KR102486714B1 - 3d 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템 - Google Patents

3d 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102486714B1
KR102486714B1 KR1020200188925A KR20200188925A KR102486714B1 KR 102486714 B1 KR102486714 B1 KR 102486714B1 KR 1020200188925 A KR1020200188925 A KR 1020200188925A KR 20200188925 A KR20200188925 A KR 20200188925A KR 102486714 B1 KR102486714 B1 KR 102486714B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
head
concrete
discharged
artificial intelligence
printer
Prior art date
Application number
KR1020200188925A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220096464A (ko
Inventor
김강수
김진호
정호성
Original Assignee
서울시립대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울시립대학교 산학협력단 filed Critical 서울시립대학교 산학협력단
Priority to KR1020200188925A priority Critical patent/KR102486714B1/ko
Publication of KR20220096464A publication Critical patent/KR20220096464A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102486714B1 publication Critical patent/KR102486714B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10—Pre-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00—Machine learning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20084—Artificial neural networks [ANN]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)

Abstract

본 발명은 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트의 3D 프린팅 시, 토출물의 형상을 카메라 또는 레이저 프로파일러로 관측하고, 관측결과를 인공지능기반 소프트웨어에 입력하여, 토출물의 형상을 자동으로 제어하하도록 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 프린트 재료를 공급하는 호퍼와, 호퍼로 투입된 재료를 호스를 따라 이동시키는 펌프 및 호스에서 공급받은 프린트 재료를 이동수단에 의해 이동하면서 토출하는 콘크리트 3D 프린터의 헤드로 이루어지는 3D 콘크리트 프린터를 제어하는 시스템에 있어서, 헤드에서 토출되는 토출물의 형상을 관측하도록 헤드의 일측에 고정되어 구성되는 관측부와, 헤드에서 토출되는 토출물의 형상을 측정한 정보를 관측부에서 전달받아 토출물의 단면적 및 폭을 산정하는 전처리부와; 전처리부에서 산정된 조건으로 펌프의 회전속도 및 헤드의 선속도를 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어져, 현재 측정된 토출물의 단면적 및 폭정보를 바탕으로 강화학습의 인공지능을 기반으로 목표 단면적 및 폭을 충족하기 위한 펌프의 회전속도 및 헤드의 선속도를 포함한 적합 운전조건을 산출하여 운전조건을 제어하고 적합 토출물을 생성하도록 한다.

