KR102125288B1 - 3d printer - Google Patents

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KR102125288B1
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    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G06T7/13Edge detection

Abstract

본 발명에 따른 3D 프린터는 노즐을 구비한 압출기와, 디자인된 조형물이 형성되는 베드와, 상기 베드의 상부에 구비되고 베드를 향하여 경사지도록 설치되는 조명부와, 상기 베드의 상부를 촬상하는 카메라와, 상기 압출기와 카메라의 구동 및 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 베드의 중앙부에 프린팅 영역이 설정되며, 상기 가장자리부에 금지 영역이 설정되고, 상기 프린팅 영역과 금지 영역 사이에 이격 영역과 프리 프린팅 영역이 설정되고, 상기 프리 프린팅 영역에는 제1 층 조형물과, 상기 제1 층 조형물의 상부에 형성되는 제2 층 조형물이 프리 프린팅되되, 상기 제1 층 조형물의 길이는 제2 층 조형물의 길이보다 길게 형성되고, 상기 카메라는 프리 프린팅 영역의 상측에 설치되고, 프리 프린팅된 조형물을 촬상하여 영상신호를 출력하며, 상기 컨트롤러는 프리 프린팅 영역에 적층되는 프리 프린팅 조형물의 폭을 기초로 상기 프린팅 영역의 프린팅 시점을 결정하는 영상처리부를 포함하고, 상기 영상처리부는 영상신호로부터 그레이스케일 신호로 변환하는 신호변환부와, 상기 그레이스케일 신호로부터 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 엣지라인을 검출하는 외곽선 검출부와, 조명부의 선택적 발광에 따라 엣지라인 내부의 경계라인을 획득하고 엣지라인을 추가하는 영역 보정부와, 상기 검출된 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 엣지라인의 폭을 비교하여 비교값을 계산하는 외곽선 비교부와, 상기 외곽선 비교부로부터 계산된 비교값이 기 설정된 기준값 범위 이내일 경우 본 프리팅 개시신호를 출력하는 외곽선 판단부를 포함하고, 상기 프리 프린팅은 본 프린팅 이전에 수행되되, 상기 외곽선 판단부의 본 프린팅 개시신호가 출력될 때까지 프리 프린팅 영역에 반복 수행된다.The 3D printer according to the present invention includes an extruder having a nozzle, a bed on which a designed sculpture is formed, a lighting unit provided on the top of the bed and installed to be inclined toward the bed, a camera imaging the top of the bed, It includes a controller for controlling the operation and operation of the extruder and the camera, a printing area is set in the center of the bed, a forbidden area is set at the edge, and a spaced area and a pre-printed area between the printing area and the forbidden area. An area is set, and the pre-printed area is pre-printed with a first layer structure and a second layer structure formed on the first layer structure, wherein the length of the first layer structure is greater than the length of the second layer structure. Long formed, the camera is installed on the upper side of the pre-printing area, and images the pre-printed sculpture and outputs an image signal, and the controller is based on the width of the pre-printed sculpture that is stacked on the pre-printed area. An image processing unit for determining a printing time point, and the image processing unit is a signal conversion unit for converting an image signal to a grayscale signal, and an outline for detecting the edge lines of the first and second layer structures from the grayscale signal. A comparison value by comparing the widths of the edge lines of the detected first layer structure and the second layer structure, and a region correction unit that acquires a boundary line inside the edge line and adds an edge line according to the selective light emission of the lighting unit An outline comparison unit for calculating and an outline determination unit for outputting the starting signal for printing when the comparison value calculated from the outline comparison unit is within a preset reference value range, wherein the pre-printing is performed before the main printing, The pre-printing area is repeatedly performed until the main printing start signal of the outline determining unit is output.

Description

프리 프린팅 기능을 갖는 3D 프린터{3D PRINTER}3D printer with pre-printing function {3D PRINTER}

본 발명은 3D 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 프린팅 이전에 프리 프린팅을 수행하여 알맞은 적층이 수행되는 시점을 찾을 수 있는 3D 프린터의 구조에 대한 것이다.The present invention relates to a 3D printer, and more particularly, to a structure of a 3D printer capable of finding a time point at which proper lamination is performed by performing pre-printing prior to this printing.

3D 프린터의 압출기는 프린팅 소재를 토출하는 장치이다. 압출기에 투입되는 재료로는 주로 고체 재료가 사용될 수 있으나, 액상의 재료 또는 분말재료가 투입될 수 있다. 이러한 재료들은 압출기 내에서 용융되어 최종적으로 노즐로 토출되는데, 가열에 의해 용융된 상태로 토출된다.The extruder of a 3D printer is a device that discharges printing materials. As a material to be introduced into the extruder, a solid material may be mainly used, but a liquid material or a powder material may be used. These materials are melted in an extruder and finally discharged to a nozzle, which is discharged in a molten state by heating.

컴퓨터 시스템에 의해 디자인된 조형물은 시각적 효과를 위해 후처리 공정을 더욱 수행할 수 있으나, 압출기에 첨가제를 투입하여 토출물의 물성을 조절할 수도 있다. 그런데 토출물에 첨가제를 투입할 경우에 첨가제의 특성에 따라 용융상태가 달라질 수 있고, 용융 상태가 적층하기에는 적합하지 않은 묽은 상태가 될 수 있다.The molding designed by the computer system may further perform a post-treatment process for visual effect, but it is also possible to control the physical properties of the discharged material by adding an additive to the extruder. However, when an additive is added to the discharge, the melting state may be changed according to the characteristics of the additive, and the molten state may be a dilute state that is not suitable for lamination.

