KR102193410B1 - Method for 3d printing-based maintenance for partial breakage of part considering smoothing damaged surface - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부품 검색 및 수리 장치와 방법, 그리고 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부품 검색 및 수리 장치는 파손 부위의 표면을 연마하여 해당 파손 부위가 전처리된 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 점군 데이터 입력부; 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부; 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부; 상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for searching for and repairing parts, and to a system for maintaining parts based on 3D printing. According to an embodiment of the present invention, the parts search and repair apparatus includes: a point group data input unit for receiving point group data obtained by three-dimensional scanning of a damaged part, which has been pretreated, by polishing a surface of a damaged part; A 3D model search unit for searching for an original 3D model corresponding to the damaged part in a parts database based on the damaged part point group data; A shape error calculation unit that calculates a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model; A partial three-dimensional model generation unit for generating a partial three-dimensional model of the pre-processed damaged portion of the damaged part based on the shape error; And an output unit that outputs information on the partial 3D model.
Description
본 발명은 파손 부위의 전처리를 고려한 3D 프린팅 기반 부품의 부분 파손 유지보수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a partial damage maintenance method for parts based on 3D printing in consideration of the pretreatment of the damaged area.
3차원의 도면 데이터를 이용하여 입체적인 물품을 만들어 내는 3D 프린팅은 항공이나 자동차와 같은 제조업뿐만 아니라 의료, 건설, 소매, 식품, 의류 산업 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 일반적으로 3D 프린터는 주재료로 플라스틱 소재를 많이 이용하나, 다양한 산업 분야에서 3D 프린터의 활용 가능성에 주목하면서 플라스틱 소재 외에도 고무, 금속, 세라믹과 같은 다양한 소재가 이용되고 있다.3D printing, which creates three-dimensional articles using three-dimensional drawing data, is used not only in manufacturing industries such as aviation and automobiles, but also in various fields such as medical, construction, retail, food, and clothing industries. In general, 3D printers use plastic materials as their main material, but various materials such as rubber, metal, and ceramics are used in addition to plastic materials while paying attention to the possibility of using 3D printers in various industries.
이와 같이 3D 프린팅은 3차원의 물건을 제작하여 활용하는 모든 분야에서 활용 가능하다.In this way, 3D printing can be used in all fields that produce and utilize 3D objects.
본 발명의 실시예는 3D 프린팅을 이용하여 부분적으로 파손된 부품을 유지보수하기 위한 파손 부위의 전처리를 고려한 3D 프린팅 기반 부품의 부분 파손 유지보수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for maintaining partial damage of parts based on 3D printing in consideration of pre-treatment of damaged parts for maintaining parts that are partially damaged using 3D printing.
본 발명의 실시예는 부품 제작 설비나 장치가 없는 원격지에서 부품 파손이 발생하였을 때 3D 프린팅 장비로 부품의 파손 부위를 신속하게 유지보수하기 위한 파손 부위의 전처리를 고려한 3D 프린팅 기반 부품의 부분 파손 유지보수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The embodiment of the present invention is to maintain partial damage of parts based on 3D printing considering pre-treatment of damaged parts to quickly maintain parts damaged by 3D printing equipment when parts are damaged in a remote location without parts manufacturing facilities or devices. It aims to provide a repair method.
나아가, 본 발명의 실시예는 곡면을 갖는 부분 파손 부위를 유지보수하기 위한 파손 부위의 전처리를 고려한 3D 프린팅 기반 부품의 부분 파손 유지보수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, it is an object of the present invention to provide a method for maintaining partial damage of parts based on 3D printing in consideration of pre-treatment of damaged parts for maintenance of parts having a curved surface.
또한, 본 발명의 실시예는 형상 오차를 정밀하게 측정하기 위한 파손 부위의 전처리를 고려한 3D 프린팅 기반 부품의 부분 파손 유지보수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for maintaining partial damage of parts based on 3D printing in consideration of pre-treatment of damaged parts in order to accurately measure shape errors.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부품 검색 및 수리 장치는 파손 부위의 표면을 연마하여 해당 파손 부위가 전처리된 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 점군 데이터 입력부; 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부; 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부; 상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the parts search and repair apparatus includes: a point group data input unit for receiving point group data obtained by three-dimensional scanning of a damaged part, which has been pretreated, by polishing a surface of a damaged part; A 3D model search unit for searching for an original 3D model corresponding to the damaged part in a parts database based on the damaged part point group data; A shape error calculation unit that calculates a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model; A partial three-dimensional model generation unit for generating a partial three-dimensional model of the pre-processed damaged portion of the damaged part based on the shape error; And an output unit that outputs information on the partial 3D model.
상기 부품 검색 및 수리 장치는: 사용자로부터 상기 파손 부품의 분류체계 정보를 입력받는 사용자 입력부를 더 포함하고, 상기 3차원 모델 검색부는: 상기 분류체계 정보에 따라 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.The parts search and repair device further includes: a user input unit for receiving classification system information of the damaged part from a user, and the 3D model search unit: corresponding to the damaged part in the parts database according to the classification system information You can search for a 3D model of the original part.
상기 3차원 모델 검색부는: 상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하고, 상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하고, 상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되고, 상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.The 3D model search unit: acquires a first correlation between points included in the damaged part point group data, generates a first histogram based on the first correlation, and is stored in the first histogram and the parts database. The difference between the second histograms for the original part 3D model is calculated, the second histogram is generated based on a second correlation between sample points obtained by sampling the original part 3D model stored in the parts database, and Based on the difference, a 3D model of an original part having a shape similar to that of the damaged part may be searched in the parts database.
상기 3차원 모델 검색부는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하고, 상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하고, 상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하고, 상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포일 수 있다.The 3D model search unit: generates a first image viewed from at least one direction of the damaged part point group data, extracts a first image gradient from the first image, and obtains a first direction distribution of the first image gradient And, comparing the first direction distribution with the second direction distribution of the original part 3D model stored in the parts database, and searching for an original part 3D model similar in shape to the damaged part in the parts database, and the second direction The distribution may be a direction distribution of a second image gradient extracted from a second image viewed from at least one direction of the original part 3D model stored in the parts database.
