KR102083221B1 - 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치와 관련된다. 본 발명은 실시예로, 광빔을 이용하는 3차원 프린터의 성형품의 품질을 검사하기 위한 장치로서, 광빔의 가공 좌표값을 전송하는 좌표전송부, 가공 좌표값을 전송받고, 전송된 가공 좌표값에 따라 원재료 분말에 광빔을 조사함으로써 3차원 성형품을 성형하는 광빔가공부, 가공 좌표값을 전송받고 광빔의 조사에 의해 성형 지점에서 발생하는 멜팅풀에 대한 정보를 전송받아 멜팅풀에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값이 서로 매칭되도록 취득하는 가공정보취득부, 가공 좌표값을 전송받고, 가공 좌표값을 일정 크기를 가지는 영상 데이터로 변환하는 제1영상변환부, 상기 가공정보취득부로부터 가공 좌표값에 따른 멜팅풀에 대한 정보를 전송받고 가공 좌표값에 따라 멜팅풀의 크기를 표시한 영상 데이터로 변환하는 제2영상변환부 및 상기 제1영상변환부와 상기 제2영상변환부의 각 영상 데이터를 비교하여 표시하는 표시부를 포함하는 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치를 제시한다.
Description
본 발명은 3차원의 성형품을 제조하는 3차원 프린터에 관련된 것으로서, 상세하게는 가공된 성형품의 품질을 검사하기 용이한 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터와 관련된다.
종래에는 3차원 성형품을 제조하기 위해 주조나 단조 등의 전통적인 가공방법을 사용해 왔다. 또한 이와 같은 제조 방법을 이용할 때 제품의 품질을 유지하기 위해서는 전문적인 지식을 가진 작업자가 이를 수행해야 했다.
최근에는 3차원 성형품을 가공하기 위한 장치로 3차원 프린터가 사용되기 시작하고 있다. 3차원 프린터는 비전문가도 손쉽게 3차원의 성형품을 제작할 수 있다는 이점 때문에 점차 전통적인 가공방법을 대체하고 있다.
3차원 프린터에 대한 기술로 대한민국 등록특허 제10-1646773호가 개시되어 있다. 이러한 3차원 프린터에서 고려하여야 할 점 중 하나는 가공된 성형품의 품질을 검사하는 것이다.
이를 판정하기 위해 여러 가지 기술들이 적용될 수 있고 그 한 예로서 x선 투시 등의 방법을 사용할 수 있다. 하지만 x선 투시를 통한 품질 검사는 고가의 장비가 필요하고 번거로우며 검사 결과를 평면적인 영상으로 확인하는 것만이 가능하여 결함의 정확한 확인이 어렵다.
본 발명은 성형을 위한 3차원 좌표 데이터와 멜팅풀 감지 데이터를 비교하여 별도의 검사 장비가 없어도 성형 품질을 정확하게 검사할 수 있고 결함 여부를 시각적으로 확인할 수 있는 3차원 프린터를 제시한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 광빔을 이용하는 3차원 프린터의 성형품의 품질을 검사하기 위한 장치로서, 광빔의 가공 좌표값을 전송하는 좌표전송부, 가공 좌표값을 전송받고, 전송된 가공 좌표값에 따라 원재료 분말에 광빔을 조사함으로써 3차원 성형품을 성형하는 광빔가공부, 가공 좌표값을 전송받고 광빔의 조사에 의해 성형 지점에서 발생하는 멜팅풀에 대한 정보를 전송받아 멜팅풀에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값이 서로 매칭되도록 취득하는 가공정보취득부, 가공 좌표값을 전송받고, 가공 좌표값을 일정 크기를 가지는 영상 데이터로 변환하는 제1영상변환부, 상기 가공정보취득부로부터 가공 좌표값에 따른 멜팅풀에 대한 정보를 전송받고 가공 좌표값에 따라 멜팅풀의 크기를 표시한 영상 데이터로 변환하는 제2영상변환부 및 상기 제1영상변환부와 상기 제2영상변환부의 각 영상 데이터를 비교하여 표시하는 표시부를 포함하는 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치를 제시한다.
