KR101953985B1 - Method for designing porous structure automatically - Google Patents

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Abstract

다공성 구조 자동 설계 방법은, 3차원 프린팅 모델을 생성하는 설계 장치 내에서 수행되는 다공성 구조 자동 설계 방법으로서, 3차원 물체의 수치를 입력받아 투명한 3차원 대상 모델을 생성하는 단계, 수치로 규정되는 가상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계, 다각형의 모서리를 따라 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하는 단계 및 원기둥 또는 각기둥을 서로 연결하여 일체화된 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계를 포함한다.A method for automatically designing a porous structure is a method for automatically designing a porous structure to be performed in a designing apparatus for generating a three-dimensional printing model, comprising: generating a transparent three-dimensional object model by receiving numerical values of a three- Generating a mesh of polygons on the target surface of the polygon, automatically creating a cylinder or prism along the edge of the polygon, and connecting the cylinder or prism to each other to produce an integrated three-dimensional printing model.

Description

다공성 구조 자동 설계 방법 {METHOD FOR DESIGNING POROUS STRUCTURE AUTOMATICALLY}[0001] METHOD FOR DESIGNING POROUS STRUCTURE AUTOMATICALLY [0002]

본 발명은 3차원 프린터에서 출력 가능한 3차원 모델을 생성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다공성 구조를 자동으로 그리고 신속하게 생성하는 다공성 구조 자동 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of generating a three-dimensional model that can be output from a three-dimensional printer, and more particularly, to a method of automatically designing a porous structure to automatically and rapidly generate a porous structure.

3차원 인쇄, 또는 3차원 프린팅(printing)이란 다양한 방법으로 2차원 단면을 형성하여 적층함으로써 3차원 물체를 만들어내는 제조 기술로서, 최근 관련 기술의 발전으로 그 수요가 급증하고 있다. 또한 3차원 프린터는 컴퓨터상에서 구현된 3차원 메쉬(Mesh) 모델을 입력받아 이로부터 실제 3차원 출력물을 제조하기 위한 장치를 의미한다. BACKGROUND ART [0002] In recent years, demand for three-dimensional printing or three-dimensional printing has been rapidly increasing due to the development of related technologies as a manufacturing technique of forming a three-dimensional object by forming and laminating a two-dimensional cross section by various methods. Also, the 3D printer refers to a device for generating a 3D three dimensional output from a 3D mesh model implemented on a computer.

이러한 3차원 프린팅 기술은 다양한 제품을 제조하는데 사용되며, 기존의 공정으로 제작하기 어려운 복잡한 형상을 제작할 수 있다. 이 제품 중에서 3차원 프린팅 기술은 다공성 구조물을 제조하는데 사용될 수 있고, 다공성 구조물로는 방열을 위해 구멍이 형성된 전자 제품 및 골절을 치료하기 위해 사용되는 다공성 캐스트가 있다.Such a three-dimensional printing technique can be used to manufacture various products, and it is possible to produce complex shapes that are difficult to manufacture by conventional processes. Among these products, 3D printing techniques can be used to make porous structures, porous structures include apertured electronics and porous casts used to treat fractures.

종래의 3차원 프린팅에 적용될 3차원 모델 생성 발명(한국등록특허 제10-1676576호 참조)은 3차원 메쉬 모델을 사용하고 있지만, 다공성 구조물을 제조하는데 사용되는 방법이 아니며, 또한 종래의 다공성 구조물 생성 방법은 평면 형상에 구멍을 생성하는 방법이며 3차원 물체에 구멍을 형성하는 방법이 아니라는 한계가 있고, 규칙적인 형태의 구멍만 생성할 수 있다는 한계가 있으며, 3차원 구조에 구멍을 형성하기 위해 많은 시간과 노력이 든다는 문제점이 있다.Although a three-dimensional model model generation technique (see Korean Patent No. 10-1676576) to be applied to conventional three-dimensional printing is used, it is not a method used for manufacturing a porous structure, and a conventional porous structure creation The method is a method of generating a hole in a planar shape, and there is a limitation that it is not a method of forming a hole in a three-dimensional object, and there is a limitation that only a regular shape hole can be generated. There is a problem that it takes time and effort.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 3차원 곡면상에 구멍을 자동으로 용이하게 형성할 수 있고, 형성되는 구멍의 배열, 분포 밀도 및 위치를 조절할 수 있는 다공성 구조 자동 설계 방법의 필요성이 대두되고 있다. In order to solve such a problem, there is a need for an automatic design method of a porous structure capable of automatically forming holes on a three-dimensional curved surface and adjusting the arrangement, distribution density, and position of holes to be formed.

본 발명이 해결하려는 과제는, 평면 형상뿐만 아니라 3차원 곡면에도 구멍을 자동으로 그리고 용이하게 형성할 수 있으며, 또한 형성되는 구멍의 배열, 분포 밀도 및 위치를 조절할 수 있는 다공성 구조 자동 설계 방법을 제공하는 데 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide an automatic design method of a porous structure capable of automatically and easily forming holes in a three-dimensional curved surface as well as a planar shape, and also capable of adjusting the arrangement, distribution density and position of holes to be formed I have to.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법은, 3차원 프린팅 모델을 생성하는 설계 장치 내에서 수행되는 다공성 구조 자동 설계 방법으로서, 3차원 물체의 수치를 입력받아 투명한 3차원 대상 모델을 생성하는 단계, 수치로 규정되는 가상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계, 다각형의 모서리를 따라 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하는 단계, 및 원기둥 또는 각기둥을 서로 연결하여 일체화된 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for automatically designing a porous structure in a design apparatus for generating a three-dimensional printing model, Creating a three-dimensional target model, creating a polygonal mesh on the virtual target surface defined by the numerical value, automatically generating a cylinder or prism along the edge of the polygon, and connecting the cylinder or prism And generating an integrated three-dimensional printing model.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법은, 3차원 프린팅 모델을 생성하는 설계 장치 내에서 수행되는 다공성 구조 자동 설계 방법으로서, 3차원 물체의 형상을 입력받아 3차원 대상 모델을 생성하는 단계, 형상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계, 다각형의 꼭지점 또는 중심점에서 수직 방향으로 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하는 단계, 및 원기둥 또는 각기둥과 타겟 표면과의 부울 연산을 통해 타겟 표면 상에 구멍을 형성하여 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for automatically designing a porous structure in a design apparatus for generating a three-dimensional printing model, Creating a mesh of polygons on the target surface of the feature, automatically creating a column or prism in the vertical direction at the vertex or center of the polygon, And forming a hole on the target surface through a Boolean operation to generate a three-dimensional printing model.

