KR101973980B1 - 대 면적 3d 프린팅 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대 면적 3D 프린팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 대 면적의 벽면이나 바닥 또는 천장에 수직 또는 수평 프레임을 설치하고 여기에 3D 프린팅 모듈을 장착하여, 상기 3D 프린팅 모듈을 3차원 공간에서 용이하게 이동할 수 있도록 함으로써, 출력물의 크기에 대한 제약 없이 3D 프린팅을 수행할 수 있는 3차원 프린팅 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

Description

대 면적 3D 프린팅 장치 및 그 방법{AN APPARATUS FOR LARGE SCALED 3-DIMENSIONAL PRINTING AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 대 면적 3D 프린팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대 면적의 벽면이나 바닥 또는 천장에 수직 또는 수평 프레임을 설치하고 여기에 3D 프린팅 모듈을 장착하여, 상기 3D 프린팅 모듈을 3차원 공간에서 용이하게 이동할 수 있도록 함으로써, 출력물의 크기에 대한 제약 없이 3D 프린팅을 수행할 수 있는 3차원 프린팅 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

일반적으로 3D 프린팅 기술은 연속적인 계층에 소재(material)를 뿌리면서 3차원 물질을 생산하는 일련의 제조 프로세스를 말한다.

즉, 상기 3D 프린팅 기술은 밀링(milling) 또는 절삭(subtractive)이 아닌 기존의 잉크젯 프린팅기술에서 쓰이는 것과 유사한 적층(additive) 방식으로 3차원 입체 구조물을 제작하는 기술을 말하며, 컴퓨터와 같은 단말기를 통해 제어되기 때문에 상기 입체 구조물의 제작 형태를 다양하게 디자인하여 제조할 수 있다.

이러한 3D 프린팅 기술은, 상기 입체구조물의 3D 모델을 상기 3D 프린터에 입력하고, 컴퓨터를 통해 상기 3D 프린터를 자동으로 제어하여 상기 입체구조물을 제조할 수 있도록 함으로써, 인체 수술과 같은 정교한 작업이나, 작업환경이 열악한 곳에서 큰 역할을 수행할 수 있다.

또한 상기 3D 프린팅 기술은 기계 절삭, 밀링 또는 성형등 기존의 제조 방식을 탈피하여, 일괄된 방식으로 어떠한 형태의 제품도 만들어 낼 수 있기 때문에 의료분야는 물론, 각종 가정용품을 비롯해 자동차나 비행기 등에 쓰이는 기계장치도 생산이 가능한 장점이 있다.

그러나 종래의 3D 프린팅 기술은 협소한 범위(즉, 3D 프린터를 감싸는 하우징 범위)내에서 설계된 특정 제품만을 프린팅 하는 것에 중점이 맞춰 있기 때문에, 대 면적의 벽면(예: 건물의 외벽)이나 바닥에 그림, 로고 또는 기하 도형과 같은 입체 구조물을 프린팅 할 수 없는 단점이 있다.

기존에는 상기 건물이나 넓은 바닥에 그림이나 로고 등을 프린팅하기 위한 작업은 순수하게 사람의 인력에 의해 수행되었으며, 이는 프린팅 하기 위한 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 고도의 정밀도를 요하는 복잡한 기하학적 모양의 경우에는 설계된 디자인에 따라 정확하게 프린팅할 수 없는 문제가 있다.

특히 고층 건물의 경우에는 건물의 옥상과 연결된 밧줄이나 곤돌라에 의존에 좌우로 이동해가며, 미리 제작된 구조물을 설치하거나 그림 또는 로고 등을 손수 그려야하므로 작업자의 추락 이외에도 작업 도구의 낙하로 인한 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한 상기 종래의 3D 프린팅 기술은 평평한 바닥을 이동하면서 소재를 적층하여, 상기 3D 프린팅을 수행하기 때문에 바닥이 오목하거나 볼록한 경우에는 정확한 입체 구조물을 프린팅 할 수 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 건물이나 바닥에 맞는 다양한 형태의 프레임에 하우징 없이 3D 프린팅 모듈을 탑재하고, 상기 탑재한 3D 프린팅 모듈을 3차원의 공간에서 용이하게 이동할 수 있도록 함으로써, 고층 건물의 외벽이나 넓은 바닥에 입체 구조물을 출력할 수 있는 3D 프린팅을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 상기 3D 프린팅 모듈에 카메라 또는 스캐너 등을 부착하여 벽면이나 바닥의 오목하거나 볼록한 부분을 탐색함으로써, 면의 모양에 따라 정확하고 유효하게 프린팅 할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명에서는 3D 프린팅 장치에 카메라 또는 스캐너를 탑재하여 벽면 또는 바닥과 같은 대 면적에서 인력으로 쉽게 탐색할 수 없는 크랙(crack)을 용이하게 탐색하고, 이를 통해 상기 크랙부분을 자동으로 수리할 수 있도록 하는 장치 및 그 방법을 제시하고자 한다.

다음으로 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

상기의 기술적 내용과 관련한 기존의 선행기술문헌으로, 한국공개특허 제2015-0120643호는 블록 적층 방식과 수지압출 기술을 결합한 3D 프린팅 시스템 및 하이브리드 3D 프린팅을 위한 설계 데이터 생성방법에 관한 것으로, 운영서버, 단말기 및 컴퓨터로부터 3D 모형 설계 데이터를 수신 받아, 상기 3D 설계 모형의 내부는 자동 공급 방식을 통해 블록으로 적층하고, 상기 3D 설계 모형의 외부는 수지압출 방식으로 수지 압출 플라스틱을 융착함으로써, 3D 프린팅을 수행하는 기술에 관한 것이다.

상기 선행기술은 종래의 3D 프린팅 기술과 같이 3D 프린터를 구성하는 하우징의 범위 내에서 3D로 디자인된 모델을 기반으로, 특정 제품만을 프린팅 하는 점에서 그 한계가 있다.

