KR102477704B1 - 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 촬영대상을 촬영하여 획득한 이미지를 영상처리 후 G코드를 생성하는 G코드 생성장치 및 음용물질이 수용되는 음용컵이 놓여지는 베이스부, 적어도 일부가 베이스부의 상면 양측과 수직하게 결합되어 연결되는 지지부, 지지부를 따라 X축으로 이동하는 압출조절부, 압출조절부에 삽입되고 액상의 식용물질을 수용하는 압출부 및 G코드를 기반으로 생성된 제어신호를 수신하여 베이스부, 지지부 및 압출조절부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 프린팅장치를 포함하고, 압출조절부는 제어신호에 따라 압출부를 피스톤운동시킴에 따라 음용물질의 위로 식용물질을 토출하여 이미지를 프린팅하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템을 제공한다.

Description

식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템{An image printing system using edible materials to shape images on the surface of drinking materials}

본 발명은 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 획득한 이미지로부터 추출한 윤곽선을 G코드로 변환한 후 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템에 관한 것이다.

최근 제 3차 산업혁명을 유발할 기술로 주목받는 분야는 3D 프린팅 기술로, 3D 프린팅은 디지털 설계 도면과 3D프린터만 있으면 누구나 전 세계 어디서든 필요한 제품 생산이 가능하여, 제조 공정의 획기적인 간소화를 통한 제조업 패러다임 변화의 핵심으로 주목받고 있다.

3D 프린팅 자체는 이미 1980년대 말부터 생산현장에서 시제품 제작에 주로 이용되어 왔지만, 최근 특허기간이 만료되고, 더불어 소재 기술의 발달로 플라스틱뿐만 아니라 유리, 금속, 바이오 및 음식물 재료 등으로까지 적용되면서 제작 범위가 다양해졌다.

수억 원대에 달했던 제품 가격이 수천만 원대로 하락하였으며 수백만 원대의 보급형 제품의 출시로 대중화가 눈앞에 있다.

개인의 요구가 다양화됨에 따라 기존의 표준화된 대량생산 공정으로는 생산하기 힘든 개인화된 제품들을 3D 프린터로 직접 제작할 수 있으며, 제조 산업에서는 제품 기획부터 시제품 구현까지의 시행착오가 획기적으로 단축되어 개발의 혁신이 가속화될 것으로 전망된다.

3D 프린팅 기술은 사용하는 재료가 액체인지 고체인지 혹은 파우더인지, 또 이 재료를 가지고 어떤 방식으로 형상을 만드느냐에 따라 분류된다.

새로운 혁명 잠재력을 제공할 수 있는 3D 프린터를 공정 방식(고체, 액체, 파우더 기반) 별로 분류한 기존의 FDM(고체 기반, 수지압출법), SLS(파우더 기반 쾌속조형기술) 및 DLP, SLA(액체 기반, 광경화수지조형) 등이 상용화되었다.

최근에는 3D 프린팅 기술을 음식 분야에도 적용하기 위한 연구개발이 지속적으로 진행되고 있으며, 특히 한국의 경우, 커피수요가 폭발적으로 증가함에 따라 단순히 커피를 음용하는 차원을 넘어서 사용자의 얼굴을 커피 위에 프린팅하여 음용하는 등의 서비스에 대한 수요도 증가하고 있다.

이와 관련하여 종래기술에 따른 3D 프린팅 방식은 고비용 대비 효율성 측면에서 낮은 문제점이 있었다.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1805587호(2017.11.30.)

