KR102500965B1 - 3d printing device and control method of 3d printing device - Google Patents

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황동수
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Abstract

The present invention aims to provide a 3D printing device which can enhance the automation and productivity in 3D printing by monitoring the status of laser printing in real time through thermal images and a control method thereof. The 3D printing device according to one embodiment of the disclosed invention comprises: a printing material supply unit that provides a material used for 3D printing; a laser unit that emits a laser beam along a predetermined path set on the 3D printing material; a laser power source unit that supplies power to the laser unit; a thermal image acquisition unit that receives light generated by emitting the laser beam on the 3D printing material to take an image of a melt pool formed on the 3D printing material, and acquires a thermal image of the melt pool; and a processor that controls feedback of parameters of the laser beam based on data of the thermal image.

Description

3D 프린팅 장치 및 3D 프린팅 장치의 제어 방법{3D PRINTING DEVICE AND CONTROL METHOD OF 3D PRINTING DEVICE}3D printing device and control method of 3D printing device {3D PRINTING DEVICE AND CONTROL METHOD OF 3D PRINTING DEVICE}

본 발명은 레이저의 에너지를 제어할 수 있는 3D 프린팅 장치 및 3D 프린팅 장치 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing device capable of controlling laser energy and a method for controlling the 3D printing device.

3D 프린팅(3D printing)은 특정 제품을 입체로 만들어 낼 수 있는 프린팅 기술로서, 디지털 설계 데이터를 바탕으로 분말(powder) 형태, 액체 형태, 실 형태 등의 재료를 분사하거나 용융 및 응고시킴으로써, 입체적인 물체를 제조하는 기술이다.3D printing is a printing technology that can produce a specific product in three dimensions. Based on digital design data, materials such as powder, liquid, and thread are sprayed, melted, and solidified to create three-dimensional objects. is a technology for manufacturing

3D 프린팅 기술의 개발 초기에는 3D 프린팅의 재료가 플라스틱 소재에 국한됐지만 현재는 보급형 제품이 나오고 부피도 줄어들면서 3D 프린팅의 재료는 나일론 및 금속 등으로 그 범위가 확산되고 있다.In the early days of the development of 3D printing technology, 3D printing materials were limited to plastic materials, but now, as entry-level products come out and their volume decreases, the range of 3D printing materials is expanding to nylon and metal.

3D 프린팅 기술 중, 일부 기술들은 집광된 선형 빔의 레이저를 이용하여 파우더 형태의 재료를 녹여 입체 형상을 제작한다. 이때, 레이저를 적절한 출력으로 재료에 조사해야 사용자가 의도한대로 3D 프린팅이 이루어질 수 있다.Among 3D printing technologies, some technologies produce three-dimensional shapes by melting powder-type materials using a focused linear beam laser. At this time, the laser must be irradiated to the material with an appropriate output so that 3D printing can be performed as intended by the user.

즉, 최근에는 레이저 빔을 통해 금속 재료를 녹이는 기술을 활용한 3D 프린팅 기술이 연구되고 있으며, 레이저 빔의 출력을 적절하게 조절하여 자동으로 3D 프린팅 제어가 가능하고 3D 프린팅의 품질을 유지할 수 있는 제어 방법이 필요하다.That is, in recent years, 3D printing technology using a technology that melts metal materials through a laser beam has been studied, and control that can automatically control 3D printing by appropriately adjusting the output of a laser beam and maintain the quality of 3D printing We need a way.

본 발명은 열화상 이미지를 통해 실시간으로 레이저 프린팅의 상태를 모니터링하고 레이저 에너지를 피드백 제어할 수 있어, 3D 프린팅의 자동화 및 생산성을 향상시킬 수 있는 스마트 팩토리 대응 솔루션이 가능한 3D 프린팅 장치 및 3D 프린팅 장치의 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is a 3D printing device and a 3D printing device capable of a smart factory response solution capable of improving automation and productivity of 3D printing by monitoring the state of laser printing in real time through thermal images and feedback-controlling laser energy. It is to provide a control method of.

또한, 본 발명은 적외선 센서 및 자외선 센서를 통해 레이저 프린팅의 품질을 모니터링하고 품질에 문제가 생기면 자동으로 프린팅을 중지하여 3D 프린팅 과정에서의 불량률을 낮출 수 있는 3D 프린팅 장치 및 3D 프린팅 장치의 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention monitors the quality of laser printing through an infrared sensor and a ultraviolet sensor and automatically stops printing when there is a problem with the quality, thereby reducing the defect rate in the 3D printing process and a method for controlling the 3D printing device is to provide

개시된 발명의 일 측면에 따른 3D 프린팅 장치는, 3D 프린팅에 사용되는 재료를 제공하는 프린팅 재료 제공부; 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 레이저부; 상기 레이저부에 파워를 공급하는 레이저 파워 소스부; 상기 레이저 빔이 상기 3D 프린팅 재료에 조사됨으로써 발생되는 광을 수신하여 상기 3D 프린팅 재료에 생성되는 멜트 풀(melt pool)을 촬영하고, 상기 멜트 풀의 열화상 이미지를 획득하는 열화상 이미지 획득부; 및 상기 열화상 이미지의 데이터를 기반으로 상기 레이저 빔의 파라미터를 피드백 제어하는 프로세서;를 포함할 수 있다.A 3D printing device according to an aspect of the disclosed invention includes a printing material providing unit providing materials used for 3D printing; A laser unit for irradiating a laser beam along a predetermined movement path to the 3D printing material; a laser power source unit supplying power to the laser unit; a thermal image acquisition unit receiving light generated when the laser beam is irradiated onto the 3D printing material, photographing a melt pool generated in the 3D printing material, and obtaining a thermal image of the melt pool; and a processor that feedback-controls parameters of the laser beam based on data of the thermal image.

또한, 상기 프로세서는: 상기 열화상 이미지에서 온도가 기준 임계 온도 이상인 영역을 멜트 풀 영역으로 결정하고; 그리고 상기 멜트 풀 영역을 분석한 결과를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.In addition, the processor: determines a region having a temperature equal to or higher than a reference threshold temperature in the thermal image as a melt pool region; The laser power source unit may be controlled to adjust power supplied to the laser unit based on a result of analyzing the melt pool area.

또한, 상기 프로세서는: 상기 멜트 풀 영역의 면적이 기준 면적보다 작은 경우, 상기 레이저부로 공급되는 파워가 증가하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하고; 그리고 상기 멜트 풀 영역의 면적이 기준 면적보다 큰 경우, 상기 레이저부로 공급되는 파워가 감소하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.The processor may also: control the laser power source unit to increase power supplied to the laser unit when the area of the melt pool area is smaller than the reference area; The laser power source unit may be controlled to decrease power supplied to the laser unit when the area of the melt pool area is larger than the reference area.

또한, 상기 프로세서는: 상기 멜트 풀의 이동 방향을 기초로 상기 멜트 풀 영역의 제1 기준 영역 및 제2 기준 영역을 결정하고; 그리고 상기 열화상 이미지를 기초로 상기 제1 기준 영역 및 상기 제2 기준 영역의 온도 차이를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.The processor may also: determine a first reference area and a second reference area of the melt pool area based on the moving direction of the melt pool; The laser power source unit may be controlled to adjust power supplied to the laser unit based on a temperature difference between the first reference area and the second reference area based on the thermal image.

또한, 상기 프로세서는, 상기 제1 기준 영역 및 상기 제2 기준 영역의 온도 차이가 기준 온도 차이 값 이상이면 상기 레이저부로 공급되는 파워가 감소하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.The processor may control the laser power source unit to decrease power supplied to the laser unit when a temperature difference between the first reference region and the second reference region is equal to or greater than a reference temperature difference value.

또한, 상기 프로세서는: 상기 멜트 풀의 이동 방향 및 상기 멜트 풀 영역의 형태를 기초로 미리 설정된 제1 조건을 만족하는 영역을 상기 제1 기준 영역으로 결정하고; 그리고 상기 제1 기준 영역보다 나중에 레이저 빔을 조사받는 상기 멜트 풀 영역 중에서 미리 설정된 제2 조건을 만족하는 영역을 상기 제2 기준 영역으로 결정하도록 구성될 수 있다.Also, the processor: determines an area that satisfies a first condition set in advance based on a moving direction of the melt pool and a shape of the melt pool area as the first reference area; The melt pool area that is irradiated with the laser beam later than the first reference area may be configured to determine an area that satisfies a preset second condition as the second reference area.