반면에 본 발명은 프레임에 3D 프린팅 모듈을 탑재하여 3차원 공간에서의 이동을 용이하게 하도록 함으로써, 3D 모델을 대 면적의 바닥이나 벽면 또는 천장 등에 출력시킬 수 있으며, 상기 3D 프린팅 모듈에 카메라를 탑재하여, 이를 통해 상기 3D 모델을 출력하기 위한 표면의 형상(예: 곡선, 볼록한 부분, 오목한 부분)을 탐색하여, 상기 탐색한 표면의 형상에 따라 정확하고 유효하게 3D 프린팅을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 한국등록특허 제1326878호(2013.11.11.)는 수평보상 장치가 구비된 벽면 프린팅 시스템에 관한 것으로, 와이어를 권치 시키는 한 쌍의 크레인과 상기 와이어에 연결된 인쇄부 및 상기 인쇄부에 구비된 외부영상 획득 장치를 구비하여, 상기 인쇄부의 수평상태를 체크하고, 상기 체크한 결과에 따라 상기 와이어의 길이를 조절함으로써, 인쇄부의 수평을 유지할 수 있도록 하는 벽면 프린팅 시스템에 관한 것이다.

상기 선행기술은 단순히 건물의 외벽에 2D 그림을 그리는 것으로, 상기 와이어에 연결된 프린터는 바람의 영향으로 인한 진동 또는 흔들림이 발생할 수 있어 정확한 프린팅이 수행될 수 없는 문제점이 있으며, 상기 프린터에 접촉하는 건물의 외벽이 곡선이거나 오목 또는 볼록한 경우에 프린팅 할 수 있는 방식에 대해서는 제시하고 있지 않아, 상기 건물의 외벽이 울퉁불퉁하거나 곡선인 경우에는 정확한 프린팅을 수행할 수 없는 단점이 있다.

반면에 본 발명에서는 건물의 벽면이나 바닥과 같은 대 면적에 3D 프린팅 모듈을 장착한 프레임을 설치하고, 상기 3D 프린팅 모듈에 구비된 카메라 또는 스캐너를 이용하여 상기 벽면이나 바닥의 형상을 검출하여, 이를 기반으로 상기 벽면이나 바닥의 면에 따라 자연스럽게 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 함으로써, 2D 그림뿐만 아니라 로고, 기하 도형 및 입체 구조물과 같은 3D 형상을 정확하게 출력할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작 된 것으로서, 대 면적의 벽면이나 바닥에 구조에 따라 다양한 형태의 프레임에 3D 프린팅 모듈을 탑재함으로써, 출력물의 크기에 제약을 받지 않고 3D 프린팅을 수행할 수 있는 장치 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 3D 프린팅 모듈에 카메라 또는 스캐너를 장착하여 벽면이나 바닥의 형상을 검출하고, 상기 검출한 바닥의 형상에 따라 정확하고 유효하게 3D 프린팅을 수행할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 카메라 또는 스캐너를 통해 벽면이나 바닥의 영상을 촬영하고, 상기 촬영한 영상을 기반으로 상기 벽면이나 바닥의 크랙을 검출함으로써, 상기 검출한 크랙을 수리할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 대 면적 3D 프린팅 장치는 적어도 하나 이상의 수직 프레임, 적어도 하나 이상의 수평프레임 및 상기 수직 프레임 또는 수평 프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 포함하며, 상기 3D 프린팅 모듈을 둘러싼 하우징을 구성하지 않아 출력물의 크기에 제한을 받지 않는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3D 프린팅 장치는, 상기 3D 프린팅 모듈을 수평 혹은 수직으로 이동시키는 액츄에이터를 더 포함하며, 상기 액츄에이터는 3D 프린팅 모듈에서 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈은, 카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상을 검출하는 표면 형상 검출부, 상기 검출한 표면형상과 3D 모델을 바탕으로 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어부 및 상기 검출한 표면형상과 3D 모델을 바탕으로 프린팅 노즐을 제어하는 프린팅 노즐 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3D 프린팅 장치는, 카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상으로부터 크랙을 판단하여, 크랙이라고 판단되면 해당 크랙이 생긴 부분에 대해서 프린팅 노즐을 통해서 상기 크랙을 수리하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈은, 유무선 통신 인터페이스를 통해서 제어단말로부터 3D 모델과 3D 프린팅 모듈의 운영 및 관리를 위한 제어정보를 제공받아 원격에서 3D 프린팅을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈은, 원격에서 호스를 통해서 3D 프린팅 소재를 제공받거나, 상기 프린팅 모듈의 주변에 소재주입 탱크를 구비하여 3D 프린팅 소재를 제공받으며, 상기 3D 프린팅 소재의 고갈 이전에 미리 제공받도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법은 제어단말로부터 3D 모델을 제공받는 단계, 상기 제공받은 3D 모델을 바탕으로 액츄에이터를 제어하여 수직 프레임 또는 수평 프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 수평 혹은 수직방향으로 이동시키는 단계, 상기 제공받은 3D 모델을 바탕으로 프린팅 노즐을 제어하여 3D 프린팅 모듈을 깊이 방향으로 이동시키는 단계 및 상기 수평방향, 수직방향, 깊이방향 또는 이들의 조합에 따라 이동하면서 소재를 출력하는 3D 프린팅 단계를 포함하며, 상기 3D 프린팅 모듈을 둘러싼 하우징을 구성하지 않아 출력물의 크기에 제한을 받지 않는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3D 프린팅 방법은 카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상을 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 수평방향, 수직방향, 깊이방향 또는 이들의 조합에 따라 이동하는 것은 상기 검출한 표면형상을 더 반영하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3D 프린팅 방법은, 카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상으로부터 크랙을 판단하여, 크랙이라고 판단되면 해당 크랙이 생긴 부분에 대해서 프린팅 노즐을 통해서 상기 크랙을 수리하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 대 면적 3D 프린팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 하우징을 형성하지 않고 3D 프린팅을 수행하는 3D 프린팅 모듈을 프레임에 장착하여, 상기 3D 프린팅 모듈을 수평, 수직 및 깊이 방향으로 용이하게 이동할 수 있도록 함으로써, 출력물의 크기의 제약 없이 3D 프린팅을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 3D 프린팅 장치에 카메라 또는 스캐너를 장착하여, 건물의 벽면이나 바닥을 스캐닝하여, 소재를 출력하기 위한 면의 형상을 검출하고, 상기 검출한 형상에 따라 정확하게 3D 프린팅을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 3D 프린팅 모듈에 장착된 카메라로부터 촬영된 영상을 기반으로 대 면적의 벽면, 바닥 또는 천장에 발생한 크랙을 탐색하여 수리할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대 면적 3D 프린팅 장치 및 그 방법을 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대 면적 3D 프린팅 장치의 구성을 개략적으로 타나낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 모듈을 제어하는 제어모듈의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모델을 벽면에 출력하기 위한 3D 프린팅을 수행하는 절차를 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대 면적 3D 프린팅 장치 및 그 방법을 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.