본 발명에 따르면, 3차원 물체에 구멍을 자동으로 용이하게 형성할 수 있고, 형성되는 구멍의 배열, 분포 밀도 및 위치를 조절할 수 있는 다공성 구조 자동 설계 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a method of automatically designing a porous structure capable of easily forming holes in a three-dimensional object and adjusting the arrangement, distribution density, and position of holes to be formed.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 장치의 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 흐름도이다.
도 3 내지 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 각 과정을 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법에 있어서 메쉬를 이루는 모서리를 따라 생성되는 원기둥 직경 결정 방법을 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 흐름도이다.
도 8 및 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 각 과정을 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법에 있어서 메쉬 구조에 수직한 방향을 결정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11 및 12 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 13 은 본 발명에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법에 있어서 메쉬 구조에 수직하게 생성된 구멍 직경 결정 방법을 나타낸 도면이다.
도 14 내지 16 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 17 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 18 내지 20 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다.
1 is a block diagram of an apparatus for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3 to 5 are diagrams illustrating respective steps of a method for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view illustrating a method of determining the diameter of a cylindrical body along the corners of the mesh in the method for automatically designing a porous structure according to the present invention.
7 is a flowchart of a method for automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating respective steps of a method for automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.
10 is a view illustrating a method of determining a direction perpendicular to a mesh structure in the method for automatically designing a porous structure according to the present invention.
11 and 12 are views showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.
13 is a view showing a method of determining the hole diameter generated perpendicularly to the mesh structure in the method for automatically designing a porous structure according to the present invention.
14 to 16 are views showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.
17 is a view showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.
18 to 20 are views showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms " comprises " and / or " comprising ", as used herein, do not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps and operations.

도 1 을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 장치를 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 장치의 블록도이다. Referring to FIG. 1, an apparatus for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a block diagram of an apparatus for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 장치(100)는 3차원 프린팅 모델(50, 80)을 생성하는 설계 소프트웨어(프로그램)가 장착된 다공성 구조 자동 설계 장치(100)로서, 형상 입력 모듈(110), 메쉬 생성 모듈(120) 및 다공성 구조 생성 모듈(130)을 포함한다.1, an apparatus for automatically designing a porous structure 100 according to an embodiment of the present invention includes a porous structure automatic designing apparatus 100 (FIG. 1) equipped with a design software (program) for generating a three- And includes a shape input module 110, a mesh generation module 120, and a porous structure generation module 130.

형상 입력 모듈(110)은 3차원 물체의 수치 또는 형상을 입력받아 3차원 대상 모델(10)을 생성하는 모듈이다. 사용자는 3차원 스캐너 등을 통해 3차원 프린팅의 대상이 되는 3차원 물체의 수치 및 형상을 획득하고, 획득된 수치 및 형상의 정보는 형상 입력 모듈(110)로 전달될 수 있다. 또는 3차원 스캐너 등을 이용하지 않고 기 생성된 3차원 물체의 수치 및 형상의 정보가 형상 입력 모듈(110)로 전달될 수 있다.The shape input module 110 receives a numerical value or a shape of a three-dimensional object and generates a three-dimensional object model 10. The user can acquire the numerical value and shape of the three-dimensional object to be subjected to three-dimensional printing through a three-dimensional scanner or the like, and the obtained numerical value and shape information can be transmitted to the shape input module 110. Or information of the numerical value and shape of the three-dimensional object created without using a three-dimensional scanner or the like can be transmitted to the shape input module 110. [

한편, 3차원 물체의 수치가 입력될 경우 작업자의 화면에는 수치가 규정하는 가상의 3차원 대상 모델(10)의 투명한 형상이 나타나며, 이 투명한 형상은 외부와 내부를 구별하는 표면이 존재하지 않을 수 있다. 반대로, 3차원 물체의 형상이 입력될 경우 작업자의 화면에는 표면이 존재하는 3차원 대상 모델(10)의 형상이 나타날 수 있다(도 3 참조).On the other hand, when a numerical value of a three-dimensional object is input, a transparent shape of a virtual three-dimensional object model 10 defined by a numerical value appears on the operator's screen. In this transparent shape, have. On the contrary, when the shape of the three-dimensional object is input, the shape of the three-dimensional object model 10 in which the surface exists may be displayed on the screen of the operator (see FIG. 3).

여기서, 3차원 대상 모델(10)의 3차원 물체는 종류에 구애받지 않으며 어떠한 제품이나 그 대상이 될 수 있으며, 특히 본 발명의 경우는 표면에 구멍이 형성된 물품에 적용될 수 있으며, 예를 들어 방열 목적으로 표면에 구멍이 형성된 전자 제품이나 골절 치료에 사용되는 캐스트(깁스)에 통기성 향상을 목적으로 다공성 구조를 적용한 경우가 3차원 물체가 될 수 있다.Here, the three-dimensional object of the three-dimensional object model 10 is not limited to any kind, and can be any product or object. Particularly, the present invention can be applied to an article having a hole on its surface, A three-dimensional object can be a case where a porous structure is applied to an electronic product in which a hole is formed on the surface thereof or a cast (cast) used for fracture treatment for the purpose of improving the breathability.

메쉬 생성 모듈(120)은 3차원 대상 모델(10)의 수치로 규정되는 가상의 타겟 표면 또는 3차원 대상 모델(10)의 형상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬(20)를 생성하는 모듈이다. 즉, 메쉬 생성 모듈(120)을 통해 3차원 대상 모델(10)은 3차원 메쉬 모델(3-dimensional mesh model)로 구성될 수 있다(도 3 참조). The mesh generation module 120 is a module for generating a polygonal mesh 20 on a virtual target surface defined by the numerical value of the three-dimensional target model 10 or a target surface of the shape of the three-dimensional target model 10. That is, the 3D object model 10 may be configured as a 3-dimensional mesh model through the mesh generation module 120 (see FIG. 3).

3차원 메쉬 모델은 3차원 물체를 기술하는 여러 가지 방식 중 하나로서, 3차원 대상 모델의 표면을 복수 개의 다각형 형태로 구성한다. 3차원 메쉬 모델은 각 다각형을 구성하는 꼭지점(vertex)의 좌표 및 꼭지점간 연결 선분인 모서리(edge)를 포함한다. 꼭지점의 좌표는 해당 꼭지점의 3차원 공간상의 위치를 기술하며, 꼭지점간 연결 정보는 꼭지점 사이의 모서리들의 연결 관계를 나타낸다. 이 두 가지 요소가 결합되어 3차원 메쉬 모델을 이루게 된다.The 3D mesh model is one of various methods for describing a three-dimensional object, and the surface of the 3D object model is formed into a plurality of polygonal shapes. The three-dimensional mesh model includes coordinates of a vertex constituting each polygon and an edge which is a connecting line segment between vertices. The coordinate of the vertex describes the position of the vertex in the three-dimensional space, and the vertex-to-vertex connection information indicates the connection relationship between the vertices. These two factors combine to form a 3D mesh model.