(특허문헌 2) 공개특허공보 제10-2020-0055815호(2020.05.22.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 X축으로 이동 가능한 압출조절부에 탈착 가능한 압출부를 통해 커피 위에 크림을 토출하여 이미지를 프린팅함으로써 저비용 대비 고효율을 갖는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 촬영대상을 촬영하여 획득한 이미지를 영상처리 후 G코드를 생성하는 G코드 생성장치; 및 음용물질이 수용되는 음용컵이 놓여지는 베이스부, 적어도 일부가 상기 베이스부의 상면 양측과 수직하게 결합되어 연결되는 지지부, 상기 지지부를 따라 X축으로 이동하는 압출조절부, 상기 압출조절부에 삽입되고 액상의 식용물질을 수용하는 압출부 및 상기 G코드를 기반으로 생성된 제어신호를 수신하여 상기 베이스부, 상기 지지부 및 상기 압출조절부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 프린팅장치;를 포함하고, 상기 압출조절부는 상기 제어신호에 따라 상기 압출부를 피스톤운동시킴에 따라 상기 음용물질의 위로 상기 식용물질을 토출하여 상기 이미지를 프린팅하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베이스부는, 솔리드 형상에 상부가 함몰된 베이스; 상기 베이스의 상부에 위치한 4개의 측부 중 Y축 방향으로 대향하는 측부를 연결하면서 상기 지지부와 수직하게 배치되며 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 Y축 지지축; 및 상기 한 쌍의 Y축 지지축의 상부에 위치하고 적어도 일부가 상기 한 쌍의 Y축 지지축을 둘러싸도록 형성되어 상기 한 쌍의 Y축 지지축을 따라 Y축으로 이동하는 히팅 베드;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 히팅 베드를 Y축 방향으로 이동시켜 상기 음용컵이 상기 압출부의 상부에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지지부는, 상기 베이스의 상부에 위치한 4개의 측부 중 X축 방향으로 대향하는 측부로부터 외측으로 연장되는 한 쌍의 제1 고정부재, 상기 한 쌍의 제1 고정부재와 인접하면서 상기 베이스의 상부에 위치한 4개의 측부 중 X축 방향으로 대향하는 측부로부터 상방으로 연장되는 한 쌍의 제2 고정부재 및 상기 한 쌍의 제1 고정부재와 평행하면서 상기 한 쌍의 제2 고정부재를 연결하는 제3 고정부재를 포함하는 고정부재; 상기 한 쌍의 제1 고정부재와 상기 제3 고정부재의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제1 Z축 지지축 및 상기 한 쌍의 제1 Z축 지지축과 인접하면서 상기 한 쌍의 제1 고정부재와 상기 제3 고정부재의 양단을 각각 연결하는 제2 Z축 지지축을 포함하는 Z축 지지축; 상기 한 쌍의 제1, 2 Z축 지지축을 각각 둘러싸도록 형성되어 상기 한 쌍의 제1, 2 Z축 지지축을 따라 Z축으로 이동하는 한 쌍의 가이드부재; 및 상기 제3 고정부재와 평행하면서 한 쌍의 가이드부재를 연결하는 X축 지지축;을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 한 쌍의 가이드부재를 Z축 방향으로 이동시켜 상기 음용컵과 상기 압출부의 거리를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 압출조절부는, 상부가 개방되고 내부가 비어 있는 압출지지부재; 상기 압출지지부재의 내부에 위치하고 중앙부에 나사홈이 형성되는 이송부재; 상기 압출지지부재의 마주보는 내측면을 연결하고 외주면에 상기 나사홈과 체결되는 나사산이 형성되며 상기 이송부재의 중앙부를 관통하는 이송축; 상기 이송축의 일측에 위치하고 상기 이송부재를 관통하면서 상기 압출지지부재의 마주보는 내측면을 연결하는 제1 지지축 및 상기 이송축의 타측에 위치하고 상기 이송부재를 관통하면서 상기 압출지지부재의 마주보는 내측면을 연결하는 제2 지지축을 포함하는 지지축; 및 상기 압출지지부재의 외측면에 형성되어 상기 이송축과 연결되는 스텝모터;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 스텝모터의 동작시켜 상기 이송축을 회전시킴으로써 상기 이송부재가 상기 이송축을 따라 직선왕복운동하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 압출부는, 상기 압출지지부재에 삽입되는 고정부재가 타측에 형성되고, 내부가 비어 있는 실린더; 상기 실린더의 일측에 형성되고 상기 실린더와 연통하는 주입부홀이 형성되는 주입부; 상기 실린더의 내부로 삽입되어 피스톤운동하고 일측에 상기 이송부재에 함입형성되는 삽입홈에 삽입되어 고정되는 푸쉬부재가 형성되는 실린더로드;를 포함하고, 상기 이송부재가 하방으로 이동하면, 상기 실린더로드가 상기 식용물질을 압축함에 따라 상기 식용물질이 상기 주입부홀을 통하여 상기 음용물질의 위로 토출되어 상기 이미지가 프린팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 G코드 생성장치는, 상기 촬영대상을 촬영하여 상기 이미지를 획득하는 영상촬영부; 및 상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 이미지를 수신하여 저장하는 정보저장부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 G코드 생성장치는, 상기 정보저장부로부터 전송되는 상기 이미지를 수신하여 영상처리하는 영상처리부;를 더 포함하고, 상기 영상처리부는, 상기 이미지로부터 윤곽선을 추출한 윤곽선 정보를 생성하는 윤곽선 추출부; 상기 윤곽선 추출부로부터 전송되는 상기 윤곽선 정보를 G코드로 변환하는 G코드 변환부; 및 상기 G코드 변환부로부터 전송되는 상기 G코드를 리딩하여 상기 이미지를 프린팅하기 위한 상기 제어신호를 프로그래밍하는 프린팅 제어부;를 포함하고, 상기 프린팅 제어부는 상기 제어신호를 실시간으로 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 G코드 생성장치는, 상기 프린팅 제어부에서 프로그래밍하는 것을 디스플레이하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, X축으로 이동 가능한 압출조절부에 탈착 가능한 압출부를 통해 커피 위에 크림을 토출하여 이미지를 프린팅함으로써 저비용 대비 고효율로 이미지를 출력하고 음용자에게 심미감을 제공한다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템을 나타낸 일 방향에서의 블록도이다.
도 2의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에 구비된 윤곽선 추출부가 이미지로부터 윤곽선을 추출하기 위한 비쥬얼 스튜디오 코드를 나타낸 도면이다.
도 3의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에 구비된 윤곽선 추출부에 의해 추출된 윤곽선을 나타낸 도면이다.
도 3의 (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에 구비된 G코드 변환부가 추출된 윤곽선을 G코드로 변환하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에서 이미지를 순차적으로 영상처리하는 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템의 프린팅 제어부가 G코드를 리딩하여 제어신호를 생성하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템의 프린팅장치를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.
도 7은 도 2에 도시된 압출조절부 및 압출부를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.
도 8은 도 3에 도시된 압출조절부 및 압출부를 실제로 구현한 사진이다.
도 9의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템에 의해 이미지가 커피 위에 프린팅된 것을 나타낸 실제사진이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템을 나타낸 일 방향에서의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템(300)는 G코드 생성장치(100) 및 프린팅장치(200)를 포함한다.

