KR20130060144A - 3 차원 오브젝트들을 형성하는 매체 기반 시스템 - Google Patents

3 차원 오브젝트들을 형성하는 매체 기반 시스템 Download PDF

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KR20130060144A
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Abstract

여기에 설명된 실시형태들은 매체의 프린팅 레이어들을 이용하여 3D 컴퓨터 기반 컬러 모델에 기초하여 물리적 3 차원의 정확히 컬러 구현된 오브젝트를 생성하는 것을 교시한다. 실시형태들은 3D 컴퓨터 기반 컬러 모델을, 모델의 컬러 정보를 유지하는 3D 단면 컴포넌트들로 슬라이싱할 수 있다. 3D 단면 세그먼트들은 2D 페이지 이미지들로 변환될 수 있다. 모델과 관련된 컬러는 모델에서의 컬러의 로케이션에 기초하여 페이지 이미지들에 포함될 수 있다. 실시형태들은 레이어링되어, 결과적인 프린트 스택을, 모델을 표현하는 물리적 오브젝트로 형상화하도록 트리밍될 수 있는 단면 프린트들을 형성하도록 페이지 이미지들을 프린팅할 수 있다.

Description

3 차원 오브젝트들을 형성하는 매체 기반 시스템{MEDIA-BASED SYSTEM FOR FORMING THREE-DIMENSIONAL OBJECTS}
현재 개시된 실시형태들은 매체 레이어들을 이용하여 3 차원 (3D) 컴퓨터 기반 모델에 기초하여 물리적 3 차원 (3D) 의 정확히 컬러 구현된 (color accurate) 오브젝트를 생성하는 것을 개시한다.
시트 기반 (sheet-based) 3 차원 (3D) 프린터들은 페이퍼 또는 마일라와 같은 매체 레이어들 및 접착제를 이용하여, 3D 컴퓨터 기반 모델들로부터 물리적 오브젝트들을, 다른 통상의 고속 프로토타이핑 머신 (rapid prototyping machines)(예를 들어, 스테레오리소그래피, 선택적 레이저 소결, FDM (fused deposition modeling)) 보다 더 고속이고 더 저렴하게 형성한다. 시트 기반 3D 프린터들에서는, 매체 레이어들은 이전의 층들에 부착되고, 소스 컴퓨터 기반 모델의 단면에 상관시키고 레이어들이 추가될 때 물리적 모델을 빌드업하여 트리밍된다. 매우 복잡한 오브젝트들이 이들 프린터로 형성될 수 있지만, 오브젝트들은 통상적으로 단일의 컬러 (소스 매체의 컬러) 이다. "토폴로지컬 맵"의 외형은 각각의 레이어에 대한 매체의 상이한 컬러를 이용하여 실현될 수 있지만, 컬러들은 소스 컴퓨터 기반 모델과는 독립적이다. 통상적인 시트 기반 3D 프린팅 시스템들은 소스 컴퓨터 기반 모델들의 컬러 특성들을 이용하지 않고 이에 따라 통상적으로 이들 모델들의 정확히 컬러 구현된 물리적 렌더링들을 형성하지 못한다.
본 발명의 목적은 3 차원 오브젝트들을 형성하는 매체 기반 시스템을 제공하기 위한 것이다.
여기에 설명된 양태들에 따르면, 3 차원 (3D) 컴퓨터 기반 모델로부터 물리적 오브젝트를 형성하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 3D 컴퓨터 기반 모델에 대한 페이지 이미지들을 형성하는 것을 포함한다. 페이지 이미지들은 3D 컴퓨터 기반 모델의 단면 세그먼트들에 대응한다. 모델은 물리적 오브젝트를 형성하는데 이용되는 매체 컬러와는 상이한 이미지 컬러를 포함한다. 본 방법은 모델에서의 이미지 컬러의 로케이션에 기초하여 이미지 컬러를 페이지 이미지들에 병합하는 것을 더 포함한다. 페이지 이미지들은 매체 상에 프린팅되어, 물리적 오브젝트가 형성되는 단면 프린트들을 형성하도록 구성된다.
여기에 설명된 다른 양태에 따르면, 3 차원 (3D) 컴퓨터 기반 모델로부터 물리적 오브젝트를 형성하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 프로세싱 디바이스와 매체 프린팅 시스템을 포함한다. 프로세싱 디바이스는 3D 컴퓨터 기반 모델에 대한 페이지 이미지들을 형성하고 모델에서의 이미지 컬러의 로케이션에 기초하여 이미지 컬러를 페이지 이미지들에 병합시킨다. 페이지 이미지들은 3D 컴퓨터 기반 모델의 단면 세그먼트들에 대응한다. 3D 컴퓨터 기반 모델은 물리적 오브젝트를 형성하는데 이용되는 매체 컬러와 상이한 이미지 컬러를 포함한다. 매체 프린팅 시스템은 매체 상에 페이지 이미지들을 프린팅하여, 물리적 오브젝트가 형성되는 단면 프린트들을 형성한다.
여기에 설명된 추가의 양태에 따르면, 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 제공되며, 여기서 명령들의 실행은 3 차원 (3D) 컴퓨터 기반 모델로부터 물리적 오브젝트를 형성하기 위한 방법을 구현한다. 명령들의 실행에 의해 구현되는 방법은 3D 컴퓨터 기반 모델에 대한 페이지 이미지들을 형성하는 것을 포함한다. 페이지 이미지들은 3D 컴퓨터 기반 모델의 단면 세그먼트들에 대응하고, 모델은 물리적 오브젝트를 형성하는데 이용되는 매체 컬러와는 상이한 이미지 컬러를 포함한다. 명령들의 실행에 의해 구현되는 방법은 모델에서의 이미지 컬러의 로케이션에 기초하여 이미지 컬러를 페이지 이미지들에 병합하는 것을 더 포함한다. 페이지 이미지들은 매체 상에 프린팅되어, 물리적 오브젝트가 형성되는 단면 프린트들을 형성하도록 구성된다.
