KR20170020971A

KR20170020971A - 3차원 블록을 이용한 교구 장치

Info

Publication number: KR20170020971A
Application number: KR1020150115121A
Authority: KR
Inventors: 하재상; 최현진; 박현규
Original assignee: 주식회사 다락방
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-02-27

Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3차원 블록을 이용한 교구 장치는, 3차원으로 형성된 다수의 블록과, 블록이 놓이면 자력에 의해 블록의 위치를 인식할 수 있도록 형성된 블록인식부와, 블록인식부에서 인식된 블록 위치를 파악하고, 출력정보를 생성하는 제어부와, 제어부에 의해 생성된 출력정보를 시각적으로 출력할 수 있는 디스플레이와, 디스플레이에 형성되어 시각적으로 출력된 정보를 손 또는 도구로 조작할 수 있도록 형성된 터치스크린을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 블록을 이용한 교구 장치{teaching tool using 3D block}

본 발명은 3차원 블록을 이용한 교구 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 블록의 위치를 인식한 후 이를 3차원 모형으로 형성하여 3D 프린터로 출력이 가능한 3차원 블록을 이용한 교구 장치에 관한 것이다.

일반적으로 블록완구는 예시된 그림이나 사용자가 머릿속에서 상상한 모형을 블록으로 조립하여 입체적으로 만들 수 있는 것으로, 블록을 조립하면서 새로운 창작물을 만들 수 있어 창의력 증진시키는 효과가 있다.

그러나 블록완구의 경우 3차원의 창작물을 2차원의 그림을 보고 조립해야 하므로 어린이가 조립하기엔 다소 어려우며, 창의력 증진 효과 외에는 다른 학습 기능이 없다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한국특허 공개번호 제10-2015-0010233호는 블록 인식 장치 및 블록 인식 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예는 블록의 종류 또는 블록의 조합 상태를 인식하고 인식된 결과를 출력할 수 있는 블록 인식 장치 및 블록 인식 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 블록이 배치되는 판, 판의 내부 또는 외부에 배치되고 판에 배치된 블록에 대한 블록정보를 감지하는 센서부, 블록정보를 기초로 하여 출력정보를 생성하는 제어부 및 출력정보를 출력하는 출력부를 포함하는 블록 인식 장치를 게시하고 있으며, 판에 블록이 배치되면 센서부가 블록의 형상을 인식한 후 블록에 해당하는 문자와 그림이 출력부에 출력되어 단어를 학습할 수 있는 효과가 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 모음과 자음으로 된 블록을 조합하여 입력하면 조합된 단어를 단순히 출력만 하기 때문에 사용자가 모르는 새로운 단어를 장치를 통해 학습할 수 없다는 문제점이 있다.

또한 상기와 같은 종래 기술은 인식된 블록이 2차원으로 출력되기 때문에 3차원에 대한 입체 교육을 할 수 없다는 문제점이 있다.