Description

3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템{AI based profile control system for 3D concrete printer}
본 발명은 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트의 3D 프린팅 시, 토출물의 형상을 카메라 또는 레이저 프로파일러로 관측하고, 관측결과를 인공지능기반 소프트웨어에 입력하여, 토출물의 형상을 자동으로 제어하하도록 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에 관한 것이다.
최근 코로나 등의 질병으로 인한 UNTACT(비대면) 건설의 필요성이 급증하고 있으나, 현재 건설현장은 거푸집 제작, 철근 배치, 콘크리트 타설의 과정으로 진행되며 많은 노동력이 소모되고 있다.
이에 따라 콘크리트의 3D 프린팅과 같은 자동화 시공 기술로 건물을 짓기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 콘크리트의 3D 프린팅의 경우 콘크리트의 배합과 동시에 콘크리트의 경화가 시작되고 점도가 상승하기 때문에, 시간이 경과될 수록 토출량이 감소하여 토출물의 형상이 균일하지 않게 되는 문제점이 있었으며 이에 따라, 실시간으로 토출물의 형상을 확인하고 제어할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제2035311호 "건축용 3D 프린터의 콘크리트 노즐 장치 및 이를 포함하는 건축용 3D 프린터"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '콘크리트를 토출 공급하기 위한 건축용 3D 프린터의 콘크리트 노즐 장치로서, 장치 지지 바디; 상기 장치 지지 바디의 일측에 구비되고, 일측에 콘크리트가 투입되는 투입구를 갖는 통 형상의 수용체로 형성되는 재료 수용부; 상기 재료 수용부와 일체로 형성되며, 일단부는 상기 재료 수용부와 연통되는 통 형상으로 형성되고, 타단부는 재료 노즐구가 형성되는 재료공급 노즐부; 상기 재료공급 노즐부에 구비되어 콘크리트를 상기 재료 노즐구 측으로 이송시키기 위해, 상기 재료공급 노즐부의 중심축 상에 회전가능하게 지지 배치되는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트에 구비되는 스크류 플라이트 및 상기 회전 샤프트를 회전 구동시키기 위한 구동 모터를 구비하는 재료 이송 수단; 및 상기 재료 수용부에 구비되어 내부에 수용된 콘크리트를 교반시키면서 상기 재료공급 노즐부 측으로 공급시키기위해, 상기 회전 샤프트가 상기 재료수용부의 중심축 상으로 연장되어 구비되는 회전샤프트 연장부와, 상기 회전샤프트 연장부에 구비되어 상기 재료수용부 내의 콘크리트를 교반 이송시키기 위한 쉐이킹 부재(shaking member) 및 상기 쉐이킹 부재를 구동시키기 위한 구동수단;을 구비하는 교반 압송 수단;을 포함하며, 상기 쉐이킹 부재는, 상기 회전샤프트 연장부의 외연에 이동가능하게 구비되는 원호나 반원 또는 환형 형태의 쉐이커(shaker); 및 일단부는 상기 쉐이커에 결합되고 타단부는 상기 재료수용부의 외부로 연장되어 상기 구동수단의 구동력을 전달받는 연동 링크를 포함하는 건축용 3D 프린터의 콘크리트 노즐 장치'를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 역시 시간이 경과될 수록 토출량이 감소하여 토출물의 형상이 균일하지 않게 되며 또한, 실시간으로 토출물의 형상을 확인하고 제어할 수 없는 문제점이 있었다.
특허등록 제2035311호 "건축용 3D 프린터의 콘크리트 노즐 장치 및 이를 포함하는 건축용 3D 프린터"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인공지능 및 콘크리트 3D 프린팅을 바탕으로 UNTACT(비대면) 건설에 대비할 수 있고, 토출물의 형상 및 크기를 균일하게 제어할 수 있어 제작품의 외관 및 성능 품질이 우수하며, 실시간으로 형상정보를 관측하므로 굳지 않은 콘크리트의 변형을 감지할 시 자동으로 운전정지가 가능한 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 프린트 재료를 공급하는 호퍼와, 호퍼로 투입된 재료를 호스를 따라 이동시키는 펌프 및 호스에서 공급받은 프린트 재료를 이동수단에 의해 이동하면서 토출하는 콘크리트 3D 프린터의 헤드로 이루어지는 3D 콘크리트 프린터를 제어하는 시스템에 있어서, 헤드에서 토출되는 토출물의 형상을 관측하도록 헤드의 일측에 고정되어 구성되는 관측부와, 헤드에서 토출되는 토출물의 형상을 측정한 정보를 관측부에서 전달받아 