KR101954589B1 - 스테레오리소그라피를 통한 삼차원 물체 만들기에 사용 적합한 삼차원 물체의 수치 표현을 생성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

스테레오리소그라피를 통한 삼차원 물체 만들기에 사용 적합한 삼차원 물체의 수치 표현을 생성하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

스테레오리소스라피를 통해 만들어질 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법은: 물체(11) 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 준비하는 단계; 상기 물체(11)의 제1 표면(13, 13a) 및 그들을 향하는 기준면(14, 14a)을 정의하는 단계; 상기 제1 표면(13, 13a) 상의 대응하는 제1 포인트(X1), 대응하는 기준면(14, 14a) 상의 대응하는 제2 포인트(X2) 및 제1 포인트(X1)와 제2 포인트(X2)를 연결하는 대응하는 지지요소(15)의 삼차원 형상을 정의하는 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)를 정의하는 단계; 제1 포인트(X1)와 제2 포인트(X2)의 좌표 및 각 지지요소(15)의 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 포함하는 제3 데이터 세트(3)를 생성하는 단계; 상기 제3 데이터 세트(3)에 기초하여 각 지지요소(15)의 수치 표현을 생성하는 단계; 상기 물체(11)와 지지요소(15)의 결합에서 얻어지는 형상을 나타내는 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 단계의 동작을 포함한다.

Description

스테레오리소그라피를 통한 삼차원 물체 만들기에 사용 적합한 삼차원 물체의 수치 표현을 생성하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND EQUIPMENT FOR GENERATING A NUMERICAL REPRESENTATION OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT, SAID NUMERICAL REPRESENTATION BEING SUITED TO BE USED FOR MAKING SAID THREE-DIMENSIONAL OBJECT THROUGH STEREOLITHOGRAPHY}
본 발명은 스테레오리소그라피를 통해 생산되는 삼차원 물체 형상의 데이터 표현 세트를 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기 데이터 세트를 생성하기 위한 장치뿐만 아니라 상기 방법의 구현에 적합하도록 컴퓨터에 탑재하기에 적합한 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 스테레오리소그라피 프로세스는 동일한 물체의 다수의 층의 순차적 중첩을 통해서 삼차원 물체를 만들도록 구성된다.
물체의 각 층은 지지체로 이용되는 미리 응고된 층과 접촉하는 액체 또는 페이스트 상태의 재료를 광조사(light radiation)에 선택적으로 노출시킴으로써 응고를 통해 획득된다.
일반적으로, 상기 프로세스는 삼차원 물체의 하나 이상의 면을 그들을 향하는 대응하는 기준면에 연결하기 위하여 지지요소(supporting elements)들이 제공되어야 한다.
상기 지지요소는 응고되는 새로운 층들 중 이미 응고된 층들에 의해 직접 지지되지 않는 그러한 영역들의 붕괴 또는 기형을 피할 수 있게 한다.
상기 프로세스는 생산될 물체의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트가 공급되는 컴퓨터에 의해 제어된다.
컴퓨터는 거의 자동으로 지지요소들을 추가하는 프로그램을 실행하고 지지요소와의 결합에서 초래하는 삼차원 형상에 대한 제2 데이터 세트를 생성한다.
상기 제2 데이터 세트는 그리고 나서 실제로 물체를 만들기 위한 스테레오리소그라피 장치에 의해 사용된다.
알려진 방법의 결점은 이러한 방식으로 정의된 지지요소들은 최적의 형상을 갖지 못한다는 것이다.
특히, 프로세스의 끝에 물체를 제거할 때보다 많은 어려움을 야기하는 것 외에도, 지지요소의 저항 단면(resisting cross section)이 과도하여 재료(material)의 과도한 사용 및 물체를 만드는데 필요한 시간을 증가시킬 수 있다.
다른 경우에는, 예를 들면, 물체의 특히 중요한 영역의 레벨에서, 각 지지요소들의 저항 단면이 부족하여 물체의 생산 동안 물체에 손상을 야기할 수 있다.
게다가, 지지요소들의 형상은 삼차원 물체를 만드는데 사용되는 재료에 달려 있음을 또한 고려해야 한다.
그러므로, 일단 사용될 주어진 재료에 기초하여 지지요소들을 생성한 후, 오퍼레이터가 연속해서 재료를 바꿀 것을 결정할 수 있고, 따라서 지지요소를 변경(modify)하는 것이 필요하게 될 수도 있다.
앞서 설명한 경우에 있어서, 알려진 기술에 의하면, 오퍼레이터는 지지요소의 추가 후 초래되는 물체의 형상을 지지요소에 대응하는 영역에 재료(material)를 첨가하거나 또는 제거하여 변경하며, 이러한 동작들은 해당 변경(modification)을 제2 데이터 세트로 전송하기에 적합한 3D 모델러(modeller) 에 의해 수행된다.
앞서 언급한 동작은 다소 복잡하고 상당한 계산 시간을 요구한다는 문제점을 제기한다.
알려진 대안은 지지요소를 정의하고 연속하여 제2 데이터 세트를 재-생성하기 전에 지지요소들을 생성하기 위하여 프로그램에 사용된 파라메터들을 변경하는 구조이다.
그러나, 상기 대안은 어떠한 경우에도 제2 데이터 세트의 제1 세대(a first generation of the second set of data)를 요구하며 또한, 지지요소들이 개별적으로 변경되는 것을 허용하지 않는다.
