KR102344965B1 - 3d 프린팅 제작물의 이상 여부 판단 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치는, 대상물의 이상 여부를 판단하기 위하여 상기 대상물이 위치할 수 있는 공간을 제공하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트를 지지하고, 상기 베이스 플레이트로부터의 하중을 감지하는 로드 셀, 상기 베이스 플레이트의 하부면에 형성되어 상기 베이스 플레이트의 상면에 있는 상기 대상물로 진동력을 전달하는 진동 발생부, 상기 진동력이 발생되는 동안, 상기 베이스 플레이트와 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 대상물로 광학 신호를 송수신하는 광학 신호 송수신부 및 상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 대상물에 의해 반사된 반사 신호를 이용하여 상기 대상물에 대한 이상 여부를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

3D 프린팅 제작물의 이상 여부 판단 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting state of 3D printing product}
본 발명은 대상물 이상 여부 판단 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 3D 프린터로 제작되는 3D 프린팅 제작물의 이상 여부 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.
금속 파우더를 이용한 3D 프린팅 기술은 기존 제조 산업의 패러다임을 변화시킬 수 있는 기술로서 낙후된 제조가공 산업분야에서 3차 산업혁명 범주로 볼 수 있어 국내 산업구조의 고도화를 위한 필수적인 기술이라 할 수 있다.
항공 및 방산 업계에서는 연비 향상 및 고 성능화를 위하여 엔진 및 기체 부품 경량화에 관심이 고조되고 있으며, 이에 따라 최근 금속성 재료를 이용한 3D 프린터의 활용이 증가하고 있다.
3D 프린터를 이용한 가공방법의 특징은 기존에는 구현하지 못했던 복잡한 형상을 제작할 수 있으며, 내부 공간을 활용하여 열을 배출하기 위한 내부 유로를 설계하거나, 경량화를 위한 격자구조를 이용하여 외부 하중은 지지하면서도 총 중량은 최소화할 수 있는 형상의 제작이 가능하다.
이와 같이 3D 프린터를 이용한 기술이 발전함에 따라 금속성 제작물의 구조적으로 복잡한 형상의 구현이 가능해졌지만, 이러한 금속성 제작물의 불량을 확인하기는 더욱 어려워졌고, 또 불량을 확인을 하기 위해서는 많은 시간이 소요되는 한계가 있다.
한국 공개 특허 제10-2010-0028388호 (공개)
본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 추가적인 장비 없이 기존장치에 일부 구성품 추가함으로써 불량품 판정을 할 수 있도록 하는 대상물 이상 여부 판단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치는, 대상물의 이상 여부를 판단하기 위하여 상기 대상물이 위치할 수 있는 공간을 제공하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트를 지지하고, 상기 베이스 플레이트로부터의 하중을 감지하는 로드 셀, 상기 베이스 플레이트의 하부면에 형성되어 상기 베이스 플레이트의 상면에 있는 상기 대상물로 진동력을 전달하는 진동 발생부, 상기 진동력이 발생되는 동안, 상기 베이스 플레이트와 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 대상물로 광학 신호를 송수신하는 광학 신호 송수신부 및 상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 대상물에 의해 반사된 반사 신호를 이용하여 상기 대상물에 대한 이상 여부를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 대상물은 3D 프린터로부터 프린팅된 파우더 적층물이고, 상기 베이스 플레이트 및 상기 대상물은 프린팅 컨테이너(container) 내에 배치되며, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 프린팅 컨테이너의 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치의 상부측에 배치되어 상기 광학 신호를 송신할 수 있다.