상기 사용자 입력부는: 상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치를 사용자로부터 입력받고, 상기 형상 오차 계산부는: 상기 입력받은 위치에서 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산할 수 있다.The user input unit: receives the damaged part point group data or a position to calculate a shape error in the original part 3D model from a user, and the shape error calculation unit: the damaged part point group data and the original part 3 at the input position Shape errors between dimensional models can be calculated.
상기 사용자 입력부는: 상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 둘 이상의 위치를 사용자로부터 입력받고, 상기 형상 오차 계산부는: 상기 입력받은 위치 간의 치수를 더 계산할 수 있다.The user input unit: receives two or more positions in the damaged part point group data or the original part 3D model from a user, and the shape error calculation unit: may further calculate a dimension between the received positions.
상기 형상 오차 계산부는: 상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하고, 상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산할 수 있다.The shape error calculation unit: obtains original part point group data by point sampling the original part 3D model, and calculates a distance between a point belonging to the original part point group data and a point belonging to the damaged part point group data.
상기 형상 오차 계산부는 상기 거리를 계산하기 전, 상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시킬 수 있다.The shape error calculation unit determines the main axis of the damaged part point group data and the main axis of the original part point group data before calculating the distance, and the damaged part so that the main axes of the damaged part point group data and the original part point group data coincide. Move and rotate at least one of the point group data and the original part point group data, and move at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that an error between the damaged part point group data and the original part point group data is minimized. And can be rotated.
상기 부분 3차원 모델 생성부는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하고, 3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.The partial 3D model generation unit: generates a 3D model of a damaged part, which is a 3D model of the damaged part, based on the point group data of the damaged part, and in the object area occupied by the original part 3D model in a 3D space, the The partial 3D model may be generated by removing an object area occupied by the broken 3D model.
상기 부분 3차원 모델 생성부는: 상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하고, 상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.The partial 3D model generation unit: identifies the damaged part point group data whose distance exceeds a preset allowable value from the damaged part point group data, and based on the damaged part part point group data and the original part 3D model You can create a three-dimensional model.
상기 부분 3차원 모델 생성부는: 상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하고, 상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.The partial 3D model generation unit: determines a first point included in the damaged part partial point group data and a second point closest to the first point on the original part 3D model, and the first and second points are The partial 3D model may be generated by calculating a 3D model positioned on the boundary surface.
본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법은 파손 부위의 표면을 연마하여 해당 파손 부위가 전처리된 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 단계; 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계; 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계; 상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계; 및 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.A method for searching and repairing parts according to an embodiment of the present invention includes the steps of: receiving a point group data of a damaged part obtained by three-dimensional scanning of a damaged part in which the damaged part is pretreated by polishing the surface of the damaged part; Searching an original part 3D model corresponding to the damaged part in a parts database based on the damaged part point group data; Calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model; Generating a partial 3D model of the pretreated damaged part of the damaged part based on the shape error; And outputting information on the partial 3D model.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하는 단계; 상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하는 단계; 상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되는 단계; 및 상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함할 수 있다.The step of searching for the original 3D model of a part may include: obtaining a first correlation between points included in the damaged part point group data; Generating a first histogram based on the first correlation; Calculate a difference between the first histogram and a second histogram with respect to the original part 3D model stored in the parts database, wherein the second histogram is a difference between sample points obtained by sampling the original part 3D model stored in the parts database. 2 generated based on the correlation; And searching for a 3D model of an original part having a shape similar to that of the damaged part in the parts database based on the difference.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하는 단계; 상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하는 단계; 상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하는 단계; 상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포일 수 있다.The step of searching for the original 3D model of the part may include: generating a first image of the damaged part point group data viewed from at least one direction; Extracting a first image gradient from the first image; Obtaining a first direction distribution of the first image gradient; Comparing the first direction distribution with a second direction distribution of the original part 3D model stored in the parts database, and searching for an original part 3D model similar in shape to the damaged part in the parts database, wherein the first The two-way distribution may be a direction distribution of a second image gradient extracted from a second image viewed from at least one direction of the original part 3D model stored in the parts database.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는: 상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the shape error may include: obtaining original part point group data by point sampling the original part 3D model; And calculating a distance between a point belonging to the original part point group data and a point belonging to the damaged part point group data.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는 상기 거리를 계산하는 단계 전, 상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하는 단계; 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계; 및 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the shape error may include determining a main axis of the damaged part point group data and a main axis of the original part point group data before calculating the distance; Moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that the main axes of the damaged part point group data and the original part point group data coincide; And moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that an error between the damaged part point group data and the original part point group data is minimized.
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하는 단계; 및 3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating the partial 3D model may include: generating a 3D model of the broken part, which is a 3D model of the broken part, based on the data of the broken part point group; And removing the object area occupied by the damaged part 3D model from the object area occupied by the original part 3D model in the 3D space.
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하는 단계; 및 상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating the partial 3D model may include: identifying partial point group data of the damaged part whose distance exceeds a preset allowable value from the point group data of the damaged part; And generating the partial 3D model based on the damaged part partial point group data and the original 3D model.
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는: 상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Generating a partial 3D model based on the damaged part partial point group data and the original part 3D model comprises: a first point included in the damaged part partial point group data, and the first point on the original part 3D model Determining a second point closest to and; And calculating a 3D model in which the first and second points are located on the boundary surface.