본 발명은 알려진 기술에 속하는 앞서 언급한 문제점을 극복하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 오퍼레이터가 지지요소를 쉽게 변경하도록 허용하는 지지요소가 제공된 삼차원 물체의 수치 표현을 생성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 지지체들(supports)과 물체의 결합을 나타내는 삼차원 형상을 정의하는 데이터베이스를 생성하기 전에 오페레이터가 지지요소들을 변경하도록 허용하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 오퍼레이터가 다른 지지요소들과 별개로 각 지지요소를 쉽게 변경하도록 허용하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명 과제의 해결 수단은 스테레오리소그라피를 통해 만들어질 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법에 있어서, 방법은: 상기 삼차원 물체(11)의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 준비하는 단계; 상기 삼차원 물체(11)의 하나 또는 그 이상의 제1 표면(13, 13a) 및 상기 제1 표면(13, 13a)의 각각을 향하는 하나 또는 그 이상의 기준면(14, 14a)을 정의하는 단계; 상기 제1 표면(13, 13a)과 상기 하나 이상의 대응하는 기준면(14, 14a)을 연결하는 복수의 지지요소(15)를 정의하는 단계; 상기 삼차원 물체(11)와 상기 복수의 지지요소(15)의 결합(union)으로 초래하는 형상을 나타내는 그러한 방식으로 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 단계의 동작을 포함하되, 복수의 지지요소(15)를 정의하는 상기 동작(operation)은: 상기 지지요소(15)의 각각에 대하여, 대응하는 제1표면(13,13a) 상의 상기 지지요소(15)에 속하는 대응하는 제1 포인트(X1)를 정의하고, 대응하는 기준 면(14,14a) 상의 상기 지지요소(15)에 속하는 대응하는 제2 포인트(X2)를 정의하며, 및 상기 지지요소(15) 의 삼차원 구성(configutarion)을 완전하게 정의하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 대응하는 기하학적(geometric) 파라메터(P1...Pn)를 정의하는 단계; 상기 제1 포인트(X1)와 상기 제2 포인트(X2)의 좌표 및 상기 지지요소(15) 각각의 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 포함하는 제3 데이터 세트(3)를 생성하는 단계; 상기 제3 데이터 세트(3) 에 기초한 각 지지요소(15)에 대한 수치 표현의 생성을 포함하는 상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 단계의 동작을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 스테레오리소그라피를 통해 만들어질 삼차원 물체(11)의 수치 표현(numerical representation)을 생성하기 위한 장치에 있어서, 장치는: 프로세싱 유니트와 상기 프로세싱 유니트에 의해 액세스 가능한 메모리 지원을 포함하는 컴퓨터; 상기 삼차원 물체(11)의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 획득하고 상기 메모리 지원으로 상기 제1 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단; 상기 삼차원 물체(11)의 하나 또는 그 이상의 제1 표면(13,13a) 및 상기 제1 표면(13,13a)의 각각을 향하는 하나 또는 그 이상의 기준면(14, 14a)을 정의하기 위한 수단; 상기 하나 또는 그 이상의 대응하는 기준면(14, 14a)에 상기 제1 표면(13, 13a)의 각각을 연결하는 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단; 상기 삼차원 물체(11)와 상기 복수의 지지요소(15)의 결합에서 초래하는 형상을 나타내는 그러한 방법으로 상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하고 및 상기 메모리 지원으로 상기 제2 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단을 포함하되; 상기 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단은: 상기 지지요소(15)의 각각에 대하여, 대응하는 제1표면(13,13a) 상의 상기 지지요소(15)의 대응하는 제1 포인트(X1), 대응하는 기준면(14,14a) 상의 상기 지지요소(15)의 대응하는 제2 포인트(X2) 및 상기 지지요소(15) 의 삼차원 구성을 완전하게 정의하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)를 정의하기 위한 수단; 제1 포인트(X1)와 제2 포인트(X2)의 좌표 및 상기 지지요소(15)의 각각의 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 포함하는 제3 데이터 세트(3)를 생성하고 상기 메모리 지원으로 상기 제3 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단; 상기 복수의 지지요소들(15) 중 적어도 하나의 지지요소(15)에 대응하는 하나 또는 그 이상의 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 변경하기 위하여 상기 제3 데이터 세트(3)를 변경하기 위한 수단; 제3 데이터 세트(3)에 기초한 각 지지요소(15)의 수치 표현을 생성하기 위한 수단을 포함하는 상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 스테레오리소그라피를 통해 만들어질 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 삼차원 물체의 수치 표현을 생성하기 위한 방법을 제공하되, 오퍼레이터가 지지요소를 쉽게 변경하도록 허용할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 지지체들(supports)과 물체의 결합을 나타내는 삼차원 형상을 정의하는 데이터 베이스를 생성하기 전에 오페레이터가 지지요소들을 변경하도록 허용하는 것이다.
본 발명의 또 다른 효과는 오퍼레이터가 다른 지지요소들과 별개로 각 지지요소를 쉽게 변경하도록 허용하는 것이다.