도 1 은 예시적인 컬러 구현가능 (color-enabled) 3 차원 (3D) 오브젝트 생성 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2 는 컬러 구현가능 3 차원 (3D) 오브젝트 생성 시스템의 일 실시형태의 분해 시스템의 실시형태들을 실시하기 위한 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 나타낸다.
도 3 은 네트워킹된 환경에서 컬러 구현가능 3 차원 (3D) 오브젝트 생성 시스템의 실시형태들을 실시하기 위한 예시적인 컴퓨팅 시스템을 나타낸다.
도 4 는 컬러 구현가능 3 차원 (3D) 오브젝트 생성 시스템의 실시형태들에 의해 프로세싱될 수 있는 예시적인 3D 차원 모델이다.
도 5 는 슬라이스들로 분할된 후의, 도 4 의 3D 모델의 예시적인 단면 세그먼트들을 나타낸다.
도 6 은 도 5 에 나타낸 단면 세그먼트들을 이용하여 생성될 수 있는 예시적인 페이지 이미지들을 나타낸다.
도 7 은 컬러 구현가능 3 차원 (3D) 오브젝트 생성 시스템의 일 실시형태에 의해 구현되는 예시적인 오브젝트 생성 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
포함된 예시적인 실시형태들은 시트 기반 3D 오브젝트 생성 시스템을 이용하여 모델의 정확히 컬러 구현된 물리적 렌더링을 생성하기 위하여 컴퓨팅 환경에서 3 차원 (3D) 컴퓨터 기반 모델에 임베딩된 컬러 정보를 이용하는 것을 교시한다. 실시형태들은 3D 컴퓨터 기반 컬러 모델을, 모델의 컬러 정보를 유지하는 3D 단면 컴포넌트들로 슬라이싱할 수 있다. 3D 단면 세그먼트들은 2D 페이지 이미지들로 변환될 수 있다. 모델과 관련된 컬러는 모델에서의 컬러의 로케이션에 기초하여 페이지 이미지들에 포함될 수 있다. 실시형태들은 레이어링되어, 결과적인 프린트 스택을, 모델을 표현하는 물리적 오브젝트로 형상화하도록 트리밍될 수 있는 단면 프린트들을 형성하도록 페이지 이미지들을 프린팅할 수 있다. 물리적 오브젝트의 표면은 프린트들로 전달되는 모델에 대응하는 컬러를 포함하여, 모델의 정확히 컬러 구현된 렌더링을 생성할 수 있다.
여기에 이용된 "2 차원" 또는 "2D" 는 높이, 폭 및 깊이 중 어느 두개를 갖거나 가지려 함을 의미한다.
여기에 이용된 "3 차원" 또는 "3D"는 높이 및 폭 뿐만 아니라 깊이를 갖거나 가지려 함을 의미한다.
여기에 이용된 "3D 컴퓨터 기반 모델" 또는 "모델"은 3 차원을 갖거나 또는 갖는 것으로 보이는, 예를 들어, CAD (computer aided design) 환경 또는 다른 모델링 환경을 이용한 컴퓨팅 환경에서 생성된 오브젝트의 3 차원 피쳐들의 수학적 표현을 의미한다.
여기에 이용된 "단면 세그먼트"는 모델을 관통하는 평면에 의해 모델로부터 슬라이싱된 모델의 3D 부분을 의미한다.
여기에 이용된 "이미지"는 디스플레이 디바이스에 의해 렌더링 및/또는 매체 상에 프린팅될 수 있는 텍스트, 그래픽, 픽쳐, 및/또는 사진들 등을 포함한 컴퓨터 문서, 픽쳐, 사진과 같은 시각적 표현을 의미한다.
여기에 이용된 "평면 이미지"는 평면 상에 일반적으로 존재하고 상기 평면의 단면 뷰 또는 상단 뷰를 나타내는 이미지를 의미한다.
여기에 이용된 "페이지 이미지"는 단면 프린트로서 프린팅된 시트를 나타내는 이미지를 의미한다.
여기에 이용된 "로케이션" 은 레퍼런스 포인트 또는 영역에 대한 공간의 위치를 의미한다.
여기에 이용된 "매체"는 페이퍼 (예를 들어, 페이퍼의 시트, 페이퍼의 긴 웨브 (long web), 일 연의 페이퍼 등), 투명 용지들 (transparencies), 양피지, 필름, 패브릭, 플라스틱, 또는 이미지가 프린트 또는 배치될 수 있는 다른 기재들과 같은 유형의 매체를 의미한다.
여기에 이용된 "단면 프린트들"은 컴퓨터 기반 모델의 물리적 오브젝트 또는 프로토타입 (prototype) 을 형성하는데 레이어로서 이용되고 페이지 이미지가 배치되는 매체의 시트를 의미한다.
여기에 이용된 "정확히 컬러 구현한 (color-accurate)"은 물리적 오브젝트 또는 프로토타입의 특성으로서, 이에 의해 오브젝트의 컬러가 물리적 오브젝트 또는 프로토타입이 기초되는 모델의 컬러들에 상관함을 의미한다.
여기에 이용된 "렌더링"은 물리적 또는 가상적으로 존재할 수 있는 오브젝트 또는 사물의 묘사, 표현, 복사, 또는 재생을 의미한다.
