KR102191316B1 - 3D printing apparatus and method for adjusting possible spot size and area segmentation of freeform segments - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치 및 방법을 개시한다. 보다 구체적으로 본 발명은, 분할부가 영역분할 알고리즘에 의해 작업 대상을 분할하는 (a) 단계; 계산부가 분할된 각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 계산하는 (b) 단계; 제어부가 계산된 면적 및 복잡도에 따라 각 영역별 인쇄를 위한 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 (c) 단계; 및 경로설정부가 스팟사이즈별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 (d) 단계를 포함한다.
이에 본 발명에 따르면, 영역분할 알고리즘을 통해 작업영역을 분할하고, 분할한 영역의 면적 및 복잡도를 계산하며, 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하고, 결정된 스팟사이즈별로 주사경로를 재배열함으로써, 비정형부재에 대한 3D 프린팅의 전체 공정 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.The present invention discloses a 3D printing apparatus and method capable of dividing a region of an atypical member and adjusting the spot size. More specifically, the present invention comprises the steps of: (a) dividing a work object by a division unit by a region division algorithm; (B) calculating an area and a complexity of each divided area by a calculation unit; (C) determining, by the control unit, a spot size and a scan area for printing for each area according to the calculated area and complexity; And (d) rearranging the scanning path of the beam expander for each spot size by the path setting unit.
Accordingly, according to the present invention, by dividing the work area through the area division algorithm, calculating the area and complexity of the divided area, determining the spot size and the scan area, and rearranging the scanning path for each determined spot size, It can significantly shorten the overall process time of 3D printing.

Description

비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치 및 그 방법{3D printing apparatus and method for adjusting possible spot size and area segmentation of freeform segments}A 3D printing apparatus and method for adjusting possible spot size and area segmentation of freeform segments}

본 발명은 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 영역을 분할하고, 분할된 영역의 면적 및 복잡도를 계산하여 영역별로 정밀해야 하는 정도에 따라 가변된 스팟 사이즈별로 주사경로를 재배열함으로써, 정밀하면서도 공정 시간을 단축시키는 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing apparatus and method capable of dividing an area of an atypical member and adjusting the spot size, and a spot variable according to the degree to be precise for each area by dividing the area and calculating the area and complexity of the divided area. By rearranging the scanning paths for each size, it relates to a 3D printing method that is precise and shortens a process time.

3차원(3D) 프린팅은 설계로부터 임의의 형상에 대한 3차원 물체를 제조하기 위한 공정으로, 파우더, 플라스틱 가루, 액체 또는 실을 층으로 겹겹이 쌓아올리는 방식인 적층형 방식, 큰 덩어리를 깎아 조각하는 방식인 절삭형 방식이 있다.Three-dimensional (3D) printing is a process for manufacturing a three-dimensional object of an arbitrary shape from a design. A layered method, which is a method of stacking powder, plastic powder, liquid, or yarn in layers, and a method of carving out large chunks. There is a phosphorus cutting type method.

종래의 3D프린터의 주재료는 플라스틱이었지만, 이제는 3D프린터기가 널리 보급되어 여러 분야에 쓰이게 되었다. 그래서 재료도 초콜릿 등의 음식재료, 나일론, 금속, 세라믹 등으로 다양해졌고, 치아, 인공 관절 또는 두개골 등을 재조하는 의료 부분, 신발 또는 드레스 등을 재조하는 의류 부분, 수도관, 내외벽 또는 실내디자인 등을 재조하는 건축 부분 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.The main material of conventional 3D printers was plastic, but now 3D printers are widely used and used in various fields. Therefore, the materials have also been diversified into food materials such as chocolate, nylon, metal, ceramic, etc., and medical parts that make teeth, artificial joints or skulls, clothing parts that make shoes or dresses, water pipes, interior and exterior walls, or interior design, etc. It is used in a variety of fields, such as the architectural part that rebuilds it.

그러나, 종래의 3D 프린팅은 작업 영역의 변화 시 빔 스팟사이즈를 연속으로 가변시켜야만 하는 구조를 갖는다. 따라서, 한 layer 가공이 끝나고 다음 layer 가공시 스팟사이즈를 가변시키는 절차로 인해 전체 제작에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.However, the conventional 3D printing has a structure in which the beam spot size must be continuously varied when the working area is changed. Therefore, there is a problem that a lot of time is required for the entire production due to the procedure of varying the spot size during processing of the next layer after one layer processing is finished.