도 1은 본 발명의 방법을 개략적으로 나타내고;
도 2는 본 발명의 방법에 사용된 데이터의 구조를 개략적으로 나타내며;
도 3은 삼차원 물체를 나타내고;
도 4는 도 3에 도시한 삼차원 물체를 복수의 지지요소들에 결합함으로써 획득된 삼차원 물체를 나타내며;
도 5는 도 4에 도시된 삼차원 물체의 확대된 세부 사항을 나타내고;
도6은 층으로 세분화된 도 4의 삼차원 물체를 개략적으로 나타낸다.
특히, 본 발명의 목적은 오퍼레이터가 지지요소를 쉽게 변경하도록 허용하는 지지요소가 제공된 삼차원 물체의 수치 표현을 생성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 지지체들(supports)과 물체의 결합을 나타내는 삼차원 형상을 정의하는 데이터베이스를 생성하기 전에 오페레이터가 지지요소들을 변경하도록 허용하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 오퍼레이터가 다른 지지요소들과 별개로 각 지지요소를 쉽게 변경하도록 허용하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 방법에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 주제인 방법의 특징 및 세부 사항은 관련된 종속 청구항에 기재된다.
상기 목적들은 또한 청구항 12에 따른 장치에 의해서 뿐만 아니라 청구항 13에 따른 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 달성된다.
유리하게는, 일단 지지요소들이 정의되고 그리고 제2 데이터 베이스가 생성되기 전에 쉽게 지지요소들을 변경할 수 있으면 오퍼레이터가 동일한 지지요소를 더 빠르게 설계하도록 허용한다.
여전히 유리하게도, 오퍼레이터는 스테레오리소그라피를 통해 삼차원 물체를 생산하는데 필요한 시간 및 상기 프로세스에 사용된 재료(material)를 제한하는 그러한 방법으로 쉽게 지지요소들의 형상을 최적화할 수 있다.
상기 목적들 및 이점들은 여기서 아래 강조할 다른 것들과 함께, 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적 예로 제공된 본 발명의 바람직한 실시 예의 설명으로부터 분명해 질것이다.
스테레오리소그라피를 통해 생산될 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하도록 의도된 본 발명의 주제인 방법은 도 1에 개략적으로 나타냈으며 아래 기재된 동작(operations)으로 구성된다.
먼저, 방법은 도 3에 도시된 단지 예를 나타낼 뿐인, 만들어질 삼차원 물체의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 준비하는 단계를 포함한다.
연속하여, 지지되어야 하는 삼차원 물체(11)의 하나 또는 그 이상의 제1 표면(13, 13a)이 정의되고 예로 도 4에 표시되어 있다.
명백히, 제1 표면(13, 13a)은 수학적 알고리즘에 의해 및 오퍼레이터에 의한 수동식 선택을 통해 정의될 수 있다..
유사하게, 제1 표면들(13, 13a)을 향하고 그것들을 지지하기에 적합한 기준면(14, 14a)들이 정의된다.
기준면(14, 14a)은 삼차원 물체(11)의 대응하는 표면의 수로서 또는 삼차원 물체(11) 자체로부터 분리된 표면으로서 정의된다.
바람직하게는 삼차원 물체(11)의 내부에 만들어진 캐비티(cavity)에 속하는 제1 표면(13)에 대하여 제1 옵션이 채택된다.
이러한 경우에, 대응하는 기준면(14)은 동일한 캐비티에 속하는 마주보는 표면이다.
제2 옵션은 바람직하게는 제1 표면(13a)이 삼차원 물체(11) 외부에 있을 때 채택된다. 이러한 두 번 째 경우에 있어서, 해당 기준면(14a)은 처음의 삼차원 물체(11)로부터 특정한 거리에 위치하도록 정의된다.
이러한 경우에 있어서, 상기 기준면(14a)은 바람직하게는 삼차원 물체의 외부에 생성되는 지지 베이스(21)에 속한다.
도4에 나타낸 상기 지지 베이스(21)는 플랫폼 자체에 대한 삼차원 물체의 접착을 개선하기 위한 목적으로, 삼차원 물체 자체의 생산 동안 스테레오리소그라피 머신의 모델링 플랫폼에 물체를 올려놓는데 쓰인다.
방법은 또한 제1 표면(13, 13a)을 도 4에 예로 도시된 대응하는 기준면(14, 14a)에 연결하는 복수의 지지요소를 정의하는 동작을 포함한다.
방법은 또한 삼차원 물체와 앞서 설명한 복수의 지지요소 및 만약 있다면, 지지 베이스(21)와의 결합에서 비롯된 변경된 삼차원 물체를 나타내는 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 동작을 포함한다.
본 발명에 따르면, 지지요소는 대응하는 기하학적 파라메터(geometric parameters)를 통해 정의된다.
보다 정확히, 각 지지요소에 대해 다음이 정의된다: 대응하는 제1 표면(13, 13a) 상의 제1포인트(X1), 대응하는 기준면(14, 14a) 상의 제2포인트(X2) 및 지지요소의 종래의 기재(description)에 기초한 지지요소(15) 자체의 삼차원 형상을 완전히 정의하기에 적합한 n 개의 파라메터(P1...Pn).
분명히, n은 지지요소(15)를 설명하기 위하여 사용될 갯수의 정도에 규제가 없음을 기초로 임의의 수로 변경할 수 있다. 사용 가능한 기하학적 파라메터의 예도 계속 더 제공된다. 각 지지요소(15)는 X1과 X2의 터미널 포인트의 좌표 및 그것의 삼차원 디벨롭먼트를 정의하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 의해 완전히 정의됨을 이해할 수 있다.
