KR20000073153A - 3차원 인쇄장치, 3차원 칼라조형장치 및 이를 이용한 3차원 칼라복사장치. - Google Patents

3차원 인쇄장치, 3차원 칼라조형장치 및 이를 이용한 3차원 칼라복사장치. Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 인쇄장치, 3차원 칼라조형장치 및 이를 이용한 3차원 칼라복사장치에 관한 것으로서, 측정 대상 물체인 3차원 물체의 형상 및 색상을 측정하는 3차원 측정장치와, 상기 3차원 측정장치로부터 측정된 점 및 색상 데이터를 입력받아 원형의 형상 및 색상 데이터를 합성하여 인쇄색상정보, 조형을 위한 공구이동 경로정보 및 칼라 인쇄를 위한 인쇄경로정보를 생성하는 주제어장치와, 조형 및 인쇄 대상 물체를 재치시키기 위한 지지대와, 상기 지지대의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭 또는 적층하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치와, 상기 조형물에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치와, 상기 3차원조형장치 및 색상부여장치와 결합되어 상기 3차원 조형장치 및 색상부여장치와 상기 지지대의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치와, 상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하기 위한 제어장치를 구비하여, 3차원 물체의 형상 및 색상을 측정한 후, 자동으로 모형을 조형하고 색감을 인쇄할 수 있도록 함으로써 3차원 물체의 모형을 빠른 시간에 제작할 수 있어 기념물 및 장식물 제작산업 등의 분야에 널리 응용할 수 있다.

Description

3차원 인쇄장치, 3차원 칼라조형장치 및 이를 이용한 3차원 칼라복사장치. {3-dimensional color printing device,3-dimensional color printing device and 3-dimensional copying device.}
본 발명은 3차원 인쇄장치, 3차원 칼라조형장치 및 이를 이용한 3차원 칼라복사장치에 관한 것으로서, 특히 3차원 물체의 형상 및 색상 데이터가 3차원 측정장치에 의해 측정되면 측정데이터에 따른 조형정보 및 인쇄정보를 입력받은 제어장치에 의해 3차원 조형장치가 작동되어 조형물이 제작되고 이송장치 및 색상부여장치가 작동되어 상기 조형물에 해당 색상이 인쇄 됨으로써 3차원 물체의 모형을 빠른 시간내에 칼라복사할 수 있도록 한 것이다.
최근에 와서 제품 개발 및 생산기지의 분산화라는 국제적 추세에 따라 제조업체들은 세계 곳곳에 진출하여 신제품 개발을 위한 연구소 내지 양산생산을 위한 공장을 설립하여 운영중이며 이들간의 신속한 정보 교환은 신제품의 개발단계나 양산생산 준비단계에서 무엇보다 중요한 역할을 차지하고 있다. 이와같은 신속한 정보교환은 제조업체와 이에 부품을 납품하는 납품업체간에도 절실히 요구되고 있다. 현재 2차원 정보인 서류나 도면을 원하는 곳까지 신속하게 전달하기 위해서 팩스가 사용되고 있지만, 3차원 정보가 담긴 시제품을 원하는 곳까지 전송하거나 받아 보려면 이를 직접 운송하여야 하기 때문에, 거리가 멀어지면 멀수록 소모되는 운송시간도 늘어나 신속한 정보교환이 이루어지지 않는 실정이었다. 따라서, 3차원형상을 지닌 시제품을 읽어들여 디지털 데이터로 전환시킨 후 원하는 곳까지 전송하여 수신받는 곳에서 신속제작하거나 또는 시제품을 바로 쉽게 복제할 수 있는 기능을 가진 장치가 필요하였다.
한편, 최근에 와서 제품의 성능이외에 디자인 및 외관이 중요시되는 추세에 따라 기념품, 장식물, 가전, 자동차, 건축 등의 분야에서 모형제작은 큰 역할을 차지하고 있기 때문에 3차원 모형 복사기술이 더욱 더 요구되고 있다.
이러한 3차원 모형 복사기술은 3차원 모형을 측정하고, 측정 데이터를 이용하여 모형을 조형하는 일련의 작업을 자동화된 방법으로 진행하게 된다.
먼저, 상기 3차원 측정기술은 3차원 물체의 형상 및 색상을 CCD 카메라와 구조화된 광원을 이용하여 비접촉식으로 측정하는 것을 말하며, 주로 광삼각법(Photogrametry) 또는 모아레(Moire) 광간섭법이 활용되고 있다.