또한, 상기 광학 신호 송수신부는, 상기 대상물로 광학 신호를 송신하는 광학 신호 송신부 및 상기 광학 신호 송신부와 나란히 배치되어, 상기 광학 신호 송신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 대상물에 의해 반사되는 상기 반사 신호를 수신하는 광학 신호 수신부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스 플레이트 및 상기 대상물이 내부에 배치될 수 있는 공간을 제공하는 프린팅 컨테이너 및 상기 프린팅 컨테이너의 하우징을 이루는 격벽들 중 서로 대향하는 격벽들을 연결하되, 서로 교차하여 설치되는 이동 레일들;을 더 포함하고, 상기 이동 레일들이 설치되는 상기 프린팅 컨테이너의 상부 공간은 개방되어 있으며, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 이동 레일들이 교차하는 교점에 설치되고, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 이동 레일에 의해 서로 다른 위치로 이동하며 광학 신호를 송신하며, 상기 대상물에 의해 반사되는 반사 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중, 상기 진동 발생부로부터 발생되는 진동력에 의해 진동하는 상기 대상물의 고유 진동수, 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 진동하는 대상물에 반사되어 돌아오는 반사 신호를 기초로 측정되는 광학 신호의 반사 속도를 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 1차 판단하고, 상기 광학 신호 송수신부가 상기 이동 레일을 통해 이동함에 따라 복수의 지점들에서 수신하는 반사 신호들 각각의 반사 속도 정보 및 틸트 각 정보를 이용하여 상기 대상물의 이상 여부를 2차 판단할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 각 지점에서의 상기 광학 신호 송신부가 송신하는 광학 신호가 상기 대상물에 도달하는 조사 포인트와 상기 광학 신호 송수신부까지의 거리 및 상기 틸팅 각 정보를 이용하여, 상기 각 지점에서의 속도 성분을 산출하고, 산출된 속도 성분을 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 2차 판단할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 대상물이 제거된 상태에서의 미리 저장된 상기 베이스 플레이트의 기준 무게 중심과 상기 대상물의 무게에 의한 상기 베이스 플레이트의 무게 중심을 비교함에 따라 오차 값을 계산하고, 계산된 오차 값을 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 1차 판단할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 광학 신호 송수신부가 수신하는 광학 신호를 이용하여 상기 대상물의 고유 진동수를 측정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 대상물의 이상 여부를 판단하기 위하여 상기 대상물이 위치할 수 있는 공간을 제공하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트를 지지하고, 상기 베이스 플레이트로부터의 하중을 감지하는 로드 셀, 상기 베이스 플레이트의 하부면에 형성되어 상기 베이스 플레이트의 상면에 있는 상기 대상물로 진동력을 전달하는 진동 발생부, 상기 진동력이 발생되는 동안, 상기 베이스 플레이트와 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 대상물로 광학 신호를 송수신하는 광학 신호 송수신부, 및 프로세서를 포함하는 이상 여부 판단장치가 수행하는 대상물의 이상 여부 판단방법은, 상기 프로세서가 상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 대상물에 의해 반사된 반사 신호를 이용하여 상기 대상물에 대한 이상 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 대상물은 3D 프린터로부터 프린팅된 파우더 적층물이고, 상기 베이스 플레이트 및 상기 대상물은 프린팅 컨테이너(container) 내에 배치되며, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 프린팅 컨테이너의 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치의 상부측에 배치되어 상기 광학 신호를 송신할 수 있다.
또한, 상기 프로세서가 상기 대상물에 대한 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중, 상기 진동 발생부로부터 발생되는 진동력에 의해 진동하는 상기 대상물의 고유 진동수, 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 진동하는 대상물에 반사되어 돌아오는 반사 신호를 기초로 측정되는 광학 신호의 반사 속도를 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 1차 판단하는 단계 및 상기 광학 신호 송수신부가 상기 프린팅 컨테이너의 하우징을 이루는 격벽들 중 서로 대향하는 격벽들을 연결하되, 서로 교차하여 설치되는 이동 레일들을 통해 이동함에 따라 복수의 지점들에서 수신하는 반사 신호들 각각의 반사 속도 정보 및 틸트 각 정보를 이용하여 상기 대상물의 이상 여부를 2차 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 대상물 이상 여부 판단 장치는, 추가적인 장비없이 기존장치에 일부 구성품 추가함으로써 불량품판정이 가능하기 때문에, 높은 투자비용 발생이 없고, CT나 X-ray, 3차원 측정장치의 인력 등을 운용하지 않아도 되므로 비용절감이 가능하다.
또한, 본 발명의 이상 여부 판단 장치는 외형적으로 복잡하고 특히 내부적으로 복잡한 형상을 절단이 변형 없이 적층이 되었는지 판단이 가능하다.
