding position recording apparatus having a high-speed camera reads the photograph and judges that there is an abnormality when the flame generated at the forming point is less than or equal to a certain size, or is displayed with a brightness of less than or equal to a certain brightness, And an abnormality determination unit for storing the coordinate information.
이에 더하여 이상이 있는 지점을 화면에 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 표시부는, 상기 3차원 성형품을 성형하는 진행 상황 또는 성형을 마친 3차원 성형품을 영상으로 표시하는 영상표시모듈 및 상기 이상판정부로부터 이상이 발생한 성형 지점의 좌표정보를 전송받아 상기 영상표시모듈에서 표시한 영상의 해당 좌표에 해당하는 지점에 표시하는 좌표표시모듈을 더 포함할 수 있다.And a display unit for displaying an abnormal point on a screen, wherein the display unit comprises: an image display module for displaying a progressed state of molding the three-dimensional molded article or a molded three-dimensional molded article as an image; And a coordinate display module for receiving the coordinate information of the molding point where the abnormality occurs and displaying the coordinates at a position corresponding to the coordinates of the image displayed by the image display module.
한편 위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 3차원의 성형품을 가공하는 장치로서, 형상 가공이 이루어지는 챔버부, 상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부, 상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부, 상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부, 상기 성형부에 놓여진 원재료에 레이저를 조사하여 용융시켜 성형하는 레이저가공부, 상기 레이저가공부에 의한 성형 공정을 감시하는 상기 성형 위치 기록 장치 및 상기 레이저가공부가 한 라인을 가공한 후 상기 성형부를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 3차원 프린터를 제시한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for processing a three-dimensional molded product, the apparatus comprising: a chamber section for shaping; a raw material supply section for supplying powdered raw material to the chamber section; A raw material moving part for pushing and moving the raw material, a forming part for forming a raw material on which the raw material moved by the raw material moving part is placed, a laser for irradiating and melting the raw material placed on the forming part, And a control unit for controlling the forming position recorder to monitor the forming process by the laser beam and the control unit to process the entire three-dimensional molded product by causing the forming unit to move down after the line processed by the laser is processed .
본 발명의 실시예에 따르면, 성형 공정에서 얻어진 이미지 중 영상정보로부터 이상 여부를 판단할 수 있는 한편 좌표정보에 의해 어느 부분에서 이상이 발생하였는지 특정하기 용이하므로 이상에 대한 신속한 조치가 가능하다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to determine an abnormality from the image information among the images obtained in the molding process, and it is easy to specify in which part the abnormality occurs due to the coordinate information, so that it is possible to quickly take measures against the abnormality.
또한 성형 공정에서 얻어진 이미지가 어느 위치에서 얻어진 것인지 정확하게 알 수 있고 이러한 위치에 근거하여 정확한 위치에 이미지들을 배열할 수 있으며 정확한 가공 평면의 이미지 및 정확한 성형품의 3차원 이미지를 취득할 수 있다.In addition, it is possible to know precisely which position the image obtained in the molding process is obtained, and to arrange the images at the correct position based on the position, and to obtain an image of the correct machining plane and a three-dimensional image of the accurate molded product.
또한 완성된 성형품에 대한 정확한 이미지와 이 이미지에 문제가 발생한 부분의 정확한 위치를 표시할 수 있으므로 CT나 X-ray 데이터를 취득하지 않고 품질을 보증할 수 있는 데이터로 활용할 수 있다. In addition, it can display the accurate image of the finished molded part and the exact position of the problematic part in this image, so it can be used as data that can guarantee quality without acquiring CT or X-ray data.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. The effects of the present invention will be clearly understood and understood by those skilled in the art, either through the specific details described below, or during the course of practicing the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 챔버부의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 성형 위치 기록 장치를 나타내는 블럭도.
도 4는 도 3의 성형 위치 기록 장치의 표시부에서 출력되는 예를 나타내는 도면으로서 도 4(a)는 하나의 성형 지점의 영상 및 좌표를 표시한 도면이고, 도 4(b)는 연속되는 성형 지점의 영상을 표시한 도면.