상기 성형 품질 검사 장치는, 광빔의 왜곡을 보상하도록 가공 좌표값을 변환하는 제1좌표변환부 및 상기 제1좌표변환부로부터 변환된 가공 좌표값을 입력받아 최초의 가공 좌표값으로 재변환하는 제2좌표변환부를 더 포함하고, 상기 광빔가공부는 상기 제1좌표변환부에서 전송된 변환된 가공 좌표값에 따라 원재료 분말에 광빔을 조사함으로써 3차원 성형품을 성형하고, 상기 가공정보취득부는 상기 제2좌표변환부로부터 재변환된 가공 좌표값을 전송받고, 상기 광빔가공부에 의한 광빔의 조사에 의해 성형지점에서 발생하는 멜팅풀에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값이 서로 매칭되도록 취득할 수 있다.
여기에서, 상기 가공정보취득부는, 성형 지점에서 발생하는 멜팅풀에 대한 정보를 취득하는 광정보취득모듈, 성형 지점의 가공 좌표값을 취득하는 좌표정보취득모듈 및 상기 광정보취득모듈에서 취득한 광정보와 상기 좌표정보취득모듈에서 취득한 가공 좌표값을 서로 대응되도록 매칭하는 정보매칭모듈을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 표시부는, 상기 제1영상변환부와 상기 제2영상변환부의 각 영상 데이터를 겹쳐 표시함으로써 비교할 수 있도록 할 수 있다.
한편 위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 3차원의 성형품을 가공하는 장치로서, 형상 가공이 이루어지는 챔버부, 상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부, 상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부, 상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부, 상기 성형부에 놓여진 원재료에 광빔을 조사하여 용융시켜 성형하는 광빔가공부 및 상기 광빔가공부에 의해 가공된 성형품의 품질을 검사하는 상기 성형 품질 검사 장치를 포함하는 3차원 프린터를 제시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 성형을 위한 3차원 좌표 데이터와 실제 성형을 할 때 생성되는 멜팅풀의 감지 데이터를 비교하여 결함 여부를 확인하므로 정확하고 시각적으로 결함 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.
한편 렌즈의 특성에 의해 광빔에 왜곡이 발생하더라도 3차원 좌표 데이터와 멜팅풀의 감지 데이터가 서로 매칭 관계가 성립되도록 변환하는 과정을 수행함으로써 정확한 비교를 가능하게 한다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치가 적용되는 3차원 프린터의 광학계를 나타내는 개략적인 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치를 나타내는 블럭도.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 채용된 가공정보취득부를 나타내는 블럭도.
도 4는 도 2에 도시된 실시예에 채용된 제1영상변환부와 제2영상변환부 및 표시부에 표시되는 영상 데이터를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치를 나타내는 블럭도.
도 6은 도 5에 도시된 실시예에 채용된 제1좌표변환부와 제2좌표변환부의 작용을 나타내는 도면으로서, 도 6a는 왜곡이 발생한 상태를 나타내는 도면이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 왜곡에 보상치가 부가된 것을 개념적으로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 성형 품질 검사 장치를 채용한 3차원 프린터를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치를 나타내는 블럭도.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 채용된 가공정보취득부를 나타내는 블럭도.
도 4는 도 2에 도시된 실시예에 채용된 제1영상변환부와 제2영상변환부 및 표시부에 표시되는 영상 데이터를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치를 나타내는 블럭도.
도 6은 도 5에 도시된 실시예에 채용된 제1좌표변환부와 제2좌표변환부의 작용을 나타내는 도면으로서, 도 6a는 왜곡이 발생한 상태를 나타내는 도면이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 왜곡에 보상치가 부가된 것을 개념적으로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 성형 품질 검사 장치를 채용한 3차원 프린터를 나타내는 사시도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
본 발명의 실시예에 따른 성형 품질 검사 장치는 광빔을 이용하는 3차원 프린터의 성형품의 품질을 검사하기 위한 장치로서, 좌표전송부(1), 광빔가공부(2), 가공정보취득부(3), 제1영상변환부(4), 제2영상변환부(5) 및 표시부(6)를 포함한다.