일반적으로 3D 프린팅 장치는 절삭가공, 밀링 또는 성형가공 등과 같은 전통적인 생산방법을 탈피하여, 3D 설계 프로그램을 통해 설계한 3D 모델을 컴퓨터 또는 서버의 제어에 따라 적층가공 방식으로 출력하는 기술을 말한다.

우선 종래의 3D 프린팅 기술은 일정한 장소 및 일정한 범위 내에서 특정 입체 구조물을 생산하는 것을 전제로 하여 개발되고 있으며, 대 면적의 외벽이나 바닥에 대한 3D 프린팅 기술은 전무한 실정이다.

또한 상기 종래의 3D 프린팅 기술은 평평한 바닥 위에서 구조물을 적층하여 제조하는 형식이기 때문에 울퉁불퉁하거나 곡면 구조의 바닥에서는 정확한 3D 프린팅을 수행할 수 없는 문제점이 있다.

한편 건물의 벽면에 2D 그림을 프린팅하기 위한 기술의 경우에도 단순 와이어를 통해 프린터를 상기 벽면에 부착되도록 하기 때문에, 강한 바람에 의한 흔들림이나 진동에 의해 정확한 프린팅을 수행할 수 없으며, 단순히 2D 그림을 출력하는 정도에 그치고 있다.

이에 따라 본 발명에서는 건물의 외벽이나 바닥과 같은 대 면적에 설치되는 프레임과 상기 프레임에 장착되는 3D 프린팅 모듈로 구성된 3D 프린팅 장치를 이용하여, 작업자가 직접 밧줄이나 곤돌라에 탑승하지 않고, 제어단말을 통해 상기 3D 프린팅 장치를 지상에서 원격으로 조정함으로써, 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 3D 프린팅 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명에서는 상기 프레임과 상기 3D 프린팅 모듈을 제어하여, 상기 3D 프린팅 모듈이 3차원 공간에서 용이하게 이동할 수 있도록 함으로써, 대 면적의 외벽이나 바닥에서 수평, 수직, 또는 깊이 방향으로 출력물의 크기에 대한 제약 없이 3D 프린팅을 수행할 수 있는 3D 프린팅 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

도 1에 도시한 바와 같이 상기 3D 프린팅 장치(10)는 적어도 하나 이상의 수직 프레임(200), 적어도 하나 이상의 수평 프레임(210) 및 3D 프린팅을 수행하는 3D 프린팅 모듈(100)을 포함하여 구성된다. 또한 상기 수직 프레임(200) 및 상기 수평 프레임(210)은 면적이 넓은 건물의 벽면이나 바닥에 설치된다.

상기 프레임은 상기 벽면, 바닥, 천장 또는 이들의 겹치는 부분의 양쪽 끝부분에 각각 설치되는 한 쌍의 수직 프레임(200)과 상기 수직 프레임(200)을 연결하는 하나의 수평 프레임(210)의 구조로 된 “H”자 형태로 구성될 수 있다. 또한 상기 프레임은 상기 "H"자의 형태에 국한되지 않으며, 상기 벽면 또는 바닥의 구조에 따라 변형될 수 있다(예: “T”자 형, “N”자 형, “ㅏ”자형 또는 “ㅓ”자형).

이하에서는 벽면이라고만 하여도 상기 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분을 포함하는 개념으로 보며, 상기 프레임은 기본적으로 "H"자 형태인 것을 기반으로 하여 상기 3D 프린팅 장치(10)를 설명하도록 한다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 "H“자형의 수평 프레임(210)에 장착되어, 제어단말(400)과 무선 또는 유선으로 데이터를 송수신하며, 상기 제어단말(400)의 제어에 따라 3D 프린팅을 수행하게 된다.

한편, 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 사용자의 접근이 어려운 고층 건물의 벽면이나 넓은 면적의 바닥에 설치되어 3D 프린팅을 수행하기 때문에 무선으로 데이터를 송수신하는 것이 바람직하며, 협소한 구역에서 상기 3D 프린팅을 수행하는 경우에는 필요에 따라 유선 또는 무선으로 상기 제어단말(400)과 통신할 수 있다.

또한 상기 제어단말(400)은 서버와 같은 형태로 구현될 수 있으며, 3G, 4G 또는 LTE 등의 무선 기지국이나 통신위성을 통해 상기 3D 프린팅 모듈(100)를 제어할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제어단말(400)을 통해 상기 3D 프린팅 모듈(100)를 제어하여 3D 프린팅을 수행하는 작업자는 장소에 상관없이 어디에서나 상기 3D 프린팅 모듈(100)과 통신하여, 상기 3D 프린팅 장치(10)를 제어할 수 있다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 제어단말(400)로부터 3D 프린팅을 수행하기 위한 3D 모델을 수신하여 3D 프린팅을 수행한다.

상기 3D 모델은 상기 벽면이나 바닥에 3D 프린팅을 수행하기 위한 그림과 같은 2D 형상, 로고, 그림, 기하도형 또는 엠블럼 등과 같은 3D 형상 및 상기 형상을 출력할 위치정보로 구성된다.

한편 건물의 벽면에서 상기 3D 프린팅을 수행하는 경우에는, 상기 건물의 옥상에 설치되는 크레인을 통해 상기 3D 프린팅을 수행하기 위한 구역으로 3D 프린팅 장치(10)를 이동시킬 수 있다. 또한 상기 3D 프린팅 장치(10)가 상기 구역으로 이동된 경우, 상기 수직 프레임(200)은 특정 체결수단 또는 진공흡착의 방식으로 상기 벽면에 단단히 고정된다.

또한 상기 수직 프레임(200)은 3D 프린팅을 용이하게 수행하기 위해 상기 수평 프레임(210)이 상기 벽면의 표면과 일정한 간격이 유지될 수 있도록 상기 벽면에 고정된다.

또한 상기 3D 프린팅 장치(10)는 상기 수평 프레임(210)에 장착된 3D 프린팅 모듈(100), 상기 수평 프레임(210) 및 상기 3D 프린팅 모듈(100)에 구비되는 프린팅 노즐(700)을 각각 수평방향, 수직방향 및 깊이방향으로 이동시켜 가며, 3D 프린팅을 수행한다. 즉, 상기 3D 프린팅 장치(10)는 3D 프린팅을 수행하기 위해 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 x축, y축, z축 방향 또는 이들의 조합에 따라 이동시켜, 상기 3D 모델을 출력할 수 있도록 한다.

한편 상기 이동은 상기 제어단말(400)로부터 수신되거나 미리 저장된 3D 모델을 기반으로 수행되며, 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 통해 상기 프레임에 구비되는 액츄에이터(500) 및 상기 프린팅 노즐(700)을 제어함으로써, 수행된다.

또한 3D 프린팅을 수행하기 위한 영역이 매우 넓어, 상기 3D 프린팅을 수행하기 위한 소재가 부족한 경우에는 별도의 소재주입 탱크(300)를 상기 수평 프레임(210)에 설치하여 상기 소재를 제공받거나, 옥상 또는 지상으로부터 연결된 호스를 통해 상기 소재를 지속적으로 제공받을 수 있다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 카메라(600) 또는 스캐너를 구비하여 상기 벽면을 촬영하거나 스캐닝함으로써, 상기 3D 프린팅을 수행하는 도중에 벽면이나 바닥 또는 천장에 발생된 크랙부분을 검출할 수 있다.

한편 상기 크랙은 도 1에 도시한 것과 같이 벽면에 균열이 있거나 일부분 깨져 있는 등, 상기 벽면의 관리가 미비하여 원래의 벽면에서 변형된 부분을 의미한다.

또한 상기 카메라(600)는 CCD 또는 COMS 등의 다양한 이미지 센서로 구성될 수 있으나, 본 발명에서 사용되는 상기 카메라(600)는 영상의 깊이 정보를 제공하는 뎁스(depth) 카메라로 구성되는 것이 바람직하다.

이에 따라 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 카메라를 통해 상기 벽면의 표면을 촬영하여, 상기 촬영한 벽면의 표면에 대한 영상과 기존에 촬영된 벽면의 표면에 대한 영상을 비교함으로써, 상기 크랙을 검출한다.

한편 상기 검출은 상기 3D 프린팅 모듈(100) 내에서 자체적으로 수행되거나 상기 3D 프린팅 모듈(100)로부터 상기 영상을 수신 받은 제어단말(400)에서 수행된다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 3D 프린팅 모듈(100)에 구비된 프린팅 노즐(700)을 통해 상기 검출한 크랙을 본드, 강화제 또는 방수제를 출력하여, 상기 검출한 크랙을 자동으로 수리하거나 상기 제어단말(400)의 제어에 따라 상기 크랙을 수리할 수 있다.

또한 상기 3D 프린팅을 수행하기 위한 영역이 다수이거나 복수의 소재가 필요하거나 상기 영역이 크게 이격되어 있는 경우에는 적어도 하나 이상의 상기 3D 프린팅 장치(10)를 벽면에 설치할 수도 있으며, 이를 통해 3D 프린팅을 동시에 수행하도록 함으로써, 작업의 시간을 단축시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이 상기 3D 프린팅 장치(10)는 한 쌍의 수직 프레임(200)과 하나의 수평 프레임(210)으로 구성될 수 있는 “H”자 형태의 프레임 및 상기 프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈(100)을 포함하여 구성된다.

또한 상기 3D 프린팅 장치(10)는 지상이나 건물의 옥상 등, 원격에서 제어단말(400)의 제어를 받아 3D 프린팅을 수행하게 된다.

즉, 상기 제어단말(400)은 상기 3D 프린팅 장치(10)와 유무선으로 연결되어 통신을 수행하여, 상기 3D 프린팅 모듈(100)로 3D 프린팅을 수행하기 위한 3D 모델, 상기 3D 프린팅 모듈(100)의 운영 및 관리를 위한 제어정보를 송신함으로써, 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 제어하여 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다.

상기 3D 모델은 상기 벽면에 2차원 또는 3차원의 형상을 출력하기 위한 데이터이며, 상기 형상을 상기 벽면에 출력하기 위한 위치와 깊이를 나타내는 3차원의 위치정보(즉, 출력을 위한 x, y, z 좌표)를 포함한다.

또한 상기 제어정보는 원격에서 동작, 정지, 크랙 수리, 3D 프린팅, 위치 조정, 관리 또는 이들의 조합을 포함하여 상기 3D 프린팅 장치(10)를 전반적으로 제어하기 위한 명령어의 집합이다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)는 상기 카메라(600)로부터 촬영된 벽면의 영상정보, 3D 프린팅을 수행하기 위한 소재의 잔량, 해당 3D 프린팅 모듈(100)이 위치하는 위치정보 등을 상기 제어단말(400)로 송신한다.

한편 상기 카메라(600)로부터 촬영된 벽면의 영상정보는 기존에 저장된 벽면의 영상과 비교됨으로써, 상기 벽면의 크랙을 검출하는데 사용된다.

또한 상기 크랙의 검출은 상기 영상정보로부터 상기 벽면의 패턴을 인식하여, 기 저장한 벽면의 영상과 비교하거나 작업자가 직접 모니터링 함으로써 수행된다.

또한 상기 제어단말(400)은 상기 벽면의 크랙을 검출한 경우, 상기 검출된 크랙의 위치정보(즉, 좌표정보)를 상기 3D 프린팅 모듈(100)로 전송하고, 상기 3D 프린팅 장치(10)는 상기 수신한 위치정보를 기반으로 상기 크랙에 대한 수리작업을 수행한다.

또한 상기 크랙의 검출은 상기 3D 프린팅 모듈(100)에서도 수행될 수 있으며, 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 카메라(600)로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분데 대한 표면형상을 촬영하여, 기 저장한 벽면의 영상과 비교함으로써, 크랙을 판단한다. 또한 상기 비교결과가 크랙이라고 판단되면 해당 크랙이 생긴 부분에 대해서 프린팅 노즐을 통해서 본드, 강화제 또는 방수제 등을 출력함으로써, 크랙을 자동으로 수리할 수 있다. 즉, 상기 3D 프린팅 장치(10)는 기본적으로 상기 벽면에 3D 프린팅을 위해 사용 되지만, 상기 크랙을 검출하여 크랙을 수리할 수 있는 용도로도 사용될 수 있다.

또한 상기 3D 프린팅 장치(10)는 상기 촬영한 영상정보를 이용하여 상기 벽면의 울퉁불퉁한 부분이나 곡면 부분, 오목한 부분 또는 볼록한 부분 등의 표면형상을 검출하여, 상기 벽면의 표면을 따라 정확하게 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다.

또한 상기 소재잔량은 상기 3D 프린팅 장치(10)가 상기 수신된 3D모델을 기반으로 3D 프린팅을 진행함에 따라 사용되고 남아 있는 소재의 양을 의미하며, 상기 소재는 상기 3D 프린팅을 위한 금속, 플라스틱, 파우더, 고무 또는 컬러 잉크 등을 포함한다.

또한 상기 3D 프린팅 장치(10)는 상기 수직 프레임(200)과 수평 프레임(210)이 연결되는 부분에 위치하는 상기 액츄에이터(500)를 포함하여, 상기 액츄에이터(500)의 동작을 통해 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 수평 혹은 수직으로 이동시켜 가며, 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다.

또한 상기 이동은 상기 3D 모델을 기반으로 하여 수행되며, 상기 액츄에이터(500)는 상기 3D 프린팅 모듈(100)의 제어를 통해, 상기 수평 프레임(210)을 수직방향(상하방향)으로 이동시키거나, 상기 수평 프레임(210)에 장착된 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 수평방향(좌우방향)으로 이동시킨다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)이 상기 제어단말(400)로 송신하는 위치정보는 상기 벽면에서 상기 3D 프린팅 모듈(100)의 현재 위치에 대한 정보를 나타낸다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 이동 방향에 따라 회전하여 3D 프린팅을 수행할 수 있으며, 이는 3D 프린팅을 수행하기 전에 상기 카메라(600) 또는 스캐너를 이용하여 영상정보를 획득함으로써, 상기 벽면에 대한 표면의 형상(울퉁불퉁하거나, 오목, 볼록 및 곡면의 형상)을 미리 검출하여, 상기 표면의 형상에 따라 정확한 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다.

상기 회전은 상기 3D 프린팅 모듈(100) 전체에 대해서 수행되거나 상기 3D 프린팅 모듈(100)내의 카메라(600)가 상기 3D 프린팅 방향으로 이동함으로써 수행된다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 복수의 버튼을 구비하고 있으며, 상기 작업자는 복수의 버튼을 통해 소재재공 탱크(300)의 탈착, 상기 3D 프린팅 모듈(100)의 온/오프, 상기 소재의 출력에 대한 출력속도 등과 같은 조작을 수동으로 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대 면적 3D 프린팅 장치의 구성을 개략적으로 타나낸 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 3D 프린팅 장치(10)는 벽면에 설치되는 프레임 및 상기 프레임에 장착되는 3D 프린팅 모듈(100)을 포함하여 구성된다.

또한 상기 프레임은 “H”자 형태의 프레임으로 구성되며, 상기 3D 프린팅 장치(10)가 설치되는 벽면에 따라 다양하게 형태로 구성될 수 있다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 벽면을 스캐닝하여, 상기 벽면의 영상정보를 촬영하는 카메라(600), 상기 3D 프린팅을 수행하는 프린팅 노즐(700), 상기 프린팅 노즐(700)에 소재를 제공하는 소재제공부(800) 및 상기 각 구성부분을 제어하기 위한 제어모듈(110)을 포함하여 구성된다.

또한 상기 카메라(600)는 상기 3D 프린팅 장치(10)가 설치되는 벽면의 표면에 영상을 촬영하기 위한 카메라로써, 특정한 적외선 점 패턴을 상기 벽면의 표면에 투영하여, 상기 벽면에 반사되어 되돌아오는 점 패턴을 특성을 분석하여 뎁스 영상을 제공하는 IR 구조광 방식의 키넥트 카메라 이거나, 상기 벽면에 빛을 투사하여 반사되어 오는 시간을 측정하여 깊이에 따른 뎁스 영상을 제공하는 TOF(Time Of Flight) 카메라로 구성될 수 있다.

상기 키넥트 카메라와 TOF 카메라는 이미 상용화되어 사용되고 있는 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

물론 본 발명에서 사용되는 카메라(600)는 CCD 또는 CMOS와 같은 일반 카메라를 사용해도 무방하나, 상기 일반 카메라는 별도의 영상 프로세싱 과정이 필요한 단점이 있다.

상기 일반 카메라를 사용하는 경우, 상기 3D 프린팅 모듈(100) 또는 상기 제어단말(400)은 상기 일반 카메라에서 촬영되는 영상을 그레이 레벨의 영상으로 변환하고, 상기 그레이 레벨의 영상의 픽셀들에 대하여, 어떤 특정 임계값보다 밝은 픽셀들은 1(흰색), 그 반대의 경우에는 0(검은색)으로 바꾸는 2진화 과정을 수행한다. 또한 상기 2진화 과정을 수행한 상기 영상으로부터 패턴을 용이하기 인식하기 위해 세선화 과정을 수행하여, 이를 기반으로 상기 크랙과 표면의 형상을 검출한다. 이렇듯 상기 일반 카메라를 사용하는 경우에는 복잡한 영상처리 과정과 상기 영상처리 과정을 위한 별도의 필터들이 다수 필요하게 되므로 상기3D 프린팅 모듈(100)의 구현이 복잡해질 수 있다.

이에 따라 본 발명에서는 상기 카메라(600)를 뎁스 영상을 획득할 수 있는 상기 TOF 카메라와 같은 뎁스 카메라를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 카메라(600)는 상기 프린팅 노즐(700)에 근접하여 설치되어 상기 벽면의 영상을 촬영한다. 또한 상기 카메라(600)를 상기 프린팅 노즐(700)과 근접하여 설치됨으로써, 상기 크랙이 발견된 경우에 상기 작업자가 원격에서 상기 카메라(600)로 촬영되는 영상을 실시간으로 보면서 상기 3D 프린팅 장치(10)를 제어하여, 상기 크랙을 용이하게 수리할 수 있다.

또한 상기 제어모듈(110)은 상기 3D 프린팅 모듈(100)의 수직 혹은 수평 방향으로의 이동, 상기 카메라(600), 상기 프린팅 노즐(700), 상기 제어단말(400)과의 데이터 송수신 등 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 전반적으로 제어한다.

또한 상기 제어모듈(110)는 상기 제어단말(400)로부터 제공받거나 기 저장한 3D 모델을 바탕으로 상기 프레임에 구비된 액츄에이터(500)를 제어하여, 상기 수직 프레임(200) 또는 수평 프레임(210)에 장착된 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 수형 혹은 수직 방향으로 이동시키며, 동시에 상기 3D 모델 및 상기 검출한 표면형상을 기반으로 상기 프린팅 노즐(700)을 깊이 방향으로 제어하여 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다.

또한 상기 프린팅 노줄(700)은 상기 제어모듈(110)의 제어에 따라 적층가공방식으로 상기 소재를 토출하여, 3D 프린팅을 수행하게 되며, 상기 소재는 상기 3D 모델에 따라 달라질 수 있다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)는 고가의 3색 내지 4색에 대한 동시 동작 노즐을 사용하지 않고, 한 가지의 소재를 출력하는 노즐로 구성되며, 이를 통해 회사 로고 등의 단순한 3D 모델(최소 색의 수를 가진 디자인, 기하 도형 또는 글자 등)의 경우에는 신속하게 3D 프린팅을 수행할 수 있다. 또한 상기 3D 모델이 2가지 이상의 소재 또는 컬러로 구성된 경우에는 한 가지의 소재를 출력하는 노즐로 3D 프린팅을 수행한 후, 다른 소재를 출력하는 노즐로 교체하여, 상기 출력물에 대한 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다. 이러한 구조의 3D 프린팅 모듈(100)은 구현에 대한 복잡도가 매우 단순하며, 저가로 구현이 가능한 장점이 있다.

한편 상기 벽면에 출력한 3D 모델이 2개 이상의 소재를 필요로 하는 경우에는 상기 벽면에 적어도 하나 이상의 상기 3D 프린팅 장치(10)를 설치하여 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 함으로써, 상기 3D 프린팅에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

또한 상기 소재제공부(800)는 상기 프린팅 노즐(700)을 통해 출력할 소재를 저장하며, 상기 저장한 소재를 상기 프린팅 노즐(700)에 제공한다.

한편 상기 출력물에 소비되는 소재의 양이 대량인 경우에는 별도의 소재주입 탱크(300)를 상기 3D 프린팅 모듈(100)와 함께 상기 프레임에 장착할 수 있으며, 지속적으로 상기 소재를 상기 프린팅 노즐(700)에 제공할 수 있도록 한다.

이하에서는 상기 제어모듈(110)의 구성을 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 모듈을 제어하는 제어모듈의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 4에 도시한 바와 같이 상기 제어모듈(110)는 제어단말(400)과의 통신을 연결하여, 데이터를 송신 또는 수신하는 통신 인터페이스부(112), 프레임에 구비된 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어부(113), 카메라(600)로부터 촬영된 영상을 기반으로 벽면의 표면에 대한 형상을 검출하는 표현형상 검출부(114), 상기 데이터 및 표면에 대한 형상을 바탕으로 프린팅 노즐(700)을 제어하는 노즐제어부(115), 상게 제어모듈(110)을 구성하는 각 구성부분에 대한 제어, 데이터의 흐름 또는 구성부분 간의 구동 등의 전반적인 제어를 수행하는 제어부(111) 및 메모리를 포함하여 구성된다.

또한 상기 통신 인터페이스부(112)는 상기 3D 프린팅 모듈(100)이 상기 제어단말(400)로부터 데이터를 수신하거나, 상기 제어단말(400)로 데이터를 송신할 수 있도록 유무선 통신인터페이스를 제공한다.

또한 상기 통신 인터페이스부(112)에 제공하는 통신은 인공위성을 통한 위성통신, 무선 기지국을 통한 무선통신, 또는 인터넷 등 다양한 유무선 통신을 포함할 수 있다.

한편 상기 제어단말(400)로부터 수신되는 데이터는 상기 벽면에 출력할 3D 모델, 상기 3D 프린팅 모듈(100)이 이동해야할 위치정보, 크랙에 대한 정보, 상기 3D 프린팅 모듈(100)의 운영 및 관리를 위한 제어정보 또는 이들의 조합을 포함한다.

또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)에서 상기 제어단말(400)로 송신하는 데이터는 상기 카메라(600)로부터 촬영된 영상정보, 상기 3D 프린팅을 수행하기 위한 소재잔량에 대한 정보, 상기 3D 프린팅 모듈(100)이 위치하는 위치정보 또는 이들의 조합을 포함한다.

또한 상기 액츄에이터 제어부(113)는 상기 수신한 3D 모델을 바탕으로 상기 액츄에이터(500)를 제어하여, 상기 수평 프레임(210)에 장착된 상기 3D 프린팅 모듈(100)를 x축 또는 y축으로 이동시켜, 상기 3D 모델이 정확한 위치에서 출력될 수 있도록 한다.

한편 상기 액츄에이터(500)는 상기 수직 프레임(200)과 수평 프레임(210)에 연결되는 부위에 구비되며, 상기 y축 방향으로의 이동은 상기 수평 프레임(210)을 수직방향으로 이동시킴으로써, 수행되며, 상기 x축 방향으로의 이동은 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 상기 수평 프레임(210) 상에서 수평방향으로 이동시킴으로써, 수행된다.

또한 상기 노즐제어부(115)는 상기 수신한 3D 모델을 바탕으로 상기 프린팅 노즐(700)을 깊이 방향으로 이동시켜 가며 상기 3D 모델의 높낮이에 따라 3D 프린팅을 위한 소재를 출력하도록 함으로써, 상기 3D 모델에 대한 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다.

한편 상기 프린팅 노즐(700)은 상기 소재제공부(800)에서 제공하는 소재를 출력하여 적측가공함으로써, 상기 3D 모델을 출력한다.

또한 표면형상 검출부(114)는 상기 카메라(600)로부터 촬영된 영상을 기반으로 하여 상기 벽면의 표면에 대한 형상 즉, 오목한 부분, 볼록한 부분, 곡면 또는 울퉁불퉁한 부분을 검출한다.

상기 표면형상의 검출은 상기 3D 프린팅 모듈(100)이 상기 벽면의 표면의 형상에 따라 상기 3D 프린팅을 수행함으로써, 정확하게 상기 3D 모델을 상기 벽면에 출력할 수 있도록 하기 위함이다.

이에 따라 상기 제어부(111)는 상기 검출한 표면의 형상과 상기 수신한 3D 모델을 바탕으로 상기 액츄에이터 제어부(113) 및 상기 노즐제어부(115)를 제어하여, 상기 수직방향, 수평방향 깊이방향 또는 이들의 조합으로 상기 검출한 벽면의 형상에 따라 정확하게 상기 3D 모델을 출력할 수 있도록 한다.

한편 상기 3D 프린팅 모듈(100)이 크랙에 대한 수리작업을 수행하는 경우, 상기 제어단말(400)로부터 벽면에 대한 크랙정보를 수신하여 상기 액츄에이터 제어부(113)를 통해 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 크랙의 위치로 이동한 후, 상기 노즐제어부(115)를 통해 상기 프린팅 노즐(700)을 제어하여, 방수제, 본드 또는 강화제 등을 토출함으로써, 상기 크랙을 수리할 수 있다.

또한 상기 크랙은 상기 제어단말(400)뿐만 아니라 상기 3D 프린팅 모듈(100)에서도 자동으로 검출할 수 있으며, 상기 검출은 상기 카메라(600)로부터 촬영된 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상으로부터 크랙을 판단하여, 크랙이라고 판단되면 해당 크랙이 생긴 부분에 대해서 상기 프린팅 노즐(700)을 통해 상기 크랙을 수리한다.

또한 상기 수리는 상기 3D 프린팅 모듈(100)에 의해 자동으로 수행되거나 상기 3D 프린팅 모듈(100)로부터 실시간으로 전송되는 영상정보를 기반으로 상기 제어단말(400)에서 상기 3D 프린팅 모듈을(110)을 원격에서 제어하여 수행될 수 있다. 또한 상기 3D 프린팅 장치(10)를 통해 3D 프린팅을 수행하는 도중에 상기 크랙이 발견된 경우에는 상기 수행중인 3D 프린팅을 완료한 후, 상기 소재를 강화제, 본드, 방수제 또는 이들의 조합으로 구성하여 수리할 수 있다.

한편 상기 제어부(111)는 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 구성하는 각 구성부분을 제어함으로써, 상기 3D 모델 및 표면형상을 기반으로 하여 정확한 3D 프린팅이 수행될 수 있도록 하며, 상기 소재의 잔량과 상기 카메라로부터 촬영되는 영상을 실시간으로 상기 제어단말(400)로 제공할 수 있도록 한다.

또한 상기 메모리(140)는 상기 카메라(600)에 의해 촬영된 영상, 상기 영상과 비교하기 위한 기존에 촬영된 벽면의 영상 및 3D 모델 등을 저장한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모델을 벽면에 출력하기 위한 3D 프린팅을 수행하는 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 5에 도시한 바와 같이 상기 3D 프린팅 장치(10)를 통해 대 면적의 벽면에 3D 모델을 출력하기 위한 3D 프린팅을 수행하는 절차는 우선, 프레임에 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 장착한 상기 3D 프린팅 장치(10)를 상기 벽면에 설치한다(S110).

상기 프레임은 한 쌍의 수직 프레임(200)과 상기 수직 프레임(200)을 연결하는 하나의 수평 프레임(210)으로 구성된 “H”자 형태의 프레임으로 구성될 수 있으며, 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 중앙의 상기 수평 프레임(210)에 장착된다. 이때 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 프레임에 구비된 액츄에이터(500)와 연결된다.

한편 본 발명은 상기 "H"자 형태의 프레임을 기반으로 하여 설명되고 있으나, 상술한 바와 같이 상기 프레임의 형태는 벽면의 구조 또는 구성에 따라 달라질 수 있음은 당연하다.

다음으로 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 제어단말(400)과 통신을 수행하는 통신 인터페이스부(112)를 통해 상기 제어단말(400)로부터 3D 모델을 수신한다(S120).

상기 3D 모델은 상기 3D 프린팅 모듈(100)의 메모리(116)에 미리 저장될 수도 있다. 또한 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 3D 모델의 출력될 위치가 변경되거나 출력될 3D 모델이 변경된 경우에는 상기 제어단말로부터 변경된 데이터를 수신하여, 상기 수신한 변경된 데이터를 기반으로 3D 프린팅을 수행할 수 있도록 한다.

다음으로 상기 3D 프린팅 모듈(100)은 상기 표면형상 검출부(114)를 통해 상기 벽면의 표면에 대한 형상을 검출한다(S130).

상기 표면형상은 상기 카메라(600)로부터 촬영되는 벽면의 표면에 대한 뎁스 영상을 기반으로, 상기 표면이 평평한지 또는 오목한지 또는 볼록한지 또는 곡면인지의 여부를 알기위한 것으로, 상기 3D 프린팅이 상기 벽면의 면을 정확하게 따라가며 수행될 수 있도록 하기 위해 검출된다.

다음으로 상기 수신한 3D 모델과 상기 검출한 표면형상을 바탕으로, 상기 액츄에이터 제어부(113)를 통해 상기 액츄에이터(500) 제어함으로써, 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 수직방향 혹은 수평방향으로 이동시킨다(S140).

다음으로 상기 수신한 3D 모델과 상기 검출한 표면형상을 바탕으로, 상기 노즐제어부(115)를 통해 상기 프린팅 노즐(700)을 깊이 방향으로 이동시켜 가며, 상기 3D 프린팅에 필요한 소재를 출력함으로써, 상기 3D 모델의 출력을 위한 3D 프린팅을 수행한다(S150).