본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법은 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다.The parts search and repair method according to an embodiment of the present invention may be implemented as a program to be executed by a computer and recorded in a computer-readable recording medium.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템은 파손 부위의 표면을 연마하여 해당 파손 부위가 전처리된 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 파손 부품 점군 데이터를 생성하는 3D 스캐너; 상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 제공하는 부품 검색 및 수리 장치; 및 상기 부분 3차원 모델에 따라 3D 프린팅으로 상기 파손 부품을 수리하는 3D 프린터를 포함하며, 상기 부품 검색 및 수리 장치는: 상기 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 점군 데이터 입력부; 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부; 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부; 상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.3D printing-based parts maintenance system according to an embodiment of the present invention comprises a 3D scanner for generating point group data of damaged parts by three-dimensional scanning of the damaged parts pretreated by polishing the surface of the damaged parts; Part 3 for the pre-processed damaged part of the damaged part based on the damaged part point group data and the original part 3D model by receiving the damaged part point group data and searching for an original part 3D model corresponding to the damaged part Parts search and repair device that provides a dimensional model; And a 3D printer for repairing the damaged part by 3D printing according to the partial 3D model, wherein the parts search and repair device: point group data for receiving the damaged part point group data obtained by 3D scanning the damaged part Input unit; A 3D model search unit for searching for the original 3D model corresponding to the damaged part in a parts database based on the damaged part point group data; A shape error calculation unit that calculates a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model; A partial three-dimensional model generation unit that generates the partial three-dimensional model of the pre-processed damaged portion of the damaged part based on the shape error; And an output unit that outputs information on the partial 3D model.
본 발명의 실시예에 따르면, 부품 제작 설비나 장비가 없는 원격지에서도 3D 프린터를 활용하여 부분적으로 파손된 부품을 손쉽게 유지보수할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to easily maintain a partially damaged part by using a 3D printer even in a remote location without parts manufacturing facilities or equipment.
본 발명의 실시예에 따르면, 부품에 대한 전문지식이 없는 사용자라도 쉽게 원본 부품의 3차원 모델을 검색하고 신속하게 부품의 부분 파손 부위를 유지보수할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, even a user who does not have specialized knowledge about a part can easily search for a 3D model of an original part and quickly maintain a partial damaged part of the part.
본 발명의 실시예에 따르면, 곡면을 갖는 부분 파손 부위를 유지보수할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to maintain a partially damaged portion having a curved surface.
본 발명의 실시예에 따르면, 형상 오차를 정밀하게 측정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to accurately measure a shape error.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 장치의 예시적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 제 1 및 제 2 히스토그램을 보여주는 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 이미지 그래디언트 및 그 방향 분포를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형상 오차가 계산될 위치 및 치수를 계산하기 위해 입력된 두 위치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리된 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전처리된 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.1 is a schematic diagram of a 3D printing-based component maintenance system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary block diagram of a parts search and repair apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing first and second histograms used to search for a 3D model of an original part having a similar shape to a damaged part according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram showing an image gradient used to search for a 3D model of an original part having a shape similar to a damaged part according to another embodiment of the present invention and a distribution of its direction.
FIG. 5 is an exemplary diagram showing a position at which a shape error is to be calculated and two positions input to calculate a dimension according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial 3D model of a pretreated damaged area according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial 3D model of a pretreated damaged area according to another embodiment of the present invention.
8 is an exemplary flowchart of a method for searching and repairing parts according to an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary flowchart illustrating a process of searching for an original part 3D model corresponding to a damaged part according to another embodiment of the present invention.
10 is an exemplary flowchart illustrating a process of searching for an original part 3D model corresponding to a damaged part according to another embodiment of the present invention.
11 is an exemplary flowchart illustrating a process of calculating a shape error between a damaged part point group data and an original part 3D model according to an embodiment of the present invention.
12 is an exemplary flow chart for explaining a process of generating a partial 3D model for a pre-processed damaged area according to an embodiment of the present invention.
13 is an exemplary flowchart for explaining a process of generating a partial 3D model for a pre-processed damaged portion according to another embodiment of the present invention.
14 is an exemplary flowchart illustrating a process of generating a partial 3D model based on partial point group data of a damaged part and a 3D model of an original part according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Other advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to embodiments to be described later in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and to provide ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.Even if not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by universal technology in the prior art to which this invention belongs. Terms defined by general dictionaries may be construed as having the same meaning as the related description and/or the text of this application, and not conceptualized or excessively formalized, even if not clearly defined herein. Won't.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification,'includes' and/or various conjugated forms of this verb, for example,'includes','includes','includes','includes', etc. refer to the mentioned composition, ingredient, component, Steps, operations and/or elements do not preclude the presence or addition of one or more other compositions, components, components, steps, operations and/or elements. In the present specification, the term'and/or' refers to each of the listed components or various combinations thereof.
한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.Meanwhile, terms such as'~ unit','~ group','~ block', and'~ module' used throughout this specification may refer to a unit that processes at least one function or operation. For example, it can mean software, hardware components such as FPGAs or ASICs. However,'~bu','~gi','~block', and'~module' are not limited to software or hardware. The'~ unit','~ group','~ block', and'~ module' may be configured to be in an addressable storage medium, or may be configured to reproduce one or more processors.
따라서, 일 예로서 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.Therefore, as an example,'~ unit','~ group','~ block', and'~ module' are components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components. S, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays and Include variables. The functions provided in the components and'~Boo','~Gi','~Block', and'~Module' include a smaller number of elements and'~Boo','~Gi','~Block. It may be combined into','~modules' or further separated into additional components and'~unit','~group','~block', and'~module'.
본 발명의 실시예에서 파손 부품의 파손 부위는 사전에 사포 및 연마제를 이용하여 연삭, 샌딩 및 폴리싱을 통해 전처리될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the damaged part of the damaged part may be pretreated through grinding, sanding, and polishing using sandpaper and an abrasive in advance.
이에 따라, 상기 파손 부위의 표면에 형성된 불규칙한 흠집 및 요철을 갈아 제거할 수 있으며, 상기 파손 부위의 표면을 매끄럽게 만들 수 있다.Accordingly, irregular scratches and irregularities formed on the surface of the damaged portion can be removed by grinding, and the surface of the damaged portion can be made smooth.