이에 본 출원인은 상기의 문제점을 고려하여 스팟사이즈 조절에 따른 인쇄대상 영역을 면적, 복잡도 및 단순영역인지 여부에 따라 분할하여 빔익스팬더로 레이저를 가변하고, 분할한 영역에 따라 스팟사이즈를 조절하여 3D 프린팅의 전체 공정 시간을 현저히 단축키는 본 발명을 착안하게 되었다.Accordingly, the applicant of the present invention divides the area to be printed according to the spot size adjustment according to the area, complexity, and whether it is a simple area in consideration of the above problems, and changes the laser with a beam expander, and adjusts the spot size according to the divided area. The remarkably short cut to the entire process time of printing came to mind the present invention.

한국등록특허 제10-1518087호Korean Patent Registration No. 10-1518087

본 발명의 목적은, 영역분할 알고리즘을 통해 작업영역을 분할하고, 분할한 영역의 면적 및 복잡도를 계산하며, 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하고, 결정된 스팟사이즈별로 주사경로를 재배열함으로써, 비정형부재에 대한 3D 프린팅의 전체 공정 시간을 현저히 단축시키는데 있다.An object of the present invention is to divide a work area through an area division algorithm, calculate the area and complexity of the divided area, determine the spot size and scan area, and rearrange the scanning paths for each of the determined spot sizes. It is to significantly shorten the overall process time of 3D printing.

세부적으로 본 발명은, 작업 대상 중에 단순한 영역은 스팟사이즈를 크게 가져가 빠르게 레이저를 조사하고, 복잡하고 정밀도가 필요한 영역은 레이저 스팟사이즈를 작게 가져가 세밀하게 조사 즉, 작업 대상의 최하/최상단부, 내부/테두리, 및 곡면 등으로 작업 영역을 분할함으로써, 빔익스팬더 이송을 최소화하여 비정형부재에 대한 3D 프린팅의 전체 공정 시간을 현저히 단축시키는데 있다.In detail, the present invention provides a quick laser irradiation with a large spot size for a simple area among a work object, and a small laser spot size for a complex and precise area, that is, the bottom/top end of the work target. , By dividing the work area into an inner/border, and a curved surface, etc., to minimize the transfer of the beam expander and significantly shorten the entire process time of 3D printing for atypical members.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치는, 기 설정된 영역분할 기준값에 부합하도록 작업 대상을 분할하는 분할부; 분할된 각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 계산하는 계산부; 계산된 면적 및 복잡도에 따라 각 영역별 인쇄를 위한 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 제어부; 및 결정된 스팟사이즈별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 경로설정부를 포함하되,In order to achieve the above object, a 3D printing apparatus capable of dividing an area of an atypical member and adjusting a spot size according to an exemplary embodiment of the present invention includes: a dividing unit for dividing a work object to meet a preset area division reference value; A calculation unit that calculates the area and complexity of each divided area; A control unit for determining a spot size and a scan area for printing for each area according to the calculated area and complexity; And a path setting unit rearranging the scanning path of the beam expander according to the determined spot size,

분할부는 업로드된 작업 대상 이미지의 외곽선을 스캔하여 단면을 추출하고, 추출한 단면을 기 설정된 기준에 따라 분할하여 영역정보를 생성하고, 계산부는 영역정보를 스캔하여 분할된 영역의 면적 및 복잡도 계산을 통해 계산정보를 생성하며, 제어부는 계산정보로부터 분할된 영역의 면적 값, 복잡도 값 및 단순도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하고, 경로설정부는 제어부에 의해 결정된 스팟사이즈 및 스캔영역에 따라 동일한 스팟사이즈로 설정된 영역별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 것을 특징으로 한다.The division unit scans the outline of the uploaded work target image to extract the section, divides the extracted section according to a preset standard to generate area information, and the calculation unit scans the area information and calculates the area and complexity of the divided area. Calculation information is generated, and the control unit determines the spot size and scan area by extracting from the calculation information to which range the area value, complexity value, and simplicity value of the divided area belong to a preset range, and the path setting unit It is characterized in that the scanning paths of the beam expander are rearranged for each area set to the same spot size according to the spot size and the scan area determined by the control unit.

