KR20190112240A

KR20190112240A - 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법 및 스티치 프린팅 시스템

Info

Publication number: KR20190112240A
Application number: KR1020180033953A
Authority: KR
Inventors: 조우형; 신제훈; 이은일; 김승호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 덕양산업 주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-04
Also published as: KR102529459B1

Abstract

본 발명의 스티치 프린팅 시스템을 이용한 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법은 스티치 라인이 형성된 내장부품의 표면을 3차원 스캐닝하여 3차원 표면데이터를 생성하는 스캐닝이 이루어지고, 3차원 표면데이터로부터 스티치 라인의 3차원 형상데이터를 추출하는 필터링이 이루어진 다음, 3차원 형상데이터를 통해 플라스틱 내장부품의 표면에 3차원 스티치 라인을 인쇄함으로써 기존 공법 대비 원가상승의 요인인 리얼 스티치 라인의 형성을 배제하고, 특히 플라스틱 내장부품에 형성된 스티치 라인이 색상과 패턴이라는 두 가지 재질감의 요인을 만족하는 특징이 구현된다.

Description

차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법 및 스티치 프린팅 시스템{ON SKIN PRINT METHOD AND SYSTEM OF AUTOMOTIVE INTERIOR PLASTIC PART}

본 발명은 차량 내장부품의 스티치 색상 형성에 관한 것으로, 보다 상세하게는, OSP(On Skin Print) 방식으로 고객 맞춤형(무늬/색상)을 적용하여 실내 고급화 및 원가 절감이 가능한 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법 및 스티치 프린팅 시스템에 관한 것이다.

최근 들어 차량의 고급화는 실내 디자인 향상을 요구하고 있고, 이는 크래쉬 패드(crash pad), 도어 트림(door trim), 시트(seat), 헤드 라이닝(head lining) 등에 대한 살내 인테리어 향상을 요구한다.

특히 상기 크래쉬 패드는 운전석의 전면 유리 하단에 부착되며, 속도계, 연료계, 수온계 등의 미터류를 묶어 일체화시킨 계기판과 공조장치, 라디오, 시계, 재떨이, 소형품을 넣을 수 있는 장치 등으로 이루어져 있다. 그러므로 상기 크래쉬 패드는 운전석의 전면 유리 하단에 부착되어 운전 중에 조작되기도 하고 확인되기도 하므로 편의성과 안전성뿐만 아니라 디자인 측면에 대한 영향이 매우 클 수밖에 없다.

상기 크래쉬 패드에 대한 디자인 향상 요구에 부합한 예로, 대한민국 등록특허공보 제695788호(2007.03.09)가 있다.

상기 등록특허공보 제695788호(2007.03.09) 는 자동차 내장재용 스킨구조로, PSM공법에 의해 제작된 스킨과, 스킨의 외측에 실제로 접힌 듯 보이도록 형성되는 접힘선과, 스킨의 외측에 실제로 바느질한 듯 보이도록 형성되는 바느질선과, 스킨의 내측에 형성되는 발포폼과, 발포폼의 내측에 위치하는 코어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이로부터 상기 등록특허공보 제695788호(2007.03.09)는 스킨과 접힘선 및 스티치 라인(즉, 바느질선)이 일체 형성될 수 있고, 이는 제조공정 단순하와 함께 플라스틱(TPO, TPU etc) 재질 사용에 의한 제작비용이 절감 및 대량 생산이 가능하면서 특히 제작공정 수가 적어 불량도 거의 발생되지 않는 장점을 가질 수 있다. 더불어 상기 등록특허공보 제695788호(2007.03.09)는 액샘 방지용 패드를 부착할 필요가 없고, 스킨의 크기와 관계없이 제작할 수 있으며, 특히 볼록한 돌출 부위가 형성되는 경우 고급감을 구현할 수 있다. 아울러 스킨과 접힘선이 일체 형성되고 실에 의한 스티치 라인이 형성됨으로써, 저렴한 가격에 가죽스킨과 유사한 수준의 감성품질을 구현할 수 있는 장점을 가질 수 있다.

국내등록특허 제695788호(2007.03.09)

하지만 상기 등록특허공보 제695788호(2007.03.09)의 기술은 스킨과 접힘선 및 스티치 라인이 일체로 형성됨에 따라, 스티치 라인을 스킨과 다른 색상으로 구현할 수 없는 단점이 있다. 차량의 인테리어로부터 사용자(운전자)가 느끼는 재질감은 주로 색상과 패턴의 두 가지 요인에 의하여 결정된다.

그러므로 최근 들어 더욱 증가되는 살내 인테리어 향상 요구는 색상과 패턴의 두 가지 재질감의 요인 만족을 필요로 하고, 이는 자동차 내장재용 스킨구조가 갖는 재질감의 요인 중 패턴에 의한 재질감 충족에 국한된 상기 등록특허공보 제695788호(2007.03.09)에 대한 개선을 요구하고 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 플라스틱 내장부품에 형성된 In Mold 성형된 Fake 스티치 라인이 색상과 패턴이라는 두 가지 재질감의 요인을 만족하도록 이루어지고, 특히 리얼 스티치 라인의 형성을 배제하여 원가상승의 요인이 제거된 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법 및 스티치 프린팅 시스템의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스티치 프린팅 공법은 스티치 라인이 형성된 내장부품의 표면을 3차원 스캐닝하여 3차원 표면데이터를 생성하는 스캐닝단계; 상기 3차원 표면데이터로부터 상기 스티치 라인의 3차원 형상 데이터를 추출하는 필터링단계; 상기 3차원 형상데이터를 통해 플라스틱 내장부품의 표면에 2차원 스티치 라인을 인쇄하는 인쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법에 의하여 달성된다.

바람직한 상기 스캐닝단계의 실시예로서, 상기 내장부품을 고정지그가 설치된 안착테이블에 안착시키는 안착단계; 상기 내장부품의 표면을 인쇄로봇에 탑재된 스캐너헤드가 3차원 스캐닝하여 제어부에 상기 3차원 표면데이터를 저장하는 저장단계; 및 상기 내장부품을 상기 안착테이블에서 제거하는 제거단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

바람직한 상기 필터링단계의 실시예로서, 상기 제어부가 상기 3차원 표면데이터를 통해 상기 스티치 라인의 높이차이가 명도차이로 표현된 2차원 표면데이터를 생성하는 변환단계; 및 상기 제어부가 상기 리얼 스티치 라인의 높이 및 형상을 변수로 하여 상기 2차원 표면데이터로부터 상기 리얼 스티치 라인의 2차원 형상데이터를 생성하는 생성단계를 포함하고, 상기 2차원 형상데이터는 상기 3차원 형상데이터의 경계를 형성하도록 이루어질 수 있다.

바람직한 상기 인쇄단계의 실시예로서, 상기 플라스틱 내장부품을 고정지그가 설치된 안착테이블에 안착시키는 장착단계; 및 상기 제어부가 상기 3차원 형상데이터를 통해 상기 인쇄로봇에 탑재된 상기 프린터헤드의 작동을 제어하여 플라스틱 내장부품의 표면에 플라스틱 액체를 분사하는 분사단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스티치 프린팅 시스템은 차량의 플라스틱 내장부품이 안착되는 안착부; 상기 플라스틱 내장부품의 표면에 3차원 스티치 라인 형상을 인쇄하는 인쇄부; 및 상기 안착부 및 상기 인쇄부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 시스템에 의하여 달성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 안착부는 상기 플라스틱 내장부품의 유동을 방지하는 고정지그가 설치된 안착테이블; 및 상기 제어부의 신호를 수신하여 상기 안착테이블의 위치 및 각도를 조절하는 안착로봇을 포함하여 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 인쇄부는 스캐너헤드와 프린터헤드가 탑재된 인쇄로봇; 및 상기 프린터헤드에 잉크를 공급하는 공급유닛을 포함하여 이루어질 수 있다.

이러한 본 발명의 스티치 프린팅 시스템을 이용한 스티치 프린팅 공법은 OSP(On Skin Print) 방식으로 구현됨으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 갖는다.

첫째, 리얼 스티치 라인이 형성된 내장부품의 표면을 3차원 스캐닝하여 생성된 3차원 표면데이터로부터 3차원 형상데이터를 추출하고, 3차원 형상데이터를 통해 플라스틱 내장부품의 표면에 2차원 스티치 라인을 인쇄한다. 둘째, 플라스틱 내장부품에 형성된 스티치 라인이 색상과 패턴이라는 두 가지 재질감의 요인을 만족한다. 셋째, 원가상승의 요인인 리얼 스티치 라인의 형성을 배제한다. 넷째, 부품의 스티치부를 스캐닝하여 노이즈 제거 후 스치부에만 인쇄 한다. 다섯째, 인몰드 스티치의 스티치 색상 다양화 불가능 단점을 해소한다.

도 1은 본 발명의 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법을 나타내는 순서도이며, 도 2는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100)에 대한 블록 공정도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 차량 내장부품의 스티치 프린팅 시스템의 예이며, 도 5는 스티치 프린팅 시스템의 안착부와 인쇄부의 사용상태를 나타내고, 도 6은 패턴에 색상이 입히기 전에 대한 내장부품의 리얼 스티치 라인이며, 도 7은 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법의 분사단계이고, 도 8 및 도 9는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법의 필터링단계이며, 도 10은 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법에 의해 플라스틱 내장부품의 3차원 스티치 라인을 예시한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

또한 본 실시예에서, 내장부품(100)은 가죽 재질의 스킨을 갖는 크래쉬 패드, 도어 트림, 가니쉬, 콘솔 등을 의미한다. 그러므로 플라스틱 내장부품(1)이란 크래쉬 패드, 도어 트림, 가니쉬, 콘솔 등의 스킨(skin)을 의미하나, 도면에서는 플라스틱 내장부품(1)의 일 예로서 크래쉬 패드 스킨이 도시됨을 예로 설명한다.

도 1을 참조하면, 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100)은 스캐닝단계(S110), 필터링단계(S120) 및 인쇄단계(S130)를 포함하여 구성된다. 이를 통해 상기 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100)은, 원가상승의 요인인 리얼 스티치 라인(RSL)의 형성을 배제하면서도, 플라스틱 내장부품(1)에 형성된 스티치 라인이 색상과 패턴이라는 두 가지 재질감의 요인을 만족하도록 이루어질 수 있다.

도 2를 참조하면, 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100)에 대한 블록 공정도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100)은 고정지그로 C/PAD(크래시 패드)가 고정되고, 상기 고정지그와 상기 C/PAD가 세척된 후 위치 스캐닝이 이루어지며, 모터(즉,펌프(PUMP))의 가동으로 잉크탱크에서 관을 거쳐 노즐로 스프레이되는 프린터헤드의 잉크 젯을 통해 왕복 스프레이에 의한 보호층 코팅이 이루어진다. 이어 고정지그에서 C/PAD를 탈거한 다음 C/PAD를 고온 건조함으로써 전체 공정이 완료된다.

한편 도 3과 도 4는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100)을 수행하는 스티치 프린팅 시스템(10)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상기 스티치 프린팅 시스템(10)은 안착부(100), 인쇄부(200) 및 제어부(300)를 포함하여 구성된다.

일례로, 상기 안착부(100)는 차량의 플라스틱 내장부품(1)이 안착되는 구성으로서, 안착테이블(110) 및 안착로봇(120)을 포함하여 구성된다. 상기 안착테이블(110)은 플라스틱 내장부품(1)의 유동을 방지하는 고정지그(미도시)가 설치된 구성으로서, 그 상면에 플라스틱 내장부품(1)이 안착되는 평면을 형성한다. 특히 도시되지는 않았으나, 고정지그는 안착테이블(110)의 상면에 설치된 것으로 이해되어야 한다. 상기 고정지그는 플라스틱 내장부품(1)을 고정하는 용도로 사용되는 공지된 지그(zig)의 선택적 적용이 가능하다.

일례로, 상기 안착로봇(120)은 제어부(300)의 신호를 수신하여 안착테이블(110)의 위치 및 각도를 조절하는 구성으로서, 공장자동화 분야에 활발히 사용되고 있는 수직다관절 로봇, 수평다관절 로봇, 직교좌표 로봇 등의 다양한 적용이 가능하다. 특히 상기 제어부(300)는 안착부(100) 및 인쇄부(200)의 작동을 제어하는 구성으로서, 3D 레이저 스캐너 및 3D 프린터를 통합 제어하는 제어시스템으로 이루어진다. 3D 레이저 스캐너 및 3D 프린터를 제어하는 제어시스템은 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

일례로, 상기 인쇄부(200)는 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 3차원 스티치 라인(ASL) 형상을 인쇄하기 위한 구성으로서, 인쇄로봇(210) 및 공급유닛(220)을 포함하여 구성된다.

상기 인쇄로봇(210)은 제어부(300)의 신호를 수신하여 내장부품(100)의 표면을 스캔하는 한편 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 3차원 스티치 라인(ASL)을 인쇄하는 구성으로서, 스캐너헤드(211)와 프린터헤드(212)가 탑재된 수직다관절 로봇 또는 수평다관절 로봇으로 이루어진다.

상기 스캐너헤드(211)는 리얼 스티치 라인(RSL)이 형성된 내장부품(100)의 표면을 3차원 스캐닝하는 구성으로서, 3D 스캐닝(3D Scanning)을 하는 3D 레이저 스캐너(3D laser scanner)의 헤드 부분으로 이루어진다. 특히 상기 스캐너헤드(211)는 수직다관절 로봇 또는 수평다관절 로봇에 의해 리얼 스티치 라인(RSL)을 따라 이동하면서 내장부품(100)의 표면을 3차원 스캐닝하게 된다. 3D 스캐닝(3D Scanning)은 하드웨어 장비를 이용하여, 물체의 3D 형태를 측정하는 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 프린터헤드(212)는 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 3차원 스티치 라인(ASL)을 인쇄하는 구성으로서, 3D 프린터의 헤드 부분으로 이루어진다. 프린터헤드(212)는 수직다관절 로봇 또는 수평다관절 로봇에 의해 3축 운동을 하면서 공급유닛(220)에 의해 공급된 플라스틱 액체를 노즐을 통해 배출하여 층으로 겹겹이 쌓아 입체 형상을 만들어내는 방식으로 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 3차원 스티치 라인(ASL)을 인쇄하게 된다. 특히 상기 플라스틱 액체는 플라스틱 내장부품(1)과 동일한 재질(PVC, TPU, TPO)로 제조되어 플라스틱 내장부품(1)과 견고한 결합력을 형성하게 된다. 3D 프린터(3D printer)는 3차원 도면 데이터를 이용하여 입체적인 물품을 생성하는 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 공급유닛(220)은 프린터헤드(212)에 플라스틱 액체를 공급하는 구성으로서, 카트리지(221), 펌프(222) 및 공급배관(미도시)을 포함하여 구성된다. 카트리지(221)는 복수로 구비되어 각각 서로 다른 색상(gray, beige, red)의 플라스틱 액체가 충전된다.

상기 펌프(222)는 제어부(300)의 신호를 수신하여 복수의 잉크 카트리지(221) 중 하나의 잉크를 공급배관을 통해 프린터헤드(212)의 노즐로 공급한다. 3D 프린터의 헤드에 플라스틱 액체를 공급하는 장치는 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그러므로 도 1 내지 4에 따른 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법 및 스티치 프린팅 시스템(1)은, 원가상승의 요인인 리얼 스티치 라인의 형성을 배제하면서도, 플라스틱 내장부품에 형성된 스티치 라인이 색상과 패턴이라는 두 가지 재질감의 요인을 만족하도록 이루어진다. 또한 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100) 및 스티치 프린팅 시스템(10)은 크래쉬 패드, 도어 트림, 가니쉬, 콘솔 등 다양한 차량의 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 스티치 라인을 형성하는 데에 적용될 수 있다.

이하에서는 도 1의 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법(S100)을 도 3 내지 도 10을 통해 설명하기로 한다. 상술한 스티치 프린팅 시스템(10)은 스티치 프린팅 공법(S100)의 설명을 통해 보다 구체적으로 이해될 수 있다.

상기 스캐닝단계(S110)는 리얼 스티치 라인(RSL)이 형성된 내장부품(100)의 표면을 3차원 스캐닝하여 3차원 표면데이터를 생성하는 단계로서, 안착단계(S111), 저장단계(S112) 및 제거단계(S113)를 포함하여 구성된다.

상기 안착단계(S111)는 내장부품(100)을 고정지그가 설치된 안착테이블(110)에 안착시키는 단계로서, 내장부품(100)은 고정지그에 의해 안착테이블(110)의 상면에 고정된다. 이때, 내장부품(100)은 리얼 스티치 라인(RSL)이 안착테이블(110)의 상면에 가려지지 않는 상태에서 고정되어야 한다. 안착단계(S111)에서 내장부품(100)의 이동 및 고정지그의 작동은 작업자에 의한 수작업으로 이루어질 수도 있고, 공장자동화 설비에 의해 이루어질 수 있다.

상기 저장단계(S112)는 내장부품(100)의 표면을 인쇄로봇(210)에 탑재된 스캐너헤드(211)가 3차원 스캐닝하여 제어부(300)에 3차원 표면데이터를 저장하는 단계로서, 스캐너헤드(211)는 수직다관절 로봇 또는 수평다관절 로봇의 작동에 의해 리얼 스티치 라인(RSL)을 따라 이동하면서 내장부품(100)의 표면을 3차원 스캐닝하게 된다.

상술한 3차원 표면데이터는 스캐너헤드(211)에 의해 스캐닝되어 생성된 내장부품(100)의 3차원 표면에 대한 데이터를 의미한다. 따라서, 3차원 표면데이터는 내장부품(100)의 스킨 표면에 대한 정보와 함께 리얼 스티치 라인(RSL)의 표면에 대한 정보를 포함한다.

인쇄로봇(210)과 스캐너헤드(211)는 제어부(300)의 제어에 의해 작동한다. 도 5의 좌측 도면은 인쇄로봇(210)에 탑재된 스캐너헤드(211)가 내장부품(100)의 상단에 형성된 리얼 스티치 라인(RSL)을 3차원 스캐닝하는 상태를 도시한 그림이고, 도 5의 우측 도면은 스캐너헤드(211)가 인쇄로봇(210)에 의해 회전하여 내장부품(100)의 측면부에 형성된 리얼 스티치 라인(RSL)을 3차원 스캐닝하는 상태를 도시한 그림이다. 이 경우 스캐너헤드(211)는 수직다관절 로봇 또는 수평다관절 로봇에 의해 그림을 바라보는 방향으로 이동하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 인쇄로봇(210)의 다축 회전에 의한 스캐너헤드(211)의 이동 및 회전, 안착로봇(120)의 회전에 의한 안착테이블(110)의 회전을 나타내고 있다.

상기 제거단계(S113)는 내장부품(100)을 안착테이블(110)에서 제거하는 단계로서, 내장부품(100)은 고정지그의 간섭이 해제된 상태에서 안착테이블(110)의 상면으로부터 제거된다. 제거단계(S113)에서 고정지그 작동 및 내장부품(100)의 제거는 작업자에 의한 수작업으로 이루어질 수도 있고, 공장자동화 설비에 의해 이루어질 수도 있다.

상기 필터링단계(S120)는 3차원 표면데이터로부터 리얼 스티치 라인(RSL)의 3차원 형상데이터를 추출하는 단계로서, 변환단계(S121) 및 생성단계(S122)를 포함하여 구성된다. 상술한 바와 같이, 3차원 표면데이터는 내장부품(100)의 스킨 표면에 대한 정보와 함께 리얼 스티치 라인(RSL)의 표면에 대한 정보를 포함한다. 3차원 형상데이터는 3차원 표면데이터에서 내장부품(100)의 스킨 표면에 대한 정보가 제거된 리얼 스티치 라인(RSL)의 표면에 대한 데이터를 의미한다.

상기 변환단계(S121)는 제어부(300)가 3차원 표면데이터를 통해 리얼 스티치 라인(RSL)의 높이차이가 명도차이로 표현된 2차원 표면데이터(2SDS)를 생성하는 단계이다. 상기 생성단계(S122)는 제어부(300)가 리얼 스티치 라인(RSL)의 높이 및 형상을 변수로 하여 2차원 표면데이터(2SDS)로부터 리얼 스티치 라인(RSL)의 2차원 형상데이터(2DFD)를 생성하는 단계이다.

일례로, 도 6과 같이 내장부품(100)의 표면에는 한 쌍의 리얼 스티치 라인(RSL)과 그 사이에 각각 오목한 부분이 형성된다. 그러므로 도 7과 같이 이미지로 나타난다., 일례로, 도 7(a)에서 빨간색 선은 3차원 표면데이터를 의미하고, 파란색 선은 3차원 표면데이터로부터 변환된 2차원 표면데이터(2SDS)를 의미한다. 도 7(b)는 2차원 표면데이터(2SDS)에 의해 명도차이를 갖는 2차인 이미지를 나타낸다. 도 7(c)는 2차원 표면데이터(2SDS)로부터 추출된 리얼 스티치 라인(RSL)의 2차원 형상데이터(2DFD)를 나타내는 이미지이다. 그리고 도 8은 리얼 스티치 라인(RSL)의 높이 및 형상을 변수로 하여 2차원 표면데이터(2SDS)로부터 리얼 스티치 라인(RSL)의 2차원 형상데이터(2DFD)를 생성하는 그래픽 소프트웨어의 입출력화면을 나타내고 있다. 2차원 형상데이터(2DFD)는 3차원 형상데이터의 경계(boundary)를 형성하게 된다.

상기 인쇄단계(S130)는 3차원 형상데이터를 통해 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 3차원 스티치 라인(ASL)을 인쇄하는 단계로서, 장착단계(S131) 및 분사단계(S132)를 포함하여 구성된다.

상기 장착단계(S131)는 플라스틱 내장부품(1)을 고정지그가 설치된 안착테이블(110)에 안착시키는 단계로서, 플라스틱 내장부품(1)은 고정지그에 의해 안착테이블(110)의 상면에 고정된다. 이 경우 상기 장착단계(S131)에서 플라스틱 내장부품(1)의 이동 및 고정지그의 작동은 작업자에 의한 수작업으로 이루어질 수도 있고, 공장자동화 설비에 의해 이루어질 수도 있다. 특히 상기 장착단계(S131)에선 플라스틱 내장부품(1)은 표면에 형성된 그루브가 안착테이블(110)의 상면에 가려지지 않는 상태에서 고정되어야 한다.

상기 분사단계(S132)는 제어부(300)가 3차원 형상데이터를 통해 인쇄로봇(210)에 탑재된 프린터헤드(212)의 작동을 제어하여 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 플라스틱 액체를 분사하는 단계로서, 프린터헤드(212)는 수직다관절 로봇 또는 수평다관절 로봇의 작동에 의해 그루브를 따라 이동하면서 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 플라스틱 액체를 분사하게 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 플라스틱 내장부품(1)은 그 표면에 종래 내장부품(100)의 스킨 표면을 모방하여 종래 내장부품(100)의 오목한 부분과 유사한 그루브가 형성된 형태로 성형된다. 3차원 스티치 라인(ASL)은 리얼 스티치 라인(RSL)을 모방한 형태로서 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 Fake 성형된다.

일례로, 도 9(a)는 분사단계(S132)를 통해 종래 내장부품(100)의 리얼 스티치 라인(RSL)에 대응되는 플라스틱 내장부품(1)의 그루브 내에 플라스틱 액체가 분사되어 형성된 3차원 스티치 라인(ASL)의 단면도이다. 도 9(b)는 플라스틱 내장부품(1)의 그루브 내에 형성된 3차원 스티치 라인(ASL)의 단면을 확대한 도면이다. 3차원 스티치 라인(ASL)은 3차원 형상데이터에 의해 플라스틱 내장부품(1)의 표면 위에 적층된다. 도 9(b)에서 3차원 스티치 라인(ASL) 위에 도시된 도형은 프린터헤드(212)에서 분사된 플라스틱 액체를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

특히 도 9(b)와 같이, 상기 3차원 스티치 라인(ASL)은 플라스틱 내장부품(1)의 표면으로부터 초점보다 꼭지점이 먼 포물선과 유사한 형태를 형성한다. 이때, 2차원 형상데이터(2DFD)는 3차원 형상데이터의 경계(boundary)를 형성하게 된다. 즉, 2차원 형상데이터(2DFD)는 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 접한 3차원 스티치 라인(ASL)의 하단 테두리 형태를 결정하게 되며, 이에 따라 프린터헤드(212)에서 분사된 플라스틱 액체는 2차원 형상데이터(2DFD)의 경계 내에서 포물선과 유사한 형태로서 적층되어 3차원 스티치 라인(ASL)을 형성하게 된다.

도 10(a)는 종래 내장부품(100)의 리얼 스티치 라인(RSL)을 나타내고, 도 10(b)는 플라스틱 액체가 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 2 layer로 적층되어 형성된 3차원 스티치 라인(ASL)을 나타낸다. 도 10(c)는 플라스틱 액체가 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 4 layer로 적층되어 형성된 3차원 스티치 라인(ASL)을 나타내고, 도 10(d)는 플라스틱 액체가 플라스틱 내장부품(1)의 표면에 6 layer로 적층되어 형성된 3차원 스티치 라인(ASL)을 나타낸다.

도 10(b) 내지 도 10(d)에 도시된 바와 같이, 본 출원인은 플라스틱 액체의 적층 layer를 변수로 하여 스티치 프린팅 공법(S100)을 반복 실시하였다. 그 결과, 도 9(b)와 같이 2 layer로 적층되어 형성된 3차원 스티치 라인(ASL)의 품질(스티치 꼬임, 경계, 광택)이 4 layer 내지 6 layer보다 우수한 것으로 관찰되었다.

상기 분사단계(S132) 이후에는 도 1에 도시되지는 않았으나 코팅단계 및 건조단계가 더 수행되는 것이 바람직하다.

상기 코팅단계는 제어부(300)가 인쇄로봇(210)에 탑재된 프린터헤드(212)의 작동을 제어하여 3차원 스티치 라인(ASL)의 표면에 코팅재(아크릴 성분)를 분사하는 단계이다. 이 경우 프린터헤드(212)는 수직다관절 로봇 또는 수평다관절 로봇의 작동에 의해 3차원 스티치 라인(ASL)을 따라 이동하면서 3차원 스티치 라인(ASL)의 표면에 코팅재를 분사하게 된다. 공급유닛(220)에는 코팅재가 충전된 카트리지(미도시)가 따로 구비되고, 프린터헤드(212)에는 코팅재를 분사하는 노즐이 따로 설치된 것으로 이해되어야 한다.

상기 건조단계는 고온건조를 통해 코팅층의 강도 및 내구성을 강화시키는 단계이다. 코팅단계 이후 플라스틱 내장부품(1)은 건조실로 이동되어 고온건조처리를 받게 된다.

본 발명에 의하면, 리얼 스티치 라인이 형성된 내장부품의 표면을 3차원 스캐닝하여 생성된 3차원 표면데이터로부터 3차원 형상데이터를 추출하고, 3차원 형상데이터를 통해 플라스틱 내장부품의 표면에 2차원 스티치 라인을 인쇄함으로써, 원가상승의 요인인 리얼 스티치 라인의 형성을 배제하면서도, 플라스틱 내장부품에 형성된 스티치 라인이 색상과 패턴이라는 두 가지 재질감의 요인을 만족하도록 이루어지는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법 및 스티치 프린팅 시스템을 제공할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 플라스틱 내장부품
10 : 스티치 프린팅 시스템 100 : 안착부
110 : 안착테이블 120 : 안착로봇
200 : 인쇄부 210 : 인쇄로봇
211 : 스캐너헤드 212 : 프린터헤드
220 : 공급유닛 221 : 카트리지
222 : 펌프(모터) 300 : 제어부
2DSD : 2차원 표면데이터 SDFD : 2차원 형상데이터
ASL: 3차원 스티치 라인 RSL : 리얼 스티치 라인

Claims

스티치 라인이 형성된 내장부품의 표면을 3차원 스캐닝하여 3차원 표면데이터를 생성하는 스캐닝단계;
상기 3차원 표면데이터로부터 상기 스티치 라인의 3차원 형상데이터를 추출하는 필터링단계;
상기 3차원 형상데이터를 통해 플라스틱 내장부품의 표면에 2차원 스티치 라인을 인쇄하는 인쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법.
청구항 1에 있어서, 상기 스캐닝단계는,
상기 내장부품을 고정지그가 설치된 안착테이블에 안착시키는 안착단계;
상기 내장부품의 표면을 인쇄로봇에 탑재된 스캐너헤드가 3차원 스캐닝하여 제어부에 상기 3차원 표면데이터를 저장하는 저장단계;
상기 내장부품을 상기 안착테이블에서 제거하는 제거단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법.
청구항 1에 있어서, 상기 필터링단계는,
상기 제어부가 상기 3차원 표면데이터를 통해 상기 리얼 스티치 라인의 높이차이가 명도차이로 표현된 2차원 표면데이터를 생성하는 변환단계;
상기 제어부가 상기 리얼 스티치 라인의 높이 및 형상을 변수로 하여 상기 2차원 표면데이터로부터 상기 리얼 스티치 라인의 2차원 형상데이터를 생성하는 생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법.
청구항 3에 있어서, 상기 2차원 형상데이터는 상기 3차원 형상데이터의 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법.
청구항 1에 있어서, 상기 인쇄단계는,
상기 플라스틱 내장부품을 고정지그가 설치된 안착테이블에 안착시키는 장착단계;
상기 제어부가 상기 3차원 형상데이터를 통해 상기 인쇄로봇에 탑재된 상기 프린터헤드의 작동을 제어하여 플라스틱 내장부품의 표면에 플라스틱 액체를 분사하는 분사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 공법.
차량의 플라스틱 내장부품이 안착되는 안착부;
상기 플라스틱 내장부품의 표면에 3차원 스티치 라인 형상을 인쇄하는 인쇄부;
상기 안착부 및 상기 인쇄부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 안착부는,
상기 플라스틱 내장부품의 유동을 방지하는 고정지그가 설치된 안착테이블;
상기 제어부의 신호를 수신하여 상기 안착테이블의 위치 및 각도를 조절하는 안착로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 인쇄부는,
스캐너헤드와 프린터헤드가 탑재된 인쇄로봇;
상기 프린터헤드에 잉크를 공급하는 공급유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장부품의 스티치 프린팅 시스템.