KR20200046165A - Image processing method for compensating error in output of 3-dimensional printer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미지 처리 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터를 바탕으로 3D 프린터의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출하고, 그 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정함으로써, 3D 프린터 출력물의 정밀도를 향상시킬 수 있는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image processing method, and more specifically, based on the original digital data of a printing object, calculates the output cross-sectional area data for an output operation of a 3D printer, and applies a data correction algorithm to the output cross-sectional area data to output the output cross-sectional area It relates to an image processing method for error correction of a 3D printer output that can improve the precision of the 3D printer output by correcting the error of the data.
CAD 프로그램으로 설계한 컴퓨터 파일에서 입체로 된 기계 부품 등을 인쇄하듯 실물 모형을 만드는 장치를 3D 프린터라고 한다. 이와 같은 3D 프린터는 캐드 시스템과 같은 소프트웨어를 통해 모델링된 3D 형상을 복수의 얇은 단면 층으로 분할한 슬라이스 데이터로 변경한 후에 이를 사용하여 판형 시트를 조형하고, 이를 적층하여 조형물을 완성한다.A device that creates mock-ups, such as three-dimensional machine parts from computer files designed with CAD programs, is called a 3D printer. Such a 3D printer converts a 3D shape modeled through software such as a CAD system into slice data divided into a plurality of thin cross-section layers, and then uses it to form a sheet-like sheet and stacks it to complete the sculpture.
일반적으로 3D 프린터는 압출헤드에 의해 지지되는 노즐을 통해 생성재료(통상, ABS 수지)를 출력용 베드(substrate bed)에 출력하여 적층함으로써, 입체물을 생성한다. 베드는 압출헤드에 대해 직교좌표계에서 X, Y, Z의 3축 방향 또는 일부 방향으로 (압출헤드가 움직이는 제품도 있음) 이동하며 생성재료가 베드 상의 정해진 위치에 적층되게 한다. 이러한 베드의 이동은 베드와 연결된 스크류 등에 의해 각 축 방향의 이동이 정확하게 제어됨으로써 생성재료가 정확한 위치에 적층된다. 다만, 이러한 수지 적층을 통한 결과물 생성 과정은 고온에서 이루어지며, 한번의 작업 동안에 베드는 많은 이동을 수행하거나, 압출헤드에 의해 외력을 받는다.In general, a 3D printer generates a three-dimensional object by outputting and laminating a product material (usually, ABS resin) on a substrate bed through a nozzle supported by an extrusion head. The bed moves in a three-axis direction or some direction of X, Y, and Z in the Cartesian coordinate system with respect to the extrusion head (some products in which the extrusion head moves), allowing the product material to be stacked at a predetermined position on the bed. The movement of each bed is precisely controlled by the movement of each axial direction by a screw or the like connected to the bed, so that the resulting material is stacked at the correct position. However, the process of producing the result through such resin lamination is performed at a high temperature, and during one operation, the bed performs many movements or receives an external force by the extrusion head.
3D 프린터의 X, Y, Z축은 출력물의 무게, 중력의 영향을 매우 크게 받게 되며, 이에 따라 축의 처짐 또는 베드가 수평축에 대해 기울어져 평탄도가 정렬되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 상황이 발생하는 경우, 레이어가 겹치거나 노즐에 의해 베드가 훼손되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 3D 프린터의 X, Y, Z축에 대해 진직도와 베드의 수평을 맞추는 레벨링(levelling) 작업이 반드시 선행되어야 한다.The X, Y, and Z axes of the 3D printer are greatly affected by the weight and gravity of the output, and accordingly, the deflection of the axis or the bed may be inclined with respect to the horizontal axis, resulting in misalignment of flatness. When this situation occurs, problems such as overlapping of layers or damage to the bed by the nozzle may occur. Therefore, a leveling operation that leveles the straightness and the bed with respect to the X, Y, and Z axes of the 3D printer must be preceded.