또한, 상기 파손 부위에 형성된 불규칙한 흠집 및 요철을 제거함으로써, 파손 부품의 형상 오차 측정을 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다. In addition, by removing irregular scratches and irregularities formed in the damaged portion, there is an effect that it is possible to accurately measure the shape error of the damaged part.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 파손 부품은 파손 부위의 표면을 연마하여 해당 파손 부위가 전처리된 것이 바람직하며, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the damaged part according to the embodiment of the present invention is preferably pretreated by polishing the surface of the damaged part, and an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)의 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram of a 3D printing-based
도 1을 참조하면, 상기 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)은 3D 스캐너(100), 부품 검색 및 수리 장치(200) 및 3D 프린터(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the 3D printing-based
상기 3D 스캐너(100)는 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 파손 부품 점군 데이터를 생성한다. 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하고, 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 제공한다. 상기 3D 프린터(300)는 상기 부분 3차원 모델에 따라 3D 프린팅으로 파손 부품을 수리한다.The
본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)은 파손 부품을 상기 3D 스캐너(100)로 3차원 스캐닝하고, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)로 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 작성하여 상기 3D 프린터(300)로 파손 부품의 전처리된 파손 부위를 수리할 수 있다.In the 3D printing-based
또한, 상기 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)은 원본 부품 3차원 모델을 저장하는 부품 데이터베이스(400)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.In addition, the 3D printing-based
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 장치(200)의 예시적인 블록도이다.2 is an exemplary block diagram of a part search and
도 2를 참조하면, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 점군 데이터 입력부(210), 3차원 모델 검색부(220), 형상 오차 계산부(230), 부분 3차원 모델 생성부(235) 및 출력부(240)를 포함한다.2, the parts search and
상기 점군 데이터 입력부(210)는 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는다. 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색한다. 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산한다. 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성한다. 상기 출력부(240)는 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력한다.The point group
상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨터로서, 상기 3D 스캐너(100)로부터 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 원본 부품 3차원 모델을 검색하고 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하여 상기 3D 프린터(300)로 제공하고 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하고 부분 3차원 모델을 생성하기 위한 프로그램을 실행한다.The parts search and
먼저, 상기 점군 데이터 입력부(210)는 파손 부품을 상기 3D 스캐너(100)로 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는다. 그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색한다.First, the point group
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 사용자로부터 파손 부품의 분류체계 정보를 입력받는 사용자 입력부(250)를 더 포함한다. 그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 상기 분류체계 정보에 따라 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색한다.According to an embodiment of the present invention, the parts search and
부품 데이터베이스(400)는 미리 정해진 분류체계에 의해 부품의 3차원 모델이 저장된다. 일 예로, 부품 데이터베이스(400)는 주로 데이터 사전 방식을 이용하여 3차원 모델을 저장한다. 데이터 사전은 부품 카테고리 및 카테고리들 간의 계층구조 정보를 담고 있는 분류 트리, 특정 카테고리에 속하는 부품이 갖는 속성 목록을 포함한다. 각 카테고리에 대한 시멘틱 정보는 별도로 정의되며, 각 속성에 대한 시멘틱 정보 역시 별도로 정의된다.The
이 실시예에 따르면, 사용자는 분류 트리와 부품 카테고리별 속성 정보를 이용하여 부품을 검색할 수 있다. 사용자는 상기 사용자 입력부(250)를 통해 원하는 카테고리(예컨대, 압입형 가이드 포스트)를 선택하여 그에 속하는 부품의 3차원 모델을 검색할 수 있다. 보다 상세한 검색을 위해 사용자는 해당 카테고리가 갖는 속성에 허용 값(예컨대, 포스트 지름의 속성 값은 50 이상)을 입력하여 해당 조건을 만족하는 부품의 3차원 모델을 검색할 수 있다.According to this embodiment, a user can search for a part using a classification tree and attribute information for each part category. The user may select a desired category (eg, press-fit guide post) through the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품과 형상이 유사한 3차원 모델을 검색할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the 3D
구체적으로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하고, 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하고, 제 1 히스토그램과 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 제 2 히스토그램은 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되고, 차분을 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.Specifically, the 3D
여기서, 점들 간의 상관관계는 점들 간의 거리일 수 있다. 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들에 대해서 제 1 상관관계로 거리가 획득되면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 거리를 변량으로 하고 미리 정해진 계급구간을 갖는 제 1 히스토그램을 생성한다. 마찬가지로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계, 예컨대 샘플 포인트들 간의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 기반으로 거리를 변량으로 하면서 미리 정해진 계급구간을 갖는 제 2 히스토그램을 생성할 수 있다.Here, the correlation between the points may be a distance between the points. When a distance is obtained from the points included in the damaged part point group data as a first correlation, the 3D
그러고 나서, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 히스토그램과 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하고, 그 차분을 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색한다.Then, the 3D
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 제 1 및 제 2 히스토그램을 보여주는 예시적인 도면이다.3 is an exemplary view showing first and second histograms used to search for a 3D model of an original part having a similar shape to a damaged part according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 히스토그램은 가로축의 변량이 점들 간의 거리 d이다.As shown in FIG. 3, in the first and second histograms, the variance on the horizontal axis is the distance d between points.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 및 제 2 히스토그램에서 서로 대응하는 계급들 간의 도수 차이의 절대값을 계산하고, 제 1 및 제 2 히스토그램에 포함된 적어도 하나의 계급에 대한 도수 차이의 절대값을 합산하여 제 1 및 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the 3D
그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 차분이 작을수록 제 1 히스토그램에 대응하는 파손 부품과 제 2 히스토그램에 대응하는 원본 부품 3차원 모델이 서로 유사한 것으로 결정하고, 차분이 클수록 제 1 히스토그램에 대응하는 파손 부품과 제 2 히스토그램에 대응하는 원본 부품 3차원 모델이 서로 비유사한 것으로 결정할 수 있다.In addition, the 3D
이 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델 중에서 제 1 및 제 2 히스토그램 간의 차분이 기 설정된 기준 차분보다 작은 3차원 모델을 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델로 결정하여 검색 결과로 출력할 수 있다.According to this embodiment, the 3D
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델을 일 방향에서 바라본 모습을 기준으로 형상의 유사도를 결정할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the 3D
구체적으로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하고, 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트(image gradients)를 추출하고, 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하고, 제 1 방향 분포와 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포를 비교하여 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하되, 제 2 방향 분포는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포일 수 있다.Specifically, the 3D
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 이미지 그래디언트 및 그 방향 분포를 나타내는 예시적인 도면이다.4 is an exemplary diagram showing an image gradient used to search for a 3D model of an original part having a shape similar to a damaged part according to another embodiment of the present invention and a distribution of its direction.