도 5는 도 3의 성형 위치 기록 장치의 표시부에서 출력되는 예를 나타내는 도면으로서 성형품의 영상을 표시한 도면.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 동작을 나타내는 개념도.1 is a perspective view of a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded perspective view of a chamber portion of a three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a molded position recording apparatus employed in the embodiment shown in FIG. 1; FIG.
Fig. 4 is a diagram showing an example of output from the display unit of the molded position recording apparatus of Fig. 3. Fig. 4 (a) is a view showing an image and coordinates of one molding point, Fig.
Fig. 5 is a view showing an example of a molded article, which is an example of output from the display unit of the molded position recording apparatus of Fig. 3; Fig.
6 is a conceptual diagram illustrating the operation of the three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치 및 이를 구비하는 3차원 프린터에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A three-dimensional printer according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same reference numerals are assigned to the same components in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first explanation.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 챔버부의 분해 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a chamber part of a three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)는 챔버부(1), 원재료공급부(2), 원재료이동부(3), 성형부(4), 레이저가공부(5), 성형 위치 기록 장치(6), 제어부(7) 및 원재료회수부(8)를 포함한다.A three-
챔버부(1)는 제품의 성형이 이루어지는 부분이다. 챔버부(1)에는 원재료공급부(2), 원재료이동부(3), 성형부(4), 레이저가공부(5) 및 제어부(7)가 연결되어 원재료의 투입 및 성형이 이루어진다.The chamber part 1 is a part where the product is molded. The raw material supply
챔버부(1)는 챔버(11)와 챔버커버(12) 및 챔버블록(13)으로 이루어지고 챔버커버(12)는 챔버(11)에 힌지 결합되어 챔버(11)를 열 수 있는 구조로 이루어진다. 챔버(11)의 일측벽에는 2개의 슬릿(111)이 형성되는데 이 부분으로 원재료이동부(3)의 연결부재(323)가 통과된다.The chamber part 1 is composed of a
챔버블록(13)에는 3개의 홀이 형성되며 도 2의 우측에서 좌측으로 원재료공급부(2), 성형부(4) 및 원재료회수부(8, 도 6 참조)와 연결된다. 원재료회수부(8)에서는 원재료이동부(3)에 의해 성형부(4)에 채워지고 남은 원재료들이 회수된다.Three holes are formed in the
원재료공급부(2)는, 챔버부(1)의 밑면에 결합되고 챔버부(1)의 밑면에 형성된 홀로 원재료를 밀어 공급한다.The raw
원재료공급부(2)는 내부에 공간을 가진 하우징(22)에 투입플레이트(21)가 하우징(22)의 내벽에 밀착되도록 결합된다. 또한 플레이트는 리니어 모터와 같은 구동기에 의해 상승 하강할 수 있다.The raw
투입플레이트(21)에는 분말 형상의 원재료가 놓여지고 투입플레이트(21)가 상승하여 챔버블록(13)에 형성된 홀을 통해 챔버(11) 내부로 원재료를 공급한다.The powdery raw material is placed on the