전술한 장치를 기반으로 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법은, 분할부가 영역분할 알고리즘에 의해 작업 대상을 분할하는 (a) 단계; 계산부가 분할된 각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 계산하는 (b) 단계; 제어부가 계산된 면적 및 복잡도에 따라 각 영역별 인쇄를 위한 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 (c) 단계; 및 경로설정부가 스팟사이즈별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 (d) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention based on the above-described apparatus, a 3D printing method capable of segmenting a region and adjusting a spot size of an atypical member includes the steps of: (a) in which a segmentation unit divides a work object using an area segmentation algorithm; (B) calculating an area and a complexity of each divided area by a calculation unit; (C) determining, by the control unit, a spot size and a scan area for printing for each area according to the calculated area and complexity; And (d) rearranging the scanning paths of the beam expander for each spot size by the path setting unit.

바람직하게는 (a) 단계는 분할부가 업로드된 작업 대상 이미지의 외곽선을 스캔하여 단면을 추출하는 (a-1) 단계; 및 분할부가 추출한 단면을 기 설정된 기준에 따라 분할하여 영역정보를 생성하는 (a-2) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (a) includes the step (a-1) of extracting a cross section by scanning the outline of the image to which the segment is uploaded; And (a-2) generating region information by dividing the section extracted by the division unit according to a preset criterion.

(b) 단계는 계산부가 분할부로부터 영역정보를 인가받는 (b-1) 단계; 계산부가 영역정보로부터 분할된 영역의 직각면/경사면/돌출면의 크기와 개수가 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성하는 (b-2) 단계; 계산부가 영역정보로부터 분할된 영역의 강도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성하는 (b-3)단계; 및 계산부가 영역정보로부터 분할된 영역의 홈 개수 또는 크기 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성하는 (b-4) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Step (b) includes the step (b-1) in which the calculation unit receives the area information from the division unit; (B-2) generating calculation information by extracting a range in which the size and number of the right angled surface/inclined surface/protruding surface of the divided area from the area information belongs to a preset range; (B-3) generating calculation information by extracting, by the calculation unit, which range the intensity value of the divided area belongs to based on a preset range from the area information; And (b-4) generating the calculation information by extracting the number of grooves or the size value of the divided region from the region information to a range based on a preset range.

(c) 단계는 제어부가 계산부로부터 계산정보를 인가받는 (c-1) 단계; 제어부가 계산정보로부터 분할된 영역의 면적 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 (c-2) 단계; 제어부가 계산정보로부터 분할된 영역의 복잡도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 (c-3) 단계; 및 제어부가 계산정보로부터 분할된 영역의 단순도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 (c-4) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Step (c) includes the step (c-1) of the control unit receiving calculation information from the calculation unit; (C-2) determining a spot size and a scan area by extracting the area value of the divided area from the calculation information into which range based on a preset range; (C-3) determining, by the control unit, a spot size and a scan area by extracting a range in which the complexity value of the divided area belongs to a preset range based on a preset range; And (c-4) determining, by the control unit, a spot size and a scan area by extracting from the calculation information a range in which the simplicity value of the divided area belongs to a preset range.

(d) 단계는 경로설정부가 제어부로부터 결정된 스팟사이즈 및 스캔영역을 인가받는 (d-1) 단계; 경로설정부가 동일한 스캔영역별로 스팟사이즈를 매칭시키는 (d-2) 단계; 및 경로설정부가 동일한 스팟사이즈로 매칭된 스캔영역들을 순차적으로 재배열하는 (d-3) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Step (d) includes: (d-1) receiving, by the path setting unit, the spot size and the scan area determined from the control unit; (D-2) matching the spot size for each of the same scan areas by the path setting unit; And (d-3) sequentially rearranging the scan areas matched with the same spot size by the path setting unit.

