KR102006318B1 - 3d 프린팅 결과물 조립 장치 및 방법 - Google Patents

3d 프린팅 결과물 조립 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

3D 프린팅 출력물 조립 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 출력물 조립 장치는 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되는 부분을 메쉬(MESH) 구조화를 수행하는 메쉬 구조화부; 상기 객체의 분할면에 삽입될 연결 장치의 종류 및 모양을 선택하고, 상기 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 분할면에 홈을 모델링하고, 분할된 객체들을 출력하는 출력부; 및 상기 연결 장치를 홈에 부착하고, 상기 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립하는 조립부를 포함한다.

Description

3D 프린팅 결과물 조립 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ASSEMBLING OUTPUT OF THREE DIMENSION PRINTER}
본 발명은 3D 프린터에서 출력된 결과물을 조립하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 결과물 출력 이전 결합 장치가 삽입될 홈을 생성하고, 결합 장치를 홈에 삽입하여 결과물들을 조립하는 기술에 관한 것이다.
현재 3D 프린터 출력물 간의 결합 관련한 기술은 분할될 객체의 연결될 부위에 암수 형태의 연결 장치로 결합하여 하나의 객체로 구성된다.
3D 모델링 단계에서 연결 장치는 모델링 당사자가 연결장치의 기본 틀(template)을 이용하여 크기와 위치를 지정하거나, 또는 연결장치를 직접 디자인하여 형상을 만든다. 연결장치의 틀의 경우 개수나 종류가 한정되어 있고, 저작 편집 도구에서 제공하는 것만 사용 가능한 제약이 따른다. 반면 연결장치를 직접 만들 경우 연결장치 생성을 위해 많은 시간이 소요된다.
3D 출력물 결합 단계에서 분할된 출력물의 연결 장치를 암수에 맞춰 합친다. 연결장치의 내구성이 떨어져 결합/해제가 쉽지 않으며, 더불어 기존 프린터의 정확도가 낮아 연결 부위의 위치와 크기가 3D 모델링 단계에서 지정한 것과 오차를 가질 뿐 아니라 3D프린팅 방식과 재료에 따라서는 3D 프린터 결과물을 위한 후처리(Post-processing)가 필요한 과정에서는 분할된 영역이 부풀어 오르거나, 수축되어 연결장치를 연결하기가 어려워진다.
본 단계에서 결합할 분할 출력물이 서로 다른 재질을 사용하여 결합하기 위해서는 재질의 특성을 모델링 단계에서 재질의 특성에 맞도록 반영하여 모델링하고 출력해야 한다. 이런 작업은 편집/저작 도구에서 지원하지 않고 많은 시간을 필요로 하며, 다양한 재질에 대한 수축/팽창에 대한 실험 결과도 제공하지 않아 작업자의 경험에 의존한다.
한국 공개 특허 제 2014-0061373호는 사전 제작된 완구 구성 요소와 결합하기 위한 완구 구성 요소를 제작하는 기술에 대하여 개시하고 있다. 하지만, 한국 공개 특허 제 2014-0061373호는 결합되는 완구 구성 요소가 이미 제작되어 있고, 제작된 완구 구성 요소와 커플링하기 위한(주로 암/수 나사 형태) 완구 구성 요소를 제작하는 기술에 대하여 개시하고 있을 뿐, 객체들을 결합하는데 있어, 어느 부분에 홈을 생성해야 하는지 결정하는 구성과, 결정하기 위해 고려되어야 할 요소들에 대해서는 침묵하고 있다.
본 발명의 목적은 3D 모델링 단계에서 연결 장치가 들어갈 부분에 직관적인 방법으로 홈을 생성하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 기존의 연결 장치를 출력하여 객체들을 결합하지 않고, 홈에 연결 장치를 삽입하여 객체들을 조립하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 자석 성분으로 구성된 연결 장치를 이용하여 객체들을 조립하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 3D 프린팅 출력물 조립 장치는 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되는 부분을 메쉬(MESH) 구조화를 수행하는 메쉬 구조화부; 상기 객체의 분할면에 삽입될 연결 장치의 종류 및 모양을 선택하고, 상기 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 분할면에 홈을 모델링하고, 분할된 객체들을 출력하는 출력부; 및 상기 연결 장치를 홈에 부착하고, 상기 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립하는 조립부를 포함한다.