또한, 학습용 열화상 이미지를 기초로 결정된 학습용 열화상 이미지의 제1 기준 영역 및 제2 기준 영역의 온도 차이 정보를 입력 변수로 하고, 상기 학습용 열화상 이미지에 대한 적정 파워 정보를 출력 변수로 설정하여 기계 학습 방식을 통해 기계 학습 모델을 생성하도록 구성되는 기계학습부;를 더 포함하고,In addition, the temperature difference information of the first reference region and the second reference region of the thermal image for learning determined on the basis of the thermal image for learning is set as an input variable, and appropriate power information for the thermal image for training is set as an output variable. Further comprising; a machine learning unit configured to generate a machine learning model through a machine learning method;

상기 프로세서는, 상기 열화상 이미지의 제1 기준 영역 및 상기 제2 기준 영역의 온도 차이를 기초로 상기 기계 학습 모델에 의해 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.The processor may control the laser power source unit to adjust power supplied to the laser unit by the machine learning model based on a temperature difference between the first reference region and the second reference region of the thermal image.

또한, 상기 프로세서는: 상기 열화상 이미지에서 온도가 가장 높은 최대 온도 영역을 결정하고; 상기 멜트 풀이 이동할 때, 상기 멜트 풀 영역에서 상기 최대 온도 영역이 일정한 위치로 유지되는지 여부를 판단하고; 그리고 상기 멜트 풀 영역에서 상기 최대 온도 영역의 위치가 일정하게 유지되지 않으면, 상기 레이저부로 파워가 공급되지 않도록 하여 상기 3D 프린팅을 중단하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.In addition, the processor: determines a maximum temperature region having the highest temperature in the thermal image; when the melt pool moves, determining whether the maximum temperature region is maintained at a constant position in the melt pool region; The laser power source unit may be controlled to stop the 3D printing by not supplying power to the laser unit when the position of the maximum temperature area in the melt pool area is not maintained constant.

또한, 상기 프로세서는, 상기 멜트 풀의 이동방향에 평행한 상기 멜트 풀 영역의 종단면에 대한 온도분포를 분석하고; 그리고 상기 종단면에 대한 온도분포를 분석한 결과를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.The processor may also analyze a temperature distribution of a longitudinal section of the melt pool region parallel to a moving direction of the melt pool; The laser power source unit may be controlled to adjust the power supplied to the laser unit based on the result of analyzing the temperature distribution on the longitudinal section.

또한, 상기 멜트 풀의 온도를 측정하는 적외선 센서; 및 상기 멜트 풀에서 발생하는 플라즈마 변화를 측정하는 자외선 센서;를 더 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 멜트 풀의 온도 및 상기 플라즈마 변화 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3D 프린팅에 불량이 있는지 여부를 결정하고; 그리고 상기 3D 프린팅에 불량이 있다고 결정되면, 상기 레이저부로 파워가 공급되지 않도록 하여 상기 3D 프린팅을 중단하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.In addition, an infrared sensor for measuring the temperature of the melt pool; and an ultraviolet sensor for measuring a change in plasma occurring in the melt pool, wherein the processor: determines whether or not there is a defect in the 3D printing based on at least one of a temperature of the melt pool and a change in the plasma; ; When it is determined that there is a defect in the 3D printing, the laser power source unit may be controlled to stop the 3D printing by not supplying power to the laser unit.

또한, 상기 레이저 빔을 상기 레이저부로부터 상기 3D 프린팅 재료로 전달하면서 상기 멜트 풀로부터 발생되는 광을 상기 열화상 이미지 획득부로 전달하는 제1 광학 요소부를 더 포함하고, 상기 제1 광학 요소부는, 상기 레이저부와 함께 기 설정된 이동 경로를 따라 이동하도록 구성될 수 있다.Further, a first optical element unit for transmitting the laser beam from the laser unit to the 3D printing material and transmitting light generated from the melt pool to the thermal image acquisition unit, wherein the first optical element unit comprises: It may be configured to move along a preset movement path together with the laser unit.

또한, 상기 제1 광학 요소부로부터 전달된 광을 상기 열화상 이미지 획득부, 적외선 센서 및 자외선 센서로 전달하는 제2 광학 요소부;를 더 포함할 수 있다.The display device may further include a second optical element unit that transfers the light transmitted from the first optical element unit to the thermal image acquisition unit, the infrared sensor, and the ultraviolet sensor.

또한, 상기 프린팅 재료 제공부는 금속 3D 프린팅에 사용되는 금속 분말을 제공할 수 있다.In addition, the printing material providing unit may provide metal powder used for metal 3D printing.

또한, 상기 프로세서는: 상기 레이저부가 상기 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 전부 지나면, 상기 획득된 열화상 이미지에 기초하여 상기 레이저부로 공급되는 파워의 상한 값 및 하한 값을 결정하고; 그리고 상기 레이저부가 상기 기 설정된 이동 경로를 다시 지날 때, 상기 상한 값 및 상기 하한 값을 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어할 수 있다.In addition, the processor may: determine an upper limit value and a lower limit value of power supplied to the laser unit based on the obtained thermal image when the laser unit passes through a predetermined movement path of the 3D printing material; The laser power source may be controlled to adjust power supplied to the laser unit based on the upper limit value and the lower limit value when the laser unit passes through the preset movement path again.

개시된 발명의 일 측면에 따른 3D 프린팅 장치를 제어하는 방법은, 파워 소스부에 의해, 레이저부에 파워를 공급하는 단계; 상기 레이저부에 의해, 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 단계; 열화상 이미지 획득부에 의해, 상기 레이저 빔이 상기 3D 프린팅 재료에 조사됨으로써 발생되는 광을 수신하여 상기 3D 프린팅 재료에 생성되는 멜트 풀을 촬영하고, 상기 멜트 풀의 열화상 이미지를 획득하는 단계; 프로세서에 의해, 상기 열화상 이미지의 데이터를 기반으로 상기 레이저 빔의 파라미터를 피드백 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for controlling a 3D printing device according to an aspect of the disclosed subject matter includes supplying power to a laser unit by a power source unit; irradiating a laser beam along a preset movement path to the 3D printing material by the laser unit; receiving, by a thermal image acquisition unit, light generated by irradiating the laser beam onto the 3D printing material, photographing a melt pool generated in the 3D printing material, and acquiring a thermal image of the melt pool; Feedback controlling, by a processor, parameters of the laser beam based on data of the thermal image; may include.

개시된 발명의 일 측면에 따르면, 실시간으로 레이저 프린팅의 상태를 모니터링하고 레이저 에너지를 피드백 제어할 수 있어, 3D 프린팅의 자동화 및 생산성을 향상시킬 수 있는 스마트 팩토리 대응 솔루션이 가능할 수 있다.According to one aspect of the disclosed invention, a smart factory response solution capable of improving automation and productivity of 3D printing may be possible by monitoring the state of laser printing in real time and feedback-controlling laser energy.

개시된 발명의 또다른 측면에 따르면, 적외선 센서 및 자외선 센서를 통해 레이저 프린팅의 품질을 모니터링하고 품질에 문제가 생기면 자동으로 프린팅을 중지하여 3D 프린팅 과정에서의 불량률을 낮출 수 있다.According to another aspect of the disclosed invention, the quality of laser printing is monitored through an infrared sensor and an ultraviolet sensor, and printing is automatically stopped when a quality problem occurs, thereby reducing a defect rate in a 3D printing process.

도 1은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 열화상 이미지를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 멜트 풀 영역을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 멜트 풀 영역을 도시한 또 다른 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치 제어 방법의 순서도이다.1 is a configuration diagram of a 3D printing device according to an embodiment.
2 is a diagram for explaining the configuration of a 3D printing device according to an embodiment.
3 is a diagram illustrating a thermal image according to an exemplary embodiment.
4 is a diagram illustrating a melt pool area according to an exemplary embodiment.
5 is another diagram illustrating a melt pool area according to an exemplary embodiment.
6 is a flowchart of a method for controlling a 3D printing device according to an embodiment.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '~부'가 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '~부'가 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.Like reference numbers designate like elements throughout the specification. This specification does not describe all elements of the embodiments, and general content or overlapping content between the embodiments in the technical field to which the disclosed invention belongs is omitted. The term '~unit' used in the specification may be implemented in software or hardware, and according to embodiments, a plurality of '~units' may be implemented as one component, or one '~unit' may constitute a plurality of components. It is also possible to include elements.

또한 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.In addition, when a certain component is said to "include", this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소에 의해 분리되어 수행되거나, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다. 본 명세서의 '~부'는 반드시 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되지 않으며, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.'~ unit' used in this specification is a unit that processes at least one function or operation, and may mean, for example, software, an FPGA, or a hardware component. Functions provided by '~unit' may be performed separately by a plurality of components or may be integrated with other additional components. '~unit' in this specification is not necessarily limited to software or hardware, and may be configured to be in an addressable storage medium or configured to reproduce one or more processors.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.In each step, the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not explain the order of each step, and each step may be performed in a different order from the specified order unless a specific order is clearly described in context. there is.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, the working principle and embodiments of the disclosed invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a 3D printing device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(100)는 레이저부(110), 레이저 파워 소스부(120), 프린팅 재료 제공부(130), 열화상 이미지 획득부(140), 적외선 센서(150), 자외선 센서(160), 프로세서(170), 제1 광학 요소부(180), 제2 광학 요소부(190), 기계학습부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a 3D printing device 100 according to an embodiment of the present invention includes a laser unit 110, a laser power source unit 120, a printing material supply unit 130, and a thermal image acquisition unit 140. , an infrared sensor 150, an ultraviolet sensor 160, a processor 170, a first optical element unit 180, a second optical element unit 190, and a machine learning unit 300.