여기에 이용된 "슬라이싱"은 데이터의 조작 또는 재구성에 의해서와 같이 2 차원 세그먼트들로 분할, 파티션 및/또는 분리하여 상기 세그먼트들을 생성하는 것을 의미한다.
여기에 이용된 "치수"는 높이 또는 폭과 같은 오브젝트 또는 사물의 측정가능한 특성을 의미한다.
여기에 이용된 "양"은 수 또는 크기를 의미한다.
여기에 이용된 "스택"은 프린팅될 또는 프린팅되어진 페이지 이미지들의 시퀀스 또는 매체의 시트들의 파일과 같은 오더링된 파일 또는 시퀀스를 의미한다.
여기에 이용된 "배경 레이어"는 평면 이미지가 배치되는 페이지 이미지의 컴포넌트를 의미한다.
여기에 이용된 "레이어들"은 스택의 엘리먼트들 또는 컴포넌트들을 의미한다.
여기에 이용된 "트리밍" 또는 "커팅"은 절단, 찢기, 물리적 분할 등을 의미한다.
여기에 이용된 "트림 경로 (trim path)"는 오브젝트가 커팅 또는 트리밍되는 루트 (route) 를 의미한다.
여기에 이용된 "프로세싱 디바이스"는 프로세스, 절차, 연산 등을 구현하기 위한 명령들을 실행하는 제어기 또는 프로세서를 의미한다.
여기에 이용된 "매체 프린팅 디바이스"는 잉크, 토너 등을 이용하여 기재 매체 상에 이미지들을 형성하기 위한 디바이스, 머신, 장치 등을 의미하고, "멀티 컬러 프린팅 시스템"은 하나 보다 많은 컬러 (예를 들어, 적색, 청색, 녹색, 흑색, 시안, 마젠타, 황색, 투명 등) 잉크 또는 토너를 이용하여 기재 매체 상에 이미지를 형성하는 프린팅 시스템을 의미한다. "프린팅 시스템"은 프린터, 디지털 복사기, 북메이킹 머신, 팩시밀리 머신, 다기능 머신 등과 같이 프린팅 출력 기능을 수행하는 임의의 장치를 포함한다. 프린팅 시스템들의 일부 예들은 Xerographic, Direct-to-Paper (예를 들어, Direct Marking), MOP (modular overprint press), 잉크 젯, 솔리드 잉크 뿐만 아니라 다른 프린팅 시스템들을 포함한다.
여기에 이용된 "3D 프린팅 시스템"은 매체의 시트들을 레이어링하고 트리밍함으로써 물리적 오브젝트 또는 프로토타입들을 형성하는 디바이스, 머신, 장치 등을 의미한다.
여기에 이용된 "비일시적 컴퓨터 판독가능 매체", "컴퓨터 판독가능 매체" 또는 "저장 디바이스"는 정보를 저장하는 디바이스를 의미하며, 예를 들어, 예를 들어, 플로피 드라이브, 하드 드라이브, 콤팩트 디스크, 테이프 드라이브, 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 판독전용 메모리 (ROM), 판독 액세스 메모리 (RAM) 등을 이용하여 구현될 수 있다.
도 1 은 컬러 구현가능 3 차원 (3D) 오브젝트 생성 시스템 (100)(이하, "시스템 (100)"이라 함) 의 블록도를 나타낸다. 시스템은 모델 분해 시스템 (110), 매체 프린팅 시스템 (140) 및 3D 오브젝트 프린팅 시스템 (160)(이하, "시스템 (160)" 이라 함) 을 포함할 수 있다. 시스템 (100) 은 CAD (computer aided design) 소프트웨어를 이용하여 생성되는 모델과 같은 컴퓨터 생성 3D 모델 (102) 을 프로세스할 수 있고 트리밍된 기재 매체의 레이어들을 이용하여 모델 (102) 에 대응하는 물리적 오브젝트 (104) 를 생성할 수 있다. 시스템 (100) 은 오브젝트 (104) 가 모델 (102) 에 포함된 컬러들에 대응하는 컬러들을 포함하도록 컬러 특정 오브젝트 생성을 용이하게 한다. 매체의 소스 스택에서의 시트들은 컬러 프린터를 이용하여 프린팅된다. 3D 모델에 임베딩된 컬러 정보는 프린트가 구성하는데 이용되는 프로토타입 레이어에 기초하여 프린트들 상에 프린팅된다. 페이지가 트림 경로를 따라 트리밍될 때, 트리밍된 에지는 컬러를 나타내고, 그 결과 총천연색 3D 프로토타입을 가져온다. 시스템 (100) 의 실시형태들은 유저들에게 기재 매체 레이어 기반 오브젝트 생성 프로세스를 제공하여, 3D 모델의 형상과 치수들에서 사실적일 뿐만 아니라 3D 모델의 컬러에서도 사실적인 오브젝트를 생성할 수 있다.