좌표전송부(1)는 광빔의 가공 좌표값을 전송한다. 광빔가공부(2)는 좌표전송부(1)로부터 가공 좌표값을 전송받고, 전송된 광빔의 가공 좌표값에 따라 원재료 분말에 광빔을 조사함으로써 3차원 성형품을 성형한다.
가공정보취득부(3) 역시 좌표전송부(1)로부터 가공 좌표값을 전송받는다. 가공정보취득부(3)는 광빔가공부(2)에 의한 광빔의 조사에 의해 성형지점에서 발생하는 멜팅풀(P)에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값이 서로 매칭되도록 하여 가공정보를 취득한다. 또한 취득된 가공정보를 저장할 수 있다.
여기에서 가공 좌표값과 멜팅풀의 정보는 제1영상변환부(4)와 제2영상변환부(5)를 통해 영상 데이터로 변환된다.
제1영상변환부(4)는 좌표전송부(1)로부터 가공 좌표값을 전송받고 이 가공 좌표값을 일정 크기를 가지는 영상 데이터로 변환한다. 이러한 변환에 의해 가공 좌표값들의 집합은 일종의 경로 데이터로 표시될 수 있다.
한편 제2영상변환부(5)는 가공정보취득부(3)로부터 멜팅풀에 대한 정보를 전송받는데 이때 전송된 멜팅풀에 대한 정보는 가공 좌표값을 포함한 것이다. 제2영상변환부(5)는 가공 좌표값에 따른 멜팅풀에 대한 정보를 영상 데이터로 변환한다. 이러한 변환에 의해 멜팅풀에 대한 정보는 가공 좌표값에 따른 멜팅풀의 크기로 표시되어 일종의 경로 데이터로 표시될 수 있다.
표시부(6)에서는 이와 같이 변환된 제1영상변환부(4)와 제2영상변환부(5)의 각 영상 데이터를 비교하여 표시한다.
이와 같이 성형을 위한 3차원 좌표 데이터와 실제 성형을 할 때 생성되는 멜팅풀의 감지 데이터를 영상변환을 거치고 비교하여 표시하는 방식을 채택함으로써 시각적으로 정확하게 결함 여부를 확인할 수 있다.
이하 각 부의 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치가 적용되는 3차원 프린터의 광학계를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도면을 참조하면 광빔가공부(2)의 광빔조사기(21)로부터 조사된 광빔(B)은 제1 빔스플리터(22)와 제2 빔스플리터(23)를 거쳐 스캐너(25)를 통해 조사된다. 스캐너(25)를 통해 조사된 광빔(B)은 원재료 분말을 용융 또는 소결하여 성형한다.
한편 성형된 지점에서 발생한 빛의 크기와 세기에 대한 정보는 스캐너(25)를 통해 제2 빔스플리터(23)와 제3 빔스플리터(24)를 거쳐 가공정보취득부(3)에 의해 수집된다.
도 2는 제1실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치를 나타내는 블럭도이다.
좌표전송부(1)는 광빔의 가공 좌표값을 전송하는 부분으로서, 3차원의 성형품을 가공하기 위한 성형 지점의 가공 좌표값을 전송한다.
본 실시예에서 좌표전송부(1)는 광빔가공부(2), 가공정보취득부(3) 및 제1영상변환부(4)로 각각 가공 좌표값을 전송한다.
가공 좌표값은 3차원 가공품을 가공하기 위한 가공 데이터에 포함된 정보를 사용할 수 있다. 한편 좌표전송부(1)는 3차원 프린터의 작업을 총괄하는 제어부에 포함될 수 있다.