3D 프린팅 장치(100)는 금속을 3D 프린팅하는 장치일 수 있으며, 프린팅 재료 제공부(130)는 3D 프린팅에 사용되는 재료를 제공할 수 있다.The 3D printing device 100 may be a device for 3D printing metal, and the printing material providing unit 130 may provide materials used for 3D printing.

프린팅 재료 제공부(130)는 금속 3D 프린팅에 사용되는 금속 분말을 제공할 수 있다. 한편, 프린팅 재료 제공부(130)가 제공하는 것이 항상 금속 3D 프린팅에 사용되는 금속 분말에 한정되는 것은 아니다.The printing material providing unit 130 may provide metal powder used for metal 3D printing. On the other hand, what the printing material provider 130 provides is not always limited to metal powder used in metal 3D printing.

레이저부(110)는 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 따라 레이저 빔을 조사할 수 있다. 즉, 레이저부(110)는 사용자의 조작에 의해 미리 설정된 경로를 따라 금속 분말에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 결국, 레이저 빔의 이동 경로를 따라서 3D 프린팅이 진행될 수 있다.The laser unit 110 may irradiate a laser beam to the 3D printing material along a predetermined movement path. That is, the laser unit 110 may radiate a laser beam to the metal powder along a path preset by a user's manipulation. As a result, 3D printing can be performed along the moving path of the laser beam.

레이저 파워 소스부(120)는 레이저부(110)에 파워를 공급할 수 있다. 레이저 파워 소스부(120)는 프로세서(170)의 제어 신호에 따라 레이저부(110)에 공급하는 파워를 조절할 수 있다.The laser power source unit 120 may supply power to the laser unit 110 . The laser power source unit 120 may adjust power supplied to the laser unit 110 according to a control signal of the processor 170 .

열화상 이미지 획득부(140)는 레이저 빔이 3D 프린팅 재료에 조사됨으로써 발생되는 광을 수신할 수 있다.The thermal image acquisition unit 140 may receive light generated by irradiating a laser beam onto a 3D printing material.

3D 프린팅 재료에 레이저 빔이 조사되면 3D 프린팅 재료의 온도가 올라가게 되고, 해당 재료가 녹으면서 3D 프린팅이 된다. 이때, 레이저 빔을 조사받은 3D 프린팅 재료는 변한 온도에 따라 다른 파장 영역의 빛을 발생시킬 수 있다.When the laser beam is irradiated on the 3D printing material, the temperature of the 3D printing material rises, and the material melts, resulting in 3D printing. At this time, the 3D printing material irradiated with the laser beam may generate light in a different wavelength range according to the changed temperature.

열화상 이미지 획득부(140)는 광을 수신하여 3D 프린팅 재료가 녹아서 생성되는 멜트 풀(melt pool)을 촬영하고, 멜트 풀의 열화상 이미지(200)를 획득할 수 있다.The thermal image acquisition unit 140 may receive light to capture a melt pool generated by melting the 3D printing material and obtain a thermal image 200 of the melt pool.

열화상 이미지(200)는 레이저 빔을 조사받는 영역의 이미지일 수 있다. 즉, 레이저부(110)의 이동에 따라 열화상 이미지(200)가 획득되는 영역 또한 바뀔 수 있다.The thermal image 200 may be an image of an area irradiated with a laser beam. That is, the area where the thermal image 200 is obtained may also change according to the movement of the laser unit 110 .

열화상 이미지 획득부(140)는 3D 프린팅 부분의 열원을 실시간으로 감지하는 열화상 카메라 또는 매트릭스 센서 등의 적외선 감지기일 수 있다.The thermal image acquisition unit 140 may be a thermal imaging camera or an infrared detector such as a matrix sensor that senses a heat source of the 3D printing part in real time.

프로세서(170)는 열화상 이미지(200)의 데이터를 기반으로 레이저 빔의 파라미터를 피드백 제어할 수 있다.The processor 170 may feedback-control parameters of the laser beam based on data of the thermal image 200 .

프로세서(170)는 열화상 이미지(200)에서 온도가 기준 임계 온도 이상인 영역을 멜트 풀 영역(210)으로 결정할 수 있다.The processor 170 may determine, as the melt pool region 210 , a region having a temperature equal to or higher than a reference threshold temperature in the thermal image 200 .

기준 임계 온도는 멜트 풀 영역(210)을 결정하는 데 기준이 되는 온도이며, 기준 임계 온도는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다.The reference critical temperature is a reference temperature for determining the melt pool region 210, and the reference critical temperature may be preset by a user.

레이저부(110)가 계속 기 설정된 이동 경로를 따라서 이동하므로 레이저 빔을 조사받는 부분 또한 계속 달라진다. 어떠한 영역이 레이저 빔을 조사받은 경우, 해당 영역에 형성된 멜트 풀의 온도가 기준 임계 온도 이상으로 올라갈 수 있다. 이경우, 해당 영역은 멜트 풀 영역(210)으로 결정될 수 있으나, 시간이 지나서 점점 해당 영역의 온도가 낮아져서 임계 온도 이하가 되면 해당 영역은 더 이상 멜트 풀 영역(210)이 아니게 된다.Since the laser unit 110 continues to move along a predetermined movement path, the portion irradiated with the laser beam also continues to change. When a certain region is irradiated with a laser beam, the temperature of the melt pool formed in the corresponding region may rise above a reference critical temperature. In this case, the corresponding region may be determined as the melt pool region 210, but as time passes and the temperature of the corresponding region gradually decreases and becomes below the critical temperature, the corresponding region ceases to be the melt pool region 210.

정리하면, 레이저 빔이 기 설정된 경로를 따라 어느 영역을 지나갈 때, 해당 영역은 본래 멜트 풀 영역(210)이 아니었다가, 해당 영역의 온도가 임계 온도 이상이 되면 멜트 풀 영역(210)이 되고, 레이저 빔이 다 지나간 뒤 시간이 지나서 온도가 임계 온도 미만이 되면 멜트 풀 영역(210)이 아니게 된다.In summary, when a laser beam passes through a certain area along a preset path, the corresponding area is not originally a melt pool area 210, but becomes a melt pool area 210 when the temperature of the corresponding area exceeds the critical temperature. When the temperature becomes less than the critical temperature as time elapses after the laser beam passes through, the melt pool region 210 ceases to exist.

이때, 열화상 이미지 획득부(140)는 계속해서 레이저 빔이 조사되는 영역을 따라가면서 이미지를 획득하므로 열화상 이미지(200)에는 항상 멜트 풀 영역(210)이 포함될 수 있다. 즉, 새롭게 멜트 풀 영역(210)이 되는 부분이 계속해서 촬영될 수 있다.In this case, since the thermal image acquisition unit 140 continuously acquires images while following the area to which the laser beam is irradiated, the melt pool area 210 may always be included in the thermal image 200 . That is, a portion that becomes the new melt pool area 210 can be continuously photographed.

프로세서(170)는 멜트 풀 영역(210)을 분석한 결과를 기초로 레이저부(110)로 공급되는 파워를 조절하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.The processor 170 may control the laser power source unit 120 to adjust power supplied to the laser unit 110 based on a result of analyzing the melt pool area 210 .

프로세서(170)는 열화상 이미지(200)에서의 멜트 풀 영역(210)의 면적을 연산할 수 있다.The processor 170 may calculate the area of the melt pool region 210 in the thermal image 200 .

만약 적정한 수준보다 조사되는 레이저 빔이 강하면 멜트 풀 영역(210)이 더 넓게 발생할 것이고, 적정한 수준보다 조사되는 레이저 빔이 약하면 ‘X트 풀 영역이 좁게 발생할 것이다.If the irradiated laser beam is stronger than an appropriate level, the melt pool area 210 will be wider, and if the irradiated laser beam is weaker than the appropriate level, the melt pool area will be narrowed.

기준 면적은 사용자가 원하는 수준의 레이저 빔이 조사될 때 발생하는 멜트 풀 영역(210)의 면적일 수 있다.The reference area may be the area of the melt pool area 210 generated when a laser beam of a level desired by the user is irradiated.

프로세서(170)는 멜트 풀 영역(210)의 면적이 기준 면적보다 작은 경우, 레이저부(110)로 공급되는 파워가 증가하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.When the area of the melt pool region 210 is smaller than the reference area, the processor 170 may control the laser power source unit 120 to increase power supplied to the laser unit 110 .