모델 분해 시스템 (110) 은 모델 슬라이싱 유닛 (112), 페이지 이미지 생성기 (114)(이하, 생성기 (114)" 라 함) 및 스택 빌더 (116) 를 포함할 수 있다. 시스템 (110) 은 모델 파일로서 표현된 3D 모델 (102) 을 수신할 수 있고, 3D 모델을 균일한 슬라이스들로 분할하여 3D 모델의 단면 세그먼트들을 생성할 수 있다. 모델의 단면 세그먼트들은 페이지 이미지들의 스택을 형성하기 위해 그룹화될 수 있는 페이지 이미지들을 생성하는데 이용될 수 있다. 모델 (102) 은 오브젝트를 형성하는데 이용된 매체의 두께에 기초하여 슬라이싱될 수 있다. 스택 빌더 (116) 는 페이지 이미지들의 오더링된 가상 스택을 생성할 수 있다. 오더링된 스택은 페이지 이미지들이 프린팅될 순서에 대응할 수 있다. 3D 모델의 컬러 정보는 페이지 이미지들에 포함되고 단면 세그먼트들에 유지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 단면 세그먼트들의 페리미터들의 컬러들이 유지되는 한편, 오브젝트가 형성될 때 가시적이지 않은 단면 컴포넌트들의 내부 부분들이 생략된다. 이들 실시형태는 단면 세그먼트들에 대응하는 페이지 이미지들을 저장하는데 이용되는 메모리의 양을 감소시킬 수 있고 페이지 이미지들이 프린팅될 때 필요한 잉크/토너의 양을 감소시킬 수 있다.
소프트웨어는 3D CAD 모델을, 3D-프린터가 물리적 모델을 형성하는데 이용하는 페이지들에 대응하는 레이어들로 스플릿한다. CAD 모델에 임베딩된 컬러 정보는, 트리밍될 에지에서의 컬러로 각각의 페이지가 프린팅될 수 있도록 각각의 레이어/페이지 상에 전사된다. 그 후, 페이지들의 스택은 통상적인 컬러 프린터에서 이미지로 프린팅된 다음 오더링된 스택으로서 3D 프린터 내에 장착된다. 따라서, 트림에서의 스택의 에지는 기재에 더하여 이미지의 착색 토너/잉크의 추가 레이어의 컬러이다. 이는 총천연색 3D 출력을 가져온다. 컬러 토너는 가시적으로 되고, 기재 컬러의 일부 (일반적으로, 흰색) 도 보여지는데, 각각의 시트의 양면들을 프린팅하거나 또는 보다 높은 영역 커버리지 (즉, 보다 두꺼운 토너 레이어) 를 이용함으로써 토너/잉크의 두개의 레이어들이 이용되는 경우에는 보다 어두운 컬러도 가능하게 된다. 기재를 관통하는 잉크 침투는 또한 기재 컬러의 가시성을 감소시킬 수 있고 또한 보다 어두운 모델을 가져온다.
모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 모델을 단면 세그먼트들로 분할할 수 있다. 모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 단면 세그먼트들의 치수 및 생성될 단면 세그먼트들의 양을 결정할 때 하나 이상의 파라미터들을 이용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 모델로부터 만들어질 오브젝트의 치수들을 식별할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 모델은 모델에 기초하여 만들 오브젝트의 치수들로 모델의 치수를 상관시키는데 이용되는 스케일링 팩터를 가질 수 있다. 예를 들어, 1:1 의 스케일은 모델이 오브젝트의 실제 크기로 만들어짐을 나타내는 한편, 스케일 1:2 는 만들어질 오브젝트의 치수가 모델의 두배라는 것을 나타낼 수 있다. 만들어질 오브젝트의 치수들 중 적어도 하나를 이용하여, 모델 슬라이싱 유닛은 오브젝트를 만드는데 필요한 기재 매체의 스택에 대한 높이를 계산할 수 있다. 예를 들어, 모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 단면 세그먼트들이 스택의 높이를 결정하기 위해 형성되는 방향과 수직인 치수를 이용할 수 있다.
모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 오브젝트를 생성하는데 이용될 기재 매체의 두께 및 유형을 식별할 수 있다. 일부 실시형태에서, 모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 시스템 (110) 에 의해 구현되는 유저 인터페이스를 통하여 유저로부터 이용된 기재 매체의 유형을 수신할 수 있다. 모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 기재 매체의 유형이 선택될 때 유닛이 기재 매체의 선택된 유형의 두께를 획득할 수 있도록 기재 매체의 가능한 유형들과 그 기재 매체의 유형들의 대응 두께의 데이터베이스를 포함할 수 있다.
매체의 치수들 및 생성될 오브젝트의 치수들에 대응하는 정보를 이용하여, 모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 생성할 단면 세그먼트들의 수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 모델 슬라이싱 유닛 (112) 은 기재 매체의 스택의 높이를 기재 매체의 두께로 나누어 생성할 단면 세그먼트들의 수를 계산할 수 있다. 일부 실시형태에서, 모델 슬라이싱 유닛들은 동일한 단면 세그먼트들을 치수와 컬러 양쪽 모두에서 식별하도록 모델을 분석할 수 있고, 단일의 재이용가능 단면 세그먼트가 각각의 동일한 단면 세그먼트마다 생성될 수 있도록 세그먼트들을 그룹화할 수 있다. 이는 생성된 단면 세그먼트들의 총 수를 감소시킬 수 있고 이에 의해 생성될 페이지 이미지들의 수를 감소시키고 이용된 저장량을 감소시킨다. 재이용가능 단면 세그먼트를 생성하는 것은 또한 모델을 분해하는데 필요한 프로세싱 시간을 감소시킬 수 있다.
생성기 (114) 는 모델 슬라이싱 유닛 (112) 에 의해 형성된 단면 세그먼트들로부터 페이지 이미지들을 생성할 수 있다. 생성기 (114) 는 3D 모델의 단면 세그먼트들을 2D 평면 이미지들로 평평하게 함으로써 페이지 이미지들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 생성기 (114) 는 각각의 단면 세그먼트들 마다 페이지 이미지를 생성할 수 있다. 생성기 (114) 에 의해 형성된 평면 이미지들은 물리적 오브젝트를 형성하는데 이용된 매체에 대응하는 배경 레이어 상에 세팅될 수 있다. 평면 이미지들은 배경 레이어들 상에 정렬될 수 있어, 이미지들이 스택되고 배경 레이어가 제거될 때 평면 이미지들은 평면 이미지들이 생성되었던 모델의 물리적 렌더링을 형성한다.