또한, 3D 프린팅 제작물을 대량으로 생산 시 기존의 방법보다 빠른 시간안에 불량품 판정이 가능하다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트, 파우더 적층물(대상물), 및 로드 셀을 도시한 측면도 및 평면도를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상 여부 2차 판단 방법을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상 여부 2차 판단 방법을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치가 수행하는 대상물의 이상 여부 판단방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록”등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치 및 이상여부 판단방법의 구성을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 대상물이란 금속 프린팅된 프린팅 제작물(파우더 적층물)이다. 금속 프린팅이란 압축된 금속 분말(가루)인 금속 파우더를 적절한 열에너지를 가해 입자들의 표면을 녹이고 녹은 표면을 가진 금속 입자들이 서로 접합되어 금속 구조물의 강도와 경도를 높이는 공정을 말한다. 본 발명의 판단장치가 이상 여부를 판단하는 대상물은 대량의 작은 입자의 금속 분말을 높은 열의 레이저로 녹여 적층시킴으로써 입체 조형하는 방식의 PBF(Powder based fusion) 3D 프린팅 방식으로 제작된 것일 수 있다.
여기서, 3D 프린팅 방식으로 제작되는 대상물은 고속 발사체의 프레임을 형성하는 하우징 중 일 부분을 제작하기 위한 부품으로 이용될 수 있으며, 예를 들어, 고속 발사체의 날개부 또는 헤드(head)부 등과 같은 경량성을 요하면서 그와 동시에 고열을 견뎌야 하는 위치에 이용될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치(100)는 베이스 플레이트(110), 프린팅 컨테이너(120), 로드 셀(130), 광학 신호 송수신부(140), 이동 레일(150), 프로세서(160), 및 진동 발생부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
도1을 참고하면, 베이스 플레이트(110)는 대상물(이하, 파우더 적층물)의 이상 여부를 판단하기 위하여 파우더 적층물(10)이 위치할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
프린팅 컨테이너(120)는 베이스 플레이트(110) 및 파우더 적층물(10)이 내부에 배치될 수 있는 공간을 제공한다. 프린팅 컨테이너(120)는 도1에 도시된 바와 같이, 내부에 베이스 플레이트(110) 및 파우더 적층물(10)이 구비될 수 있는 공간이 있는 직육면체로 마련되되, 프린팅 컨테이너(120)의 상부 공간(상면)은 개방되어 있는 상벽(上壁)이 제거된 상태로 마련될 수 있다.
위에서는 프린팅 컨테이너(120)가 직육면체로 형성되는 것으로 가정하여 설명하였지만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프린팅 컨테이너(120)는 내부는 베이스 플레이트와 파우더 적층물이 구비될 수 있는 공간을 제공하되, 상벽은 제거된 상태인 원통형으로 형성될 수도 있다.
로드 셀(load cell)(130)은 베이스 플레이트(110)의 하부면에 인접하여 형성되어, 베이스 플레이트(110)를 지지하고, 베이스 플레이트(110)로부터의 하중을 감지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 셀(130)은 베이스 플레이트(110)의 모서리마다 배치될 수 있도록 복수개(예를 들어, 4개)로 구비될 수 있다.
광학 신호 송수신부(140)는 베이스 플레이트(110) 및 파우더 적층물(10)과 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에 배치되어, 파우더 적층물(10)을 향해 광학 신호를 송신하고, 송신된 광학 신호가 파우더 적층물(10)에 의해 반사되어 돌아오는 광학 신호(반사 신호)를 수신할 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 광학 신호 송수신부(140)는 파우더 적층물(10)로 광학 신호를 송신하는 광학 신호 송신부, 및 광학 신호 송신부로부터 송신된 광학 신호가 파우더 적층물(10)에 의해 반사되는 광학 신호를 수신하는 광학 신호 수신부를 포함할 수 있다. 여기서, 광학 신호 송수신부가 송신하는 광학 신호는 레이저 신호일 수 있다.
본 실시예에 따르면 광학 신호 송신부 및 광학 신호 수신부는 도1에 도시된 바와 같이 하나의 프레임 안에 마련되는 송수신장치로 구현될 수도 있고, 또 다른 예로 도3에 도시된 바와 같이, 광학 신호 송신부(142)와 광학 신호 수신부(144)가 별도의 장치로 구현될 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 광학 신호 송신부(142)는 레이저 조사기이고, 광학 신호 수신부(144)는 레이저 스캐너(scanner)일 수 있다.
