KR20180133746A - stereo lithography method for solid structure and apparatus thereof - Google Patents

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KR20180133746A
KR20180133746A KR1020170070985A KR20170070985A KR20180133746A KR 20180133746 A KR20180133746 A KR 20180133746A KR 1020170070985 A KR1020170070985 A KR 1020170070985A KR 20170070985 A KR20170070985 A KR 20170070985A KR 20180133746 A KR20180133746 A KR 20180133746A
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이대석
장현석
하영명
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주식회사 씨에이텍
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Abstract

To improve molding accuracy, the present invention provides a stereolithography method for a 3d structure, wherein the method comprises the following steps: a first step in which modeling data corresponding to the 3d structure is divided depending on a predetermined lamination thickness, and a molded pixel for irradiating hardening light and an unmolded pixel for shielding the hardened light are divided depending on a substantially formed region of each divided sectional layer, thereby setting a layer image; a second step of gradating each of the formed pixels so that the luminous intensity distribution of an image formation in which the layer image is displayed is compensated; and a third step of sequentially displaying the processed layer images on the upper part of the image to form each cross-sectional layer corresponding to the 3d structure.

Description

3차원 구조물의 광조형 방법 및 장치{stereo lithography method for solid structure and apparatus thereof}[0001] The present invention relates to a stereolithography method and apparatus for stereolithography,

본 발명은 3차원 구조물의 광조형 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조형 정밀성이 향상되는 3차원 구조물의 광조형 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a stereolithography method and apparatus for a three-dimensional structure, and more particularly, to a stereolithography method and apparatus for a three-dimensional structure with improved molding accuracy.

쾌속조형의 하나인 광조형법(SLA: StereoLithography Aperture)은 3차원 CAD 데이터의 변환을 통해 미세 두께의 단면 이미지를 생성한 후, 해당 단면 이미지를 선택적으로 통과하는 광을 액체상태의 광경화성 수지에 조사하여 미세 두께로 경화시키는 과정을 반복하여 한층씩 연속적으로 적층해 나가면서 3차원 CAD 데이터로 구현된 구조물을 제작하는 기술이다. SLA (StereoLithography Aperture), which is one of the rapid prototyping methods, generates a cross-sectional image of fine thickness through the conversion of three-dimensional CAD data and then irradiates light selectively passing through the cross-sectional image to a photo- And curing the material to a fine thickness, and repeatedly layering the materials one by one to fabricate a three-dimensional CAD data structure.

이와 같은 쾌속조형 기술은 마이크로/나노 산업분야에 적용되어 마이크로 초정밀부품, 정보/통신 기기, 의료기기 등을 제조하는데 사용되고 있다. Such rapid prototyping technology is applied to the micro / nano industry field and is used to manufacture micro-precision parts, information / communication equipment, medical equipment and the like.

상기와 같은 마이크로 쾌속조형 기술은 광경화성 수지로 가공재료가 한정되는 단점은 있으나, 복잡한 3차원 형상의 마이크로 구조물이나 마이크로 구조물을 형성하기 위한 폴리머 몰드(polymer mold) 등을 용이하게 제작할 수 있어 그 활용도가 증대되고 있는 추세이다.Although the microwave rapid prototyping technique described above has a disadvantage in that a working material is limited by a photo-curing resin, it is possible to easily produce a complicated three-dimensional microstructure or a polymer mold for forming a microstructure, Is increasing.

이때, 상기 쾌속조형장치는 경화를 위한 광의 공급 방법에 따라 이동하는 광의 주사에 의한 스캐닝(scanning)으로 조형이 이루어지는 스캔형과, 광의 전사에 의한 프로젝션으로 조형이 이루어는 전사형으로 구분되며, 최근에는 신속하면서도 정밀성형이 가능한 전사형의 쾌속조형장치가 널리 사용되고 있다. At this time, the rapid prototyping apparatus is divided into a scan type in which molding is performed by scanning by scanning light that moves according to a method of supplying light for curing, and a transfer type in which molding is performed by projection by transferring light, A rapid prototyping apparatus of the transfer type capable of rapid and precise forming is widely used.

이때, 전사형의 쾌속조형장치는 DMD칩 또는 LCD층이 내부에 구비된 DLP 등의 프로젝션장치를 이용하여, 기설정된 패턴으로 출력된 광을 광경화성 수지에 조사하는 방식을 사용하고 있다. At this time, the rapid prototyping apparatus of the transfer type employs a method of irradiating light output in a predetermined pattern to the photo-curing resin by using a projection apparatus such as a DLP having a DMD chip or an LCD layer therein.

그러나, 종래의 DLP 장치는 조사 가능한 범위가 15cm×15cm로 제한되어 있으며, 가공 범위 확대를 위해 조사 영역을 증가시키는 경우에는 조형의 정밀도가 급감하게 되므로, 주얼리 및 피규어 제작 등 적용 범위가 한정되는 문제점이 있었다.However, in the conventional DLP apparatus, the irradiation range is limited to 15 cm x 15 cm. In the case of increasing the irradiation area for enlarging the processing range, the accuracy of the molding is drastically reduced, and thus the range of application such as jewelery and figure production is limited .

특히, 조사 영역이 증가되면, 조사 영역 내의 위치별 광도 편차가 증가되므로 높은 광도의 경화광이 조사된 부분이 과경화되고, 낮은 광도의 경화광이 조사된 부분이 부경화됨에 따라 조형 정밀도가 감소될 뿐만 아니라, 층간 분리 현상으로 조형 강도 및 품질이 저하되는 문제점이 있었다. Particularly, when the irradiation region is increased, the light intensity deviation per position in the irradiation region is increased, so that the portion irradiated with the cured light of high light intensity is cured and the portion irradiated with the cured light of low light intensity is cured, In addition, there is a problem that molding strength and quality are deteriorated due to delamination phenomenon.

즉, 하나의 단면층이 높은 광도의 경화광과 낮은 광도의 경화광에 의해 경화되므로, 낮은 광도의 경화광을 기준으로 조사 내지 경화시간을 설정하는 경우, 높은 광도의 경화광이 조사되는 부분에서 경화영역이 주변으로 확장되어 단면 형상이 어그러지는 문제점이 있었다. That is, since one cross-section layer is cured by cured light of high light intensity and cured light of low light intensity, when setting the irradiation or curing time based on cured light of low light intensity, There is a problem in that the cross-sectional shape is distorted because the hardening region expands to the periphery.

또한, 높은 광도의 경화광을 기준으로 조사 내지 경화시간을 설정하는 경우에는 낮은 광도의 경화광이 조사되는 부분에서 경화영역이 협소화되어 형상의 어그러짐이 발생될 뿐만 아니라, 이전 단면층 또는 후속 단면층과의 결합력이 저하되는 등의 문제점이 있었다. In addition, in the case of setting the irradiation or curing time based on the cured light of high light intensity, not only the cured area is narrowed at the portion irradiated with the cured light of low lightness to cause the distortion of the shape, There is a problem that the bonding force with

한국 등록특허 제10-0251552호Korean Patent No. 10-0251552

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 조형 정밀성이 향상되는 3차원 구조물의 광조형 방법 및 장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a stereolithography method and apparatus of a three-dimensional structure with improved molding accuracy.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 3차원 구조물에 대응되는 모델링데이터가 기설정된 적층두께에 따라 분할되되, 분할된 각 단면층의 실질조형영역에 따라 경화광의 조사를 위한 조형픽셀과 상기 경화광의 차단을 위한 비조형픽셀이 구분되어 레이어이미지가 설정되는 제1단계; 상기 레이어이미지가 디스플레이되는 결상부의 영역별 광도분포가 보상되도록 상기 각 조형픽셀이 그라데이션 처리되는 제2단계; 및 상기 처리된 레이어이미지가 상기 결상부에 순차적으로 디스플레이되어 상기 3차원 구조물에 대응되는 각 단면층이 조형되는 제3단계를 포함하는 3차원 구조물의 광조형 방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a three-dimensional structure, the method comprising: dividing modeling data corresponding to a three-dimensional structure according to a predetermined lamination thickness, A first step in which a non-shaping pixel for blocking light is divided to set a layer image; A second step of gradating each of the formed pixels so that a luminous intensity distribution of an image forming unit in which the layer image is displayed is compensated; And a third step in which the processed layer image is sequentially displayed on the image forming part to form each cross-sectional layer corresponding to the three-dimensional structure.