먼저, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 하나 또는 그 이상의 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성한다. 이 때, 제 1 점군 데이터를 바라보는 방향은 부품에서 파손된 부분을 향하지 않을 수 있다.First, the 3D
그러고 나서, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 이미지로부터 도 4의 좌측과 같은 제 1 이미지 그래디언트를 추출한다. 그 뒤, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 이미지 그래디언트를 합하여 도 4의 우측과 같은 제 1 방향 분포를 획득한다. 마찬가지로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지를 생성하고, 제 2 이미지로부터 제 2 이미지 그래디언트를 추출하여 제 2 방향 분포를 획득할 수 있다.Then, the 3D
그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품에 대한 제 1 방향 분포와 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 방향 분포를 비교하여 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.In addition, the 3D
이와 같은 실시예는 부품의 한쪽이 심하게 파손되어 전체적인 형상이 원래의 형상과 크게 달라지는 경우에 유용할 수 있다.Such an embodiment may be useful when one of the components is severely damaged and the overall shape is significantly different from the original shape.
파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델이 검색되면, 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산한다.When an original part 3D model having a similar shape to the damaged part is searched, the shape
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사용자 입력부(250)는 파손 부품 점군 데이터 또는 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치를 사용자로부터 입력받을 수 있다. 그리고, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치에서 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the
나아가, 상기 사용자 입력부(250)는 파손 부품 점군 데이터에서 둘 이상의 위치를 사용자로부터 입력받을 수 있다. 그리고, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치 간의 치수를 더 계산할 수 있다.Furthermore, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형상 오차가 계산될 위치 Pe 및 치수를 계산하기 위해 입력된 두 위치들 P1, P2를 나타내는 예시적인 도면이다.FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a position P e for which a shape error is to be calculated and two positions P 1 and P 2 input to calculate a dimension according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델이 검색되면 사용자는 상기 사용자 입력부(250)를 통해 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치 Pe를 입력할 수 있다. 이 경우, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치 Pe에서 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산한다.As shown in FIG. 5, when the original part 3D model corresponding to the damaged part is searched, the user may input the position P e to calculate the shape error in the original part 3D model through the
또한, 사용자는 상기 사용자 입력부(250)를 통해 파손 부품 점군 데이터 또는 원본 부품 3차원 모델에서 치수를 계산할 위치들 P1, P2를 입력할 수 있다. 이 경우, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치들 P1, P2 간의 치수 h(즉, 높이)를 더 계산할 수 있다.In addition, the user may input point group data of damaged parts or positions P 1 and P 2 to calculate dimensions in the original part 3D model through the
상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 기하학적인 차이를 정량적으로 계산한다.The shape
이를 위해, 상기 형상 오차 계산부(230)는 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하고, 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점과 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산한다.To this end, the shape
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 오차 계산부(230)는 먼저 파손 부품 점군 데이터를 필터링하고 단순화할 수 있다. 파손 부품 점군 데이터의 필터링은 파손 부품의 3차원 스캐닝을 통해 생성된 파손 부품 점군 데이터에 포함된 노이즈를 제거한다. 파손 부품 점군 데이터의 단순화는 과도한 수의 점을 포함하는 점군 데이터로부터 오차에 영향을 주지 않는 범위 내에서 점군 데이터의 수를 감소시킨다.According to an embodiment of the present invention, the shape
그 뒤, 상기 형상 오차 계산부(230)는 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하기 위해, 원본 부품 3차원 모델을 삼각망 방식으로 변환하고 변환된 삼각망의 각 삼각형마다 점을 샘플링한다. 여기서, 각 삼각형마다 샘플링되는 점의 개수는 삼각형의 면적에 비례할 수 있다.Thereafter, the shape
그러고 나서, 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점과 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하기 전에, 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하고, 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키고, 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시킬 수 있다.Then, the shape
구체적으로, 파손 부품을 3D 스캐너(100)로 스캔한 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델은 서로 다른 좌표계에서 표현되기 때문에 상기 형상 오차 계산부(230)는 두 데이터를 동일한 좌표계로 표현할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시예에서 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터의 주축과 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링한 원본 부품 점군 데이터의 주축을 찾고 두 주축이 일치하도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 어느 하나 또는 둘 모두를 이동 및 회전시킬 수 있다.Specifically, since the damaged part point group data and the original part 3D model scanned with the
그 뒤, 상기 형상 오차 계산부(230)는 주축이 일치된 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 어느 하나 또는 둘 모두를 이동 및 회전시킨다. 이 과정에서 상기 형상 오차 계산부(230)는 두 점군 데이터 간에 최소 오차가 발생하도록 점군 데이터의 이동 및 회전을 반복적으로 수행할 수 있다.After that, the shape
이와 같이 오차가 최소가 되도록 배치된 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 점군 데이터를 기초로 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점과 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산함으로써 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산할 수 있다.Based on the damaged part point group data and the original part point group data arranged to minimize the error as described above, the shape
상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성한다. The partial 3D
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리된 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.6 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial 3D model of a pretreated damaged area according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하고, 3차원 공간 내에서 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.As shown in FIG. 6, according to an embodiment of the present invention, the partial 3D
예를 들어, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 점군 데이터를 볼륨을 갖는 솔리드 형태로 변환하여 파손 부품 3차원 모델을 생성하고, 원본 부품 3차원 모델과 파손 부품 3차원 모델 간의 차분에 해당하는 볼륨 영역을 불리안 연산을 통해 추정할 수 있다.For example, the partial 3D
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 점군 데이터에서 상기 형상 오차 계산부(230)에 의해 계산된 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하고, 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the partial three-dimensional
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전처리된 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial 3D model of a pretreated damaged area according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점(P1 내지 P5), 및 원본 부품 3차원 모델 상에서 제 1 점(P1 내지 P5)과 가장 가까운 제 2 점(Q1 내지 Q5)을 결정할 수 있다.7, the portion of the three-dimensional
그러고 나서, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 제 1 점(P1 내지 P5) 및 제 2 점(Q1 내지 Q5)이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.Then, the partial 3D
이 실시예에서 제 1 점(P1 내지 P5)은 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 점들 중 일부 또는 전부이다. 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 원본 부품 3차원 모델의 표면 상에서 제 1 점(P1 내지 P5)과 가장 가까운 제 2 점(Q1 내지 Q5)을 결정한 뒤, 상기 제 1 및 제 2 점이 표면에 위치하는 3차원 모델을 모델링하여 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.In this embodiment, the first points P 1 to P 5 are some or all of the points included in the damaged part partial point group data. The partial 3D