이 때, 상기 출력부는 상기 연결 장치의 높이에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 깊이를 지정하고, 상기 연결 장치의 윗 부분 또는 아랫 부분 중 어느 하나에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 너비를 지정할 수 있다.
이 때, 상기 출력부는 상기 연결 장치의 크기 및 상기 분할된 객체의 특성을 고려하여 상기 홈이 생성될 위치를 지정할 수 있다.
이 때, 상기 출력부는 상기 분할된 객체의 형상을 고려하여, 상기 분할된 객체에 상응하는 분할면 에 분포하는 지점 중 상기 분할된 객체들간 결합력이 가장 큰 지점을 상기 홈이 생성될 위치로 지정할 수 있다.
이 때, 상기 연결 장치는 차집합 연산을 이용하여 상기 분할된 객체의 일면을 상기 홈의 너비에 상응하는 크기를 갖고, 상기 홈의 위치에 상응하는 부분에 생성된 홈을 제외한 일면으로 변환하고, 변환된 일면을 가진 분할된 객체를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 연결 장치는 자성을 갖는 물질로 구성된 연결 장치일 수 있다.
이 때, 상기 출력부는 상기 연결 장치의 자기력의 크기를 고려하여, 상기 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 상기 홈의 위치를 지정할 수 있다.
이 때, 상기 메쉬 구조화부는 상기 홈의 위치에 상응하는 분할면에 대한 메쉬 구조화를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 연결 장치는 원기둥 또는 정육면체 중 어느 하나일 수 있다.
이 때, 상기 조립부는 복수 개의 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 출력물 조립 방법은 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되어 생성되는 분할면에 대한 메쉬(MESH) 구조화를 수행하는 단계; 상기 객체의 분할면에 삽입될 연결 장치의 종류 및 모양을 선택하고, 상기 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 분할면에 홈을 모델링하고, 분할된 객체들을 출력하는 단계; 및 상기 연결 장치를 홈에 삽입하고, 상기 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는 상기 연결 장치의 높이에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 깊이를 지정하고, 상기 연결 장치의 윗 부분 또는 아랫 부분 중 어느 하나에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 너비를 지정할 수 있다.
이 때, 상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는 상기 연결 장치의 크기 및 상기 분할된 객체의 특성을 고려하여 상기 홈이 생성될 위치를 지정할 수 있다.
이 때, 상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는 상기 분할된 객체의 형상을 고려하여, 상기 분할된 객체에 상응하는 분할면 에 분포하는 지점 중 상기 분할된 객체들간 결합력이 가장 큰 지점을 상기 홈이 생성될 위치로 지정할 수 있다.
이 때, 상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는 차집합 연산을 이용하여 상기 분할된 객체의 일면을 상기 홈의 너비에 상응하는 크기를 갖고, 상기 홈의 위치에 상응하는 부분에 생성된 홈을 제외한 일면으로 변환하고, 변환된 일면을 가진 분할된 객체를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 연결 장치는 자성을 갖는 물질로 구성된 연결 장치일 수 있다.
이 때, 상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는 상기 연결 장치의 자기력의 크기를 고려하여, 상기 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 상기 홈의 위치를 지정할 수 있다.
이 때, 상기 메쉬 구조화를 수행하는 단계는 상기 홈의 위치에 상응하는 분할면에 대한 메쉬 구조화를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 연결 장치는 원기둥 또는 정육면체 중 어느 하나의 형상을 한 연결 장치일 수 있다.
이 때, 상기 분할된 객체들을 조립하는 단계는 복수 개의 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립할 수 있다.
본 발명은 3D 모델링 단계에서 연결 장치가 들어갈 부분에 직관적인 차집합 연산으로 홈을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 연결 장치를 출력하여 객체들을 결합하지 않고, 홈에 연결 장치를 삽입하여 결합하는 방식으로, 분할된 객체들을 쉽게 조립할 수 있다.
또한, 본 발명은 자석 성분으로 구성된 연결 장치를 이용하여 객체들을 조립함으로써 강력하면서도 간단하게 조립할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 장치를 이용하여 결과물을 조립하는 것을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 장치가 이용하는 결합 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 장치는 메쉬 구조화부(110), 출력부(120) 및 조립부(130)로 구성된다.
메쉬 구조화부(110)는 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되어 생성되는 분할면에 대한 메쉬(MESH) 구조화를 수행한다.