여기서, 상기 제2단계는 상기 각 조형픽셀을 통해 출력되는 경화광의 광도편차가 기설정된 범위 이내로 보상되도록, 상기 결상부의 영역별 광도분포에 대응하여 각 픽셀의 회색조농도가 조절된 그레이스케일의 그라데이션이미지가 상기 레이어이미지에 오버렙되어 상기 각 조형픽셀이 상기 영역별 광도분포의 역치에 대응되는 명도분포로 보정되는 단계를 포함함이 바람직하다. Here, the second step may be a step of adjusting the gradation density of the grayscale image in which the grayscale concentration of each pixel is adjusted in correspondence with the distribution of luminosity for each region of the image forming unit so that the luminosity deviation of the cured light output through each of the shaping pixels is compensated within a predetermined range. Is overlaid on the layer image so that each of the formed pixels is corrected to a brightness distribution corresponding to a threshold value of the brightness distribution of each region.

그리고, 상기 제2단계는 상기 처리된 레이어이미지의 조형픽셀 최소명도가 상기 결상부에서 조형되는 조형재료의 경화임계값을 초과하도록 상기 결상부의 최대광도 및 최소광도 간 편차에 따라 상기 회색조농도의 최대값이 설정되는 단계를 포함함이 바람직하다. The second step may further include a step of adjusting the maximum gray level of the formed image so that the minimum color tone of the shaped pixels of the processed layer image exceeds a setting threshold of the molding material to be formed in the color image, And a value is set.

한편, 본 발명은 3차원 구조물에 대응되는 모델링데이터를 기설정된 적층두께에 따라 분할하되, 분할된 각 단면층의 실질조형영역에 따라 경화광의 조사를 위한 조형픽셀과 상기 경화광이 차단되는 비조형픽셀을 구분하여 레이어이미지를 설정하는 단면이미지생성부; 상기 각 조형픽셀을 통해 출력되는 경화광의 광도편차가 기설정된 범위 이내로 보상되도록 상기 레이어이미지가 디스플레이되는 결상부의 영역별 광도분포에 대응하여 각 픽셀의 회색조농도가 조절된 그레이스케일의 그라데이션이미지를 설정하고, 상기 레이어이미지 및 상기 그라데이션이미지의 오버렙을 통해 상기 각 조형픽셀을 상기 영역별 광도분포의 역치에 대응되는 명도분포로 보정 처리하는 광도보정부; 상기 3차원 구조물에 대응되는 각 단면층이 조형되도록 상기 보정 처리된 레이어이미지를 상기 결상부에 순차 디스플레이하는 이미지출력부; 내부에 조형재료가 저장되는 수용공간이 형성되되 상기 조형재료가 경화되도록 상기 이미지출력부와 대향 배치되는 일측에 상기 결상부가 형성되는 경화수조; 및 상기 결상부를 커버하도록 배치되어 조형된 단면층이 결합되되, 상기 단면층의 적층 방향으로 순차 이동되는 조형스테이지를 포함하는 3차원 구조물의 광조형 장치를 제공한다. According to the present invention, the modeling data corresponding to the three-dimensional structure is divided according to the predetermined lamination thickness, and the shape pixels for irradiating the hardening light and the non- A cross-sectional image generation unit for setting a layer image by dividing pixels; A gradation image of a gray scale in which the grayscale concentration of each pixel is adjusted in correspondence with the distribution of luminous intensity for each area of the image forming section in which the layer image is displayed is set so that the luminous intensity deviation of the cured light outputted through each of the formed pixels is compensated within a predetermined range An optical walker for correcting each of the formed pixels by a brightness distribution corresponding to a threshold value of the luminous intensity distribution of each region through the layer image and the overlay of the gradation image; An image output unit sequentially displaying the corrected layer images on the image formation unit so that each cross-sectional layer corresponding to the three-dimensional structure is formed; A curing water tank in which a filling space is formed in which a molding material is stored, and the image forming unit is formed on one side of the image output unit opposite to the image output unit so that the molding material is cured; And a shaping stage which is arranged to cover the image forming portion and is formed and which is sequentially moved in the stacking direction of the sectional layers.

그리고, 상기 광도보정부는 상기 보정된 레이어이미지의 조형픽셀 최소명도가 상기 조형재료의 경화임계값을 초과하도록 상기 결상부의 최대광도 및 최소광도 간 편차에 따라 회색조농도의 최대값을 설정함이 바람직하다. It is preferable that the optical walker sets the maximum value of the grayscale concentration according to the deviation between the maximum luminosity and the minimum luminosity of the image forming portion so that the minimum shaping pixel of the corrected layer image exceeds the setting threshold of the molding material Do.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다. Through the above solution, the present invention provides the following effects.

첫째, 그라데이션 처리된 레이어이미지를 통해 결상부에 조사되는 경화광의 중앙부 및 외곽부 간 편차가 감소되므로 부분적인 과경화 또는 부경화 없이 조형재료가 균일한 속도로 경화될 수 있으며, 각 단면층의 정확한 조형이 가능하되 인접한 단면층 간 구조적인 안정성이 개선됨에 따라 장치의 조형 정밀성 및 품질이 개선될 수 있다. First, since the deviation between the central part and the outer part of the cured light irradiated onto the image is reduced through the graded layer image, the molding material can be cured at a uniform speed without partial curing or curing, As molding is possible, structural stability between adjacent cross-sectional layers is improved, the precision and quality of molding of the device can be improved.

둘째, 렌즈, 반사미러 등의 표면 곡률을 조절하는 광학장치와 달리, 각 조형픽셀에 대한 직접적인 명도제어를 통해, 출력되는 경화광의 세기가 하나의 픽셀에 대응되는 미세영역별로 정확하고 용이하게 조절될 수 있으므로 장치의 조형 정밀성이 개선됨과 동시에 별도의 광학장치가 불필요한 컴팩트한 구조로 장치의 경제성 및 생산성이 개선될 수 있다. Second, unlike optical devices that control the surface curvature of a lens, a reflective mirror, or the like, the intensity of the output curing light is precisely and easily adjusted for each fine region corresponding to one pixel through direct brightness control for each formed pixel So that the molding precision of the device can be improved and the economical efficiency and productivity of the device can be improved with a compact structure requiring no separate optical device.