참고로 가공 좌표값(좌표정보)은 정확한 위치를 성형하도록 광빔가공부(2)를 작동시키기 위한 데이터로서 광빔의 조사를 조정하는 데이터 또는 빔스플리터를 조정하는 데이터 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
광빔가공부(2)는 가공 좌표값을 전송받고, 전송된 광빔의 가공 좌표값에 따라 원재료 분말에 광빔을 조사함으로써 3차원 성형품을 성형하는 부분으로서, 성형부(4)에 놓여진 분말 형태의 원재료를 용융하여 제품의 단면 라인을 성형한다.
도면을 참조하면 광빔가공부(2)의 광빔조사기(21)는 챔버부(1)의 외부에 배치되는데 이는 챔버(11)가 작아져서 저산소 환경을 만들기 용이하고, 광빔(B)은 먼지 등의 오염에 취약한데 광빔조사기(21)를 챔버부(1)의 외부에 위치시킴으로써 청정한 환경에서 광빔의 조사가 이루어지도록 할 수 있다.
가공정보취득부(3)는 좌표전송부(1)로부터 가공 좌표값을 전송받는 한편 성형 지점으로부터 멜팅풀에 대한 정보를 취득하여 멜팅풀에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값이 서로 매칭되도록 취득하는 부분으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 광정보취득모듈(31), 좌표정보취득모듈(32) 및 정보매칭모듈(33)을 포함할 수 있다.
광정보취득모듈(31)은 원재료 분말이 성형되는 지점에서 발생하는 빛에 대한 정보를 취득한다. 상술한 바와 같이 레이저가공부(5)는 성형부(4)에 놓인 원재료 분말을 용융 또는 소결하여 성형하게 된다. 이와 같이 성형이 이루어지는 지점에는 높은 에너지에 의해 열과 빛이 발생하면서 멜팅풀이 형성된다. 광정보취득모듈(31)은 이 멜팅풀에서 발생하는 빛을 촬영하거나 감지하는 역할을 한다.
여기에서 광정보취득모듈(31)은 고속 카메라를 구비하고 고속 카메라를 이용하여 원재료 분말이 성형되는 지점의 사진을 촬영함으로써 광정보를 취득할 수 있다. 고속 카메라는 대략 초당 1만 프레임을 촬영할 수 있는 것을 채택할 수 있다. 찍힌 사진은 원재료 분말이 성형되면서 불꽃이 발생하는 형태일 수 있다.
한편 광정보취득모듈(31)은 포토 센서를 구비하여 빛의 발생 유무와 빛의 강도를 광정보로 취득할 수도 있다. 또한 광정보취득모듈(31)은 취득한 광정보를 디지털신호로 변환시키는 변환모듈을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 고속 카메라와 포토 센서를 모두 구비한 광정보취득모듈을 채용하였다.
좌표정보취득모듈(32)은 좌표전송부(1)에서 전송된 가공 좌표값을 취득한다.
상술한 바와 같이 좌표정보가 가공정보취득부(3)와 광빔가공부(2)에 동시에 전송되면 가공정보취득부(3)에 전송된 좌표데이터와 좌표데이터의 전송시점에 생성된 성형 지점의 광정보는 서로 대응 관계를 가지게 된다. 구체적으로 좌표데이터의 전송시점을 시작신호로 하여 이후 생성되는 가공정보취득부(3)의 영상정보와 가공정보취득부(3)에 전송된 좌표정보를 대응시킬 수 있다. 이에 따라 특정 좌표에서의 성형 영상을 특정할 수 있다. 한편 좌표정보와 영상정보의 대응에 있어서 동기화나 오류 검사 등은 널리 알려진 신호 처리 기술을 채용할 수 있다.
정보매칭모듈(33)은 광정보취득모듈(31)과 좌표정보취득모듈에서 취득된 광정보와 가공 좌표값을 서로 매칭하고 이를 저장할 수 있다.
제1영상변환부(4)는 좌표전송부(1)로부터 가공 좌표값을 전송받고 전송받은 가공 좌표값을 일정 크기를 가지는 영상 데이터로 변환한다.
광빔으로 원재료 분말을 용융하여 성형할 때 성형되는 지점의 주변부도 용융되는 것을 감안하여 가공 좌표값을 선정하기 때문에 가공 좌표값이 연속적인 값을 갖는 것은 아니다. 따라서 가공 좌표값만을 추출하는 경우 불연속적인 점의 형태로 얻어질 수 있다.