일반적으로 3차원 메쉬 모델은 삼각형 형상으로 모델의 표면을 구성하는 기본 단위로 사용하는 삼각형 메쉬(20)가 많이 사용되고 있으나, 반드시 삼각형 메쉬(20)에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 삼각형 이상의 다각형 메쉬 또한 사용 가능하다.Generally, a three-dimensional mesh model is a triangular mesh 20 used as a basic unit constituting the surface of a model in a triangular shape. However, the triangular mesh 20 is not necessarily limited to the triangular mesh 20, Available.

이러한 메쉬 생성 모듈(120)은 3차원 대상 모델(10)의 타겟 표면에 메쉬(20)를 생성하게 되는데, 삼각형 메쉬(20)가 적용될 경우, 수치로 규정되는 가상의 타겟 표면 상에 복수개의 삼각형 메쉬(20)가 생성될 수 있다. 또는 3차원 대상 모델(10)의 형상의 타겟 표면 상에 복수개의 삼각형 메쉬(20)가 생성될 수 있다.The mesh generation module 120 generates the mesh 20 on the target surface of the 3D target model 10. When the triangle mesh 20 is applied, a plurality of triangles The mesh 20 can be generated. Or a plurality of triangular meshes 20 can be created on the target surface of the shape of the three-dimensional target model 10.

한편, 메쉬(20)는 타겟 표면의 전부가 아닌 일부에 형성될 수도 있으며, 각각의 메쉬(20)가 형성하는 구멍의 크기 및 타겟 표면 상에서 메쉬(20)의 분포 밀도는 조절될 수 있다. 이에 대해서는 이후에 좀 더 자세히 설명한다. On the other hand, the mesh 20 may be formed on a part of the target surface, not all of it, and the size of the hole formed by each mesh 20 and the distribution density of the mesh 20 on the target surface may be adjusted. We will discuss this in more detail later.

다공성 구조 생성 모듈(130)은 타겟 표면에 다공성 구조를 형성한 최종 3차원 프린팅 모델을 생성하는 모듈이다. 구체적으로, 3차원 물체의 수치가 입력되어 수치가 규정하는 가상의 3차원 대상 모델(10)의 투명한 형상을 사용할 경우 투명한 형상에는 다각형의 복수의 메쉬(20)가 형성되어 있고, 다공성 구조 생성 모듈(130)은 다각형의 모서리를 따라 원기둥(30) 또는 각기둥을 자동으로 생성하고, 생성된 원기둥(30)을 서로 연결하여 일체화된 3차원 프린팅 모델(50)을 생성할 수 있다(도 4 및 5 참조).The porous structure generation module 130 is a module for generating a final three-dimensional printing model in which a porous structure is formed on a target surface. Specifically, when a numerical value of a three-dimensional object is input and a transparent shape of a virtual three-dimensional object model 10 defined by a numerical value is used, a plurality of polygonal meshes 20 are formed in a transparent shape, The printer 130 may automatically generate a cylinder 30 or prism along the edge of the polygon and connect the generated cylinders 30 to one another to produce an integrated three dimensional printing model 50 Reference).

또는, 3차원 물체의 형상이 입력되어 표면이 존재하는 실제 3차원 대상 모델(10)의 형상을 사용할 경우 형상 표면에는 다각형의 복수의 메쉬(20)가 형성되어 있고, 다공성 구조 생성 모듈(130)은 다각형의 꼭지점 또는 중심점(무게 중심일 수 있음)에 해당 꼭지점 또는 중심점을 포함하는 가상의 면에 수직하게 원기둥(60) 또는 각기둥을 자동으로 생성하고, 생성된 원기둥(60) 또는 각기둥과 타겟 표면(즉, 해당 꼭지점 또는 중심점을 포함하는 곡면 또는 평면)과의 부울 연산을 통해 타겟 표면 상에 복수의 구멍(70)을 형성하여 3차원 프린팅 모델(80)을 생성할 수 있다(도 8 및 9 참조).Alternatively, when the shape of the three-dimensional object is input and the shape of the actual three-dimensional object model 10 having the surface is used, a plurality of polygonal meshes 20 are formed on the shape surface, (60) or prism (60) perpendicular to a virtual plane including a corresponding vertex or center point at a vertex or center point of the polygon (which may be the center of gravity) A plurality of holes 70 may be formed on the target surface through a Boolean operation with the target surface (i. E., A curved surface or plane that includes the vertex or center point) to produce a three-dimensional printing model 80 Reference).

살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 다공성 구조 자동 설계 장치(100)는 동일 평면 내지 동일 회전 반경 이내의 2차원 내지 2.5차원 형상 범위에서 규칙적인 형태의 자동 설계를 넘어서, 임의의 3차원 모델에도 적용이 가능하며, 또한 구멍 형성에 있어서 불규칙한 구멍을 형성할 수 있고 구멍의 분포 밀도도 조절할 수 있는 등 종래와는 다른 효과를 가진다.As described above, the apparatus for automatically designing a porous structure 100 according to the present invention can be applied to any three-dimensional model beyond the automatic design of a regular shape in a two-dimensional to a 2.5-dimensional shape range within the same plane or the same radius of rotation And it is also possible to form irregular holes in the formation of the holes and to control the distribution density of the holes.

특히, 통기를 위해, 골절 치료에 사용되는 캐스트(깁스)의 곡면 상에 구멍을 형성할 시에, 종래에는 구멍 위치를 선정하고 구멍 위치 기준으로 곡면에 접하는 스케치면을 생성하고, 이후 구멍 형성을 위한 단면을 생성하고 생성된 단면을 수직 방향으로 돌출시키며 부울 연산을 수행하면서 곡면에 구멍을 형성하였기에 많은 시간과 노력이 필요했다. 그러나, 본 발명의 경우는 다각형 메쉬 모델을 적용하고 다각형의 꼭지점에 원기둥을 자동으로 생성한 후 부울 연산을 적용함에 따라 아주 짧은 시간과 적은 노력으로 곡면 상에 구멍을 형성할 수 있다. 실제로, 캐스트에 구멍을 형성하기 위해 종래의 방법을 사용할 경우 5시간 이상 소요되나, 본 발명을 적용할 경우 5분이면 충분하다.Particularly, when a hole is formed on a curved surface of a cast (cast) used for treatment of fracture for ventilation, conventionally, a hole position is selected, a sketch surface contacting the curved surface based on the hole position is created, And a hole is formed in the curved surface while performing a boolean operation. Therefore, much time and effort were required. However, in the case of the present invention, by applying a polygonal mesh model and automatically generating a cylinder at the vertex of the polygon and applying a Boolean operation, holes can be formed on the curved surface with a very short time and little effort. Actually, it takes 5 hours or more to use a conventional method for forming a hole in a cast, but 5 minutes is enough to apply the present invention.