공개특허공보 제10-2017-0010140호의 3D 프린터 정상 출력 검증 장치3D printer normal output verification device of published patent publication No. 10-2017-0010140 공개특허공보 제10-2016-0147633호의 3D 프린터의 저융점 재료 인쇄 방법Low-melting material printing method of 3D printer disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2016-0147633 공개특허공보 제10-2014-0195073호의 광경화 3D 프린터 및 이의 광량편차 측정방법 및 보정방법Photo-curable 3D printer of published patent publication No. 10-2014-0195073 and a method for measuring and correcting the amount of light deviation therefrom 공개특허공보 제10-2017-0010624호의 일체형 노즐을 포함하는 3D 프린터 압출기3D printer extruder including the integral nozzle of published patent publication No. 10-2017-0010624

본 발명은 서로 다른 프린팅 소재를 사용할 경우에도 베드에 적층되는 조형물이 알맞은 물성을 갖는 상태에서 프린팅될 수 있는 3D 프린터를 제공하려는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a 3D printer that can be printed in a state in which the moldings stacked on the bed have suitable physical properties even when different printing materials are used.

또한 압출기에 첨가제를 투여하는 경우에도 프리 프린팅 공정을 수행하여 본 프린팅 시에 적층 불량을 사전에 방지할 수 있는 3D 프린터를 제공하려는 데 그 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a 3D printer capable of preventing lamination defects during printing by performing a pre-printing process even when an additive is added to an extruder.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved of the present invention are not limited to the problems mentioned. Other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 따른 3D 프린터는 노즐을 구비한 압출기와, 디자인된 조형물이 형성되는 베드와, 상기 베드의 상부에 구비되고 베드를 향하여 경사지도록 설치되는 조명부와, 상기 베드의 상부를 촬상하는 카메라와, 상기 압출기와 카메라의 구동 및 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 베드의 중앙부에 프린팅 영역이 설정되며, 상기 가장자리부에 금지 영역이 설정되고, 상기 프린팅 영역과 금지 영역 사이에 이격 영역과 프리 프린팅 영역이 설정되고, 상기 프리 프린팅 영역에는 제1 층 조형물과, 상기 제1 층 조형물의 상부에 형성되는 제2 층 조형물이 프리 프린팅되되, 상기 제1 층 조형물의 길이는 제2 층 조형물의 길이보다 길게 형성되고, 상기 카메라는 프리 프린팅 영역의 상측에 설치되고, 프리 프린팅된 조형물을 촬상하여 영상신호를 출력하며, 상기 컨트롤러는 프리 프린팅 영역에 적층되는 프리 프린팅 조형물의 폭을 기초로 상기 프린팅 영역의 프린팅 시점을 결정하는 영상처리부를 포함하고, 상기 영상처리부는 영상신호로부터 그레이스케일 신호로 변환하는 신호변환부와, 상기 그레이스케일 신호로부터 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 엣지라인을 검출하는 외곽선 검출부와, 조명부의 선택적 발광에 따라 엣지라인 내부의 경계라인을 획득하고 엣지라인을 추가하는 영역 보정부와, 상기 검출된 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 엣지라인의 폭을 비교하여 비교값을 계산하는 외곽선 비교부와, 상기 외곽선 비교부로부터 계산된 비교값이 기 설정된 기준값 범위 이내일 경우 본 프리팅 개시신호를 출력하는 외곽선 판단부를 포함하고, 상기 프리 프린팅은 본 프린팅 이전에 수행되되, 상기 외곽선 판단부의 본 프린팅 개시신호가 출력될 때까지 프리 프린팅 영역에 반복 수행된다.The 3D printer according to the present invention includes an extruder having a nozzle, a bed on which a designed sculpture is formed, a lighting unit provided on the top of the bed and installed to be inclined toward the bed, a camera imaging the top of the bed, It includes a controller for controlling the operation and operation of the extruder and the camera, a printing area is set in the center of the bed, a forbidden area is set at the edge, and a spaced area and a pre-printed area between the printing area and the forbidden area. An area is set, and the pre-printed area is pre-printed with a first layer structure and a second layer structure formed on the first layer structure, wherein the length of the first layer structure is greater than the length of the second layer structure. Long formed, the camera is installed on the upper side of the pre-printing area, and images the pre-printed sculpture and outputs an image signal, and the controller is based on the width of the pre-printed sculpture that is stacked on the pre-printed area. An image processing unit for determining a printing time point, and the image processing unit is a signal conversion unit for converting an image signal to a grayscale signal, and an outline for detecting the edge lines of the first and second layer structures from the grayscale signal. A comparison value by comparing the widths of the edge lines of the detected first layer structure and the second layer structure, and a region correction unit that acquires a boundary line inside the edge line and adds an edge line according to the selective light emission of the lighting unit An outline comparison unit for calculating and an outline determination unit for outputting the starting signal for printing when the comparison value calculated from the outline comparison unit is within a preset reference value range, wherein the pre-printing is performed before the main printing, The pre-printing area is repeatedly performed until the main printing start signal of the outline determining unit is output.