본 발명에 따르면, 영역분할 알고리즘을 통해 작업영역을 분할하고, 분할한 영역의 면적 및 복잡도를 계산하며, 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하고, 결정된 스팟사이즈별로 주사경로를 재배열함으로써, 비정형부재에 대한 3D 프린팅의 전체 공정 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.According to the present invention, by dividing the working area through the area division algorithm, calculating the area and complexity of the divided area, determining the spot size and the scan area, and rearranging the scanning paths for each determined spot size, It is possible to significantly shorten the overall process time of 3D printing.

세부적으로 본 발명은, 작업 대상 중에 단순한 영역은 스팟사이즈를 크게 가져가 빠르게 레이저를 조사하고, 복잡하고 정밀도가 필요한 영역은 레이저 스팟사이즈를 작게 가져가 세밀하게 조사 즉, 작업 대상의 최하/최상단부, 내부/테두리, 및 곡면 등으로 작업 영역을 분할함으로써, 빔익스팬더 이송을 최소화하여 비정형부재에 대한 3D 프린팅의 전체 공정 시간을 현저히 단축시키는데 있다.In detail, the present invention provides a quick laser irradiation with a large spot size for a simple area among a work object, and a small laser spot size for a complex and precise area, that is, the bottom/top end of the work target. , By dividing the work area into an inner/border, and a curved surface, etc., to minimize the transfer of the beam expander and significantly shorten the entire process time of 3D printing for atypical members.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S100단계의 세부과정을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S200단계의 세부과정을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S300단계의 세부과정을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S400단계의 세부과정을 도시한 순서도.The following drawings appended in the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later, so the present invention is described in such drawings. It is limited to and should not be interpreted.
1 is a block diagram showing a 3D printing apparatus capable of dividing a region and adjusting a spot size of an atypical member according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing a 3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of an atypical member according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart showing a detailed process of step S100 of a 3D printing method capable of segmenting a region of an atypical member and adjusting a spot size according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a detailed process of step S200 of a 3D printing method capable of segmenting a region of an atypical member and adjusting a spot size according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing a detailed process of step S300 of the 3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of an atypical member according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart showing a detailed process of step S400 of a 3D printing method capable of segmenting a region of an atypical member and adjusting a spot size according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals shown in each drawing indicate members that perform substantially the same function.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Objects and effects of the present invention may be naturally understood or more apparent by the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치(100)를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a 3D printing apparatus 100 capable of dividing an area of an atypical member and adjusting a spot size according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예가 적용되는 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치(100)는, 기 설정된 영역분할 기준값에 부합하도록 작업 대상을 분할하는 분할부(102)와, 분할된 각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 계산하는 계산부(104)와, 계산된 면적 및 복잡도에 따라 각 영역별 인쇄를 위한 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 제어부(106), 및 스팟사이즈별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 경로설정부(108)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a 3D printing apparatus 100 capable of adjusting area division and spot size of an atypical member to which an embodiment of the present invention is applied is a division unit 102 that divides a work object to meet a preset area division reference value. Wow, a calculation unit 104 that calculates an area and complexity for each divided area, a control unit 106 that determines a spot size and a scan area for printing for each area according to the calculated area and complexity, and a spot size It is configured to include a path setting unit 108 rearranging the scanning path of the beam expander for each.

구체적으로, 분할부(102)는 업로드된 작업 대상 이미지의 외곽선을 스캔하여 단면을 추출하고, 추출한 단면을 기 설정된 기준에 따라 분할하여 영역정보를 생성한다.Specifically, the dividing unit 102 scans the outline of the uploaded work target image to extract a cross section, and divides the extracted cross section according to a preset criterion to generate region information.

이때, 영역정보 생성은 작업 대상의 강도, 두께, 홈/홀의 크기와 개수, 또는 직각면/경사면/돌출면의 크기와 개수 중에 어느 하나의 값을 기준으로 분할하여 생성된다.In this case, the area information generation is generated by dividing based on any one of the strength, thickness, the size and number of grooves/holes, or the size and number of right-angled surfaces/inclined surfaces/protrusions.

예컨대, 업로드된 작업 대상 이미지의 특정 부분의 강도를 달리해야 하는 경우, 강도 차이가 있는 부분을 서로 다른 영역으로 분류하고, 특정 부분의 두께 차이가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 두께 차이가 있는 부분을 서로 다른 영역으로 분류할 수 있다.For example, if the intensity of a specific part of the uploaded work target image needs to be different, the part with the difference in intensity is classified into different regions, and if the difference in thickness of the specific part exceeds a preset value, the part with the thickness difference Can be classified into different areas.