이상 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 장치(100)를 설명하였으며, 이하 본 발명에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법을 설명한다.The apparatus for automatically designing a porous structure 100 according to an embodiment of the present invention has been described, and a method for automatically designing a porous structure according to the present invention will be described below.

도 2 내지 6 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법을 설명한다. 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 흐름도이다. 도 3 내지 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 각 과정을 나타낸 도면이다. 도 6 은 본 발명에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법에 있어서 메쉬를 이루는 모서리를 따라 생성되는 원기둥 직경 결정 방법을 나타낸 도면이다.A method of automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 is a flowchart of a method for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention. FIGS. 3 to 5 are diagrams illustrating respective steps of a method for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view illustrating a method of determining the diameter of a cylindrical body along the corners of the mesh in the method for automatically designing a porous structure according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법은 3차원 물체의 수치가 입력되어 수치가 규정하는 가상의 3차원 대상 모델(10)의 투명한 형상을 사용할 경우 적용될 수 있다.The automatic method of designing a porous structure according to an embodiment of the present invention can be applied when a numerical value of a three-dimensional object is input and a transparent shape of a virtual three-dimensional object model 10 defined by a numerical value is used.

구체적으로, 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법은, 3차원 프린팅 모델을 생성하는 설계 장치 내에서 수행되는 다공성 구조 자동 설계 방법으로서, 3차원 물체의 수치를 입력받아 투명한 3차원 대상 모델을 생성하는 단계(S10), 수치로 규정되는 가상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계(S20), 다각형의 모서리를 따라 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하는 단계(S30), 및 원기둥 또는 각기둥을 서로 연결하여 일체화된 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계(S40)를 포함한다.2, a method for automatically designing a porous structure according to an embodiment of the present invention is a method for automatically designing a porous structure performed in a designing apparatus for generating a three-dimensional printing model, Generating a transparent three-dimensional target model (S10), generating a polygonal mesh on the virtual target surface defined by the numerical value (S20), automatically generating a cylinder or prism along the edge of the polygon (S30), and creating a three-dimensional printing model (S40) by connecting the cylinders or prisms together to form an integrated three-dimensional printing model.

3차원 물체의 수치를 입력받아 투명한 3차원 대상 모델을 생성하는 단계(S10)는, 형상 입력 모듈(110)은 3차원 스캐너를 통해 확보한 3차원 물체의 수치를 입력받거나 3차원 물체의 기존에 알려진 수치를 입력받을 수 있다. 이 입력받은 수치 정보를 통해 투명한 3차원 대상 모델(10)을 생성할 수 있다.In the step S10 of generating a transparent three-dimensional object model by receiving the numerical values of the three-dimensional object, the shape input module 110 receives the numerical values of the three-dimensional object acquired through the three-dimensional scanner, You can enter a known value. The transparent three-dimensional object model 10 can be generated through the inputted numerical information.

수치로 규정되는 가상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계(S20)는, 입력받은 수치 정보를 통해 수치가 규정하는 투명한 3차원 대상 모델(10)을 생성한 후, 메쉬 생성 모듈(120)은 3차원 대상 모델(10)의 타겟 표면에 메쉬(20)를 생성하게 되는데, 삼각형 메쉬(20)가 적용될 경우, 수치로 규정되는 가상의 타겟 표면 상에 복수개의 삼각형 메쉬(20)가 생성될 수 있다. The step S20 of creating a polygonal mesh on a virtual target surface defined by a numerical value is performed by generating a transparent three-dimensional object model 10 defined by numerical values through input numerical information, Creates a mesh 20 on the target surface of the three-dimensional target model 10. When a triangle mesh 20 is applied, a plurality of triangle meshes 20 are created on a virtual target surface defined by a numerical value .

다각형의 모서리를 따라 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하는 단계(S30)는, 다공성 구조 생성 모듈(130)은 삼각형의 각 모서리를 따라 해당 모서리의 길이에 맞게 원기둥(30) 또는 각기둥을 자동으로 생성한다.In step S30 of automatically creating a cylinder or prism along a corner of the polygon, the porous structure generation module 130 automatically creates a cylinder 30 or prism along the corners of the triangle along each corner .

한편, 도 6 을 통해 다각형의 모서리를 따라 원기둥(30)을 자동으로 생성할 경우 원기둥(30)의 직경을 결정하는 방법을 설명한다. 도 6(a) 에는 하나의 꼭지점(또는 절점)(P)을 공유하는 6개의 주변의 메쉬(또는 요소)(n1, n2,…, n6)가 나타나 있다. 이러한 복수개의 요소 중에서 어느 하나의 요소(ni)가 도 6(b) 에 나타나 있으며, 다각형인 요소(ni)의 무게중심(G)으로부터 다각형의 각 모서리로 수선을 내린 후 각 수선의 길이(수직 길이)를 C1, C2, C3라고 한다. 이럴 경우, 도 6(c) 에 표시된 바와 같이, 다각형인 요소(ni)의 각 모서리(P1P2, P2P3, P3P1)를 따라 생성되는 원기둥의 반경(ri)은 다음의 식으로 표현될 수 있다.6, a method of determining the diameter of the cylinder 30 when the cylinder 30 is automatically generated along the edge of the polygon will be described. 6A shows six neighboring meshes (or elements) (n 1 , n 2 , ..., n 6 ) sharing one vertex (or node) P. FIG. Any of the elements of these plurality of elements (n i) which is shown in 6 (b) also, after made the repair in each corner of the polygon from the center of gravity (G) of the polygonal element (n i) of each waterline length (Vertical length) are referred to as C 1 , C 2 , and C 3 . In this case, the radius of the cylinder that is 6, as shown in (c), generated according to a polygonal element, each edge (P 1 P 2, P 2 P 3, P 3 P 1) of the (n i) (r i) Can be expressed by the following equation.