G코드 생성장치(100)는 촬영대상을 촬영하여 획득한 이미지를 영상처리 후 G코드를 생성한다. 이를 위한 G코드 생성장치(100)는 영상촬영부(110), 정보저장부(120), 영상처리부(130) 및 출력부(140)를 포함한다.

영상촬영부(110)는 촬영대상을 촬영하여 이미지(=예를 들어, 사람의 얼굴)를 획득한다. 이를 위한 영상촬영부(110)는 카메라나 웹캠일 수 있다. 또한, 영상촬영부(110)는 동영상을 촬영한 후 동영상의 일부를 캡쳐하여 이미지함으로써 이미지를 획득할 수도 있다.

상기한 영상촬영부(110)는 획득한 이미지를 정보저장부(120)로 전송한다.

정보저장부(120)는 영상촬영부(110)로부터 전송되는 이미지를 수신하여 저장한다.

또한, 정보저장부(120)는 외부에서 이미 촬영된 이미지를 수신하여 저장할 수도 있다.

상기한 정보저장부(120)는 영상촬영부(110)로부터 전송되는 이미지나 외부에서 이미 촬영된 이미지를 영상처리부(130)로 전송한다.

도 2의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에 구비된 윤곽선 추출부가 이미지로부터 윤곽선을 추출하기 위한 비쥬얼 스튜디오 코드를 나타낸 도면이다. 도 3의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에 구비된 윤곽선 추출부에 의해 추출된 윤곽선을 나타낸 도면이다. 도 3의 (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에 구비된 G코드 변환부가 추출된 윤곽선을 G코드로 변환하는 것을 나타낸 도면이다. 도 4의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 프린팅시스템의 영상처리부에서 이미지를 순차적으로 영상처리하는 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 5의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 프린팅시스템의 프린팅 제어부가 G코드를 리딩하여 제어신호를 생성하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.

영상처리부(130)는 정보저장부(120)로부터 전송되는 이미지를 수신하여 영상처리한다. 이를 위한 영상처리부(130)는 윤곽선 추출부(131), G코드 변환부(132) 및 프린팅 제어부(133)를 포함한다.

윤곽선 추출부(131)는 이미지로부터 윤곽선을 추출한 윤곽선 정보를 생성한다.

이를 위한 윤곽선 추출부(131)는 이때, 윤곽선 추출부(131)는 예시적으로 Slicer 프로그램을 통하여 정보저장부(120)로부터 전송된 2D 이미지를 3D 파일(확장자가 STL인 파일)로 변환한다. 이후, 도 2의 (a), (b) 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 비쥬얼 스튜디오 코드를 구성하고 도 4의 (b)에 도시된 저장코드를 생성한 후 이미지로부터 윤곽선을 추출한다.

상기한 과정에 따라 도 2의 (c), 도 3의 (a), (b) 및 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 이미지로부터 상기한 코드에 의해 윤곽선이 추출된다.