계산부(104)는 분할부(102)로부터 인가받은 영역정보를 스캔하여 각각 영역에 대한 면적 및 복잡도 계산을 통해 계산정보를 생성한다. The calculation unit 104 scans the area information applied from the division unit 102 and generates calculation information through area and complexity calculations for each area.

이때, 계산정보는 각 영역에 대한 면적, 강도, 두께, 홈/홀의 크기와 개수와, 또는 직각면/경사면/돌출면의 크기와 개수를 고려하여 생성한다.At this time, the calculation information is generated in consideration of the area, strength, thickness, size and number of grooves/holes for each area, or the size and number of right-angled surfaces/inclined surfaces/protruding surfaces.

예컨대, 계산부(104)는 분할된 영역의 직각면/경사면/돌출면의 크기와 개수가 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하고, 분할된 영역의 강도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하며, 분할된 영역의 홈 개수 또는 크기와 기 설정된 홈 개수 또는 크기 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성할 수 있다.For example, the calculation unit 104 extracts to which range the size and number of the right angled surface/inclined surface/protruding surface of the divided area belongs to a preset range, and the intensity value of the divided area is based on a preset range. By extracting which range belongs to, and extracting which range the number or size of the grooves in the divided area and the number or size of the preset grooves belong to the preset range, calculation information may be generated.

제어부(106)는 계산부(104)로부터 인가받은 계산정보로부터 분할된 영역의 면적 값, 복잡도 값 및 단순도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정한다.The control unit 106 determines the spot size and scan area by extracting the area value, the complexity value, and the simplicity value of the divided area from the calculation information received from the calculation unit 104 based on a preset range. do.

이때, 복잡도 또는 단순도는 작업 대상의 최하/최상단부, 내부/테두리, 및 곡면 등의 유무나 개수를 기준으로 결정할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.In this case, the complexity or simplicity may be determined based on the presence or number of the bottom/top end, the inner/border, and the curved surface of the object to be worked on, but the exemplary embodiment of the present invention is not limited thereto.

예컨대, 분할한 영역이 영역1 내지 영역7인 경우, 기 설정된 기준보다 면적이 작은 영역인 영역2, 영역5 및 영역7은 300㎛의 스팟사이즈로 설정하고, 기 설정된 기준보다 복잡도가 높은 영역3은 100㎛의 스팟사이즈로 설정하며, 기 설정된 기준보다 단순도가 낮은 영역1 및 영역4는 500㎛의 스팟사이즈로 설정할 수 있다.For example, if the divided areas are areas 1 to 7, areas 2, 5, and 7 that are areas smaller than a preset reference are set to a spot size of 300 μm, and areas 3 with higher complexity than the preset reference Is set to a spot size of 100 μm, and areas 1 and 4 having a lower simplicity than a preset standard may be set to a spot size of 500 μm.

경로설정부(108)는 제어부(106)에 의해 결정된 스팟사이즈 및 스캔영역에 따라 동일한 스팟사이즈로 설정된 영역별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열한다.The path setting unit 108 rearranges the scanning path of the beam expander for each area set to the same spot size according to the spot size and scan area determined by the control unit 106.

예컨대, 제어부(106)에 의해 영역2, 영역5 및 영역7 / 영역3 / 영역1 및 영역4의 3개 스캔영역이 분류된 경우, 경로설정부(108)가 빔익스팬더의 주사경로를 '영역1->영역4->영역6->영역3->영역2->영역5->영역7'의 순서로 재배열할 수 있다.For example, when three scan areas of area 2, area 5 and area 7 / area 3 / area 1 and area 4 are classified by the control unit 106, the path setting unit 108 sets the scanning path of the beam expander to'area. It can be rearranged in the order of 1->area 4->area 6->area 3->area 2->area 5->area 7'.