그리고, 본 발명의 이동 레일들(150)는 프린팅 컨테이너(120)의 하우징을 이루는 격벽들 중 서로 대향하는 격벽을 연결하되, 서로 교차하여 설치될 수 있다. 일 실시예인 도1에 따르면, 본 발명의 이동 레일(150)들은, 광학 신호 송수신부(140)가 X축과 Y축으로 이동할 수 있도록 마련되는 제1 이동 레일(152) 및 제2 이동 레일(154)로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 광학 신호 송수신부(140)는 제1 이동 레일(152)과 제2 이동 레일(154)이 교차하는 지점(교점)에 설치될 수 있다.
이에 따라, 광학 신호 송수신부(140)는 제1 이동 레일(152) 및 제2 이동 레일(154)에 의해 상, 하, 좌, 우로 자유롭게 이동할 수 있다.
그리고, 본 발명의 프로세서(160)는 로드 셀(130)로부터 감지된 베이스 플레이트의 하중 및 광학 신호 송수신부(140)가 송신한 광학 신호가 파우더 적층물(10)에 의해 반사된 광학 신호를 이용하여 파우더 적층물(10)에 대한 이상 여부를 판단할 수 있다.
본 실시예에서 프로세서(160)는 파우더 적층물(10)의 무게 중심과 고유 진동수를 고려하여 파우더 적층물에 대한 이상 여부를 1차로 판단하고, 복수의 포인트 지점에서 광학 신호 송수신부(140)가 파우더 적층물로 조사한 광학 신호를 이용하여 파우더 적층물(10)에 대한 이상 여부를 보다 정밀하게 판단하는 2차 판단을 수행할 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트, 파우더 적층물(대상물), 및 로드 셀을 도시한 측면도 및 평면도를 도시한 도면이다.
도2의 (a)는 파우더 적층물의 무게 중심을 측정하기 위한 구성들을 나타낸 것이고, 도2의 (b)는 도2 (a)를 위에서 바라본 평면도를 도시한 것이다.
본 실시예에 따른 프로세서(160)는 복수의 로드 셀들(130) 각각으로부터 감지된 하중 값들을 기초로 파우더 적층물의 무게 중심(A)을 측정할 수 있다. 예컨대, 프로세서(160)는 파우더 적층물(10)이 없는 상태에서의 각 로드 셀(130)에서 감지한 베이스 플레이트(110)의 하중 값들에 따른 기준 무게 중심 값과, 파우더 적층물(10)을 베이스 플레이트(110) 위에 올려둔 상태에서의 각 로드 셀(130)로부터 감지된 베이스 플레이트(110)의 하중 값들에 따른 측정 무게 중심 값을 비교하여, 상기 기준 무게 중심 값과 상기 측정 무게 중심 값의 차이 값에 따른 오차 값을 계산하고, 계산된 오차 값을 고려하여 파우더 적층물(10)의 이상 여부를 1차 판단할 수 있다.
여기서, 본 발명의 이상 여부 판단장치는 도면에는 따로 도시하지 않았으나, 상기 무게 중심 값을 저장하는 데이터베이스(DB)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 프로세서(160)가 파우더 적층물(10)의 이상 여부를 1차적으로 판단하기 위해 추가적으로 고려해야 하는 파우더 적층물에 대한 고유 진동수를 측정하는 방법에 대하여 후술한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도3을 참고하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 프로세서(160)는 파우더 적층물(10)에 대한 고유 진동수 및 형상 데이터를 측정하고, 측정된 고유 진동수 및 형상 데이터를 이용하여 파우더 적층물의 이상 여부를 1차 판단할 수 있다.
베이스 플레이트(110)의 하부면에 형성되는 진동 발생부(170)가 진동을 발생함에 따라, 파우더 적층물(10)이 진동하는 동안, 광학 신호 송수신부(140)가 파우더 적층물(10)로 광학 신호를 송신하고, 송신된 신호가 반사된 반사 신호 수신한다. 프로세서(160)는 광학 신호 수신부(144)가 수신한 반사 신호를 이용하여 파우더 적층물(10)의 변화하는 고유진동수별 반사 신호의 속도를 측정한다.