프로세서(170)는 멜트 풀 영역(210)의 면적이 기준 면적보다 큰 경우, 레이저부(110)로 공급되는 파워가 감소하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.When the area of the melt pool region 210 is greater than the reference area, the processor 170 may control the laser power source unit 120 to decrease the power supplied to the laser unit 110 .

프로세서(170)는 3D 프린팅 장치(100)에 대한 신속한 제어를 위하여 3D 프린팅 장치(100) 내부에 마련될 수 있다. 한편, 프로세서(170) 및 메모리는 3D 프린팅 장치(100)에 마련될 수 있으나, 반드시 프로세서(170) 및 메모리가 3D 프린팅 장치(100)에 마련되어야 하는 것은 아니며, 3D 프린팅 장치(100)의 레이저 빔의 파라미터를 제어할 수 있다면, 프로세서(170) 및 메모리가 어떠한 방식으로 구현되더라도 상관없다.The processor 170 may be provided inside the 3D printing device 100 for rapid control of the 3D printing device 100 . Meanwhile, the processor 170 and memory may be provided in the 3D printing device 100, but the processor 170 and the memory do not necessarily have to be provided in the 3D printing device 100, and the laser of the 3D printing device 100 It does not matter how the processor 170 and the memory are implemented as long as the parameters of the beam can be controlled.

예를 들어, 프로세서(170) 및 메모리는 서버에 마련되어, 메모리에 저장된 기계 학습 모델 및 3D 프린팅 장치(100)의 통신부로부터 수신한 열화상 이미지 정보, 적외선 데이터, 자외선 데이터에 기초하여 3D 프린팅 장치(100)의 레이저 빔의 파라미터를 제어할 수도 있다.For example, the processor 170 and the memory are provided in the server, and the 3D printing device (based on the machine learning model stored in the memory and the thermal image information, infrared data, and ultraviolet data received from the communication unit of the 3D printing device 100). 100) may control the parameters of the laser beam.

레이저부(110), 레이저 파워 소스부(120), 프린팅 재료 제공부(130), 열화상 이미지 획득부(140), 적외선 센서(150), 자외선 센서(160), 기계학습부(300)는 3D 프린팅 장치(100)에 포함된 복수개의 프로세서(170) 중 어느 하나의 프로세서(170)를 포함할 수 있다. 또한, 지금까지 설명된 본 발명의 실시예 및 앞으로 설명할 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(100)의 제어 방법은, 프로세서(170)에 의해 구동될 수 있는 프로그램의 형태로 구현될 수 있다.The laser unit 110, the laser power source unit 120, the printing material supply unit 130, the thermal image acquisition unit 140, the infrared sensor 150, the ultraviolet sensor 160, and the machine learning unit 300 are Any one of the plurality of processors 170 included in the 3D printing device 100 may be included. In addition, the control method of the 3D printing device 100 according to the embodiments of the present invention described so far and the embodiments to be described in the future may be implemented in the form of a program that can be driven by the processor 170 .

여기서 프로그램은, 프로그램 명령, 데이터 파일 및 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 프로그램은 기계어 코드나 고급 언어 코드를 이용하여 설계 및 제작된 것일 수 있다. 프로그램은 상술한 부호 수정을 위한 방법을 구현하기 위하여 특별히 설계된 것일 수도 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 기술자에게 기 공지되어 사용 가능한 각종 함수나 정의를 이용하여 구현된 것일 수도 있다. 전술한 정보 표시 방법을 구현하기 위한 프로그램은, 프로세서(170)에 의해 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 이때, 기록매체는 메모리일 수 있다.Here, the program may include program commands, data files, and data structures alone or in combination. The program may be designed and manufactured using machine language codes or high-level language codes. The program may be specially designed to implement the above-described code correction method, or may be implemented using various functions or definitions that are known and usable to those skilled in the art in the field of computer software. A program for implementing the above information display method may be recorded on a recording medium readable by the processor 170 . In this case, the recording medium may be a memory.

메모리는 전술한 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램을 저장할 수 있으며, 메모리는 저장된 프로그램을 실행시킬 수 있다. 프로세서(170)와 메모리가 복수인 경우에, 이들이 하나의 칩에 집적되는 것도 가능하고, 물리적으로 분리된 위치에 마련되는 것도 가능하다. 메모리는 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 S램(Static Random Access Memory, S-RAM), D랩(Dynamic Random Access Memory) 등의 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 메모리는 제어 프로그램 및 제어 데이터를 장기간 저장하기 위한 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.The memory may store a program for performing the above-described operation and the operation to be described later, and the memory may execute the stored program. When there are a plurality of processors 170 and memories, they may be integrated on a single chip, or may be provided in physically separate locations. The memory may include volatile memory such as static random access memory (S-RAM) and dynamic random access memory (D-lab) for temporarily storing data. In addition, the memory is a non-volatile memory such as ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), and EPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) for long-term storage of control programs and control data. can include

프로세서(170)는 각종 논리 회로와 연산 회로를 포함할 수 있으며, 메모리로부터 제공된 프로그램에 따라 데이터를 처리하고, 처리 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다.The processor 170 may include various logic circuits and arithmetic circuits, process data according to programs provided from memory, and generate control signals according to processing results.

도 2는 일 실시예에 따른 공격 탐지 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining an attack detection algorithm according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 적외선 센서(150)는 멜트 풀의 온도를 측정할 수 있다. 즉, 적외선 센서(150)는 멜트 풀에서 발생되는 적외선을 전달받아 멜트 풀의 온도를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the infrared sensor 150 may measure the temperature of the melt pool. That is, the infrared sensor 150 may measure the temperature of the melt pool by receiving infrared rays generated from the melt pool.

적외선 센서(150)는 근적외선 (Near Infrared Ray: NIR) 센서일 수 있다. 적외선 센서(150)는 프린팅 부분의 온도가 일정하게 유지되어 가공층의 두께가 일정한 두께로 유지되는지를 탐지하여 3D 프린팅 가공의 균일성 및 품질을 검증할 수 있다.The infrared sensor 150 may be a near infrared ray (NIR) sensor. The infrared sensor 150 may verify the uniformity and quality of the 3D printing process by detecting whether the temperature of the printing part is maintained constant and the thickness of the processing layer is maintained at a constant thickness.

자외선 센서(160)는 멜트 풀에서 발생하는 플라즈마 변화를 측정하여 일정하게 3D 레이저 프린팅이 이루어지는지 확인할 수 있다.The ultraviolet sensor 160 may measure a plasma change generated in the melt pool to check whether 3D laser printing is performed consistently.

프로세서(170)는 멜트 풀의 온도 및 플라즈마 변화 중 적어도 하나에 기초하여 3D 프린팅에 불량이 있는지 여부를 결정할 수 있다.The processor 170 may determine whether or not there is a defect in 3D printing based on at least one of melt pool temperature and plasma change.

프로세서(170)는 3D 프린팅에 불량이 있다고 결정되면, 레이저부(110)로 파워가 공급되지 않도록 하여 3D 프린팅을 중단하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.When it is determined that there is a defect in 3D printing, the processor 170 may control the laser power source unit 120 to stop 3D printing by not supplying power to the laser unit 110 .

3D 프린팅 장치(100)는 알림부를 포함할 수 있다. 알림부는 3D 프린팅 과정에서의 오류나 불량 발생 여부를 표시하거나 음성으로 사용자에게 알릴 수 있다. 프로세서(170)는 3D 프린팅에 불량이 있다고 결정되면 알림부가 오류나 불량 발생을 알리도록 알림부를 제어할 수 있다.The 3D printing device 100 may include a notification unit. The notification unit may display errors or defects in the 3D printing process or notify the user by voice. When it is determined that there is a defect in 3D printing, the processor 170 may control the notification unit so that the notification unit notifies the occurrence of an error or defect.

제1 광학 요소부(180)는 레이저부(110)와 프린팅 재료 제공부(130) 사이에 설치되는 미러일 수 있다. 제1 광학 요소부(180)는 레이저 빔을 레이저부(110)로부터 3D 프린팅 재료로 전달하면서 멜트 풀로부터 발생되는 광을 열화상 이미지 획득부(140)로 전할 수 있다.The first optical element unit 180 may be a mirror installed between the laser unit 110 and the printing material providing unit 130 . The first optical element unit 180 may transmit light generated from the melt pool to the thermal image acquisition unit 140 while transferring the laser beam from the laser unit 110 to the 3D printing material.

제1 광학 요소부(180)는 레이저부(110)와 함께 기 설정된 이동 경로를 따라 이동하도록 구성될 수 있다.The first optical element unit 180 may be configured to move along a predetermined movement path together with the laser unit 110 .