따라서 전체 가공 좌표값을 영상으로 표시하는 경우 점의 집합으로 표시된다. 이와 같이 점의 집합으로 된 가공 좌표값(A)에 임의의 가중치를 부여함으로써 전체 가공 좌표값은 면적을 가진 다각형 형태의 집합이 될 수 있고 인접한 다각형들이 서로 중첩되어 결과적으로는 일정 크기의 폭을 가지는 경로 형태의 영상 데이터(T1)를 얻을 수 있다(도 4a 참조).
즉 제1영상변환부(4)는 점과 같은 형태를 가진 가공 좌표값 각각을 다각형 형태로 확대하게 되고 이와 같이 가공 좌표값이 확대됨에 따라 영상처리가 가능해 진다. 도 4a에서는 가공 좌표값을 4각형으로 확대(변환)한 것이 도시되어 있으나 원이나 다른 다각형으로 확대(변환)하는 것도 가능하다.
또한 각 가공 좌표값마다 광빔의 세기에 따른 가중치를 다르게 부여함으로써 영상 데이터가 실제 성형품의 단면 형상과 유사하게 할 수도 있다. 가중치의 선정은 장치의 테스트 과정에서 얻어진 멜팅풀의 크기를 참고하여 실험적으로 선정할 수도 있고 광빔의 세기에 따라 비례하도록 수치적으로 선정할 수도 있다. 한편 이러한 정보는 제1영상변환부(4)에 미리 저장되거나 또는 제어부(미도시)로부터 제1영상변환부(4)에 전송될 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 성형된 면에 대한 기준이 되는 영상 데이터를 얻을 수 있다. 한편 성형된 면에 대한 영상 데이터를 높이에 따라 적층하여 3차원의 입체 영상 데이터를 얻을 수도 있다.
제2영상변환부(5)는 가공정보취득부(3)로부터 전송된 가공 좌표값에 따른 멜팅풀에 대한 정보를 영상 데이터로 변환한다.
가공되는 지점 중 멜팅풀이 발생한 부분은 영상변환이 되었을 때 고유한 색으로 표시될 수 있다. 또한 이에 따라 제2영상변환부(5)에서 멜팅풀이 발생한 부분만을 추출하고 추출된 영상 데이터(T2)를 가공 좌표값에 따라 배치하면 경로 형태의 영상 데이터를 얻을 수 있다(도 4b 참조).
이와 같은 과정을 통해 이에 따라 실제 성형된 면의 멜팅풀에 대한 영상 데이터를 얻을 수 있다. 실제 성형이 이루어진 면의 형태는 성형 과정에서 오류가 있을 수 있기 때문에 연속적이지 않을 수 있다. 한편 제1영상변환부(4)와 마찬가지로 실제 성형이 이루어진 면에 대한 영상 데이터를 높이에 따라 적층하여 3차원의 입체 영상 데이터를 얻을 수도 있다.
표시부(6)는 제1영상변환부(4)와 제2영상변환부(5)에서 변환된 각 영상 데이터를 비교하여 표시한다(도 4c 참조).
비교하여 표시하는 형태의 한 예로서 각 영상 데이터를 서로 겹치게 표시할 수 있다. 이때 각 영상 데이터의 색을 서로 다르게 하고 반투명의 형태로 하여 겹치게 하면 차이가 있는 부분을 더욱 확실하게 확인할 수 있다.
겹쳐서 표시하여 각 영상 데이터를 비교하는 경우 제1영상변환부(4)의 영상 데이터가 제2영상변환부(5)의 영상 데이터에 모두 포함되면 양호한 것으로 판정할 수 있다. 이는 별도의 이상판정부(미도시)를 통해 수행할 수 있다. 이때 제2영상변환부(5)의 영상 데이터 중 초과 표시되는 부분은 후가공으로 처리할 수 있다.