한편 상기 표면형상 검출, 상기 수직 혹은 수평방향으로의 이동 및 상기 깊이방향으로의 이동을 각 단계별로 설명하고 있지만, 상기 검출 및 이동은 동시에 수행되나. 즉, 상기 3D 프린팅은 상기 수직방향, 수평방향, 깊이방향 또는 이들의 조합에 따라 상기 3D 프린팅 모듈(100)을 이동시켜, 상기 소재를 출력함으로써, 수행된다.

다음으로 상기 출력이 완료된 경우(S160)는 상기 3D 프린팅을 종료하며, 완료되지 않은 경우(S160)는 상기의 표면형상 검출과 이동을 반복적으로 수행하여 상기 3D 모델을 완전히 출력할 때까지 상기 3D 프린팅을 수행한다.

이상에서 설명하였듯이, 본 발명인 대 면적 3D 프린팅 장치 및 그 방법은 3D 프린팅 장치를 프레임에 장착하여, 3차원의 공간을 용이하게 이동할 수 있도록 함으로써, 수평 및 수직방향으로 출력의 크기에 제약을 받지 않고 출력물을 출력할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 3D 프린팅 장치에 카메라를 장착하여 벽면의 표면에 대한 형상을 검출함으로써, 상기 표면의 형상에 따라 정확하게 출력물을 출력할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 카메라를 통해 촬영되는 벽면의 표면에 대한 뎁스 영상을 기반으로 상기 벽면의 표면에 발생한 크랙을 검출하여, 상기 크랙을 신속하게 수리할 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

10 : 3D 프린팅 장치 100 : 3D 프린팅 모듈
110 : 제어모듈 111 : 제어부
112 : 통신 인터페이스부 113 : 액츄에이터 제어부
114 : 표면형상 검출부 115 : 노즐제어부
116 : 메모리 200 : 수평 프레임
210 : 수직 프레임 300 : 소재주입 탱크
400 : 제어단말 500 : 액츄에이터
600 : 카메라 700 : 프린팅 노즐
800 : 소재제공부

Claims (9)

1. 적어도 하나 이상의 수직 프레임;
   적어도 하나 이상의 수평 프레임; 및
   상기 수직 프레임 또는 수평 프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈; 및
   상기 3D 프린팅 모듈이 상기 수평프레임에 장착된 경우, 상기 수평프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 수평방향으로 이동시키고, 상기 수평프레임을 수직방향으로 이동시키며, 상기 3D 프린팅 모듈이 상기 수직프레임에 장착된 경우, 상기 수직프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 수직방향으로 이동시키고, 상기 수직프레임을 수평방향으로 이동시키는 액추에이터;를 포함하고,
   상기 3D 프린팅 모듈은 깊이방향으로 이동할 수 있는 프린팅 노즐을 포함하며,
   상기 3D 프린팅 모듈을 둘러싼 하우징을 구성하지 않아 출력물의 크기에 제한을 받지 않으며,
   상기 수직 프레임 및 수평 프레임은, 대 면적의 벽면이나 바닥 또는 천장에 장착되며,
   상기 3D 프린팅 모듈은, 카메라 또는 스캐너를 이용한 오목하거나 볼록한 부분의 형상 검출을 기반으로 벽면이나 바닥 또는 천장의 면에 따라 3D 프린팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 3D 프린팅 모듈은,
   카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상을 검출하는 표면 형상 검출부;
   상기 검출한 표면형상과 3D 모델을 바탕으로 상기 액추에이터를 제어하는 액추에이터 제어부; 및
   상기 검출한 표면형상과 3D 모델을 바탕으로 상기 프린팅 노즐을 제어하는 프린팅 노즐 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 3D 프린팅 장치는,
   카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상으로부터 크랙을 판단하여, 크랙이라고 판단되면 해당 크랙이 생긴 부분에 대해서 프린팅 노즐을 통해서 상기 크랙을 수리하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 3D 프린팅 모듈은,
   유무선 통신 인터페이스를 통해서 제어단말로부터 3D 모델과 3D 프린팅 모듈의 운영 및 관리를 위한 제어정보를 제공받아 원격에서 3D 프린팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 3D 프린팅 모듈은,
   원격에서 호스를 통해서 3D 프린팅 소재를 제공받거나, 상기 프린팅 모듈의 주변에 소재주입 탱크를 구비하여 3D 프린팅 소재를 제공받으며, 상기 3D 프린팅 소재의 고갈 이전에 미리 제공받도록 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
7. 제어단말로부터 3D 모델을 제공받는 단계;
   상기 제공받은 3D 모델을 바탕으로 액츄에이터를 제어하여 3D 프린팅 모듈이 수평프레임에 장착된 경우, 상기 수평프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 수평방향으로 이동시키고, 상기 수평프레임을 수직방향으로 이동시키며, 3D 프린팅 모듈이 수직프레임에 장착된 경우, 상기 수직프레임에 장착된 3D 프린팅 모듈을 수직방향으로 이동시키고, 상기 수직프레임을 수평방향으로 이동시키는 단계;
   상기 제공받은 3D 모델을 바탕으로 프린팅 노즐을 깊이 방향으로 이동시키는 단계; 및
   상기 수평방향, 수직방향, 깊이방향 또는 이들의 조합에 따라 이동하면서 소재를 출력하는 3D 프린팅 단계;를 포함하며,
   상기 3D 프린팅 모듈을 둘러싼 하우징을 구성하지 않아 출력물의 크기에 제한을 받지 않으며,
   상기 수직 프레임 및 수평 프레임은, 대 면적의 벽면이나 바닥 또는 천장에 장착되며,
   상기 3D 프린팅 모듈은, 카메라 또는 스캐너를 이용한 오목하거나 볼록한 부분의 형상 검출을 기반으로 벽면이나 바닥 또는 천장의 면에 따라 3D 프린팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상을 검출하는 단계;를 더 포함하며,
   상기 수평방향, 수직방향, 깊이방향 또는 이들의 조합에 따라 이동하는 것은 상기 검출한 표면형상을 더 반영하여 수행하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 3D 프린팅 방법은,
   카메라로부터 벽면, 바닥, 천장 또는 이들이 겹치는 부분에 대한 표면형상으로부터 크랙을 판단하여, 크랙이라고 판단되면 해당 크랙이 생긴 부분에 대해서 프린팅 노즐을 통해서 상기 크랙을 수리하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.

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