윤곽선 추출부(131)는 추출된 윤곽선에 대한 윤곽선 정보를 생성하여 G코드 변환부(132)로 전송한다.

G코드 변환부(132)는 윤곽선 추출부(131)로부터 전송되는 윤곽선 정보를 G코드로 변환한다. 구체적으로 G코드 변환부(132)는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 3D 파일의 면을 얇게 슬라이싱하여 슬라이싱된 면의 윤곽선대로 프린팅장치(200)를 통한 가공이 가능하도록 출력조건(=3D 파일을 층층이 슬라이싱하거나 보강대 등을 설치)을 설정하여 3D 파일을 G코드로 변환한다.

프린팅 제어부 (133)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 G코드 변환부(132)로부터 전송되는 G코드를 리딩하여 이미지를 프린팅하기 위한 제어신호를 프로그래밍한다.

이를 위한 프린팅 제어부(133)는 예시적으로 호스트 프로그램인 cura를 사용할 수 있다.

상기한 프린팅 제어부(133)는 제어신호를 실시간으로 제어부(250)로 전송한다.

도 5의 (b)를 참조하면, 출력부(140)는 사용자가 프린팅 제어부(133)를 통한 출력조건을 설정할 수 있도록 프린팅 제어부(133)에서 프로그래밍하는 것을 디스플레이한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 프린팅시스템의 프린팅장치를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.

도 6을 참조하면, 프린팅장치(200)는 베이스부(210) 지지부(220) 압출조절부(230), 압출부(240) 및 제어부(250)를 포함한다.

베이스부(210)는 음용물질이 수용되는 음용컵이 놓여지는 구성요소로서, 베이스부(210)는 베이스(211), Y축 지지축(212) 및 히팅 베드(213)를 포함한다.

이때, 음용물질은 사람이 음용하는 음료, 물, 주스, 커피 등을 포함하고, 본 발명에서는 커피로서 설명할 것이다.

베이스(211)는 솔리드 형상에 상부가 함몰된 형상을 가진다. 구체적으로 베이스(211)는 직육면체 형상에 상부가 하부로 함몰된 형상을 가지고, 이에 따라 베이스(211)의 상부에는 돌출된 상부 테두리가 형성된다.

Y축 지지축(212)은 베이스(211)의 상부에 위치한 4개의 측부(=상부 테두리) 중 Y축 방향으로 대향하는 측부를 연결하면서 지지부(220)와 수직하게 배치되며 서로 이격되도록 배치된다.

또한, Y축 지지축(212)은 한 쌍으로 구성되어 서로 평행하면서 소정거리 이격된 상태로 위치한다.

아울러, Y축 지지축(212)은 Y축 방향으로 형성되고 환형의 바형상을 가짐에 따라 히팅 베드(213)가 Y축 방향으로 슬라이딩될 수 있도록 한다.

히팅 베드(213)는 한 쌍의 Y축 지지축(212)의 상부에 위치하고 적어도 일부가 한 쌍의 Y축 지지축(212)을 둘러싸도록 형성되어 한 쌍의 Y축 지지축(212)을 따라 Y축으로 슬라이딩 이동한다.

상기한 히팅 베드(213)는 제어부(250)로부터 전송되는 제어신호에 따라 Y축으로 슬라이딩되어 압출부(240)와 Y축선상에 위치된다.

히팅 베드(213)의 위에는 커피를 수용한 음용컵이 위치한다.

또한, 히팅 베드(213)는 전도체로서, 외부로부터 전원이 공급되면 일정한 온도를 유지하는 히터로서의 역할도 수행한다.

지지부(220)는 적어도 일부가 베이스부(210)의 상면 양측과 수직하게 결합되어 연결된다. 이러한 지지부(220)는 고정부재(221), Z축 지지축(222), 가이드부재(223) 및 X축 지지축(224)을 포함한다.

고정부재(221)는 제1 고정부재(221a), 제2 고정부재(221b) 및 제3 고정부재(221c)를 포함한다.

제1 고정부재(221a)는 베이스(211)의 상부에 위치한 4개의 측부(=상부 테두리) 중 X축 방향으로 대향하는 측부로부터 외측으로 연장된다. 즉, 제1 고정부재(221a)는 한 쌍으로 구성되어 X축선상에서 외측으로 연장형성된다.

제2 고정부재(221b)는 한 쌍의 제1 고정부재(221a)와 인접하면서 베이스(211)의 상부에 위치한 4개의 측부 중 X축 방향으로 대향하는 측부로부터 상방으로 연장되며 한 쌍으로 구성된다.