본 발명에 따른 3D 프린터의 외곽선 검출부는 폐곡선 검출방식을 이용하여 엣지라인을 검출한다.The outline detection unit of the 3D printer according to the present invention detects an edge line using a closed curve detection method.

본 발명에 따른 영상신호는 제1 층 조형물이 프린팅된 이후에 촬상하는 제1 영상신호와, 상기 제1 층 조형물의 상부에 제2 층 조형물이 형성된 이후에 촬상하는 제2 영상신호로 이루어지고, 상기 영상 처리부의 외곽선 검출부는 제1 영상신호에 포함된 제1 층 조형물의 단부의 엣지라인과 제2 영상신호에 포함된 제1 층 조형물의 단부의 엣지라인을 매칭시켜 제1 층 및 제2 층 조형물의 엣지라인 폭을 비교하도록 구성된다.The video signal according to the present invention is composed of a first video signal that is captured after the first layer of the printed object, and a second video signal that is captured after the second layer of the formed object on the first layer of the sculpture, The edge detection unit of the image processing unit matches the edge lines of the ends of the first layer structures included in the first image signal and the edge lines of the ends of the first layer structures included in the second image signal to match the first layer and the second layer. It is configured to compare the edge line width of the sculpture.

본 발명에 따르면, 서로 다른 프린팅 소재를 사용할 경우에도 베드에 적층되는 조형물이 알맞은 물성을 갖는 상태에서 프린팅할 수 있다.According to the present invention, even when different printing materials are used, it is possible to print in a state in which the moldings laminated on the bed have suitable physical properties.

또한 압출기에 첨가제를 투여하는 경우에도 프리 프린팅 공정을 수행하여 본 프린팅 시에 적층 불량을 사전에 방지할 수 있다.In addition, even when the additive is administered to the extruder, a pre-printing process may be performed to prevent lamination defects in advance during the main printing.

도 1은 본 발명에 따른 3D 프린터를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 베드 상에 설정되는 가상의 영역을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 영상 처리부를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 프린팅 방법을 나타낸 것이다.
1 shows a 3D printer according to the present invention.
2 shows a virtual area set on a bed according to the present invention.
3 shows an image processing unit according to the present invention.
4 shows a printing method according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 표현될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For convenience of description, elements illustrated in the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically represented.

도 1은 본 발명에 따른 3D 프린터를 나타낸 것이다.1 shows a 3D printer according to the present invention.

본 발명에 따른 3D 프린터는 노즐을 구비한 압출기(100)와, 디자인된 조형물이 프린팅되는 베드(200)와, 상기 베드를 향하여 경사지도록 조광하는 조명부(300)와, 상기 베드의 상부를 향하여 촬상하는 카메라(400)와, 상기 압출기와 카메라의 구동 및 동작을 수행하는 컨트롤러(500)을 포함한다.The 3D printer according to the present invention includes an extruder 100 equipped with a nozzle, a bed 200 on which a designed object is printed, an illumination unit 300 dimming so as to be inclined toward the bed, and imaged toward the top of the bed It includes a camera 400, and a controller 500 for driving and operating the extruder and the camera.

상기 압출기(100)에는 프린팅 소재가 투입된다. 상기 프린팅 소재는 와이어 형상의 필라멘트일 수 있으며, 상기 필라멘트의 소재로는 ABS, PLA 등일 수 있다. 다른 실시예로서 상기 프린팅 소재는 액상의 소재, 분말 상태의 입자일 수 있다. 액상의 소재로서 실리콘일 수 있으며, 분말 상태의 소재로는 초코렛 입자일 수 있다.A printing material is introduced into the extruder 100. The printing material may be a wire-shaped filament, and the material of the filament may be ABS, PLA, and the like. As another embodiment, the printing material may be a liquid material or powder particles. The liquid material may be silicon, and the powdery material may be chocolate particles.

추가적으로 본 발명에서는 프린팅 소재와 더불어 프린팅 소재에 물성을 조절할 수 있는 첨가제가 더욱 투입될 수 있다. 상기 첨가제는 색소제, 유화제, 경화제 등일 수 있다.Additionally, in the present invention, an additive capable of controlling physical properties may be further added to the printing material in addition to the printing material. The additive may be a coloring agent, an emulsifying agent, a curing agent, and the like.

상기 압출기의 하부에는 노즐이 구비되고, 상기 노즐에는 프린팅 소재가 용융된 상태로 토출된다. 이와 같은 프린팅 소재의 용융을 위해 노즐을 포함한 압출기의 몸체에는 히터가 더욱 구비될 수 있다.A nozzle is provided at the bottom of the extruder, and the printing material is discharged to the nozzle in a molten state. In order to melt the printing material, a heater may be further provided on the body of the extruder including the nozzle.

실시예로서 투입 소재, 즉 프린팅 물질, 첨가제가 투입될 때 프린팅 물질과 첨가제가 미리 용융되는 것을 방지하기 위해 냉각기를 더욱 구비할 수 있다.As an embodiment, a cooling material may be further provided to prevent the printing material and the additive from being melted in advance when the input material, that is, the printing material or the additive is added.