프로세서(160)는 상기와 같은 방법으로 측정한 파우더 적층물(10)의 고유 진동수별 광학 신호의 속도 정보와, 데이터베이스(DB)에 미리 저장된 기준 고유 진동수별 속도 정보와 비교하여 파우더 적층물의 이상 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 3D 프린터를 통해 프린팅된 파우더 적층물 내부 형상에 변형이 생기거나 적층이 잘못된 경우, 측정된 고유 진동수에서의 변형형상이 다르게 나타날 수 있다. 따라서, 프로세서(160)는 상술한 바와 같은 방법으로 정상 상태로 판단 가능한 기준 고유 진동수별 속도 정보와 측정된 속도 정보를 비교함에 따라 파우더 적층물의 이상 여부를 판단할 수 있다.
도4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상 여부 2차 판단 방법을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
본 발명의 광학 신호 송수신부(140)는 도4에 도시된 바와 같이 이동 레일(150)에 의해 다수 포인트 지점으로 이동하여 파우더 적층물(10)로 광학 신호를 송수신할 수 있다. 본 실시예에서는 프로세서(160)가 3곳의 지점에서 광학 신호를 송수신하여 파우더 적층물의 이상 여부를 2차 판단하는 것으로 예시하여 설명한다. 그러나, 이제 한정되는 것은 아니고 사용자의 설계에 따라 더 많거나 더 적은 복수의 지점에서 광학 신호를 송수신한 결과를 토대로 파우더 적층물의 이상 여부를 2차 판단할 수도 있음은 자명할 것이다.
본 발명의 프로세서(160)는 광학 신호 송수신부(140)가 이동 레일(150)을 통해 이동함에 따라 복수의 지점들(1번 내지 3번 포인트)에서 수신하는 반사 신호들 각각의 반사 속도 정보 및 틸트 각 정보를 이용하여 파우더 적층물(10)의 이상 여부를 2차 판단할 수 있다.
진동 발생부로 파우더 적층물을 진동시킴에 따라 발생하는 파우더 적층물의 움직임은 속도 성분만으로 측정하기 때문에 광학 신호 송수신부가 이동 레일과 연결되는 상부에 고정되어 있으면 한 개 축의 속도 성분만 측정하게 된다. 그러나, 파우더 적층물의 형상은 3차원이고, 3차원으로 진동하기 때문에 프로세서(160)가 파우더 적층물의 3차원 속도 성분을 측정하면 파우더 적층물에 대한 보다 정밀한 이상 여부를 판단할 수 있게 된다.
일 실시예에 따른 도4에 도시된 바와 같이 이동 레일(150)을 이용하여 Z축은 고정하고, X, Y 평면에 따라 광학 신호 송수신기(140)는 이동하면서, 광학 신호 송수신기(140)와 이동 레일(150) 사이에 마련되는 힌지부(미도시)를 이용하여 광학 신호 송수신기(140)는 틸팅할 수 있다. 본 실시예에서는, 제1 이동 레일(152)의 방향이 X축, 제2 이동 레일(154)의 방향이 Y축, 그리고 이동 레일들과 수직하는 방향이 Z축인 것으로 가정한다.
이렇게, 프로세서(160)는 도4에 도시된 바와 같이 3곳의 포인트에서 파우더 적층물(10)의 X, Y, Z축의 속도 성분을 측정하여 파우더 적층물에 대한 정밀도 높은 데이터를 확보할 수 있다.
이때, 광학 신호 송수신부(140)가 1 내지 3번 포인트에서 파우더 적층물(10)에 광학 신호를 조사하는 지점(조사 지점)은 통일되어 결정될 수 있다.
그리고, 광학 신호 송수신부(140)는 1 내지 3번 포인트 각각에서 수신하는 광학 신호를 통해, 광학 신호가 송신되는 지점부터 파우더 적층물의 조사 지점까지의 거리를 계산할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 광학 신호 송수신부(140)가 1번 포인트, 2번 포인트 및 3번 포인트에서 각각 틸팅하는 틸팅 각도 정보(R1, R2, R3)를 알 수 있다.
도5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 프로세서(160)는 1번 포인트에서 광학 신호 송수신부(140)가 수신한 광학 신호를 기초로 광학 신호 송수신부(140)로부터 조사 지점까지의 거리에 따른 속도 성분(V1)과, 틸팅 각도 정보(R1)를 이용하여 1번 포인트에서 X축, Y축, Z축에서의 제1 속도 성분(Vx, Vy, Vz)를 산출할 수 있다. 이때, 틸팅 각도 정보(R1)는 광학 신호 송수신부(140)가 X축을 기준으로 틸팅한 각도, Y축을 기준으로 틸팅한 각도, Z축을 기준으로 틸팅한 각도에 대한 정보를 포함하는 것일 수 있다. 예컨대, 프로세서(160)는 삼각 함수를 이용하여 속도 성분을 계산할 수 있다.