투입플레이트(21)는 레이저가공부(5)가 제품의 단면 라인을 형성하는 작업을 할 때마다 일정한 거리를 상승하여 일정한 양의 원재료를 챔버(11) 내부에 공급한다.The
원재료이동부(3)는 원재료공급부(2)에서 공급된 원재료를 이동시켜 성형부(4)의 가공 영역에 얇게 펴주어 도포한다. 원재료이동부(3)는, 블레이드(32)를 구비하고 블레이드(32)의 이동에 의해 원재료를 성형부의 가공 영역에 도포한다. The raw
도 2를 참조하면 챔버(11) 외측에 액추에이터(321)가 구비되고 액추에이터(321)의 구동에 의해 벨트(322)가 회전하며 벨트(322)의 운동은 챔버(11)의 슬릿(111)을 통과하는 연결부재(323)를 통해 블레이드(32)로 전달되어 블레이드(32)가 챔버(11)의 수평방향을 따라 이동하게 된다.2, an
블레이드(32)를 이동시키는 액추에이터(321)와 벨트(322)는 별도의 보조챔버(14) 내에 밀폐되도록 하여 설치할 수 있다.The
성형부(4)는 실제로 제품의 가공을 하는 부분으로서, 챔버부(1)의 밑면에 결합되고 상하 이동이 가능한 성형플레이트(41)를 구비하고 성형플레이트(41) 위에 배치된 원재료에 성형품의 단면 라인이 형성되면 성형플레이트(41)가 하강하여 다음 단면 라인을 형성할 수 있게 한다.The forming
성형부(4)는 원재료공급부(2)와 마찬가지로 내부에 공간을 가진 하우징(42)에 성형플레이트(41)가 하우징(42)의 내벽에 밀착되도록 결합된다. 또한 성형플레이트(41)는 리니어 모터와 같은 구동기에 의해 상승 및 하강할 수 있다.The forming
성형플레이트(41)에는 원재료이동부(3)에 의해 이동된 분말 형상의 원재료가 놓여지고 레이저가공부(5)에 의해 성형품의 단면 라인이 형성된다.The powdery raw material moved by the raw
성형플레이트(41)는 레이저가공부(5)가 제품의 단면 라인을 형성하는 작업을 할 때마다 일정한 거리를 하강하여 위치에 대응하는 하나의 단면 라인을 형성할 수 있도록 한다.The
레이저가공부(5)는 성형부(4)에 놓여진 분말 형태의 원재료를 용융하여 제품의 단면 라인을 성형한다.The
도면을 참조하면 레이저가공부(5)의 레이저장비(51)는 챔버부(1)의 외부에 배치되는데 이는 챔버(11)가 작아져서 저산소 환경을 만들기 용이하고, 레이저(L)는 먼지의 오염에 취약한데 이를 챔버부(1) 외부에 위치시킴으로써 청정한 환경에 레이저의 가공헤드를 배치할 수 있다.Referring to the drawings, the
도 3 내지 도 5는 성형 위치 기록 장치와 관련된다.Figs. 3 to 5 relate to a molded position recording apparatus.
본 발명의 실시예에 따른 성형 위치 기록 장치(6)는, 원재료 분말을 이용하여 3차원의 성형품을 가공하는 장치에 구비되어 공정을 감시하는 장치로서, 광정보취득부(61), 좌표정보전송부(62) 및 이미지저장부(63)를 포함한다.The molded
광정보취득부(61)는 원재료 분말이 성형되는 지점에서 발생하는 빛에 대한 정보를 취득한다. 상술한 바와 같이 레이저가공부(5)는 성형부(4)에 놓인 원재료 분말을 용융하여 성형하게 된다. 이와 같이 성형이 이루어지는 지점에는 높은 에너지에 의해 열과 빛이 발생한다. 광정보취득부(61)는 이 빛을 촬영하거나 감지하는 역할을 한다.The optical
여기에서 광정보취득부(61)는 고속 카메라를 구비하고 고속 카메라를 이용하여 원재료 분말이 성형되는 지점의 사진을 촬영함으로써 광정보를 취득할 수 있다. 고속 카메라는 대략 초당 1만 프레임을 촬영할 수 있는 것을 채택할 수 있다. 찍힌 사진은 원재료 분말이 성형되면서 불꽃이 발생하는 형태일 수 있다.Here, the optical
한편 광정보취득부(61)는 포토 센서를 구비하여 빛의 발생 유무와 빛의 강도를 광정보로 취득할 수도 있다. 또한 광정보취득부(61)는 취득한 광정보를 디지털신호로 변환시키는 변환모듈을 구비할 수 있다.On the other hand, the optical
좌표정보전송부(62)는 3차원의 성형품을 가공하기 위한 성형 지점의 좌표정보를 이미지 저장부로 전송한다. 이때 성형 지점의 좌표정보는 레이저가공부(5)에도 동시에 전송된다.The coordinate
좌표정보는 3차원 가공품을 가공하기 위한 가공 데이터에 포함된 정보를 사용할 수 있다. 참고로 좌표정보는 정확한 위치를 성형하도록 레이저가공부(5)를 작동시키기 위한 데이터로서 레이저 데이터 또는 스캔 데이터 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The coordinate information can use the information included in the machining data for machining the three-dimensional workpiece. For reference, the coordinate information may be at least one of laser data or scan data as data for activating the