이러한 제어부(106)의 스캔영역 및 스팟사이즈 결정과, 경로설정부(108)의 빔익스팬더 주사경로 재배열은 계산부(104)가 작업대상에 대한 영역정보를 스캔하여 각각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 고려한 계산정보에 따라 변경될 수 있다.The determination of the scan area and spot size by the control unit 106 and rearrangement of the beam expander scan path by the path setting unit 108 are performed by the calculation unit 104 scanning area information for the work object, and thus the area and complexity of each area. It can be changed according to the calculation information taking into account.

즉, 종래의 알고리즘에 의하면 영역 변화 시 하나의 레이어 가공이 끝나고 다음 레이어 가공시 스팟사이즈를 가변시키는 절차를 지속적으로 수행해야만 했으나, 본 발명의 일실시예에 따르면 스팟사이즈별로 주사경로를 재배열해 가공하기 때문에 빔익스팬더 이송을 최소화하여 비정형부재에 대한 3D 프린팅의 전체 공정 시간을 현저히 단축할 수 있다.That is, according to the conventional algorithm, one layer processing has to be completed when the area is changed, and the procedure of changing the spot size when processing the next layer has to be continuously performed, but according to an embodiment of the present invention, the scanning path is rearranged for each spot size. Because of the processing, the transfer of the beam expander can be minimized, and the overall process time of 3D printing for the atypical member can be significantly shortened.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, referring to FIG. 2, a 3D printing method capable of dividing a region of an atypical member and adjusting a spot size according to an embodiment of the present invention will be described below.

먼저, 분할부(102)가 영역분할 알고리즘에 의해 작업 대상을 분할한다(S100). First, the dividing unit 102 divides the work object according to the area division algorithm (S100).

이어서, 계산부(104) 분할된 각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 계산한다(S200).Subsequently, the calculation unit 104 calculates the area and complexity of each divided area (S200).

뒤이어, 제어부(106)가 계산된 면적 및 복잡도에 따라 각 영역별 인쇄를 위한 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정한다(S300).Subsequently, the control unit 106 determines a spot size and a scan area for printing for each area according to the calculated area and complexity (S300).

그리고, 경로설정부(108)가 스팟사이즈별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열한다(S400).Then, the path setting unit 108 rearranges the scanning paths of the beam expander for each spot size (S400).

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S100단계의 세부과정에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, a detailed process of step S100 of the 3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of the atypical member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

먼저, 분할부(102)가 업로드된 작업 대상 이미지의 외곽선을 스캔하여 단면을 추출한다(S102).First, the division unit 102 scans the outline of the uploaded work target image to extract a cross section (S102).

그리고, 분할부(102)가 추출한 단면을 기 설정된 기준에 따라 분할하여 영역정보를 생성한다(S104).Then, region information is generated by dividing the section extracted by the division unit 102 according to a preset reference (S104).

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S200단계의 세부과정에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, a detailed process of step S200 of the 3D printing method in which the area division and spot size of the atypical member can be adjusted according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

제S100단계 이후, 계산부(104)가 분할부(102)로부터 영역정보를 인가받는다(S202).After step S100, the calculation unit 104 receives the area information from the division unit 102 (S202).

이어서, 계산부(104)가 영역정보로부터 분할된 영역의 직각면/경사면/돌출면의 크기와 개수가 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성한다(S204).Subsequently, the calculation unit 104 extracts from the area information to which range the size and number of the right-angled surface/inclined surface/protruding surface of the divided area belongs to a preset range, and generates calculation information (S204).

뒤이어, 계산부(104)가 영역정보로부터 분할된 영역의 강도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성한다(S206).Subsequently, the calculation unit 104 extracts which range the intensity value of the divided area falls from the area information based on a preset range, and generates calculation information (S206).

그리고, 계산부(104)가 영역정보로부터 분할된 영역의 홈 개수 또는 크기 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성한다(S208).Then, the calculation unit 104 extracts from the area information to which range the number of grooves or the size value of the divided area belongs to a predetermined range based on a preset range, and generates calculation information (S208).

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S300단계의 세부과정에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, a detailed process of step S300 of the 3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of an atypical member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

제S200단계 이후, 제어부(106)가 계산부(104)로부터 계산정보를 인가받는다(S302).After step S200, the control unit 106 receives calculation information from the calculation unit 104 (S302).