제3 고정부재(221c)는 한 쌍의 제1 고정부재(221a)와 평행하면서 한 쌍의 제2 고정부재(221b)를 연결한다. 즉, 제3 고정부재(221c)는 X축과 평행한 상태로 베이스(221)의 상부에 위치한다.

Z축 지지축(222)은 제1 Z축 지지축(222a) 및 제2 Z축 지지축(222b)을 포함한다.

제1 Z축 지지축(222a)은 한 쌍의 제1 고정부재(221a)와 제3 고정부재(221c)의 양단을 각각 연결하도록 한 쌍으로 구성된다.

구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 제1 Z축 지지축(222a) 중 좌측에 위치한 제1 Z축 지지축(222a)은 한 쌍의 제1 고정부재(221a) 중 좌측에 위치한 제1 고정부재(221a)와 제3 고정부재(221c)의 좌측단을 연결한다.

또한, 한 쌍의 제1 Z축 지지축(222a) 중 우측에 위치한 제1 Z축 지지축(222a)은 한 쌍의 제1 고정부재(221a) 중 우측에 위치한 제1 고정부재(221a)와 제3 고정부재(221c)의 우측단을 연결한다.

제2 Z축 지지축(222b)은 한 쌍의 제1 Z축 지지축(222a)과 인접하면서 한 쌍의 제1 고정부재(221a)와 제3 고정부재(221c)의 양단을 각각 연결하도록 한 쌍으로 구성된다.

구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 제2 Z축 지지축(222b) 중 좌측에 위치한 제2 Z축 지지축(222b)은 한 쌍의 제1 고정부재(221a) 중 좌측에 위치한 제1 고정부재(221a)와 제3 고정부재(221c)의 좌측단을 연결한다.

또한, 한 쌍의 제2 Z축 지지축(222b) 중 우측에 위치한 제2 Z축 지지축(222b)은 한 쌍의 제1 고정부재(221a) 중 우측에 위치한 제1 고정부재(221a)와 제3 고정부재(221c)의 우측단을 연결한다.

상기한 제1 Z축 지지축(222a)과 제2 Z축 지지축(222b)은 서로 평행하면서 이격되도록 위치한다.

제1 Z축 지지축(222a)은 제2 Z축 지지축(222b)보다 큰 직경을 가짐에 따라 Y축 방향으로 슬라이딩 이동하는 가이드부재(223)의 메인 가이드축의 역할을 수행하고, 제2 Z축 지지축(222b)은 가이드부재(223)의 보조 가아드축의 역할을 수행한다.

가이드부재(223)는 한 쌍의 제1, 2 Z축 지지축(222a, 222b)을 각각 둘러싸도록 형성되어 한 쌍의 제1, 2 Z축 지지축(222a, 222b)을 따라 Z축으로 슬라이딩 이동한다.

또한, 가이드부재(223)은 한 쌍으로 구성되어 있으며, 이러한 한 쌍의 가이드부재(223)의 사이에는 X축 방향으로 평행한 X축 지지축(224)이 형성된다.

X축 지지축(224)은 제3 고정부재(221c)와 평행하면서 한 쌍의 가이드부재(223)를 연결한다. 즉, X축 지지축(224)은 X축과 평행하도록 형성되고 도 6에 도시된 바와 같이 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍으로 구성된다.

상기한 X축 지지축(224)은 압출조절부(230)가 X축 방향으로 슬라이딩 이동하도록 가이드하는 역할을 수행한다.

도 7은 도 2에 도시된 압출조절부 및 압출부를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다. 도 8은 도 3에 도시된 압출조절부 및 압출부를 실제로 구현한 사진이다.

압출조절부(230)는 지지부(220)를 따라 X축으로 슬라이딩 이동한다. 구체적으로 압출조절부(230)는 제어신호에 따라 압출부(240)를 피스톤운동시킴에 따라 음용물질(=커피)의 위로 식용물질을 토출하여 이미지를 프린팅한다.

여기서, 식용물질은 커피 위에 토출되어 이미지를 프린팅하기 위한 재료로서, 본 발명에서는 크림으로 설명할 것이다.

상기한 압출조절부(230)는 압출지지부재(231), 이송부재(232), 지지축(233), 이송축(234) 및 스텝모터(235)를 포함한다.

도 7을 참고하면, 압출지지부재(231)는 상부가 개방되고 내부가 비어 있는 형상을 가질 수 있다. 다만, 도 8에 도시된 바와 같이 압출지지부재(231)은 상부 및 하부가 모두 개방된 형상을 가질 수도 있다.

도 6을 기준으로 압출지지부재(231)의 배면에는 한 쌍의 X축 지지축(224)을 둘러싸는 돌출가이드부재(미도시)가 형성된다.

