KR20190050730A

KR20190050730A - 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3d 프린터

Info

Publication number: KR20190050730A
Application number: KR1020180134794A
Authority: KR
Inventors: 주용호; 장창권; 유상욱; 전종화
Original assignee: 주식회사 쓰리딜라이트
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2019-05-13
Also published as: KR102261904B1

Abstract

본 발명은 다수의 UV센서가 설치된 캘리브레이션 스테이지를 통해 다수의 측정 포인트에 대한 광검증을 한번에 수행할 수 있는 광경화식 3D 프린터에 관한 것으로, 본 발명의 3D 프린터는 출력물이 거치되는 빌드 스테이지, 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조, 광을 조사하기 위한 프로젝터를 포함하는 광경화식 3D 프린터에 있어서, 상기 빌드 스테이지가 출력물이 부착되는 베이스 스테이지와 상기 프로젝터에서 조사되는 광량을 캘리브레이션하기 복수의 UV센서가 설치된 캘리브레이션 스테이지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터{3D Printer Having Calibration Stage}

본 발명은 광량의 캘리브레이션이 필요한 광경화 방식 3D 프린터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 UV센서를 통해 다수의 지점에서 DLP 프로젝터의 광량을 동시에 측정할 수 있는 3D 프린터에 관한 것이다.

종래 광경화 방식 3D 프린터의 경우 프로젝터간의 광량 분포도를 일정하게 맞추기 위한 캘리브레이션 마스킹(Calibration mask) 작업 시 하나의 UV센서를 사용하여 다수의 측정 포인트에 대해 이동하면서 수작업으로 광량을 측정하며, 하나의 UV센서를 이동하면서 광량을 측정하기 때문에 광량 검증의 정확성 및 측정오차가 존재하였다.

또한, 3D 프린터의 제품 모델 형상을 출력한 후 빌드 스테이지에서 출력물을 제거하기 위해서는 별도의 나이프를 이용하여 출력물을 제거하는 추가 작업이 필요한 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다수의 UV센서가 설치된 캘리브레이션 스테이지를 통해 다수의 측정 포인트에 대한 광검증을 한번에 수행하고, 나이프를 이용하여 출력물을 제거하는 작업이 필요없는 3D 프린터를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터는 출력물이 거치되는 빌드 스테이지, 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조, 광을 조사하기 위한 프로젝터를 포함하는 광경화식 3D 프린터에 있어서, 상기 빌드 스테이지가 출력물이 부착되는 베이스 스테이지와 상기 프로젝터에서 조사되는 광량을 캘리브레이션하기 복수의 UV센서가 설치된 캘리브레이션 스테이지를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 캘리브레이션 스테이지는 상기 베이스 스테이지에 대해 상대 이동이 가능하게 형성된다.

또한, 제품 출력이 완료된 후 모터를 이용하여 상기 캘리브레이션 스테이지의 위치를 이동시켜 베이스 스테이지에 붙어있는 출력물을 제거할 수 있다.

또한, 상기 베이스 스테이지(110)에는 UV센서(130)가 삽입된 캘리브레이션 스테이지(120)의 일단이 삽입될 수 있는 복수의 슬롯(111)이 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캘리브레이션 스테이지(120)를 상하로 이동시키기 위한 이동부(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캘리브레이션 스테이지(120)는 이동부(140)의 구동에 따라 캘리브레이션 마스크 작업 위치, 제출 출력 위치, 출력물 제거 위치로 변경되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캘리브레이션 스테이지(120)에는 UV센서 대신 렌즈(410)와 광섬유(420)가 설치되어 광량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광섬유(420)의 일단은 상기 렌즈(410)에 접속되고, 타단은 이미지 센서(430)에 접속되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이미지 센서(430)는 광섬유(420)를 통해 입사된 광을 평면으로 마스크화 하여, 프로젝트(300)로부터 베이스 스테이지(110) 하부로 조사된 광을 캘리브레이션하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스 스테이지(110)의 하부에 설치되어 렌즈로 입사되는 광을 산란시키기 위한 디퓨징 스크린(500)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디퓨징 스크린(500)의 하부에 설치되어 렌즈로 입사되는 광을 집속시키기 위한 복수의 집속 렌즈(610)가 배치된 커버 윈도우(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터는 프로젝터간의 광량 분포도를 일정하게 유지하기 위한 캘리브레이션 마스킹 작업을 정확하고 간편하게 측정할 수 있어 작업의 정확성과 측정오차를 줄일 수 있으며, 나이프를 이용하여 출력물을 제거하는 작업이 필요없이 베이스 스테이지에서 바로 출력물을 제거할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터 사시도이다.
도 2는 본 발명의 빌드 스테이지를 나타내기 위한 정면도이다.
도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 캘리브레이션 스테이지의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 빌드 스테이지 저면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 캘리브레이션 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디퓨징 스크린을 이용한 광 캘리브레이션 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 방향 표시에 있어서, 도면의 상측을 상측, 도면의 하측을 하측, 도면의 길이방향을 길이방향으로 정의하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터의 개략적인 형상을 나타내기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000)는 출력물이 거치되는 빌드 스테이지(100), 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조(200), 광을 조사하기 위한 프로젝터(300)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 빌드 스테이지(100)는 도 2에서와 같이 출력물이 부착되는 베이스 스테이지(110)와, 상기 프로젝터(300)에서 조사되는 광량을 캘리브레이션하기 복수의 UV센서(130)가 설치된 캘리브레이션 스테이지(120)를 포함하여 구성된다.

도 2의 A 부분을 확대하여 보면, 도 3에서와 같이 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)에는 복수의 홈이 형성되어 있고, 상기 복수의 홈에는 프로젝터(300)에서 조사된 광량을 측정하기 위한 복수의 UV센서(130)가 삽입되어 있다. 한편, 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)는 베이스 스테이지(110)에 대해 상대 운동 가능하게 형성되며, 모터를 통해 상하로 이동할 수 있도록 구성된다. 제품 출력이 완료된 후 모터를 이용하여 상기 캘리브레이션 스테이지의 위치를 상하로 이동시키면, 나이프를 이용하여 제거하지 않아도 베이스 스테이지(110)에 붙어있는 출력물을 제거할 수 있다.

도 4는 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)의 이동을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4를 참조하면, 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)는 주축에 구비된 이동부(140)의 작동에 따라 베이스 스테이지(110)에 대해 상하로 상대운동하게 된다. 이동부(140)는 예를 들어 모터와 리니어 가이드의 형태로 구성되어 모터의 회전에 따라 캘리브레이션 스테이지(120)가 상하로 이동할 수 있으나, 이동부(140)의 구성은 이에 한정되지 않는다.

도 5는 본 발명의 빌드 스테이지(100)의 저면을 표시한 것으로, 베이스 스테이지(110)에는 복수의 슬롯(111)이 일렬로 배열되고, 슬롯(111)의 내부에 캘리브레이션 스테이지(120)에 삽입된 UV센서(130)가 노출되는 배치된다. 복수의 UV센서(130)가 프로젝터(300)에서 조사되는 광을 동시에 검증가능하다. 도 5에서는 48개의 UV센서(130)를 6X8로 배열하였으나, UV센서의 수와 배열방법은 다양하게 변형 가능하다.

또한, 본 발명의 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000)를 이용한 캘리브레이션과 출력물 제거방법에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)는 이동 모터를 이용하여 캘리브레이션 마스크 작업 위치, 제출 출력 위치, 출력물 제거 위치 등 3단계의 위치로 변경 가능하다. 예를 들어, 제품 출력 전에는 캘리브레이션 마스크 작업 위치로 이동하여 프로젝터(300)의 광량을 검증하고, 제품 출력시에는 상부로 이동하여 대기 상태에 있으며, 제품 출력이 완료된 후에는 하부로 이동하여 베이스 스테이지(110)에 부착된 출력물을 하방으로 이동시켜 나이프를 이용하지 않고도 출력물을 베이스 스테이지(110)에서 손쉽게 제거할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 캘리브레이션 구조를 나타낸 것으로, 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 경우 UV센서(130) 대신에 렌즈(410)와 광섬유(420)를 이용하여 프로젝터(300)에서 조사되는 광을 검증할 수 있다. UV센서(130) 대신 일반 렌즈(410)를 사용하고, 광섬유(420)를 이용하여 해당 렌즈(410)로부터 입사된 광을 이미지 센서(430)으로 전달하게 된다. 이미지 센서(430)는 광섬유(420)를 통해 입사된 평면상의 광의 강약을 마스크화하여 렌즈(410)가 배치된 베이스 스테이지(110) 상의 위치의 광량을 검출하고 이를 통해 프로젝트(300)로부터 조사된 광을 캘리브레이션하게 된다.

한편, UV센서(130) 대신에 렌즈(410)를 사용하는 경우 고가의 UV센서가 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있으나, 광 검출을 위해서는 광을 산란시키거나, 렌즈로 집속시키는 것이 필요하다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디퓨징 스크린을 이용한 광 캘리브레이션 구조를 나타낸 도면으로, 도 7을 참조하면, 베이스 스테이지(110)의 하부에 디퓨징 스크린(500)을 설치하여 광을 산란시키게 된다. 또한 디퓨징 스크린(500)의 하부에 복수의 집속 렌즈(610)가 배치된 커버 윈도우(600)를 설치하여 광을 집속시킬 수 있다.

이와 같이, 렌즈(410)와 광섬유(420)를 이용하여 프로젝터(300)에서 조사되는 광을 검증하는 경우에는 마스크화된 이미지를 통해 바로 광 캘리브레이션이 가능하고, 고가의 UV센서(130)를 대신할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 본 발명에 따른 캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터
100 : 빌드 스테이지
110 : 베이스 스테이지 111 : 슬롯
120 : 캘리브레이션 스테이지
130 : UV센서 140 : 이동부
200 : 수조
300 : 프로젝터
410 : 렌즈 420 : 광섬유
430 : 이미지 센서
500 : 디퓨징 스크린
600 : 커버 윈도우 610 : 집속 렌즈

Claims

출력물이 거치되는 빌드 스테이지(100), 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조(200); 광을 조사하기 위한 프로젝터(300)를 포함하는 광경화식 3D 프린터에 있어서,
상기 빌드 스테이지(100)는 출력물이 부착되는 베이스 스테이지(110)와,
상기 프로젝터(300)에서 조사되는 광량을 캘리브레이션하기 복수의 UV센서(130)가 설치된 캘리브레이션 스테이지(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제1항에 있어서,
상기 베이스 스테이지(110)에는 UV센서(130)가 삽입된 캘리브레이션 스테이지(120)의 일단이 삽입될 수 있는 복수의 슬롯(111)이 배열되는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제2항에 있어서,
상기 캘리브레이션 스테이지(120)를 상하로 이동시키기 위한 이동부(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제3항에 있어서,
상기 캘리브레이션 스테이지(120)는 이동부(140)의 구동에 따라 캘리브레이션 마스크 작업 위치, 제출 출력 위치, 출력물 제거 위치로 변경되는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제1항에 있어서,
상기 캘리브레이션 스테이지(120)에는 UV센서 대신 렌즈(410)와 광섬유(420)가 설치되어 광량을 측정하는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제5항에 있어서,
상기 광섬유(420)의 일단은 상기 렌즈(410)에 접속되고, 타단은 이미지 센서(430)에 접속되는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제6항에 있어서,
상기 이미지 센서(430)는 광섬유(420)를 통해 입사된 광을 평면으로 마스크화 하여, 프로젝트(300)로부터 베이스 스테이지(110) 하부로 조사된 광을 캘리브레이션하는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제6항에 있어서,
상기 베이스 스테이지(110)의 하부에 설치되어 렌즈로 입사되는 광을 산란시키기 위한 디퓨징 스크린(500)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).
제8항에 있어서,
상기 디퓨징 스크린(500)의 하부에 설치되어 렌즈로 입사되는 광을 집속시키기 위한 복수의 집속 렌즈(610)가 배치된 커버 윈도우(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
캘리브레이션 스테이지를 포함하는 3D 프린터(1000).