상기 베드(200)는 압출기로부터 토출되는 용융된 소재가 디자인된 조형물로 형상화된다. 상기 베드의 하부에는 히터가 더욱 구비될 수 있다.The bed 200 is shaped as a molded material designed by the molten material discharged from the extruder. A heater may be further provided under the bed.

도 2는 본 발명에 따른 베드 상에 설정되는 가상의 영역을 나타낸 것이다.2 shows a virtual area set on a bed according to the present invention.

본 발명에 따른 베드는 중앙부에 프린팅 영역(AA)이 설정되고, 상기 가장자리부에 금지 영역(DD)이 설정되며, 프린팅 영역과 금지 영역 사이에 이격 영역(BB)과 프리 프린팅 영역(CC)이 설정된다. 상기 프리 프린팅 영역은 금지 영역과 이웃하며, 이격 영역은 프린팅 영역과 이웃한다.In the bed according to the present invention, a printing area AA is set in the center portion, a forbidden area DD is set in the edge portion, and a separation area BB and a pre-printing area CC are provided between the printing area and the forbidden area. Is set. The pre-printing area is adjacent to the forbidden area, and the spaced area is adjacent to the printing area.

상기 프린팅 영역(AA)은 본 프린팅이 수행되는 영역이며, 상기 프리 프린팅 영역(CC)은 프리 프린팅이 수행되는 영역이다. 상기 프리 프린팅은 본 프린팅 이전에 수행된다.The printing area AA is an area in which main printing is performed, and the pre-printing area CC is an area in which pre-printing is performed. The pre-printing is performed prior to the main printing.

본 발명에 따른 프리 프린팅은 소정의 길이를 갖는 직선 형상으로 형성할 수 있으며, 이러한 조형물은 베드 상에 프리 프린팅되는 기초 조형물과 적층 조형물일 수 있다. 여기서 기초 조형물은 베드 상에 프리 프린팅되는 제1 층 조형물이고, 상기 적층 조형물은 제1 층 조형물의 상부에 제2 층 조형물이 적층된 조형물일 수 있다. 실시예로서 상기 제1 층 조형물의 길이는 제2 층 조형물의 길이 보다 길게 프리 프린팅할 수 있다.The pre-printing according to the present invention may be formed in a linear shape having a predetermined length, and these structures may be a basic structure and a laminated structure pre-printed on a bed. Here, the basic sculpture is a first layer sculpture preprinted on a bed, and the laminate sculpture may be a sculpture in which a second layer sculpture is stacked on top of the first sculpture. As an embodiment, the length of the first layer structure may be pre-printed longer than the length of the second layer structure.

상기 조명부(300)는 베드를 향하여 경사지도록 조광한다. 조명부의 발광으로 인해 프리 프린팅되는 조형물의 외곽선을 쉽게 검출할 수 있다. 실시예로서 상기 조명부는 프리 프린팅 시에 기초 조형물과 적층 조형물을 선택적으로 조광한다. 실시예로서 기초 조형물이 프리 프린팅된 후 발광하고 제2 층 조형물이 프리 프린팅된 후에 발광하지 않을 수 있으며, 이와 반대로 기초 조형물이 프리 프린팅된 후 발광하지 않고 적층 조형물이 프리 프린팅된 후에 발광할 수 있다. 여기서 조명부의 발광색은 프리 프린팅되는 조형물의 칼라와 다른 색이 선택될 수 있다. 다른 실시예로서 상기 기초 조형물이 프린팅된 후에 제1 칼라로 발광할 수 있으며, 적층 조형물이 프린팅된 후에 제2 칼라로 발광할 수 있다. 실시예로서 제1 칼라와 제2 칼라는 조형물의 색과 다른 색이 선택될 수 있다.The lighting unit 300 is dimmed to be inclined toward the bed. It is possible to easily detect the outline of the pre-printed sculpture due to the light emission of the lighting unit. As an embodiment, the lighting unit selectively illuminates the basic sculpture and the laminated sculpture during pre-printing. As an example, the basic sculpture may emit light after being pre-printed and may not emit light after the second layer sculpture is pre-printed. Conversely, the basic sculpture may not emit light after pre-printing and emit light after the laminated sculpture is pre-printed. . Here, a color different from the color of the pre-printed molding may be selected as the light emission color of the lighting unit. As another embodiment, after the basic sculpture is printed, it may emit light in a first color, and after the laminated sculpture is printed, it may emit light in a second color. As an embodiment, a color different from the color of the sculpture may be selected as the first color and the second color.

상기 카메라(400)는 프리 프린팅 영역의 상측에 설치된다. 상기 카메라는 프리 프린팅 영역에 프린팅되는 적층 조형물을 촬상한다. 본 발명에 따르면, 카메라로부터 촬상된 이미지는 프리 프린팅 영역에 프린팅되는 적층 조형물을 촬상할 수 있다.The camera 400 is installed above the pre-printing area. The camera captures a layered sculpture printed in the pre-printed area. According to the present invention, an image captured from a camera can image a layered sculpture printed on a pre-printed area.