이와 같은 방법으로, 프로세서(160)는 1번 포인트에서의 제1 속도 성분, 2번 포인트에서의 제2 속도 성분, 3번 포인트에서의 제3 속도 성분을 산출하고, 산출된 제1 내지 제3 속도 성분을 고려하여 파우더 적층물(10)에 대한 이상 여부를 2차 판단할 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이상 여부 판단장치가 수행하는 대상물의 이상 여부 판단방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
먼저, S71 단계에서 프로세서(160)는 로드셀(130)을 이용하여 베이스 플레이트(110)의 무게 중심을 측정한다.
그리고, S72 단계에서 프로세서(160)는 광학 신호 송수신부(140)를 이용하여 대상물(파우더 적층물)의 고유 진동수 및 송신된 광학 신호가 대상물에 반사되어 돌아오는 반사 신호의 반사 속도를 측정한다.
이에 따라, S73 단계에서 프로세서(160)는 대상물(10)의 이상 여부에 대하여 1차 판단한다.
그리고 S74 단계에서 프로세서(160)는 광학 신호 송수신부(140)가 다수 포인트(예를 들어, 1번 포인트, 2번 포인트, 3번 포인트)에서 순차적으로 광학 신호를 송수신한다.
이에 따라, S75 단계에서 프로세서(160)는 1번 포인트에서 수신한 반사 신호, 2번 포인트에서 수신한 반사 신호, 그리고 3번 포인트에서 수신한 반사 신호를 이용하여 각 포인트에 따른 X축, Y축, Z축에서의 속도 성분을 산출하고, 산출된 속도 성분을 고려하여 대상물(10)의 이상 여부를 보다 정밀하게 확인함으로써, 2차 판단한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 대상물의 이상 여부 판단장치
110: 베이스 플레이트 120: 프린팅 컨테이너
130: 로드 셀 140: 광학 신호 송수신부
150: 이동 레일 160: 프로세서
170: 진동 발생부

Claims (11)

  1. 대상물의 이상 여부를 판단하기 위하여 상기 대상물이 위치할 수 있는 공간을 제공하는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트를 지지하고, 상기 베이스 플레이트로부터의 하중을 감지하는 로드 셀;
    상기 베이스 플레이트의 하부면에 형성되어 상기 베이스 플레이트의 상면에 있는 상기 대상물로 진동력을 전달하는 진동 발생부;
    상기 진동력이 발생되는 동안, 상기 베이스 플레이트와 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 대상물로 광학 신호를 송수신하는 광학 신호 송수신부;
    상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 대상물에 의해 반사된 반사 신호를 이용하여 상기 대상물에 대한 이상 여부를 판단하는 프로세서;
    상기 베이스 플레이트 및 상기 대상물이 내부에 배치될 수 있는 공간을 제공하는 프린팅 컨테이너; 및
    상기 프린팅 컨테이너의 하우징을 이루는 격벽들 중 서로 대향하는 격벽들을 연결하되, 서로 교차하여 설치되는 이동 레일들;을 포함하되,
    상기 광학 신호 송수신부는, 상기 대상물로 광학 신호를 송신하는 광학 신호 송신부; 및 상기 광학 신호 송신부와 나란히 배치되어, 상기 광학 신호 송신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 대상물에 의해 반사되는 상기 반사 신호를 수신하는 광학 신호 수신부;를 포함하며,
    상기 이동 레일들이 설치되는 상기 프린팅 컨테이너의 상부 공간은 개방되어 있으며, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 이동 레일들이 교차하는 교점에 설치되고, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 이동 레일에 의해 서로 다른 위치로 이동하며 광학 신호를 송신하며, 상기 대상물에 의해 반사되는 반사 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 대상물의 이상 여부 판단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 3D 프린터로부터 프린팅된 파우더 적층물이고,
    상기 베이스 플레이트 및 상기 대상물은 프린팅 컨테이너(container) 내에 배치되며, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 프린팅 컨테이너의 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치의 상부측에 배치되어 상기 광학 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 대상물의 이상 여부 판단장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중, 상기 진동 발생부로부터 발생되는 진동력에 의해 진동하는 상기 대상물의 고유 진동수, 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 진동하는 대상물에 반사되어 돌아오는 반사 신호를 기초로 측정되는 광학 신호의 반사 속도를 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 1차 판단하고,