이미지저장부(63)는 광정보취득부(61)에서 취득한 광정보를 생성시킨 성형 지점에 대한 좌표정보를 상기 좌표정보전송부(62)로부터 전송받아 상기 광정보와 상기 좌표정보를 이미지로 만들어 저장한다.The
상술한 바와 같이 좌표정보가 이미지저장부(63)와 레이저가공부(5)에 동시에 전송되면 이미지저장부(63)에 전송된 좌표데이터와 좌표데이터의 전송시점에 생성된 성형 지점의 광정보는 서로 대응 관계를 가지게 된다. 구체적으로 좌표데이터의 전송시점을 시작신호로 하여 이후 생성되는 광정보취득부(61)의 영상정보에 이미지저장부(63)에 전송된 좌표정보를 대응시킬 수 있다. 이에 따라 특정 좌표에서의 성형 영상을 특정할 수 있다. 한편 좌표정보와 영상정보의 대응에 있어서 동기화나 오류 검사 등은 널리 알려진 신호 처리 기술을 채용할 수 있다.When the coordinate information is simultaneously transmitted to the
광정보취득부(61)가 고속 카메라를 구비하는 경우 이미지저장부(63)는 고속 카메라에서 촬영한 사진에 해당하는 성형 지점에 대한 좌표정보를 상기 좌표정보전송부(62)로부터 전송받아 상기 성형 지점을 촬영한 사진에 포함시켜 저장할 수 있다.When the optical
예를 들어 이미지저장부(63)는 고속 카메라로부터 성형이 이루어지는 순간을 촬영한 사진을 전송받고 이 성형 순간에 좌표를 나타내는 정보를 좌표정보전송부(62)로부터 전달받아 이를 합성하여 저장한다. 이미지저장부(63)는 촬영되는 사진마다 이를 처리하여 저장할 수 있으며 이 과정은 대략 30㎲ 단위로 이루어질 수 있다.For example, the
이와 같이 성형 사진에 좌표를 표시함으로써 이를 성형 공정을 감시하는 용도로 사용할 수 있다. 즉 성형 사진으로부터 이상을 발견한 경우 좌표를 확인하여 성형 어떤 부분(좌표)에서 문제가 발생하였는지 확인이 가능하다. 또한 이러한 성형 사진에 찍힌 성형 지점의 이미지를 성형 경로를 따라 연속적으로 표시하고 빛의 크기나 세기의 변화를 찾아냄으로써 이상 여부를 확인할 수 있다.By displaying the coordinates on the molding photograph as described above, it can be used for monitoring the molding process. In other words, when an abnormality is found from a molding photograph, it is possible to check the coordinates to find out what part (coordinate) of the molding has caused the problem. Also, it is possible to confirm the abnormality by continuously displaying the image of the molding point stamped on the molding photograph along the molding path and finding the change of the size or intensity of the light.
한편 이미지저장부(63)는, 이미지처리모듈, 좌표처리모듈 및 이미지합성모듈을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the
이미지처리모듈은 성형 지점을 촬영한 사진을 빛의 강도에 따라 색상으로 표시된 사진으로 변환시킨다. 예를 들어 사진으로 촬영된 불꽃의 색은 대체적으로 노란색인데 이를 색온도로 나타낼 수 있다. 이때 부가적으로 온도센서 등을 이용하여 온도를 측정할 수도 있다.The image processing module converts the photographed photograph of the forming point into a color-marked photograph according to the intensity of the light. For example, the color of a photographed flame is generally yellow, which can be expressed as a color temperature. At this time, the temperature may be measured by using a temperature sensor or the like.