한편 제2영상변환부(5)의 데이터 없이 제1영상변환부(4)의 데이터만이 표시되는 이상 지점(E)이 있는 경우에는 해당 지점에서 광빔의 조사에 오류가 있거나 성형 과정 중에 오류가 있는 것으로 짐작할 수 있다.
이와 같이 오류가 있는 부분을 시각적으로 확인할 수 있다. 한편 제1영상변환부(4)와 제2영상변환부(5)에서 3차원의 입체 영상 데이터를 받아 표시하는 경우에는 오류가 있는 부분을 3차원의 입체 형태로 확인할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 5는 제2실시예에 따른 3차원 프린터의 품질 검사 장치를 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치는 광빔의 왜곡을 보상하도록 가공 좌표값을 변환하여 전송하는 제1좌표변환부(7) 및 제1좌표변환부(7)로부터 변환된 가공 좌표값을 입력받아 최초의 가공 좌표값으로 다시 변환하는 제2좌표변환부(8)를 더 포함한다. 좌표전송부(1)는 제1좌표변환부(7)와 제1영상변환부(4)로 각각 가공 좌표값을 전송한다.
한편 그 외에 제1실시예와 중복되는 구성들은 이하의 제2실시예의 설명에 저촉되지 않는 범위 내에서 제1실시예의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 광빔은 스캐너를 통해 원재료 분말에 조사되는데 이때 스캐너에 구비된 렌즈를 통과하여 원재료 분말에 조사되게 된다. 일반적으로 렌즈를 통과하는 광빔은 렌즈의 곡률에 의해 왜곡이 발생하게 된다.
실제로 바둑판 형태로 광빔을 조사하는 경우 도 6a에 도시된 바와 같이 외곽이 볼록하거나 오목한 형태로 왜곡이 나타날 수 있다. 이에 따라 가공 좌표값을 그대로 광빔가공부(2)에 전송하는 경우 광빔이 렌즈를 통과하면서 왜곡되어 의도하지 않은 형태로 성형이 이루어질 수 있다.
이를 해결하기 위하여 가공 좌표값을 캘리브레이션(Calibration, 보정)하여 광빔가공부(2)에 제공함으로써 렌즈를 통과한 광빔이 정확한 지점에 성형을 하도록 하는 것이 바람직하다. 제1좌표변환부(7)는 실제 가공 좌표값에 보상치를 부여한 후 광빔가공부(2)로 전송한다. 도 6b는 도 6a에 도시된 왜곡에 보상치가 부가된 것을 개념적으로 나타낸 도면이다. 이에 따라 렌즈에 의해 광빔이 왜곡되더라도 정확한 지점에 성형이 가능하다. 보상치는 실험적인 방법으로 획득할 수 있다.
제2좌표변환부(8)는 제1좌표변환부(7)로부터 변환된 가공 좌표값을 전송받아 최초의 가공 좌표값으로 재변환한다. 이와 같이 재변환된 가공 좌표값은 제2좌표변환부(8)에서 가공정보취득부(3)로 전송된다.
이에 따라 가공정보취득부(3)는 온전한 가공 좌표값과 해당 가공 좌표값에 대응되는 멜팅풀의 광정보를 매칭하여 취득할 수 있다.
이와 같이 가공정보취득부(3)는 좌표전송부(1)로부터 가공 좌표값을 직접 전송받지 않고 제1좌표변환부(7)에서 변환된 가공 좌표값을 전송받아 제2좌표변환부(8)에서 재변환한 후 전송받게 된다.
좌표정보가 제1좌표변환부(7)에서 제2좌표변환부(8)와 광빔가공부(2)에 동시에 전송됨으로써 가공정보취득부(3)에서 취득한 멜팅풀에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값을 동기화시키기 용이하다.
이후 제1실시예와 같이 제1영상변환부(4)는 좌표전송부(1)로부터 가공 좌표값을 전송받고 전송받은 가공 좌표값을 일정 크기의 폭을 가지는 영상 데이터로 변환하고, 제2영상변환부(5)는 가공정보취득부(3)로부터 전송된 가공 좌표값에 따른 멜팅풀에 대한 정보를 영상 데이터로 변환하며, 표시부(6)는 제1영상변환부(4)와 제2영상변환부(5)에서 변환된 각 영상 데이터를 비교하여 표시한다.