메쉬(MESH) 구조화는 객체가 분할되는 부분에 대한 표면인 분할면을 메쉬 구조로 생성하는 것을 의미한다. 보통 3차원 가상 모델링된 객체의 경우, 객체의 외형에만 가상 모델링을 수행하고, 내부의 경우, 모델링을 수행하지 않아 비어있는 상태가 된다. 객체가 분할되는 경우, 내부가 비어있으므로, 메쉬로 구성된 분할면을 생성하게 된다.
이 때, 메쉬 구조는 평면 도형들로 구성된 면을 의미한다. 예를 들어, 정사각형들로 구성된 면, 정삼각형들로 구성된 면은 메쉬 구조에 해당된다.
이 때, 분할면을 구성하는 평면 도형들의 종류에는 제한이 없다. 예를 들어, 정사각형 또는 정삼각형 등으로 분할면을 구성할 수 있다.
출력부(120)는 객체의 분할면에 삽입될 연결 장치의 종류 및 모양을 선택하고, 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들을 이용하여 분할면에 홈을 모델링하고, 분할된 객체들을 출력한다.
이 때, 연결 장치는 자성을 갖는 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 자석으로 구성된 물질을 연결 장치로 이용할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 모양에는 제한이 없다. 예를 들어, 원기둥 모양, 정육면체 모양, 직육면체 모양 등이 될 수 있다.
이 때, 연결 장치의 크기의 경우, 연결 장치의 크기가 분할된 객체의 크기보다 작은 경우만 만족하면, 제한이 없다.
이 때, 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들은 연결 장치의 높이에 상응하는 변수, 연결 장치의 밑면의 가로의 길이에 상응하는 변수, 연결 장치의 밑면의 세로의 길이에 상응하는 변수를 포함할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 높이에 상응하는 변수를 이용하여 홈의 깊이를 지정하고, 연결 장치의 윗 부분 또는 아랫 부분 중 어느 하나에 상응하는 변수들을 이용하여 홈의 너비를 지정할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 윗 부분에 상응하는 변수는 연결 장치의 윗면의 가로 길이, 연결 장치의 윗면의 세로 길이에 해당하는 변수일 수 있다.
이 때, 연결 장치의 아랫 부분에 상응하는 변수는 연결 장치의 아랫면의 가로 길이, 연결 장치의 아랫면의 세로 길이에 해당하는 변수일 수 있다.
도 3에 도시된 원기둥 형태의 연결 장치의 경우, 원기둥의 아랫 부분(원)의 반지름에 해당하는 변수(310)를 이용하여, 홈의 너비를 지정할 수 있고, 원기둥의 높이에 해당하는 변수(320)를 이용하여, 홈의 깊이를 지정할 수 있다.
도 4에 도시된 육면체 형태의 연결 장치의 경우, 육면체의 가로에 해당하는 변수(410), 육면체의 세로에 해당하는 변수(420)를 이용하여 홈의 너비를 지정할 수 있고, 육면체의 높이 해당하는 변수(430)를 이용하여, 홈의 깊이를 지정할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 특성 및 분할된 객체의 특성을 고려하여 상기 홈이 생성될 위치를 지정할 수 있다. 예를 들어, 연결 장치의 크기가 분할된 객체의 크기보다 현저하게 작은 경우, 분할된 객체의 분할면의 중앙에 홈이 위치할수록, 결합력이 세지게 된다. 분할면의 가장자리에 홈이 위치하게 되면, 오히려 결합력이 약해질 수 있기 때문이다. 따라서, 연결 장치의 특성과 분할된 객체의 특성을 고려하여 홈의 위치를 지정할 수 있다. 또 예를 들면, 분할된 객체에서 일부분이 다른 부분보다 약하게 설계될 수 있다. 이 경우, 약하게 설계된 부분에 홈을 설치하면 분할된 객체에 충격이 가해지면 부서지는 등의 사건이 일어날 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 강하게 설계된 부분에 홈을 설치할 수도 있다. 다른 실시예로, 사용자가 홈의 위치를 지정한 경우, 연결 장치의 특성과 분할된 객체의 특성을 고려하여 지정된 홈에 연결 장치를 이용하여 분할된 객체들을 조립할 때에 있어, 기 설정된 결합력보다 낮아지는 경우, 부적절한 홈의 위치임을 판단할 수도 있다.