또한, 상기의 3차원 측정 기술로부터 측정된 측정 데이터를 이용하여 면정보를 생성하고 이를 NC(Numerical Control) 가공기계나 또는 RP(Rapid Prototyping) 가공기계 등의 조형기계를 이용하여 공구경로에 따라 자동으로 조각하는 3차원 조형기술이 현재 활용되고 있으나 현재의 기술로는 조형에 사용되는 소재가 가지고 있는 색상밖에 표현하지 못하기 때문에 다양한 칼라 복사가 불가능하였다.
상기와 같이, 3차원 물체의 형상을 측정하고, 그 데이터를 이용하여 3차원 모형을 가공하는 3D FAX 기술은 3차원 조형기술의 한계로 인해 측정된 물체의 색상을 표현하지 못하는 단점이 있었다.
또한, 3차원 물체의 복제품을 제작하는 경우에 복제품은 원형의 형상, 색감 및 질감을 잘 표현하여야 하며 경제적인 목적상 제작에 필요한 시간 및 비용이 작아야 한다.
그러나, 현재에는 3차원 모형을 조형한 후 기술자가 직접 조형물에 붓을 이용하여 도색을 하는 방법이 사용되고 있기 때문에 많은 시간과 비용이 요구되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 3차원 물체의 형상 및 색상을 자동으로 측정한 후 조형하고 색감을 부여함으로써 3차원 물체의 모형을 빠른시간에 복사 제작할 수 있도록 한 3차원 인쇄장치, 3차원 칼라조형장치 및 이를 이용한 3차원 칼라복사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술사상의 제 1관점으로서, 인쇄 대상 조형물을 재치시키기 위한 지지대와, 상기 지지대의 상측에 위치되어 상기 조형물에 유색물질을 분사시키기 위한 색상부여장치와, 상기 색상부여장치와 결합되어 상기 색상부여장치와 지지대의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치와, 인쇄 입력정보에 따라 상기 이송장치의 이동을 제어하고 상기 색상부여장치의 구동을 제어하기 위한 제어장치를 포함하는 발명이 제시된다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술사상의 제 2관점으로서, 조형 및 인쇄 대상 물체를 재치시키기 위한 지지대와, 상기 지지대의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭 또는 적층하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치와, 상기 조형물에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치와, 상기 3차원조형장치 및 색상부여장치와 결합되어 상기 3차원 조형장치 및 색상부여장치와 지지대의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치와, 상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하기 위한 제어장치를 포함하고, 상기 제어장치는 조형 및 인쇄정보에 따라 이송수단의 이동을 제어하여 상기 3차원 조형장치로 물체를 절삭 또는 적층하여 조형하고, 상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하여 상기 조형물에 색상을 부여하도록 하는 발명이 제시된다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술사상의 제 3관점으로서, 측정 대상 물체인 3차원 물체의 형상 및 색상을 측정하는 3차원 측정장치와, 상기 3차원 측정장치로부터 측정된 점 및 색상 데이터를 입력받아 원형의 형상 및 색상 데이터를 합성하여 인쇄색상정보, 조형을 위한 공구이동 경로정보 및 칼라 인쇄를 위한 인쇄경로정보를 생성하는 주제어장치와, 조형 및 인쇄 대상 물체를 재치시키기 위한 지지대와, 상기 지지대의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭 또는 적층하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치와, 상기 조형물에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치와, 상기 3차원조형장치 및 색상부여장치와 결합되어 상기 3차원 조형장치 및 색상부여장치와 지지대의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치와, 상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하기 위한 제어장치를 포함하고,
상기 제어장치는 상기 주제어장치로부터 입력되는 조형정보 및 인쇄정보에 따라 이송수단의 이동을 제어하여 상기 3차원 조형장치로 물체를 절삭 또는 적층하여 조형하고, 상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하여 상기 조형물에 색상을 부여하도록 하는 발명이 제시된다.
도 1은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치의 각 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 색상부여장치의 일 예를 나타낸 참고도이다.
도 3은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치에서 색상부여장치만을 이동시키는 이송수단의 일 실시예를 나타낸 개략 사시도이다.