제2 광학 요소부(190)는 제1 광학 요소부(180)와 열화상 이미지 획득부(140), 적외선 센서(150) 및 자외선 센서(160) 사이에 위치하는 빔 스플리터일 수 있다.The second optical element unit 190 may be a beam splitter positioned between the first optical element unit 180, the thermal image acquisition unit 140, the infrared sensor 150, and the ultraviolet sensor 160.

제2 광학 요소부(190)는 제1 광학 요소부(180)로부터 전달된 광을 열화상 이미지 획득부(140), 적외선 센서(150) 및 자외선 센서(160)로 전달할 수 있다.The second optical element unit 190 may transmit light transmitted from the first optical element unit 180 to the thermal image acquisition unit 140 , the infrared sensor 150 , and the ultraviolet sensor 160 .

도 3은 일 실시예에 따른 열화상 이미지를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a thermal image according to an exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 프로세서(170)는 열화상 이미지(200)에서 온도가 기준 임계 온도 이상인 영역을 멜트 풀 영역(210)으로 결정할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the processor 170 may determine, as the melt pool region 210 , a region whose temperature is equal to or higher than a reference threshold temperature in the thermal image 200 .

프로세서(170)는 열화상 이미지(200)에서 온도가 가장 높은 최대 온도 영역(213)을 결정할 수 있다.The processor 170 may determine the maximum temperature region 213 having the highest temperature in the thermal image 200 .

만약 레이저부(110)가 사용자가 의도한 속도로 이동하면서 사용자가 의도한 출력으로 레이저 빔을 조사하면 열화상 이미지(200)에 포함된 온도가 가장 높은 영역은 시간이 지나면서 레이저부(110)가 이동하더라도 열화상 이미지(200)에서 일정한 영역에 계속 위치할 수 있다. 반대로, 온도가 가장 높은 영역이 열화상 이미지(200)에서 일정한 위치로 유지되지 않으면 3D 프린팅 과정에서 오류 또는 결함이 발생한 것일 수 있다.If the laser unit 110 moves at the speed intended by the user and radiates a laser beam with the output intended by the user, the area with the highest temperature included in the thermal image 200 will change over time to the laser unit 110. Even if is moved, it may continue to be located in a certain area in the thermal image 200 . Conversely, if the region with the highest temperature is not maintained at a constant position in the thermal image 200, an error or defect may have occurred in the 3D printing process.

프로세서(170)는 멜트 풀이 이동할 때, 멜트 풀 영역(210)에서 최대 온도 영역(213)이 일정한 위치로 유지되는지 여부를 판단할 수 있다.When the melt pool moves, the processor 170 may determine whether the maximum temperature region 213 is maintained at a constant position in the melt pool region 210 .

프로세서(170)는 멜트 풀 영역(210)에서 최대 온도 영역(213)의 위치가 일정하게 유지되지 않으면, 레이저부(110)로 파워가 공급되지 않도록 하여 3D 프린팅을 중단하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(170)는 알림부가 오류나 불량 발생을 알리도록 알림부를 제어할 수 있다.When the position of the maximum temperature region 213 in the melt pool region 210 is not maintained constant, the processor 170 prevents power from being supplied to the laser unit 110 to stop 3D printing. ) can be controlled. At this time, the processor 170 may control the notification unit so that the notification unit notifies the occurrence of errors or defects.

프로세서(170)는 레이저부(110)가 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 전부 지나면, 획득된 열화상 이미지(200)에 기초하여 레이저부(110)로 공급되는 파워의 상한 값 및 하한 값을 결정할 수 있다.The processor 170 determines the upper and lower limit values of the power supplied to the laser unit 110 based on the obtained thermal image 200 when the laser unit 110 passes the entire preset movement path of the 3D printing material. can decide

예를 들어, 프로세서(170)는 레이저부(110)가 한번 기 설정된 이동 경로를 전부 지난 뒤, 해당 경로를 지날 때 멜트 풀 영역(210)에서 최대 온도였던 온도를 상한 값으로 결정하고, 최저 온도였던 온도를 하한 값으로 결정할 수 있다. 물론, 프로세서(170)가 최대 온도였던 온도 및 최저 온도였던 온도에 기초해서 전혀 다른 값을 상한 값 및 하한 값으로 결정하는 것도 가능하다.For example, the processor 170 determines, as an upper limit, the temperature that was the maximum temperature in the melt pool region 210 when the laser unit 110 passes through the entire preset movement path, as the upper limit value, and the minimum temperature The temperature at which it was can be determined as the lower limit value. Of course, it is also possible for the processor 170 to determine completely different values as the upper and lower limit values based on the maximum temperature and the minimum temperature.

프로세서(170)는 레이저부(110)가 기 설정된 이동 경로를 다시 지날 때, 상한 값 및 하한 값을 기초로 레이저부(110)로 공급되는 파워를 조절하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.The processor 170 controls the laser power source unit 120 to adjust the power supplied to the laser unit 110 based on the upper limit value and the lower limit value when the laser unit 110 passes through the preset movement path again. can

예를 들어, 프로세서(170)는 레이저부(110)가 기 설정된 이동 경로를 다시 지날 때, 획득된 열화상 이미지(200)의 특정 영역의 온도가 상한 값을 초과하면 레이저부(110)로 공급되는 파워가 감소하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다. 반대로, 프로세서(170)는 획득된 열화상 이미지(200)의 특정 영역의 온도가 하한 값을 하회하면 레이저부(110)로 공급되는 파워가 증가하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.For example, the processor 170 supplies the laser unit 110 to the laser unit 110 when the temperature of a specific region of the obtained thermal image 200 exceeds an upper limit value when the laser unit 110 passes through a preset movement path again. The laser power source unit 120 may be controlled so that the power to be reduced. Conversely, the processor 170 may control the laser power source unit 120 to increase the power supplied to the laser unit 110 when the temperature of a specific region of the obtained thermal image 200 is lower than the lower limit value. .

도 4는 일 실시예에 따른 멜트 풀 영역을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a melt pool area according to an exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 프로세서(170)는 멜트 풀의 이동 방향을 기초로 멜트 풀 영역(210)의 제1 기준 영역(211) 및 제2 기준 영역(212)을 결정할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the processor 170 may determine a first reference area 211 and a second reference area 212 of the melt pool area 210 based on the moving direction of the melt pool.

제1 기준 영역(211) 및 제2 기준 영역(212)은 각각 멜트 풀의 일부 영역으로서, 멜트 풀에서 서로 다른 위치한 영역일 수 있다.The first reference region 211 and the second reference region 212 are partial regions of the melt pool, and may be regions located different from each other in the melt pool.

제1 기준 영역(211)과 제2 기준 영역(212)의 경우 멜트 풀의 이동 방향과 멜트 풀 영역(210)의 형태에 따라 위치가 결정되며, 레이저부(110)가 조사하는 레이저 빔이 이동함에 따라 이동되는 멜트 풀과 같이 이동할 수 있다.In the case of the first reference area 211 and the second reference area 212, the positions are determined according to the melt pool movement direction and the shape of the melt pool area 210, and the laser beam irradiated by the laser unit 110 moves. It can move like a melt pool that moves along the way.

다만, 시간상 연속적으로 획득되는 열화상 이미지(200) 또한 멜트 풀의 이동을 추적하면서 획득되는 이미지이므로, 복수의 열화상 이미지(200) 상에서 제1 기준 영역(211)과 제2 기준 영역(212)의 위치는 각각 대체로 일정한 곳에서 유지될 수 있다.However, since the thermal image 200 continuously acquired in time is also an image acquired while tracking the movement of the melt pool, the first reference area 211 and the second reference area 212 are formed on the plurality of thermal images 200. The position of each can be maintained at a substantially constant place.

구체적으로, 프로세서(170)는 멜트 풀의 이동 방향 및 멜트 풀 영역(210)의 형태를 기초로 미리 설정된 제1 조건을 만족하는 영역을 제1 기준 영역(211)으로 결정할 수 있다.Specifically, the processor 170 may determine, as the first reference region 211 , an area that satisfies a first pre-set condition based on the melt pool movement direction and the shape of the melt pool area 210 .

제1 조건은 어느 멜트 풀의 영역이 제1 기준 영역(211)인지 여부를 결정하는데 기준이 되는 조건으로서, 사용자가 미리 설정할 수 있다.The first condition is a criterion for determining which melt pool area is the first reference area 211 and can be set in advance by the user.

예를 들어, 사용자는 멜트 풀 영역(210)의 이동 방향과 수직인 멜트 풀 영역(210)의 단면 길이 기준으로 제1 기준 영역(211)을 결정하도록 제1 조건을 설정할 수 있다. 즉, 사용자는 멜트 풀의 영역 중에서 단면 길이가 가장 긴 길이(W)를 가지는 멜트 풀의 영역을 제1 기준 영역(211)으로 결정할 수 있다.For example, the user may set the first condition to determine the first reference region 211 based on the cross-sectional length of the melt pool region 210 perpendicular to the moving direction of the melt pool region 210 . That is, the user may determine, as the first reference region 211 , a region of the melt pool having the longest cross-sectional length (W) among regions of the melt pool.