이 때, 출력부(120)는 연결 장치의 자기력의 크기를 고려하여, 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 홈의 위치를 지정할 수 있다. 예를 들어, 연결 장치의 자기력이 약한 경우, 홈의 위치에 따라 결합의 세기가 약할 수 있는데, 자기력의 크기를 고려하여 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 홈의 위치를 지정할 수 있다.
이 때, 출력부(120)는 차집합 연산을 이용하여 분할된 객체의 일면을 홈의 너비에 상응하는 크기를 갖고, 홈의 위치에 상응하는 부분에 생성된 홈을 제외한 일면으로 변환하고, 변환된 일면을 가진 분할된 객체를 생성한다.
이 때, 차집합 연산은 미리 연결 장치에 상응하는 홈의 모양을 지정하고, 지정된 홈의 위치에 지정된 모양의 홈을 뺀 나머지 면을 생성하는 연산을 의미한다. 3차원 가상 모델을 모델링하는 종래의 기술은 처음부터 홈의 제외한 나머지 면을 생성하지만, 본 발명에서는 홈을 제외하기 이전의 면을 먼저 생성하고, 홈을 모델링 한 후, 이전의 면과 홈에 대한 차집합 연산을 수행하여 홈이 존재하는 분할면을 생성하게 된다. 이로 인해 좀 더 직관적으로 홈이 포함된 모델을 생성할 수 있게 된다.
조립부(130)는 분할된 객체의 분할면에 있는 홈에 연결 장치를 부착하고, 연결 장치를 이용하여 분할된 객체들을 조립한다.
이 때, 조립부(130)는 홈의 개수가 다수개인 경우, 다수개의 연결 장치를 이용하여 분할된 객체들을 조립할 수도 있다.
이 때, 조립부(130)는 분할된 객체의 재질에 따라 연결 장치가 분할된 객체에 결합할 수 있도록, 부가적인 접착 재료를 이용할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 장치를 이용하여 결과물을 조립하는 것을 도시한 도면이다.
먼저, 3차원 모델링된 가상 객체(210, 280의 조합)가 분할되어 생성되는 분할면에 대한 메쉬 구조화를 수행한다. 보통 3차원 모델링된 객체는 외부에만 메쉬 구조화를 수행하기 때문에, 분할 전에 내부에 존재하는 분할면의 경우, 모델링되지 않은 상태이므로, 분할면에 대한 메쉬 구조화를 수행하게 된다.
이 때, 메쉬 구조는 평면 도형들로 구성된 면을 의미한다. 예를 들어, 정사각형들로 구성된 면, 정삼각형들로 구성된 면은 메쉬 구조에 해당된다.
이 때, 분할면을 구성하는 평면 도형들의 종류에는 제한이 없다. 예를 들어, 정사각형 또는 정삼각형 등으로 분할면을 구성할 수 있다.
그 다음으로, 객체의 분할면(220 또는 270)에 삽입될 연결 장치의 종류와 모양을 선택할 수 있다. 도 2의 경우, 자석의 성질을 갖고, 원기둥의 모양을 갖는 연결 장치들(240, 250)을 선택하였다.
그 다음으로, 연결 장치(240)의 높이에 상응하는 변수를 이용하여 홈의 깊이를 지정하고, 연결 장치(240)의 윗 부분 또는 아랫 부분 중 어느 하나에 상응하는 변수들을 이용하여 홈의 너비를 지정한다. 도 2의 경우, 연결 장치(240 또는 250)의 반지름에 해당하는 변수를 이용하여 홈의 너비를 설정할 수 있고, 연결 장치(240 또는 250)의 높이에 해당하는 변수를 이용하여 홈의 깊이를 설정할 수 있다.
그 다음으로, 홈의 위치를 지정한다. 홈의 위치는 사용자가 지정할 수도 있고, 결합 장치의 특성 또는 분할된 객체의 특성에 따라서 자동으로 지정될 수도 있다.
그 다음으로, 지정된 위치와 너비, 깊이에 해당하는 홈(230 또는 260)을 차집합 연산을 이용하여 생성한다.