상기 출력부(240)는 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력한다. 상기 출력부(240)는 전처리된 파손 부위의 부분 3차원 모델에 관한 데이터를 3D 프린터(300)로 전송할 수 있다.The
상기 3D 프린터(300)는 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)로부터 전처리된 파손 부위의 부분 3차원 모델에 관한 데이터를 수신하면 상기 부분 3차원 모델에 대해 3D 프린팅을 위한 공구 이동 경로를 생성하여 해당 경로를 따라 부품 재료를 출사하여 전처리된 파손 부위를 메울 수 있다.When the
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면 자유 곡면을 갖는 부품의 부분 파손 부위에 대해서도 3D 프린터(300)를 이용해 쉽고 빠르게 보수를 실시할 수 있다.According to such an embodiment of the present invention, it is possible to easily and quickly perform maintenance on a partly damaged part of a component having a free-form surface using the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법(1000)의 예시적인 흐름도이다.8 is an exemplary flowchart of a part search and
상기 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 앞서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 장치(200)에 의해 실행될 수 있다.The parts search and
도 8을 참조하면, 상기 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받은 단계(S1100), 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1200), 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계(S1300), 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1400), 및 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 단계(S1500)를 포함한다.Referring to FIG. 8, in the part search and
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 과정(S1200)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.9 is an exemplary flowchart illustrating a process (S1200) of searching for an original part 3D model corresponding to a damaged part according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1200)는 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하는 단계(S1210), 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하는 단계(S1220), 제 1 히스토그램과 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하는 단계(S1230), 및 차분을 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1240)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of searching for the original part 3D model (S1200) is the step of obtaining a first correlation between points included in the damaged part point group data (S1210), based on the first correlation Generating a first histogram (S1220), calculating a difference between the first histogram and the second histogram of the original part 3D model stored in the parts database 400 (S1230), and a parts database based on the difference It may include a step (S1240) of searching for a 3D model of the original part having a shape similar to that of the damaged part (400).
여기서, 제 2 히스토그램은 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성된다.Here, the second histogram is generated based on a second correlation between sample points obtained by sampling the original part 3D model stored in the
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색(S1200)하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.10 is an exemplary flowchart for explaining a process of searching for an original part 3D model corresponding to a damaged part (S1200) according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1200)는 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하는 단계(S1250), 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하는 단계(S1260), 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하는 단계(S1270), 및 제 1 방향 분포와 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1280)를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of searching for the original part 3D model (S1200) is the step of generating a first image viewed from at least one direction of the damaged part point group data (S1250), a first image from the first image. 1 extracting an image gradient (S1260), obtaining a first direction distribution of the first image gradient (S1270), and a first direction distribution and a second direction of the original part 3D model stored in the
여기서, 제 2 방향 분포는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포이다.Here, the second direction distribution is the direction distribution of the second image gradient extracted from the second image of the original part 3D model stored in the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 과정(S1300)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.11 is an exemplary flowchart illustrating a process (S1300) of calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 상기 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계(S1300)는 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하는 단계(S1310), 및 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 단계(S1350)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, the step of calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model (S1300) is a step of obtaining original part point group data by point sampling the original part 3D model (S1310), and A step of calculating a distance between a point belonging to the original part point group data and a point belonging to the damaged part point group data (S1350) may be included.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 오차를 계산하는 단계(S1300)는 상기 거리를 계산하는 단계(S1350) 전, 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하는 단계(S1320), 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계(S1330), 및 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계(S1340)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of calculating the shape error (S1300) includes determining the main axis of the point group data of the damaged part and the main axis of the original part point group data before the step of calculating the distance (S1350) (S1320). ), moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that the main axes of the damaged part point group data and the original part point group data match (S1330), and the error between the damaged part point group data and the original part point group data It may include moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that is minimized (S1340).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정(S1400)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.12 is an exemplary flowchart for explaining a process (S1400) of generating a partial 3D model for a pre-processed damaged portion according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1400)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하는 단계(S1410), 및 3차원 공간 내에서 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하는 단계(S1420)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of generating a partial 3D model for the preprocessed damaged part of the damaged part based on the shape error (S1400) is a 3D model of the damaged part based on the damaged part point group data. Generating a damaged part 3D model (S1410), and removing an object area occupied by the damaged part 3D model from an object area occupied by the original part 3D model in the 3D space (S1420). .