좌표처리모듈은 좌표정보전송부(62)에서 전송된 좌표정보를 등가의 색상정보로 변환시킨다. 즉 좌표정보를 이진수로 처리하고 이 이진수를 나타낼 수 있는 색상으로 표시할 수 있다.The coordinate processing module converts the coordinate information transmitted from the coordinate
좌표는 X좌표와 Y좌표로 나타낼 수 있는데 X좌표와 Y좌표를 각각 8비트 2개의 이진수로 표시하되 [00000000][00000000]을 검정색으로 하고 [11111111][11111111]을 흰색으로 하며 그 사이는 짙거나 옅은 회색으로 표시함으로써 좌표값을 색상으로 사진에 표시할 수 있다. 이와 같이 색상으로 표시된 좌표값은 변환 과정을 거쳐 실제 좌표를 확인할 수 있다.The coordinates can be represented by X and Y coordinates. The X coordinate and the Y coordinate are represented by 8 bits and two binary numbers, respectively, with [00000000] [00000000] being black, [11111111] [11111111] Or light gray to display the coordinate values in the picture as a color. Coordinate values expressed in color can be converted to actual coordinates.
이미지합성모듈은 이미지처리모듈에서 변환된 사진에 좌표처리모듈에서 변환된 색상정보를 표시한다. 변환된 사진과 좌표정보가 변환된 색상정보는 모두 영상정보로서 하나의 이미지로 통합된다.The image compositing module displays the converted color information in the coordinate processing module on the converted photograph in the image processing module. The converted picture and the color information into which the coordinate information is converted are all incorporated as one image as the image information.
도 4(a)를 참조하면 사진의 좌측 상단에 좌표정보를 나타내는 색상정보가 4개의 점으로 표시되어 있다. 4개의 점 중 좌측 1, 2번째의 2개의 점(X)은 x좌표를 나타내고 3, 4번째의 2개의 점(Y)은 y좌표를 나타낸다. 이와 같이 좌측 또는 우측 구석에 좌표정보를 나타내는 색상정보를 표시할 수 있다. 한편 가장 우측의 점(P)은 레이저가공부의 레이저에 이상이 있는지 표시하는 것이다. 이를 위해 레이저 온/오프를 감지하는 포토센서를 구비할 수 있다. 레이저가 켜진 경우 흰색으로 꺼진 경우 검정색으로 표시할 수 있다.Referring to FIG. 4A, color information indicating coordinate information is indicated by four points on the upper left of the photograph. Of the four points, the first two points (X) on the left side represent the x coordinate, and the two third points (Y) represent the y coordinate. Thus, the color information indicating the coordinate information can be displayed in the left or right corner. On the other hand, the rightmost point (P) indicates whether the laser is abnormal in the laser of the study. For this purpose, a photo sensor for detecting laser on / off may be provided. When the laser is turned on, it can be displayed in black if it is turned off white.
이와 같이 이미지 저장부에 이미지처리모듈, 좌표처리모듈 및 이미지합성모듈을 구비하고 성형 사진과 좌표정보를 이미지화하여 합성함으로써 데이터의 크기를 줄일 수 있고 전송을 용이하게 할 수 있다.As described above, the image storage module includes the image processing module, the coordinate processing module, and the image synthesizing module, and the formed image and the coordinate information are imaged and synthesized, so that the size of the data can be reduced and the transmission can be facilitated.