도 4은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치에서 조형물과 색상부여장치를 이동시키는 이송수단의 일 실시예를 나타낸 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 3차원 칼라조형장치의 각 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 의한 3차원 칼라 조형장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치 및 3차원 칼라조형장치를 이용한 3차원 칼라복사장치의 각 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 의한 3차원 칼라복사장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 9는 본 발명에 의해 측정된 데이터의 일 예를 나타낸 참고도이다.
도 10은 본 발명에 의해 NC 가공기계로 가공된 조형물의 일 예를 나타낸 참고도이다.
<도면의 주요부분에 관한 부호설명>
10, 30, 43 : 이송장치 11, 31, 46 : 지지대
12, 44 : 색감부여장치 13, 34, 42 : 제어장치
20 : 잉크젯 노즐 33, 45 : 3차원 조형장치
40 : 3차원 측정장치 41 : 주제어장치
이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용에 대해서 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
그럼 지금부터, 본 발명을 이루는 3차원 인쇄장치, 3차원 칼라조형장치 및 이를 이용한 3차원 칼라복사장치의 구성 및 작용을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치의 각 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 색상부여장치의 일 예를 나타낸 참고도이다.
도 3은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치에서 색상부여장치만을 이동시키는 이송수단의 일 실시예를 나타낸 개략 사시도이다.
도 4은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치에서 조형물과 색상부여장치를 이동시키는 이송장치의 일 실시예를 나타낸 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 3차원 칼라조형장치의 각 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 의한 3차원 칼라 조형장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치 및 3차원 칼라조형장치를 이용한 3차원 칼라복사장치의 각 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 의한 3차원 칼라복사장치를 나타내는 개략 사시도이다.
우선, 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와같이, 본 발명에 의한 인쇄 대상 조형물을 재치시키기 위한 지지대(11)와, 상기 지지대(11)의 상측에 위치되어 상기 조형물에 유색물질을 분사시키기 위한 색상부여장치(12)와, 상기 색상부여장치(12)와 결합되어 상기 색상부여장치(12)와 지지대(11)의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치(10)와, 인쇄 입력정보에 따라 상기 이송장치(10)의 이동을 제어하고 상기 색상부여장치(12)의 구동을 제어하기 위한 제어장치(13)로 이루어져 있다.
이와같이 구성된 3차원 인쇄장치는 다음과 같이 작동된다.
외부의 주제어장치으로부터 측정 대상 3차원 물체의 형상 및 색상 정보를 입력받은 제어장치(13)는 도 3 및 도 4에 나타난 바와같이 지지대(11)의 상면에 재치된 조형물(A′)에 원형과 동일한 각종 색상을 입히기 위해 인쇄경로 정보에 따른 제어신호를 이송장치(10)로 보내게 된다.
즉, 상기 제어장치(13)로부터 제어신호를 받은 상기 이송장치(10)는 조형물 (A′)의 표면에 색상을 부여하기 적합하도록 조형물(A′)과 색상부여장치(12)의 상대적 위치 및 방향을 변화시키게 된다.
또한, 상기 색상부여장치(12)는 도 2에 도시된 바와같이 상기 이송장치(10)의 일축에 구비되며, 조형물(A′)의 표면으로부터 일정 거리 떨어진 위치에서 잉크젯 노즐(20)을 통하여 잉크와 같은 유색물질을 분사함으로써 조형물(A′)의 표면 소정 위치에 국부적으로 색상을 입히게 된다.
이때, 조형물(A′)의 표면에 색상을 부여하는 방식으로는 상술한 잉크 분사방식이외에도 색상이 있는 가루를 분사시킨 후 소정 온도의 열로 가열하여 색상을 입히는 방법도 있고, 분사시키지 않고 펜 또는 붓 등을 이용하여 조형물에 색상을 입히는 방법도 있다.
또한, 상기 색상부여장치(12)에 의해 조형물(A′)에 색상이 부여된 상태에서 코팅을 함으로써 외부로부터의 충격에 의해 색상이 쉽게 벗겨지지 않도록 색상을 고정시킬 수도 있다.
한편, 상기 색상부여장치(12)을 이동시키기 위한 이송장치(10)의 형태는 도 3 및 도 4에 도시된 바와같은 다양한 실시예로 나타낼 수 있다.
즉, 도 3은 조형물(A′)이 고정된 상태에서 색상부여장치(12)만을 이동시키는 이송장치(10)의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 3축 NC 가공기계 또는 RP 기계에 사용되는 선형적인 이송장치이다. 이와같이 3축 NC 가공기계 또는 RP 기계를 이용할 경우에는 3방향으로 직선운동을 할 수 있다.
참고적으로, 5축 NC 가공기계의 이송장치를 이용하게 되면 3방향 위치 뿐만아니라 2방향으로 회전할 수도 있게 되어 색상부여장치(12)의 잉크 분사각도의 조절도 가능하게 된다.
이와같이 복수개의 축을 갖는 NC 가공기계 또는 RP기계의 이동에 사용되는 이송장치에 잉크젯 노즐(20)을 장착함으로써 색상부여장치(12)의 이동을 구현할 수 있게 된다.
또한, 도 4는 색상부여장치(12)를 상, 하로 이동시키는 대신에 조형물이 놓여있는 지지대(11)를 상하로 이동시키는 방식을 나타낸 것으로서, 이와같은 방식를 통해 조형물(A′)의 표면에 색상을 부여하기에 적합한 위치와 방향으로 조형물(A′)과 색상부여장치(12)와의 상대적인 위치를 이동시킬 수 있게 된다.
한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이 본 발명에 의한 3차원 칼라조형장치는 조형 및 인쇄 대상 물체를 재치시키기 위한 지지대(31)와, 상기 지지대(31)의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치(33)와, 상기 조형물에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치(32)와, 상기 3차원 조형장치(33) 및 색상부여장치(32)와 결합되어 상기 3차원 조형장치(33) 및 색상부여장치(32)와 지지대(31)의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치(30)와, 상기 이송장치 (30) 및 색상부여장치(32)의 구동을 제어하기 위한 제어장치(34)로 이루어져 있다.
이와같은 구성을 갖는 3차원 칼라조형장치는 상술한 3차원 인쇄장치에 3차원조형수단을 추가한 것으로써 도 6에 도시된 바와같다. 즉, 조형장치의 일종인 NC 가공기계나 RP 기계는 본 발명에 의한 3차원 인쇄장치를 구성하는 이송장치와 유사한 이송장치를 가지고 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와같이 3차원 인쇄장치와 3차원 조형장치를 복합하면 조형장치가 가지고 있는 이송장치를 공유할 수 있게 된다. 또한, 이러한 구성을 하면 조형과 인쇄공정이 같은 장치에서 이루어지기 때문에 조형 완료후 조형물을 인쇄하기 위해 별도로 이동시킬 필요가 없게 되어 조형공정후 인쇄공정으로 조형물을 옮길 때 발생되는 위치 오차를 막을 수 있다.
도 6은 3축 NC가공기계의 공구가 장착된 주위에 색상부여장치(32)를 장착하여 이송장치 부분을 공유하는 예를 보여준 것이다.
따라서, 조형정보 및 인쇄정보를 갖는 제어장치(34)에서 측정 대상 물체의 형상 정보를 통해 산출된 가공 정보, 예컨데, NC 공구경로, STL파일(RP기계의 표준입력 파일포맷)을 바탕으로 한 제어신호를 입력받은 3차원 조형장치(33)는 입력받은 가공 데이터에 따라 모형을 조형하게 된다. 이때, 상기 3차원 조형장치(33)는 밀링 커터(Milling cutter)를 갖는 NC 가공기계 또는 RP 기계가 주로 사용된다.
예컨데, 상기 NC 가공기계일 경우에는 상기 3차원 조형장치(33)에 의해 공구경로를 따라 조형작업이 완료되면, 다음으로 제어장치(34)로부터 측정 대상물체인 원형의 색상 정보에 따른 인쇄경로가 실린 제어신호를 입력받은 색상부여장치(32)가 소정 경로를 따라 움직이면서 조형물(A′)에 색상을 입히게 된다.
또, 상기 RP 기계일 경우에는 한층을 적층한 후 인쇄하고 또다시 한층을 적층하고 인쇄하는 과정을 반복하게 되므로 조형과 인쇄공정이 동시에 이루어지게 된다.
상기와 같은 조형 및 인쇄공정이 이루어질 때, 해당 공정 수행시에는 해당 되지 않는 장치는 안쪽으로 삽입되도록 하여 해당 공정이 원할히 이루어질 수 있게 한다. 예컨데, 조형공정시에는 3차원 조형장치인 공구(33)만 나와있고 잉크젯 노즐(20)은 들어가 있으며, 인쇄공정시에는 잉크젯 노즐(20)만 나와있고 공구(33)는 들어가 있게 된다.