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치가 장착되는 3차원 프린터에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 7은 도 1과 도 2에 도시된 실시예에 따른 성형 품질 검사 장치를 채용한 3차원 프린터를 나타내는 사시도이다.
도시한 3차원 프린터(100)는, 3차원의 성형품을 가공하는 장치로서, 형상 가공이 이루어지는 챔버부(10)와, 챔버부(10)에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부(20)와, 원재료공급부(20)에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부(30)와, 원재료이동부(30)에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부(40)와, 성형부(40)에 놓여진 원재료에 광빔(B)을 조사하여 용융 또는 소결시켜 성형하는 광빔가공부(2)를 포함하여 이루어진다.
위 3차원 프린터는 공지된 구성이므로 상세한 설명은 생략한다. 앞서 설명한 성형 품질 검사 장치(50)는 챔버부(10)의 상측에 장착하여 광빔가공부(2)에 의한 성형 공정을 감시하도록 할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 좌표전송부
2 : 광빔가공부
21 : 광빔조사기 22 : 제1 빔스플리터 23 : 제2 빔스플리터
24 : 제3 빔스플리터 25 : 스캐너
3 : 가공정보취득부
31 : 광정보취득모듈 32 : 좌표정보취득보듈 33 : 정보매칭모듈
4 : 제1영상변환부 5 : 제2영상변환부 6 : 표시부
7 : 제1좌표변환부 8 : 제2좌표변환부
10 : 챔버부 20 : 원재료공급부 30 : 원재료이동부 40 : 성형부
50 : 성형 품질 검사 장치
100 : 3차원 프린터
P : 멜팅풀 B : 광빔 E : 이상 지점 A : 가공 좌표값
T1, T2 : 영상 데이터
2 : 광빔가공부
21 : 광빔조사기 22 : 제1 빔스플리터 23 : 제2 빔스플리터
24 : 제3 빔스플리터 25 : 스캐너
3 : 가공정보취득부
31 : 광정보취득모듈 32 : 좌표정보취득보듈 33 : 정보매칭모듈
4 : 제1영상변환부 5 : 제2영상변환부 6 : 표시부
7 : 제1좌표변환부 8 : 제2좌표변환부
10 : 챔버부 20 : 원재료공급부 30 : 원재료이동부 40 : 성형부
50 : 성형 품질 검사 장치
100 : 3차원 프린터
P : 멜팅풀 B : 광빔 E : 이상 지점 A : 가공 좌표값
T1, T2 : 영상 데이터
Claims (5)
- 광빔을 이용하는 3차원 프린터의 성형품의 품질을 검사하기 위한 장치로서,
광빔의 가공 좌표값을 전송하는 좌표전송부,
가공 좌표값을 전송받고, 전송된 가공 좌표값에 따라 원재료 분말에 광빔을 조사함으로써 3차원 성형품을 성형하는 광빔가공부,
가공 좌표값을 전송받고 광빔의 조사에 의해 성형 지점에서 발생하는 멜팅풀에 대한 정보를 전송받아 멜팅풀에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값이 서로 매칭되도록 취득하는 가공정보취득부,
가공 좌표값을 전송받고, 가공 좌표값에 임의의 가중치를 부여하여 가공 좌표값이 면적을 갖도록 확대하는 한편 확대된 가공 좌표값의 집합으로 일정 크기의 폭을 가지는 경로 형태의 영상 데이터로 변환하는 제1영상변환부,
상기 가공정보취득부로부터 가공 좌표값에 따른 멜팅풀에 대한 정보를 전송받고 가공 좌표값에 따라 멜팅풀의 크기를 표시한 경로 형태의 영상 데이터로 변환하는 제2영상변환부 및
상기 제1영상변환부와 상기 제2영상변환부의 각 영상 데이터를 비교하여 표시하는 표시부를 포함하고,
상기 표시부는, 상기 제1영상변환부와 상기 제2영상변환부의 각 영상 데이터를 겹쳐 표시함으로써 비교하고,
상기 제1영상변환부의 영상 데이터가 상기 제2영상변환부의 영상 데이터에 모두 포함되면 정상으로 판정하는 이상판정부를 더 포함하는
3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치. - 제1항에 있어서,
광빔의 왜곡을 보상하도록 가공 좌표값을 변환하는 제1좌표변환부 및 상기 제1좌표변환부로부터 변환된 가공 좌표값을 입력받아 최초의 가공 좌표값으로 재변환하는 제2좌표변환부를 더 포함하고,
상기 광빔가공부는 상기 제1좌표변환부에서 전송된 변환된 가공 좌표값에 따라 원재료 분말에 광빔을 조사함으로써 3차원 성형품을 성형하고,
상기 가공정보취득부는 상기 제2좌표변환부로부터 재변환된 가공 좌표값을 전송받고, 상기 광빔가공부에 의한 광빔의 조사에 의해 성형지점에서 발생하는 멜팅풀에 대한 정보와 해당 멜팅풀을 발생시키는 가공 좌표값이 서로 매칭되도록 취득하는
3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치 - 제1항에 있어서,
상기 가공정보취득부는,