특히, 지지요소(15)의 정의는 상기 좌표 뿐만 아니라 각 지지요소(15)에 대한 기하학적 파라메터((P1...Pn)의 값(8)을 포함하는 제3 데이터 세트(3)의 생성을 포함한다. 상기 제3 세트의 데이터는 각 지지요소(15)의 수치적 표현을 생성하는데 사용되며, 그리고 나서 제2 데이터 세트(2)의 계산에 사용된다.
앞서 설명한 데이터의 구조는 도 2에 개략적으로 나타냈으며, 각 지지요소에 대응하는 포인트(X1 및 X2)의 좌표 및 기하학적 파라메터((P1...Pn)는 괄호 안의 1에서 m까지 지수(indices)를 통해 관례적으로 식별되었고, 여기서 m은 지지요소(15)의 수이다.
다시 말해서, 터미널 포인트의 좌표 및 i-번째 지지요소(15)의 기하학적 파라메터는 관례적으로 X1(i), X2(i) 및 P1(i)...Pn(i)으로 표시된다.
상기 데이터 구조는 관련된 기하학적 파라메터 (P1(i)...Pn(i))를 변경함에 의하여 임의의 i-번째 지지요소(15)를 변경할 수 있음을 이해할 수 있다.
이것은 심지어 지지요소들이 정의된 후에도 그리고 제2 데이터 세트(2)의 계산 전에도 지지요소(15)의 형상을 간단히, 빠르게 그리고 상호 작용하는 방식으로 변경하는 것을 가능하게 한다.
또한, 각 지지요소(15)가 특정한(specific) 기하학적 파라메터를 통해 정의된다는 사실은 지지요소가 다른 지지요소들(15)과 별개로 변경되도록 허용하며, 따라서 본 발명의 또 다른 목적을 달성한다.
그러므로, 방법은 바람직하게는 지지요소들(15) 중 적어도 하나에 대응하는 하나 이상의 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 변경하기 위하여 제3 데이터 세트(3)를 변경하는 동작을 포함한다.
연속하여, 변경된 지지요소의 수치 표현은 재생성되고 그리고 나서 제2 데이터 세트(2)가 업데이트된다.
유리하게, 상기 업데이트는 제2 데이터 세트(2)의 완전한 재-계산을 요구하지 않으며, 오로지 변경된 지지요소에만 재-생성을 한정할 수 있게 한다.
바람직하게는, 지지요소(15)의 정의는 각 기하학적 파라메터(P1...Pn) 에 대한 기준 값(9)을 포함하는 제4 데이터 세트(4)를 포함한다. 상기 기준 값(9)에 대응하는 기하학적 파라메터는 각 지지요소(15)의 기하학적 파라메터들과 구별하기 위하여 도2에 P1*...Pn* 으로 표시되어 있다.
상기 기준 값(9)은 제3 데이터 세트(3)의 생성에 사용되며, 각 지지요소(15)에 대응하는 각각의 기하학적 파라메터 (P1...Pn)에 제4 데이터 세트(4)의 대응하는 기준 값(9)을 할당(assign)한다.
상기 제4 데이터 세트(4)는 유리하게는 모든 지지요소(15)의 파라메터(P1...Pn)에 동일한 기준 값(9)을 초기에 할당할 수 있게 한다.
명백히, 기준값(9)은 삼차원 물체(11)의 형상, 그것을 만드는데 사용될 재료, 삼차원 물체가 생산을 위해 세분화될 각 층의 두께 등에 기초하여 정의될 수 있다.
바람직하게는, 방법은 또한 하나 이상의 기하학적 파라메터(P1*...Pn*)에 대응하는 기준 값(9)을 변경하는 그러한 방식으로 제4 데이터 세트(4)를 변경하는 동작을 포함한다.
이러한 방식으로 변경된 기준값(9)은 둘 또는 그 이상의 지지요소(15), 바람직하게는 제 3 데이터 세트(3)의 대응하는 변경을 통해 모든 지지요소의 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 할당될 수 있다.
연속하여, 제2데이터 세트(2)의 계산은 앞서 나타낸 바와 같이 변경된 제3 데이터 세트(3)에 기초하여 반복될 것이다.
제4 데이터 세트(4)를 변경할 수 있으면 유리하게도 단일 동작으로 둘 또는 그 이상의 지지요소(15)를 변경할 수 있음을 이해할 수 있다.
바람직하게는, 방법은 또한 스테레오리소그라피를 통한 일반적인 삼차원 물체 만들기에 사용하기 적합한 복수의 재료들의 각 재료에 대해 기하학적 파라메터들(P1...Pn)의 미리 정의된 및 앞서 식별된 기준 값(10) 세트를 포함하는 제5 데이터 세트(5)의 정의를 포함한다.
도 2에, 각 세트의 기하학적 형상들은 별표 및 괄호 안에 1에서 s의 지수로 나타냈으며, s는 다른 재료(materials)들의 수이다.
다시 말해서, j-번째 재료와 관련된 기하학적 파라메터의 세트는 P1*(j)...Pn*(j) 로 나타냈다.
*바람직하게는, 제4 데이터 세트(4)의 생성은 상기 재료들 중 하나를 선택하고 제4 데이터 세트(4)의 기준값에, 재료 자체에 대응하고 제5 데이터 세트(5)에 포함된 대응하는 미리 정의된 기준 값(10)을 할당하는 동작을 포함한다.