한편 성형 위치 기록 장치(6)에는 사진을 판독하여 성형 지점에서 발생하는 불꽃이 일정 크기 이하 또는 이상이거나 일정 밝기 이하 또는 이상의 색으로 표시되는 경우 해당 성형 지점의 좌표정보를 저장하고 이상이 있는 것으로 판정하는 이상판정부(64)를 더 포함할 수 있다. 또한 이상이 발생하면 경고음이나 경고등으로 작업자나 관제센터에 이를 알릴 수 있다.On the other hand, when a picture is read in the molding
또한 이상이 있는 지점을 화면에 표시하는 표시부(65)를 더 포함할 수 있다. 표시부(65)는 영상표시모듈과 좌표표시모듈을 구비하고, 영상표시모듈에서 3차원 성형품을 성형하는 진행 상황 또는 성형을 마친 3차원 성형품을 영상으로 표시하는 한편 좌표표시모듈에서 이상판정부(64)로부터 이상이 발생한 성형 지점의 좌표정보를 전송받아 영상표시모듈에서 표시한 영상의 해당 좌표에 해당하는 지점에 표시할 수 있다. 도 4와 도 5는 표시부(65)에서 표시되는 화면의 예이다. 이에 따라 작업자 또는 관제센터에서 확인할 수 있는 출력을 제공할 수 있다.And may further include a
광정보취득부(61)가 고속 카메라 대신 포토 센서를 구비하는 경우에는 포토 센서의 강도를 영상으로 변환하여 광정보로 사용하고 그 외의 사항은 상술한 고속 카메라의 경우가 적용될 수 있다.When the optical
이와 같이 구성된 성형 위치 기록 장치는 성형 지점에 가해지는 에너지의 적정성을 파악할 수 있고, 성형 공정이 정확하게 수행되고 있는지 여부를 감시할 수 있으며 이로부터 취득된 데이터는 완성된 성형품에 대하여 CT나 X-ray 데이터를 취득하지 않고 품질을 보증할 수 있는 데이터로 활용할 수 있다. The molded position recorder thus configured can determine the adequacy of the energy applied to the forming point and can monitor whether the forming process is being performed correctly and the data obtained therefrom can be used for CT or X-ray It can be utilized as data that can guarantee quality without acquiring data.
한편 제어부(7)은 레이저가공부(5)가 한 라인을 가공한 후 성형부(4)를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어한다. 실제적으로 제어부(7)은 상술한 챔버부(1), 원재료공급부(2), 원재료이동부(3), 성형부(4), 레이저가공부(5), 성형 위치 기록 장치(6)들이 유기적으로 작동하도록 제어한다. On the other hand, the
위와 같이 구성된 3차원 프린터는 다음과 같이 작동된다.The three-dimensional printer configured as above operates as follows.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 동작을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 3차원 프린터(100)는 도시한 것과 같이 간략화된 구조로 나타낼 수 있다.5 is a conceptual diagram showing the operation of the three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG. The three-
본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)의 동작은 종래에 널리 알려진 3차원 프린터의 동작과 대체로 동일하다.The operation of the three-
금속 분말 형태의 원재료(10)는 원재료(10) 공급부에 위치하고 있다가 공급플레이트의 상승에 의해 챔버(11)로 공급된다.The raw material (10) in the form of a metal powder is placed in a supply part of the raw material (10) and supplied to the chamber (11) by the rise of the supply plate.
원재료(10)가 챔버(11)에 공급되면 원재료이동부(3)의 블레이드(32)가 이동하여 원재료(10)를 성형부(4)로 이동시킨다. 블레이드(32)는 원재료(10)를 예를 들면 10㎛~200㎛ 정도로 얇게 펴서 성형부(4)의 성형플레이트(41)에 놓이게 한다.When the
성형부(4)에 공급되고 남은 원재료(10)는 성형부(4)를 지나 회수부(9)에서 회수된다.The
이 상태에서 원재료(10) 분말에 레이저(L)를 조사하여 원재료(10)를 소결 또는 용융을 시켜 성형한다.In this state, the raw material (10) is irradiated with a laser (L) to form the raw material (10) by sintering or melting.
이 과정을 통해 성형품(20)의 단면 라인이 성형되고 레이저(L)가 조사되지 않은 부분은 원재료(10)가 분말 형태로 그대로 있게 된다.Through this process, the section line of the molded
이와 같이 성형부(4)로 성형이 이루어지는 동안 성형 위치 기록 장치(6)에서는 성형 부분의 광정보와 이때의 좌표정보를 합성하여 저장한다.During the molding by the
성형된 부분은 거친 부분이 있을 수 있으므로 블레이드(32)를 다시 초기 위치로 복귀시켜 성형부(4)를 지나가게 함으로써 거친 부분을 평탄화한다.Since the molded portion may have a rough portion, the
이후 다시 원재료(10)를 공급하고, 블레이드(32)에 의해 원재료(10)를 얇게 편 후 회수부(9)에서 회수하는 한편 성형부(4)에서 다음 단면 라인을 성형하고 블레이드(32)를 다시 초기 위치로 이동시켜 평탄화 및 가압하는 작업을 반복한다. 이러한 작업을 여러 번 반복함으로써 3차원 입체 성형품을 제작할 수 있다.Thereafter, the
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1 : 챔버부
11 : 챔버 111 : 슬릿
12 : 챔버커버 13 : 챔버블록 14 : 보조챔버
2 : 원재료공급부 21 : 투입플레이트 22 : 하우징
3 : 원재료이동부
31 : 분말도포장치
32 : 이동부 321 : 액추에이터 322 : 벨트 323 : 연결부재
4 : 성형부 41 : 성형플레이트 42 : 하우징
5 : 레이저가공부 51 : 레이저장비
6 : 성형 위치 기록 장치
61 : 광정보취득부 62 : 좌표정보전송부 63 : 이미지저장부
64 : 이상판정부 65 : 표시부
7 : 제어부
8 : 원재료회수부
10 : 원재료 20 : 성형품
L : 레이저 X : x좌표점 Y : y좌표점 P : 우측점 A : 이상 발생 점
100 : 3차원 프린터1: chamber part
11: chamber 111: slit
12: chamber cover 13: chamber block 14: auxiliary chamber
2: raw material supply part 21: input plate 22: housing
3: Eastern raw material
31: Powder application device
32: moving part 321: actuator 322: belt 323:
4: forming part 41: forming plate 42: housing
5: Laser Studying 51: Laser Equipment
6: forming position recording device
61: optical information acquisition unit 62: coordinate information transfer unit 63:
64: abnormality judgment section 65: display section
7:
8: raw material collection unit
10: raw material 20: molded article
L: Laser X: x coordinate point Y: y coordinate point P: right point A: abnormal point
100: 3D printer
Claims (6)
원재료 분말이 성형되는 지점에서 발생하는 빛에 대한 정보를 취득하는 광정보취득부,
상기 3차원의 성형품을 가공하기 위한 성형 지점의 좌표정보를 전송하는 좌표정보전송부,
상기 광정보취득부에서 취득한 광정보를 생성시킨 성형 지점에 대한 좌표정보를 상기 좌표정보전송부로부터 전송받아 상기 광정보와 상기 좌표정보를 이미지로 만들어 저장하는 이미지저장부
를 포함하고,
상기 광정보취득부는 고속 카메라를 구비하고 상기 고속 카메라를 이용하여 원재료 분말이 성형되는 지점의 사진을 촬영함으로써 광정보를 취득하고 상기 사진을 이미지저장부로 전송하며,
상기 좌표정보전송부는, 성형 지점의 좌표정보를 상기 레이저가공부와 상기 이미지저장부에 동시에 전송하여 상기 이미지저장부에 전송된 좌표데이터와 좌표데이터의 전송시점에 생성된 성형 지점의 광정보가 서로 대응 관계를 갖도록 하고,
상기 이미지저장부는, 상기 광정보취득부로부터 성형이 이루어지는 지점을 촬영한 사진을 전송받고, 상기 좌표정보전송부로부터 성형 지점의 해당 좌표를 나타내는 정보를 전송받으며, 상기 좌표정보전송부로부터 전송받은 좌표정보를 색상정보로 변환하여 대응하는 성형 지점의 사진에 합성하여 저장하는
3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치.An apparatus for processing a raw material powder in a device for processing a three-dimensional molded product by melting the raw material powder with a laser irradiated by a laser,
An optical information acquiring unit that acquires information about light generated at a point where the raw material powder is molded,
A coordinate information transmitting unit for transmitting coordinate information of a forming point for processing the three-dimensional molded product,
An image storage unit which receives coordinate information on a forming point generated by the optical information obtaining unit and transmits the optical information and the coordinate information as an image,
Lt; / RTI >
Wherein the optical information acquiring unit includes a high-speed camera, acquires optical information by photographing a photograph of a point where the raw material powder is formed using the high-speed camera, transmits the photograph to the image storage unit,
The coordinate information transmission unit transmits the coordinate information of the forming point to the laser source and the image storing unit at the same time so that the coordinate data transmitted to the image storing unit and the optical information of the forming point generated at the transmission time of the coordinate data To have a corresponding relationship,
Wherein the image storage unit receives a photograph of a point at which the forming is performed from the optical information obtaining unit and receives information indicating the coordinates of the forming point from the coordinate information transmitting unit, The information is converted into color information and is synthesized and stored in the photograph of the corresponding forming point
A forming position recording apparatus for a three - dimensional printer.
