KR20170051222A

KR20170051222A - 클라우드를 통해 3d프린팅 수행 방법

Info

Publication number: KR20170051222A
Application number: KR1020160126112A
Authority: KR
Inventors: 이승욱
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2017-05-11

Abstract

본 발명은 클라우드 환경에서의 3 방향 인증을 이용한 3D 프린팅 방법으로, 사용자 단말이 DWAPI-1 인터페이스를 통해 3D 프린터의 서비스 찾기 및 서비스 프린터의 정보 획득을 수행하는 단계와, 사용자 단말이 DWAPI-2 인터페이스를 통해 클라우드 서비스를 제공하는 콘텐츠 서버에 접속하여 3D 프린트 가능한 파일 데이터를 획득하는 단계와, 사용자 단말이 3D 프린터가 DWAPI-3 인터페이스를 통해 콘텐츠 서버에 접속하여 3D 프린팅 재구성 파일을 다운로드하고 프린팅하도록 제어하는 단계를 포함한다.

Description

클라우드를 통해 3D프린팅 수행 방법{Method for Performing 3D Printing through Cloud Services}

본 발명은 3차원 프린팅을 수행할 때 장소에 관계없이 클라우드 서비스를 통해서 수행하는 방법에 대한 것이다.

일반적으로 3D프린팅 서비스는 접속할 3D 프린터를 찾고, 콘텐츠 파일서버 또는 인터넷사이트의 콘텐츠 서비스 사이트로부터 3D모델 파일을 선택한다. 해당 파일을 다운로드 하고, 3D프린팅을 할 수 있는 파일로 재구성을 하고 나서, 3D프린팅작업이 시작된다. 3D 프린팅을 하는 도중에는 프린터의 과열이나, 3D 프린팅 원료인 필라멘트 등의 고갈등을 살펴본다. 3D 프린팅이 끝나고 나면, 결과물을 꺼내고 마무리 수작업을 한다.

이때 콘텐츠 서버와 3D프린터를 제어하는 단말 사이에는 콘텐츠 서버 정보를 받는 인터페이스가 필요하다. 또한, 콘텐츠 서버로부터 3D파일을 다운로드할 때는 데이터 트래픽을 많이 점유하며 전송시간이 소요된다.

전달된 3D프린팅 재구성 파일을 프린팅하는데 많은 시간이 소요된다. 만일 3D 프린팅 도중에 문제가 발생하면 다시 프린터를 셋업하고 프린팅을 시작한다.

현재 3D 프린터를 이용하는 방법은 3D프린터의 가시거리 내에서 PC 또는 스마트폰을 사용하여 3D프린터를 제어하는 방법이다. 이때 3D프린터의 제어에는 3D프린팅을 수행하기 위하여 콘텐츠를 다운로드하고, 3D모델링을 수행하는 과정을 포함한다.

현재의 기술로 3D프린팅을 실행하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생한다.

우선, 콘텐츠 서버에서 3D프린팅을 위한 콘텐츠를 다운받고, 3D프린팅을 위한 모델링을 거쳐 3D프린팅을 수행하는 과정은 요하는 작업으로 사용자가 3D프린터 지근거리에 장시간 머물거나 주기적으로 3D프린팅이 수행되는 장소를 방문하여야 한다

다음으로, 3D프린팅을 수행하는 과정에서 발생할 수 있는 문제(원료의 소진, 프린팅의 기계적 결함발생 등의 예외상황)에 대해서 해당 장소에 없을 경우 인지할 수 없다

또한, 스마트폰을 통해 3D프린터를 제어할 경우 스마트폰에서 콘텐츠의 다운 및 3D프린터에 대한 제어를 수행하여야 하므로 대용량의 3D콘텐츠 다운로드 및 모델링을 처리하여야 하여 고가의 무선네트워크 비용발생과 스마트폰의 기능상 3D프린팅의 규모가 제한이 되는 경우 발생한다.

디바이스를 제어하는 표준 측면에서는 OMA(Open Mobile Alliance)의 GotAPI 및 DWAPI 표준이 개발되고 있다. 이러한 디바이스 제어 표준 기술에서 시간이 오래 걸리는 3D 프린팅에 대한 정밀한 제어가 이루어지지 않고 있다.

본 발명은 3D프린터의 제어는 스마트폰과 같은 휴대기기에서 처리하고, 실질적인 콘텐츠의 다운로드, 모델링 등의 처리는 클라우드 서비스를 이용하는 클라우드를 통해 3D프린팅 수행 방법을 제공한다.

본 발명은 3차원 프린팅을 실행하기 위한 콘텐츠의 다운로드와 모델링의 수행 등을 외부서버(클라우드 서비스)를 이용하고, 제어 명령은 스마트폰 등의 휴대장치를 이용하여 내릴 수 있게 하는 클라우드를 통해 3D프린팅 수행 방법을 제공한다.

본 발명에 따라, 3D 프린팅 사용자는 장소와 시간에 구애받지 않고 3D 프린팅을 안전하게 수행할 수 있고, 더불어 원격지의 사용자들이 고가의 3D 프린터를 안전하게 공유하여 사용할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 장시간이 걸리는 3D 프린팅의 특성상 3D 프린터와 사용자 단말의 위치에 구애받지 않고 안전하게 사용할 수 있다.

또한, 모바일 기기를 이용한 3D 프린팅 시 모바일 기기의 성능한계와 고가의 모바일 네트워크비용에 구애받지 않고, 통신하는 데이터의 양이 비교적 적은 콘텐츠의 선택과 프린팅 제어는 이동통신망을 통해 모바일 기기로, 전송할 데이터양이 많고 처리해야 할 데이터가 많은 3D 모델의 G-Code변환 및 프린팅 데이터 전송은 3D 프린터와 클라우드 서버 사이에 직접 실행할 수 있도록 하여, 대용량 3D 콘텐츠를 안전하게 프린팅할 수 있다.

도 1은 OMA GotAPI(Generic Open Terminal API)구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 OMA GotAPI(Generic Open Terminal API) 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구조에서 3D 프린팅의 서비스 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 OMA의 GotAPI가 제시하고 있는 아키텍처 다이어그램 확장도이다.
도 5는 본 발명에 따른 클라우드 환경에서의 3D 프린팅 수행 방법을 설명하기 위한 흐름도의 일 예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

기존의 OMA 등의 국제표준에서 정의한 DWAPI(Device Web API)는 스마트폰과 같은 사용자 단말에 직접 연결되어 있는 헬스 케어 센서 및 장치들이 주를 이루어 왔다. 이런 헬스 케어 센서 및 장치들은 스마트폰과 직접 연결되어 있어 상시 연결이 가능하며 상태를 직접 확인할 수 있다.

도 1은 OMA GotAPI(Generic Open Terminal API) 구조도이다.

도 1을 참조하면, DWAPI(Device Web API) 구조를 잘 반영하고 있다. 즉, GotAPI(120)는 네이티브앱(111), 하이브리드앱(112), 웹앱(113)을 포함하는 앱(110)을 지원하며, HTTP, WebSocket, WebRTC를 통해 앱(110)과 연결한다.

또한, GotAPI(120)는 GotAPI 인증 서버(Auth Server)(122)를 통해 앱(110)과 플러그인(130) 사이를 인증하고, GotAPI 서버(Server)(121)를 통해 앱(110)의 제어를 확장 플러그인(Extension Plug-in)(130)으로 전달한다.

확장 플러그인(130)은 WiFi, Bluetooth등을 통해 스마트 기기, 헬스 케어 기기, 원격 장단감 등을 포함하는 외부기기(200)에 접속하여 기능을 실행한다.

하지만, 외부 기기(200)로 3D 프린터를 사용하기 위해서는, 3D 프린터가 항시 스마트폰 주변에 있지 않을 수 있고, 원거리로 제어가 가능하여야 하며, 이를 위해서 클라우드 서비스를 연동하여 사용할 수 있어야 하므로, 스마트폰-3D 프린터-외부 서비스 서버가 서로 인증이 되어야 하는 요구 사항이 발생한다.

따라서, 이러한 요구사항들을 만족하기 위해서 본 발명에 따라 도 1은 도 2와 같은 형태로 확장되어야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 OMA GotAPI(Generic Open Terminal API) 구조도이다.

도 2를 참조하면, 확장 플러그인(130)은 WiFi, 블루투스와 인터넷을 통해 3D 프린터(200)와, 3D 프린팅을 지원하는 콘텐츠 서버(300)와 같은 외부 서비스 서버에 접속할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 구조에서 3D 프린팅의 서비스 흐름을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 플러그인(130)을 통해 클라우드 서비스인 콘텐츠 서버(300)에 접속하여 콘텐츠를 선택하고, 3D콘텐츠의 3D 프린팅 재구성 모델링 작업을 요청하고, 3D 프린터(200)에 접속하여 콘텐츠 서버(300)에 접속하여 3D 프린팅 재구성 파일을 다운로드하고 프린트하도록 제어하여 클라우드 서비스를 통하여 원격지에서 3D 프린팅을 가능하게 한다.

도 4는 OMA의 GotAPI가 제시하고 있는 아키텍처 다이어그램 확장도이다.

도 4를 참조하면, 앱(110), GotAPI 서버(121), GotAPI 인증 서버(122) 및 플러그인(130)을 포함하는 구조에 확장하여, DWAPI-2 인터페이스는 플러그인(130)과 외부 서비스(300), DWAPI-3는 외부 기기(200)와 외부 서비스(300)를 연동하는 역할을 한다.

도 5는 본 발명에 따른 클라우드 환경에서의 3방향 인증을 이용한 3D 프린팅 방법을 설명하기 위한 흐름도의 일 예이다.

도 5를 참조하면, 웹앱(110)에서 GotAPI 인증서버(122)와 인증(S510)이 이루어지면, 웹앱(110)은 GotAPI 서버(121)에 서비스 찾기(service discovery)를 요청한다(S520).

그러면, GotAPI 서버(121)는 플러그인 찾기를 실행(S530)하고, 플러그인(130)에서는 DWAPI-1을 통해 3D 프린터(200)에 서비스 정보를 가져온다(S540). 이 과정에서 DWAPI-1 인터페이스를 통해 플러그인-3D 프린터 인증(PLN-3DP Authentication)과 서비스 찾기(Service Discovery)가 실행된다.

웹앱(110)에서 3D 프린터(200)의 정보를 GotAPI 서버(121)에 요청(S560)하면, GotAPI 서버(121)는 플러그인(130)에 3D 프린터의 정보를 요청(S570)하고, 플러그인(130)은 DWAPI-1 인터페이스를 통해 3D 프린터의 정보를 획득한다(S580).

웹앱(110)에서 GotAPI 서버(121)를 통해 콘텐츠 서비스 찾기를 요청(S590, S600)하면, 플러그인(130)은 DWAPI-2 인터페이스를 통해 외부서버에 서비스 찾기를 요청한다. 이때, 웹앱과 플러그인(130) 사이에는 GotAPI 인증서버(122)를 통해 인증이 이루어져 있으나, 플러그인(130)과 콘텐츠 서버(300) 사이에는 인증관계가 없으므로, DWAPI-2 인터페이스를 통해 인증을 수행한다(S610). 여기서 인증의 방법은 웹 서비스를 사용할 때 인증을 위한 일반적인 방법인 사용자ID/패스워드를 사용할 수도 있고, 소셜 서비스에서 많이 사용중인 OAuth를 사용할 수도 있다.

인증이 완료되어 플러그인(130)과 콘텐츠 서버(300) 사이에 인증관계가 성립되면, 콘텐츠 서버(300)에서 3D 프린트 가능한 파일 DB 서비스를 플러그인(130)에 전달(S620)하고, 웹앱(110)은 플러그인(130)을 통해 특정 3D 콘텐츠의 프린트를 실행한다(S630). 그러면, 플러그인(130)은 DWAPI-2를 통해 사용할 3D 프린터(200)가 콘텐츠 서버(300)에 연결할 수 있는 인증 토큰의 발급을 요청(S640)하고, 콘텐츠 서버(300)가 인증토큰을 플러그인(130)에게 발급(S650)하면, 플러그인(130)은 인증토큰을 DWAPI-1 인터페이스를 통해 3D 프린터(200)에 전달한다(S660). 3D 프린터(200)는 플러그인(130)으로부터 3D 프린팅 명령과 함께 인증 토큰을 전달받고, 3D 프린터(200)와 콘텐츠 서버(300) 사이의 인터페이스인 DWAPI-3을 통해 토큰을 전달하여 콘텐츠 서버(300)로부터 인증을 받는다(S670). 이후 DWAPI-2로부터 받은 프린팅 명령에 따라 DWAPI-3인터페이스를 통해 콘텐츠 서버(300)로부터 3D 프린팅을 위한 파일을 전송받고 3D 프린팅을 개시한다(S680).