유리하게는, 앞서 기술한 제5 데이터 세트(5)는 삼차원 물체가 만들어질 재료의 유형을 기초로 기준값(9)을 지지요소(15)의 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 간단히 그리고 빠르게 할당할 수 있게 한다.
바람직하게는, 상기 제1, 제2및 제3 데이터 세트(1,2 및 3)는 컴퓨터의 메모리 지원(memory support)으로 저장된다.
바람직하게는, 또한 제4 및 제5 데이터 세트는 동일한 메모리 지원으로 저장된다.
기하학적 파라메터(P1...Pn)에 관련해서, 그들은 바람직하게는 다음의 파라메터들:
- 일반적인 지지요소(15)의 가로 치수(transverse dimension);
- 지지요소(15)의 가로 치수(transverse dimension)와 지지요소의 길이 사이의 비율;
-도 5에 나타낸 바와 같이, 지지요소(15)의 적어도 한 쪽 종단을 정의하는 구형(16)의 사이즈;
- 지지요소(15)의 대응하는 제1표면(13, 13a) 또는 대응하는 기준면(14, 14a)에서 상기 구체(16)의 상호침투 깊이(17);
- 지지요소(15)의 적어도 한 쪽 종단의 레벨에서 가지(18, branches)의 최대 수;
- 지지요소(15)의 디벨롭먼트의 방향(20)과 관련하여 상기 가지들(18)의 최대 기울기(19) 중 하나 또는 그 이상을 포함한다.
명백히, 또한 지지요소(15)의 기하학적 형상의 대응하는 수를 나타내는 기하학적 파라메터들은 상기 리스트에 부가될 수 있다.
바람직하게는 앞서 설명한 방법들로 얻은 제2 데이터 세트(2)는 스테레오리소그라피를 통한 삼차원 물체를 만들기 위한 프로세스에 사용된다.
이러한 프로세스에 따르면, 도6에 단지 예로써 나타낸 바와 같이, 제2 데이터 세트에 의해 기술된 삼차원 물체의 복수의 이차원(bidimensional)의 및 상호 평행한 횡단면(22)을 나타내는 제6 데이터 세트(6)가 계산된다.
그러므로, 제 6 데이터 세트(6)는, 삼차원 물체(11)외에도, 지지요소(15) 및 만약 있다면, 지지 베이스(21)을 또한 포함한다.
상기 제6 데이터 세트(6)는 그리고 나서 상기 복수의 이차원의 횡단면(22)에 대응하는 복수의 고체 층(solid layers)을 얻기 위하여 스테레오리소그라피 머신에 사용된다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명은 또한 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 장치에 관한 것이다.
상기 장치는, 여기에 도시되지는 않았지만 그 자체로 알려진, 프로세싱 유닛이 제공된 컴퓨터 및 상기 프로세싱 유닛에 의해 액세스할 수 있는 메모리 지원을 포함한다.
장치는 삼차원 물체(11)의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 획득하고 그것을 메모리 지원으로 로딩하기 위한 수단을 또한 포함한다.
장치는 또한 제1 표면(13, 13a) 및 기준면(14, 14a)를 정의하기 위한 수단, 및 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단을 포함한다.
특히, 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단은 제1 포인터(X1), 제2 포인터(X2) 및 각 지지요소(15)의 기하학적 파라메터(P1...Pn)를 정의하기 위한 수단 및 제3 데이터 세트(3)를 생성하고 그것을 메모리 지원으로 로딩하기 위한 수단을 포함한다.
장비는 또한 앞서 설명한 바와 같이 제3 데이터 세트(3)를 변경하기 위한 수단 및 앞서 설명한 방식으로 제2 데이터 세트(2)를 계산하고 그것을 메모리 지원으로 로딩하기 위한 수단을 포함한다.
특히. 제2 데이터 세트(2)를 계산하기 위한 수단은 상기 제3 데이터 세트(3)를 기초로 각 지지요소(15)의 수치 표현을 생성하기 위한 수단을 포함한다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명은 또한 컴퓨터 상에 실행될 때, 앞서 설명한 본 발명을 구현하도록 프로그램을 구성하는 방식으로 구성된 프로그램 부분이 제공된 데이터 지원(data support)을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
특히, 상기 프로그램 부분은, 컴퓨터 상에 실행될 때, 제1 데이터 세트(1)를 획득하고 그것을 메모리 지원으로 로딩하기 위한 수단, 제1 표면(13, 13a), 기준면(14, 14a) 및 그들을 앞서 설명한 바와 같이 연결하는 지지요소(5)를 정의하기 위한 수단뿐만 아니라 앞서 설명한 바와 같이 제2 데이터 세트(2)를 계산하고 그것을 메모리 지원으로 로딩하기 위한 수단을 정의한다.
실제로, 오퍼레이터는 삼차원 물체(11)를 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 획득한다.
제1 데이터 세트(1)는 예를 들면, DWG, STEP, IGES, PRT, STL 같은 알려진 유형의 임의의 포멧 또는 삼차원 형상의 수치 표현에 적합한 경우에는 임의의 다른 포멧으로 제공될 수 있다.
제1 데이터 세트(1)는 예를 들면, 삼차원 모델링 프로그램에 의해 또는 삼차원 광 리더(optical reader) 또는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성할 수 있는 임의의 다른 장치에 의해 생성될 수 있다.