이 때, 차집합 연산은 미리 연결 장치에 상응하는 홈의 모양을 지정하고, 지정된 홈의 위치에 지정된 모양의 홈을 뺀 나머지 면을 생성하는 연산을 의미한다. 본 발명에서는 홈을 제외하기 이전의 면을 먼저 생성하고, 홈을 모델링 한 후, 이전의 면과 홈에 대한 차집합 연산을 수행하여 홈이 존재하는 분할면을 생성하게 된다.
도 2에서는 분할면(220 또는 270)에 지정된 위치, 너비 및 깊이에 해당하는 홈(230 또는 260)을 생성하게 된다.
이 때, 생성된 홈(230 또는 260)의 옆면의 경우, 메쉬 구조화가 수행되지 않았으므로, 추가로 메쉬 구조화를 하여 가상 면을 생성할 수도 있다.
그 다음으로, 홈을 추가한 분할 객체들을 출력한다. 이 때, 기존의 3차원 프린터를 이용하여 분할된 객체들을 출력할 수도 있다.
그 다음으로, 연결 장치(240 또는 250)을 분할된 객체의 홈(230 또는 260)에 삽입하고, 분할된 객체들을 조립한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅 결과물 조립 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
먼저, 메쉬 구조화부(110)가 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되어 생성되는 분할면에 대한 메쉬(MESH) 구조화를 수행한다(S510).
메쉬 구조화부(110)는 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되어 생성되는 분할면에 대한 메쉬(MESH) 구조화를 수행한다.
메쉬(MESH) 구조화는 객체가 분할되는 부분에 대한 표면인 분할면을 메쉬 구조로 생성하는 것을 의미한다. 보통 3차원 가상 모델링된 객체의 경우, 객체의 외형에만 가상 모델링을 수행하고, 내부의 경우, 모델링을 수행하지 않아 비어있는 상태가 된다. 객체가 분할되는 경우, 내부가 비어있으므로, 메쉬로 구성된 분할면을 생성하게 된다.
이 때, 메쉬 구조는 평면 도형들로 구성된 면을 의미한다. 예를 들어, 정사각형들로 구성된 면, 정삼각형들로 구성된 면은 메쉬 구조에 해당된다.
이 때, 분할면을 구성하는 평면 도형들의 종류에는 제한이 없다. 예를 들어, 정사각형 또는 정삼각형 등으로 분할면을 구성할 수 있다.
또한, 출력부(120)가 분할면에 삽입될 연결 장치의 종류 및 모양을 선택한다(S520).
이 때, 연결 장치는 자성을 갖는 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 자석으로 구성된 물질을 연결 장치로 이용할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 모양에는 제한이 없다. 예를 들어, 원기둥의 모양 또는 육면체의 모양을 가진 연결 장치를 선택할 수 있다.
또한, 출력부(120)가 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들을 이용하여 홈을 모델링한다(S530).
이 때, 연결 장치의 크기의 경우, 연결 장치의 크기가 분할된 객체의 크기보다 작은 경우만 만족하면, 제한이 없다.
이 때, 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들은 연결 장치의 높이에 상응하는 변수, 연결 장치의 밑면의 가로의 길이에 상응하는 변수, 연결 장치의 밑면의 세로의 길이에 상응하는 변수를 포함할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 높이에 상응하는 변수를 이용하여 홈의 깊이를 지정하고, 연결 장치의 윗 부분 또는 아랫 부분 중 어느 하나에 상응하는 변수들을 이용하여 홈의 너비를 지정할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 윗 부분에 상응하는 변수는 연결 장치의 윗면의 가로 길이, 연결 장치의 윗면의 세로 길이에 해당하는 변수일 수 있다.
이 때, 연결 장치의 아랫 부분에 상응하는 변수는 연결 장치의 아랫면의 가로 길이, 연결 장치의 아랫면의 세로 길이에 해당하는 변수일 수 있다.
도 3에 도시된 원기둥 형태의 연결 장치의 경우, 원기둥의 아랫 부분(원)의 반지름에 해당하는 변수(310)를 이용하여, 홈의 너비를 지정할 수 있고, 원기둥의 높이에 해당하는 변수(320)를 이용하여, 홈의 깊이를 지정할 수 있다.
도 4에 도시된 육면체 형태의 연결 장치의 경우, 육면체의 가로에 해당하는 변수(410), 육면체의 세로에 해당하는 변수(420)를 이용하여 홈의 너비를 지정할 수 있고, 육면체의 높이 해당하는 변수(430)를 이용하여, 홈의 깊이를 지정할 수 있다.