상기 컨트롤러(500)는 압출기의 구동, 베드의 히팅, 조명부의 발광, 카메라의 촬상을 제어하고, 촬상된 영상신호로부터 본 프린팅 시점을 검출한다. 본 발명에 따른 컨트롤러는 촬상된 영상신호를 영상처리하는 영상처리부를 더욱 구비한다. 영상처리부는 영상신호로부터 프리 프린팅 영역에 프리 프린팅되는 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 폭(width)의 차이를 검출하고 본 프린팅 신호를 출력한다. The controller 500 controls the driving of the extruder, the heating of the bed, the lighting of the lighting unit, and the imaging of the camera, and detects the printing time point viewed from the captured image signal. The controller according to the present invention further includes an image processing unit for image processing the captured image signal. The image processing unit detects a difference in width between the first layer structure and the second layer structure preprinted on the preprinting area from the image signal and outputs the present printing signal.

도 3은 본 발명에 따른 컨트롤러의 영상처리부를 나타낸 것이다.3 shows an image processing unit of the controller according to the present invention.

본 발명에 따른 컨트롤러의 영상처리부(510)는 신호 변환부(511)와, 외곽선 검출부(512)와, 영역 보정부(513), 외곽선 비교부(514)와, 외곽선 판단부(515)를 포함한다.The image processing unit 510 of the controller according to the present invention includes a signal conversion unit 511, an outline detection unit 512, an area correction unit 513, an outline comparison unit 514, and an outline determination unit 515. do.

상기 신호변환부(511)는 입력된 영상신호로부터 그레이스케일 신호로 변환한다. 입력되는 영상신호가 YUV 신호인 경우 Y신호를 추출한다. 다른 실시예로서 입력되는 영상신호가 RGB 신호인 경우 하기 변환식에 따라 RGB 신호를 YUV 신호로 변환하고, 변환된 YUV 신호 중에서 Y신호를 추출한다. 여기서 영상신호는 기초 조형물을 촬상한 제1 영상신호(S1)와, 상기 적층 조형물을 촬상한 제2 영상신호(S2)를 포함한다.The signal conversion unit 511 converts the input video signal to a grayscale signal. When the input video signal is a YUV signal, a Y signal is extracted. As another embodiment, when the input video signal is an RGB signal, the RGB signal is converted into a YUV signal according to the following conversion equation, and a Y signal is extracted from the converted YUV signal. Here, the image signal includes a first image signal S1 that captures the basic sculpture and a second image signal S2 that captures the laminated sculpture.

Y = (0.257R) + (0.504G) + (0.098B) +16Y = (0.257R) + (0.504G) + (0.098B) +16

U = - (0.148R) - (0.291G) + (0.439B) + 128U =-(0.148R)-(0.291G) + (0.439B) + 128

V = (0.439R) - (0.368G) - (0.071B) + 128V = (0.439R)-(0.368G)-(0.071B) + 128

상기 외곽선 검출부(512)는 그레이스케일 신호로부터 엣지라인을 검출한다. 실시예로서 그레이스케일 신호에서 폐곡선을 검출방식을 이용하여 엣지라인을 검출할 수 있다.The outline detector 512 detects an edge line from a grayscale signal. As an embodiment, an edge line may be detected using a detection method of a closed curve in a grayscale signal.

상기 영역 보정부(513)는 입력영상의 엣지라인 정보를 보정한다. 이와 같은 엣지라인 정보의 보정은 조명부의 선택적 발광에 따라 촬상된 영상신호를 기초로 수행된다. 엣지라인의 내부에는 적어도 하나 이상의 서로 다른 색정보를 갖는 영역이 있을 수 있다. 예컨대 하나의 엣지라인 내부에 두 개의 색정보를 갖는 영역을 있을 경우 경계라인을 획득하고 엣지라인을 추가한다.The area correction unit 513 corrects the edge line information of the input image. The correction of the edge line information is performed based on the image signal captured according to the selective light emission of the lighting unit. Inside the edge line, there may be areas having at least one or more different color information. For example, if there is an area having two color information in one edge line, a boundary line is acquired and an edge line is added.

상기 외곽선 비교부(514)는 제1 층 조형물의 엣지라인과 제2 층 조형물의 엣지라인의 비교값을 계산한다.The outline comparator 514 calculates a comparison value between the edge line of the first layer structure and the edge line of the second layer structure.

실시예로서 상기 제1 층 조형물의 엣지라인과 제2 층 조형물의 엣지라인은 제1 층 조형물의 단부의 위치값을 기초로 이루어질 수 있다. 상기 적층 조형물은 제1 층 조형물과 제2 층 조형물로 이루어지는데, 제1 층 조형물의 길이는 제2 층 조형물의 길이보다 길다. 실시예로서 제2 층 조형물의 양측 단부의 외측에는 제1 층 조형물의 양측 단부가 형성된다. 제1 영상신호에 포함된 제1 층 조형물의 단부 위치값과 제2 영상신호에 포함된 제1 층 조형물의 단부 위치값을 매칭시킴으로써 제1 영상신호와 제2 영상신호를 정합할 수 있다.As an embodiment, the edge line of the first layer structure and the edge line of the second layer structure may be based on the position value of the end of the first layer structure. The laminated structure is composed of a first layer structure and a second layer structure, and the length of the first layer structure is longer than the length of the second layer structure. As an embodiment, both ends of the first layered structure are formed outside the opposite ends of the second layered structure. The first image signal and the second image signal may be matched by matching the end position value of the first layer structure included in the first image signal and the end position value of the first layer structure included in the second image signal.