셋째, 상기 결상부의 영역별 광도분포에 따라 하나의 그라데이션이미지가 설정되면, 오버렙과 같은 단순한 이미지 처리과정을 통해 복수의 레이어이미지에 대한 명도 조절 과정이 신속하게 수행될 수 있으며, 상기 결상부의 영역별 광도분포를 검출하여 그라데이션이미지를 설정하기만 하면 광원의 종류, 조사면적 등의 다양한 조형조건에 호환 적용될 수 있어 장치의 호환성 및 효율성이 개선될 수 있다. Third, if one gradation image is set according to the luminous intensity distribution of each image forming region, the brightness adjusting process for a plurality of layer images can be performed quickly through a simple image processing process such as overreproduction, It can be applied to various molding conditions such as the type of the light source and the irradiation area by simply setting the gradation image by detecting the astigmatism distribution so that the compatibility and efficiency of the apparatus can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 장치를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 장치를 나타낸 블록도.
도 4a 및 도 4b, 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 방법에서 레이어이미지의 처리과정을 나타낸 예시도.
1 is a flowchart illustrating a stereolithography method of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a three-
3 is a block diagram illustrating a stereolithography apparatus for a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A, 4B, and 4C are views illustrating a process of processing a layer image in a stereolithography method of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 방법 및 장치를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and apparatus for stereolithography of a three-dimensional structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 장치를 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 장치를 나타낸 블록도이며, 도 4a 및 도 4b, 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 방법에서 레이어이미지의 처리과정을 나타낸 예시도이다. FIG. 1 is a flowchart illustrating a stereolithography method of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exemplary view illustrating a stereolithography apparatus for a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention. 4A, 4B and 4C are views illustrating a process of processing a layer image in a stereolithography method of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 1 내지 도 4c에서 보는 바와 같이, 상기 광조형 장치(100)는 단면이미지생성부(52), 광도보정부(53), 이미지출력부(30), 경화수조(10), 조형스테이지(40), 그리고 조형제어부(51)를 포함한다. 1 to 4C, the stereolithography apparatus 100 includes a cross-sectional image generation unit 52, a light walking unit 53, an image output unit 30, a curing water tank 10, a molding stage 40 ), And a shaping control unit (51).

여기서, 상기 경화수조(10)는 내부에 조형재료(r)가 저장되는 수용공간이 형성되되, 일면부(11)가 투영성 소재로 구비된다. Here, the curing water tank 10 has a receiving space in which the molding material r is stored, and the one side 11 is provided as a translucent material.

상세히, 상기 조형재료(r)는 광경화성 수지, 분말 수지 등과 같이 유동성을 갖는 액체 또는 고체분말 상태에서 일정한 파장의 광을 통해 경화 또는 소결되어 소정의 형상으로 고정 및 조형되는 다양한 소재로 구비될 수 있으며, 이하에서는 상기 조형재료(r)가 광경화성 수지로 구비된 경우를 예로써 설명한다. In detail, the molding material (r) may be made of various materials such as a photo-curable resin, a powder resin, etc., which are hardened or sintered through a light having a fluidity or a solid powder state, Hereinafter, the case where the molding material (r) is made of a photo-curing resin will be described as an example.

그리고, 상기 일면부(11)는 상기 이미지출력부(30)의 광출력방향과 대향되는 부분을 의미하며, 도시된 바와 같이 이미지출력부(30)가 경화수조(10)의 하부에 배치되어 상측으로 경화광을 출력하는 경우에는 상기 경화수조(10)의 하면부가 투영성 재질로 구비됨이 바람직하다. As shown in the figure, the image output unit 30 is disposed at the bottom of the curing water tank 10, and the image output unit 30 is disposed at the upper side It is preferable that the lower surface of the curing water tank 10 is made of a translucent material.

이때, 상기 수용공간의 내부 일측에는 결상부(c)가 형성되되, 상기 결상부(c)는 상기 이미지출력부(30)를 통해 출력된 이미지가 실질적으로 복원되어 표시되는, 이미지의 디스플레이 대상영역을 의미한다. At this time, a concave portion (c) is formed on one side of the receiving space, and the concave portion (c) .

여기서, 상기 결상부(c)는 입사된 광의 파장, 조형재료(r) 및 경화수조(10)의 광투과성 등에 따라 상이한 위치에 형성될 수 있으나, 대부분의 경우 상기 이미지출력부(30)와 인접한 수용공간의 하부측에 형성된다. 이때, 상기 결상부(c)에 위치된 조형재료(r)가 디스플레이된 이미지에 대응되는 형상으로 조형될 수 있다. The image formation part c may be formed at a different position depending on the wavelength of the incident light, the molding material r and the light transmittance of the curing water tank 10, but in most cases, And is formed on the lower side of the accommodation space. At this time, the molding material (r) positioned at the image portion (c) may be formed into a shape corresponding to the displayed image.

그리고, 상기 조형스테이지(40)는 상기 결상부(c)를 커버하도록 배치되어 상기 조형된 조형재료(r)가 결합된다. 상세히, 상기 이미지출력부(30)는 조형하고자 하는 3차원 구조물이 기설정된 적층방향으로 분할된 상태에서 분할된 각 단면층에 대응되는 이미지를 출력한다. 즉, 상기 이미지출력부(30)는 상기 조형재료(r)의 조형을 위한 파장의 경화광을 상기 단면층에 대응되는 이미지 형태로 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 결상부(c)에는 각 단면층에 대응되는 이미지가 디스플레이되며, 디스플레이된 이미지에 따라 경화광이 공급되어 상기 결상부(c)의 조형재료(r)가 디스플레이된 이미지에 대응되는 단면층의 형상으로 조형될 수 있다. Then, the molding stage 40 is arranged to cover the forming portion c so that the molded molding material r is engaged. In detail, the image output unit 30 outputs an image corresponding to each divided sectional layer in a state where a three-dimensional structure to be formed is divided in a predetermined stacking direction. That is, the image output unit 30 may output cured light having a wavelength for shaping the molding material (r) in the form of an image corresponding to the cross-sectional layer. Accordingly, the image corresponding to each cross-sectional layer is displayed on the image part (c), and curing light is supplied according to the displayed image so that the molding material (r) of the image part (c) It can be formed into the shape of a cross-sectional layer.

여기서, 상기 조형스테이지(40)는 하면부(41)가 상기 결상부(c)의 상부를 커버하도록 배치되며, 상기 단면층은 상기 조형스테이지(40)의 하면부(41)에 일체로 결합되며 조형된다. 이때, 상기 조형스테이지(40)는 구동수단(42)에 연결되어 이동되되 각 단면층의 조형 완료시마다 단면층의 적층방향으로 순차 이동될 수 있다. The molding stage 40 is disposed such that the lower surface portion 41 covers the upper portion of the forming portion c and the sectional layer is integrally joined to the lower surface portion 41 of the molding stage 40 It is shaped. At this time, the molding stage 40 is connected to the driving means 42, and can be sequentially moved in the lamination direction of the cross-sectional layers at the completion of molding of the cross-sectional layers.

즉, 기조형된 단면층은 조형스테이지(40)와 함께 이동되어 결상부(c)의 상부에 위치되며, 후속 단면층은 선행 조형된 단면층에 일체로 결합되도록 조형되고, 이러한 과정이 반복됨에 따라 복수의 단면층이 상호 연결되도록 조형되어 하나의 완결된 3차원 구조물이 형성될 수 있다. That is, the patterned cross-section layer is moved with the molding stage 40 to be positioned on top of the concave portion c, and the subsequent cross-sectional layer is shaped to be integrally joined to the previously formed cross-sectional layer, A single finished three-dimensional structure can be formed so that a plurality of cross-sectional layers are interconnected.

이때, 상기 조형제어부(51)는 상기 단면이미지생성부(52) 및 상기 광도보정부(53)를 통한 이미지 생성 및 보정, 보정된 이미지에 따른 이미지출력부(30)의 출력 및 조형스테이지(40)의 이동과 같은 제반 조형 공정이 순차 반복되도록 연속적으로 제어할 수 있다. At this time, the shaping control unit 51 performs image generation and correction through the sectional image generating unit 52 and the optical walking unit 53, output of the image output unit 30 according to the corrected image, ) Can be successively controlled so that all molding processes such as the movement of the molds are sequentially repeated.

여기서, 상기 조형제어부(51)는 3차원 조형장치(100)를 제어하는 제어모듈을 의미한다. 또한, 상기 단면이미지생성부(52)는 모델링데이터를 해석하여 적층 조형에 적합한 복수의 레이어이미지(1)를 설정하는 이미지처리모듈을 의미하고, 상기 광도보정부(53)는 상기 레이어이미지(1)를 보정 처리하는 이미지보정모듈을 의미한다. 이때, 각 모듈은 독립된 기능에 따라 분류된 것으로 조형제어부(51), 단면이미지생성부(52), 광도보정부(53)는 하나의 프로세서 내에 구비되거나 상호 독립된 복수의 프로세서 내에 구비되는 것도 가능하다. Here, the molding controller 51 refers to a control module that controls the three-dimensional molding device 100. The optical walk section 53 refers to the layer image 1 (hereinafter, referred to as " layer image 1 ") for analyzing the modeling data to set a plurality of layer images 1 suitable for laminate shaping, ) Of the image correction module. In this case, each module is classified according to an independent function. The molding control unit 51, the sectional image generating unit 52, and the light walking unit 53 may be provided in one processor or may be provided in a plurality of independent processors .

한편, 상기 단면이미지생성부(52)는 3차원 구조물에 대응되는 모델링데이터를 기설정된 적층두께에 따라 분할하되, 분할된 각 단면층의 실질조형영역에 따라 경화광의 조사를 위한 조형픽셀(1a)과 상기 경화광이 차단되는 비조형픽셀(1b)을 구분하여 레이어이미지(1)를 설정한다. 즉, 도 2 내지 도 4a를 참조하면, 상기 레이어이미지(1)는 상기 모델링데이터가 적층 조형을 위해 기설정된 적층 방향으로 복수 분할된 상태에서 분할된 각 단면층을 나타낸 이미지를 의미한다. The sectional image generating unit 52 divides the modeling data corresponding to the three-dimensional structure according to a predetermined lamination thickness, and forms the shaping pixel 1a for irradiating the cured light according to the substantial shaping regions of the divided sectional layers. And the unshaped pixel 1b, in which the cured light is blocked, to thereby set the layer image 1. That is, referring to FIG. 2 to FIG. 4A, the layer image (1) refers to an image showing each sectional layer divided in a state where the modeling data is divided into a plurality of layers in a predetermined stacking direction for laminate molding.

여기서, 상기 적층두께는 하나의 단면층이 형성되는 두께를 의미하며, 조형 정밀도 향상을 위해 미세한 두께로 설정되되, 조형재료(r)의 반응민감도, 경화속도, 경화광의 침투깊이 등을 고려하여 조절될 수 있다. Here, the lamination thickness means a thickness at which one cross-sectional layer is formed, and is set to a fine thickness in order to improve molding precision, and is adjusted by considering the reaction sensitivity of the molding material (r), the curing rate, .

그리고, 상기 조형픽셀(1a)은 실질적인 단면층의 형상을 나타내는 백색부분으로, 실질적으로 경화광이 출력되는 영역을 의미한다. 또한, 상기 비조형픽셀(1b)은 단면층의 외곽영역을 나타낸 흑색부분으로, 경화광의 출력이 제한 또는 차단되는 영역을 의미한다. The shaping pixel 1a is a white portion indicating the shape of the substantial cross-sectional layer, and means a region where substantially cured light is output. In addition, the un-shaped pixel 1b is a black portion indicating an outer region of the cross-sectional layer, and means an area where the output of the cured light is restricted or blocked.

즉, 상기 레이어이미지(1)는 복수의 조형픽셀(1a)과 복수의 비조형픽셀(1b)로 구성된 흑백이미지를 의미하며, 각 조형픽셀(1a)을 통해 경화광이 출력되어 상기 결상부(c)로 조사되면, 상기 결상부(c)에 상기 단면층에 대응되는 레이어이미지(1)가 디스플레이될 수 있다. That is, the layer image 1 means a monochrome image composed of a plurality of forming pixels 1a and a plurality of unshaped pixels 1b, and cured light is output through each forming pixel 1a, c, a layer image (1) corresponding to the cross-sectional layer may be displayed on the image portion (c).

이때, 상기 결상부(c)의 조형재료(r)는 상기 조형픽셀(1a)에 대응되도록 출력된 경화광을 공급받아 상기 단면층에 대응되는 형상으로 조형될 수 있다. At this time, the molding material (r) of the concave portion (c) may be formed into a shape corresponding to the cross-sectional layer by receiving the cured light outputted to correspond to the molding pixel 1a.

한편, 상기 광도보정부(53)는 상기 레이어이미지(1)가 디스플레이되는 결상부(c)의 영역별 광도분포가 보상되도록 각 조형픽셀(1a)을 그라데이션(gradation) 처리한다. 이때, 상기 이미지출력부(30)는 상기 보정 처리된 레이어이미지(3)를 상기 결상부(c)에 순차 디스플레이한다. Meanwhile, the optical walk unit 53 performs gradation processing on each of the formed pixels 1a so that the luminous intensity distribution of each of the regions of the image portion (c) in which the layer image (1) is displayed is compensated. At this time, the image output unit 30 sequentially displays the corrected layer image 3 on the image portion c.

상세히, 상기 이미지출력부(30)는 경화광을 방출하는 내부광원(31)과, 상기 내부광원(31)의 출력 형상을 제어하는 패터닝부(32)로 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 보정 처리된 레이어이미지(3)에 대응되도록 출력된 경화광이 상기 결상부(c)를 따라 한번에 조사될 수 있으며, 하나의 단면층이 일체로 조형될 수 있다. In detail, the image output unit 30 may include an internal light source 31 for emitting curing light and a patterning unit 32 for controlling an output shape of the internal light source 31. Accordingly, the cured light outputted to correspond to the corrected layer image 3 can be irradiated at once along the image portion (c), and one sectional layer can be integrally formed.

이때, 상기 패터닝부(32)는 복수의 배열된 각각의 반사각도에 따라 픽셀별 출력광도(output light intensity)가 조절되며 이미지를 출력하는 DMD칩(digital mirror device chip)로 구비될 수 있으며, 복수의 배열된 각각의 투과율에 따라 픽셀별 출력광도가 조절되어 이미지를 출력하는 LCD(liquid crystal display) 등으로 구비되는 것도 가능하다. 이하에서는, 상기 내부광원(31)으로 방출된 경화광이 이미지로 출력될 때 광량 저하가 최소화되도록 상기 패터닝부(32)가 DMD칩으로 구비되는 것을 예로써 도시 및 설명한다. In this case, the patterning unit 32 may be a DMD chip (digital mirror device chip) that adjusts an output light intensity for each pixel according to a plurality of arranged reflection angles and outputs an image, And a liquid crystal display (LCD) for outputting an image by adjusting the output luminous intensity of each pixel according to the respective transmissivities of the light sources. Hereinafter, the patterning unit 32 is provided as a DMD chip so as to minimize the amount of light when the cured light emitted to the internal light source 31 is outputted as an image.

이때, 상기 내부광원(31)으로부터 방출된 경화광은 중앙부로 갈수록 광도(광세기, light intensity)가 높고, 외곽측으로 갈수록 광도가 낮은 가우스 분포에 대응되는 광도분포를 갖는다. 따라서, 상기 각 조형픽셀(1a)에 대응되도록 패터닝된 패터닝부(32)를 거쳐 출력되는 경화광 및 상기 결상부(c)에 조사되는 경화광 역시 중앙부로 갈수록 광도가 높고 외곽측으로 갈수록 낮은 광도를 갖는다. At this time, the cured light emitted from the internal light source 31 has a luminous intensity distribution corresponding to a Gauss distribution with a high luminous intensity (light intensity) toward the center and a low luminous intensity toward the outside. Accordingly, the cured light output through the patterned patterning portion 32 corresponding to each of the formed pixels 1a and the cured light emitted to the imaging portion c has a higher light intensity towards the center and a lower light intensity towards the outer side .

여기서, 상기 결상부(c)는 상기 패터닝부(32) 전체면적이 백색 조형픽셀(1a)로 패터닝된 상태에서 출력된 경화광이 조사되는 최대조사영역을 의미하며, 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포 역시 가우스 분포에 대응되는 광도분포를 가진다. Here, the image portion (c) refers to a maximum irradiated region irradiated with the cured light output in a state where the entire area of the patterning portion 32 is patterned with the white color forming pixel 1a, The light intensity distribution by region also has a light intensity distribution corresponding to the Gaussian distribution.

즉, 상기 결상부(c)에 조사된 경화광의 광도는 중앙영역에서 높고 외곽영역에서 낮으므로, 결상부(c)의 각 부분별 광도에 편차가 형성된다. That is, since the luminous intensity of the cured light irradiated on the image portion (c) is high in the central region and low in the outer region, a deviation is formed in the luminous intensity of each portion of the image portion (c).

이때, 그라데이션 처리는 상기 레이어이미지(1) 내의 각 조형픽셀(1a)에 대한 농담이 조절된다는 의미로, 각 조형픽셀(1a)별로 밝고 어두움의 정도가 조절되어 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포가 보상될 수 있다. At this time, the gradation processing means that the density of each of the shaping pixels 1a in the layer image 1 is adjusted, and the degree of lightness and darkness of each shaping pixel 1a is adjusted, The light intensity distribution can be compensated.

즉, 낮은 명도로 어둡게 조절된 조형픽셀을 통해 결상부(c)로 출력되는 경화광의 세기가 감소되되, 높은 명도로 밝은 상태를 유지하는 조형픽셀을 통해서는 출력되는 경화광의 세기가 유지되므로 명도가 조절된 각 조형픽셀에 따라 결상부(c)로 출력되는 경화광의 영역 간 광도편차가 감소될 수 있다. That is, the intensity of the hardening light output to the image formation part (c) is reduced through the darkened modified pixel at a low brightness, but the intensity of the hardening light outputted is maintained through the molding pixel maintaining a bright state with a high brightness, The inter-region luminous intensity deviation of the cured light output to the image formation portion (c) can be reduced in accordance with each adjusted shaping pixel.

이에 따라, 상기 결상부(c)의 각 영역에서 조형재료(r)의 경화속도 및 경화품질이 균일화될 수 있으며, 부분적인 과경화 또는 부경화 없이 정확한 형상의 단면층이 조형되되 복수의 단면층이 안정적으로 연결될 수 있으므로 장치의 조형 품질 및 정밀성이 개선될 수 있다. Accordingly, the curing speed and the curing quality of the molding material (r) can be made uniform in each region of the forming portion (c), and a precise sectional layer is formed without partial curing or curing, Can be stably connected, so that the molding quality and precision of the device can be improved.

또한, 광원 자체 또는 패터닝부(32)를 거쳐되는 방출되는 경화광의 영역별 광량을 조절하기 위한 렌즈, 반사미러 등과 같은 별도의 광학장치 없이도 출력되는 이미지 자체의 영역/픽셀별 직접적인 명도 조절을 통해 출력되는 경화광의 영역 간 광도편차가 감소되도록 보상될 수 있으므로 장치의 조형 정밀성이 개선되면서도, 컴팩트한 구조를 통해 장치의 경제성 및 생산성이 동시에 개선될 수 있다. Also, without any additional optical device such as a lens for adjusting the amount of light emitted by the light source itself or the patterned portion 32 for the emitted cured light, a mirror for reflecting light, or the like, Can be compensated so that the light intensity deviation between regions of the cured light can be compensated so that the molding precision of the device is improved and the economical efficiency and productivity of the device can be simultaneously improved through the compact structure.

이와 함께, 렌즈, 반사미러 등의 표면 곡률을 조절하는 광학장치와 달리, 각 조형픽셀(1a)별 명도 제어를 통해 출력되는 경화광의 세기가 하나의 픽셀에 대응되는 미세영역별로 정밀한 조절이 가능하면서도 GSDF(grayscale standard display function), RGB, HSV 등과 같은 이미지 함수값을 디지털 제어하여 용이한 조절이 가능하다. In addition, unlike the optical device that adjusts the surface curvature of a lens, a reflective mirror, etc., the intensity of the hardening light output through the brightness control for each molding pixel 1a can be precisely adjusted for each fine region corresponding to one pixel It is possible to easily control image function values such as GSDF (grayscale standard display function), RGB, and HSV by digital control.

한편, 상기 광도보정부(53)는 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포에 따라 각 픽셀의 회색조농도가 조절된 그레이스케일(gray scale)의 그라데이션이미지(2)를 설정한다. 그리고, 상기 각 조형픽셀을 통해 출력되는 경화광의 영역 간 광도편차가 기설정된 범위 이내로 감소되도록 상기 레이어이미지(1) 및 상기 그라데이션이미지(2)의 오버렙을 통해 상기 각 조형픽셀(1a)을 상기 광도분포의 역치에 대응되는 명도분포로 보정 처리한다. On the other hand, the optical walk unit 53 sets a gradation image 2 of a gray scale in which the grayscale concentration of each pixel is adjusted according to the luminous intensity distribution of each of the regions (c). Then, the respective shaping pixels (1a) are arranged on the overlay of the layer image (1) and the gradation image (2) so that the light intensity deviation between the regions of the cured light output through the respective shaping pixels is reduced to within a predetermined range Correction processing is performed with a brightness distribution corresponding to the threshold value of the luminous intensity distribution.

즉, 상기 광도보정부(53)를 통해 보정된 레이어이미지(3)가 상기 이미지출력부(30)로 전송되면, 상기 이미지출력부(30)의 광출력면적(33)에서 출력되는 경화광의 영역 간 광도편차가 감소될 수 있다. 이때, 광도편차는 비조형픽셀(1b)을 제외한 부분에서 영역 간 광도편차를 의미한다. That is, when the corrected layer image 3 is transmitted to the image output unit 30 through the optical walk unit 53, the area of the cured light output from the light output area 33 of the image output unit 30 The light intensity variation can be reduced. At this time, the light intensity deviation means a light intensity deviation between regions in a portion excluding the unshaped pixel 1b.

상세히, 도 2 내지 도 4b를 참조하면, 상기 그라데이션이미지(2)는 상기 이미지출력부(30)의 전체 광출력면적(33)을 커버하는 크기로 구비될 수 있다. 2 to 4B, the gradation image 2 may have a size covering the entire light output area 33 of the image output unit 30. [

그리고, 상기 그라데이션이미지(2)는 상기 이미지출력부(30)의 전체 광출력면적(33)을 통해 백색픽셀이 출력되는 기준상태에서 광출력면적(33) 또는 결상부(c)의 영역별 광도분포에 대응되는 분포를 갖도록 각 픽셀의 회색조농도가 설정됨이 바람직하다. 즉, 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포에 비례하는 분포를 갖도록 상기 그라데이션이미지(2)의 픽셀별 회색조농도가 설정됨이 바람직하다. The gradation image 2 has a luminous intensity per area of the light output area 33 or the coloring part c in a reference state in which white pixels are output through the entire light output area 33 of the image output part 30, It is preferable that the grayscale concentration of each pixel is set so as to have a distribution corresponding to the distribution. That is, it is preferable that the grayscale concentration for each pixel of the gradation image 2 is set to have a distribution proportional to the distribution of luminosity for each region of the image portion (c).

이때, 상기 그라데이션이미지(2)은 기준상태에서 광도가 높은 중앙부로 갈수록 짙은 농도의 회색픽셀을 갖되, 기준상태에서 광도가 낮은 외곽측으로 갈수록 회색조농도가 낮아지며 광도가 가장 낮은 부분에서 백색픽셀을 갖도록 설정된다. At this time, the gradation image (2) has gray pixels of a darker concentration toward the central portion with a higher light intensity in the reference state, and the gray scale concentration decreases as the distance from the reference state to the lower outer region becomes lower. do.

그리고, 상기 레이어이미지(1)의 각 조형픽셀(1a)은 상기 그라데이션이미지(2)에서 상호 대응되는 영역의 각 픽셀이 오버랩되어 그라데이션 처리되며, 그라데이션 과정을 통해 보정 처리된 레이어이미지(3)가 상기 이미지출력부(30)를 통해 출력될 수 있다. Each of the formed pixels 1a of the layer image 1 overlaps each of the pixels of the corresponding area in the gradation image 2 and is subjected to gradation processing so that the layer image 3 corrected through the gradation process May be output through the image output unit (30).

이때, 상기 그라데이션이미지(2)의 각 픽셀은 상기 이미지출력부(30)의 광출력면적(33) 또는 결상부(c) 내의 디스플레이 영역을 기준으로 상호 매칭되는 조형픽셀(1a)에 오버렙됨이 바람직하다. 이에 따라, 흑백의 레이어이미지(1)가 그레이스케일의 레이어이미지(3)로 보정 처리될 수 있다. At this time, each pixel of the gradation image 2 is over-repaired to the formed pixel 1a which is mutually matched based on the light output area 33 of the image output unit 30 or the display area within the image formation area c desirable. Accordingly, the black and white layer image 1 can be corrected to the gray-scale layer image 3.

여기서, 도 4c를 참조하면, 상기 보정 처리된 레이어이미지(3)의 조형픽셀(3a)은 상기 결상부(c) 또는 광출력영역(33)의 광도분포에 대해 반전된 명도분포의 회색조로 전환되고, 비조형픽셀(3b)은 흑색으로 유지된다. 4C, the shaping pixel 3a of the corrected layer image 3 is switched to the grayscale of the reversed brightness distribution with respect to the luminous intensity distribution of the concave portion c or the light output region 33 And the unshaped pixel 3b is kept black.

예를 들어, 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포가 가우스 분포인 경우에, 상기 레이어이미지(3)의 조형픽셀(3a)은 픽셀별 명도분포가 역가우스 분포를 갖도록 보정될 수 있다. For example, in the case where the luminous intensity distribution per region of the image portion (c) is a Gaussian distribution, the shaped pixels 3a of the layer image 3 can be corrected so that the luminosity distribution per pixel has an inverse Gaussian distribution.

즉, 상기 보정처리된 레이어이미지(3)는 초기 광도분포가 높은 영역에서 어두운 명도의 회색 조형픽셀(3a)을 갖되, 초기 광도분포가 낮은 영역에서 밝은 명도의 회색 또는 백색 조형픽셀(3a)을 갖는다. 여기서, 초기 광도분포는 상기 이미지출력부(30)의 전체 광출력면적(33)을 통해 백색픽셀이 출력되는 기준상태에서 광출력면적(33) 또는 결상부(c)의 영역별 광도분포를 의미한다. That is, the corrected layered image (3) has a gray luminous pixel (3a) with a dark luminosity in a region with a high initial luminosity distribution, and a gray or white luminous luminous pixel (3a) . Herein, the initial luminous intensity distribution means a luminous intensity distribution per area of the light output area 33 or the coloring part (c) in the reference state in which white pixels are outputted through the total light output area 33 of the image output part 30 do.

그리고, 낮은 명도의 회색 조형픽셀(3a)을 통해 경화광의 광도가 저감되고, 높은 명도의 회색 또는 백색 조형픽셀(3a)을 통해 경화광의 광도가 유지 또는 소폭 저감된다. 즉, 보정 전 내부광원(31)의 영역별 광도편차로 인해 높은 광도를 갖는 부분은 보정 후 저명도의 회색 조형픽셀을 통해 광도가 감소되고, 보정 전 내부광원(31)의 영역별 광도편차로 인해 낮은 광도를 갖는 부분은 보정 후 고명도의 회색 또는 백색 조형픽셀을 통해 광도를 유지하게 된다. Then, the brightness of the cured light is reduced through the low-gray-scale gray-scale pixel 3a, and the brightness of the cured light is maintained or slightly reduced through the high-brightness gray or white-colored pixel 3a. In other words, the brightness of the portion having high brightness due to the brightness deviation of the inner light source 31 before the correction is reduced through the gray-scale shaped pixels having the high brightness after correction, The portion having low brightness will maintain the brightness through the gray or white formed pixel after correction.

이에 따라, 상기 보정된 레이어이미지(3)가 디스플레이된 결상부(c)의 영역별 광도분포가 균일화될 수 있다. 즉, 상기 결상부(c)의 영역 간 광도편차가 감소되므로 결상부(c) 내 각 영역의 조형재료(r)가 균일한 속도로 경화되어 장치의 조형 품질 및 정밀성이 개선될 수 있다. Accordingly, the distribution of luminous intensity of each of the regions (c) in which the corrected layer image (3) is displayed can be made uniform. That is, since the light intensity deviation between regions of the image portion (c) is reduced, the molding material (r) of each region in the image portion (c) is cured at a uniform speed, and the quality and precision of molding of the device can be improved.

또한, 이미지 자체의 영역/픽셀별 직접적인 명도 조절을 통해 출력되는 경화광의 영역 간 광도편차가 감소될 수 있으므로 별도의 광학장치가 제거된 컴팩트한 구조를 통해 장치의 경제성 및 생산성이 개선될 수 있다. In addition, the inter-area luminous intensity deviation of the cured light output through the direct brightness control of the image per se of the image itself can be reduced, so that the economical efficiency and productivity of the device can be improved through the compact structure in which the separate optical device is removed.

이와 함께, 렌즈, 반사미러 등의 표면 곡률을 조절하는 광학장치와 달리, 각 조형픽셀(1a)별 이미지 함수값의 디지털 제어를 통해 경화광의 세기가 하나의 픽셀에 대응되는 미세영역별로 정밀하면서도 용이하게 조절될 수 있다. In addition, unlike an optical device that adjusts the surface curvature of a lens, a reflective mirror, or the like, digital control of the image function values for each of the shaping pixels 1a allows the intensity of the hardened light to be precisely .

더욱이, 하나의 그라데이션이미지(2)가 설정되면, 기설정된 그라데이션이미지(2)의 오버렙과 같은 단순한 이미지 처리과정을 통해 영역별 광도분포 보상을 위한 복수의 레이어이미지(1)에 대한 명도 조절 과정이 신속하게 수행될 수 있으므로 장치의 처리 속도가 개선될 수 있다. Further, when one gradation image 2 is set, a brightness adjustment process for a plurality of layer images 1 for area-based luminous intensity distribution compensation is performed through a simple image processing process such as overrepresentation of a predetermined gradation image (2) The processing speed of the apparatus can be improved.

이와 더불어, 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포를 검출하여 그라데이션이미지(2)를 설정하기만 하면, 광원/조형재료의 종류, 광원의 위치, 광원으로부터 조형재료까지의 간격, 결상부(c)의 면적 등과 같은 다양한 조형조건에 대응되도록 호환 적용될 수 있으므로 장치의 호환성 및 효율성이 개선될 수 있다. In addition, simply by setting the gradation image (2) by detecting the luminous intensity distribution for each region of the image portion (c), the type of the light source / molding material, the position of the light source, the distance from the light source to the molding material, c), and the like, so that the compatibility and efficiency of the device can be improved.

한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조물의 광조형 방법은 레이어이미지(1)의 설정(s10), 레이어이미지(1)의 그라데이션 처리(s20), 그리고 처리된 레이어이미지(3)를 이용한 단면층 조형(s30)과 같은 과정으로 이루어진다. 먼저, 도 1 내지 도 4a를 참조하면, 3차원 구조물에 대응되는 모델링데이터가 기설정된 적층두께에 따라 분할되되, 분할된 각 단면층의 실질조형영역에 따라 경화광의 조사를 위한 조형픽셀(1a)과 상기 경화광의 차단을 위한 비조형픽셀(1b)이 구분되어 레이어이미지(1)가 설정된다(s10). 1, a stereolithography method of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention includes a setting s10 of a layer image 1, a gradation processing s20 of a layer image 1, And a cross-sectional layer forming process (s30) using the image (3). 1 to 4A, the modeling data corresponding to the three-dimensional structure is divided according to a predetermined lamination thickness, and the shaped pixel 1a for irradiating the cured light according to the substantially formed region of each divided sectional layer, And the unshaped pixel 1b for shielding the cured light are separated to set the layer image 1 (s10).

그리고, 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포가 보상되도록 상기 레이어이미지(1)의 조형픽셀(1a)이 그라데이션 처리된다(s20). Then, the formed pixels 1a of the layer image 1 are graded so as to compensate for the luminous intensity distribution for each region of the image portion (c) (s20).

이때, 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포에 따라 각 픽셀의 회색조농도가 조절된 그레이스케일의 그라데이션이미지(2)가 상기 레이어이미지(1)에 오버렙되어 각 조형픽셀(1a)이 그라데이션 처리될 수 있다. At this time, a gradation image 2 of gray scale in which the grayscale concentration of each pixel is adjusted according to the luminous intensity distribution of each region of the image portion c is overlaid on the layer image 1, Lt; / RTI >

여기서, 상기 결상부(c)의 영역별 광도분포는 상기 이미지출력부(30)의 전체 광출력면적(33)을 통해 백색픽셀이 출력되는 기준상태에서 실제 결상부(c)에서 측정된 광도분포가 사용되는 것도 가능하나, 기준상태에서 상기 이미지출력부(30)의 광출력면적(33)에 대해 측정된 광도분포로 대체되는 것도 가능하다. Here, the luminous intensity distribution of each of the image portions (c) is obtained by dividing the luminous intensity distribution measured at the actual image portion (c) in a reference state in which white pixels are outputted through the entire light output area 33 of the image output portion 30 But it is also possible to replace the light intensity distribution measured with respect to the light output area 33 of the image output section 30 in the reference state.

또한, 상기 영역별 광도분포는 하나의 픽셀에 대응되는 미분화된 영역좌표별로 연속적으로 측정되는 것도 가능하며, 복수의 픽셀집합에 대응되는 소면적의 블록단위로 측정되는 것도 가능하다. 이때, 상기 영역별 광도분포가 미분화된 영역좌표별로 연속 측정되는 경우에 상기 그라데이션이미지(2)의 각 픽셀단위로 회색조농도가 조절되되, 상기 영역별 광도분포가 블록단위로 측정되는 경우에는 상기 그라데이션이미지(2)의 블록화된 픽셀단위로 회색조농도가 조절될 수 있다. In addition, the luminous intensity distribution per area may be continuously measured for the undifferentiated area coordinates corresponding to one pixel, or may be measured in blocks of a small area corresponding to a plurality of pixel sets. The grayscale density is adjusted for each pixel of the gradation image (2) when the luminosity distribution for each region is continuously measured for each of the undifferentiated region coordinates. When the luminosity distribution for each region is measured in units of blocks, The grayscale level can be adjusted on a block-by-pixel basis in the image (2).

여기서, 상기 그라데이션이미지(2)의 각 픽셀에 대한 최대명도 및 최저명도 간 편차는 기준상태에서 상기 결상부(c)의 최대광도 및 최저광도에 대응되는 편차를 갖도록 설정됨이 바람직하다. Here, it is preferable that the deviation between the maximum brightness and the minimum brightness for each pixel of the gradation image (2) is set to have a deviation corresponding to the maximum brightness and the minimum brightness of the image portion (c) in the reference state.

그리고, 도 4c와 같이, 상기 처리된 레이어이미지(3)가 상기 결상부(c)에 순차적으로 디스플레이되어 상기 3차원 구조물에 대응되는 각 단면층이 조형될 수 있다(s30). 물론, 이와 같은 복수 단면층에 대한 연속 조형 공정은 각 단면층에 대한 레이어이미지(1)가 설정된 상태에서 보정 처리 및 단면층이 조형된 후, 후속 레이어이미지(1)의 설정, 보정 및 단면층 조형 등이 순차 수행되는 것도 가능하며, 3차원 구조물에 대응되는 전체 레이어이미지(1)가 설정된 상태에서 전체 레이어이미지(1)에 대한 보정처리가 완료된 후 단면층이 순차 조형되는 것도 가능하다. Then, as shown in FIG. 4C, the processed layer image 3 is sequentially displayed on the image part (c) so that each cross-sectional layer corresponding to the three-dimensional structure can be formed (s30). Of course, the continuous shaping process for such a plurality of cross-sectional layers may be performed by setting and correcting the subsequent layer image 1 after the correction process and the cross-sectional layer are formed in the state that the layer image 1 for each cross- It is also possible that the cross-sectional layers are successively formed after the correction process for the entire layer image 1 is completed in a state where the entire layer image 1 corresponding to the three-dimensional structure is set.

한편, 상기 그라데이션이미지(2)가 설정되어 상기 레이어이미지(1)가 그라데이션 처리되는 단계(s20)에서 상기 보정 처리된 레이어이미지(3)의 조형픽셀(3a) 최소명도가 상기 결상부(c)에서 조형되는 조형재료(r)의 경화임계값을 초과하도록 상기 결상부(c)의 최대광도 및 최소광도 간 편차에 따라 상기 회색조농도의 최대값이 설정됨이 바람직하다. 이때, 상기 조형재료(r)의 경화임계값은 상기 조형재료(r)의 경화반응이 활성화되는 최소광도를 의미하는 것으로 이해하며, 상기 조형픽셀(3a)의 최소명도는 그라데이션이미지(2)에서 최대 회색조농도 갖는 픽셀에 의해 오버렙된 상태에서의 명도를 의미한다. The minimum brightness of the shaping pixels 3a of the corrected layer image 3 in the gradation image 2 is set so that the layer image 1 is graded at step s20, It is preferable that the maximum value of the grayscale concentration is set in accordance with the deviation between the maximum luminosity and the minimum luminosity of the concave portion (c) so as to exceed the setting threshold of the molding material (r) to be formed in the concave portion (c). Herein, it is understood that the curing threshold value of the molding material (r) means the minimum brightness at which the curing reaction of the molding material (r) is activated, and the minimum brightness of the molding pixels (3a) Means brightness in a state where the pixel is overrepresented by pixels having the maximum grayscale level.

즉, 보정 조형픽셀(3a)의 최소명도가 조형재료(r)의 경화임계값을 초과한다는 말은 최소명도의 조형픽셀(3a)을 통해 출력된 경화광의 광도가 조형재료(r)의 경화임계값에 대응되는 최소광도를 초과한다는 의미로 이해함이 바람직하다. That is, the fact that the minimum brightness of the corrected shaping pixel 3a exceeds the setting threshold of the molding material r means that the brightness of the curing light output through the shaping pixel 3a with the minimum brightness is smaller than the curing threshold Value is greater than the minimum luminous intensity corresponding to the value.

상세히, 상기 내부광원(31)은 외곽측 낮은 광도 부분이 경화임계값을 초과하도록 광출력이 설정된다. 이에 따라, 상기 이미지출력부(30)의 전체 광출력면적(33)을 통해 백색픽셀이 출력되는 기준상태에서 최소광도를 갖는 최외곽측 백색픽셀 부분에서도 경화임계값을 초과하는 경화광이 출력될 수 있다. Specifically, the internal light source 31 is set so that the light output is such that the outermost low luminous intensity portion exceeds the curing threshold value. Accordingly, even in the outermost white pixel portion having the minimum luminous intensity in the reference state in which white pixels are output through the entire light output area 33 of the image output unit 30, the cured light exceeding the curing threshold value is outputted .

그리고, 최대 회색조농도의 회색픽셀에 의해 오버렙된 조형픽셀(3a)의 경화광이 경화임계값을 초과하면 나머지 부분 모두에서 경화임계값을 초과하는 경화광이 출력될 수 있다. When the curing light of the molded pixel 3a overlaid by the gray-scale pixel of the maximum grayscale concentration exceeds the curing threshold value, cured light exceeding the curing threshold value may be output in all the remaining portions.

이때, 상기 기준상태에서 최저광도가 경화임계값을 초과하는 경우에, 최대광도 및 최소광도 간 편차에 따라 회색조농도의 최대값을 설정하면, 보정된 레이어이미지(3)의 모든 조형픽셀(3a)에서 경화임계값을 초과하는 광도의 경화광이 출력될 수 있다. 이에 따라, 상기 결상부(c)의 조형재료(r)가 보정된 조형픽셀(3a)을 통해 출력된 경화광을 기반으로 원활하게 조형될 수 있다. If the maximum value of the grayscale density is set according to the deviation between the maximum luminous intensity and the minimum luminous intensity in the case where the lowest luminous intensity in the reference state exceeds the curing threshold value, The cured light of the luminous intensity exceeding the curing threshold value can be output. Accordingly, the forming material (r) of the forming portion (c) can be smoothly formed based on the curing light outputted through the formed forming pixel (3a).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and variations and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. And such modifications are within the scope of the present invention.

100: 광조형 장치 10: 경화수조
30: 이미지출력부 40: 조형스테이지
51: 조형제어부 52: 단면이미지생성부
53: 광도보정부
100: stereolithography apparatus 10: hardening water tank
30: Image output unit 40: Molding stage
51: shaping control unit 52:
53: Optical walk government

Claims (5)

3차원 구조물에 대응되는 모델링데이터가 기설정된 적층두께에 따라 분할되되, 분할된 각 단면층의 실질조형영역에 따라 경화광의 조사를 위한 조형픽셀과 상기 경화광의 차단을 위한 비조형픽셀이 구분되어 레이어이미지가 설정되는 제1단계;
상기 레이어이미지가 디스플레이되는 결상부의 영역별 광도분포가 보상되도록 상기 각 조형픽셀이 그라데이션 처리되는 제2단계; 및
상기 처리된 레이어이미지가 상기 결상부에 순차적으로 디스플레이되어 상기 3차원 구조물에 대응되는 각 단면층이 조형되는 제3단계를 포함하는 3차원 구조물의 광조형 방법.
The modeling data corresponding to the three-dimensional structure is divided according to the predetermined lamination thickness, and the shaped pixels for irradiating the hardened light and the unshaped pixels for shielding the hardened light are divided according to the substantially formed regions of the divided sectional layers, A first step of setting an image;
A second step of gradating each of the formed pixels so that a luminous intensity distribution of an image forming unit in which the layer image is displayed is compensated; And
And a third step of sequentially displaying the processed layer images on the upper part of the image to form each cross-sectional layer corresponding to the three-dimensional structure.
제 1 항에 있어서,
상기 제2단계는 상기 각 조형픽셀을 통해 출력되는 경화광의 광도편차가 기설정된 범위 이내로 보상되도록, 상기 결상부의 영역별 광도분포에 대응하여 각 픽셀의 회색조농도가 조절된 그레이스케일의 그라데이션이미지가 상기 레이어이미지에 오버렙되어 상기 각 조형픽셀이 상기 영역별 광도분포의 역치에 대응되는 명도분포로 보정되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 3차원 구조물의 광조형 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the grayscale image of the grayscale in which the grayscale concentration of each pixel is adjusted corresponding to the distribution of the luminous intensity distribution of each of the regions of the image forming portion so that the luminous intensity deviation of the cured light output through each of the molding pixels is compensated within a predetermined range, And overlaying the image on the layer image so that each of the formed pixels is corrected to a brightness distribution corresponding to a threshold value of the luminous intensity distribution of each area.
제 2 항에 있어서,
상기 제2단계는 상기 처리된 레이어이미지의 조형픽셀 최소명도가 상기 결상부에서 조형되는 조형재료의 경화임계값을 초과하도록 상기 결상부의 최대광도 및 최소광도 간 편차에 따라 상기 회색조농도의 최대값이 설정되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 3차원 구조물의 광조형 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the second step is a step of adjusting a maximum value of the grayscale density in accordance with a deviation between a maximum luminosity and a minimum luminosity of the image forming section so that a minimum shaping pixel value of the processed layer image exceeds a setting threshold of the shaping material Wherein the step of determining the shape of the three-dimensional structure comprises the steps of:
3차원 구조물에 대응되는 모델링데이터를 기설정된 적층두께에 따라 분할하되, 분할된 각 단면층의 실질조형영역에 따라 경화광의 조사를 위한 조형픽셀과 상기 경화광이 차단되는 비조형픽셀을 구분하여 레이어이미지를 설정하는 단면이미지생성부;
상기 각 조형픽셀을 통해 출력되는 경화광의 광도편차가 기설정된 범위 이내로 보상되도록 상기 레이어이미지가 디스플레이되는 결상부의 영역별 광도분포에 대응하여 각 픽셀의 회색조농도가 조절된 그레이스케일의 그라데이션이미지를 설정하고, 상기 레이어이미지 및 상기 그라데이션이미지의 오버렙을 통해 상기 각 조형픽셀을 상기 영역별 광도분포의 역치에 대응되는 명도분포로 보정 처리하는 광도보정부;
상기 3차원 구조물에 대응되는 각 단면층이 조형되도록 상기 보정 처리된 레이어이미지를 상기 결상부에 순차 디스플레이하는 이미지출력부;
내부에 조형재료가 저장되는 수용공간이 형성되되 상기 조형재료가 경화되도록 상기 이미지출력부와 대향 배치되는 일측에 상기 결상부가 형성되는 경화수조; 및
상기 결상부를 커버하도록 배치되어 조형된 단면층이 결합되되, 상기 단면층의 적층 방향으로 순차 이동되는 조형스테이지를 포함하는 3차원 구조물의 광조형 장치.
The modeling data corresponding to the three-dimensional structure is divided according to the predetermined lamination thickness, and the forming pixels for irradiating the hardening light and the non-shaping pixels for blocking the hardening light are divided according to the substantial shaping regions of the divided sectional layers, A sectional image generating unit for setting an image;
A gradation image of a gray scale in which the grayscale concentration of each pixel is adjusted in correspondence with the distribution of luminous intensity for each area of the image forming section in which the layer image is displayed is set so that the luminous intensity deviation of the cured light outputted through each of the formed pixels is compensated within a predetermined range An optical walker for correcting each of the formed pixels by a brightness distribution corresponding to a threshold value of the luminous intensity distribution of each region through the layer image and the overlay of the gradation image;
An image output unit sequentially displaying the corrected layer images on the image formation unit so that each cross-sectional layer corresponding to the three-dimensional structure is formed;
A curing water tank in which a filling space is formed in which a molding material is stored, and the image forming unit is formed on one side of the image output unit opposite to the image output unit so that the molding material is cured; And
And a shaping stage arranged so as to cover the image forming portion and formed thereon, wherein the shaping stage is moved in the stacking direction of the sectional layers.
제 4 항에 있어서,
상기 광도보정부는 상기 보정된 레이어이미지의 조형픽셀 최소명도가 상기 조형재료의 경화임계값을 초과하도록 상기 결상부의 최대광도 및 최소광도 간 편차에 따라 회색조농도의 최대값을 설정함을 특징으로 하는 3차원 구조물의 광조형 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the optical walker sets the maximum value of the grayscale concentration according to the deviation between the maximum luminous intensity and the minimum luminous intensity of the image forming part so that the minimum shaping pixel value of the corrected layer image exceeds the curing threshold value of the molding material A stereolithography device for three - dimensional structures.
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