생성기 (114) 는 페이지 이미지들에서의 단면 세그먼트들의 컬러 정보를 유지할 수 있다. 예를 들어, 단면 세그먼트들의 페리미터 표면들의 컬러들은 평면 이미지들의 페리미터 주변에 이용될 수 있어, 평면 이미지의 윤곽이 단면 세그먼트들의 페리미터 표면들의 컬러들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 생성기 (114) 는 단면 세그먼트들의 페리미터와 연관된 컬러를 평면 이미지의 윤곽을 너머서 연장할 수 있어, 평면 이미지의 윤곽과 연관된 컬러들은 평면 이미지가 프린팅되고 커팅된 후 트리밍되지 않는다.
프린팅 시스템 (140) 은 모델 분해 시스템 (110) 으로부터 페이지 이미지들을 수신할 수 있고 기재 매체 상에 프린트 이미지를 프린팅할 수 있다. 프린팅 시스템은 Xerographic 프린터, Direct-to-Paper 프린터 (예를 들어, Direct Marking 프린터), MOP (modular overprint press) 프린터, 잉크젯 프린터, 레이저 프린터, 솔리드 잉크 프린터 등으로서 구현될 수 있다. 프린팅 시스템 (140) 은 매체 전송부 (142) 및 프린팅 스테이션 (144) 을 포함할 수 있다.
프린팅 시스템 (140) 은 모델 분해 시스템 (110) 에 의해 생성된 스택으로부터 페이지 이미지들을 수신할 수 있고 하나 이상의 이미지 컬러들을 이용하여 기재 매체 상에 페이지 이미지들을 프린팅하여, 분해 시스템 (110) 에 의해 형성되어 페이지 이미지들에 포트레이 (portray) 된 단면 세그먼트들에 대응하는 단면 프린트들 또는 프로토타입 엘리먼트들을 형성할 수 있다. 프로토타입 엘리먼트들은 3D 프린팅 시스템을 이용하여 스택되고 트리밍된다. 매체 전송부 (142) 는 프린팅 시스템 (140) 을 통과하고 프린팅 스테이션 (144) 에 전해지는 기재 매체를 전송하기 위하여 벨트, 롤러 또는 닙, 및/또는 다른 디바이스 또는 구조물들을 포함할 수 있다.
프린팅 스테이션 (144) 은 기재 매체가 프린팅 스테이션 (144) 을 통과할 때 잉크 또는 토너와 같은 하나 이상의 마킹 재료들을 기재 매체 상에 배치하는 하나 이상의 이미지 마킹 유닛들을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마킹 유닛들은 기재 매체에 전사되기 전에 이미지가 배치되는 중간 전사 벨트 또는 드럼을 이용하여 구현될 수 있다. 이미지는 기재 매체가 프린팅 스테이션을 통과할 때 중간 전사 벨트 또는 드럼으로부터 기재 매체로 전사될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이미지 마킹 유닛들은 기재 매체가 프린팅 스테이션을 통과할 때 기재 매체 상에 직접 마킹 재료를 토출하는 하나 이상의 프린트 헤드들로서 구현될 수 있다.
3D 프린팅 시스템 (160) 은 프린팅 시스템 (140) 을 이용하여 생성된 단면 프린트들 또는 프로토타입 엘리먼트들을 이용하여 물리적 3D 오브젝트 또는 3D 모델에 대응하는 프로토타입을 생성할 수 있다. 3D 프린팅 시스템 (160) 은 레이어링 유닛 (162) 및 커팅 유닛 (164) 을 포함할 수 있다. 레이어링 유닛 (162) 은 미리 정해진 순서에 기초하여 시트들의 스택을 형성하도록 인접 시트들을 조작가능하게 결합하여 단면 프린트들을 레이어링한다. 인접 시트들은 레이어링 유닛 (162) 에 의해 택 (tack), 바인딩, 접착, 또는 달리 서로 연결할 수 있다.
커팅 유닛 (164) 은 물리적 오브젝트가 기초되는 모델의 형상에 대응하도록 매체를 형상하기 위해 단면 프린트들을 커팅할 수 있다. 예를 들어, 커팅 유닛 (164) 은 모델에 기초하여 치수 정보를 수신할 수 있어, 커팅 유닛 (164) 이 단면 프린트들 상에 프린팅된 평면 이미지들과 연관된 트림 경로를 따라 단면 프린트들을 커팅하도록 구성될 수 있다. 단면 프린트들은 커팅 유닛 (164) 에 의해 형상화하도록 커팅될 때, 평면 이미지들의 컬러들이 트리밍된 단면 프린트의 페리미터 상에 나타낸다. 일단 단면 프린트들이 스택되고 트리밍되어 물리적 오브젝트를 형성하면, 물리적 오브젝트는 모델의 정확히 컬러 구현된 렌더링을 형성하여, 모델과 관련된 컬러들이 물리적 오브젝트의 외부 표면 상에 포함된다.