이후 3D 프린터(200)는 DWAPI-1 인터페이스를 통해 주기적으로 프린팅 현황정보를 플러그인(130)으로 전달하고, 플러그인(130)은 이 정보를 GotAPI서버를 통해 웹앱으로 전달하여 웹앱 사용자가 현재 진행중인 3D 프린팅에 대한 정보를 열람할 수 있도록 한다.

전술한 DWAPI-1,2,3 인터페이스 각각의 주요 구성은 하기의 <표 1> 내지 <표 3>과 같다.

인터페이스	기능
PLN-3DP Authentication	플러그인과 3D 프린터 사이의 인증
Service Discovery	3DP의 서비스정보 검색
One-shot measuring	3DP 현재상태정보를 온디멘드(on-demand)로 가져옴 - 3DP의 구성정보: 모델명, 메모리, 프린팅방식, 단말특성정보 - 프린터 동작상태: 정상/비정상, 온도, 필라멘트 잔존비율, 오류내용 - 프린팅 리스트: 사용자명, 작업명, 작업시작시간, 예상종료시간, 작업비율 프린트 베드 및 노즐 예열, 베드의 수평 확인
Asynchronous measuring	3DP 상태정보가 변경되었을 때 통보
Service Connecting	3DP를 연결할 클라우드서비스를 설정 연결 URL, 연결서비스기능, 3DP-SVR Authentication Token
3D Printing Command	3DP의 프린팅 명령을 전달한다. 프린팅의 개시, 중지, 취소, 재개시 등의 명령 전달

인터페이스	기능
PLN-SVC Authentication	UserID/Password 또는 OAuth
Service Discovery	콘텐츠서버 서비스정보 검색
One-shot measuring	콘텐츠서버의 현재 상태정보를 온디멘트로 가져옴 - 콘텐츠 리스트 및 사용조건 콘텐츠 서버의 동작상태: 시스템 부하, 메모리, 지원하는 3D 프린터의 종류, 3D 모델의 G-Code 변환 방법 등
Asynchronous measuring	콘텐츠 서버와 연결된 3DP의 상태가 변경되었을 때 통보
Authentication Token Request	콘텐츠 서버에 사용자의 3DP가 인증될 수 있도록 전달할 Authentication Token의 발급을 요청
3D G-Code Option Setting	3D 모델을 G-Code로 변환하기 위한 옵션값의 설정 - 품질: 레이어 높이(mm), 표층두께(mm), 리트랙션 - 채움: 상하면 두께(mm), 채움밀도(%) - 프린트 속도 및 온도: 프린트속도, 노즐온도, 베드온도 - 지지대 형태: 없음/일부/전부 - 바닥면 유형: 강/중간/약접착 필라멘트: 직경, 투입흐름

인터페이스	기능
3DP-SVC Authentication	Authentication Token을 통한 인증
Contents Request	3D 프린팅 콘텐츠 요청
Contents Download	3D 프린트를 위한 G-code 다운로드

본 발명의 시장성(상용화 가능성 및 시장규모) 관점에서 살펴보면, 스마트폰을 사용한 서비스의 사용이 증가하는 추세에서 현재 기술에서 3D 프린터를 장소에 구애받지 않고 모바일 기기로 사용할 수 있는 서비스를 제공하여 3D 프린터의 사용을 활성화하고, 3D 프린터와 관련된 클라우드 서비스를 신규로 제공하여 시장을 창출, 선점할 수 있다.

Claims

사용자 단말이 DWAPI-1 인터페이스를 통해 3D 프린터의 서비스 찾기 및 서비스 프린터의 정보 획득을 수행하는 단계와,
사용자 단말이 DWAPI-2 인터페이스를 통해 클라우드 서비스를 제공하는 콘텐츠 서버에 접속하여 3D 프린트 가능한 파일 데이터를 획득하는 단계와,
사용자 단말이 3D 프린터가 DWAPI-3 인터페이스를 통해 콘텐츠 서버에 접속하여 3D 프린팅 재구성 파일을 다운로드하고 프린팅하도록 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 클라우드 환경에서의 3 방향 인증을 이용한 3D 프린팅 방법.