본 발명에 따르면 제1 층 조형물의 엣지라인의 폭과 제2 층 조형물의 엣지라인의 폭을 비교하여 비교값을 계산한다.According to the present invention, a comparison value is calculated by comparing the width of the edge line of the first layer structure and the width of the edge line of the second layer structure.

상기 외곽선 판단부(515)는 외곽선 비교부로부터 계산된 비교값이 기 설정된 기준값 범위 이내일 경우 본 프린팅 개시신호를 출력한다.The outline determination unit 515 outputs the printing start signal when the comparison value calculated from the outline comparison unit is within a preset reference value range.

이하, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 3D 프린터를 이용하여 프린팅하는 것을 설명한다.Hereinafter, printing using the 3D printer according to the present invention configured as described above will be described.

도 3은 본 발명에 따른 프린팅 방법을 나타낸 것이다.3 shows a printing method according to the present invention.

본 발명에 따른 프린팅 방법은 프린팅 영역으로부터 소정 거리로 이격된 가장자리 영역에 프리 프린팅을 수행하는 단계(S100)와, 상기 프리 프린팅의 적층을 확인하는 단계(S200)와, 프린팅 영역에 본 프린팅을 수행하는 단계(S300)를 포함한다.The printing method according to the present invention comprises the steps of performing pre-printing on the edge area spaced a predetermined distance from the printing area (S100), checking the lamination of the pre-printing (S200), and performing the main printing on the printing area. It includes a step (S300).

3D 프린터의 베드는 사각형상으로 이루어지며, 디자인된 조형물은 베드의 상부에 적층된다. 조형물이 프린팅되는 본 프린팅 영역은 베드의 중앙부에 형성되고, 베드의 가장자리 영역은 본 프린팅이 이루어지지 않는다. 본 발명에서는 프린팅 영역으로 설정되는 프린팅 영역으로부터 소정 이격된 가장자리 영역에 프리 프린팅 영역으로 설정된다. The bed of the 3D printer is made in a square shape, and the designed sculpture is stacked on top of the bed. The printing area where the printed object is printed is formed at the center of the bed, and the edge area of the bed is not printed. In the present invention, the pre-printing area is set at an edge area spaced apart from the printing area that is set as the printing area.

노즐로부터 토출되는 용융소재는 일정한 점도를 유지할 경우에 정상적인 적층이 이루어질 수 있다. 이러한 점도는 소재의 용융상태, 프린팅 온도 등에 따라 결정된다. 초기에 토출되는 용융소재는 요구되는 수준의 점도를 유지하기 어렵다. 이에 따라 적층이 정상적으로 이루어지는지 확인할 필요가 있다. 특히 압출기의 내부에서 프린팅 소재와 첨가제가 혼합하여 노즐로 토출하는 방식의 경우에는 적절한 혼합 상태가 이루어진 이후에 본 프린팅을 수행하여야 한다. 본 발명에서는 초기에 토출되는 용융소재의 점도가 일정수준의 점도에 도달했는지를 확인하는 프리 프린팅 단계를 거친다.When the molten material discharged from the nozzle maintains a constant viscosity, normal lamination can be achieved. This viscosity is determined by the melting state of the material, printing temperature, and the like. The molten material discharged initially is difficult to maintain the required level of viscosity. Accordingly, it is necessary to check whether lamination is normally performed. In particular, in the case of a method in which a printing material and an additive are mixed inside and discharged through a nozzle, the present printing must be performed after an appropriate mixing state is achieved. In the present invention, a pre-printing step is performed to check whether the viscosity of the molten material discharged initially reaches a certain level of viscosity.

상기 프리 프린팅을 수행하는 단계는 가장자리 영역에 소정의 길이를 갖는 제1 층 조형물을 형성한 후, 상기 제1 층 조형물의 상부에 제2 층 조형물을 형성한다. 여기서 제1 층 조형물을 기초 조형물이라 하고 제1 층 조형물의 상부에 제2 층 조형물이 형성된 것을 적층 조형물이라 한다. 한편, 프린팅의 속도 및 토출량은 본 프린팅에서 수행될 속도와 토출량과 동일하게 설정된다.In the step of performing the pre-printing, a first layer structure having a predetermined length is formed in an edge region, and then a second layer structure is formed on the first layer structure. Here, the first layer structure is called a basic structure, and the second layer structure is formed on top of the first layer structure. On the other hand, the speed and discharge amount of printing are set to be the same as the speed and discharge amount to be performed in this printing.

이어서, 프리 프린팅에 의해 적층된 조형 결과물을 확인하는 공정이 수행된다. 상기 확인 공정은 작업자가 눈으로 직접 확인하고 본 프린팅을 수행할 지를 결정할 수 있지만, 본 발명에서는 카메라를 이용하여 검출한다. 상기 카메라는 상측에서 하측으로 촬상하여 제1 층과 제2 층 조형물의 엣지라인 폭을 확인할 수 있도록 프리 프린팅 영역의 상부에 설치된다. 이때 조명부는 기초 조형물과 적층 조형물을 선택적으로 조광할 수 있다.Subsequently, a process of confirming the molding result laminated by pre-printing is performed. The confirmation process can be manually checked by the operator and determined whether to perform the present printing, but in the present invention, detection is performed using a camera. The camera is installed on the upper portion of the pre-printing area so as to check the edge line width of the first and second layer structures by imaging from the top to the bottom. At this time, the lighting unit may selectively illuminate the basic sculpture and the laminated sculpture.