도 2 는 모델 분해 시스템 (110) 의 실시형태들을 구현하기 위한 예시적인 컴퓨팅 디바이스의 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스 (200) 는 메인 프레임; 퍼스널 컴퓨터 (PC); 랩톱 컴퓨터; 워크 스테이션; PDA 및/또는 스마트 폰과 같은 핸드헬드 디바이스 등일 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 컴퓨팅 디바이스 (200) 는 프로세싱 디바이스 (202) 를 포함할 수 있고 디스플레이 디바이스 (204) 를 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스 (504) 는 컴퓨팅 디바이스 (200) 가 비쥬얼 디스플레이를 통하여 오퍼레이터와 통신하게 한다. 컴퓨팅 디바이스 (200) 는 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰, 및/또는 마우스와 같은 데이터 입력 디바이스(들)(206) 를 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 (200) 는 데이터 및 명령들을 저장하기 위한 스토리지 (208) 를 포함할 수 있다. 스토리지 (208) 는 플로피 드라이브, 하드 드라이브, 콤팩트 디스크, 테이프 드라이브, 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 판독 전용 메모리 (ROM), 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다.
모델 분해 시스템 (110) 의 실시형태들과 같은 애플리케이션 (210) 은 스토리지 (208) 에 상주할 수 있다. 애플리케이션들 (210) 은 모델 분해 시스템 (110) 을 구현하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 명령들은 예를 들어, C, C++, Java, JavaScript, Basic, Perl, Python, 어셈블리 언어, 머신 코드 등을 이용하여 구현될 수 있다. 스토리지 (208) 는 컴퓨팅 디바이스 (200) 에 대해 로컬일 수 있거나 또는 원격일 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 (200) 는 네트워크와 통신하기 위하여 네트워크 인터페이스 (212) 를 포함한다. 프로세싱 디바이스 (202) 는 내부에 명령들을 실행하고 수행된 명령들로부터 야기된 데이터를 저장함으로써 스토리지 (208) 내의 애플리케이션들 (210) 을 구동하도록 동작하며, 이는 프린팅 시스템들 (140 및/또는 160) 에서부터와 같이 당해 기술 분야에 숙련된 자에게 알려진 다른 메카니즘들에 의해 또는 디스플레이 (204) 를 통하여 출력될 수도 있다.
도 3 은 시스템 (100) 의 실시형태들을 실시하기 위한 예시적인 컴퓨팅 시스템이다. 컴퓨팅 시스템 (300) 은 통신 네트워크 (350) 를 통하여 클라이언트 (330 및 340), 프린팅 시스템 (140), 및 프린팅 시스템 (160) 에 통신가능하게 커플링된 하나 이상의 서버 (310 및 320) 를 포함하며, 통신 네트워크는 정보가 네트워크에 통신가능하게 커플링된 디바이스들 사이에 송신될 수 있는 임의의 네트워크일 수 있다. 시스템 (300) 은 또한 통신 네트워크 (350) 를 통하여 서버들 (310/320) 및 클라이언트들 (330/340) 에 통신가능하게 커플링될 수 있는 리포지토리들 또는 데이터베이스 디바이스 (360) 를 포함한다. 서버들 (310/320), 클라이언트들 (330/340), 및 데이터베이스 디바이스 (360) 는 도 2 의 컴퓨팅 디바이스와 동일한 방식으로 구현되는 컴퓨팅 디바이스와 같은 컴퓨팅 디바이스들로서 구현될 수도 있다.
일부 실시형태에서, 모델 분해 시스템 (110) 은 서버들 (310/320), 클라이언트들 (330/340) 및 데이터베이스 디바이스들 (360) 중에 분산될 수 있어, 모델 분해 시스템 (110) 의 하나 이상의 컴포넌트들 및/또는 모델 분해 시스템 (110) 의 하나 이상의 컴포넌트들 중 부분은 통신 네트워크 (350) 에서 상이한 디바이스 (예를 들어, 클라이언트, 서버, 데이터베이스) 에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 모델 슬라이싱 유닛 (112) 및 페이지 이미지 생성기 (114) 는 서버 (310) 상에 상주할 수 있고 스택 빌더 (116) 는 서버 (320) 상에 상주할 수 있다.
도 4 는 컴퓨팅 환경에서의 예시적인 3D 차원 모델 (400) 이다. 본 실시예에서, 모델 (400) 은 일반적으로 구형 형상을 갖는 멀티 컬러 축구공이다. 모델 (400) 은 백색 패널 (402), 청색 패널 (404) 및 흑색 패널 (406) 과 같은 상이한 컬러 패널들을 가질 수 있다. 모델은 CAD (computer aided design) 환경에서 이용하여 생성될 수 있다.
도 5 는 모델 슬라이싱 유닛 (112) 이 모델을 슬라이스들로 분할한 후, 도 4 의 3D 모델의 예시적인 단면 세그먼트들 (500) 을 나타낸다. 슬라이싱 유닛 (112) 은 예를 들어, 물리적 오브젝트들을 생성하는데 이용되고 있는 매체 및 모델 (400) 로부터의 물리적 오브젝트의 치수에 기초하여 모델 (400) 을 결정된 많은 단면 세그먼트들 (500) 로 슬라이싱할 수 있다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 단면 세그먼트들 (500) 은 모델을 세그먼트할 수 있어, 컬러 패널들 (402, 404, 및 406) 의 부분이 단면 세그먼트들 전체에 걸쳐 분할된다. 슬라이싱 유닛 (112) 은 단면 세그먼트들과 연관된 컬러 정보를 유지할 수 있다. 예를 들어, 단면 세그먼트 (510) 는 컬러 패널들 (402 및 404) 의 부분들을 포함할 수 있고 단면 세그먼트 (550) 는 컬러 패널들 (402 및 406) 의 부분들을 포함할 수 있다.