토출물의 단면적 및 폭을 산정하는 전처리부와; 전처리부에서 산정된 조건으로 펌프의 회전속도 및 헤드의 선속도를 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어져, 현재 측정된 토출물의 단면적 및 폭정보를 바탕으로 강화학습의 인공지능을 기반으로 목표 단면적 및 폭을 충족하기 위한 펌프의 회전속도 및 헤드의 선속도를 포함한 적합 운전조건을 산출하여 운전조건을 제어하고 적합 토출물을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 관측부는 힌지에 의해 헤드에 고정되어 각도조절이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 헤드의 상부에 고정되어 구성되는 피동기어와, 피동기어에 맞물려 구동수단에 의해 회전하는 동력기어로 이루어지는 회전부가 구성되어, 동력기어의 회전으로 피동기어가 회전하여 헤드와 이에 구성된 관측부가 동시에 회전하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 헤드의 토출물이 분사되는 분사구의 일측에는 토출물의 측면을 고르게 마무리 하도록 흙손이 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 관측부는 카메라 또는 레이저 프로파일러인 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 관측부가 카메라인 경우, 전처리부에서 카메라를 통해 취득한 영상에서 토출물 만을 분리하여, 영상내에서 토출물이 차지하는 픽셀의 수를 바탕으로 토출물의 단면적 및 폭을 포함한 정보를 예측하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 관측부가 레이저 프로파일러인 경우, 레이저 프로파일러에서 얻어진 데이터를 이용하여 전처리부에서 토출물의 단면적 및 폭을 포함한 정보를 예측하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템은 콘크리트 3D 프린팅 헤드에 설치된 카메라 또는 레이저 프로파일러를 바탕으로 토출물의 형상을 실시간으로 관측할 수 있고, 실시간으로 관측된 토출물의 형상정보를 인공지능에 입력하여 적합한 토출물의 형상을 만들기 위해 필요한 운전조건을 도출할 수 잇으며, 앞서 도출된 결과를 바탕으로 3D 프린터의 운전조건을 피드백 제어할 수 있을 뿐만 아니라 인공지능 및 콘크리트 3D 프린팅을 바탕으로 UNTACT(비대면) 건설에 대비할 수 있고, 토출물의 형상 및 크기를 균일하게 제어할 수 있어 제작품의 외관 및 성능 품질이 우수하며, 실시간으로 형상정보를 관측하므로 굳지 않은 콘크리트의 변형을 감지할 시 자동으로 운전정지가 가능한 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 이용해 프린트하는 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에서 헤드와 관측부의 측면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에서 회전부의 작동에 의한 관측부의 회전 실시예를 도시한 평면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템을 이용해 프린트하는 순서를 개략적으로 도시한 도이고, 도 2는 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템의 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에서 헤드와 관측부의 측면도 및 평면도이다.
본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템은 도 1 및 도 2에서와 같이, 프린트 재료를 공급하는 호퍼(11)와, 호퍼(11)로 투입된 재료를 호스(13)를 따라 이동시키는 펌프(12) 및 호스(13)에서 공급받은 프린트 재료를 이동수단에 의해 이동하면서 토출하는 콘크리트 3D 프린터의 헤드(10)로 이루어지는 일반적인 3D 콘크리트 프린터(1)에 적용될 수 있다.
본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템은 이와 같은 3D 콘크리트 프린터(1) 헤드(10)의 일측에 관측부(20)가 구성되며, 헤드(10)에서 토출되는 토출물(19)의 형상을 측정한 정보를 관측부(20)에서 전달받아 토출물의 단면적 및 폭을 산정하는 전처리부(41)가 구성되어 펌프(12)의 회전속도 및 헤드(10)의 선속도를 제어하도록 제어부(40)가 구성되도록 한다.