다만, 사용자가 설정하는 제1 조건이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사용자는 멜트 풀 영역(210)에서 무게 중심이 되는 지점에 위치한 영역이 제1 기준 영역(211)이 되도록 제1 조건을 설정할 수도 있으며, 다양한 방법으로 제1 조건을 설정할 수 있다.However, the first condition set by the user is not limited thereto. For example, the user may set the first condition so that the area located at the center of gravity in the melt pool area 210 becomes the first reference area 211, and the first condition may be set in various ways.

프로세서(170)는 제1 기준 영역(211)보다 나중에 레이저 빔을 조사받는 멜트 풀 영역(210) 중에서 미리 설정된 제2 조건을 만족하는 영역을 제2 기준 영역(212)으로 결정할 수 있다.The processor 170 may determine, as the second reference region 212 , a region that satisfies a second preset condition among the melt pool regions 210 to be irradiated with the laser beam later than the first reference region 211 .

어느 한 열화상 이미지(200)에서의 제2 기준 영역(212)은 해당 열화상 이미지(200)가 획득된 시점에서는 아직 레이저 빔을 조사받지 않은 영역일 수 있다.The second reference area 212 in any one thermal image 200 may be an area that has not yet been irradiated with a laser beam at the time when the corresponding thermal image 200 is obtained.

한편, 해당 열화상 이미지(200)에서 제1 기준 영역(211)은 레이저 빔을 조사받고 있는 영역이거나, 곧 레이저 빔을 조사받을 영역 또는 레이저 빔을 이미 조사받은 영역일 수 있다. 따라서, 제2 기준 영역(212)의 평균적인 온도는 제1 기준 영역(211)의 평균적인 온도에 비해 낮게 유지될 수 있다.Meanwhile, in the corresponding thermal image 200, the first reference region 211 may be an area being irradiated with a laser beam, an area to be irradiated with a laser beam soon, or an area already irradiated with a laser beam. Accordingly, the average temperature of the second reference region 212 may be maintained lower than the average temperature of the first reference region 211 .

제2 조건은 어느 멜트 풀의 영역이 제2 기준 영역(212)인지 여부를 결정하는데 기준이 되는 조건으로서, 사용자가 미리 설정할 수 있다.The second condition is a criterion for determining which melt pool area is the second reference area 212 and can be set in advance by the user.

예를 들어, 사용자는 멜트 풀의 이동 방향을 기준으로 멜트 풀 영역(210)에서 가장 앞쪽에 있는 영역을 제2 기준 영역(212)을 결정하도록 제2 조건을 설정할 수 있다.For example, the user may set the second condition so that the frontmost region of the melt pool region 210 based on the moving direction of the melt pool is determined as the second reference region 212 .

다만, 사용자가 설정하는 제2 조건이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사용자는 제1 기준 영역(211)에서 멜트 풀의 이동방향 쪽으로 특정한 길이만큼 앞쪽에 위치한 영역을 제2 기준 영역(212)이 되도록 제2 조건을 설정할 수도 있으며, 다양한 방법으로 제2 조건을 설정할 수 있다.However, the second condition set by the user is not limited thereto. For example, the user may set a second condition such that an area located ahead of the first reference area 211 by a specific length toward the moving direction of the melt pool becomes the second reference area 212. Conditions can be set.

3D 프린팅이 오류나 결함없이 진행되고 있다면, 멜트 풀 영역(210)의 특정 지점과 또 다른 지점의 온도 차이는 어느 정도 일정하게 유지될 수 있다. 만약 레이저부(110)가 갑자기 너무 과도하게 레이저 빔을 조사하거나 너무 약하게 레이저 빔을 조사한다면 온도 차이는 일정하게 유지되지 않을 수 있다.If 3D printing is performed without errors or defects, a temperature difference between a specific point and another point in the melt pool region 210 may be maintained constant to some extent. If the laser unit 110 suddenly irradiates a laser beam too excessively or too weakly, the temperature difference may not be maintained constant.

프로세서(170)는 열화상 이미지(200)를 기초로 제1 기준 영역(211) 및 제2 기준 영역(212)의 온도 차이를 기초로 레이저부(110)로 공급되는 파워를 조절하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(170)는 제1 기준 영역(211)의 평균적인 온도와 제2 기준 영역(212)의 평균적인 온도의 차이를 비교할 수 있다.The processor 170 controls the power supplied to the laser unit 110 based on the temperature difference between the first reference area 211 and the second reference area 212 based on the thermal image 200 as a laser power source. The unit 120 can be controlled. In this case, the processor 170 may compare the difference between the average temperature of the first reference region 211 and the average temperature of the second reference region 212 .

프로세서(170)는 제1 기준 영역(211) 및 제2 기준 영역(212)의 온도 차이가 기준 온도 차이 값 이상이면 레이저부(110)로 공급되는 파워가 감소하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다. 기준 온도 차이는 사용자가 미리 설정할 수 있다.The processor 170 operates the laser power source unit 120 so that the power supplied to the laser unit 110 decreases when the temperature difference between the first reference area 211 and the second reference area 212 is equal to or greater than the reference temperature difference value. You can control it. The reference temperature difference can be preset by the user.

반대로, 프로세서(170)는 제1 기준 영역(211) 및 제2 기준 영역(212)의 온도 차이가 기준 온도 차이 값 미만이면 레이저부(110)로 공급되는 파워가 증가하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.Conversely, the processor 170 controls the laser power source unit 120 to increase the power supplied to the laser unit 110 when the temperature difference between the first reference area 211 and the second reference area 212 is less than the reference temperature difference value. ) can be controlled.

한편, 레이저부(110)로 공급되는 파워를 조절하는 것은 기계 학습을 통하여 정해질 수도 있다.Meanwhile, adjusting the power supplied to the laser unit 110 may be determined through machine learning.

기계학습부(300)는 학습용 열화상 이미지(200)를 획득할 수 있다.The machine learning unit 300 may acquire the thermal image 200 for learning.

기계학습부(300)는 학습용 열화상 이미지를 기초로 결정된 학습용 열화상 이미지의 제1 기준 영역(211) 및 제2 기준 영역(212)의 온도 차이 정보를 입력 변수로 하고, 학습용 열화상 이미지에 대한 적정 파워 정보를 출력 변수로 설정하여 기계 학습 방식을 통해 기계 학습 모델을 생성할 수 있다.The machine learning unit 300 uses temperature difference information between the first reference region 211 and the second reference region 212 of the thermal image for learning determined based on the thermal image for learning as an input variable, and assigns the information to the thermal image for learning. A machine learning model can be created through a machine learning method by setting appropriate power information for the output variable as an output variable.

기계 학습 모델은 복수의 학습용 열화상 이미지로부터 추출된 정보를 입력 변수로 하고, 각각의 학습용 열화상 이미지에 대한 적정 파워 정보 정보를 출력 변수로 설정한 모델일 수 있다.The machine learning model may be a model in which information extracted from a plurality of thermal images for training is used as an input variable and appropriate power information for each thermal image for training is set as an output variable.

기계 학습 모델은 메모리에 저장될 수 있으며, 프로세서(170)는 메모리에 저장된 기계 학습 모델의 데이터 및 실제로 획득한 열화상 이미지(200)에 포함된 정보를 이용하여 획득한 열화상 이미지(200)에 대응되는 레이저 빔이 출력되도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.The machine learning model may be stored in the memory, and the processor 170 is configured to display the acquired thermal image 200 using the data of the machine learning model stored in the memory and the information included in the actually acquired thermal image 200. The laser power source unit 120 may be controlled to output a corresponding laser beam.

즉, 프로세서(170)는 열화상 이미지(200)의 제1 기준 영역(211) 및 제2 기준 영역(212)의 온도 차이를 기초로 기계 학습 모델에 의해 레이저부(110)로 공급되는 파워를 조절하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.That is, the processor 170 controls the power supplied to the laser unit 110 by the machine learning model based on the temperature difference between the first reference area 211 and the second reference area 212 of the thermal image 200. The laser power source unit 120 may be controlled to adjust.

기계 학습이란 다수의 파라미터로 구성된 모델을 이용하며, 주어진 데이터로 파라미터를 최적화하는 것을 의미할 수 있다. 기계 학습은 학습 문제의 형태에 따라 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning) 및 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있다. 지도 학습(supervised learning)은 입력과 출력 사이의 매핑을 학습하는 것이며, 입력과 출력 쌍이 데이터로 주어지는 경우에 적용할 수 있다. 비지도 학습(unsupervised learning)은 입력만 있고 출력은 없는 경우에 적용하며, 입력 사이의 규칙성 등을 찾아낼 수 있다.Machine learning may mean using a model composed of multiple parameters and optimizing the parameters with given data. Machine learning may include supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning depending on the form of a learning problem. Supervised learning is to learn the mapping between inputs and outputs, and can be applied when input and output pairs are given as data. Unsupervised learning is applied when there are only inputs and no outputs, and regularities between inputs can be found.