오퍼레이터는 앞서 설명한 유형의 장치에 제1 데이터 세트(1)를 저장하고 및 지지요소(15)를 정의하고 대응하는 제3 데이터 세트(3)를 생성하는, 그 안에 로드된(loaded) 프로그램의 실행을 시작한다.
필요하다면, 상기 프로그램을 시작하기 전에, 오퍼레이터는 기하학적 파라메터(P1*...Pn*)에 대한 기준값(9)을 포함하는 제4 데이터 세트(4)를 설정(set)한다.
장치는 그리고 나서 상기 데이터가 오퍼레이터에게 사용될 수 있도록 하며, 바람직하게는 그래픽 포멧으로 번역되게 한다.
오퍼레이터는 그리고 나서 제3 데이터 세트(3)를 변경하는, 하나 또는 그 이상의 지지요소(15)의 기하학적 파라메터(P1...Pn)를 변경할 수 있으며 또는 제4 데이터 세트(4)에 포함된 기준값(9)을 토대로 중간에 낀(intervening) 복수의 지지요소들(15)을 변경할 수 있다.
연속하여, 프로그램은 사용자에 의해 요구된 대로 변경된 지지요소(15) 및 만약 있다면, 지지 베이스(21)를 구비한 삼차원 물체(11)를 나타내는 제2 데이터 세트(2)를 생성한다.
앞선 설명에 따르면, 수치 표현의 생성을 위한 방법과 장치 및 앞서 기술한 컴퓨터 프로그램 제품은 모든 목적을 달성함을 이해할 수 있다.
특히, 지지요소들의 삼차원 구성을 설명하는 터미널 포인트와 기하학적 파라메터에 기초한 지지요소의 정의뿐만 아니라 3 데이터 세트(3)의 터미널 포인트의 구성(organization)과 기하학적 파라메터들은 지지요소의 형상이 그들의 정의 후에 쉽게 변경되도록 허용한다.
또한, 제3 데이터 세트가 나머지 지지요소들의 기하학적 파라메터와는 독립적인 각 지지요소의 기하학적 파라메터를 포함하기 때문에, 다른 지지요소들과 별개로 각 지지요소를 쉽게 변경하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 스테레오리소그라피를 통해 만들어질 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법에 있어서, 방법은:
    상기 삼차원 물체(11)의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 준비하는 단계;
    상기 삼차원 물체(11)의 하나 이상의 제1 표면(13, 13a) 및 상기 제1 표면(13, 13a)의 각각에 대향하는 하나 이상의 기준면(14, 14a)을 정의하는 단계;
    삼차원 구성을 가지면서 상기 제1 표면(13, 13a)과 상기 하나 이상의 대응하는 기준면(14, 14a)을 연결하는 복수의 지지요소(15)를 정의하는 단계;
    상기 삼차원 물체(11)와 상기 복수의 지지요소(15)의 결합(union)으로 얻어지는 형상을 나타내는 제2 데이터 세트(2)를 계산하고, 상기 제2 데이터 세트(2)는 상기 지지요소(15)와 함께 상기 삼차원 물체(11)를 제조하기 위해 스테레오리소그라피 장치에서 사용되며;
    상기 지지요소(15)의 각각에 대하여, 복수의 지지요소(15)를 정의하는 동작(operation)은, 대응하는 제1 표면(13,13a) 상의 상기 지지요소(15)에 속하는 대응하는 제1 포인트(X1)를 정의하는 동작, 및 대응하는 기준면(14,14a) 상의 상기 지지요소(15)에 속하는 대응하는 제2 포인트(X2)를 정의하는 동작을 포함하되;
    상기 복수의 지지요소(15)를 정의하는 동작(operation)은:
    상기 지지요소의 각각에 대하여, 대응하는 상기 제1 포인트(X1)와 상기 제2 포인트(X2)를 결합하여, 상기 지지요소(15)의 삼차원 구성(configutarion)을 완전하게 정의하기에 적합한 하나 이상의 대응하는 기하학적(geometric) 파라메터(P1...Pn)를 정의하는 단계;
    상기 지지 요소(15)의 각각 및 모두에 대한 상기 기하학적 파라메터(P1 ... Pn)에 값(8)을 할당하는 단계;
    상기 지지요소(15)의 각각 및 모두의 상기 제1 포인트(X1)와 상기 제2 포인트(X2)의 좌표 및 상기 지지요소(15) 각각의 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 할당된 값(8)을 포함하는 제3 데이터 세트(3)를 생성하는 단계;
    상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 상기 동작을 실행하기 전에 상기 다른 지지 요소들(15)에 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)과는 별개로(independently) 상기 복수의 지지요소(15)의 적어도 하나의 지지요소(15)에 대응하는 하나 이상의 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 변경하는 단계를 포함하는 변경(modification)을 위해 오퍼레이터가 사용할 수 있는 상기 제3 데이터 세트(3)를 랜더링하는 단계; 및
    상기 제3 데이터 세트(3) 에 기초한 각 지지요소(15)의 수치 표현의 생성을 포함하는 상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 동작들을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기하학적 파라메터들 (P1 ... Pn)은 상기 지지 요소들(15) 중 임의의 하나의 각각의 기하학적 측면들을 통상적으로 표현하는 방식으로 정의됨을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 동작 후에 상기 지지 요소(15)의 일부의 변경을 위한 동작에 이용할 수 있는 상기 제3 데이터 세트(3)를 렌더링하는 단계를 반복하는 단계;
    변경된 상기 지지 요소(15)에 대해서만 각각의 지지 요소(15)의 상기 수치 적 표현의 생성 동작을 반복하는 단계;
    상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 동작을 반복함으로써 상기 제2 데이터 세트(2)를 업데이트하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 지지요소(15)를 정의하는 상기 동작은 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 각각에 대한 기준값(9)을 포함하는 제4 데이터 세트(4)의 생성을 포함하고;
    각 지지요소(15)의 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 상기 기준값(9)의 할당을 포함하는 제3 데이터 세트(3)의 생성하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 지지요소(15)를 정의하는 동작은:
    상기 기하학적 파라메터들(P1...Pn) 중 적어도 하나에 대응하는 기준 값(9)을 변경하기 위하여 제4 데이터 세트(4) 를 변경하는 단계;
    상기 변경된 기준값(9)을 적어도 2개의 상기 지지요소(15)의 상기 적어도 하나의 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 할당하기 위하여 상기 제3 데이터 세트(3)를 변경하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    방법은:
    스테레오리소그라피를 통해 상기 삼차원 물체(11)를 생산하기에 적합한 복수의 재료를 식별하는 단계;
    상기 재료의 각각에 대해, 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 대응하는 미리 정의된 기준 값(10)의 세트를 포함하는 제5 데이터 세트(5)를 정의하는 단계의 동작;
    상기 제4 데이터 세트(4)의 생성은 상기 복수의 재료에 속하는 재료를 선택하고 및 상기 재료에 대응하는 미리 정의된 기준 값(10)을 상기 제4 데이터 세트(4)에 할당하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 데이터 세트(1), 제2 데이터 세트(2) 및 제3 데이터 세트(3)를 컴퓨터의 메모리 지원(support)으로 저장하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 파라메터들(P1...Pn)은 다음의 파라메터들:
    지지요소(15)의 가로 치수(transverse dimension);
    지지요소(15)의 가로 치수와 지지요소(15)의 길이 사이의 비율(ratio);
    지지요소(15)의 단부(ends)들 중 적어도 하나를 정의하는 구체(16)의 크기;
    대응하는 제1 표면(13, 13a) 또는 대응하는 기준면(14, 14a)에서 상기 구체(16)의 상호침투(interpenetration) 깊이(17);
    상기 단부들의 적어도 하나의 레벨에서 지지요소(15)의 가지(branches)의 최대 수;
    지지요소(15)의 디벨롭먼트(20)의 방향에 대한 상기 가지(18)의 최대 기울기(19);
    중에서 하나 이상의 파라메터를 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준면(14) 중 적어도 하나는 상기 삼차원 물체(11)의 표면임을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준면(14a) 중 적어도 하나는 상기 삼차원 물체(11)로부터 분리된 표면임을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 데이터 세트(2)의 계산은:
    상기 적어도 하나의 기준면(14, 14a)을 포함하는 지지 베이스(21)를 정의하는 단계;
    상기 삼차원 물체(11)와 상기 복수의 지지요소(15) 및 상기 지지 베이스(21)와의 결합(union)에서 얻어지는 형상을 나타내는 상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 지지베이스(21)는 상기 삼차원 물체(11)의 외부에 정의되고, 상기 대응 기준면(14a)은 상기 삼차원 물체(11)로부터 거리를 두고 위치됨을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
  13. 삼차원 물체(11)를 만들기 위한 방법에 있어서,
    방법은:
    상기 삼차원 물체(11)를 나타내는 제2 데이터 세트(2)를 생성하기 위한 상기 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 컴퓨터 구현 방법을 적용하는 단계;
    상기 제2 데이터 세트(2)에 의해 표현되는 삼차원 물체의 복수의 이차원(bidimensional) 및 서로 평행한 단면(22)을 나타내는 제6 데이터 세트(6)를 계산하는 단계;
    상기 복수의 이차원 단면(22)에 개별적으로 대응하는 복수의 고체층을 얻는 것과 동일한 방법으로 스테레오리소그라피 머신에 상기 제6 데이터 세트(6)를 사용하는 단계의 동작을 포함함을 특징으로 하는 삼차원 물체(11)를 만들기 위한 방법.
  14. 스테레오리소그라피를 통해 만들어질 삼차원 물체(11)의 수치 표현(numerical representation)을 생성하기 위한 장치에 있어서,
    장치는:
    프로세싱 유니트와 상기 프로세싱 유니트에 의해 액세스 가능한 메모리 지원을 포함하는 컴퓨터;
    상기 삼차원 물체(11)의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 획득하고 상기 메모리 지원으로 상기 제1 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단;
    상기 삼차원 물체(11)의 하나 이상의 제1 표면(13,13a) 및 상기 제1 표면(13,13a)의 각각을 향하는 하나 이상의 기준면(14, 14a)을 정의하기 위한 수단;
    삼차원 구성을 가지면서 상기 하나 이상의 대응하는 기준면(14, 14a)에 상기 제1 표면(13, 13a)의 각각을 연결하는 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단;
    상기 삼차원 물체(11)와 상기 복수의 지지요소(15)의 결합에서 얻어지는 형상을 나타내는 제2 데이터 세트(2)를 계산하고, 및 상기 메모리 지원에서 상기 제2 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제2 데이터 세트(2)는 상기 지지 요소(15)와 함께 상기 삼차원 물체(11)를 제조하기 위해 스테레오리소그라피 장치에서 사용되며;
    상기 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 상기 수단은, 지지요소(15) 각각에 대하여, 대응하는 제1 표면(13, 13a) 상에 상기 지지요소(15)의 대응하는 제1 포인트(X1), 및 대응하는 기준 표면(14, 14a) 상에 상기 지지요소(15)의 대응하는 제2 포인트(X2)를 정의하는 수단을 포함하며;
    상기 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단은:
    상기 지지요소(15)의 각각에 대하여, 대응하는 제1 포인트(X1)와 대응하는 제2 포인트(X2)를 결합하여, 상기 지지요소(15)의 삼차원 구성을 완전하게 정의하기에 적합한 하나 이상의 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)를 정의하기 위한 수단;
    상기 지지 요소(15)의 각각 및 모두에 대한 상기 기하학적 파라메터(P1 ... Pn)에 값(8)을 할당하기 위한 수단;
    상기 지지 요소(15)의 각각 및 모두의 제1 포인트(X1)와 제2 포인트(X2)의 좌표 및 상기 지지 요소(15)의 각각 및 모두에 대해 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 할당된 값(8)을 포함하는 제3 데이터 세트(3)를 생성하고, 상기 메모리 지원으로 상기 제3 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단;
    다른 지지 요소들(15)에 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값들과는 별개로(independently) 상기 복수의 지지요소들(15) 중 적어도 하나의 지지요소(15)에 대응하는 하나 이상의 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 변경하기 위하여 상기 제3 데이터 세트(3)를 변경하도록 오퍼레이터에게 허용하기 위한 수단;
    상기 제3 데이터 세트(3)에 기초한 각 지지요소(15)에 대한 수치 표현을 생성하기 위한 수단을 포함하는 상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하기 위한 수단들을 포함함을 특징으로 하는 스테레오리소그라피를 통해 만들어질 삼차원 물체(11)의 수치 표현을 생성하기 위한 장치.
  15. 프로세싱 유니트와 상기 프로세싱 유니트에 의해 액세스가능한 메모리 지원을 포함하는 컴퓨터 상에서 실행되는 프로그램 부분이 제공된 데이터 지원을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 있어서, 상기 프로그램 부분은:
    삼차원 물체(11)의 형상을 나타내는 제1 데이터 세트(1)를 획득하고 상기 메모리 지원으로 상기 제1 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단;
    상기 삼차원 물체(11)의 하나 이상의 제1 표면(13,13a) 및 상기 제1 표면(13,13a)의 각각을 향하는 하나 이상의 기준면(14, 14a)을 정의하기 위한 수단;
    삼차원 구성을 가지면서 상기 대응하는 기준면(14, 14a)에 상기 제1 표면(13, 13a)의 각각을 연결하는 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단;
    상기 삼차원 물체(11)와 상기 복수의 지지요소(15)의 결합에서 얻어지는 형상을 나타내는 제2 데이터 세트(2)를 계산하고, 및 상기 메모리 지원으로 상기 제2데이터 세트를 로딩하는 수단을 포함하며, 상기 제2 데이터 세트는 상기 지지 요소와 함께 상기 삼차원 물체(11)를 제조하기 위해 스테레오리소그라피 장치에서 사용되며;
    상기 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 상기 수단은, 지지요소(15) 각각에 대하여, 대응하는 제1 표면(13, 13a) 상에 상기 지지요소(15)의 대응하는 제1 포인트(X1), 및 대응하는 기준 표면(14, 14a) 상에 상기 지지요소(15)의 대응하는 제2 포인트(X2)를 정의하는 수단을 포함하며;
    상기 복수의 지지요소(15)를 정의하기 위한 수단은:
    상기 지지요소(15)의 각각에 대하여, 대응하는 제1 포인트(X1)와 대응하는 제2 포인트(X2)를 결합하여, 상기 지지요소(15)의 삼차원 구성을 완전하게 정의하기에 적합한 하나 이상의 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)를 정의하기 위한 수단;
    상기 지지 요소(15)의 각각 및 모두에 대한 상기 기하학적 파라메터(P1... Pn)에 값(8)을 할당하기 위한 수단;
    상기 지지 요소(15)의 각각 및 모두의 제1 포인트(X1)와 제2 포인트(X2)의 좌표 및 상기 지지 요소(15)의 각각 및 모두에 대해 상기 기하학적 파라메터(P1...Pn)에 할당된 값(8)을 포함하는 제3 데이터 세트(3)를 생성하고, 상기 메모리 지원으로 상기 제3 데이터 세트를 로딩하기 위한 수단;
    다른 지지 요소들(15)에 대응하는 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값들과는 별개로(independently) 상기 복수의 지지요소들(15) 중 적어도 하나의 지지요소(15)에 대응하는 하나 이상의 기하학적 파라메터(P1...Pn)의 값(8)을 변경하기 위하여 상기 제3 데이터 세트(3)를 변경하도록 오퍼레이터에게 허용하기 위한 수단;
    제3 데이터 세트(3)에 기초한 각 지지요소(15)에 대한 수치 표현을 생성하기 위한 수단을 포함하는 상기 제2 데이터 세트(2)를 계산하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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