이어서, 제어부(106)가 계산정보로부터 분할된 영역의 면적 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정한다(S304).Subsequently, the control unit 106 determines a spot size and a scan area by extracting which range the area value of the divided area belongs to based on a preset range (S304).

뒤이어, 제어부(106)가 계산정보로부터 분할된 영역의 복잡도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정한다(S306).Subsequently, the control unit 106 determines a spot size and a scan area by extracting from the calculation information to which range the complexity value of the divided area belongs to a preset range (S306).

그리고, 제어부(106)가 계산정보로부터 분할된 영역의 단순도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정한다(S308).Then, the control unit 106 determines a spot size and a scan area by extracting from the calculation information to which range the simplicity value of the divided area belongs to a preset range (S308).

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법의 제S400단계의 세부과정에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, a detailed process of step S400 of the 3D printing method in which area division and spot size of an atypical member can be adjusted according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.

제S300단계 이후, 경로설정부(108)가 제어부(106)로부터 결정된 스팟사이즈 및 스캔영역을 인가받는다(S402).After step S300, the path setting unit 108 receives the spot size and scan area determined from the control unit 106 (S402).

이어서, 경로설정부(108)가 동일한 스캔영역별로 스팟사이즈를 매칭시킨다(S404).Subsequently, the path setting unit 108 matches the spot size for each of the same scan areas (S404).

그리고, 경로설정부(108)가 동일한 스팟사이즈로 매칭된 스캔영역들을 순차적으로 재배열한다(S406).Then, the path setting unit 108 sequentially rearranges the matched scan areas with the same spot size (S406).

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through exemplary embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. will be. Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should be determined by all changes or modifications derived from the claims and the concept of equality as well as the claims to be described later.

100: 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치
102: 분할부
104: 계산부
106: 제어부
108: 경로설정부100: 3D printing device capable of dividing the area of the irregular member and adjusting the spot size
102: division
104: calculation unit
106: control unit
108: route setting unit

Claims (6)