관측부(20)는 3D 콘크리트 프린터(1)의 헤드(10)에서 토출되는 토출물(19)의 형상을 관측하도록 헤드(10)의 일측에 고정되어 헤드(10)의 토출구를 향하도록 구성되도록 하며, 관측부(20)는 힌지(21)에 의해 헤드(10)에 고정되어 각도조절이 가능하게 구성되도록 할 수 있다.
이와 같은 관측부(20)는 영상을 카메라 또는 레이저 프로파일러일 등으로 이루어져 헤드(10)의 토출구를 통해 토출되는 토출물의 형상을 측정하도록 한다,
관측부(20)가 카메라인 경우에는 헤드(10)의 후면에 설치되도록 하여 카메라를 이용하여 토출물(19)의 형상이미지를 취득하고, 얻어진 토출물(19)의 형상정보를 제어부(40)로 전달하도록 하면, 전처리부(41)에서 관측부(20)에서 취득한 이미지에서 토출물(19)을 분리(Segmentation)하고, 토출물(19)의 단면적 또는 폭을 추정할 수 있도록 한다.
또한, 관측부(20)가 레이저 프로파일러인 경우는 헤드(10)의 측면에 설치되어 토출물(19)의 단면정보 및 형상을 측정하고 얻어진 토출물(19)의 형상정보를 제어부(40)로 전달하도록 한다.
관측부(20)와 제어부(40)는 직접 유선으로 연결되어 통신하거나 와이파이, 블루투스 등 무선으로 통신하도록 할 수 있으며, 이때에는 관측부(20)와 제어부(40)는 각각 통신을 위한 모듈이 구성될 수 있다.
이와 같이 구성되면, 도 1에서와 같이, 먼저, 관측부(20)에서 현재 측정된 토출물(19)의 단면적 및 폭정보를 전처리부(41)로 전달하면, 전처리부(41)에서 현재 토출물(19)의 단면적, 폭 정보를 바탕으로 강화학습의 인공지능을 기반으로 목표 단면적 및 폭을 충족하기 위한 펌프(12)의 회전속도 및 헤드(10)의 선속도를 포함한 적합 운전조건을 산출하도록 하고, 적합 운전조건을 기준으로 제어하여 적합 토출물을 생성하도록 한다.
관측부(20)가 카메라인 경우, 전처리부(41)에서 카메라를 통해 취득한 영상에서 토출물 만을 분리하여, 영상내에서 토출물이 차지하는 픽셀의 수를 바탕으로 토출물의 단면적 및 폭을 포함한 정보를 예측하도록 하고, 관측부(20)가 레이저 프로파일러인 경우, 레이저 프로파일러에서 얻어진 데이터를 이용하여 전처리부(41)에서 토출물의 단면적 및 폭을 포함한 정보를 예측하도록 한다.
이와 같은, 전처리부(41)와 제어부(40)는 전처리와 제어를 위한 소프트웨어이며, 이 소프트웨어는 별도의 PC, 패드 등의 단말기에서 수행되도록 한다.
도 4는 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템에서 회전부의 작동에 의한 관측부의 회전 실시예를 도시한 평면도이다.
특히, 본 발명에서는 도 4에서와 같이, 헤드(10)에 회전부(30)가 구성되도록 하여 콘크리트 3D 프린팅의 이동경로에 따라 관측부(20)를 회전시킬 수 있도록 할 수도 있다.
이를 위하여, 도 3 및 도 4에서와 같이, 헤드(10)의 상부에는 고정되어 피동기어(31)가 구성되도록 하고, 피동기어(31)에 맞물려 구동수단에 의해 회전하는 동력기어(32)로 이루어지는 회전부(30)가 구성되도록 하여, 동력기어(32)의 회전으로 피동기어(31)가 회전하여 헤드(10)와 이에 구성된 관측부(20)가 동시에 회전하도록 함으로서, 도 4에서와 같이, 콘크리트 3D 프린팅의 이동경로에 따라 관측부(20)도 회전하게 되어 보다 정확하게 토출물의 형상정보를 파악할 수 있는 것이다.
또한, 도 3에서와 같이, 본 발명에서는 헤드(10)의 토출물(19)이 분사되는 분사구의 일측에 다양한 형상의 흙손(70)이 고정되어 구성되도록 함으로써 헤드(10)의 토출구에서 토출되는 토출물(19)의 측면을 고르게 마무리 하도록 할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템은 콘크리트 3D 프린팅 헤드에 설치된 카메라 또는 레이저 프로파일러를 바탕으로 토출물의 형상을 실시간으로 관측할 수 있고, 실시간으로 관측된 토출물의 형상정보를 인공지능에 입력하여 적합한 토출물의 형상을 만들기 위해 필요한 운전조건을 도출할 수 잇으며, 앞서 도출된 결과를 바탕으로 3D 프린터의 운전조건을 피드백 제어할 수 있을 뿐만 아니라 인공지능 및 콘크리트 3D 프린팅을 바탕으로 UNTACT(비대면) 건설에 대비할 수 있고, 토출물의 형상 및 크기를 균일하게 제어할 수 있어 제작품의 외관 및 성능 품질이 우수하며, 실시간으로 형상정보를 관측하므로 굳지 않은 콘크리트의 변형을 감지할 시 자동으로 운전정지가 가능한 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
1 : 3D 콘크리트 프린터
10 : 헤드
11 : 호퍼
12 : 펌프
13 : 호스
19 : 토출물
20 : 관측부
21 : 힌지
30 : 회전부
31 : 피동기어
32 : 동력기어
40 : 제어부
41 : 전처리부
70 : 흙손