- ri < min(C1, C2, C3)- r i < min (C 1 , C 2 , C 3 )

또한, 위 방법을 전체 메쉬(n1,…, ni,…, ne 의 요소; e개의 요소)로 확장할 경우 다각형의 모서리를 따라 형성되는 원기둥의 직경(D*) 범위는 다음의 식으로 표현될 수 있다.In addition, when the above method is extended to the entire mesh (n 1 , ..., n i , ..., n e elements), the diameter (D * ) of the cylinder formed along the edge of the polygon is expressed by the following equation . &Lt; / RTI &gt;

- wmin < D* < 2min(r1, r2,…, re) (여기서, wmin: 3차원 프린터에서 출력 가능한 최소 선폭, 프린터 별로 차이가 있음)- w min <D * < 2 min (r 1 , r 2 , ..., r e ) (where w min is the minimum line width that can be output from the three-

이상, 다각형의 모서리를 따라 원기둥(30)을 자동으로 생성할 경우 원기둥(30)의 직경을 결정하는 방법을 설명하였으며, 상기 방법은 원기둥 대신 각기둥이 적용될 경우에도 각기둥의 단면 치수를 결정하기 위한 방법으로 유사하게 적용될 수 있다. The method of determining the diameter of the cylinder 30 when the cylinder 30 is automatically generated along the edge of the polygon has been described above. This method is also applicable to a method for determining the cross-sectional dimension of a prism Can be similarly applied.

원기둥 또는 각기둥을 서로 연결하여 일체화된 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계(S40)는, 원기둥(30)을 자동 생성한 후에 다공성 구조 생성 모듈(130)을 통해 생성된 원기둥(30)을 서로 연결하여 일체화된 3차원 프린팅 모델(50)을 생성할 수 있다. 한편, 투명한 모델 상에 원기둥(30)이 위치하는 것이므로 원기둥으로 둘러 싸인 부분은 자동으로 구멍(40)이 형성될 수 있다.The step (S40) of generating the integrated three-dimensional printing model by connecting the cylinders or the prisms is performed by connecting the cylinders 30 generated through the porous structure generation module 130 after the cylinders 30 are automatically generated An integrated three-dimensional printing model 50 can be generated. On the other hand, since the cylinder 30 is located on the transparent model, the hole 40 can be formed automatically at the portion surrounded by the cylinder.

도 3, 7, 8 및 9 를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법을 설명한다. 도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 흐름도이다. 도 8 및 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 각 과정을 나타낸 도면이다.3, 7, 8, and 9, a method for automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention will be described. 7 is a flowchart of a method for automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention. FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating respective steps of a method for automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법은 3차원 물체의 형상이 입력되어 표면이 존재하는 3차원 대상 모델(10)을 사용할 경우 적용될 수 있다.The method of automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention can be applied to a case where a shape of a three-dimensional object is inputted and a three-dimensional object model 10 having a surface is used.

구체적으로, 도 7 을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법은, 3차원 프린팅 모델을 생성하는 설계 장치 내에서 수행되는 다공성 구조 자동 설계 방법으로서, 3차원 물체의 형상을 입력받아 3차원 대상 모델을 생성하는 단계(S50), 형상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계(S60), 다각형의 꼭지점 또는 중심점에서 수직 방향으로 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하는 단계(S70), 및 원기둥 또는 각기둥과 타겟 표면과의 부울 연산을 통해 타겟 표면 상에 구멍을 형성하여 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계(S80)를 포함한다.7, a method for automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention is a method for automatically designing a porous structure performed in a designing apparatus for generating a three-dimensional printing model, A step S60 of generating a three-dimensional target model by receiving a polygon mesh on the target surface of the shape, a step of automatically generating a cylinder or a prism in a vertical direction at the vertex or center point of the polygon, S70), and creating a three-dimensional printing model (S80) by forming a hole on the target surface through a boolean operation between the cylinder or the prism and the target surface.

3차원 물체의 형상을 입력받아 3차원 대상 모델을 생성하는 단계(S50)는, 형상 입력 모듈(110)은 3차원 스캐너를 통해 확보한 3차원 물체의 형상을 입력받거나 3차원 물체의 기존에 알려진 형상을 입력받을 수 있다. 이 입력받은 정보를 통해 3차원 대상 모델(10)을 생성할 수 있다.In the step S50 of inputting the shape of the three-dimensional object and generating the three-dimensional object model, the shape input module 110 receives the shape of the three-dimensional object acquired through the three-dimensional scanner, The shape can be input. The three-dimensional target model 10 can be generated through the input information.

형상의 타겟 표면에 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계(S60)는, 입력받은 정보를 통해 3차원 대상 모델(10)을 생성한 후, 메쉬 생성 모듈(120)은 3차원 대상 모델(10)의 타겟 표면에 메쉬(20)를 생성하게 되는데, 삼각형 메쉬(20)가 적용될 경우, 3차원 대상 모델(10)의 타겟 표면 상에 복수개의 삼각형 메쉬(20)가 생성될 수 있다. The mesh generation module 120 generates a mesh of the polygon on the target surface of the 3D object model 10 by generating the 3D object model 10 through the inputted information A mesh 20 is created on the target surface where a plurality of triangular meshes 20 can be created on the target surface of the three dimensional object model 10 when the triangle mesh 20 is applied.

다각형의 꼭지점 또는 중심점에서 수직 방향으로 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하는 단계(S70)는, 다공성 구조 생성 모듈(130)은 다각형의 꼭지점 또는 중심점에 해당 꼭지점 또는 중심점을 포함하는 가상의 면에 수직하게 원기둥(60) 또는 각기둥을 자동으로 생성할 수 있다.In step S70, the porous structure generation module 130 automatically generates vertices or prisms in the vertical direction at the vertex or center of the polygon, vertically or vertically to the vertex or center point of the polygon, A cylinder (60) or a prism can be automatically generated.

한편, 도 10 을 통해 다각형의 꼭지점 또는 중심점에 수직하게 원기둥(60) 또는 각기둥을 자동으로 생성할 때 수직 방향을 결정하는 방법을 살펴본다. 우선, 삼각형 요소(ni)의 중심점을 기준으로 수직방향 법선 벡터를 결정하는 경우, 법선 벡터(Normal vector) 및 단위 벡터(Normalized normal vector)는 다음과 같이 표현될 수 있다.10, a method of determining the vertical direction when the cylinder 60 or the prism is automatically generated perpendicular to the vertex or center point of the polygon will be described. First, the case of determining the vertical direction, a normal vector relative to the center point of the triangular elements (n i), the normal vector (vector Normal) and unit vectors (Normalized normal vector) can be expressed as follows.

- 법선 벡터:

Figure 112017076633142-pat00001
(여기서,
Figure 112017076633142-pat00002
,
Figure 112017076633142-pat00003
)- Normal vector:
Figure 112017076633142-pat00001
(here,
Figure 112017076633142-pat00002
,
Figure 112017076633142-pat00003
)

- 단위 벡터:

Figure 112017076633142-pat00004
- Unit vector:
Figure 112017076633142-pat00004

다음으로, 중심점이 아닌 삼각형 요소(ni)의 꼭지점(절점)을 기준으로 법선 벡터를 결정하는 경우(도 6(a) 참고), 꼭지점(절점)(P)을 포함하고 있는 모든 요소(메쉬) (n1,…, ni,…, ne 의 요소)에 대하여 각 요소의 중심점을 기준으로 각각 단위 수직 벡터

Figure 112017076633142-pat00005
를 구한 후, 아래 수식을 사용하여 꼭지점의 평균 법선 벡터를 계산한다(
Figure 112017076633142-pat00006
: i번째 삼각형 요소의 면적).Next, when a normal vector is determined based on the vertex (node) of the triangular element n i , which is not the center point (see FIG. 6A), all the elements including the vertex P (elements of n 1 , ..., n i , ..., n e ) with respect to the center point of each element,
Figure 112017076633142-pat00005
, The average normal vector of the vertices is calculated using the following equation (
Figure 112017076633142-pat00006
: the area of the ith triangle element).

-

Figure 112017076633142-pat00007
-
Figure 112017076633142-pat00007

이상, 다각형의 꼭지점 또는 중심점에 수직하게 원기둥(60) 또는 각기둥을 자동으로 생성할 때 수직 방향을 결정하는 방법을 설명하였다.As described above, a method of determining the vertical direction when automatically generating the cylinder 60 or the prism perpendicular to the vertex or center point of the polygon has been described.

원기둥 또는 각기둥과 타겟 표면과의 부울 연산을 통해 타겟 표면 상에 구멍을 형성하여 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계(S80)는, 원기둥(60)을 자동 생성한 후 다공성 구조 생성 모듈(130)은 생성된 원기둥(60)과 타겟 표면(즉, 해당 꼭지점을 포함하는 곡면 또는 평면)과의 부울 연산을 통해 타겟 표면 상에 복수의 구멍을 형성하여 3차원 프린팅 모델(80)을 생성할 수 있다.In the step S80 of forming a three-dimensional printing model by forming holes on the surface of the target through a boolean operation between the cylinder or prism and the target surface, the porous structure generation module 130, after automatically generating the cylinder 60, A three-dimensional printing model 80 can be created by forming a plurality of holes on the target surface through a boolean operation between the generated cylinder 60 and a target surface (i.e., a curved surface or a plane including the corresponding vertex).

도 11 내지 13 을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 설명한다. 도 11 및 12 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다. 도 13 은 본 발명에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법에 있어서 메쉬 구조에 수직하게 생성된 구멍 직경 결정 방법을 나타낸 도면이다.11 to 13, a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention will be described. 11 and 12 are views showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention. 13 is a view showing a method of determining the hole diameter generated perpendicularly to the mesh structure in the method for automatically designing a porous structure according to the present invention.

본 변형예의 경우는 3차원 대상 모델(10)의 타겟 표면 상의 특정 표면에 형성된 메쉬(20)의 밀도가 타 표면에 형성된 메쉬(20)의 밀도보다 높은 경우이다. 이럴 경우 메쉬(20)를 통해 생성되는 구멍의 개수가 다른 부분보다 더 많아지고 구멍의 크기도 다른 부분의 구멍과는 다를 수 있다(도 11 의 A 및 도 12 의 B 참조). In this modification, the density of the mesh 20 formed on the specific surface on the target surface of the three-dimensional object model 10 is higher than the density of the mesh 20 formed on the other surface. In this case, the number of holes generated through the mesh 20 is larger than that of the other portions, and the size of the holes may be different from the holes of other portions (see FIGS. 11A and 12B).

즉, 본 발명의 경우는 메쉬(20)의 분포 밀도를 조정할 수 있고, 그에 따라 타겟 표면 상에서 구멍 개수 밀도 및 구멍 크기를 조절할 수 있다. 이와 관련하여, 도 13 을 참조하여, 다공성 구조에서 구멍의 직경을 결정하는 방법을 살펴본다. 도 13(a) 는 구멍의 크기가 적절하여 이웃하는 구멍 간에 간섭이 없는 경우이며, 도 13(b) 는 구멍이 너무 커서 이웃하는 구멍 간에 간섭이 발생한 경우이고, 도 13(c) 는 구멍이 너무 작아서 이웃하는 구멍 간에 간격이 너무 벌어진 경우이다.That is, in the case of the present invention, the distribution density of the mesh 20 can be adjusted, thereby adjusting the hole number density and hole size on the target surface. In this regard, referring to FIG. 13, a method of determining the diameter of the hole in the porous structure will be described. 13 (a) shows a case where there is no interference between adjacent holes due to a proper size of the hole, Fig. 13 (b) shows a case where the hole is too large and interference occurs between neighboring holes, It is too small and the gap between neighboring holes is too wide.

우선, 초기 구멍 직경을 결정하기 위해, 어느 꼭지점(절점)과 그 꼭지점에 이웃하는 꼭지점 간의 최소 거리 Li를 계산한다. 구멍 간의 간섭을 피하기 위해 구멍의 반경 Ri가 꼭지점 간 최소 거리의 1/2 이하여야 하는 점을 감안하여 아래와 같이 초기 구멍 직경(D*)을 결정한다(즉, 절점 간 최소 거리의 평균 개념).First, in order to determine the initial hole diameter, a minimum distance L i between a vertex (node) and a vertex neighboring the vertex is calculated. Considering that the radius R i of the hole should be less than 1/2 of the minimum distance between vertexes in order to avoid interference between holes, the initial hole diameter (D * ) is determined as follows (that is, the mean concept of the minimum distance between nodes) .

-

Figure 112017076633142-pat00008
-
Figure 112017076633142-pat00008

다음으로, 도 13(b) 및 도 13(c) 와 같이 구멍이 너무 커서 구멍 간 중첩이 발생하가나, 반대로 구멍이 너무 작아서 다공성 구조물의 통기 효과가 감소될 경우 부적절한 구멍의 크기를 아래 수식을 적용하여 국부적으로 조절할 수 있다.Next, as shown in Figs. 13 (b) and 13 (c), if the holes are too large to cause superposition between holes, and conversely if the holes are too small to reduce the aeration effect of the porous structure, And can be adjusted locally.

-

Figure 112017076633142-pat00009
-
Figure 112017076633142-pat00009

- 구멍이 큰 경우(즉, 메쉬가 작은 경우):

Figure 112017076633142-pat00010
- if the hole is large (ie, the mesh is small):
Figure 112017076633142-pat00010

- 구멍이 작은 경우(즉, 메쉬가 큰 경우):

Figure 112017076633142-pat00011
- Small holes (ie large mesh):
Figure 112017076633142-pat00011

이러한 특징으로 인해서 통기를 포함한 여러 이유에 따라 타겟 표면 상에 구멍의 개수 및 크기를 조절하여 다양한 형태의 다공성 구조를 제작할 수 있다. Due to these characteristics, various types of porous structures can be manufactured by adjusting the number and size of holes on the target surface for various reasons including aeration.

도 14 내지 16 을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 설명한다. 도 14 내지 16 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다.14 to 16, a modification of the method for automatically designing a porous structure according to another embodiment of the present invention will be described. 14 to 16 are views showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.

본 변형예의 경우는 메쉬(20)가 타겟 표면의 전부가 아닌 타겟 표면의 일부에만 형성되어 그 결과 구멍이 3차원 프린팅 모델의 일부에만 형성된 경우이다. 예를 들어, 도면에 나타난 바와 같이, 발목 캐스트의 경우 캐스트의 강도 및 강성 유지를 위해 타겟 표면의 일부분에는 메쉬(20)가 형성되지 않고 그 결과 메쉬(20)가 형성되지 않은 부분에는 통기구가 생성되지 않을 수 있다(도 16 의 C 참조).In the case of this modification, the mesh 20 is formed only on a part of the target surface, not all of the target surface, so that the hole is formed only on a part of the three-dimensional printing model. For example, as shown in the figure, in the case of an ankle cast, a mesh 20 is not formed on a part of a target surface in order to maintain the strength and rigidity of the cast. As a result, a vent is formed in a portion where the mesh 20 is not formed (See FIG. 16C).

즉, 본 변형예에 따르면 다공성 구조의 내구성을 유지할 수 있어 제품의 수명을 늘릴 수 있다. 또한 원하는 부분에만 통기구를 형성함으로써 자동설계를 용이하게 수행할 수 있다.That is, according to the present modification, the durability of the porous structure can be maintained and the service life of the product can be increased. Further, the automatic design can be easily performed by forming the ventilation holes only at desired portions.

도 17 을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 설명한다. 도 17 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다.A modification of the porous structure automatic designing method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 17 is a view showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.

본 변형예는 다공성 구조에 형성된 구멍 주변의 강도 및 강성 저하를 방지하기 위해서 구멍 주변에 보강 구조물(90)(예를 들어, 보강 리브)을 생성할 수 있다(도 17 의 D 참조). 이러한 보강 구조물(90)은 3차원 프린팅 모델을 생성하는 과정에서 구멍이 생성됨과 동시에 자동으로 구멍 주변에 형성될 수 있다.This modification may create a reinforcing structure 90 (e.g., reinforcing rib) around the hole to prevent strength and stiffness degradation around the hole formed in the porous structure (see Fig. 17D). Such a reinforcing structure 90 can be automatically formed around the hole at the same time as the hole is generated in the process of generating the three-dimensional printing model.

한편, 보강 구조물(90)은 다공성 구조에 형성된 구멍 둘레를 기준으로 일정 두께를 유지하며 양방향 또는 한방향으로 돌출부가 생성된 돌출 구조일 수 있으나 이러한 형태에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, the reinforcing structure 90 may be a protruding structure in which protrusions are formed in both directions or one direction while maintaining a certain thickness based on the perimeter of the holes formed in the porous structure, but the present invention is not limited thereto.

도 18 내지 20 을 참조하여 본 발명에 또 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 설명한다. 도 18 내지 20 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다공성 구조 자동 설계 방법의 변형예를 나타낸 도면이다.A modified example of the method for automatically designing the porous structure will be described with reference to FIGS. 18 to 20. FIG. 18 to 20 are views showing a modification of the automatic method for designing a porous structure according to another embodiment of the present invention.

도 18 내지 20 은 휴대폰 케이스의 후면의 일부 또는 전부에 구멍을 형성하여 통기성 및 외관 심미성을 향상시킨 것이다. 도 18 를 보면, 휴대폰 케이스의 3차원 프린팅 모델을 생성할 때 케이스의 후면에 삼각형 메쉬(20)를 생성하되 카메라부 구멍 주변의 메쉬(20) 밀도를 높게 설정하여 강도 저하를 보완한다(도 18 의 E 참조).Figs. 18 to 20 show holes formed in part or all of the rear surface of the cellular phone case to improve air permeability and appearance aesthetics. 18, when generating a three-dimensional printing model of the cellular phone case, the triangle mesh 20 is formed on the rear surface of the case, but the density of the mesh 20 around the hole of the camera is set high to compensate for the decrease in strength See E of FIG.

또한, 도 19 및 20 은 휴대폰 케이스의 후면 특정 부분(예를 들어, 로고 부분)에만 구멍을 형성하는 것으로서, 이를 위해 후면 특정 부분에만 메쉬(20)를 생성하고 그 결과 메쉬(20)가 생성된 특정 부분에만 구멍이 형성될 수 있다(도 19 의 F 및 20 의 H 참조). 특히, 도 19 의 경우는 다각형의 모서리를 따라 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하여 구멍을 형성하는 도 2 의 방법을 적용한 것이고, 도 20 의 경우는 다각형의 꼭지점 또는 중심점에서 수직 방향으로 원기둥 또는 각기둥을 자동으로 생성하여 구멍을 형성하는 도 7 의 방법을 적용한 것이다.19 and 20 are to form holes only in a specific rear part of the cellular phone case (for example, a logo part), in order to create meshes 20 only at a specific rear part thereof, A hole may be formed only in a specific portion (see F in Fig. 19 and H in Fig. 20). Particularly, in the case of FIG. 19, the method of FIG. 2 in which a circular cylinder or a prism is automatically formed along the edge of the polygon to form a hole is applied. In the case of FIG. 20, a vertex or a prism The method of FIG. 7 is applied to automatically generate and form holes.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.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, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10: 3차원 대상 모델 20: 메쉬
30, 60: 원기둥 40, 70: 구멍
50, 80: 3차원 프린팅 모델 90: 보강 구조물
100: 다공성 구조 자동 설계 장치 110: 형상 입력 모듈
120: 메쉬 생성 모듈 130: 다공성 구조 생성 모듈
10: 3D Target Model 20: Mesh
30, 60: cylinder 40, 70: hole
50, 80: Three-dimensional printing model 90: Reinforced structure
100: automatic design apparatus for porous structure 110: shape input module
120: Mesh Generation Module 130: Porous Structure Generation Module