본 발명에 따른 컨트롤러는 센서로부터 촬상된 이미지로부터 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 엣지라인 폭의 차이를 검출한다. 한편 제1 층 조형물은 베드의 상부에 직접적으로 접촉하여 형성된 것이고, 제2 층 조형물은 제1 층 조형물의 상부에 적층되는 것이어서, 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 프린팅 환경은 서로 다르다. 또한 제2 층 조형물은 제1 층 조형물에 비하여 어느 정도 안정된 토출조건을 갖는다. 이에 따라 제2 층 조형물의 적층여부에 따라 토출 조건이 충족되었는지를 확인할 수 있다.The controller according to the present invention detects the difference in the edge line width of the first layered structure and the second layered structure from the image captured from the sensor. Meanwhile, the first layer structure is formed by directly contacting the top of the bed, and the second layer structure is stacked on top of the first layer structure, so that the printing environment of the first layer structure and the second layer structure is different. In addition, the second layer structure has a more stable discharge condition than the first layer structure. Accordingly, it is possible to confirm whether the discharge conditions are satisfied according to whether the second layer structure is laminated.

우선, 본 발명에 따른 컨트롤러는 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 폭을 검출하고 제1 층 조형물과 제2 층 조형물의 폭을 비교한다. 만약 제2 층 조형물의 엣지 라인 제2 층 조형물의 엣지라인 보다 넓을 경우 아직 본 프린팅을 수행할 환경조건이 도달하지 않은 것으로 판단하고 이웃하는 프리 프린팅 영역에 또 다른 제1 층 조형물과 제2 층 조형물을 프린팅하여 적층하는 과정을 수행하며, 이러한 과정은 본 프린팅 개시신호(MPS)가 출력될 때까지 반복 수행될 수 있다.First, the controller according to the present invention detects the width of the first layer structure and the second layer structure and compares the width of the first layer structure and the second layer structure. If the edge line of the second layer structure is wider than the edge line of the second layer structure, it is determined that the environmental conditions to perform the main printing have not yet been reached, and another first layer structure and the second layer structure are placed in the neighboring pre-printing area. And performing a lamination process, and this process may be repeatedly performed until the present printing start signal MPS is output.

만약 제2 층 조형물을 제1 층 조형물의 상부에 적층한 이후에 촬상한 폭이 제1 층 조형물과 동일한 값 또는 미리 설정된 허용할 범위 내의 값이라면 본 프린팅을 수행할 준비가 되었다는 것을 의미한다.If the width of the image captured after laminating the second layer structure on top of the first layer structure is the same value as the first layer structure or a value within a preset allowable range, it means that the present printing is ready.

이어서 본 프린팅을 수행한다. 본 프린팅은 미리 설정된 프린팅 영역에서 수행된다. 상기 프린팅 영역과 프리 프린팅 영역은 소정 간격으로 이격되어 있으므로 완성된 조형물은 프리 프린팅의 결과물로부터 독립적이다.Subsequently, this printing is performed. The printing is performed in a preset printing area. Since the printing area and the pre-printing area are spaced apart at predetermined intervals, the completed sculpture is independent from the result of pre-printing.

본 발명에 따른 프리 프린팅을 수행하는 방법은 특히 초콜렛, 실리콘 등 점도가 낮은 물성을 갖는 프린팅 소재를 사용하여 프린팅을 수행할 때 프린팅 불량을 미연에 방지할 수 있다.The method for performing pre-printing according to the present invention can prevent printing defects when printing is performed using a printing material having a physical property having low viscosity, such as chocolate and silicone.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described in detail through specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention.

100 : 압출기
200 : 베드
300 : 조명부
400 : 카메라
500 : 컨트롤러
510 : 영상처리부
511 : 신호 변환부
512 : 외곽선 검출부
513 : 영역 보정부
514 : 외곽선 비교부
515 : 외곽선 판단부
AA : 프린팅 영역
BB : 이격 영역
CC : 프리 프린팅 영역
DD : 금지 영역
100: extruder
200: bed
300: lighting unit
400: camera
500: controller
510: image processing unit
511: signal converter
512: outline detection unit
513: area correction unit
514: outline comparison unit
515: outline judgment unit
AA: printing area
BB: separation area
CC: Pre-printing area
DD: Prohibited area

Claims (3)