기 설정된 영역분할 기준값에 부합하도록 작업 대상을 분할하는 분할부;
분할된 각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 계산하는 계산부;
계산된 면적 및 복잡도에 따라 각 영역별 인쇄를 위한 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 제어부; 및
결정된 스팟사이즈별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 경로설정부를 포함하되,
상기 분할부는 업로드된 작업 대상 이미지의 외곽선을 스캔하여 단면을 추출하고, 추출한 단면을 기 설정된 기준에 따라 분할하여 영역정보를 생성하고,
상기 계산부는 상기 영역정보를 스캔하여 분할된 영역의 직각면/경사면/돌출면의 크기와 개수가 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하고, 분할된 영역의 강도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하며, 분할된 영역의 홈 개수 또는 크기와 기 설정된 홈 개수 또는 크기 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성하고,
상기 제어부는 상기 계산정보로부터 분할된 영역의 면적 값, 복잡도 값 및 단순도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하고,
상기 경로설정부는 상기 제어부에 의해 결정된 스팟사이즈 및 스캔영역에 따라 동일한 스팟사이즈로 설정된 영역별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 것을 특징으로 하는 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 장치.A dividing unit for dividing a work object to meet a preset area dividing reference value;
A calculation unit that calculates the area and complexity of each divided area;
A control unit for determining a spot size and a scan area for printing for each area according to the calculated area and complexity; And
Including a path setting unit rearranging the scanning path of the beam expander for each determined spot size,
The dividing unit scans the outline of the uploaded work target image to extract a section, divides the extracted section according to a preset standard to generate area information,
The calculation unit scans the area information and extracts a range in which the size and number of a right angle surface/inclined surface/protrusion surface of the divided area falls within a preset range, and the intensity value of the divided area is a preset range. It extracts which range belongs to the standard, and generates calculation information by extracting which range the number or size of grooves in the divided area and the preset number or size value of the grooves belong to the preset range,
The control unit determines a spot size and a scan area by extracting from the calculation information to which range the area value, complexity value, and simplicity value of the divided area belong to a preset range,
The path setting unit rearranges the scanning path of the beam expander for each area set to the same spot size according to the spot size and the scan area determined by the control unit. . (a) 분할부가 영역분할 알고리즘에 의해 작업 대상을 분할하는 단계;
(b) 계산부가 분할된 각 영역에 대한 면적 및 복잡도를 계산하는 단계;
(c) 제어부가 계산된 면적 및 복잡도에 따라 각 영역별 인쇄를 위한 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 단계; 및
(d) 경로설정부가 스팟사이즈별로 빔익스팬더의 주사경로를 재배열하는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계는,
(b-1) 계산부가 분할부로부터 영역정보를 인가받는 단계;
(b-2) 계산부가 영역정보로부터 분할된 영역의 직각면/경사면/돌출면의 크기와 개수가 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성하는 단계;
(b-3) 계산부가 영역정보로부터 분할된 영역의 강도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성하는 단계; 및
(b-4) 계산부가 영역정보로부터 분할된 영역의 홈 개수 또는 크기 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 계산정보를 생성하는 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법.(a) dividing, by a division unit, a work object by a region division algorithm;
(b) calculating an area and complexity of each divided area by a calculation unit;
(c) determining, by the control unit, a spot size and a scan area for printing for each area according to the calculated area and complexity; And
(d) including the step of rearranging the scanning path of the beam expander for each spot size by the path setting unit,
The step (b),
(b-1) receiving, by the calculation unit, region information from the division unit;
(b-2) generating calculation information by extracting, by a calculation unit, from the area information, a range in which the size and number of the right angled surface/inclined surface/protruding surface of the divided area falls within a preset range;
(b-3) generating calculation information by extracting, by a calculation unit, from the region information, whether the intensity value of the divided region falls within a range based on a preset range; And
(b-4) A step of generating calculation information by extracting the range of the number of grooves or the size value of the divided area from the area information based on a preset range.
3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of the atypical member, comprising: a. 제2항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a-1) 분할부가 업로드된 작업 대상 이미지의 외곽선을 스캔하여 단면을 추출하는 단계; 및
(a-2) 분할부가 추출한 단면을 기 설정된 기준에 따라 분할하여 영역정보를 생성하는 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법.The method of claim 2,
The step (a),
(a-1) extracting a cross section by scanning an outline of the image to which the division unit is uploaded; And
(a-2) The step of generating area information by dividing the section extracted by the division unit according to a preset standard.
3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of the atypical member, comprising: a. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-1) 제어부가 계산부로부터 계산정보를 인가받는 단계;
(c-2) 제어부가 계산정보로부터 분할된 영역의 면적 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 단계;
(c-3) 제어부가 계산정보로부터 분할된 영역의 복잡도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 단계; 및
(c-4) 제어부가 계산정보로부터 분할된 영역의 단순도 값이 기 설정된 범위를 기준으로 어느 범위에 속하는지 추출하여 스팟사이즈 및 스캔영역을 결정하는 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법.The method of claim 2,
The step (c),
(c-1) receiving, by the control unit, calculation information from the calculation unit;
(c-2) determining, by the control unit, a spot size and a scan area by extracting from the calculation information to which range the area value of the divided area belongs to a preset range;
(c-3) determining, by the control unit, a spot size and a scan area by extracting from the calculation information to which range the complexity value of the divided area belongs to a preset range; And
(c-4) A step of determining the spot size and scan area by extracting from the calculation information to which range the simplicity value of the divided area belongs to a preset range.
3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of the atypical member, comprising: a. 제2항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
(d-1) 경로설정부가 제어부로부터 결정된 스팟사이즈 및 스캔영역을 인가받는 단계;
(d-2) 경로설정부가 동일한 스캔영역별로 스팟사이즈를 매칭시키는 단계; 및
(d-3) 경로설정부가 동일한 스팟사이즈로 매칭된 스캔영역들을 순차적으로 재배열하는 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 비정형부재의 영역분할과 스팟사이즈 조절이 가능한 3D 프린팅 방법.The method of claim 2,
The step (d),
(d-1) receiving, by the path setting unit, the spot size and the scan area determined from the control unit;
(d-2) matching the spot size by the same scan area by the path setting unit; And
(d-3) The step of sequentially rearranging the scan areas matched with the same spot size by the path setting unit
3D printing method capable of adjusting the area division and spot size of the atypical member, comprising: a.
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