프로세서(170)는 기계 학습 방식뿐만 아니라 딥 러닝 방식을 통해서도 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있으며, 다양한 방식으로 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.The processor 170 may control the laser power source unit 120 through a deep learning method as well as a machine learning method, and may control the laser power source unit 120 in various ways.

도 5는 일 실시예에 따른 멜트 풀 영역을 도시한 또 다른 도면이다.5 is another diagram illustrating a melt pool area according to an exemplary embodiment.

도 5를 참조하면, 프로세서(170)는 멜트 풀의 이동방향에 평행한 멜트 풀 영역의 종단면(220)에 대한 온도분포를 분석할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the processor 170 may analyze the temperature distribution of the longitudinal section 220 of the melt pool region parallel to the moving direction of the melt pool.

어느 열화상 이미지(200)의 멜트 풀 영역의 종단면(220)에 대한 온도 분포는 레이저 빔을 조사받는 영역의 온도가 가장 높고, 온도가 가장 높은 지점에서 멀어질수록 온도가 낮아지는 형태일 수 있다.The temperature distribution of the longitudinal section 220 of the melt pool region of a certain thermal image 200 may have a form in which the temperature of the region irradiated with the laser beam is the highest and the temperature decreases as the distance from the point where the temperature is the highest increases. .

3D 프린팅이 오류나 결함없이 진행되고 있다면, 복수개의 열화상 이미지(200)의 멜트 풀 영역의 종단면(220)에 대한 온도 분포는 어느 정도 일정하게 유지될 수 있다. 만약 레이저부(110)가 갑자기 너무 과도하게 레이저 빔을 조사하거나 너무 약하게 레이저 빔을 조사한다면 종단면에 대한 온도 분포는 일정하게 유지되지 않을 수 있다.If 3D printing is performed without errors or defects, the temperature distribution of the melt pool region of the plurality of thermal images 200 on the longitudinal section 220 may be maintained constant to some extent. If the laser unit 110 suddenly irradiates a laser beam too excessively or too weakly, the temperature distribution on the longitudinal section may not be maintained constant.

프로세서(170)는 종단면에 대한 온도 분포를 분석한 결과를 기초로 레이저부(110)로 공급되는 파워를 조절하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.The processor 170 may control the laser power source unit 120 to adjust the power supplied to the laser unit 110 based on the result of analyzing the temperature distribution on the longitudinal section.

이상에서 설명된 구성요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.At least one component may be added or deleted corresponding to the performance of the components described above. In addition, it will be easily understood by those skilled in the art that the mutual positions of the components can be changed corresponding to the performance or structure of the system.

도 6은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치 제어 방법의 순서도이다. 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다.6 is a flowchart of a method for controlling a 3D printing device according to an embodiment. This is only a preferred embodiment for achieving the object of the present invention, and it goes without saying that some components may be added or deleted as needed.

도 6을 참조하면, 프린팅 재료 제공부(130)는 3D 프린팅에 사용되는 재료를 제공할 수 있으며, 레이저부(110)는 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 따라 레이저 빔을 조사할 수 있다(1001). 이때, 레이저 파워 소스부(120)는 레이저부(110)에 파워를 공급할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the printing material providing unit 130 may provide a material used for 3D printing, and the laser unit 110 may irradiate the 3D printing material with a laser beam along a preset movement path ( 1001). At this time, the laser power source unit 120 may supply power to the laser unit 110 .

열화상 이미지 획득부(140)는 레이저 빔이 3D 프린팅 재료에 조사됨으로써 발생되는 광을 수신할 수 있다(1002).The thermal image acquisition unit 140 may receive light generated by irradiating a laser beam onto the 3D printing material (1002).

열화상 이미지 획득부(140)는 광을 수신하여 3D 프린팅 재료에 생성되는 멜트 풀을 촬영하고, 멜트 풀의 열화상 이미지(200)를 획득할 수 있다(1003).The thermal image acquisition unit 140 may receive light to photograph the melt pool generated in the 3D printing material and obtain a thermal image 200 of the melt pool (1003).

프로세서(170)는 열화상 이미지(200)에서 온도가 기준 임계 온도 이상인 영역을 멜트 풀 영역(210)으로 결정할 수 있다(1004).The processor 170 may determine a region having a temperature equal to or higher than a reference threshold temperature in the thermal image 200 as the melt pool region 210 (1004).

프로세서(170)는 열화상 이미지(200)의 데이터를 기반으로 레이저 빔의 파라미터를 피드백 제어할 수 있다(1005). 구체적으로, 프로세서(170)는 멜트 풀 영역(210)을 분석한 결과를 기초로 레이저부(110)로 공급되는 파워를 조절하도록 레이저 파워 소스부(120)를 제어할 수 있다.The processor 170 may feedback-control parameters of the laser beam based on the data of the thermal image 200 (1005). Specifically, the processor 170 may control the laser power source unit 120 to adjust the power supplied to the laser unit 110 based on the result of analyzing the melt pool area 210 .

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.As above, the disclosed embodiments have been described with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a form different from the disclosed embodiments without changing the technical spirit or essential features of the present invention. The disclosed embodiments are illustrative and should not be construed as limiting.

100: 3D 프린팅 장치
110: 레이저부
120: 레이저 파워 소스부
130: 프린팅 재료 제공부
140: 열화상 이미지 획득부
150: 적외선 센서
160: 자외선 센서
170: 프로세서
180: 제1 광학 요소부
190: 제2 광학 요소부
200: 열화상 이미지
210: 멜트 풀 영역
211: 제1 기준 영역
212: 제2 기준 영역
213: 최대 온도 영역
220: 멜트 풀 영역의 종단면
300: 기계학습부100: 3D printing device
110: laser unit
120: laser power source unit
130: printing material supply unit
140: thermal image acquisition unit
150: infrared sensor
160: UV sensor
170: processor
180: first optical element unit
190: second optical element unit
200: thermal image
210: melt pool area
211: first reference area
212 second reference area
213: maximum temperature zone
220 Longitudinal section of melt pool area
300: machine learning unit

Claims (15)