도 6 은 도 5 에 나타낸 단면 세그먼트들 (510 및 550) 을 이용하여 생성될 수 있는 예시적인 페이지 이미지들 (610 및 650) 을 나타낸다. 페이지 이미지 (610) 는 배경 레이어 (614) 상에 배치되는 단면 세그먼트 (510) 의 평면 이미지 (612) 를 포함한다. 각각의 단면 세그먼트는 대응하는 페이지 이미지를 가질 수 있다. 평면 이미지 (612) 는 정렬 마커 (616) 에 대하여 센터링될 수 있고 정렬 마커는 본 실시형태에서는 형성되는 오브젝트의 중심 축에 대응한다. 평면 이미지 (612) 는 패널들 (402 및 404) 의 컬러들에 대응하는 컬러 섹션들 (622 및 624) 을 포함할 수 있다. 평면 이미지들은 컬러 섹션들 (622 및 624) 이 형성되는 공간을 형성하는 내부 페리미터 (626) 및 외부 페리미터 (628) 를 가질 수 있다. 내부 페리미터 (626) 와 외부 페리미터 (628) 사이의 공간은 페이지 이미지가 프린팅되어 트리밍될 때 평면 이미지의 컬러들을 나타내는 영역을 제공하도록 형성될 수 있다.
마찬가지로, 페이지 이미지 (650) 는 배경 레이어 (654) 상에 배치되는 단면 세그먼트 (550) 의 평면 이미지 (652) 를 포함할 수 있다. 평면 이미지 (652) 는 정렬 마커 (656) 에 대하여 센터링될 수 있고, 정렬 마커는 본 실시형태에서는, 형성되는 오브젝트의 중심 축에 대응한다. 평면 이미지 (652) 는 패널들 (402 및 406) 의 컬러들에 대응하는 컬러 섹션들 (622 및 666) 을 포함할 수 있다. 평면 이미지는 컬러 섹션들 (622 및 666) 이 형성되는 공간을 형성하는 내부 페리미터 (676) 와 외부 페리미터 (678) 를 가질 수 있다. 내부 페리미터 (676) 와 외부 페리미터 (678) 사이의 공간은 페이지 이미지가 프린팅되고 평면 이미지와 관련된 트림 경로를 따라 트리밍될 때 평면 이미지의 컬러들을 나타내는 영역을 제공하도록 형성될 수 있다.
도 7 은 컬러 구현가능 3 차원 (3D) 오브젝트 생성 시스템의 일 실시형태에 의해 구현되는 예시적인 오브젝트 생성 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 물리적 오브젝트 또는 프로토타입이 생성될 3D 모델이 식별되고 (700), 물리적 오브젝트가 생성될 매체가 결정된다 (702). 모델은, 생성될 물리적 오브젝트 중 적어도 하나의 치수 및 물리적 오브젝트를 생성하는데 이용되는 매체에 기초하여 분해 시스템의 슬라이싱 유닛에 의해 단면 세그먼트들의 수만큼 슬라이싱된다 (704). 컬러 정보는 각각의 단면 세그먼트마다 유지된다. 모델의 단면 세그먼트들은 3D 단면 세그먼트들을, 이미지 생성기에 의해 배경 레이어 상에 배치되는 2D 평면 이미지들로 평평하게 함으로써 평면 이미지들로 변환된다 (706). 평면 이미지들은 평면 이미지들이 나타내는 단면 세그먼트들의 페리미터 표면 상의 컬러들에 대응하는 컬러들을 포함한다. 평면 이미지들은 평면 이미지들이 트리밍되어 컬러들이 트리밍 라인의 각각의 측 상으로 연장하게 되는 윤곽을 전개 (straddle) 하는 내부 및 외부 바운더리들 또는 페리미터들을 포함할 수 있다.
페이지 이미지들의 오더링된 스택은 페이지 이미지들이 페이지 이미지 생성기에 의해 프린팅되는 순서에 대응하여 생성되며 (708), 페이지 이미지들이 프린팅 시스템에 의해 프린팅된다 (710). 페이지 이미지들은 레이어링되고, 트림 라인을 따라 단면 프린트들을 커팅함으로서 형상화하도록 트리밍되는데 (712), 이는 물리적 오브젝트가 생성되는 모델의 표면 상에 컬러들에 대응하는 평면 이미지들의 컬러들을 나타낸다.