노즐을 구비한 압출기와, 디자인된 조형물이 형성되는 베드와, 상기 베드의 상부에 구비되고 베드를 향하여 경사지도록 설치되는 조명부와, 상기 베드의 상부를 촬상하는 카메라와, 상기 압출기와 카메라의 구동 및 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 베드의 중앙부에 프린팅 영역이 설정되며, 베드의 가장자리부에 금지 영역이 설정되고, 상기 프린팅 영역과 금지 영역 사이에 이격 영역과 프리 프린팅 영역이 설정되고,
상기 프리 프린팅 영역에는 제1층 조형물과, 상기 제1층 조형물의 상부에 형성되는 제2층 조형물이 프리 프린팅되되, 상기 제1층 조형물의 길이는 제2층 조형물의 길이보다 길게 형성되고,
상기 카메라는 프리 프린팅 영역의 상측에 설치되고, 프리 프린팅된 조형물을 촬상하여 영상신호를 출력하며,
상기 컨트롤러는 프리 프린팅 영역에 적층되는 프리 프린팅 조형물의 폭을 기초로 상기 프린팅 영역의 프린팅 시점을 결정하는 영상처리부를 포함하고,
상기 영상처리부는 영상신호로부터 그레이스케일 신호로 변환하는 신호변환부와, 상기 그레이스케일 신호로부터 제1층 조형물과 제2층 조형물의 엣지라인을 검출하는 외곽선 검출부와, 조명부의 선택적 발광에 따라 엣지라인 내부의 경계라인을 획득하고 엣지라인을 추가하는 영역 보정부와, 상기 검출된 제1층 조형물과 제2층 조형물의 엣지라인의 폭을 비교하여 비교값을 계산하는 외곽선 비교부와, 상기 외곽선 비교부로부터 계산된 비교값이 기 설정된 기준값 범위 이내일 경우 본 프리팅 개시신호를 출력하는 외곽선 판단부를 포함하고,
상기 영상 처리부의 외곽선 검출부는 폐곡선 검출방식을 이용하여 엣지라인을 검출하고,
상기 영상신호는 제1층 조형물이 프린팅된 이후에 생성된 제1영상신호와, 상기 제1층 조형물의 상부에 제2층 조형물이 형성된 이후에 생성된 제2 영상신호로 이루어지고, 상기 영상 처리부의 외곽선 검출부는 제1 영상신호에 포함된 제1층 조형물의 단부의 엣지라인과 제2 영상신호에 포함된 제1층 조형물의 단부의 엣지라인을 매칭시켜 제1층 및 제2층 조형물의 엣지라인 폭을 비교하고,
상기 프리 프린팅은 본 프린팅 이전에 수행되되, 상기 외곽선 판단부의 본 프린팅 개시신호가 출력될 때까지 프리 프린팅 영역에 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
The extruder with the nozzle, the bed on which the designed sculpture is formed, the lighting part provided on the top of the bed and installed to be inclined toward the bed, the camera imaging the top of the bed, driving the extruder and the camera, and It includes a controller to control the operation,
A printing area is set at the center of the bed, a forbidden area is set at the edge of the bed, and a separation area and a pre-printing area are set between the printing area and the forbidden area,
In the pre-printing region, a first layer structure and a second layer structure formed on the first layer structure are preprinted, and the length of the first layer structure is longer than that of the second layer structure,
The camera is installed on the upper side of the pre-printed area, and images the pre-printed sculpture and outputs an image signal.
The controller includes an image processing unit that determines a printing time point of the printing area based on the width of the pre-printed sculpture that is stacked on the pre-printing area,
The image processing unit includes a signal conversion unit that converts an image signal to a grayscale signal, an outline detection unit that detects edge lines of the first and second layer structures from the grayscale signal, and the edge line according to the selective light emission of the illumination unit. An area comparator for acquiring an inner boundary line and adding an edge line, an outline comparator for comparing the widths of the detected edge lines of the first and second layer structures, and calculating a comparison value, and comparing the outline When the comparison value calculated from the unit is within a preset reference value range, an outline determining unit for outputting the starting fringing signal is included.
The edge detection unit of the image processing unit detects an edge line using a closed curve detection method,
The video signal is composed of a first video signal generated after the first layer sculpture is printed, and a second video signal generated after the second layer sculpture is formed on the first layer sculpture, and the image processor The edge detection unit of the first and second layer structures is matched by matching the edge lines of the ends of the first layer structures included in the first image signal and the edge lines of the ends of the first layer structures included in the second image signal. Compare line widths,
The pre-printing is performed before the main printing, the 3D printer characterized in that it is repeatedly performed in the pre-printing area until the main printing start signal of the outline determining unit is output.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016210061A (en) * 2015-05-07 2016-12-15 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional molding apparatus
JP2017013288A (en) * 2015-06-29 2017-01-19 株式会社ミツトヨ Molding device, cross section measuring apparatus and cross section measuring method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8666142B2 (en) * 2008-11-18 2014-03-04 Global Filtration Systems System and method for manufacturing
CN106313529B (en) 2015-06-15 2018-08-31 三纬国际立体列印科技股份有限公司 The low melting material Method of printing of 3D printer
KR20170010140A (en) 2015-07-15 2017-01-26 포텍마이크로시스템(주) Apparatus for checking normal output of 3D printer
KR101720672B1 (en) 2015-07-20 2017-04-10 주식회사 이조 Apparatus spouting 3d printing material
KR20170028746A (en) * 2015-09-04 2017-03-14 한국전자통신연구원 3d complex apparatus with 3d scanning function and 3d printing function and method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016210061A (en) * 2015-05-07 2016-12-15 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional molding apparatus
JP2017013288A (en) * 2015-06-29 2017-01-19 株式会社ミツトヨ Molding device, cross section measuring apparatus and cross section measuring method

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