상기 이미지저장부는,
상기 성형 지점을 촬영한 사진을 빛의 강도에 따른 색상으로 표시된 사진으로 변환시키는 이미지처리모듈,
상기 좌표정보전송부에서 전송된 좌표정보를 상기 좌표정보를 나타내는 등가의 색상정보로 변환시키는 좌표처리모듈 및
상기 이미지처리모듈에서 변환된 사진에 상기 좌표처리모듈에서 변환된 색상정보를 표시하는 이미지합성모듈
을 포함하는 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치.The method according to claim 1,
The image storage unit stores,
An image processing module for converting the photographed photographed point into a photographed color image according to intensity of light,
A coordinate processing module for converting the coordinate information transmitted from the coordinate information transmitter into equivalent color information representing the coordinate information;
An image synthesis module for displaying the color information converted by the coordinate processing module in the image converted by the image processing module,
Dimensional position information of the three-dimensional printer.
상기 사진을 판독하여 성형 지점에서 발생하는 불꽃이 일정 크기 이하 또는 이상이거나 일정 밝기 이하 또는 이상의 색으로 표시되는 경우 이상이 있는 것으로 판정하고 해당 성형 지점의 좌표정보를 저장하는 이상판정부를 더 포함하는 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an abnormality judging section for judging that there is an abnormality when a spark occurring at the molding point is read out of the photograph and the mark is less than or equal to a certain size or is displayed at a certain brightness or less or more, A forming position recording device for a 3D printer.
이상이 있는 지점을 화면에 표시하는 표시부를 포함하고,
상기 표시부는,
상기 3차원 성형품을 성형하는 진행 상황 또는 성형을 마친 3차원 성형품을 영상으로 표시하는 영상표시모듈 및
상기 이상판정부로부터 이상이 발생한 성형 지점의 좌표정보를 전송받아 상기 영상표시모듈에서 표시한 영상의 해당 좌표에 해당하는 지점에 표시하는 좌표표시모듈
을 포함하는 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치.5. The method of claim 4,
And a display unit for displaying a point having an abnormality on the screen,
The display unit includes:
An image display module for displaying the progressed state of molding the three-dimensional molded article or the molded three-dimensional molded article as an image,
A coordinate display module for receiving coordinate information of a forming point where an anomaly occurs from the anomaly judgment section and displaying the coordinate information at a point corresponding to the coordinates of the image displayed by the image display module;
Dimensional position information of the three-dimensional printer.
형상 가공이 이루어지는 챔버부,
상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부,
상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부,
상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부,
상기 성형부에 놓여진 원재료에 레이저를 조사하여 용융시켜 성형하는 레이저가공부 및
상기 레이저가공부에 의한 성형 공정을 감시하고 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 성형 위치 기록 장치 및
상기 레이저가공부가 한 라인을 가공한 후 상기 성형부를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어하는 제어부
를 포함하는 3차원 프린터.An apparatus for processing a three-dimensional molded article,
A chamber part in which shaping is performed,
A raw material supply unit for supplying a powdery raw material to the chamber unit,
A raw material moving section for pushing and moving the raw material input from the raw material supply section,
A molding part in which the raw material moved by the raw material moving part is placed and the raw material is molded,
A laser for irradiating and melting a raw material placed on the forming part to form a laser is provided.
Wherein the laser monitors the molding process by studying, and the molding position recording device according to any one of claims 1 to 5,
And a controller for controlling the laser processing unit to process the entire three-dimensional molded product by causing the forming unit to move down after machining a line to be studied,
Wherein the printer is a three-dimensional printer.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |