KR20190000182A - Appartus for product quality evaluation of 3d printer based on image and method thereof - Google Patents

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KR20190000182A KR1020170079200A KR20170079200A KR20190000182A KR 20190000182 A KR20190000182 A KR 20190000182A KR 1020170079200 A KR1020170079200 A KR 1020170079200A KR 20170079200 A KR20170079200 A KR 20170079200A KR 20190000182 A KR20190000182 A KR 20190000182A
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Abstract

The present invention relates to a device for product quality evaluation of a 3D printer based on an image and a method thereof. The device for quality evaluation for a 3D product of a 3D printer comprises: a receiving unit for receiving an image in which a 3D printer makes a 3D product, wherein the image is photographed in real time through a camera mounted on an upper end of the 3D printer; a nozzle position tracking unit for extracting a position of a nozzle for manufacturing the 3D product from the photographed image and tracking the position of the nozzle; a single-layer center estimating unit for extracting a plurality of single layers of the 3D product output from the nozzle of the 3D printer, and estimating the center of each extracted single layer; and a control unit for displaying the position of the nozzle on a prestored design drawing of the 3D product in real time and, when the displayed position of the nozzle deviates from a predetermined position shown in the design drawing or the estimated center position of the single layer does not coincide with the center position of the single layer preset in the design drawing, outputting an alarm message and stopping the operation of the 3D printer. According to the present invention, through the quality evaluation for each section of the 3D product, it is possible to evaluate the quality of the 3D product accurately and quickly in real time, thereby quantifying and evaluating the quality of the overall 3D product.

Description

영상 기반 3D 프린터의 제조품 품질 평가 장치 및 그 방법{APPARTUS FOR PRODUCT QUALITY EVALUATION OF 3D PRINTER BASED ON IMAGE AND METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an image quality evaluation apparatus,

본 발명은 영상 기반 3D 프린터의 제조품 품질 평가 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 프린터가 제조품을 제작하는 과정을 촬영한 영상을 이용하여 실시간으로 3D 제조품의 제작 평가를 수행하는 영상 기반 3D 프린터의 제조품 제작 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for evaluating a product quality of an image-based 3D printer, and more particularly, to an apparatus and method for evaluating quality of a product based on an image-based 3D printer, To an apparatus and method for evaluating production of an article of manufacture of a 3D printer.

3D 프린팅이란 구현하고자 하는 물체를 3차원 그래픽 설계를 통해 가상의 물체로 디지털화한 후, 매우 얇은 단면을 한 층씩 형상을 쌓아 결과물을 만들어 내는 기술을 의미한다. 즉, 3D 프린팅은 제품을 설계하는 모델링 공정과 분말, 액체, 고체(실, 와이어, 펠릿 등) 형태의 특정 물질을 적층하여 입체물을 만드는 프린팅 공정과 최종적으로 표면을 연마하거나 염색하는 후처리 공정으로 나눌 수 있다. 3D printing refers to a technique of digitizing an object to be implemented into a virtual object through a three-dimensional graphic design, and then stacking very thin cross-sectional shapes to produce an output. In other words, 3D printing is a process of modeling a product and a printing process of forming a three-dimensional object by laminating specific materials such as powder, liquid, solid (thread, wire, pellet) Can be divided.

여기서 프린팅 공정에서는 SD 카드 등의 저장 매체를 이용한 3D 프린팅 공정이 주로 이용되기 때문에 실시간으로 제조품에 대한 품질 측정을 하거나 진단이 불가능하고 완성품에 대해서만 3D 스캐너를 이용한 3D 제조품 품질 평가가 주로 행해지고 있다. Since the 3D printing process using a storage medium such as an SD card is mainly used in the printing process, it is impossible to perform quality measurement on a product in real time or can not be diagnosed in real time, and quality evaluation of a 3D product using a 3D scanner is performed mainly for the finished product.

즉, 프린팅 공정 과정에서 에러가 발생한 경우에도 완성품으로 제조된 후 불량품 판정이 이뤄지기 때문에 불필요한 제작이 이뤄지는 문제점이 있다. 더욱이 3D 프린터 및 3D 스캐너 등 3D 프린터 공정에서 사용되는 장비들은 고가의 제품들로 3D 제조품에 불량품 판정이 이뤄지고 오류를 제거하는 과정에서 막대한 비용이 소요된다. That is, even if an error occurs during the printing process, since the defective product is manufactured after being manufactured as a finished product, there is a problem that unnecessary production is performed. In addition, the equipment used in 3D printer processes such as 3D printers and 3D scanners are costly in the process of rejecting defects and eliminating errors in expensive 3D products.

그러므로 프린팅 공정에서 실시간으로 설계된 제품과 동일한지 판단하여 오류가 발생하면 즉시 감지하여 프린팅 공정을 멈추고 해당 오류에 대한 보완작업이 이뤄지도록 실시간 피드백이 가능한 기술이 필요하다. Therefore, there is a need for a technique capable of real-time feedback to stop the printing process and to compensate for the error if it is determined that the printing process is the same as the designed product in real time.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내공개특허 제 10-2017-0028746호(2017.03.14 공개)에 개시되어 있다.The technique of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2017-0028746 (published on Mar. 13, 2017).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 3D 프린터가 제조품을 제작하는 과정을 촬영한 영상을 이용하여 실시간으로 3D 제조품의 제작 평가를 수행하는 영상 기반 3D 프린터의 제조품 제작 평가 장치 및 평가 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for evaluating and evaluating the production of an image-based 3D printer, which performs evaluation of production of a 3D product in real time using an image of a 3D printer manufacturing process.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 3D 프린터의 3D 제조품에 대한 품질 평가 장치에 있어서, 상기 3D 프린터의 상단에 장착된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 상기 3D 프린터가 3D 제조품을 제작하는 영상을 수신하는 수신부, 상기 촬영 영상으로부터 상기 3D 제조품이 제작되는 노즐의 위치를 추출하고 상기 노즐의 위치를 추적하는 노즐 위치 추적부, 상기 3D 프린터의 노즐로부터 출력된 3D 제조품의 복수의 단층을 추출하고 상기 추출된 각 단층의 중심을 추정하는 단층 중심 추정부 그리고 실시간으로 상기 노즐의 위치를 기 저장된 상기 3D 제조품의 설계도면에 표시하고, 표시된 노즐의 위치가 상기 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나거나 상기 추정된 단층의 중심 위치가 상기 설계도면에 기 설정된 단층의 중심 위치와 일치하지 않는 경우, 알람 메시지를 출력하고 상기 3D 프린터의 동작을 정지시키는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for quality assessment of a 3D product of a 3D printer, the 3D printer being photographed in real time through a camera mounted on the top of the 3D printer, A nozzle position tracking unit for extracting a position of a nozzle to which the 3D manufactured product is to be manufactured and for tracking the position of the nozzle, a plurality of single layers of the 3D manufactured product output from the nozzle of the 3D printer, Dimensional center estimating unit for estimating the center of each extracted single layer and the position of the nozzle in real time and designing the position of the nozzle in the 3D designed product, Or the center position of the estimated monolayer becomes the center of the monolayer predetermined in the design drawing And outputting an alarm message and stopping the operation of the 3D printer when it does not coincide with the position of the 3D printer.

상기 수신부는, 상기 3D 프린터와 시리얼 통신을 통해 수신한 상기 촬영 영상을 렌더링하여 3차원 좌표 영상으로 변환하고, 상기 촬영 영상과 함께 상기 3D 프린터의 설계 도면에 따른 노즐의 파라미터를 반영한 G코드 정보를 수신하여, 상기 촬영 영상과 상기 G코드 정보를 동기화시킬 수 있다. The receiving unit renders the photographed image received through the serial communication with the 3D printer and converts the photographed image into a three-dimensional coordinate image, and outputs G-code information reflecting parameters of the nozzle according to the design drawing of the 3D printer together with the photographed image And synchronize the photographed image with the G code information.

상기 제어부는, 상기 노즐의 위치가 상기 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나면, 상기 3D 프린터의 모터에 이상이 발생한 것으로 판단하여 모터 이상 알람 메시지를 출력할 수 있다. When the position of the nozzle deviates from the predetermined position shown in the design drawing, the controller determines that an abnormality has occurred in the motor of the 3D printer and outputs a motor abnormality alarm message.

상기 제어부는, 상기 추정된 단층의 중심을 상기 설계도면에 기 설정된 단층의 중심과 비교하여 오차 허용치를 초과하는 경우, 상기 3D 프린터의 베드가 틀어져있는 것으로 판단하여, 상기 3D 프린터의 베드가 수평이 되도록 보정을 요청하는 알람 메시지를 출력할 수 있다. The control unit compares the center of the estimated single layer with the center of the single layer set in the design drawing and determines that the bed of the 3D printer is broken when the error tolerance is exceeded, An alarm message requesting correction may be output.

상기 제어부는, 상기 촬영 영상에서 상기 단층별 단면의 형상을 추출하여 저장하고, 상기 설계도면에서의 각각의 단면 형상과 일치하는지 판단하여 3D 제조품의 품질을 평가할 수 있다. The control unit may evaluate the quality of the 3D product by extracting and storing the shape of the cross section of the single layer on the photographed image and judging whether or not the shape matches each cross-sectional shape in the design drawing.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 3D 제조품 품질 평가 장치를 이용한 3D 프린터의 제조품 품질 평가 방법에 있어서, 상기 3D 프린터의 상단에 장착된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 상기 3D 프린터가 3D 제조품을 제작하는 영상을 수신하는 단계, 상기 촬영 영상으로부터 상기 3D 제조품이 제작되는 노즐의 위치를 추출하고 상기 노즐의 위치를 추적하는 단계, 상기 3D 프린터의 노즐로부터 출력된 3D 제조품의 복수의 단층을 추출하고 상기 추출된 각 단층의 중심을 추정하는 단계 그리고 실시간으로 상기 노즐의 위치를 기 저장된 상기 3D 제조품의 설계도면에 표시하고, 표시된 노즐의 위치가 상기 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나거나 상기 추정된 단층의 중심 위치가 상기 설계도면에 기 설정된 단층의 중심 위치와 일치하지 않는 경우, 알람 메시지를 출력하고 상기 3D 프린터의 동작을 정지시키는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for evaluating the quality of an article of manufacture of a 3D printer using a 3D product quality evaluating apparatus, the method comprising the steps of: Extracting a plurality of single layers of the 3D product output from the nozzle of the 3D printer, extracting a plurality of single layers of the 3D product output from the nozzle of the 3D printer, Estimating the center of each monolayer and displaying the position of the nozzle in a real time design drawing of the 3D manufactured product, and if the position of the displayed nozzle deviates from the preset position shown in the design drawing, When the center position does not coincide with the center position of the single layer preset in the design drawing, Print a message and include the step of stopping the operation of the 3D printer.

본 발명에 따르면, 3D 제작물을 제작하는 과정을 촬영한 영상 정보와 G 코드 정보를 이용하여 제작과정에서 에러가 발생한 경우, 빠르게 인식하여 발생된 에러에 대한 정보를 실시간으로 제공할 수 있다. According to the present invention, when an error occurs in the production process using the image information and the G code information captured during the process of manufacturing the 3D product, it is possible to quickly recognize and provide information on the error generated in real time.

또한, 본 발명에 따르면 3D 제작물의 각 단면에 따른 품질 평가를 통해 정확하고 빠르게 실시간으로 3D 제작물의 품질을 평가할 수 있고, 그에 따라 전체적인 3D 제작물의 품질을 정량화하여 평가할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to accurately and rapidly evaluate the quality of a 3D production through quality evaluation according to each cross section of the 3D production, thereby quantifying and evaluating the quality of the entire 3D production.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치의 품질 평가 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단층의 중심점을 이용하여 3D 제조품 품질 평가 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 추적된 노즐의 위치를 이용하여 3D 제조품 품질 평가 과정을 설명하기 위한 예시도이다. 1 is a configuration diagram of a 3D product quality evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart showing a method for evaluating the quality of a 3D product quality evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram for explaining a quality evaluation method of a 3D product quality evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exemplary view for explaining a 3D product quality evaluation process using a center point of a single layer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an exemplary diagram for explaining a 3D product quality evaluation process using a position of a tracked nozzle according to an embodiment of the present invention. FIG.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

이하에서는 도 1을 이용하여 3D 제조품의 제작 과정을 촬영한 촬영 영상을 이용하여 3D 제조품의 품질을 평가하는 3D 제조품 품질 평가 장치에 대해서 상세하게 설명한다. Hereinafter, a 3D product quality evaluating apparatus for evaluating the quality of a 3D manufactured product using a captured image of a manufacturing process of a 3D manufactured product will be described in detail with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조품 품질 평가 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an apparatus for evaluating product quality according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 수신부(110), 노즐 위치 추적부(120), 단층 중심 추정부 (130) 및 제어부(140)를 포함한다. The 3D product quality evaluation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention includes a receiving unit 110, a nozzle position tracking unit 120, a single-layer center estimating unit 130, and a controller 140.

먼저, 수신부(110)는 3D 프린터의 상단에 장착된 카메라를 통해 실시간으로 촬영되는 3D 프린터가 3D 제조품을 제작하는 영상을 수신한다.First, the receiving unit 110 receives an image of a 3D printer, which is photographed in real time through a camera mounted on the top of a 3D printer, to produce a 3D product.

또한, 수신부(110)는 수신한 촬영 영상과 동일 시점에서 제작되는 3D 제작품의 설계 도면을 3D 프린터 또는 별도의 서버로부터 수신할 수 있다. 여기서 설계 도면은 3D 프린터의 설계 도면에 따른 노즐의 파라미터를 반영한 G코드 정보를 포함한다. Also, the receiving unit 110 can receive a design drawing of a 3D manufactured product manufactured at the same time as the received photographed image from a 3D printer or a separate server. Here, the design drawing includes G code information reflecting the parameters of the nozzle according to the design drawing of the 3D printer.

그리고 수신부(110)는 촬영 영상과 G코드 정보를 동기화시킬 수 있다. The receiving unit 110 can synchronize the photographed image and the G code information.

다음으로 노즐 위치 추적부(120)는 촬영 영상으로부터 3D 제조품이 제작되는 노즐의 위치를 추출하고 노즐의 위치를 추적한다. 그리고 노즐 위치 추적부(120)는 촬영 영상으로부터 추출된 노즐의 위치를 실시간으로 기록하면서 노즐의 이동방향에 따른 위치를 추적할 수 있다. Next, the nozzle position tracking unit 120 extracts the position of the nozzle to which the 3D product is manufactured from the photographed image and tracks the position of the nozzle. The nozzle position tracking unit 120 can track the position of the nozzle in accordance with the moving direction of the nozzle while recording the position of the nozzle extracted from the photographed image in real time.

다음으로 단층 중심 추정부(130)는 3D 제조품의 복수의 단층을 추출하고 추출된 각 단층의 중심을 추정한다. Next, the single-layer center estimator 130 extracts a plurality of single layers of the 3D product and estimates the center of each extracted single layer.

즉, 단층 중심 추정부(130)는 3D 제조품이 생산되는 과정을 촬영한 영상으로부터 실시간으로 3D 제조품을 구성하는 복수의 단층을 추출하고 추출된 각각의 단층을 분석하여 단층의 형상을 측정할 수 있으며, 각 단층의 중심을 추정할 수 있다. That is, the single-layer center estimator 130 can extract a plurality of fault layers constituting a 3D product in real time from the image of the 3D production process, and analyze the extracted single faults to measure the shape of the fault , The center of each fault layer can be estimated.

다음으로 제어부(140)는 실시간으로 노즐의 위치를 기 저장된 3D 제조품의 설계도면에 표시하고, 표시된 노즐의 위치가 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나거나 추정된 단층의 중심 위치가 설계도면에 기 설정된 단층의 중심 위치와 일치하지 않는 경우, 알람 메시지를 출력하고 3D 프린터의 동작을 정지시킨다.Next, the control unit 140 displays the position of the nozzle in real time on the design drawing of the 3D manufactured product and displays the position of the displayed nozzle at the predetermined position shown in the design drawing, If it does not coincide with the center position of the set single layer, an alarm message is output and the operation of the 3D printer is stopped.

즉, 제어부(140)는 촬영 영상과 동기화된 설계 도면에 따른 G 코드 정보를 이용하여 추적된 노즐의 위치가 G 코드 정보와 동일한지를 판단하고 동일하지 않는 경우 알람 메시지를 출력하고 3D 프린터의 동작을 정지시키도록 제어할 수 있다. That is, the control unit 140 determines whether the position of the nozzle tracked by the G code information according to the design drawing synchronized with the photographed image is the same as the G code information. If the position of the nozzle is not the same, an alarm message is output, It is possible to control so that it is stopped.

그리고 제어부(140)는 3D 제조품이 완성될 때까지 지속적으로 노즐 위치 및 제작된 3D 제조품의 단층 중심 위치 외에도 각 단면의 형상을 추출하여 동기화된 G 코드 정보와 일치하는 지를 판단하여 최종적으로 3D 제조품의 품질을 평가할 수 있다. The control unit 140 continuously extracts shapes of each cross-section in addition to the nozzle position and the single-layer center position of the manufactured 3D product until the 3D product is completed, and determines whether the 3D shape matches the synchronized G code information, Quality can be assessed.

이하에서는 도 2 및 도 3을 통해 본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치(100)를 이용하여 촬영 영상을 이용하여 3D 제조품의 품질 평가를 하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method for evaluating the quality of a 3D product using an image taken by using the 3D product quality evaluation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치의 품질 평가 방법을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of evaluating the quality of a 3D product quality evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a method of evaluating quality of a 3D product quality evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention .

도 2에 도시한 바와 같이, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 프린터의 상단에 장착된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 3D 프린터가 3D 제조품을 제작하는 영상을 수신한다(S210).As shown in FIG. 2, the 3D product quality evaluation apparatus 100 receives an image of a 3D printer, which is photographed in real time through a camera mounted on the top of the 3D printer, to produce a 3D product (S210).

도 3의 (a)에서와 같이, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 프린터 상단에 장착된 카메라로 촬영된 영상을 실시간으로 수신한다. As shown in FIG. 3 (a), the 3D product quality evaluation apparatus 100 receives an image photographed by a camera mounted on the top of the 3D printer in real time.

설명의 편의상 3D 프린터 상단에 장착된 카메라로 표현하였지만, 반드시 상단에만 장착되는 것은 아니며, 추후에 사용자에 의해 용이하게 카메라의 위치 및 개수가 변경될 수 있다. For convenience of description, the camera is represented by a camera mounted on the top of a 3D printer, but it is not necessarily mounted on the top of the 3D printer, and the position and the number of the camera can be easily changed by the user in the future.

그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 프린터와 시리얼 통신을 통해 수신한 촬영 영상을 렌더링하여 3차원 좌표 영상으로 변환할 수 있다. The 3D product quality evaluation apparatus 100 can render the photographed image received through the 3D printer and serial communication and convert it into a three-dimensional coordinate image.

또한, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 촬영 영상과 함께 설계 도면에 따른 3D 프린터 노즐의 파라미터를 반영한 G코드 정보를 수신하여, 촬영 영상과 G코드 정보를 동기화시킬 수 있다. 여기서, G 코드는 3D 모델링 파일 또는 캐드 파일이 3D 프린터용으로 변환된 코드를 나타내며, 3D 프린터는 G 코드 정보에 따라 노즐의 위치를 조정하여 3D 제조품을 제작한다. In addition, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can receive the G code information reflecting the parameter of the 3D printer nozzle according to the design drawing together with the photographed image, and can synchronize the photographed image and the G code information. Here, the G code represents a code converted into a 3D modeling file or a CAD file for a 3D printer, and the 3D printer creates a 3D product by adjusting the position of the nozzle according to the G code information.

즉, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 수신한 G 코드 정보와 실시간으로 수신한 촬영 영상을 비교할 수 있도록 동기화시킨다. That is, the 3D product quality evaluation apparatus 100 synchronizes the received G code information with the photographed image received in real time so that it can be compared.

이때, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 반드시 3D 프린터로부터 3D 제조품의 설계 도면이나 G 코드 정보를 수신하는 것은 아니고 별도의 서버(미도시함)로부터 수신할 수 있으며 이와 같은 구성은 추후에 사용자에 의해 용이하게 변경 및 설계가 가능하다. At this time, the 3D product quality evaluation apparatus 100 does not necessarily receive the design drawing or G code information of the 3D product from the 3D printer, but can receive it from a separate server (not shown) It is possible to change and design easily.

다음으로 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 촬영 영상으로부터 3D 제조품이 제작되는 노즐의 위치를 추출하고 노즐의 위치를 추적한다(S220). Next, the 3D product quality evaluating apparatus 100 extracts the position of the nozzle to which the 3D product is manufactured from the photographed image and tracks the position of the nozzle (S220).

이때, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 촬영 영상에서 3D 프린터의 노즐이 검출되면, 해당 노즐 자체의 위치를 추적할 수 있다. 또는, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 촬영 영상에서 3D 프린터의 노즐로부터 출력되어 3D 제조품의 형상이 제작되는 과정에서 노즐 위치를 추정할 수도 있다. At this time, when the nozzle of the 3D printer is detected from the photographed image, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can track the position of the nozzle itself. Alternatively, the 3D product quality evaluation apparatus 100 may estimate the nozzle position in the process of outputting the 3D product image from the nozzle of the 3D printer in the captured image to produce the shape of the 3D product.

즉, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 프린터의 노즐로부터 출력되는 제작 물질을 감지하여, 해당 제작 물질이 추가된 위치가 3D 프린터의 노즐의 위치로 추정할 수 있다. That is, the 3D product quality evaluation apparatus 100 senses the manufacturing material output from the nozzle of the 3D printer, and estimates the position where the manufacturing material is added as the position of the nozzle of the 3D printer.

이와 같이, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 실시간으로 영상을 분석하여 노즐의 위치를 추출하고, 추출된 노즐의 위치를 추적하여 별도로 저장할 수 있다. In this way, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can analyze the image in real time to extract the position of the nozzle, track the position of the extracted nozzle, and separately store it.

다음으로 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 프린터의 노즐로부터 출력된 3D 제조품의 복수의 단층을 추출하고 추출된 각 단층의 중심을 추정한다(S230). Next, the 3D product quality evaluation apparatus 100 extracts a plurality of single layers of the 3D product output from the nozzle of the 3D printer and estimates the center of each extracted single layer (S230).

이때, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 프린터의 노즐 움직임이 같은 높이에서 좌우로 이동하는 동안에는 동일한 단층을 제작한다고 추정할 수 있다. 그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 제작되는 3D 제조품의 단층을 추출하면, 촬영 영상에서 해당 단층의 단면 형상을 측정할 수 있다. At this time, it can be assumed that the 3D product quality evaluation apparatus 100 manufactures the same single layer while the nozzle movement of the 3D printer moves from the same height to the left and right. Then, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can measure the cross-sectional shape of the corresponding monolayer from the photographed image by extracting a monolayer of the manufactured 3D product.

그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 추출된 단층의 중심 및 단면 형상을 누적하여 저장할 수 있다. The 3D product quality evaluation apparatus 100 can accumulate and store the center and cross-sectional shapes of the extracted single layer.

다음으로 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 추적된 노즐의 위치가 설계 도면에 기 설정된 위치에서 벗어나거나 추정된 단층의 중심 위치가 기 설정된 단층의 중심 위치와 일치하지 않는 경우, 알람 메시지를 출력하고 3D 프린터의 동작이 정지되도록 제어한다(S240). Next, the 3D product quality evaluation apparatus 100 outputs an alarm message when the position of the tracked nozzle deviates from a preset position in the design drawing or the center position of the estimated single layer does not coincide with the center position of the predetermined single layer So that the operation of the 3D printer is stopped (S240).

즉, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 실시간으로 노즐의 위치를 기 저장된 3D 제조품의 설계도면에 표시하고, 표시된 노즐의 위치가 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나는 지 확인할 수 있다. That is, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can display the position of the nozzle in real time on the design drawing of the previously stored 3D product, and confirm whether the position of the displayed nozzle deviates from the preset position indicated in the design drawing.

도 3의 (b)에서와 같이, 제조품 품질 평가 장치(100)는 검정색 실선으로 표시된 3D 제조품의 단층별 설계 도면 위에 실시간으로 추적된 노즐의 위치를 빨간색 점섬으로 표시하여 비교할 수 있다. As shown in FIG. 3 (b), the product quality evaluation apparatus 100 can compare the position of nozzles tracked in real time on a design drawing for each single layer of a 3D manufactured product indicated by a solid black line, by displaying red dot islands.

그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 노즐의 위치가 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 오차 허용치를 초과하여 벗어나면, 3D 프린터의 모터에 이상이 발생한 것으로 판단하여 모터 이상 알람 메시지를 출력할 수 있다. If the position of the nozzle is out of tolerance beyond the tolerance at the predetermined position shown in the design drawing, the 3D product quality evaluating apparatus 100 may determine that an abnormality has occurred in the motor of the 3D printer and output a motor abnormality alarm message .

또한, 도 3의 (c)와 같이, 제조품 품질 평가 장치(100)는 왼쪽의 촬영 영상으로부터 제작되는 3D 제조품의 단층을 추출하고 해당 단층의 중심을 추정하여 왼쪽 도면과 같이, 측정된 단층의 단면 형상 및 추정된 단층의 중심을 누적하여 저장할 수 있다. 3 (c), the product quality evaluation apparatus 100 extracts a single layer of the 3D product manufactured from the left-side photographed image, estimates the center of the corresponding single layer, and calculates the cross- The shape and the center of the estimated fault layer can be accumulated and stored.

그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 추정된 단층의 중심 위치를 기 저장된 3D 제조품의 설계도면에 표시하거나 도 3의 (c)의 왼쪽 도면과 같이 생성된 도면을 기 저장된 3D 제조품의 설계도면과 오버랩하여 3D 제조품의 단층 중심 및 단면 형상을 비교할 수 있다. The 3D product quality evaluating apparatus 100 displays the center position of the estimated single layer on the design drawing of the pre-stored 3D product or the design drawing of the pre-stored 3D product as shown in the left drawing of FIG. 3 (c) Overlap and compare the single layer center and cross-sectional shapes of the 3D article.

그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 추정된 단층의 중심 위치와 설계도면에 기 설정된 단층의 중심 위치를 비교하여 오차 허용치를 초과하는 경우, 3D 프린터의 베드가 틀어져있는 것으로 판단하여, 3D 프린터의 베드가 수평이 되도록 보정을 요청하는 알람 메시지를 출력할 수 있다.The 3D product quality evaluation apparatus 100 compares the center position of the estimated single layer with the center position of the predetermined single layer in the design drawing and determines that the bed of the 3D printer is broken when the error tolerance value is exceeded, And output an alarm message requesting correction so that the bed is horizontal.

이와 같이, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 단층별로 3D 프린터의 노즐 위치, 3D 제조품의 단층 중심 위치 및 단면 형상에 대한 측정 값과 기 저장된 설계 도면을 비교한 결과 값을 누적하여 저장하고, 3D 제조품이 완성되면, 누적된 결과값을 이용하여 품질 평가를 수행할 수 있다. As described above, the 3D product quality evaluating apparatus 100 accumulates and stores the results of comparing the nozzle position of the 3D printer, the single-layer center position of the 3D product, and the previously stored design drawings for each single layer, When the finished product is completed, the quality evaluation can be performed using the accumulated result value.

이하에서는 도 4 및 도 5를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 3D 제조품 품질 평가 장치(100)가 실시간으로 3D 제조품이 제작되는 과정을 추적하고 완성된 3D 제조품을 평가하는 과정에 대해서 설명한다. Hereinafter, a process of tracking a process of manufacturing a 3D product in real time by a 3D product quality assessment apparatus 100 according to an embodiment of the present invention and evaluating a finished 3D product will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단층의 중심점을 이용하여 3D 제조품 품질 평가 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 추적된 노즐의 위치를 이용하여 3D 제조품 품질 평가 과정을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 4 is an exemplary view for explaining a 3D product quality evaluation process using a center point of a single layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view for explaining a 3D product quality evaluation process using a position of a tracked nozzle according to an embodiment of the present invention. And is an illustration for explaining the evaluation process.

도 4 및 도 5와 같이, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 제작하고자 하는 3D 제조품의 모델의 설계 도면에 따라 3D 제조품을 제작하는 과정을 촬영한 촬영영상과 G-code를 수신하고, 촬영영상과 G-code를 동기화 한 후, 실시간으로 비교하여 최종적으로 3D 제조품의 품질을 평가한다. 4 and 5, the 3D product quality evaluation apparatus 100 receives the photographed image and the G-code photographed in the process of manufacturing the 3D product according to the design drawing of the model of the 3D product to be manufactured, And G-code are synchronized and then compared in real time to finally evaluate the quality of the 3D product.

먼저, 도 4를 보면, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 복수개의 단층(Layer n)으로 구성되는 3D 제조품 제작 과정 동안 촬영 영상으로부터 각 단층의 중심을 추출하며 기록한다. 이때, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 단층을 추출하기 위해서는 3D 프린터의 노즐의 움직임이 좌우로 움직이는 동안 단층의 단면 형상을 측정하고, 측정된 단면 형상에서 단층의 중심점을 추출할 수 있다. Referring to FIG. 4, the 3D product quality evaluation apparatus 100 extracts and records the center of each single layer from a photographed image during a 3D product manufacturing process composed of a plurality of single layers (Layer n). At this time, in order to extract a single layer, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can measure the cross-sectional shape of the single layer while the movement of the nozzle of the 3D printer moves left and right, and extract the center point of the single layer in the measured cross-sectional shape.

여기서, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 측정된 단면의 형태 및 단층의 중심점 위치를 누적하여 기록한 측정값(Ground Truth)을 G- code의 단면의 형태 및 단층 중심점 위치와 비교하여 실시간으로 평가할 수 있다. Here, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can evaluate in real time the ground truth measured by accumulating the shape of the measured cross-section and the position of the center point of the single layer with the shape of the cross-section of the G-code and the position of the center point of the single layer have.

그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 제조품이 완성되면 3D 제조품의 단층별 품질을 평가하여 완성된 3D 제조품의 품질을 평가할 수 있다. When the 3D product is finished, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can evaluate the quality of the finished 3D product by evaluating the quality of the 3D product by the single layer.

다음으로 도 5를 보면, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 복수개의 단층(Layer n)으로 구성되는 3D 제조품 제작 과정 동안 촬영 영상으로부터 3D 프린터의 노즐을 실시간으로 추적하여 기록한다. 여기서, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 노즐의 좌우 이동 방향뿐 아니라 상하 이동 방향을 모두 고려하여 실시간으로 추적할 수 있다. Referring to FIG. 5, the 3D product quality evaluation apparatus 100 tracks and records nozzles of a 3D printer in real time from a photographed image during a 3D product manufacturing process composed of a plurality of single layers (Layer n). Here, the 3D product quality evaluating apparatus 100 can track in real time considering both the left and right moving directions of the nozzle as well as the up and down moving directions.

그리고 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 추적된 노즐의 위치(Area of Tracking)와 G-code의 노즐 위치(Area of G-code)를 3D 제조품이 완성될 때까지 실시간으로 비교하여 3D 제조품의 단면 형상이 정상적으로 제작되는 과정을 확인할 수 있다. The 3D product quality evaluation apparatus 100 compares the tracked nozzle position (Area of Tracking) and the G-code nozzle position (Area of G-code) in real time until the 3D product is completed, It can be confirmed that the shape is normally produced.

즉, 3D 제조품 품질 평가 장치(100)는 3D 프린터가 3D 제조품을 제작하는 과정에서 제작되는 3D 제조품을 단층별로 단층의 중심점 및 3D 프린터의 노즐 위치 값을 이용하여 실시간으로 3D 제조품의 품질을 평가할 수 있다. That is, the 3D product quality evaluation apparatus 100 can evaluate the quality of the 3D product in real time using the center point of the single layer and the position of the nozzle of the 3D printer in the 3D product manufactured in the process of manufacturing the 3D product by the 3D printer have.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 3D 제작물을 제작하는 과정을 촬영한 영상 정보와 G 코드 정보를 이용하여 제작과정에서 에러가 발생한 경우, 빠르게 인식하여 발생된 에러에 대한 정보를 실시간으로 제공할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, when an error occurs in the production process by using the image information and the G code information photographed in the process of manufacturing the 3D product, the information about the error generated by the rapid recognition is provided in real time .

또한, 본 발명에 따르면 3D 제작물의 각 단면에 따른 품질 평가를 통해 정확하고 빠르게 실시간으로 3D 제작물의 품질을 평가할 수 있고, 그에 따라 전체적인 3D 제작물의 품질을 정량화하여 평가할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to accurately and rapidly evaluate the quality of a 3D production through quality evaluation according to each cross section of the 3D production, thereby quantifying and evaluating the quality of the entire 3D production.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 3D 제조품 품질 평가 장치 110: 수신부
120: 노즐 위치 추적부 130: 단층 중심 추정부
140: 제어부 100: 3D product quality evaluation device 110: Receiver
120: nozzle position tracking unit 130:
140:

Claims (10)

3D 프린터의 3D 제조품에 대한 품질 평가 장치에 있어서,
상기 3D 프린터의 상단에 장착된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 상기 3D 프린터가 3D 제조품을 제작하는 영상을 수신하는 수신부,
상기 촬영 영상으로부터 상기 3D 제조품이 제작되는 노즐의 위치를 추출하고 상기 노즐의 위치를 추적하는 노즐 위치 추적부,
상기 3D 프린터의 노즐로부터 출력된 3D 제조품의 복수의 단층을 추출하고 상기 추출된 각 단층의 중심을 추정하는 단층 중심 추정부, 그리고
실시간으로 상기 노즐의 위치를 기 저장된 상기 3D 제조품의 설계도면에 표시하고, 표시된 노즐의 위치가 상기 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나거나 상기 추정된 단층의 중심 위치가 상기 설계도면에 기 설정된 단층의 중심 위치와 일치하지 않는 경우, 알람 메시지를 출력하고 상기 3D 프린터의 동작을 정지시키는 제어부를 포함하는 3D 제조품 품질 평가 장치.A quality evaluation apparatus for a 3D product of a 3D printer,
A receiving unit for receiving images produced by the 3D printer captured in real time through a camera mounted on an upper end of the 3D printer,
A nozzle position tracking unit for extracting a position of a nozzle for manufacturing the 3D product from the captured image and tracking the position of the nozzle,
A single-layer center estimating unit for extracting a plurality of single layers of the 3D product output from the nozzle of the 3D printer and estimating the center of each extracted single layer, and
The position of the nozzle is displayed in real time in the design drawing of the 3D manufactured product and the position of the displayed nozzle deviates from the predetermined position shown in the design drawing or the center position of the estimated single layer is set to the single layer And outputting an alarm message and stopping the operation of the 3D printer when the center position of the 3D product does not coincide with the center position of the 3D product. 제1항에 있어서,
상기 수신부는,
상기 3D 프린터와 시리얼 통신을 통해 수신한 상기 촬영 영상을 렌더링하여 3차원 좌표 영상으로 변환하고, 상기 촬영 영상과 함께 상기 3D 프린터의 설계 도면에 따른 노즐의 파라미터를 반영한 G코드 정보를 수신하여, 상기 촬영 영상과 상기 G코드 정보를 동기화시키는 3D 제조품 품질 평가 장치.The method according to claim 1,
The receiver may further comprise:
And a controller for receiving the G code information reflecting the parameter of the nozzle according to the design drawing of the 3D printer together with the photographed image, And synchronizing the photographed image with the G code information. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 노즐의 위치가 상기 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나면, 상기 3D 프린터의 모터에 이상이 발생한 것으로 판단하여 모터 이상 알람 메시지를 출력하는 3D 제조품 품질 평가 장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
And outputs a motor abnormality alarm message when it is determined that an abnormality has occurred in the motor of the 3D printer if the position of the nozzle deviates from a predetermined position shown in the design drawing. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추정된 단층의 중심을 상기 설계도면에 기 설정된 단층의 중심과 비교하여 오차 허용치를 초과하는 경우, 상기 3D 프린터의 베드가 틀어져있는 것으로 판단하여, 상기 3D 프린터의 베드가 수평이 되도록 보정을 요청하는 알람 메시지를 출력하는 3D 제조품 품질 평가 장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
If the center of the estimated single layer is compared with the center of the single layer predetermined in the design drawing and the error tolerance value is exceeded, it is determined that the bed of the 3D printer is broken and the correction is requested so that the bed of the 3D printer is horizontal And outputting an alarm message to the manufacturer. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 촬영 영상에서 단층별 단면의 형상을 추출하여 저장하고, 상기 설계도면에서 각각의 단면 형상과 일치하는지 판단하여 3D 제조품의 품질을 평가하는 3D 제조품 품질 평가 장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
A 3D product quality evaluation device for extracting and storing a shape of a cross section of each single layer in the captured image, and evaluating the quality of the 3D product by determining whether or not the shape of each cross-section matches the cross-sectional shape in the design drawing. 3D 제조품 품질 평가 장치를 이용한 3D 프린터의 제조품 품질 평가 방법에 있어서,
상기 3D 프린터의 상단에 장착된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 상기 3D 프린터가 3D 제조품을 제작하는 영상을 수신하는 단계,
상기 촬영 영상으로부터 상기 3D 제조품이 제작되는 노즐의 위치를 추출하고 상기 노즐의 위치를 추적하는 단계,
상기 3D 프린터의 노즐로부터 출력된 3D 제조품의 복수의 단층을 추출하고 상기 추출된 각 단층의 중심을 추정하는 단계, 그리고
실시간으로 상기 노즐의 위치를 기 저장된 상기 3D 제조품의 설계도면에 표시하고, 표시된 노즐의 위치가 상기 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나거나 상기 추정된 단층의 중심 위치가 상기 설계도면에 기 설정된 단층의 중심 위치와 일치하지 않는 경우, 알람 메시지를 출력하고 상기 3D 프린터의 동작이 정지되도록 제어하는 단계를 포함하는 3D 제조품 품질 평가 방법.A method for evaluating the quality of an article of manufacture for a 3D printer using a 3D product quality evaluation apparatus,
Receiving an image for producing a 3D product by the 3D printer photographed in real time through a camera mounted on an upper end of the 3D printer,
Extracting a position of a nozzle on which the 3D product is manufactured from the captured image and tracking the position of the nozzle,
Extracting a plurality of single layers of the 3D product output from the nozzle of the 3D printer and estimating the center of each extracted single layer, and
The position of the nozzle is displayed in real time in the design drawing of the 3D manufactured product and the position of the displayed nozzle deviates from the predetermined position shown in the design drawing or the center position of the estimated single layer is set to the single layer And outputting an alarm message and controlling the operation of the 3D printer to be stopped if the center position of the 3D printer does not coincide with the center position of the 3D printer. 제6항에 있어서,
상기 영상을 수신하는 단계는,
상기 3D 프린터와 시리얼 통신을 통해 수신한 상기 촬영 영상을 렌더링하여 3차원 좌표 영상으로 변환하고, 상기 촬영 영상과 함께 상기 3D 프린터의 설계 도면에 따른 노즐의 파라미터를 반영한 G코드 정보를 수신하여, 상기 촬영 영상과 상기 G코드 정보를 동기화시키는 3D 제조품 품질 평가 방법.The method according to claim 6,
Wherein the receiving the image comprises:
And a controller for receiving the G code information reflecting the parameter of the nozzle according to the design drawing of the 3D printer together with the photographed image, And synchronizing the photographed image with the G code information. 제7항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 노즐의 위치가 상기 설계도면에 표시된 기 설정된 위치에서 벗어나면, 상기 3D 프린터의 모터에 이상이 발생한 것으로 판단하여 모터 이상 알람 메시지를 출력하는 3D 제조품 품질 평가 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the controlling comprises:
And outputting a motor abnormality alarm message when it is determined that an abnormality has occurred in the motor of the 3D printer, if the position of the nozzle deviates from a predetermined position shown in the design drawing. 제7항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 추정된 단층의 중심을 상기 설계도면에 기 설정된 단층의 중심과 비교하여 오차 허용치를 초과하는 경우, 상기 3D 프린터의 베드가 틀어져있는 것으로 판단하여, 상기 3D 프린터의 베드가 수평이 되도록 보정을 요청하는 알람 메시지를 출력하는 3D 제조품 품질 평가 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the controlling comprises:
If the center of the estimated single layer is compared with the center of the single layer predetermined in the design drawing and the error tolerance value is exceeded, it is determined that the bed of the 3D printer is broken and the correction is requested so that the bed of the 3D printer is horizontal And outputting an alarm message indicating the quality of the 3D product. 제7항에 있어서,
상기 촬영 영상에서 단층별 단면의 형상을 추출하여 저장하고, 상기 설계도면에서 각각의 단면 형상과 일치하는지 판단하여 3D 제조품의 품질을 평가하는 단계를 더 포함하는 3D 제조품 품질 평가 방법.
8. The method of claim 7,
Further comprising the step of extracting and storing the shape of the cross section of the single layer in the captured image, and evaluating the quality of the 3D product by determining whether the shape of the cross section is identical to the cross sectional shape in the design drawing.
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