한국특허 공개번호 제10-2015-0010233호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다수의 블록을 사용자의 임의대로 입체적으로 조립이 가능하고, 제시된 문자 또는 그림을 따라서 블록을 조합하여 다양한 그림과 단어를 학습할 수 있는 3차원 블록을 이용한 교구 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 블록의 위치를 인식할 수 있는 평면에 형성되어 평면에 배치되는 블록을 2차원으로 디스플레이에 출력할 수 있는 3차원 블록을 이용한 교구 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 사용자가 블록을 배치시켜 형성한 모형을 3차원으로 출력하여 특성을 수정할 수 있고 이를 3D 프린터로 전송하여 3차원으로 출력시킬 수 있는 3차원 블록을 이용한 교구 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 블록인식부는 다수의 셀로 형성되어 있고 블록이 놓이면 블록 내부에 형성된 자성체로 인해 각 셀에 형성된 리드 스위치의 접점이 닫혀 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부는 블록인식부를 통해 2차원으로 인식된 블록을 연결하여 3차원 모형으로 변환시키고, 3차원 모형을 수정할 수 있도록 출력정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부는 블록으로 만들 수 있는 동물, 식물, 사물, 문자 중 선택된 어느 하나의 그림을 출력정보로 생성할 수 있고, 난이도에 따라 시간을 달리하여 지정된 시간이 지나면 그림이 사라지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 3차원 블록을 이용한 교구 장치는 제어부에서 생성된 출력정보를 3차원으로 출력할 수 있는 3D 프린터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치에 의하면 다수의 블록을 사용자의 임의대로 입체적으로 조립이 가능하고, 제시된 문자 또는 그림을 따라서 블록을 조합하여 다양한 그림과 단어를 학습할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치에 의하면 블록의 위치를 인식할 수 있는 평면에 형성되어 평면에 배치되는 블록을 2차원으로 디스플레이에 출력할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치에 의하면 사용자가 블록을 배치시켜 형성한 모형을 3차원으로 출력하여 특성을 수정할 수 있고 이를 3D 프린터로 전송하여 3차원으로 출력시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 블록 모양을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이와 블록인식부를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 그림이 출제되는 모습을 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 출제되는 그림을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 블록인식부에 놓인 블록의 위치가 디스플레이에 표시되는 모습을 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원 모델링의 메뉴가 출력되는 모습을 나타낸 정면도.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 블록이 3차원으로 출력되는 모습을 나타낸 정면도.
도 9는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원으로 출력된 블록의 모서리를 다듬는 모습을 나타낸 정면도.
도 10은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원으로 출력된 블록의 색상을 수정하는 모습을 나타낸 정면도.
도 11은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원으로 출력된 블록의 높낮이를 조절하는 모습을 나타낸 정면도.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치는 3차원으로 형성된 다수의 블록(100)과, 블록(100)이 놓이면 자력에 의해 블록(100)의 위치를 인식할 수 있도록 형성된 블록인식부(200)와, 블록인식부(200)에서 인식된 블록(100) 위치를 파악하고 출력정보를 생성하는 제어부(300)와, 제어부(300)에 의해 생성된 출력정보를 시각적으로 출력할 수 있는 디스플레이(400)와, 디스플레이(400)에 형성되어 시각적으로 출력된 정보를 손 또는 도구로 조작할 수 있도록 형성된 터치스크린(410)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 제어부(300)에 의해 생성된 출력정보를 외부에 형성된 3D 프린터(600) 또는 단말기(700)로 전송할 수 있도록 하는 통신부(500)와, 제어부(300)에서 생성된 출력정보를 이용하여 3차원으로 출력할 수 있는 3D 프린터(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

블록(100)은 일정한 크기의 정사각형 여러 개가 결합된 형상으로 되어 있으며, 블록(100)을 이루는 정사각형을 다양하게 결합시켜 다양한 모형이 만들어 질 수 있게 된다.

또한 블록인식부(200)는 다수의 셀(210)(도3 참조)로 형성되어 있고 블록(100)이 놓이면 블록(100) 내부에 형성된 자성체(도시되지 않음)로 인해 각 셀(210)(도3 참조)에 형성된 리드스위치(도시되지 않음)의 접점이 닫혀 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.

블록인식부(200)는 블록(100)을 형성하는 정사각형의 크기와 동일한 다수의 셀(210)(도3 참조)로 이루어져 있고 각 셀(210)의 내부 중심에 리드스위치(도시되지 않음)가 형성된다.

리드스위치(도시되지 않음)는 유리관 속에 밀봉된 2개의 자성 리드 조각이 평소 스프링의 탄성에 의해 열린 상태로 형성되어 있으며 자석을 접근시키면 2개의 리드 조각을 통하여 자기회로가 되어 2개의 리드는 끌어당겨져 접점이 닫히게 되고 자석을 멀리하면 다시 탄성으로 인해서 원래의 열린 상태로 돌아가게 된다.

또한 유리관 속에는 불활성 가스가 밀봉되어 안정된 동작을 시키도록 형성되며, 소형이고 접점의 동작 및 복귀가 빠르고 신뢰도가 높다는 장점이 있다.

또한 블록(100)을 이루는 하나의 정사각형과 셀(210)(도3 참조)의 크기가 서로 대응하므로 블록(100)이 셀(210)을 벗어나지 않고 정확하게 놓을 수 있게 되고, 각 셀(210)의 중심에 형성된 리드스위치(도시되지 않음)가 블록(100) 내부에 형성된 자성체(도시되지 않음)의 자력에 의해 접점이 닫히게 되어 블록(100)이 놓인 위치를 셀(210) 단위로 감지할 수 있게 된다.

따라서 리드스위치(도시되지 않음)를 사용하기 위해서 셀(210)(도3 참조)에 대응되는 블록(100)의 정사각형 내부에는 자력을 발생시키는 자성체(도시되지 않음)가 형성되어야 한다.

또한 블록(100)을 감지하기 위해 블록인식부(200)의 셀(210)(도3 참조)에는 고주파 발진형 근접센서(도시되지 않음) 또는 정전용량형 근접센서(도시되지 않음)가 형성되어 블록(100)의 위치를 감지할 수도 있다.

고주파 발진형 근접센서는 검출코일에서 발생하는 고주파 자계 내에 자성금속이 접근하면 전자유도 현상에 의해 근접 물체 표면에 유도전류가 흘러 자성금속 내에 에너지 손실이 발생하게 되고, 이로 인해 검출 코일에서 발생하는 발진 진폭이 감쇠 또는 정지하게 되면 이 진폭의 변화량을 이용하여 자성금속의 유무를 판단하게 된다.

따라서 고주파 발진형 근접센서를 사용하는 경우 각 셀(210)(도3 참조)에 대응되는 블록(100)의 정사각형에 금속체가 삽입되거나 블록(100)을 금속으로 형성시켜야 하며, 고주파 발진형 근접센서는 수명이 길고 신뢰성이 좋다는 장점이 있다.

정전용량형 근접센서는 고주파발진형 근접센서와는 반대로 동작하며, 전원을 투입하면 전압의 진동폭은 0V에 가까우며, 검출물체가 접근하면 정전용량이 증가되어 전압의 진동폭이 커지게 되고, 이 정전용량의 변화량을 검출하여 물체의 유무를 판별하게 된다.

따라서 정전용량형 근접센서를 사용하게 되면 철, 금속, 플라스틱 등 유전율을 가지고 있는 물체를 모두 검출할 수 있으므로 블록(100)을 다양한 재질로 제작할 수 있게 되며 제작이 간편해지는 효과가 있다.

제어부(300)는 MCU로 형성되어 미리 저장된 프로그램의 출력정보를 디스플레이(400)로 출력하거나, 리드스위치(도시되지 않음)의 ON, OFF신호정보를 파악하여 블록(100)이 블록인식부(200)의 어느 셀(210)(도3 참조)에 위치하고 있는지에 대한 출력정보를 생성하게 된다.

또한 사용자가 블록(100)을 이용하여 만들 수 있는 블록그림(420)(도4 참조)을 디스플레이(400)를 통해 출력하고, 사용자가 배치한 블록(100)의 위치와 블록그림(420)을 대조하여 동일한 위치인지 판단하게 된다.

이때 사용자가 자신이 배치한 블록(100)의 위치를 도 4의 블록그림(420)과 대조할 수 있도록 제어부(300)는 블록인식부(200)에서 인식된 블록(100) 위치를 도 3의 셀(210)과 함께 2차원으로 표기되도록 출력정보를 생성한 후 디스플레이(400)로 출력하게 된다.

디스플레이(400)는 제어부(300)에 의해 생성된 출력정보를 시각적으로 출력시켜 사용자가 눈으로 확인할 수 있도록 하며, 디스플레이(400)의 상부에는 터치스크린(410)이 형성되어 디스플레이(400)에 의해 출력된 정보를 손 또는 도구로 조작할 수 있도록 형성된다.

터치스크린(410)은 감압식 또는 정전식으로 형성할 수 있으며 감압식을 이용할 경우 손가락을 비롯한 다양한 도구를 이용하여 화면을 터치할 수 있고 원하는 부위에 정확하게 터치가 가능하다는 장점이 있다.

정전식의 경우 정전기가 흐르는 손가락 또는 도구를 이용하여야 터치가 가능하나 화질이 감압식에 비해 저하될 염려가 없고 살짝 스치듯 만져도 입력이 가능하기 때문에 편리한 장점이 있다.

통신부(500)는 제어부(300)와 연동되어 제어부(300)에서 생성된 출력정보를 외부에 형성된 3D 프린터(600)로 전송하여 사용자가 블록(100)으로 만든 도 8의 3차원 모형(430)을 3차원으로 출력하여 눈으로 보고 확인할 수 있게 된다.

또한 통신부(500)는 외부에 형성된 단말기(700)에 블록(100)을 이용하여 만든 도 8의 3차원 모형(430)을 단말기로 전송하거나 단말기(700)에서 제작된 다양한 블록그림(420)(도5 참조)을 전송받아 제어부(300)로 입력시킬 수도 있다.

따라서 제어부(300)는 통신부(500)를 통해 다양한 블록그림(420)(도5 참조)을 지속적으로 업데이트 받아 다양한 문제를 출제할 수 있게 되고, 단말기(700) 통해 자신이 제작한 블록그림(420)을 공유할 수도 있게 된다.

또한 통신부(500)는 무선 통신이 가능하도록 와이파이, 블루투스, NFC 중 선택된 어느 하나를 이용하여 무선으로 외부에 형성된 3D 프린터(600) 또는 단말기(700)와 데이터를 전송하거나 받는 것이 가능해야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 블록 모양을 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 블록(100)은 일정한 크기의 정사각형 여러 개가 결합된 형상으로 되어 있으며, 블록(100)을 이루는 정사각형을 다양하게 결합시켜 다양한 모형이 만들어 질 수 있게 된다.

블록(100)의 형상은 도 2와 같이 테트리스 게임에 사용되는 블록(100)과 유사하게 형성시켜 친밀도를 향상시킬 수 있게 되며, 이 외에도 다양한 형상으로 제작되어 사용할 수 있게 된다.

블록(100)의 재질은 PLA, ABS, EPP, 원목 중 선택된 어느 하나 이상의 친환경 재질을 이용하여 제작되고, 블록(100)은 일정한 크기의 정사각형 여러 개가 결합된 형상으로 되어있기 때문에 각 블록(100)을 조합하여 쌓기가 편리하고, 다양한 입체 모형을 만들 수도 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이와 블록인식부를 나타낸 정면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치는 도 2의 블록(100)을 이루는 정사각형과 대응되는 크기를 가진 복수 개의 셀(210)로 이루어진 블록인식부(200)와, 도 1의 제어부(300)를 통해 생성된 출력정보를 시각적으로 표시할 수 있는 디스플레이(400)와, 디스플레이(400)에 형성되어 시각적으로 출력된 정보를 손 또는 도구로 조작할 수 있도록 형성된 터치스크린(410)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

블록인식부(200)는 복수 개의 셀(210)로 형성되어 있고 셀(210)의 크기는 도 2의 블록(100)을 이루고 있는 정사각형과 대응되는 크기로 형성되어 있어 블록(100)이 셀(210)을 벗어나지 않고 정확하게 놓을 수 있게 된다.

디스플레이(400)는 도 1의 제어부(300)에 의해 생성되는 출력정보를 시각적으로 출력하게 되며, 디스플레이(400) 상부에 형성되는 터치스크린(410)을 통해 디스플레이(400)에 출력된 메뉴를 조작하여 난이도를 조절하거나 게임을 시작할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이부에 그림이 출제되는 모습을 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 출제되는 그림을 나타낸 예시도이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부(300)(도1 참조)는 블록(100)(도2 참조)으로 만들 수 있는 동물, 식물, 사물, 문자 중 선택된 어느 하나의 블록그림(420)을 출력정보로 생성할 수 있고, 난이도에 따라 시간을 달리하여 지정된 시간이 지나면 그림이 사라지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

도 1의 제어부(300)는 도 5와 같이 블록(100)(도2 참조)을 이용하여 만들 수 있는 동물, 식물, 사물, 문자를 2차원으로 형성한 블록그림(420)이 저장되어 있으며 게임이 시작되면 블록그림(420) 중 임의로 하나를 선택하여 출력정보를 생성하고 디스플레이(400)를 통해 출력시키게 된다.

이때 블록그림(420)은 블록인식부(200)에 형성된 셀(210)과 동일한 수로 이루어져 있어 사용자가 블록(100)을 놓아야할 위치를 쉽게 파악할 수 있게 된다.

또한 도 1의 제어부(300)는 사용자가 터치스크린(410)을 통해 선택한 난이도에 따라 블록그림(420)이 출제되는 시간이 달라지게 하여, 지정된 시간이 지나게 되면 출제되는 블록그림(420)이 사라지게 되므로 사용자는 기억에 의존하여 출제된 블록그림(420)과 동일하게 블록(100)을 위치시켜 기억력을 증진시키게 할 수도 있다.

이때 도 1의 제어부(300)는 난이도가 높을수록 출제되는 블록그림(420)의 형상이 복잡해지고 디스플레이(400)에 출력되는 시간은 난이도가 낮은 블록그림(420)에 비해 길어지도록 하거나 블록그림(420)의 형상에 관계없이 난이도가 높을수록 디스플레이(400)에 출력되는 시간이 난이도가 낮은 경우보다 줄어들도록 출력시간을 제어할 수도 있다.

또한 디스플레이(400)에는 블록그림(420)이 출력되고 있는 시간을 카운트하는 초시계가 형성되고 게임과 진행여부를 선택할 수 있는 메뉴가 함께 출력되어 터치스크린(410)으로 선택할 수 있게 된다.

또한 도 5에 형성된 블록그림(420)은 예시일 뿐이며 이 외에도 블록(100)으로 표현할 수 있는 다양한 블록그림(420)이 형성되고, 도 1의 통신부(500)를 통해 다양한 블록그림(420)을 업로드할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 블록인식부에 놓인 블록의 위치가 디스플레이에 표시되는 모습을 나타낸 정면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부(300)(도1 참조)는 블록인식부(200)의 각 셀(210)에 형성된 리드스위치(도시되지 않음)를 통해 블록(100) 위치를 셀(210) 단위로 파악하여 출력정보로 변환하고, 디스플레이(400)는 각 블록(100)의 위치를 셀(210)과 함께 출력하는 것을 특징으로 한다.

도 1의 제어부(300)는 블록(100)을 이루는 정사각형 내부에 각각 자성체(도시되지 않음)가 형성되어 있어 리드스위치(도시되지 않음)가 형성된 블록인식부(200)의 셀(210)에 블록(100)을 놓게 되면 블록(100)과 접촉되는 각 셀(210)의 리드스위치는 블록(100)의 자성체에 의해 접점이 닫히면서 도 1의 제어부(300)가 블록(100)의 위치를 셀(210) 단위로 파악할 수 있게 된다.

따라서 도 1의 제어부(300)는 셀(210) 단위로 파악된 블록(100)의 위치를 통해 블록(100)의 형상을 확인할 수 있게 되며, 도 4에서 출제되었던 블록그림(420)을 셀(210) 단위로 인식된 블록(100)과 대조하면서 사용자가 배치한 다수의 블록(100)으로 형성된 형상이 출제되었던 블록그림(420)과 동일한지 판단할 수 있게 된다.