상기와 같이 조형이 완료된 후에는 인쇄작업이 원할하게 이루어지도록 조형공정 중간에 생기는 칩, 가루 등을 제거하기 위해 부러쉬, 버큠(Vacuum)장치를 이용하여 클리링작업을 하게 된다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와같이 본 발명에 의한 3차원 칼라복사장치는 측정 대상 물체인 3차원 물체(A)의 형상 및 색상을 측정하는 3차원 측정장치(40)와, 상기 3차원 측정장치(40)로부터 측정된 점 및 색상 데이터를 입력받아 원형의 형상 및 색상 데이터를 합성하여 인쇄색상정보, 조형을 위한 공구이동 경로정보 및 칼라 인쇄를 위한 인쇄경로정보를 생성하는 주제어장치(41)와, 조형 및 인쇄 대상 물체(A′)를 재치시키기 위한 지지대(46)와, 상기 지지대(46)의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치(45)와, 상기 조형물(A′)에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치(44)와, 상기 3차원 조형장치(45) 및 색상부여장치(44)와 결합되어 상기 3차원 조형장치(45) 및 색상부여장치(44)와 상기 지지대(46)의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치(43)와, 상기 이송장치(43) 및 색상부여장치(44)의 구동을 제어하기 위한 제어장치(42)로 이루어져 있다.
이와같이 구성된 3차원 칼라복사장치는 다음과 같이 작동되게 된다.
우선, CCD 카메라와 소정 패턴을 갖는 광원으로 이루어진 3차원 측정장치(40)를 이용하여 비접촉식으로 3차원 물체(A)의 형상 및 색상을 측정하게 되는데 이 경우, 형상 측정방법은 주로 공간부호화법 또는 레이저를 이용한 광삼각법이 활용되게 되고, 색상 측정은 칼라 카메라를 이용하여 형상측정 데이터의 모든 점에 대한 색상정보를 알아냄으로써 이루어진다.
상기와 같이 3차원 물체(A)의 형상 및 색상이 상기 3차원 측정장치(40)에 의해 측정되면 상기 3차원 측정장치(40)는 측정된 점 및 색상 데이터를 주제어장치(41)로 입력시키게 되는데 이에 따라 상기 주제어장치(41)는 입력된 점 및 색상 데이터를 합성하여 측정 물체(A)의 형상 및 색상 정보를 생성하게 되고 이를 바탕으로 3차원 조형장치(45)의 공구이동 경로, 인쇄색상 및 인쇄경로를 결정하게 된다.
상기 주제어장치(41)에 의해 3차원 조형장치(45)의 공구이동경로, 인쇄색상 및 인쇄경로가 결정되면 상기 주제어장치(41)는 3차원 조형장치(45), 이송장치(43) 및 색상부여장치(44)를 제어하는 제어장치(42)에 상기 공구이동 경로정보, 인쇄색상정보 및 인쇄경로정보를 보내게 된다.
상기의 각종 정보를 입력받은 상기 제어장치(42)는 먼저, 3차원 조형장치(45)에 제어신호를 보내 3차원 조형장치(45)가 설정된 경로를 따라 움직이며 모형(A′)을 조형할 수 있도록 제어한다.
이때, 상기 3차원 조형장치(45)로는 NC 가공기계 즉, 밀링 커터(Milling cutter)를 사용한 NC 가공기계 또는 RP 기계가 주로 사용되게 된다.
상기 3차원 조형장치(45)에 의해 조형작업이 완료되면 상기 제어장치(42)는 이송장치(43) 및 색상부여장치(44)로 인쇄정보(인쇄경로 및 인쇄색상정보)가 실린 제어신호를 보내게 된다.
이에 따라서, 상기 색상부여장치(44)는 이송장치(43)의 이동경로를 따라 움직이게 되며 이송된 위치와 방향에서 3차원 조형물(A′) 위에 잉크젯 노즐(20)을 통해 잉크를 분사시켜 해당 색상을 인쇄하게 된다.
한 지점의 색상부여 동작이 완료되면 상기 이송장치(43)는 제어장치(42)의 제어에 의해 다음 인쇄경로를 따라서 상기 색상부여장치(44)를 정해진 위치와 방향으로 이동시키고 이때, 상기 색상부여장치(44)가 이송된 위치와 방향에서 3차원 조형물 위에 다음 색상을 부여하게 된다.
상기와 같은 과정이 반복되면서 3차원 조형물(A′) 위에 색상이 하나하나 순차적으로 인쇄되게 된다.
참고적으로, 도 9는 3차원 측정 대상물체인 원형의 형상을 측정하는 경우, 그 측정된 데이터를 이용하여 3차원 모형을 구현하기 위해 측정물(사람얼굴) 표면상의 점 군을 측정한 예를 나타낸 것이고, 도 10은 도 9에 나타난 측정 데이터를 이용하여 NC 기계가공을 한 결과물을 나타낸 것이다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 측정 대상 물체인 3차원 물체(A)의 형상 및 색상을 측정하는 3차원 측정장치(40)와, 상기 3차원 측정장치(40)로부터 측정된 점 및 색상 데이터를 입력받아 원형의 형상 및 색상 데이터를 합성하여 인쇄색상정보, 조형을 위한 공구이동 경로정보 및 칼라 인쇄를 위한 인쇄경로정보를 생성하는 주제어장치(41)와, 조형 및 인쇄 대상 물체(A′)를 재치시키기 위한 지지대(46)와, 상기 지지대(46)의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭 또는 적층하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치(45)와, 상기 조형물(A′)에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치(44)와, 상기 3차원 조형장치(45) 및 색상부여장치(44)와 결합되어 상기 3차원 조형장치(45) 및 색상부여장치(44)와 상기 지지대(46)의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치(43)와, 상기 이송장치(43) 및 색상부여장치(44)의 구동을 제어하기 위한 제어장치(42)로 구성하여 3차원 물체(A)의 형상 및 색상을 측정하여, 자동으로 조형하고, 색감을 인쇄할 수 있도록 함으로써 사람 얼굴 및 3차원 물체의 모형을 빠른 시간에 제작할 수 있게 되어 기념물 및 장식물 제작산업 등의 분야에 널리 응용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 3차원 형상을 지닌 시제품을 읽어들여 디지털 데이터로 전환시킨 후 원하는 곳까지 전송하여 수신받는 곳에서 신속제작하거나 또는 시제품을 바로 쉽게 복제할 수 있는 잇점이 생긴다.
또한, 3차원 칼라복사장치를 구성하는 3차원 칼라조형장치는 3차원측정장치를 사용하는 대신에 CAD(Computer-Aided Design) 및 그래픽 소프트웨어를 이용하여 조형물의 형상과 색상 데이터를 만들어 모형을 제작하는 전자, 기계산업 분야에서 프로토타입 제작 용도로 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (14)

  1. 인쇄 대상 조형물을 재치시키기 위한 지지대와,
    상기 지지대의 상측에 위치되어 상기 조형물에 유색물질을 분사시키기 위한 색상부여장치와,
    상기 색상부여장치와 결합되어 상기 지지대와 상기 색상부여장치의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치와,
    인쇄 입력정보에 따라 상기 이송장치의 이동을 제어하고 상기 색상부여장치의 구동을 제어하기 위한 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 인쇄장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 색상부여장치는 상기 조형물의 소정 부위에 유색물질을 분사시키는 잉크젯 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 인쇄장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 지지대는 상기 제어장치의 제어에 따라 상하 운동이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 인쇄장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 이송장치는 3축 NC 기계 또는 RP 기계와 같은 선형이송장치인 것을 특징으로 하는 3차원 인쇄장치.
  5. 조형 및 인쇄 대상 물체를 재치시키기 위한 지지대와,
    상기 지지대의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭 또는 적층하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치와,
    상기 조형물에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치와,
    상기 3차원조형장치 및 색상부여장치와 결합되어 상기 3차원 조형장치 및 색상부여장치와 상기 지지대의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치와,
    상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하기 위한 제어장치를 포함하고,
    상기 제어장치는 조형 및 인쇄정보에 따라 이송수단의 이동을 제어하여 상기 3차원 조형장치로 물체를 절삭 또는 적층하여 조형하고, 상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하여 상기 조형물에 색상을 부여하도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 칼라조형장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 3차원 조형장치는 공구 경로를 따라 상기 물체를 절삭하여 조형하는 밀링 커터(Milling cutter)를 갖는 NC 가공기계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 칼라조형장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 3차원 조형장치는 공구 경로를 따라 상기 물체를 적층하여 조형하는 RP(Rapid Prototyping) 기계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 칼라조형장치.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 색상부여장치는 상기 조형물의 소정 부위에 유색물질을 분사시키는 잉크젯 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 칼라조형장치.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 지지대는 상기 제어장치의 제어에 따라 상하 운동이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 칼라조형장치.
  10. 청구항 5에 있어서, 상기 이송장치는 3축 NC 가공 기계 또는 RP 기계와 같은 선형이송장치인 것을 특징으로 하는 3차원 칼라조형장치.
  11. 측정 대상 물체인 3차원 물체의 형상 및 색상을 측정하는 3차원 측정장치와,
    상기 3차원 측정장치로부터 측정된 점 및 색상 데이터를 입력받아 원형의 형상 및 색상 데이터를 합성하여 인쇄색상정보, 조형을 위한 공구이동 경로정보 및 칼라 인쇄를 위한 인쇄경로정보를 생성하는 주제어장치와,
    조형 및 인쇄 대상 물체를 재치시키기 위한 지지대와,
    상기 지지대의 상측에 위치하여 상기 물체를 절삭 또는 적층하여 조형물을 제작하기 위한 3차원 조형장치와,
    상기 조형물에 유색물질을 분사하기 위한 색상부여장치와,
    상기 3차원조형장치 및 색상부여장치와 결합되어 상기 3차원 조형장치 및 색상부여장치와 상기 지지대의 상대적 위치를 이동시킬 수 있는 이송장치와,
    상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하기 위한 제어장치를 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 주제어장치로부터 입력되는 조형정보 및 인쇄정보에 따라 이송수단의 이동을 제어하여 상기 3차원 조형장치로 물체를 절삭 또는 적층하여 조형하고, 상기 이송장치 및 색상부여장치의 구동을 제어하여 상기 조형물에 색상을 부여하도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 칼라복사장치.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 색상부여장치는 상기 조형물의 소정 부위에 유색물질을 분사시키는 잉크젯 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 칼라복사장치.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 지지대는 상기 제어장치의 제어에 따라 상하 운동이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 칼라복사장치.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 이송장치는 3축 NC 가공기계 또는 RP 기계와 같은 선형이송장치인 것을 특징으로 하는 3차원 칼라복사장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100606457B1 (ko) * 2004-11-11 2006-11-23 한국기계연구원 3차원 프린팅 조형시스템
KR100882885B1 (ko) * 2007-08-17 2009-02-09 노환 보철물 고정프레임 회전장치가 구비된 치기공용 밀링 시스템
CN112936856A (zh) * 2016-01-25 2021-06-11 惠普发展公司，有限责任合伙企业 三维（3d）物体打印模拟器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101390391B1 (ko) 2012-05-21 2014-05-27 엔젯 주식회사 정전기력을 이용하는 3차원 형상 표면 인쇄장치
KR101482978B1 (ko) 2013-08-06 2015-01-19 엔젯 주식회사 접촉식 패터닝 장치
KR101346704B1 (ko) 2013-10-18 2013-12-31 이재식 멀티칼라 제품성형이 가능한 3d 프린터
KR101518402B1 (ko) * 2014-04-17 2015-05-11 엔젯 주식회사 정전기력을 이용한 용융 침착 모델링 인쇄 장치
KR101628161B1 (ko) * 2014-04-18 2016-07-28 쓰리디토시스 주식회사 가이드 튜브를 통한 블록 자동공급 방식의 블록 적층형 3d 프린팅 시스템 및 블록 적층형 3d 프린팅 방법
KR101577148B1 (ko) 2014-12-15 2015-12-11 박노진 주형 제작용 모형의 제작방법 및 제작장치
KR102122701B1 (ko) * 2020-03-03 2020-06-26 숭실대학교산학협력단 절삭부가 결합된 3차원 프린터

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60193657A (ja) * 1984-03-16 1985-10-02 Tooa Erekutoron:Kk コンピユ−タ−カラ−画像処理多素材面印刷方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100606457B1 (ko) * 2004-11-11 2006-11-23 한국기계연구원 3차원 프린팅 조형시스템
KR100882885B1 (ko) * 2007-08-17 2009-02-09 노환 보철물 고정프레임 회전장치가 구비된 치기공용 밀링 시스템
CN112936856A (zh) * 2016-01-25 2021-06-11 惠普发展公司，有限责任合伙企业 三维（3d）物体打印模拟器

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