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정(S1400)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.13 is an exemplary flowchart for explaining a process (S1400) of generating a partial 3D model for a pretreated damaged area according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1400)는 파손 부품 점군 데이터에서 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하는 단계(S1430), 및 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1440)를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of generating a partial 3D model for the preprocessed damaged part of the damaged part based on the shape error (S1400) is a damage in which a distance exceeds a preset allowable value in the damaged part point group data. It may include identifying the part partial point group data (S1430), and generating a partial 3D model based on the damaged part partial point group data and the original part 3D model (S1440).
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 과정(S1440)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.14 is an exemplary flowchart illustrating a process (S1440) of generating a partial 3D model based on partial point group data of a damaged part and a 3D model of an original part according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1440)는 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점(P1 내지 P5) 및 원본 부품 3차원 모델 상에서 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점(Q1 내지 Q5)을 결정하는 단계(S1450), 및 제 1 점 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하는 단계(S1460)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14, the step of generating a partial 3D model based on the damaged part partial point group data and the original part 3D model (S1440) includes first points P 1 to P 5 included in the damaged part partial point group data. ) And determining the second point (Q 1 to Q 5 ) closest to the first point on the 3D model of the original part (S1450), and calculating a 3D model in which the first point and the second point are located on the boundary surface It may include a step (S1460).
본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 컴퓨터와 결합되어 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.The parts search and
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.In the above, the present invention has been described through the embodiments, but the above embodiments are merely for explaining the spirit of the present invention and are not limited thereto. One of ordinary skill in the art will understand that various modifications may be made to the above-described embodiments. The scope of the present invention is defined only through interpretation of the appended claims.
10: 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템
100: 3D 스캐너
200: 부품 검색 및 수리 장치
210: 점군 데이터 입력부
220: 3차원 모델 검색부
230: 형상 오차 계산부
235: 부분 3차원 모델 생성부
240: 출력부
250: 사용자 입력부
300: 3D 프린터
400: 부품 데이터베이스10: 3D printing-based parts maintenance system
100: 3D scanner
200: parts search and repair unit
210: Point cloud data input unit
220: 3D model search unit
230: shape error calculation unit
235: partial 3D model generation unit
240: output
250: user input unit
300: 3D printer
400: parts database
Claims (21)
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부;
상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부;
상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및
상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함하되,
상기 부분 3차원 모델 생성부는,
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하고,
3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하여 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부품 검색 및 수리 장치.A point group data input unit for receiving point group data obtained by three-dimensional scanning of the damaged part, on which the damaged part is pretreated by grinding the surface of the damaged part;
A 3D model search unit for searching for an original 3D model corresponding to the damaged part in a parts database based on the damaged part point group data;
A shape error calculation unit that calculates a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model;
A partial three-dimensional model generation unit for generating a partial three-dimensional model of the pre-processed damaged portion of the damaged part based on the shape error; And
Including an output unit for outputting information on the partial three-dimensional model,
The partial 3D model generation unit,
Generates a 3D model of a broken part, which is a 3D model of the broken part, based on the data of the broken part point group,
A parts search and repair apparatus for generating the partial 3D model by removing an object area occupied by the damaged 3D model from an object area occupied by the original 3D model in a 3D space.
상기 부품 검색 및 수리 장치는:
사용자로부터 상기 파손 부품의 분류체계 정보를 입력받는 사용자 입력부를 더 포함하고,
상기 3차원 모델 검색부는:
상기 분류체계 정보에 따라 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
The parts search and repair device is:
Further comprising a user input unit receiving the classification system information of the damaged part from the user,
The 3D model search unit:
A parts search and repair apparatus for searching for an original part 3D model corresponding to the damaged part in the parts database according to the classification system information.
상기 3차원 모델 검색부는:
상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하고,
상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하고,
상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되고,
상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
The 3D model search unit:
Obtaining a first correlation between points included in the broken part point group data,
Generate a first histogram based on the first correlation,
Calculate a difference between the first histogram and a second histogram with respect to the original part 3D model stored in the parts database, and the second histogram is a difference between sample points obtained by sampling the original part 3D model stored in the parts database 2 is created based on correlation,
A parts search and repair device for searching for a 3D model of an original part having a shape similar to that of the damaged part in the parts database based on the difference.
상기 3차원 모델 검색부는:
상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하고,
상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하고,
상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하고,
상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포인 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
The 3D model search unit:
Generating a first image viewed from at least one direction of the damaged part point group data,
Extracting a first image gradient from the first image,
Obtaining a first direction distribution of the first image gradient,
The first direction distribution is compared with the second direction distribution of the original part 3D model stored in the parts database to search for an original part 3D model similar in shape to the damaged part in the parts database, the second direction distribution A parts search and repair apparatus, which is a direction distribution of a second image gradient extracted from a second image viewed from at least one direction of an original part 3D model stored in the parts database.
상기 사용자 입력부는:
상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치를 사용자로부터 입력받고,
상기 형상 오차 계산부는:
상기 입력받은 위치에서 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 2,
The user input unit:
The damaged part point group data or the position to calculate the shape error in the original part 3D model is input from the user,
The shape error calculation unit:
A part search and repair device for calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model at the input location.
상기 사용자 입력부는:
상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 둘 이상의 위치를 사용자로부터 입력받고,
상기 형상 오차 계산부는:
상기 입력받은 위치 간의 치수를 더 계산하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 2,
The user input unit:
Two or more locations in the damaged part point group data or the original part 3D model are input by a user,
The shape error calculation unit:
A part search and repair device that further calculates the dimensions between the input positions.
상기 형상 오차 계산부는:
상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하고,
상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
The shape error calculation unit:
Point sampling the original part 3D model to obtain the original part point group data,
A parts search and repair apparatus for calculating a distance between a point belonging to the original part point group data and a point belonging to the damaged part point group data.
상기 형상 오차 계산부는 상기 거리를 계산하기 전,
상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하고,
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키고,
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 7,
Before the shape error calculation unit calculates the distance,
Determine the main axis of the damaged part point group data and the main axis of the original part point group data,
Moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that the main axes of the damaged part point group data and the original part point group data coincide,
A parts search and repair device for moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that an error between the damaged part point group data and the original part point group data is minimized.