또한 인식된 블록(100)의 위치를 셀(210)과 함께 디스플레이(400)로 출력이 가능하게 되므로 사용자가 눈으로 다수의 블록(100)이 배치된 형상을 쉽게 파악할 수 있으며, 게임이 진행되는 시간을 카운트하는 초시계와 게임을 진행하는 메뉴가 출력되어 사용자가 원하면 게임을 종료하거나 새로 시작할 수 있게 된다.

또한 사용자의 흥미를 유발시키도록 하기 위해 도 4에서 출제된 블록그림(420)과 동일한 위치에 블록(100)을 놓았을 경우에만 디스플레이(400)를 통해 표시가 가능하도록 도 1의 제어부(300)가 출력정보를 생성할 수도 있으며, 사용자의 선택에 따라 출제된 블록그림(420)을 다시 볼 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원 모델링의 메뉴가 출력되는 모습을 나타낸 정면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부(300)(도1 참조)는 출제된 블록그림(420)(도4 참조)과 동일하게 블록(100)을 배치시키면 3D 모델링 모드로 진입할 수 있도록 메뉴를 디스플레이(400)에 출력 시키고, 블록인식부(200)를 통해 인식된 블록(100) 위치를 서로 연결하여 3차원 모형(도시되지 않음)으로 변환시켜 출력하고 이를 수정할 수 있도록 출력정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

도 1의 제어부(300)는 블록인식부(200)에 배치된 블록(100) 위치를 셀(210) 단위로 파악하고 도 4에서 출제된 블록그림(420)과 동일한 위치에 형성되어 있는지 판단하여 위치가 동일하면 게임은 종료된다.

이때 블록인식부(200)에서 인식된 블록(100)을 3차원 모형(도시되지 않음)으로 형성시키는 3D 모델링 메뉴를 디스플레이(400)로 출력시키게 된다.

3D 모델링은 다수의 블록(100) 위치를 셀(210) 단위로 인식하여 얻은 2차원 데이터를 3차원의 가상공간에서 3차원으로 출력되어 살펴볼 수 있고, 도 1의 3D 프린터(600)를 통해 실물로 출력되기 전 일부 블록(100)의 색상을 변경하거나 돌출시키고 모서리를 다듬을 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 블록이 3차원으로 출력되는 모습을 나타낸 정면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부(300)(도1 참조)는 블록인식부(200)를 통해 셀(210) 단위로 인식된 블록(100) 위치를 3차원 모형(430)으로 렌더링 하여 디스플레이(400)에 출력하게 되며, 터치스크린(410)을 통해 3차원 가상공간에 출력된 3차원 모형(430)을 확대 또는 축소하여 볼 수 있도록 메뉴가 형성된다.

사용자는 3차원 모델을 회전시켜 보거나 확대 축소하여 살펴볼 수 있게 되고 이를 통해 2차원과 3차원의 차이점을 눈으로 파악할 수 있어 입체 교육이 가능하게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원으로 출력된 블록의 모서리를 다듬는 모습을 나타낸 정면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부(300)(도1 참조)는 디스플레이(400)에 출력된 3차원 모형(430)의 모서리를 둥글게 깎거나 비스듬하게 깎을 수 있도록 수정이 가능한 것을 특징으로 한다.

3차원 모형(430)을 도 1의 3D 프린터(600)로 출력하게 되면 블록(100)의 모서리가 날카롭게 형성될 수 있어 안전상 위험하기 때문에 도 1의 제어부(300)를 통해 3차원 모형(430)의 모서리를 둥글게 깎는 모깎기 또는 비스듬하게 깎는 모따기를 선택하여 3차원 모형(430)에 적용할 수 있게 된다.

사용자는 모깎기 또는 모따기를 선택하면 3차원 모형(430)의 모든 모서리 부분에 모깎기 또는 모따기가 적용되거나, 사용자가 원하는 일부 모서리만 선택하여 적용할 수도 있게 된다.