이 때, 연결 장치의 특성 및 분할된 객체의 특성을 고려하여 상기 홈이 생성될 위치를 지정할 수 있다. 예를 들어, 연결 장치의 크기가 분할된 객체의 크기보다 현저하게 작은 경우, 분할된 객체의 분할면의 중앙에 홈이 위치할수록, 결합력이 세지게 된다. 분할면의 가장자리에 홈이 위치하게 되면, 오히려 결합력이 약해질 수 있기 때문이다. 따라서, 연결 장치의 특성과 분할된 객체의 특성을 고려하여 홈의 위치를 지정할 수 있다. 또 예를 들면, 분할된 객체에서 일부분이 다른 부분보다 약하게 설계될 수 있다. 이 경우, 약하게 설계된 부분에 홈을 설치하면 분할된 객체에 충격이 가해지면 부서지는 등의 사건이 일어날 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 강하게 설계된 부분에 홈을 설치할 수도 있다. 다른 실시예로, 사용자가 홈의 위치를 지정한 경우, 연결 장치의 특성과 분할된 객체의 특성을 고려하여 지정된 홈에 연결 장치를 이용하여 분할된 객체들을 조립할 때에 있어, 기 설정된 결합력보다 낮아지는 경우, 부적절한 홈의 위치임을 판단할 수도 있다.
이 때, 출력부(120)는 연결 장치의 자기력의 크기를 고려하여, 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 홈의 위치를 지정할 수 있다. 예를 들어, 연결 장치의 자기력이 약한 경우, 홈의 위치에 따라 결합의 세기가 약할 수 있는데, 자기력의 크기를 고려하여 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 홈의 위치를 지정할 수 있다.
이 때, 출력부(120)는 차집합 연산을 이용하여 분할된 객체의 일면을 홈의 너비에 상응하는 크기를 갖고, 홈의 위치에 상응하는 부분에 생성된 홈을 제외한 일면으로 변환하고, 변환된 일면을 가진 분할된 객체를 생성한다.
이 때, 차집합 연산은 미리 연결 장치에 상응하는 홈의 모양을 지정하고, 지정된 홈의 위치에 지정된 모양의 홈을 뺀 나머지 면을 생성하는 연산을 의미한다. 3차원 가상 모델을 모델링하는 종래의 기술은 처음부터 홈의 제외한 나머지 면을 생성하지만, 본 발명에서는 홈을 제외하기 이전의 면을 먼저 생성하고, 홈을 모델링 한 후, 이전의 면과 홈에 대한 차집합 연산을 수행하여 홈이 존재하는 분할면을 생성하게 된다. 이로 인해 좀 더 직관적으로 홈이 포함된 모델을 생성할 수 있게 된다.
또한, 출력부(120)가 분할된 객체들을 출력한다(S540).
이 때, 분할된 객체들을 출력하는데 있어, 3차원 프린터를 이용하여 출력할 수도 있다.
또한, 조립부(130)가 연결 장치를 홈에 삽입하고, 분할된 객체들을 조립한다(S550).
이 때, 조립부(130)는 홈의 개수가 다수개인 경우, 다수개의 연결 장치를 이용하여 분할된 객체들을 조립할 수도 있다.
이 때, 조립부(130)는 분할된 객체의 재질에 따라 연결 장치가 분할된 객체에 결합할 수 있도록, 부가적인 접착 재료를 이용할 수도 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 3차원 프린팅 결과물 조립 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
210, 280: 분할된 객체
220, 270: 분할면
230, 260: 홈
240, 250: 연결 장치
310: 원기둥 모양의 연결 장치의 반지름
320: 원기둥 모양의 연결 장치의 높이
410: 육면체 모양의 연결 장치의 가로
420: 육면체 모양의 연결 장치의 세로
430: 육면체 모양의 연결 장치의 높이

Claims (20)

  1. 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되어 생성되는 분할면에 대한 메쉬(MESH) 구조화를 수행하는 메쉬 구조화부;
    상기 객체의 분할면에 삽입될 연결 장치의 종류 및 모양을 선택하고, 상기 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 분할면에 홈을 모델링하고, 분할된 객체들을 출력하는 출력부; 및
    상기 연결 장치를 홈에 부착하고, 상기 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립하는 조립부
    를 포함하고,
    상기 연결 장치는
    자성을 갖는 물질로 구성된 연결 장치이고,
    상기 출력부는
    상기 연결 장치의 높이에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 깊이를 지정하고, 상기 연결 장치의 윗 부분 또는 아랫 부분 중 어느 하나에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 너비를 지정하고,
    상기 출력부는
    사용자로부터 상기 분할면의 적어도 하나의 지점에 대해 상기 홈이 생성될 위치를 지정 받고,
    상기 홈이 생성될 위치에 기초하여 상기 분할된 객체들 간 결합력을 산출하고,
    상기 결합력이 기 설정된 기준 결합력보다 낮은 경우, 상기 사용자로부터 지정된 홈이 생성될 위치가 부적절한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부는
    상기 연결 장치의 크기 및 상기 분할된 객체의 특성을 고려하여 상기 홈이 생성될 위치를 지정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 출력부는
    상기 분할된 객체의 형상을 고려하여, 상기 분할된 객체에 상응하는 분할면 에 분포하는 지점 중 상기 분할된 객체들간 결합력이 가장 크게 형성되는 지점을 상기 홈이 생성될 위치로 지정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 연결 장치는
    차집합 연산을 이용하여 상기 분할된 객체의 일면을 상기 홈의 너비에 상응하는 크기를 갖고, 상기 홈의 위치에 상응하는 부분에 생성된 홈을 제외한 일면으로 변환하고, 변환된 일면을 가진 분할된 객체를 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부는
    상기 연결 장치의 자기력의 크기를 고려하여, 상기 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 상기 홈의 위치를 지정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 메쉬 구조화부는
    상기 홈의 위치에 상응하는 분할면에 대한 메쉬 구조화를 수행하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 연결 장치는
    원기둥 또는 정육면체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 조립부는
    복수 개의 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 장치.
  11. 3차원 가상 모델링된 객체가 분할되어 생성되는 분할면에 대한 메쉬(MESH) 구조화를 수행하는 단계;
    상기 객체의 분할면에 삽입될 연결 장치의 종류 및 모양을 선택하고, 상기 연결 장치의 크기에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 분할면에 홈을 모델링하고, 분할된 객체들을 출력하는 단계; 및
    상기 연결 장치를 홈에 삽입하고, 상기 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립하는 단계
    를 포함하고,
    상기 연결 장치는
    자성을 갖는 물질로 구성된 연결 장치이고,
    상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는
    상기 연결 장치의 높이에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 깊이를 지정하고, 상기 연결 장치의 윗 부분 또는 아랫 부분 중 어느 하나에 상응하는 변수들을 이용하여 상기 홈의 너비를 지정하고,
    상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는
    사용자로부터 상기 분할면의 적어도 하나의 지점에 대해 상기 홈이 생성될 위치를 지정 받고,
    상기 홈이 생성될 위치에 기초하여 상기 분할된 객체들 간 결합력을 산출하고,
    상기 결합력이 기 설정된 기준 결합력보다 낮은 경우, 상기 사용자로부터 지정된 홈이 생성될 위치가 부적절한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는
    상기 연결 장치의 크기 및 상기 분할된 객체의 특성을 고려하여 상기 홈이 생성될 위치를 지정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는
    상기 분할된 객체의 형상을 고려하여, 상기 분할된 객체에 상응하는 분할면 에 분포하는 지점 중 상기 분할된 객체들간 결합력이 가장 크게 형성되는 지점을 상기 홈이 생성될 위치로 지정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는
    차집합 연산을 이용하여 상기 분할된 객체의 일면을 상기 홈의 너비에 상응하는 크기를 갖고, 상기 홈의 위치에 상응하는 부분에 생성된 홈을 제외한 일면으로 변환하고, 변환된 일면을 가진 분할된 객체를 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
  16. 삭제
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 분할된 객체들을 출력하는 단계는
    상기 연결 장치의 자기력의 크기를 고려하여, 상기 분할된 객체들이 가장 결합하기 쉬운 지점에 상기 홈의 위치를 지정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 메쉬 구조화를 수행하는 단계는
    상기 홈의 위치에 상응하는 분할면에 대한 메쉬 구조화를 수행하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 연결 장치는
    원기둥 또는 정육면체 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 분할된 객체들을 조립하는 단계는
    복수 개의 연결 장치를 이용하여 상기 분할된 객체들을 조립하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 출력물 조립 방법.
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