Claims (7)

  1. 프린트 재료를 공급하는 호퍼(11)와, 호퍼(11)로 투입된 재료를 호스(13)를 따라 이동시키는 펌프(12) 및 호스(13)에서 공급받은 프린트 재료를 이동수단에 의해 이동하면서 토출하는 콘크리트 3D 프린터의 헤드(10)로 이루어지는 3D 콘크리트 프린터(1)를 제어하는 시스템에 있어서,
    헤드(10)에서 토출되는 토출물(19)의 형상을 관측하도록 헤드(10)의 일측에 고정되어 구성되는 관측부(20)와,
    헤드(10)에서 토출되는 토출물(19)의 형상을 측정한 정보를 관측부(20)에서 전달받아 토출물의 단면적 및 폭을 산정하는 전처리부(41)와;
    전처리부(41)에서 산정된 조건으로 펌프(12)의 회전속도 및 헤드(10)의 선속도를 제어하는 제어부(40);를 포함하고,
    헤드(10)의 상부에 고정되어 구성되는 피동기어(31)와, 피동기어(31)에 맞물려 구동수단에 의해 회전하는 동력기어(32)로 이루어지는 회전부(30)가 구성되어, 동력기어(32)의 회전으로 피동기어(31)가 회전하여 헤드(10)와 이에 구성된 관측부(20)가 동시에 회전하도록 하며,
    현재 측정된 토출물(19)의 단면적 및 폭정보를 바탕으로 강화학습의 인공지능을 기반으로 목표 단면적 및 폭을 충족하기 위한 펌프(12)의 회전속도 및 헤드(10)의 선속도를 포함한 적합 운전조건을 산출하여 운전조건을 제어하고 적합 토출물을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    관측부(20)는 힌지(21)에 의해 헤드(10)에 고정되어 각도조절이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    헤드(10)의 토출물(19)이 분사되는 분사구의 일측에는 토출물(19)의 측면을 고르게 마무리 하도록 흙손(70)이 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    관측부(20)는 카메라 또는 레이저 프로파일러인 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    관측부(20)가 카메라인 경우,
    전처리부(41)에서 카메라를 통해 취득한 영상에서 토출물 만을 분리하여,
    영상내에서 토출물이 차지하는 픽셀의 수를 바탕으로 토출물의 단면적 및 폭을 포함한 정보를 예측하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    관측부(20)가 레이저 프로파일러인 경우,
    레이저 프로파일러에서 얻어진 데이터를 이용하여 전처리부(41)에서 토출물의 단면적 및 폭을 포함한 정보를 예측하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템.
KR1020200188925A 2020-12-31 2020-12-31 3d 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템 KR102486714B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200188925A KR102486714B1 (ko) 2020-12-31 2020-12-31 3d 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200188925A KR102486714B1 (ko) 2020-12-31 2020-12-31 3d 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220096464A KR20220096464A (ko) 2022-07-07
KR102486714B1 true KR102486714B1 (ko) 2023-01-10

Family

ID=82398716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200188925A KR102486714B1 (ko) 2020-12-31 2020-12-31 3d 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102486714B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240085640A (ko) 2022-12-08 2024-06-17 주식회사 아키플랜트 콘크리트 제품을 제조하기 위한 3차원 프린터
KR20240085893A (ko) 2022-12-08 2024-06-17 주식회사 아키플랜트 콘크리트용 3차원 프린터