Claims (10)

  1. 3 차원 (3D) 컴퓨터 기반 모델로부터, 정확히 컬러 구현된 (color accurate) 물리적 오브젝트를 형성하는 방법으로서,
    3D 컴퓨터 기반 모델에 대한 페이지 이미지들을 형성하는 단계로서, 상기 페이지 이미지들은 상기 3D 컴퓨터 기반 모델의 단면 세그먼트들에 대응하고, 상기 3D 컴퓨터 기반 모델은 상기 물리적 오브젝트를 형성하는데 이용되는 매체 컬러와는 상이한 이미지 컬러를 포함하는, 상기 페이지 이미지들을 형성하는 단계; 및
    상기 3D 컴퓨터 기반 모델에서 상기 이미지 컬러의 로케이션에 기초하여 상기 이미지 컬러를 상기 페이지 이미지들에 병합하는 단계로서, 상기 페이지 이미지들은 매체 상에 프린팅되어, 상기 물리적 오브젝트가 형성되는 단면 프린트들을 형성하도록 구성되는, 상기 병합하는 단계를 포함하는, 정확히 컬러 구현된 물리적 오브젝트를 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 컴퓨터 기반 모델로부터 생성되는 상기 물리적 오브젝트의 치수 및 상기 물리적 오브젝트를 생성하는데 이용되는 매체에 기초하여 상기 3D 컴퓨터 기반 모델을 상기 단면 세그먼트들로 슬라이싱하는 단계를 더 포함하는, 정확히 컬러 구현된 물리적 오브젝트를 형성하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 3D 컴퓨터 기반 모델을 상기 단면 세그먼트들로 슬라이싱하는 단계는,
    상기 물리적 오브젝트의 치수를 식별하는 단계;
    물리적 모델을 형성하는데 이용되는 매체를 식별하는 단계;
    상기 물리적 오브젝트의 치수 및 상기 물리적 모델을 형성하는데 이용되는 상기 매체에 의해 결정된 높이로 스택을 형성하는데 필요한 매체의 양을 결정하는 단계; 및
    상기 스택을 형성하는데 필요한 매체의 양에 기초하여 상기 3D 컴퓨터 기반 모델을 상기 단면 세그먼트들로 슬라이싱하는 단계를 더 포함하는, 정확히 컬러 구현된 물리적 오브젝트를 형성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이지 이미지들을 형성하는 단계는,
    3D 모델 세그먼트들로부터의 상기 단면 세그먼트들을 2 차원 (2D) 평면 이미지들로 변환하는 단계를 더 포함하는, 정확히 컬러 구현된 물리적 오브젝트를 형성하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 페이지 이미지들을 형성하는 단계는,
    배경 레이어들 상에 상기 2D 평면 이미지들을 배치하는 단계; 및
    상기 2D 평면 이미지들이 스택될 때, 상기 2D 평면 이미지들이 상기 3D 컴퓨터 기반 모델을 복제하도록 상기 배경 레이어들 상에서 상기 2D 평면 이미지들을 정렬하는 단계를 더 포함하는, 정확히 컬러 구현된 물리적 오브젝트를 형성하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 페이지 이미지들을 형성하는 단계는, 각각의 평면 이미지에 대한 내부 페리미터와 외부 페리미터를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 내부 페리미터와 상기 외부 페리미터 사이에는 트림 경로가 존재하고, 상기 2D 평면 이미지들 중 적어도 하나는 상기 3D 컴퓨터 기반 모델에서 상기 컬러의 로케이션에 기초하여 상기 내부 페리미터와 상기 외부 페리미터 사이의 이미지 컬러를 포함하여, 상기 트림 경로를 따라 상기 2D 평면 이미지들 중 적어도 하나를 트리밍하는 것이 상기 이미지 컬러를 나타나게 하는, 정확히 컬러 구현된 물리적 오브젝트를 형성하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 매체 상에 상기 페이지 이미지들을 프린팅하여 단면 프린트들을 형성하는 단계로서, 상기 이미지 컬러는 상기 단면 프린트들 중 적어도 하나에 프린팅되는, 상기 단면 프린트들을 형성하는 단계;
    상기 단면 프린트들을 레이어링하여 스택을 형성하는 단계로서, 상기 스택에서의 인접하는 단면 프린트들은 조작가능하게 (operatively) 결합되는, 상기 스택을 형성하는 단계; 및
    상기 단면 프린트들 상에 프린팅된 상기 2D 평면 이미지들의 상기 트림 경로를 따라 상기 단면 프린트들을 트리밍하여, 상기 물리적 오브젝트를 형성하도록 상기 단면 프린트들을 형상화하는 단계로서, 상기 단면 프린트들이 상기 이미지 컬러를 나타내게 트리밍되어, 상기 단면 프린트들로부터 형성된 상기 물리적 오브젝트가 상기 3D 컴퓨터 기반 모델의 정확히 컬러 구현된 렌더링을 나타내게 하는, 상기 단면 프린트들을 형상화하는 단계를 더 포함하는, 정확히 컬러 구현된 물리적 오브젝트를 형성하는 방법.
  8. 3 차원 (3D) 컴퓨터 기반 모델로부터 물리적 오브젝트를 형성하는 시스템으로서,
    3D 컴퓨터 기반 모델에 대한 페이지 이미지들을 형성하고, 상기 3D 컴퓨터 기반 모델에서 이미지 컬러의 로케이션에 기초하여 상기 이미지 컬러를 상기 페이지 이미지들에 병합하도록 구성된 프로세싱 디바이스로서, 상기 페이지 이미지들은 상기 3D 컴퓨터 기반 모델의 단면 세그먼트들에 대응하고, 상기 3D 컴퓨터 기반 모델은 상기 물리적 오브젝트를 형성하는데 이용되는 매체 컬러와는 상이한 상기 이미지 컬러를 포함하는, 상기 프로세싱 디바이스; 및
    상기 페이지 이미지들을 매체 상에 프린팅하여 상기 물리적 오브젝트가 형성되는 단면 프린트들을 형성하도록 구성된 매체 프린팅 시스템을 포함하는, 물리적 오브젝트를 형성하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는, 상기 3D 컴퓨터 기반 모델로부터 생성되는 상기 물리적 오브젝트의 치수 및 상기 물리적 오브젝트를 생성하는데 이용되는 매체에 기초하여 상기 3D 컴퓨터 기반 모델을 상기 단면 세그먼트들로 슬라이싱하도록 구성된, 물리적 오브젝트를 형성하는 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는, 3D 모델 세그먼트들로부터의 상기 단면 세그먼트들을 2 차원 평면 이미지들로 변환하도록 구성되고, 프로세서는 배경 레이어들 상에 상기 2D 평면 이미지들을 배치하고, 상기 2D 평면 이미지들이 스택될 때, 상기 2D 평면 이미지들이 상기 3D 컴퓨터 기반 모델을 복제하도록 상기 배경 레이어들 상에서 상기 2D 평면 이미지들을 정렬하도록 구성된, 물리적 오브젝트를 형성하는 시스템.
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