Claims (5)

박형 구조의 3차원 프린팅 모델을 생성하는 설계 장치 내에서 수행되는 다공성 구조 자동 설계 방법으로서,
3차원 물체의 수치를 입력받아 메쉬가 생성될 표면을 선택하는 단계;
상기 선택된 가상의 타겟 표면에 다수개의 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계;
상기 다수개의 다각형을 이루는 각각의 꼭지점간의 연결 선분인 모든 모서리를 따라 다수개의 원기둥을 자동으로 생성하는 단계; 및
상기 다수개의 원기둥을 서로 연결하여 박형 구조물을 관통하는 다수개의 다각형 구멍을 가지는 일체화된 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 다수개의 다각형을 이루는 각각의 꼭지점간의 연결 선분인 모든 모서리를 따라 다수개의 원기둥을 자동으로 생성하는 단계는,
상기 다각형인 각 요소의 무게중심으로부터 각 모서리로 내린 모든 수선의 길이 중에서 가장 작은 값보다 작은 값으로 원기둥의 반경들을 결정하는 단계; 및
상기 다각형의 모서리를 따라 형성되는 원기둥의 직경은 3차원 프린터에서 출력 가능한 최소 선폭보다 크고, 상기 결정된 원기둥의 반경들 중에서 가장 작은 값에 2를 곱한 값보다 작은 값으로 결정하는 단계;를 포함하는 다공성 구조 자동 설계 방법.
A method for automatically designing a porous structure in a design apparatus for generating a three-dimensional printing model of a thin structure,
Selecting a surface on which a mesh is to be generated by receiving a numerical value of a three-dimensional object;
Generating a mesh having a plurality of polygons on the selected virtual target surface;
Automatically generating a plurality of cylinders along all corners that are connecting line segments between respective vertexes of the plurality of polygons; And
Dimensional printing model having a plurality of polygonal holes passing through the thin structure by connecting the plurality of cylinders to each other,
The step of automatically generating a plurality of cylinders along all corners, which are connecting line segments between respective vertexes of the plurality of polygons,
Determining the radii of the cylinders to a value less than the smallest of all the lengths of the waterline from each center of gravity of the polygon to each corner; And
Determining a diameter of a cylinder formed along an edge of the polygon to be a value smaller than a minimum line width that can be output from a three-dimensional printer and smaller than a value obtained by multiplying a smallest value among the radiuses of the determined cylinder by 2; Automatic structure design method.
박형 구조의 3차원 프린팅 모델을 생성하는 설계 장치 내에서 수행되는 다공성 구조 자동 설계 방법으로서,
3차원 물체의 형상을 입력받아 메쉬가 생성될 표면을 선택하는 단계;
상기 선택된 형상의 타겟 표면에 다수개의 다각형으로 이루어진 메쉬를 생성하는 단계;
상기 다수개의 다각형을 이루는 모든 꼭지점으로부터 수직 방향으로 돌출되는 다수개의 원기둥을 자동으로 생성하는 단계; 및
상기 다수개의 돌출된 원기둥과 상기 타겟 표면과의 부울 연산을 통해 상기 다수개의 원기둥과 각각 대응되는 구멍을 타겟 표면상에 형성하여 박형 구조물을 관통하는 다수개의 원통형 구멍을 가지는 일체화된 3차원 프린팅 모델을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 다수개의 다각형을 이루는 모든 꼭지점으로부터 수직 방향으로 돌출되는 다수개의 원기둥을 자동으로 생성하는 단계는,
초기 구멍 직경을 결정하기 위해, 어느 하나의 꼭지점과 상기 꼭지점에 이웃하는 꼭지점 간의 최소 거리를 계산하고, 상기 최소 거리의 평균값을 상기 꼭지점을 기준으로 한 원기둥의 초기 구멍 직경으로 결정하는 다공성 구조 자동 설계 방법.
A method for automatically designing a porous structure in a design apparatus for generating a three-dimensional printing model of a thin structure,
Selecting a surface on which a mesh is to be generated by receiving a shape of a three-dimensional object;
Creating a mesh of a plurality of polygons on a target surface of the selected shape;
Automatically generating a plurality of cylinders protruding in a vertical direction from all the vertices constituting the plurality of polygons; And
Dimensional printing model having a plurality of cylindrical holes passing through the thin structure by forming holes corresponding to the plurality of cylinders on the target surface through a boolean operation between the plurality of protruding cylinders and the target surface, Comprising:
Wherein the step of automatically generating a plurality of cylinders protruding in a vertical direction from all the vertexes forming the plurality of polygons comprises:
Automatic structure design for calculating the minimum distance between any one vertex and the vertex adjacent to the vertex to determine the initial hole diameter and determining the average value of the minimum distance as the initial hole diameter of the cylinder based on the vertex Way.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
3차원 대상 모델의 타겟 표면에 형성된 메쉬가 타 표면에 형성된 메쉬의 밀도보다 높은 경우 형성하는 구멍의 개수, 밀도 및 크기 또는 상기 메쉬의 분포 밀도 중 하나 이상을 조절하는 단계를 더 포함하는 다공성 구조 자동 설계 방법.
3. The method according to any one of claims 1 to 3,
The method comprising the step of adjusting at least one of the number, density and size of the holes to be formed or the distribution density of the mesh when the mesh formed on the target surface of the three-dimensional target model is higher than the density of the mesh formed on the other surface. Design method.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메쉬는 상기 타겟 표면의 일부에 형성되어 메쉬가 형성되지 않은 부분에는 다공성 구조가 생성되지 않는 다공성 구조 자동 설계 방법.
3. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the mesh is formed on a portion of the target surface and no porous structure is formed in a portion where no mesh is formed.
제 2 항에 있어서,
상기 구멍의 주변에 다공성 구조에 형성된 구멍 둘레를 기준으로 일정 두께를 유지하며 양방향 또는 한방향으로 돌출부가 생성된 돌출 구조를 가지는 보강 구조물을 생성하는 단계를 더 포함하는 다공성 구조 자동 설계 방법.
3. The method of claim 2,
Further comprising the step of creating a reinforcing structure having a protruding structure in which protrusions are formed in both directions or in one direction while maintaining a predetermined thickness around the perforations formed in the porous structure around the perforations.
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