    상기 광학 신호 송수신부가 상기 이동 레일을 통해 이동함에 따라 복수의 지점들에서 수신하는 반사 신호들 각각의 반사 속도 정보 및 틸트 각 정보를 이용하여 상기 대상물의 이상 여부를 2차 판단하는 것을 특징으로 하는 대상물의 이상 여부 판단장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 각 지점에서의 상기 광학 신호 송신부가 송신하는 광학 신호가 상기 대상물에 도달하는 조사 포인트와 상기 광학 신호 송수신부까지의 거리 및 상기 틸팅 각 정보를 이용하여, 상기 각 지점에서의 속도 성분을 산출하고, 산출된 속도 성분을 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 2차 판단하는 것을 특징으로 하는 대상물의 이상 여부 판단장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 대상물이 제거된 상태에서의 미리 저장된 상기 베이스 플레이트의 기준 무게 중심과 상기 대상물의 무게에 의한 상기 베이스 플레이트의 무게 중심을 비교함에 따라 오차 값을 계산하고, 계산된 오차 값을 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 1차 판단하는 것을 특징으로 하는 대상물의 이상 여부 판단장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 광학 신호 송수신부가 수신하는 광학 신호를 이용하여 상기 대상물의 고유 진동수를 측정하는 것을 특징으로 하는 대상물의 이상 여부 판단장치.
  9. 대상물의 이상 여부를 판단하기 위하여 상기 대상물이 위치할 수 있는 공간을 제공하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트를 지지하고, 상기 베이스 플레이트로부터의 하중을 감지하는 로드 셀, 상기 베이스 플레이트의 하부면에 형성되어 상기 베이스 플레이트의 상면에 있는 상기 대상물로 진동력을 전달하는 진동 발생부, 상기 진동력이 발생되는 동안, 상기 베이스 플레이트와 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 대상물로 광학 신호를 송수신하는 광학 신호 송수신부, 상기 베이스 플레이트 및 상기 대상물이 내부에 배치될 수 있는 공간을 제공하는 프린팅 컨테이너, 상기 프린팅 컨테이너의 하우징을 이루는 격벽들 중 서로 대향하는 격벽들을 연결하되, 서로 교차하여 설치되는 이동 레일들 및 프로세서를 포함하는 이상 여부 판단장치가 수행하는 대상물의 이상 여부 판단방법에 있어서,
    상기 프로세서가 상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 대상물에 의해 반사된 반사 신호를 이용하여 상기 대상물에 대한 이상 여부를 판단하는 단계;를 포함하되,
    상기 대상물은 3D 프린터로부터 프린팅된 파우더 적층물이고, 상기 베이스 플레이트 및 상기 대상물은 프린팅 컨테이너(container) 내에 배치되며, 상기 광학 신호 송수신부는 상기 프린팅 컨테이너의 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치의 상부측에 배치되어 상기 광학 신호를 송신하며,
    상기 프로세서가 상기 대상물에 대한 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 로드 셀로부터 감지된 상기 베이스 플레이트의 하중, 상기 진동 발생부로부터 발생되는 진동력에 의해 진동하는 상기 대상물의 고유 진동수, 및 상기 광학 신호 송수신부로부터 송신된 광학 신호가 상기 진동하는 대상물에 반사되어 돌아오는 반사 신호를 기초로 측정되는 광학 신호의 반사 속도를 고려하여 상기 대상물의 이상 여부를 1차 판단하는 단계; 및 상기 광학 신호 송수신부가 상기 프린팅 컨테이너의 하우징을 이루는 격벽들 중 서로 대향하는 격벽들을 연결하되, 서로 교차하여 설치되는 이동 레일들을 통해 이동함에 따라 복수의 지점들에서 수신하는 반사 신호들 각각의 반사 속도 정보 및 틸트 각 정보를 이용하여 상기 대상물의 이상 여부를 2차 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물의 이상 여부 판단방법.
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