또한, 도 7을 기준으로 압출지지부재(231)의 상면에는 스텝모터(235)가 형성된다. 아울러, 도 7을 기준으로 압출지지부재(231)의 하부에는 압출부(240)의 적어도 일부가 거치되는 거치홈 및 압출부(240)의 적어도 일부가 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성된다.

상기한 압출지지부재(231)는 제어신호가 수신되면, 압출부(240)가 음용컵과 X축선상에 위치하도록 한 쌍의 X축 지지축(224)을 따라 슬라이딩 이동한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 이송부재(232)는 압출지지부재(231)의 내부에 위치하고 중앙부에 나사홀(도 8에 도시)이 형성된다.

또한, 이송부재(232)에는 상기한 나사홀의 양측에 이송부재(232)를 관통하는 한 쌍의 가이드홀이 형성된다.

또한, 이송부재(232)에는 상기한 나사홀의 상부에 함입되는 삽입홈이 형성된다.

지지축(233)은 제1 지지축(233a) 및 제2 지지축(233b)을 포함한다.

제1 지지축(233a)은 이송축(234)의 일측에 위치하고 이송부재(232)를 관통하면서 압출지지부재(231)의 마주보는 내측면을 연결한다. 구체적으로 제1 지지축(233a)은 한 쌍의 가이드홀 중 일측에 위치한 가이드홀에 삽입된다.

제2 지지축(233b)은 이송축(234)의 타측에 위치하고 이송부재(232)를 관통하면서 압출지지부재(231)의 마주보는 내측면을 연결한다. 구체적으로 제2 지지축(233b)은 한 쌍의 가이드홀 중 타측에 위치한 가이드홀에 삽입된다.

상기한 제1 지지축(233a) 및 제2 지지축(233b)은 이송축(234)이 흔들리지 않고 Z축 방향으로 슬라이딩되도록 가이드하는 역할을 수행한다.

이송축(234)은 압출지지부재(231)의 마주보는 내측면을 연결하고 외주면에 나사홀과 체결되는 나사산이 형성되며 이송부재(232)의 중앙부를 관통한다.

구체적으로 이송축(234)은 도 8에 도시된 바와 같이 외주면에 나사산이 형성되어 이송부재(232)에 형성된 나사홀에 삽입된다. 이에 따라 이송축(234)의 외주면에 형성되는 나사산은 이송부재(232)의 중앙부에 형성되는 나사홀의 내주면에 형성되는 나사홀과 체결된다.

상기한 이송축(234)은 스텝모터(235)의 동작에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 이송부재(232)를 슬라이딩 이동시킨다.

스텝모터(235)는 압출지지부재(231)의 외측면에 형성되어 이송축(234)과 연결된다. 스텝모터(235)는 제어부(250)로부터 제어신호가 전달되면, 회전하면서 이송축(234)을 회전시킴에 따라 이송축(234)를 슬라이딩 이동시킨다. 이를 구현하기 위한 스텝모터(235)는 모터드라이브와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기한 모터드라이브는 스텝모터(235)와 전기적으로 연결되어 스텝모터(235)를 제어하는 전자 제어장치로서, 스텝모터(235)의 토크, 속도, 위치 등을 정확하게 제어함과 동시에 스텝모터(235)를 보호한다.

압출부(240)는 압출조절부(230)에 삽입되고 액상의 식용물질(=크림)을 수용하는 주사기와 유사한 형상을 가진다. 또한, 압출부(240)는 압출조절부(130)와 탈착 가능한 구조를 가진다. 이에 따라 압출부(240)는 내부에 있는 크림을 커피 위로 프린팅한 후 또 다른 프린팅을 위해 미리 세팅된 다른 압출부(240)를 압출조절부(230)에 결합시켜 사용한다. 이러한 압출부(240)는 실린더(241), 주입부(242) 및 실린더로드(243)를 포함한다.

실린더(241)는 압출지지부재(231)에 삽입되는 고정부재(241a)가 실린더(241)의 타측에 형성되고, 내부가 비어 있는 형상을 가진다.

또한, 실린더(241)는 전술한 압출지지부재(231)의 거치홈에 적어도 일부가 거치된다. 이때, 거치홈을 기준으로 실린더(241)의 일측부는 외부로 노출되고 실린더(241)의 타측부는 압출지지부재(231)의 내부에 위치한다.

고정부재(241a)는 실린더(241)의 타측단으로부터 방사상으로 연장되는 원형의 띄형상을 가진다. 상기한 고정부재(241a)는 전술한 압출지지부재(231)의 고정홈에 삽입되어 고정된다.

주입부(242)는 실린더(241)의 일측에 형성된다. 또한, 주입부(242)의 내부에는 실린더(241)와 연통하는 주입부홀(242a)이 형성된다.

구체적으로 주입부(242)는 실린더(241)의 일측단 중앙으로부터 Z축 방향으로 연장된다.

상기한 주입부홀(242a)은 실린더로드(243)의 피스톤운동에 따라 크림이 외부로 토출되는 통로의 역할을 한다.

실린더로드(243)는 실린더(241)의 내부로 삽입되어 피스톤운동한다. 이를 위한 실린더로드(243)의 일측에는 이송부재(232)에 함입형성되는 삽입홈에 삽입되어 고정되는 푸쉬부재(243a)가 형성된다.

이에 따라 이송부재(232)가 하방으로 이동하면, 실린더로드(243)가 식용물질(=크림)을 압축함에 따라 식용물질(=크림)이 주입부홀(242a)을 통하여 음용물질(=커피)의 위로 토출되어 이미지가 프린팅된다.

제어부(250)는 G코드를 기반으로 생성된 제어신호를 수신하여 베이스부(210), 지지부(220) 및 압출조절부(230)의 동작을 제어한다.

구체적으로 제어부(250)는 제어신호에 따라 히팅 베드(213)를 Y축 방향으로 이동시켜 음용컵이 압출부(240)의 상부에 위치하도록 제어한다.

또한, 제어부(250)는 제어신호에 따라 한 쌍의 가이드부재(223)를 Z축 방향으로 이동시켜 음용컵과 압출부(240)의 거리를 제어한다.

아울러, 제어부(250)는 제어신호에 따라 스텝모터(235)의 동작시켜 이송축(234)을 회전시킴으로써 이송부재(232)가 이송축(234)을 따라 직선왕복운동하도록 제어한다.

도 9의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 프린팅시스템에 의해 이미지가 커피 위에 프린팅된 것을 나타낸 실제사진이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 프린팅시스템(300)은 도 9의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 크림으로 커피 위에 이미지(=일정한 패턴, 하트, 사람의 얼굴 형상 등)를 저비용 대비 고효율로 프린팅하여 심미감을 향상시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: G코드 생성장치
110: 영상촬영부
120: 정보저장부
130: 영상처리부
131: 윤곽선 추출부
132: G코드 변환부
133: 프린팅 제어부
140: 출력부
200: 프린팅장치
210: 베이스부
211: 베이스
212: Y축 지지축
213: 히팅 베드
220: 지지부
221: 고정부재
221a: 제1 고정부재
221b: 제2 고정부재
221c: 제3 고정부재
222: Z축 지지축
222a: 제1 Z축 지지축
222b: 제2 Z축 지지축
223: 가이드부재
224: X축 지지축
230: 압출조절부
231: 압출지지부재
232: 이송부재
233: 지지축
233a: 제1 지지축
233b: 제2 지지축
234: 이송축
235: 스텝모터
240: 압출부
241: 실린더
241a: 고정부재
242: 주입부
242a: 주입부홀
243: 실린더로드
243a: 푸쉬부재
250: 제어부
300: 이미지 프린팅시스템

Claims (8)

1. 촬영대상을 촬영하여 획득한 이미지를 영상처리 후 G코드를 생성하는 G코드 생성장치; 및
   음용물질이 수용되는 음용컵이 놓여지는 베이스부, 적어도 일부가 상기 베이스부의 상면 양측과 수직하게 결합되어 연결되는 지지부, 상기 지지부를 따라 X축으로 이동하는 압출조절부, 상기 압출조절부에 삽입되고 액상의 식용물질을 수용하는 압출부 및 상기 G코드를 기반으로 생성된 제어신호를 수신하여 상기 베이스부, 상기 지지부 및 상기 압출조절부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 프린팅장치;를 포함하고,
   상기 압출조절부는,
   상부가 개방되고 내부가 비어 있는 압출지지부재;
   상기 압출지지부재의 내부에 위치하고 중앙부에 나사홈이 형성되는 이송부재;
   상기 압출지지부재의 마주보는 내측면을 연결하고 외주면에 상기 나사홈과 체결되는 나사산이 형성되며 상기 이송부재의 중앙부를 관통하는 이송축;
   상기 이송축의 일측에 위치하고 상기 이송부재를 관통하면서 상기 압출지지부재의 마주보는 내측면을 연결하는 제1 지지축 및 상기 이송축의 타측에 위치하고 상기 이송부재를 관통하면서 상기 압출지지부재의 마주보는 내측면을 연결하는 제2 지지축을 포함하는 지지축; 및
   상기 압출지지부재의 외측면에 형성되어 상기 이송축과 연결되는 스텝모터;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 스텝모터의 동작시켜 상기 이송축을 회전시킴으로써 상기 이송부재가 상기 이송축을 따라 직선왕복운동하도록 제어하며,
   상기 압출조절부는 상기 제어신호에 따라 상기 압출부를 피스톤운동시킴에 따라 상기 음용물질의 위로 상기 식용물질을 토출하여 상기 이미지를 프린팅하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 베이스부는,
   솔리드 형상에 상부가 함몰된 베이스;
   상기 베이스의 상부에 위치한 4개의 측부 중 Y축 방향으로 대향하는 측부를 연결하면서 상기 지지부와 수직하게 배치되며 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 Y축 지지축; 및
   상기 한 쌍의 Y축 지지축의 상부에 위치하고 적어도 일부가 상기 한 쌍의 Y축 지지축을 둘러싸도록 형성되어 상기 한 쌍의 Y축 지지축을 따라 Y축으로 이동하는 히팅 베드;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 히팅 베드를 Y축 방향으로 이동시켜 상기 음용컵이 상기 압출부의 상부에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 베이스의 상부에 위치한 4개의 측부 중 X축 방향으로 대향하는 측부로부터 외측으로 연장되는 한 쌍의 제1 고정부재, 상기 한 쌍의 제1 고정부재와 인접하면서 상기 베이스의 상부에 위치한 4개의 측부 중 X축 방향으로 대향하는 측부로부터 상방으로 연장되는 한 쌍의 제2 고정부재 및 상기 한 쌍의 제1 고정부재와 평행하면서 상기 한 쌍의 제2 고정부재를 연결하는 제3 고정부재를 포함하는 고정부재;
   상기 한 쌍의 제1 고정부재와 상기 제3 고정부재의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제1 Z축 지지축 및 상기 한 쌍의 제1 Z축 지지축과 인접하면서 상기 한 쌍의 제1 고정부재와 상기 제3 고정부재의 양단을 각각 연결하는 제2 Z축 지지축을 포함하는 Z축 지지축;
   상기 한 쌍의 제1, 2 Z축 지지축을 각각 둘러싸도록 형성되어 상기 한 쌍의 제1, 2 Z축 지지축을 따라 Z축으로 이동하는 한 쌍의 가이드부재; 및
   상기 제3 고정부재와 평행하면서 한 쌍의 가이드부재를 연결하는 X축 지지축;을 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제어신호에 따라 상기 한 쌍의 가이드부재를 Z축 방향으로 이동시켜 상기 음용컵과 상기 압출부의 거리를 제어하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템.
   
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 압출부는,
   상기 압출지지부재에 삽입되는 고정부재가 타측에 형성되고, 내부가 비어 있는 실린더;
   상기 실린더의 일측에 형성되고 상기 실린더와 연통하는 주입부홀이 형성되는 주입부;
   상기 실린더의 내부로 삽입되어 피스톤운동하고 일측에 상기 이송부재에 함입형성되는 삽입홈에 삽입되어 고정되는 푸쉬부재가 형성되는 실린더로드;를 포함하고,
   상기 이송부재가 하방으로 이동하면, 상기 실린더로드가 상기 식용물질을 압축함에 따라 상기 식용물질이 상기 주입부홀을 통하여 상기 음용물질의 위로 토출되어 상기 이미지가 프린팅되는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 G코드 생성장치는,
   상기 촬영대상을 촬영하여 상기 이미지를 획득하는 영상촬영부; 및
   상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 이미지를 수신하여 저장하는 정보저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템.
   
7. 제6 항에 있어서,
   상기 G코드 생성장치는, 상기 정보저장부로부터 전송되는 상기 이미지를 수신하여 영상처리하는 영상처리부;를 더 포함하고,
   상기 영상처리부는,
   상기 이미지로부터 윤곽선을 추출한 윤곽선 정보를 생성하는 윤곽선 추출부;
   상기 윤곽선 추출부로부터 전송되는 상기 윤곽선 정보를 G코드로 변환하는 G코드 변환부; 및
   상기 G코드 변환부로부터 전송되는 상기 G코드를 리딩하여 상기 이미지를 프린팅하기 위한 상기 제어신호를 프로그래밍하는 프린팅 제어부;를 포함하고,
   상기 프린팅 제어부는 상기 제어신호를 실시간으로 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 G코드 생성장치는, 상기 프린팅 제어부에서 프로그래밍하는 것을 디스플레이하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템.

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