이때 도 1의 제어부(300)는 모따기 또는 모깎기가 적용된 3차원 모형(430)의 출력정보를 재생성하여 디스플레이(400)에 출력시키게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원으로 출력된 블록의 색상을 수정하는 모습을 나타낸 정면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부(300)(도1 참조)는 3차원 모형(430)의 색상을 수정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

디스플레이(400)에는 사용자가 선택할 수 있는 색상이 출력되게 되도록 도 1의 제어부(300)가 출력정보를 생성하고, 사용자가 터치스크린(410)을 통해 원하는 색상을 선택한 후 색상 변경을 원하는 3차원 모형(430)의 일부를 선택하면 제어부(300)는 색상에 따른 출력정보를 재생성하여 색상이 변경된 3차원 모형(430)을 디스플레이(400)에 출력시키게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 디스플레이에 3차원으로 출력된 블록의 높낮이를 조절하는 모습을 나타낸 정면도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치의 제어부(300)(도 1참조)는 3차원 모형(430)의 일부분을 상부로 돌출시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

디스플레이(400)에는 돌출의 높이를 설정할 수 있는 바가 형성되도록 도 1의 제어부(300)가 출력정보를 생성하고, 돌출되길 원하는 3차원 모형(430)을 선택한 후 바를 움직여 돌출되는 높이를 조절하면 도 1의 제어부(300)는 돌출된 3차원 모형(430)의 출력정보를 재생성하여 디스플레이(400)에 출력시키게 된다.

사용자는 돌출을 통해 평면에 그려지는 2차원에서 3차원의 개념을 알 수 있게 되며 3차원 공간에서 3차원 모형(430)을 수정함으로써 공간지각능력을 향상시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 블록을 이용한 교구 장치에 의하면 다수의 블록을 사용자의 임의대로 조립이 가능하고, 블록을 배치하여 다양한 그림과 단어를 만들 수 있고, 블록의 위치를 인식할 수 있어 평면에 배치되는 블록을 시각적으로 출력할 수 있으며 사용자가 블록을 배치시켜 형성한 모형의 특성을 3차원으로 수정이 가능하고 이를 3D 프린터로 전송하여 3차원으로 출력시킬 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

100 : 블록 200 : 블록인식부
210 : 셀 300 : 제어부
400 : 디스플레이 410 : 터치스크린
420 : 블록그림 430 : 3차원 모형
500 : 통신부 600 : 3D 프린터
700 : 단말기

Claims

3차원으로 형성된 다수의 블록과;
상기 블록이 놓이면 자력에 의해 상기 블록의 위치를 인식할 수 있도록 형성된 블록인식부와;
상기 블록인식부에서 인식된 블록 위치를 파악하고, 출력정보를 생성하는 제어부와;
상기 제어부에 의해 생성된 출력정보를 시각적으로 출력할 수 있는 디스플레이와;
상기 디스플레이에 형성되어 시각적으로 출력된 정보를 손 또는 도구로 조작할 수 있도록 형성된 터치스크린;을 포함하는 것을 특징으로 하는
3차원 블록을 이용한 교구 장치.
제 1항에 있어서,
상기 블록인식부는 다수의 셀로 형성되어 있고 상기 블록이 놓이면 상기 블록 내부에 형성된 자석으로 인해 각 셀에 형성된 리드 스위치의 접점이 닫혀 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는
3차원 블록을 이용한 교구 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 블록인식부를 통해 2차원으로 인식된 상기 블록을 연결하여 3차원 모형으로 변환시키고, 3차원 모형을 수정할 수 있도록 출력정보를 생성하는 것을 특징으로 하는
3차원 블록을 이용한 교구 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 블록으로 만들 수 있는 동물, 식물, 사물, 문자 중 선택된 어느 하나의 그림을 출력정보로 생성할 수 있고, 난이도에 따라 시간을 달리하여 지정된 시간이 지나면 그림이 사라지도록 제어하는 것을 특징으로 하는
3차원 블록을 이용한 교구 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부에서 생성된 출력정보를 3차원으로 출력할 수 있는 3D 프린터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
3차원 블록을 이용한 교구 장치.