상기 부분 3차원 모델 생성부는:
상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하고,
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 8,
The partial 3D model generation unit:
In the broken part point group data, identify the broken part part point group data whose distance exceeds a preset tolerance,
A part search and repair apparatus for generating the partial 3D model based on the damaged part partial point group data and the original 3D model.
상기 부분 3차원 모델 생성부는:
상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하고,
상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하여 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 10,
The partial 3D model generation unit:
Determining a first point included in the damaged part partial point group data and a second point closest to the first point on the original part 3D model,
A parts search and repair device for generating the partial 3D model by calculating a 3D model in which the first and second points are located on an interface.
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계;
상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계;
상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계; 및
상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 단계를 포함하되,
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하는 단계; 및
3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.Receiving a point group data of a damaged part obtained by three-dimensional scanning of the damaged part, which has been pretreated by polishing the surface of the damaged part;
Searching an original part 3D model corresponding to the damaged part in a parts database based on the damaged part point group data;
Calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model;
Generating a partial 3D model of the pretreated damaged part of the damaged part based on the shape error; And
Including the step of outputting information about the partial three-dimensional model,
Generating the partial three-dimensional model comprises:
Generating a 3D model of the damaged part, which is a 3D model of the damaged part, based on the data of the damaged part point group; And
And removing the object area occupied by the damaged part 3D model from the object area occupied by the original 3D model in a 3D space.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하는 단계;
상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하는 단계;
상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되는 단계; 및
상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 12,
The step of searching for the original part 3D model includes:
Obtaining a first correlation between points included in the damaged part point group data;
Generating a first histogram based on the first correlation;
Calculate a difference between the first histogram and a second histogram with respect to the original part 3D model stored in the parts database, and the second histogram is a difference between sample points obtained by sampling the original part 3D model stored in the parts database 2 generated based on the correlation; And
And searching for an original part 3D model having a shape similar to that of the damaged part in the parts database based on the difference.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하는 단계;
상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하는 단계;
상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하는 단계;
상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포인 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 12,
The step of searching for the original part 3D model includes:
Generating a first image of the damaged part point group data viewed from at least one direction;
Extracting a first image gradient from the first image;
Obtaining a first direction distribution of the first image gradient;
Comparing the first direction distribution with a second direction distribution of the original part 3D model stored in the parts database, and searching for an original part 3D model similar in shape to the damaged part in the parts database, wherein the first The two-way distribution is a method for searching and repairing parts, which is a direction distribution of a second image gradient extracted from a second image of an original part 3D model stored in the parts database viewed from at least one direction.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는:
상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 12,
The step of calculating the shape error is:
Obtaining original part point group data by point sampling the original part 3D model; And
And calculating a distance between a point belonging to the original part point group data and a point belonging to the damaged part point group data.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는 상기 거리를 계산하는 단계 전,
상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하는 단계;
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계; 및
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 15,
The step of calculating the shape error is before the step of calculating the distance,
Determining a main axis of the damaged part point group data and a main axis of the original part point group data;
Moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that the main axes of the damaged part point group data and the original part point group data coincide; And
And moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that an error between the damaged part point group data and the original part point group data is minimized.
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하는 단계; 및
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 16,
Generating the partial three-dimensional model comprises:
Identifying damaged part point group data in which the distance exceeds a preset allowable value from the damaged part point group data; And
And generating the partial 3D model based on the damaged part partial point group data and the original 3D model.
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는:
상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 18,
Generating a partial 3D model based on the damaged part partial point cloud data and the original 3D model includes:
Determining a first point included in the damaged part part point group data and a second point closest to the first point on the original part 3D model; And
And calculating a three-dimensional model in which the first and second points are located on an interface.
청구항 12에 따른 부품 검색 및 수리 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체.In a computer-readable recording medium,
A recording medium in which a program for executing the part search and repair method according to claim 12 with a computer is recorded.
상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 제공하는 부품 검색 및 수리 장치; 및
상기 부분 3차원 모델에 따라 3D 프린팅으로 상기 파손 부품을 수리하는 3D 프린터를 포함하며,
상기 부품 검색 및 수리 장치는:
상기 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 점군 데이터 입력부;
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부;
상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부;
상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 전처리된 파손 부위에 대한 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및
상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함하되,
상기 부분 3차원 모델 생성부는,
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하고,
3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하여 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템.A 3D scanner that polishes the surface of the damaged part and scans the damaged part pretreated with the damaged part in 3D to generate point group data of the damaged part;
Part 3 for the pre-processed damaged part of the damaged part based on the damaged part point group data and the original part 3D model by receiving the damaged part point group data and searching for an original part 3D model corresponding to the damaged part Parts search and repair device that provides a dimensional model; And
Including a 3D printer for repairing the damaged part by 3D printing according to the partial three-dimensional model,
The parts search and repair device is:
A point group data input unit for receiving the point group data of the damaged parts obtained by 3D scanning the damaged parts;
A 3D model search unit for searching for the original 3D model corresponding to the damaged part in a parts database based on the damaged part point group data;
A shape error calculation unit that calculates a shape error between the damaged part point group data and the original part 3D model;
A partial three-dimensional model generation unit that generates the partial three-dimensional model of the pre-processed damaged portion of the damaged part based on the shape error; And
Including an output unit for outputting information on the partial 3D model,
The partial 3D model generation unit,
Generates a 3D model of a broken part, which is a 3D model of the broken part, based on the data of the broken part point group,
3D printing-based parts maintenance system for generating the partial 3D model by removing the object area occupied by the damaged 3D model from the object area occupied by the original 3D model in 3D space.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100578905B1 (en) * | 2005-11-11 | 2006-05-11 | 정성훈 | Repair method of damaged tire |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200113422A (en) | 2020-10-07 |
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