성형 지점에서 발생하는 멜팅풀에 대한 정보를 취득하는 광정보취득모듈,
성형 지점의 가공 좌표값을 취득하는 좌표정보취득모듈 및
상기 광정보취득모듈에서 취득한 광정보와 상기 좌표정보취득모듈에서 취득한 가공 좌표값을 서로 대응되도록 매칭하는 정보매칭모듈
을 포함하는 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치. - 삭제
- 3차원의 성형품을 가공하는 장치로서,
형상 가공이 이루어지는 챔버부,
상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부,
상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부,
상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부,
상기 성형부에 놓여진 원재료에 광빔을 조사하여 용융시켜 성형하는 광빔가공부 및
상기 광빔가공부에 의해 가공된 성형품의 품질을 검사하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 성형 품질 검사 장치
를 포함하는 3차원 프린터.
Priority Applications (1)
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| KR1020180037292A KR102083221B1 (ko) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180037292A KR102083221B1 (ko) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터 |
Publications (2)
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| KR20190119208A KR20190119208A (ko) | 2019-10-22 |
| KR102083221B1 true KR102083221B1 (ko) | 2020-03-02 |
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| KR1020180037292A KR102083221B1 (ko) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 3차원 프린터의 성형 품질 검사 장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터 |
Country Status (1)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005133120A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Matsushita Electric Works Ltd | 光造形用加工基準補正方法及び光造形装置 |
| KR101655024B1 (ko) * | 2015-04-16 | 2016-09-07 | 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 | 3차원 프린팅 최적 치수 보정 장치 및 보정 방법 |
| KR101793573B1 (ko) * | 2016-11-22 | 2017-11-03 | 윈포시스(주) | 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치 및 이를 구비한 3차원 프린터 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101646773B1 (ko) | 2015-02-12 | 2016-08-08 | 윈포시스(주) | 3차원 프린터 |
| KR20180029789A (ko) * | 2016-09-13 | 2018-03-21 | 주식회사 고영테크놀러지 | 3차원 프린터, 3차원 프린터용 검사 장치, 및 3차원 프린터를 이용한 대상체의 검사 및 불량 정정 방법 |
-
2018
- 2018-03-30 KR KR1020180037292A patent/KR102083221B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005133120A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Matsushita Electric Works Ltd | 光造形用加工基準補正方法及び光造形装置 |
| KR101655024B1 (ko) * | 2015-04-16 | 2016-09-07 | 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 | 3차원 프린팅 최적 치수 보정 장치 및 보정 방법 |
| KR101793573B1 (ko) * | 2016-11-22 | 2017-11-03 | 윈포시스(주) | 3차원 프린터의 성형 위치 기록 장치 및 이를 구비한 3차원 프린터 |
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