3D 프린팅에 사용되는 재료를 제공하는 프린팅 재료 제공부;
3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 레이저부;
상기 레이저부에 파워를 공급하는 레이저 파워 소스부;
상기 레이저 빔이 상기 3D 프린팅 재료에 조사됨으로써 발생되는 광을 수신하여 상기 3D 프린팅 재료에 생성되는 멜트 풀(melt pool)을 촬영하고, 상기 멜트 풀의 열화상 이미지를 획득하는 열화상 이미지 획득부; 및
상기 열화상 이미지의 데이터를 기반으로 상기 레이저 빔의 파라미터를 피드백 제어하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 열화상 이미지에서 온도가 기준 임계 온도 이상인 영역을 멜트 풀 영역으로 결정하고;
상기 멜트 풀 영역을 분석한 결과를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하고;
상기 멜트 풀의 이동 방향을 기초로 상기 멜트 풀 영역의 제1 기준 영역 및 제2 기준 영역을 결정하고;
상기 열화상 이미지를 기초로 상기 제1 기준 영역 및 상기 제2 기준 영역의 온도 차이를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는 3D 프린팅 장치.Printing material providing unit for providing materials used in 3D printing;
A laser unit for irradiating a laser beam along a predetermined movement path to the 3D printing material;
a laser power source unit supplying power to the laser unit;
a thermal image acquisition unit receiving light generated when the laser beam is irradiated onto the 3D printing material, photographing a melt pool generated in the 3D printing material, and obtaining a thermal image of the melt pool; and
A processor that feedback-controls parameters of the laser beam based on data of the thermal image;
The processor:
determining a region having a temperature equal to or higher than a reference threshold temperature in the thermal image as a melt pool region;
controlling the laser power source unit to adjust power supplied to the laser unit based on a result of analyzing the melt pool area;
determine a first reference area and a second reference area of the melt pool area based on the moving direction of the melt pool;
The 3D printing device controls the laser power source unit to adjust the power supplied to the laser unit based on the temperature difference between the first reference area and the second reference area based on the thermal image. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 멜트 풀 영역의 면적이 기준 면적보다 작은 경우, 상기 레이저부로 공급되는 파워가 증가하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하고; 그리고
상기 멜트 풀 영역의 면적이 기준 면적보다 큰 경우, 상기 레이저부로 공급되는 파워가 감소하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
The processor:
controlling the laser power source unit to increase power supplied to the laser unit when the melt pool area is smaller than the reference area; and
Controlling the laser power source unit to decrease power supplied to the laser unit when the area of the melt pool region is larger than the reference area. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 기준 영역 및 상기 제2 기준 영역의 온도 차이가 기준 온도 차이 값 이상이면 상기 레이저부로 공급되는 파워가 감소하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
the processor,
Controlling the laser power source unit to reduce the power supplied to the laser unit when the temperature difference between the first reference region and the second reference region is greater than or equal to a reference temperature difference value. 제1항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 멜트 풀의 이동 방향 및 상기 멜트 풀 영역의 형태를 기초로 미리 설정된 제1 조건을 만족하는 영역을 상기 제1 기준 영역으로 결정하고; 그리고
상기 제1 기준 영역보다 나중에 레이저 빔을 조사받는 상기 멜트 풀 영역 중에서 미리 설정된 제2 조건을 만족하는 영역을 상기 제2 기준 영역으로 결정하도록 구성되는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
The processor:
determining an area that satisfies a first condition set in advance based on a moving direction of the melt pool and a shape of the melt pool area as the first reference area; and
3D printing apparatus configured to determine, as the second reference region, a region that satisfies a second condition set in advance among the melt pool regions that are irradiated with the laser beam later than the first reference region. 제1항에 있어서,
학습용 열화상 이미지를 기초로 결정된 학습용 열화상 이미지의 제1 기준 영역 및 제2 기준 영역의 온도 차이 정보를 입력 변수로 하고, 상기 학습용 열화상 이미지에 대한 적정 파워 정보를 출력 변수로 설정하여 기계 학습 방식을 통해 기계 학습 모델을 생성하도록 구성되는 기계학습부;를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 열화상 이미지의 제1 기준 영역 및 상기 제2 기준 영역의 온도 차이를 기초로 상기 기계 학습 모델에 의해 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
Machine learning by setting the temperature difference information of the first reference area and the second reference area of the training thermal image determined on the basis of the training thermal image as an input variable and setting appropriate power information for the training thermal image as an output variable A machine learning unit configured to generate a machine learning model through a method; further comprising;
the processor,
Controlling the laser power source unit to adjust the power supplied to the laser unit by the machine learning model based on the temperature difference between the first reference region and the second reference region of the thermal image. 제1항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 열화상 이미지에서 온도가 가장 높은 최대 온도 영역을 결정하고;
상기 멜트 풀이 이동할 때, 상기 멜트 풀 영역에서 상기 최대 온도 영역이 일정한 위치로 유지되는지 여부를 판단하고; 그리고
상기 멜트 풀 영역에서 상기 최대 온도 영역의 위치가 일정하게 유지되지 않으면, 상기 레이저부로 파워가 공급되지 않도록 하여 상기 3D 프린팅을 중단하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
The processor:
determining a maximum temperature region having the highest temperature in the thermal image;
when the melt pool moves, determining whether the maximum temperature region is maintained at a constant position in the melt pool region; and
Controlling the laser power source unit to stop the 3D printing by not supplying power to the laser unit when the location of the maximum temperature region in the melt pool area is not maintained constant. 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 멜트 풀의 이동방향에 평행한 상기 멜트 풀 영역의 종단면에 대한 온도분포를 분석하고; 그리고
상기 종단면에 대한 온도분포를 분석한 결과를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
the processor,
analyzing a temperature distribution on a longitudinal section of the melt pool region parallel to a moving direction of the melt pool; and
Controlling the laser power source unit to adjust the power supplied to the laser unit based on the result of analyzing the temperature distribution for the longitudinal section, 3D printing device. 제1항에 있어서,
상기 멜트 풀의 온도를 측정하는 적외선 센서; 및
상기 멜트 풀에서 발생하는 플라즈마 변화를 측정하는 자외선 센서;를 더 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 멜트 풀의 온도 및 상기 플라즈마 변화 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3D 프린팅에 불량이 있는지 여부를 결정하고; 그리고
상기 3D 프린팅에 불량이 있다고 결정되면, 상기 레이저부로 파워가 공급되지 않도록 하여 상기 3D 프린팅을 중단하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
an infrared sensor for measuring the temperature of the melt pool; and
Further comprising a UV sensor for measuring a change in plasma generated in the melt pool,
The processor:
determine whether there is a defect in the 3D printing based on at least one of a temperature of the melt pool and a change in the plasma; and
If it is determined that there is a defect in the 3D printing, the 3D printing device controls the laser power source unit to stop the 3D printing by not supplying power to the laser unit. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔을 상기 레이저부로부터 상기 3D 프린팅 재료로 전달하면서 상기 멜트 풀로부터 발생되는 광을 상기 열화상 이미지 획득부로 전달하는 제1 광학 요소부를 더 포함하고,
상기 제1 광학 요소부는,
상기 레이저부와 함께 기 설정된 이동 경로를 따라 이동하도록 구성되는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
A first optical element unit for transmitting the laser beam from the laser unit to the 3D printing material and transmitting light generated from the melt pool to the thermal image acquisition unit;
The first optical element part,
3D printing device configured to move along a predetermined movement path together with the laser unit. 제11항에 있어서,
상기 제1 광학 요소부로부터 전달된 광을 상기 열화상 이미지 획득부, 적외선 센서 및 자외선 센서로 전달하는 제2 광학 요소부;를 더 포함하는 3D 프린팅 장치.According to claim 11,
The 3D printing device further includes a second optical element unit for transmitting the light transmitted from the first optical element unit to the thermal image acquisition unit, the infrared sensor, and the ultraviolet sensor. 제1항에 있어서,
상기 프린팅 재료 제공부는 금속 3D 프린팅에 사용되는 금속 분말을 제공하는 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
The printing material providing unit 3D printing device for providing metal powder used in metal 3D printing. 제1항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 레이저부가 상기 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 전부 지나면, 상기 획득된 열화상 이미지에 기초하여 상기 레이저부로 공급되는 파워의 상한 값 및 하한 값을 결정하고; 그리고
상기 레이저부가 상기 기 설정된 이동 경로를 다시 지날 때, 상기 상한 값 및 상기 하한 값을 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는, 3D 프린팅 장치.According to claim 1,
The processor:
determining an upper limit value and a lower limit value of power supplied to the laser unit based on the acquired thermal image when the laser unit passes through a predetermined movement path of the 3D printing material; and
Controlling the laser power source unit to adjust the power supplied to the laser unit based on the upper limit value and the lower limit value when the laser unit passes the preset movement path again, 3D printing device. 3D 프린팅 장치를 제어하는 방법에 있어서,
파워 소스부에 의해, 레이저부에 파워를 공급하는 단계;
상기 레이저부에 의해, 3D 프린팅 재료에 기 설정된 이동 경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 단계;
열화상 이미지 획득부에 의해, 상기 레이저 빔이 상기 3D 프린팅 재료에 조사됨으로써 발생되는 광을 수신하여 상기 3D 프린팅 재료에 생성되는 멜트 풀을 촬영하고, 상기 멜트 풀의 열화상 이미지를 획득하는 단계;
프로세서에 의해, 상기 열화상 이미지의 데이터를 기반으로 상기 레이저 빔의 파라미터를 피드백 제어하는 단계;
프로세서에 의해, 상기 열화상 이미지에서 온도가 기준 임계 온도 이상인 영역을 멜트 풀 영역으로 결정하는 단계;
프로세서에 의해, 상기 멜트 풀 영역을 분석한 결과를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 레이저 파워 소스부를 제어하는 단계;
프로세서에 의해, 상기 멜트 풀의 이동 방향을 기초로 상기 멜트 풀 영역의 제1 기준 영역 및 제2 기준 영역을 결정하는 단계; 및
프로세서에 의해, 상기 열화상 이미지를 기초로 상기 제1 기준 영역 및 상기 제2 기준 영역의 온도 차이를 기초로 상기 레이저부로 공급되는 파워를 조절하도록 상기 레이저 파워 소스부를 제어하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 장치 제어 방법.A method for controlling a 3D printing device,
supplying power to the laser unit by the power source unit;
irradiating a laser beam along a preset movement path to the 3D printing material by the laser unit;
receiving, by a thermal image acquisition unit, light generated by irradiating the laser beam onto the 3D printing material, photographing a melt pool generated in the 3D printing material, and acquiring a thermal image of the melt pool;
feedback-controlling, by a processor, parameters of the laser beam based on data of the thermal image;
determining, by a processor, a region having a temperature equal to or higher than a reference threshold temperature in the thermal image as a melt pool region;
controlling, by a processor, a laser power source unit to adjust power supplied to the laser unit based on a result of analyzing the melt pool area;
determining, by a processor, a first reference area and a second reference area of the melt pool area based on the moving direction of the melt pool; and
3D printing comprising controlling, by a processor, the laser power source unit to adjust power supplied to the laser unit based on a temperature difference between the first reference region and the second reference region based on the thermal image; Device control method.
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