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018069661A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 株式会社大林組 構造物形成方法及び構造物形成システム
US20180297113A1 (en) 2017-04-14 2018-10-18 Desktop Metal, Inc. Calibration of 3d printer via computer vision
US20190299536A1 (en) * 2018-04-02 2019-10-03 Nanotronics Imaging, Inc. Systems, methods, and media for artificial intelligence feedback control in additive manufacturing
CN111266577A (zh) 2020-02-11 2020-06-12 山东水利职业学院 一种3d打印质量计算机在线监测方法
WO2020204966A1 (en) * 2019-03-31 2020-10-08 Sunconomy, Llc Method and system for 3d printing a concrete structure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10753726B2 (en) * 2017-03-26 2020-08-25 Cognex Corporation System and method for 3D profile determination using model-based peak selection
KR102035311B1 (ko) 2018-05-25 2019-10-22 신동원 건축용 3d 프린터의 콘크리트 노즐 장치 및 이를 포함하는 건축용 3d 프린터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018069661A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 株式会社大林組 構造物形成方法及び構造物形成システム
US20180297113A1 (en) 2017-04-14 2018-10-18 Desktop Metal, Inc. Calibration of 3d printer via computer vision
US20190299536A1 (en) * 2018-04-02 2019-10-03 Nanotronics Imaging, Inc. Systems, methods, and media for artificial intelligence feedback control in additive manufacturing
WO2020204966A1 (en) * 2019-03-31 2020-10-08 Sunconomy, Llc Method and system for 3d printing a concrete structure
CN111266577A (zh) 2020-02-11 2020-06-12 山东水利职业学院 一种3d打印质量计算机在线监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220096464A (ko) 2022-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102486714B1 (ko) 3d 콘크리트 프린터의 인공지능 기반 토출제어 시스템
CN106903776A (zh) 一种适用于混凝土的3d打印喷头及3d打印机
RU2641115C1 (ru) Устройство нанесения слоя для 3d-принтера и способ для нанесения двух слоев конструкционного материала в виде частиц
US7029164B2 (en) Automated system and process for the preparation of a high viscosity fluid formulation
JP7377881B2 (ja) 流体加工材料を出力するための装置
US10233596B2 (en) Systems for applying roadway surface treatments, and methods of using same
CN214977525U (zh) 一种砂型3d打印机的在线自动混砂装置
CN110621414A (zh) 用于分配构造或印刷具体为瓷砖的陶瓷工业产品的浆料或釉料的分配系统和方法
CN110997256A (zh) 用于涂布建筑材料的系统
US4231664A (en) Method and apparatus for combining high speed horizontal and high speed vertical continuous mixing of chemically bonded foundry sand
CN215389219U (zh) 分批生产和连续上料设备
KR101431481B1 (ko) 점도측정기와 희석제 공급장치를 갖는 패드 인쇄장치 및 이를 이용한 희석제 공급방법
JP4077234B2 (ja) コンクリートの製造方法及びコンクリートの製造装置
KR20040015395A (ko) 샌드 믹싱 장치
JP4524767B2 (ja) 液体吐出装置
KR20230111627A (ko) 건축용 3d 프린터의 노즐장치 및 이를 포함하는 건축용 3d 프린터
US6019041A (en) Method of controlling the level of printing ink in an ink fountain and for emptying an ink cartridge having less than a specified amount of ink therein
TW200911414A (en) Apparatus for manufacturing metal strips
JPH09183211A (ja) 印刷システム
CN220030570U (zh) 一种混凝土加工装置
US20230276821A1 (en) Apparatus and method for dosing and feeding a fluid or pasty mixture into moulds, in particular a chocolate-based mixture
CN108722651A (zh) 一种设有自动清洗装置的球磨机及其清洗控制方法
CN219910008U (zh) 混凝土运输布料一体化作业设备
JPWO2018100804A1 (ja) 鋳物砂用のバインダ供給装置及びバインダ供給方法
JP4639213B2 (ja) 印刷機のインキ練り方法及び印刷機

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant