KR20190070680A - Apparatus and method for retrieving and repairing part for maintaining partial breakage of part, and 3d printing based part maintenance system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부품 검색 및 수리 장치와 방법, 그리고 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a part search and repair apparatus and method, and a 3D printing based part maintenance system.
3차원의 도면 데이터를 이용하여 입체적인 물품을 만들어 내는 3D 프린팅은 항공이나 자동차와 같은 제조업뿐만 아니라 의료, 건설, 소매, 식품, 의류 산업 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 일반적으로 3D 프린터는 주재료로 플라스틱 소재를 많이 이용하나, 다양한 산업 분야에서 3D 프린터의 활용 가능성에 주목하면서 플라스틱 소재 외에도 고무, 금속, 세라믹과 같은 다양한 소재가 이용되고 있다.3D printing, which produces three-dimensional articles using 3D drawing data, is used in various fields such as medical, construction, retail, food, and clothing industries as well as manufacturing industries such as air and automobiles. In general, 3D printers use plastic materials as the main material, but in addition to plastic materials, various materials such as rubber, metal, and ceramics are being used, paying attention to the possibility of using 3D printers in various industries.
이와 같이 3D 프린팅은 3차원의 물건을 제작하여 활용하는 모든 분야에서 활용 가능하다.In this way, 3D printing can be used in all fields that make and use 3D objects.
본 발명의 실시예는 3D 프린팅을 이용하여 부분적으로 파손된 부품을 유지보수하기 위한 부품 검색 및 수리 장치와 방법, 그리고 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An embodiment of the present invention aims at providing a component retrieving and repairing apparatus and method for maintaining a partially broken component using 3D printing, and a 3D printing based component maintenance system.
본 발명의 실시예는 부품 제작 설비나 장치가 없는 원격지에서 부품 파손이 발생하였을 때 3D 프린팅 장비로 부품의 파손 부위를 신속하게 유지보수하기 위한 부품 검색 및 수리 장치와 방법, 그리고 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The embodiment of the present invention is to provide an apparatus and method for searching and repairing a part for quickly repairing a damaged part of a part by using a 3D printing device when a part breakage occurs at a remote place without a parts manufacturing facility or a device, And a maintenance system.
나아가, 본 발명의 실시예는 곡면을 갖는 부분 파손 부위를 유지보수하기 위한 부품 검색 및 수리 장치와 방법, 그리고 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Furthermore, it is an object of the present invention to provide a part search and repair apparatus and method for maintaining a partially damaged portion having a curved surface, and a 3D printing based part maintenance system.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부품 검색 및 수리 장치는 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 점군 데이터 입력부; 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부; 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부; 상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the part search and repair apparatus includes a point-of-point data input unit for receiving a damaged part point group data obtained by three-dimensionally scanning a damaged part; A three-dimensional model retrieval unit for retrieving an original part three-dimensional model corresponding to the damaged part in the parts database based on the damaged part point group data; A shape error calculator for calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part three-dimensional model; A partial three-dimensional model generation unit for generating a partial three-dimensional model of the damaged part of the damaged part based on the shape error; And an output unit for outputting information on the partial three-dimensional model.
상기 부품 검색 및 수리 장치는: 사용자로부터 상기 파손 부품의 분류체계 정보를 입력받는 사용자 입력부를 더 포함하고, 상기 3차원 모델 검색부는: 상기 분류체계 정보에 따라 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.Wherein the part search and repair apparatus further comprises a user input unit for receiving the classification system information of the damaged part from a user, wherein the three-dimensional model search unit is configured to search for the damaged part corresponding to the damaged part You can search the original part 3D model.
상기 3차원 모델 검색부는: 상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하고, 상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하고, 상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되고, 상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.Wherein the three-dimensional model search unit is configured to: obtain a first correlation between points included in the damaged part point cloud group data, generate a first histogram based on the first correlation, and store the first histogram and the first histogram stored in the parts database The second histogram is generated on the basis of a second correlation between sample points obtained by sampling an original part three-dimensional model stored in the parts database, and the second histogram is generated based on a second correlation between the second histograms of the three- Based on the difference, an original part three-dimensional model similar in shape to the broken part can be searched in the parts database.
상기 3차원 모델 검색부는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하고, 상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하고, 상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하고, 상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포일 수 있다.Wherein the three-dimensional model searching unit is configured to: generate a first image viewed from at least one direction of the damaged part point cloud group data, extract a first image gradient from the first image, acquire a first direction distribution of the first image gradient, Dimensional model of an original part having a shape similar to that of the broken part in the part database by comparing the first direction distribution with a second direction distribution of the original part three-dimensional model stored in the parts database, The distribution may be a direction distribution of the second image gradient extracted from the second image viewed from at least one direction of the original component three-dimensional model stored in the parts database.
상기 사용자 입력부는: 상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치를 사용자로부터 입력받고, 상기 형상 오차 계산부는: 상기 입력받은 위치에서 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산할 수 있다.Wherein the user input unit receives from the user a position at which to calculate the shape error in the damaged part point group data or the original part three-dimensional model, and the shape error calculation unit calculates the shape of the original part The shape error between the dimensional models can be calculated.
상기 사용자 입력부는: 상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 둘 이상의 위치를 사용자로부터 입력받고, 상기 형상 오차 계산부는: 상기 입력받은 위치 간의 치수를 더 계산할 수 있다.The user input unit may receive from the user two or more positions in the broken part point cloud group data or the original part three-dimensional model, and the shape error calculation unit may further calculate a dimension between the input positions.
상기 형상 오차 계산부는: 상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하고, 상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산할 수 있다.The shape error calculator may calculate the distance between the point belonging to the original part point group data and the point belonging to the damaged part point group data by sampling the original part three-dimensional model by point sampling to obtain original point point group data.
상기 형상 오차 계산부는 상기 거리를 계산하기 전, 상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시킬 수 있다.Wherein the shape error calculation unit determines the main axis of the broken part point group data and the main axis of the original part point group data before calculating the distance, At least one of the point-of-damage data and the original part point-of-point data is moved and rotated so that at least one of the damaged part point group data and the original part point group data is moved And rotate.
상기 부분 3차원 모델 생성부는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하고, 3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.Wherein the partial three-dimensional model generation unit generates the three-dimensional model of the damaged part, which is a three-dimensional model of the damaged part, based on the broken part point group data, The partial three-dimensional model can be generated by removing the object area occupied by the three-dimensional model of the damaged part.
상기 부분 3차원 모델 생성부는: 상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하고, 상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.Wherein the partial three-dimensional model generation unit identifies the broken part partial point group data in which the distance exceeds the predetermined allowable value in the broken part point group data, and determines the broken part partial point group data based on the broken part partial point group data and the original part three- A three-dimensional model can be generated.
상기 부분 3차원 모델 생성부는: 상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하고, 상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.Wherein the partial three-dimensional model generation unit determines a first point included in the broken part partial point cloud data and a second point closest to the first point on the original part three-dimensional model, and the first and second points The partial three-dimensional model can be generated by calculating a three-dimensional model positioned on the interface.
본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법은 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 단계; 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계; 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계; 상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계; 및 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of searching for and repairing parts, comprising: inputting data of a damaged part point group obtained by three-dimensionally scanning a damaged part; Retrieving an original part three-dimensional model corresponding to the damaged part in the parts database based on the broken part point group data; Calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part three-dimensional model; Generating a partial three-dimensional model of a broken part of the broken part based on the shape error; And outputting information on the partial three-dimensional model.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하는 단계; 상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하는 단계; 상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되는 단계; 및 상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함할 수 있다.The step of retrieving the original part three-dimensional model may include: obtaining a first correlation between the points included in the broken part point cloud data; Generating a first histogram based on the first correlation; Wherein the second histogram is obtained by calculating a difference between the first histogram and a second histogram of an original part three-dimensional model stored in the parts database, wherein the second histogram includes a difference between sample points obtained by sampling an original three- 2 < / RTI >correlation; And retrieving an original part three-dimensional model having a shape similar to that of the damaged part in the parts database based on the difference.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하는 단계; 상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하는 단계; 상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하는 단계; 상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포일 수 있다.The step of retrieving the original part three-dimensional model may include: generating a first image of the broken part point cloud data viewed from at least one direction; Extracting a first image gradient from the first image; Obtaining a first directional distribution of the first image gradient; Comparing the first direction distribution with a second direction distribution of an original part three-dimensional model stored in the parts database to search for an original part three-dimensional model similar in shape to the broken part in the parts database, The two-way distribution may be a direction distribution of the second image gradient extracted from the second image viewed from at least one direction of the original component three-dimensional model stored in the parts database.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는: 상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the shape error may include: sampling the original part three-dimensional model by point sampling to obtain original part point group data; And calculating a distance between a point belonging to the original part point cloud group data and a point belonging to the damaged part point cloud group data.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는 상기 거리를 계산하는 단계 전, 상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하는 단계; 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계; 및 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.Calculating the shape error includes: determining a main axis of the broken part point cloud data and a main axis of the original part point cloud group data before calculating the distance; Moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that the main axes of the damaged part point group data and the original part point group data coincide with each other; And moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data such that an error between the damaged part point group data and the original part point group data is minimized.
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하는 단계; 및 3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of generating the partial three-dimensional model includes: generating a three-dimensional model of a damaged part, which is a three-dimensional model of the broken part, based on the broken part point group data; And removing an object region occupied by the three-dimensional model in the object region occupied by the original-component three-dimensional model within the three-dimensional space.
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는: 상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하는 단계; 및 상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of generating the partial three-dimensional model comprises: identifying the broken part partial point cloud data in which the distance from the broken part point cloud data exceeds a predetermined tolerance; And generating the partial three-dimensional model based on the broken part partial point cloud data and the original part three-dimensional model.
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는: 상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of generating the partial three-dimensional model based on the broken-part partial point-group data and the original part three-dimensional model includes: a first point included in the broken-part partial point-group data; and a second point on the original part three- Determining a second point closest to the first point; And calculating a three-dimensional model in which the first and second points are located on the boundary surface.
본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법은 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다.The part search and repair method according to an embodiment of the present invention may be implemented as a program for execution by a computer and recorded in a computer readable recording medium.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템은 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 파손 부품 점군 데이터를 생성하는 3D 스캐너; 상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 제공하는 부품 검색 및 수리 장치; 및 상기 부분 3차원 모델에 따라 3D 프린팅으로 상기 파손 부품을 수리하는 3D 프린터를 포함하며, 상기 부품 검색 및 수리 장치는: 상기 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 점군 데이터 입력부; 상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부; 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부; 상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.A 3D printing-based part maintenance system according to an embodiment of the present invention includes a 3D scanner for three-dimensionally scanning a damaged part to generate broken point cloud data; Dimensional model of an original part corresponding to the damaged part by receiving the broken part point group data and searching for a three-dimensional model of the broken part of the broken part based on the broken part point group data and the original part three- A part searching and repairing device for providing the parts; And a 3D printer for repairing the damaged part by 3D printing according to the partial three-dimensional model, wherein the part searching and repairing device comprises: An input unit; A three-dimensional model search unit for searching the original part three-dimensional model corresponding to the broken part in the parts database based on the broken part point group data; A shape error calculator for calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part three-dimensional model; A partial three-dimensional model generation unit for generating the partial three-dimensional model for a damaged part of the broken part based on the shape error; And an output unit for outputting information on the partial three-dimensional model.
본 발명의 실시예에 따르면, 부품 제작 설비나 장비가 없는 원격지에서도 3D 프린터를 활용하여 부분적으로 파손된 부품을 손쉽게 유지보수할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to easily maintain the partially damaged parts by utilizing the 3D printer even at the remote place without the parts manufacturing facility or equipment.
본 발명의 실시예에 따르면, 부품에 대한 전문지식이 없는 사용자라도 쉽게 원본 부품의 3차원 모델을 검색하고 신속하게 부품의 부분 파손 부위를 유지보수할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, even a user who does not have the expertise of the parts can easily retrieve the three-dimensional model of the original part and can quickly maintain the part damaged part of the part.
본 발명의 실시예에 따르면, 곡면을 갖는 부분 파손 부위를 유지보수할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to maintain a partially damaged portion having a curved surface.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 장치의 예시적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 제 1 및 제 2 히스토그램을 보여주는 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 이미지 그래디언트 및 그 방향 분포를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형상 오차가 계산될 위치 및 치수를 계산하기 위해 입력된 두 위치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.1 is a schematic diagram of a 3D printing-based part maintenance system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary block diagram of a part search and repair apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram showing first and second histograms used to search for a three-dimensional model of a source part similar in shape to a broken part according to one embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram illustrating an image gradient and its directional distribution used to search for a three-dimensional model of an original part similar in shape to a broken part in accordance with another embodiment of the present invention.
Figure 5 is an exemplary diagram illustrating two positions entered to calculate the position and dimension to which the shape error will be calculated, in accordance with one embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial three-dimensional model of a damaged portion according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial three-dimensional model of a damaged region according to another embodiment of the present invention.
8 is an exemplary flow diagram of a method for searching and repairing parts in accordance with an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary flowchart for explaining a process of searching for an original part three-dimensional model corresponding to a damaged part according to another embodiment of the present invention.
10 is an exemplary flowchart for explaining a process of searching for an original part three-dimensional model corresponding to a damaged part according to another embodiment of the present invention.
11 is an exemplary flowchart for explaining a process of calculating a shape error between a damaged part point cloud data and an original part three-dimensional model according to an embodiment of the present invention.
12 is an exemplary flowchart illustrating a process of generating a partial three-dimensional model for a damaged region according to an embodiment of the present invention.
13 is an exemplary flowchart illustrating a process of generating a partial three-dimensional model for a damaged region according to another embodiment of the present invention.
14 is an exemplary flowchart for explaining a process of generating a partial three-dimensional model based on broken part partial point cloud data and an original part three-dimensional model according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Other advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.Unless defined otherwise, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. Terms defined by generic dictionaries may be interpreted to have the same meaning as in the related art and / or in the text of this application, and may be conceptualized or overly formalized, even if not expressly defined herein I will not.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms' comprise 'and / or various forms of use of the verb include, for example,' including, '' including, '' including, '' including, Steps, operations, and / or elements do not preclude the presence or addition of one or more other compositions, components, components, steps, operations, and / or components. The term 'and / or' as used herein refers to each of the listed configurations or various combinations thereof.
한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.It should be noted that the terms such as '~', '~ period', '~ block', 'module', etc. used in the entire specification may mean a unit for processing at least one function or operation. For example, a hardware component, such as a software, FPGA, or ASIC. However, '~ part', '~ period', '~ block', '~ module' are not meant to be limited to software or hardware. Modules may be configured to be addressable storage media and may be configured to play one or more processors. ≪ RTI ID = 0.0 >
따라서, 일 예로서 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.Thus, by way of example, the terms 'to', 'to', 'to block', 'to module' refer to components such as software components, object oriented software components, class components and task components Microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and the like, as well as components, Variables. The functions provided in the components and in the sections ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ' , '~', '~', '~', '~', And '~' modules with additional components.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings attached hereto.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)의 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram of a 3D printing-based
도 1을 참조하면, 상기 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)은 3D 스캐너(100), 부품 검색 및 수리 장치(200) 및 3D 프린터(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the 3D printing-based
상기 3D 스캐너(100)는 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 파손 부품 점군 데이터를 생성한다. 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하고, 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 제공한다. 상기 3D 프린터(300)는 상기 부분 3차원 모델에 따라 3D 프린팅으로 파손 부품을 수리한다.The
본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)은 파손 부품을 상기 3D 스캐너(100)로 3차원 스캐닝하고, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)로 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 작성하여 상기 3D 프린터(300)로 파손 부품의 파손 부위를 수리할 수 있다.The 3D printing-based
또한, 상기 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템(10)은 원본 부품 3차원 모델을 저장하는 부품 데이터베이스(400)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.In addition, the 3D printing-based
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 장치(200)의 예시적인 블록도이다.2 is an exemplary block diagram of a part search and
도 2를 참조하면, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 점군 데이터 입력부(210), 3차원 모델 검색부(220), 형상 오차 계산부(230), 부분 3차원 모델 생성부(235) 및 출력부(240)를 포함한다.2, the part search and
상기 점군 데이터 입력부(210)는 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는다. 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색한다. 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산한다. 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성한다. 상기 출력부(240)는 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력한다.The point cloud
상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨터로서, 상기 3D 스캐너(100)로부터 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 원본 부품 3차원 모델을 검색하고 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하여 상기 3D 프린터(300)로 제공하고 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하고 부분 3차원 모델을 생성하기 위한 프로그램을 실행한다.The part search and
먼저, 상기 점군 데이터 입력부(210)는 파손 부품을 상기 3D 스캐너(100)로 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받는다. 그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색한다.First, the point cloud
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)는 사용자로부터 파손 부품의 분류체계 정보를 입력받는 사용자 입력부(250)를 더 포함한다. 그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 상기 분류체계 정보에 따라 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색한다.According to an embodiment of the present invention, the part search and
부품 데이터베이스(400)는 미리 정해진 분류체계에 의해 부품의 3차원 모델이 저장된다. 일 예로, 부품 데이터베이스(400)는 주로 데이터 사전 방식을 이용하여 3차원 모델을 저장한다. 데이터 사전은 부품 카테고리 및 카테고리들 간의 계층구조 정보를 담고 있는 분류 트리, 특정 카테고리에 속하는 부품이 갖는 속성 목록을 포함한다. 각 카테고리에 대한 시멘틱 정보는 별도로 정의되며, 각 속성에 대한 시멘틱 정보 역시 별도로 정의된다.The
이 실시예에 따르면, 사용자는 분류 트리와 부품 카테고리별 속성 정보를 이용하여 부품을 검색할 수 있다. 사용자는 상기 사용자 입력부(250)를 통해 원하는 카테고리(예컨대, 압입형 가이드 포스트)를 선택하여 그에 속하는 부품의 3차원 모델을 검색할 수 있다. 보다 상세한 검색을 위해 사용자는 해당 카테고리가 갖는 속성에 허용 값(예컨대, 포스트 지름의 속성 값은 50 이상)을 입력하여 해당 조건을 만족하는 부품의 3차원 모델을 검색할 수 있다.According to this embodiment, the user can search for a part by using the classification tree and attribute information for each part category. A user can select a desired category (for example, a press-fit guide post) through the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품과 형상이 유사한 3차원 모델을 검색할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the three-dimensional
구체적으로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하고, 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하고, 제 1 히스토그램과 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 제 2 히스토그램은 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되고, 차분을 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.Specifically, the three-dimensional
여기서, 점들 간의 상관관계는 점들 간의 거리일 수 있다. 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들에 대해서 제 1 상관관계로 거리가 획득되면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 거리를 변량으로 하고 미리 정해진 계급구간을 갖는 제 1 히스토그램을 생성한다. 마찬가지로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계, 예컨대 샘플 포인트들 간의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 기반으로 거리를 변량으로 하면서 미리 정해진 계급구간을 갖는 제 2 히스토그램을 생성할 수 있다.Here, the correlation between the points may be the distance between the points. When the distances are obtained by the first correlation with respect to the points included in the damaged part point group data, the three-dimensional
그러고 나서, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 히스토그램과 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하고, 그 차분을 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색한다.Then, the three-dimensional
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 제 1 및 제 2 히스토그램을 보여주는 예시적인 도면이다.3 is an exemplary diagram illustrating first and second histograms used to search for a three-dimensional model of a source part similar in shape to a broken part according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 히스토그램은 가로축의 변량이 점들 간의 거리 d이다.As shown in Fig. 3, the first and second histograms are such that the variation of the horizontal axis is the distance d between the points.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 및 제 2 히스토그램에서 서로 대응하는 계급들 간의 도수 차이의 절대값을 계산하고, 제 1 및 제 2 히스토그램에 포함된 적어도 하나의 계급에 대한 도수 차이의 절대값을 합산하여 제 1 및 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the three-dimensional
그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 차분이 작을수록 제 1 히스토그램에 대응하는 파손 부품과 제 2 히스토그램에 대응하는 원본 부품 3차원 모델이 서로 유사한 것으로 결정하고, 차분이 클수록 제 1 히스토그램에 대응하는 파손 부품과 제 2 히스토그램에 대응하는 원본 부품 3차원 모델이 서로 비유사한 것으로 결정할 수 있다.The three-dimensional
이 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델 중에서 제 1 및 제 2 히스토그램 간의 차분이 기 설정된 기준 차분보다 작은 3차원 모델을 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델로 결정하여 검색 결과로 출력할 수 있다.According to this embodiment, the three-dimensional
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델을 일 방향에서 바라본 모습을 기준으로 형상의 유사도를 결정할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the three-dimensional
구체적으로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하고, 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트(image gradients)를 추출하고, 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하고, 제 1 방향 분포와 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포를 비교하여 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하되, 제 2 방향 분포는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포일 수 있다.Specifically, the three-dimensional
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하기 위해 사용되는 이미지 그래디언트 및 그 방향 분포를 나타내는 예시적인 도면이다.4 is an exemplary diagram illustrating an image gradient and its directional distribution used to search for a three-dimensional model of an original part similar in shape to a broken part in accordance with another embodiment of the present invention.
먼저, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 하나 또는 그 이상의 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성한다. 이 때, 제 1 점군 데이터를 바라보는 방향은 부품에서 파손된 부분을 향하지 않을 수 있다.First, the three-dimensional
그러고 나서, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 이미지로부터 도 4의 좌측과 같은 제 1 이미지 그래디언트를 추출한다. 그 뒤, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 제 1 이미지 그래디언트를 합하여 도 4의 우측과 같은 제 1 방향 분포를 획득한다. 마찬가지로, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지를 생성하고, 제 2 이미지로부터 제 2 이미지 그래디언트를 추출하여 제 2 방향 분포를 획득할 수 있다.Then, the three-dimensional
그리고, 상기 3차원 모델 검색부(220)는 파손 부품에 대한 제 1 방향 분포와 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 방향 분포를 비교하여 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색할 수 있다.The three-dimensional
이와 같은 실시예는 부품의 한쪽이 심하게 파손되어 전체적인 형상이 원래의 형상과 크게 달라지는 경우에 유용할 수 있다.Such an embodiment may be useful when one part of the part is severely damaged and the overall shape is greatly different from the original shape.
파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델이 검색되면, 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산한다.When an original part three-dimensional model having a shape similar to that of the damaged part is retrieved, the shape
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사용자 입력부(250)는 파손 부품 점군 데이터 또는 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치를 사용자로부터 입력받을 수 있다. 그리고, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치에서 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
나아가, 상기 사용자 입력부(250)는 파손 부품 점군 데이터에서 둘 이상의 위치를 사용자로부터 입력받을 수 있다. 그리고, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치 간의 치수를 더 계산할 수 있다.Furthermore, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형상 오차가 계산될 위치 Pe 및 치수를 계산하기 위해 입력된 두 위치들 P1, P2를 나타내는 예시적인 도면이다.5 is an exemplary diagram showing a position P e at which a shape error is to be calculated according to an embodiment of the present invention and two positions P 1 , P 2 entered for calculating a dimension.
도 5에 도시된 바와 같이, 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델이 검색되면 사용자는 상기 사용자 입력부(250)를 통해 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치 Pe를 입력할 수 있다. 이 경우, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치 Pe에서 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산한다.5, when the original part three-dimensional model corresponding to the damaged part is retrieved, the user can input the position P e to calculate the shape error in the original part three-dimensional model through the
또한, 사용자는 상기 사용자 입력부(250)를 통해 파손 부품 점군 데이터 또는 원본 부품 3차원 모델에서 치수를 계산할 위치들 P1, P2를 입력할 수 있다. 이 경우, 상기 형상 오차 계산부(230)는 입력받은 위치들 P1, P2 간의 치수 h(즉, 높이)를 더 계산할 수 있다.In addition, the user can input the damaged parts point group data through the
상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 기하학적인 차이를 정량적으로 계산한다.The
이를 위해, 상기 형상 오차 계산부(230)는 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하고, 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점과 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산한다.For this, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 오차 계산부(230)는 먼저 파손 부품 점군 데이터를 필터링하고 단순화할 수 있다. 파손 부품 점군 데이터의 필터링은 파손 부품의 3차원 스캐닝을 통해 생성된 파손 부품 점군 데이터에 포함된 노이즈를 제거한다. 파손 부품 점군 데이터의 단순화는 과도한 수의 점을 포함하는 점군 데이터로부터 오차에 영향을 주지 않는 범위 내에서 점군 데이터의 수를 감소시킨다.According to an embodiment of the present invention, the shape
그 뒤, 상기 형상 오차 계산부(230)는 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하기 위해, 원본 부품 3차원 모델을 삼각망 방식으로 변환하고 변환된 삼각망의 각 삼각형마다 점을 샘플링한다. 여기서, 각 삼각형마다 샘플링되는 점의 개수는 삼각형의 면적에 비례할 수 있다.Then, the
그러고 나서, 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점과 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하기 전에, 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하고, 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키고, 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시킬 수 있다.Then, the
구체적으로, 파손 부품을 3D 스캐너(100)로 스캔한 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델은 서로 다른 좌표계에서 표현되기 때문에 상기 형상 오차 계산부(230)는 두 데이터를 동일한 좌표계로 표현할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시예에서 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터의 주축과 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링한 원본 부품 점군 데이터의 주축을 찾고 두 주축이 일치하도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 어느 하나 또는 둘 모두를 이동 및 회전시킬 수 있다.Specifically, since the damaged part point group data and the original part three-dimensional model scanned by the
그 뒤, 상기 형상 오차 계산부(230)는 주축이 일치된 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 어느 하나 또는 둘 모두를 이동 및 회전시킨다. 이 과정에서 상기 형상 오차 계산부(230)는 두 점군 데이터 간에 최소 오차가 발생하도록 점군 데이터의 이동 및 회전을 반복적으로 수행할 수 있다.Thereafter, the
이와 같이 오차가 최소가 되도록 배치된 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 점군 데이터를 기초로 상기 형상 오차 계산부(230)는 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점과 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산함으로써 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산할 수 있다.The
상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성한다. The partial three-dimensional
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.6 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial three-dimensional model of a damaged portion according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하고, 3차원 공간 내에서 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.6, the partial three-dimensional
예를 들어, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 점군 데이터를 볼륨을 갖는 솔리드 형태로 변환하여 파손 부품 3차원 모델을 생성하고, 원본 부품 3차원 모델과 파손 부품 3차원 모델 간의 차분에 해당하는 볼륨 영역을 불리안 연산을 통해 추정할 수 있다.For example, the partial three-dimensional
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 점군 데이터에서 상기 형상 오차 계산부(230)에 의해 계산된 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하고, 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, the partial three-dimensional
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부위의 부분 3차원 모델을 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.7 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a partial three-dimensional model of a damaged region according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점(P1 내지 P5), 및 원본 부품 3차원 모델 상에서 제 1 점(P1 내지 P5)과 가장 가까운 제 2 점(Q1 내지 Q5)을 결정할 수 있다.7, the portion of the three-dimensional
그러고 나서, 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 제 1 점(P1 내지 P5) 및 제 2 점(Q1 내지 Q5)이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하여 상기 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.Then, the partial three-dimensional
이 실시예에서 제 1 점(P1 내지 P5)은 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 점들 중 일부 또는 전부이다. 상기 부분 3차원 모델 생성부(235)는 원본 부품 3차원 모델의 표면 상에서 제 1 점(P1 내지 P5)과 가장 가까운 제 2 점(Q1 내지 Q5)을 결정한 뒤, 상기 제 1 및 제 2 점이 표면에 위치하는 3차원 모델을 모델링하여 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성할 수 있다.In this embodiment, the first point (P 1 to P 5 ) is some or all of the points included in the broken part partial point cloud data. The partial three-dimensional
상기 출력부(240)는 상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력한다. 상기 출력부(240)는 파손 부위의 부분 3차원 모델에 관한 데이터를 3D 프린터(300)로 전송할 수 있다.The
상기 3D 프린터(300)는 상기 부품 검색 및 수리 장치(200)로부터 파손 부위의 부분 3차원 모델에 관한 데이터를 수신하면 상기 부분 3차원 모델에 대해 3D 프린팅을 위한 공구 이동 경로를 생성하여 해당 경로를 따라 부품 재료를 출사하여 파손 부위를 메울 수 있다.When the
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면 자유 곡면을 갖는 부품의 부분 파손 부위에 대해서도 3D 프린터(300)를 이용해 쉽고 빠르게 보수를 실시할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is also possible to easily and quickly repair the partially damaged portion of the component having the free curved surface by using the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법(1000)의 예시적인 흐름도이다.8 is an exemplary flow diagram of a
상기 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 앞서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 장치(200)에 의해 실행될 수 있다.The part search and
도 8을 참조하면, 상기 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 파손 부품 점군 데이터를 입력받은 단계(S1100), 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1200), 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계(S1300), 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1400), 및 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 단계(S1500)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the part search and
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 과정(S1200)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.9 is an exemplary flowchart for explaining a process (S1200) of searching for an original part three-dimensional model corresponding to a damaged part according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1200)는 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하는 단계(S1210), 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하는 단계(S1220), 제 1 히스토그램과 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하는 단계(S1230), 및 차분을 기반으로 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1240)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step S1200 of searching the original part three-dimensional model includes a step S1210 of acquiring a first correlation between points included in the broken part point cloud data, (S1220) of calculating a difference between a first histogram and a second histogram of an original part three-dimensional model stored in the parts database 400 (S1230), and generating a first histogram (S1240) of retrieving an original part three-dimensional model having a shape similar to that of the damaged part in step (S1240).
여기서, 제 2 히스토그램은 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성된다.Here, the second histogram is generated based on the second correlation between the sample points obtained by sampling the original part three-dimensional model stored in the
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색(S1200)하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.10 is an exemplary flowchart for explaining a process of searching for an original part three-dimensional model corresponding to a damaged part (S1200) according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1200)는 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하는 단계(S1250), 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하는 단계(S1260), 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하는 단계(S1270), 및 제 1 방향 분포와 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 부품 데이터베이스(400)에서 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계(S1280)를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step S1200 of searching the original part three-dimensional model includes a step (S1250) of generating a first image viewed from at least one direction of the broken part point cloud data, (S1270) of obtaining a first direction distribution of the first image gradient (S1270) by extracting a first image gradient from the first directional distribution and a second direction (S1280) of the original part three-dimensional model similar in shape to the damaged part in the
여기서, 제 2 방향 분포는 부품 데이터베이스(400)에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포이다.Here, the second direction distribution is a direction distribution of the second image gradients extracted from the second image viewed from at least one direction of the original component three-dimensional model stored in the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 과정(S1300)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.11 is an exemplary flowchart for explaining a process (S1300) of calculating a shape error between a broken part point cloud data and an original part three-dimensional model according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 상기 파손 부품 점군 데이터와 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계(S1300)는 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하는 단계(S1310), 및 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 단계(S1350)를 포함할 수 있다.11, the step S1300 of calculating the shape error between the damaged part point group data and the original part three-dimensional model includes the step (S1310) of obtaining the original part point group data by point sampling the original part three-dimensional model, and And calculating a distance between a point belonging to the original part point cloud group data and a point belonging to the damaged part point cloud group data (S1350).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 오차를 계산하는 단계(S1300)는 상기 거리를 계산하는 단계(S1350) 전, 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하는 단계(S1320), 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계(S1330), 및 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 파손 부품 점군 데이터 및 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계(S1340)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step S1300 of calculating the shape error includes a step of determining a main axis of the broken part point group data and a main axis of the original part point group data S1320 (S1330) of moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that the principal axes of the damaged part point group data and the original part point group data coincide with each other, (Step S1340) of moving and rotating at least one of the broken part point group data and the original part point group data such that the broken part point group data and the original part point group data are minimized.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정(S1400)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.12 is an exemplary flowchart for explaining a process (S1400) of generating a partial three-dimensional model for a damaged region according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1400)는 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하는 단계(S1410), 및 3차원 공간 내에서 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하는 단계(S1420)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of generating a partial three-dimensional model (S1400) on the damaged part of the damaged part based on the shape error (S1400) A step (S1410) of generating a three-dimensional model, and a step (S1420) of removing an object area occupied by the three-dimensional model of the damaged part in an object area occupied by the original part three-dimensional model in the three-dimensional space.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 과정(S1400)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.FIG. 13 is an exemplary flowchart for explaining a process (S1400) of generating a partial three-dimensional model for a damaged region according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 형상 오차를 기반으로 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1400)는 파손 부품 점군 데이터에서 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하는 단계(S1430), 및 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1440)를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step (S1400) of generating the partial three-dimensional model of the damaged part of the damaged part based on the shape error (S1400) includes the step of, Step S1430 of identifying the point cloud data, and creating a partial three-dimensional model based on the broken part partial point cloud data and the original part three-dimensional model (S1440).
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 과정(S1440)을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.FIG. 14 is an exemplary flowchart for explaining a process (S1440) of generating a partial three-dimensional model based on broken part partial point cloud data and an original part three-dimensional model according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계(S1440)는 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점(P1 내지 P5) 및 원본 부품 3차원 모델 상에서 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점(Q1 내지 Q5)을 결정하는 단계(S1450), 및 제 1 점 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하는 단계(S1460)를 포함할 수 있다.14, the step S1440 of generating a partial three-dimensional model based on the broken-part partial point-group data and the original part three-dimensional model includes a first point P 1 to P 5 ) and calculating a second step (S1450), and the first point and the three-dimensional model which is located on a two-point interface to determine the closest second point (Q 1 to Q 5) and a point on the source component 3D model (S1460).
본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 부품 검색 및 수리 방법(1000)은 컴퓨터와 결합되어 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.The
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications may be made to the embodiments described above. The scope of the present invention is defined only by the interpretation of the appended claims.
10: 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템
100: 3D 스캐너
200: 부품 검색 및 수리 장치
210: 점군 데이터 입력부
220: 3차원 모델 검색부
230: 형상 오차 계산부
235: 부분 3차원 모델 생성부
240: 출력부
250: 사용자 입력부
300: 3D 프린터
400: 부품 데이터베이스10: 3D printing based part maintenance system
100: 3D Scanner
200: Parts search and repair device
210: Point cloud data input unit
220: three-dimensional model search unit
230: Shape error calculation unit
235: Partial three-dimensional model generation unit
240: Output section
250: user input
300: 3D printer
400: Parts database
Claims (21)
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부;
상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부;
상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및
상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 부품 검색 및 수리 장치.A point-of-point data input unit for receiving broken-point part-point group data obtained by three-dimensionally scanning a damaged part;
A three-dimensional model retrieval unit for retrieving an original part three-dimensional model corresponding to the damaged part in the parts database based on the damaged part point group data;
A shape error calculator for calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part three-dimensional model;
A partial three-dimensional model generation unit for generating a partial three-dimensional model of the damaged part of the damaged part based on the shape error; And
And an output unit for outputting information on the partial three-dimensional model.
상기 부품 검색 및 수리 장치는:
사용자로부터 상기 파손 부품의 분류체계 정보를 입력받는 사용자 입력부를 더 포함하고,
상기 3차원 모델 검색부는:
상기 분류체계 정보에 따라 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
The part search and repair apparatus comprises:
Further comprising a user input unit for receiving the classification scheme information of the damaged part from a user,
Wherein the three-dimensional model search unit comprises:
Dimensional model corresponding to the damaged part in the parts database according to the classification system information.
상기 3차원 모델 검색부는:
상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하고,
상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하고,
상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되고,
상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the three-dimensional model search unit comprises:
Acquiring a first correlation between points included in the damaged part point cloud data,
Generate a first histogram based on the first correlation,
Wherein the second histogram is obtained by calculating a difference between the first histogram and a second histogram of an original part three-dimensional model stored in the parts database, wherein the second histogram includes a difference between sample points obtained by sampling an original three- 2 < / RTI > correlation,
And searches for an original part three-dimensional model having a shape similar to that of the damaged part in the parts database based on the difference.
상기 3차원 모델 검색부는:
상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하고,
상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하고,
상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하고,
상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포인 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the three-dimensional model search unit comprises:
Generating a first image of the broken part point cloud data viewed from at least one direction,
Extracting a first image gradient from the first image,
Obtaining a first directional distribution of the first image gradient,
Dimensional model of an original part having a shape similar to that of the broken part in the part database by comparing the first direction distribution with a second direction distribution of the original part three-dimensional model stored in the parts database, Wherein the original component three-dimensional model stored in the parts database is a direction distribution of a second image gradient extracted from a second image viewed from at least one direction.
상기 사용자 입력부는:
상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 형상 오차를 계산할 위치를 사용자로부터 입력받고,
상기 형상 오차 계산부는:
상기 입력받은 위치에서 상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 2,
Wherein the user input comprises:
The broken part point group data or the position where the shape error is to be calculated in the original part three-dimensional model,
Wherein the shape error calculator comprises:
And calculates a shape error between the broken part point group data and the original part three-dimensional model at the input position.
상기 사용자 입력부는:
상기 파손 부품 점군 데이터 또는 상기 원본 부품 3차원 모델에서 둘 이상의 위치를 사용자로부터 입력받고,
상기 형상 오차 계산부는:
상기 입력받은 위치 간의 치수를 더 계산하는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 2,
Wherein the user input comprises:
Wherein the damaged part point group data or two or more positions in the original part three-dimensional model are input from a user,
Wherein the shape error calculator comprises:
And further calculates a dimension between the input positions.
상기 형상 오차 계산부는:
상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하고,
상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 부품 검색 및 수리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the shape error calculator comprises:
The original part three-dimensional model is point-sampled to acquire original part point group data,
And calculates a distance between a point belonging to the original part point cloud group data and a point belonging to the damaged part point cloud group data.
상기 형상 오차 계산부는 상기 거리를 계산하기 전,
상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하고,
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키고,
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 7,
The shape error calculator calculates the shape error before calculating the distance,
A main axis of the broken part point cloud group data and a main axis of the original part point cloud group data,
At least one of the damaged part point group data and the original part point group data is moved and rotated so that the main axes of the broken part point group data and the original part point group data coincide,
And moves and rotates at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that an error between the damaged part point group data and the original part point group data is minimized.
상기 부분 3차원 모델 생성부는:
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하고,
3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하여 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 8,
Wherein the partial three-dimensional model generation unit comprises:
Generating a three-dimensional model of a damaged part, which is a three-dimensional model of the damaged part, based on the broken part point-
Dimensional model and removing the object area occupied by the three-dimensional model of the damaged part in an object area occupied by the original three-dimensional model within the three-dimensional space.
상기 부분 3차원 모델 생성부는:
상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하고,
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 8,
Wherein the partial three-dimensional model generation unit comprises:
Identifying the broken part partial point cloud data in which the distance exceeds the preset allowable value in the broken part point cloud group data,
And generating the partial three-dimensional model based on the broken part partial point cloud data and the original part three-dimensional model.
상기 부분 3차원 모델 생성부는:
상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하고,
상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하여 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부품 검색 및 수리 장치.The method of claim 10,
Wherein the partial three-dimensional model generation unit comprises:
A first point included in the broken part partial point cloud data and a second point closest to the first point on the original part three-dimensional model,
And generating a partial three-dimensional model by calculating a three-dimensional model in which the first and second points are located on an interface.
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계;
상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 단계;
상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 생성하는 단계; 및
상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.A step of receiving broken-point part-point group data obtained by three-dimensionally scanning a damaged part;
Retrieving an original part three-dimensional model corresponding to the damaged part in the parts database based on the broken part point group data;
Calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part three-dimensional model;
Generating a partial three-dimensional model of a broken part of the broken part based on the shape error; And
And outputting information on the partial three-dimensional model.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터에 포함된 점들 간의 제 1 상관관계를 획득하는 단계;
상기 제 1 상관관계를 기반으로 제 1 히스토그램을 생성하는 단계;
상기 제 1 히스토그램과 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델에 대한 제 2 히스토그램 간의 차분을 계산하되, 상기 제 2 히스토그램은 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 샘플링하여 얻은 샘플 포인트들 간의 제 2 상관관계를 기반으로 생성되는 단계; 및
상기 차분을 기반으로 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 12,
The step of retrieving the original part three-dimensional model includes:
Obtaining a first correlation between points included in the broken part point cloud data;
Generating a first histogram based on the first correlation;
Wherein the second histogram is obtained by calculating a difference between the first histogram and a second histogram of an original part three-dimensional model stored in the parts database, wherein the second histogram includes a difference between sample points obtained by sampling an original three- 2 < / RTI >correlation; And
And retrieving an original part three-dimensional model having a shape similar to that of the damaged part in the parts database based on the difference.
상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터를 적어도 한 방향에서 바라본 제 1 이미지를 생성하는 단계;
상기 제 1 이미지로부터 제 1 이미지 그래디언트를 추출하는 단계;
상기 제 1 이미지 그래디언트의 제 1 방향 분포를 획득하는 단계;
상기 제 1 방향 분포와 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델의 제 2 방향 분포와 비교하여 상기 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품과 형상이 유사한 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 방향 분포는 상기 부품 데이터베이스에 저장된 원본 부품 3차원 모델을 적어도 한 방향에서 바라본 제 2 이미지로부터 추출된 제 2 이미지 그래디언트의 방향 분포인 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 12,
The step of retrieving the original part three-dimensional model includes:
Generating a first image of the broken part point cloud data viewed from at least one direction;
Extracting a first image gradient from the first image;
Obtaining a first directional distribution of the first image gradient;
Comparing the first direction distribution with a second direction distribution of an original part three-dimensional model stored in the parts database to search for an original part three-dimensional model similar in shape to the broken part in the parts database, Wherein the two-way distribution is a direction distribution of the second image gradient extracted from the second image viewed from at least one direction of the original component three-dimensional model stored in the parts database.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는:
상기 원본 부품 3차원 모델을 점 샘플링하여 원본 부품 점군 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 원본 부품 점군 데이터에 속하는 점과 상기 파손 부품 점군 데이터에 속하는 점 간의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.The method of claim 12,
Calculating the shape error comprises:
Sampling the original part three-dimensional model by point sampling to obtain original part point group data; And
And calculating a distance between a point belonging to the original part point cloud group data and a point belonging to the damaged part point cloud group data.
상기 형상 오차를 계산하는 단계는 상기 거리를 계산하는 단계 전,
상기 파손 부품 점군 데이터의 주축 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축을 결정하는 단계;
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터의 주축들이 일치하도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계; 및
상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 간의 오차가 최소가 되도록 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 점군 데이터 중 적어도 하나를 이동 및 회전시키는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the step of calculating the shape error comprises: before the step of calculating the distance,
Determining a main axis of the broken part point cloud group data and a main axis of the original part point cloud group data;
Moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that the main axes of the damaged part point group data and the original part point group data coincide with each other; And
And moving and rotating at least one of the damaged part point group data and the original part point group data so that an error between the damaged part point group data and the original part point group data is minimized.
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 상기 파손 부품의 3차원 모델인 파손 부품 3차원 모델을 생성하는 단계; 및
3차원 공간 내에서 상기 원본 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역에서 상기 파손 부품 3차원 모델이 차지하는 오브젝트 영역을 제거하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.18. The method of claim 16,
Wherein generating the partial three-dimensional model comprises:
Generating a three-dimensional model of a damaged part, which is a three-dimensional model of the damaged part, based on the damaged part point group data; And
And removing an object region occupied by the three-dimensional model in the object region occupied by the three-dimensional model in the three-dimensional space.
상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는:
상기 파손 부품 점군 데이터에서 상기 거리가 기 설정된 허용치를 초과하는 파손 부품 부분 점군 데이터를 식별하는 단계; 및
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.18. The method of claim 16,
Wherein generating the partial three-dimensional model comprises:
Identifying the broken part partial point cloud data in which the distance exceeds the predetermined tolerance in the broken part point cloud group data; And
And generating the partial three-dimensional model based on the broken part partial point cloud data and the original part three-dimensional model.
상기 파손 부품 부분 점군 데이터 및 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 부분 3차원 모델을 생성하는 단계는:
상기 파손 부품 부분 점군 데이터에 포함된 제 1 점, 및 상기 원본 부품 3차원 모델 상에서 상기 제 1 점과 가장 가까운 제 2 점을 결정하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 점이 경계면 상에 위치하는 3차원 모델을 산출하는 단계를 포함하는 부품 검색 및 수리 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the step of generating the partial three-dimensional model based on the broken part partial point cloud data and the original part three-dimensional model comprises:
Determining a first point included in the broken part partial point cloud data and a second point closest to the first point on the original part three-dimensional model; And
And calculating a three-dimensional model in which the first and second points are located on an interface.
청구항 12에 따른 부품 검색 및 수리 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체.A computer-readable recording medium,
A recording medium on which a program for executing a part search and repair method according to claim 12 is stored.
상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받아 상기 파손 부품에 대응하는 원본 부품 3차원 모델을 검색하고, 상기 파손 부품 점군 데이터 및 상기 원본 부품 3차원 모델을 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 부분 3차원 모델을 제공하는 부품 검색 및 수리 장치; 및
상기 부분 3차원 모델에 따라 3D 프린팅으로 상기 파손 부품을 수리하는 3D 프린터를 포함하며,
상기 부품 검색 및 수리 장치는:
상기 파손 부품을 3차원 스캐닝하여 얻은 상기 파손 부품 점군 데이터를 입력받는 점군 데이터 입력부;
상기 파손 부품 점군 데이터를 기반으로 부품 데이터베이스에서 상기 파손 부품에 대응하는 상기 원본 부품 3차원 모델을 검색하는 3차원 모델 검색부;
상기 파손 부품 점군 데이터와 상기 원본 부품 3차원 모델 간의 형상 오차를 계산하는 형상 오차 계산부;
상기 형상 오차를 기반으로 상기 파손 부품의 파손 부위에 대한 상기 부분 3차원 모델을 생성하는 부분 3차원 모델 생성부; 및
상기 부분 3차원 모델에 관한 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 3D 프린팅 기반 부품 유지보수 시스템.A 3D scanner for three-dimensionally scanning the damaged part to generate broken point cloud data;
Dimensional model of an original part corresponding to the damaged part by receiving the broken part point group data and searching for a three-dimensional model of the broken part of the broken part based on the broken part point group data and the original part three- A part searching and repairing device for providing the parts; And
And a 3D printer for repairing the damaged part by 3D printing according to the partial three-dimensional model,
The part search and repair apparatus comprises:
A point cloud data input unit for receiving the damaged part point cloud group data obtained by three-dimensionally scanning the damaged part;
A three-dimensional model search unit for searching the original part three-dimensional model corresponding to the broken part in the parts database based on the broken part point group data;
A shape error calculator for calculating a shape error between the damaged part point group data and the original part three-dimensional model;
A partial three-dimensional model generation unit for generating the partial three-dimensional model for a damaged part of the broken part based on the shape error; And
And an output for outputting information about the partial three-dimensional model.
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