종래의 3D 프린터의 축의 오차를 측정하기 위한 시스템은 레이저 빔을 이용하여 단일 스팟을 얻고, 단일 스팟에 대한 변위를 측정하여 오차를 확인함에 따라 정밀한 오차 측정에 어려움이 있었다. 또한, 종래의 베드의 축 보정 방법은, 사용자가 베드의 기울기를 계측하고, 물리적으로 베드 자체를 이동시켜 수평을 조절하는 방식이 사용되었다. 하지만, 상기와 같은 방법은 작업자가 렌치를 이용해 베드의 마운트 높이를 직접 조절하는 방식으로, 데스크탑 3D 프린터의 특성상 간결한 구조에 의해 베드의 수평을 보정할 수 있다는 점에서 장점이 있기는 하나, 정확성이 떨어지고 매번 보정 작업을 해야 하며, 출력물의 성형오차가 커지는 문제점이 있다.The system for measuring the error of the axis of the conventional 3D printer has a difficulty in accurate error measurement as a single spot is obtained by using a laser beam, and displacement is measured for a single spot to confirm the error. In addition, in the conventional method of correcting the axis of a bed, a method in which a user measures the inclination of the bed and physically moves the bed itself to adjust the level is used. However, the above method has an advantage in that the operator can directly adjust the mount height of the bed using a wrench, which is advantageous in that the level of the bed can be corrected by a concise structure due to the characteristics of the desktop 3D printer. There is a problem of falling and having to perform the correction operation every time, and the molding error of the output is increased.
한편, 한국 공개특허공보 제10-2017-0138618호(특허문헌 1)에는 "3D 프린터 출력물의 정량평가방법 및 시스템"이 개시되어 있는 바, 이에 따른 3D 프린터 출력물의 정량평가방법은, 출력과 관련된 정보를 복수의 3D 프린터로 전송하는 단계; 복수의 3D 프린터가 상기 정보를 이용하여 출력물을 출력하는 단계; 상기 출력물과 정보를 정량적으로 비교하는 단계; 정량적으로 비교한 결과를 미리 설정된 기준에 따라 분류하여 저장하는 단계; 및 미리 설정된 기준에 따라 분류된 결과를 표시하는 단계를 포함하되, 상기 출력물과 정보를 정량적으로 비교하는 단계에서, 상기 정보와 상기 출력물의 수치적 오차의 정도를 정량적으로 비교하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-2017-0138618 (Patent Document 1) discloses a "quantitative evaluation method and system for 3D printer output", and thus a quantitative evaluation method for 3D printer output is related to output. Transmitting information to a plurality of 3D printers; A plurality of 3D printers outputting the output using the information; Quantitatively comparing the output with information; Classifying and storing quantitatively compared results according to a preset criterion; And displaying a result classified according to a preset criterion, wherein in the quantitative comparison of the output and information, the degree of numerical error of the information and the output is quantitatively compared.
이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 3D 프린터를 이용하는 3D 출력 서비스(사업자 및 개인)의 출력물 샘플을 수집하고, 종합적으로 평가하여 얻어지는 수치화된 품질 평가 정보 DB를 구축하여, 이용자들에게 품질평가 정보를 가시화하여 제공할 수 있는 장점이 있기는 하겠으나, 미리 설정된 기준 정보와 출력물의 수치적 오차의 정도를 정량적으로 비교한 정보를 제공할 뿐, 그러한 오차를 보정하여 3D 출력물의 정밀도를 향상시키기 위한 어떤 수단이나 방법을 제시하지는 못하는 한계가 있다.In the case of patent document 1 as described above, a sample of printouts of 3D printing services (businesses and individuals) using a 3D printer is collected, and a numerical quality evaluation information DB obtained through comprehensive evaluation is constructed to provide quality evaluation information to users. Although there is an advantage that can be provided by visualization, it provides information that quantitatively compares the degree of numerical error of the preset reference information and the output, and any means for improving the precision of the 3D output by correcting such error However, there is a limitation that cannot provide a method.
본 발명은 이상과 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터로부터 프린팅 대상물의 단면적 데이터를 산출하고, 단면적 데이터에 기반하여 3D 프린터의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출하며, 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정함으로써, 3D 프린터 출력물의 정밀도를 향상시킬 수 있는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been created in consideration of the above-mentioned items, and calculates cross-sectional area data of a printing object from original digital data of the printing object, and calculates output cross-sectional area data for output operation of a 3D printer based on the cross-sectional area data. The object of the present invention is to provide an image processing method for error correction of 3D printer output that can improve the accuracy of 3D printer output by correcting errors in output cross-sectional data by applying a data correction algorithm to the output cross-sectional data.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법은, In order to achieve the above object, the image processing method for error correction of the 3D printer output according to the present invention,
컴퓨터 시스템과 3D 프린터를 포함하는 이미지 처리 시스템을 기반으로 컴퓨터 시스템에 의해 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지를 처리하는 방법으로서,A method for processing an image for error correction of 3D printer output by a computer system based on an image processing system including a computer system and a 3D printer,
a) 다수의 슬라이스의 적층 구조로 분해 가능한 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터로부터 컴퓨터 시스템에 의해 상기 프린팅 대상물의 임의의 층에 대한 단면적 데이터를 산출하는 단계;a) calculating cross-sectional area data for any layer of the printing object by a computer system from the original digital data of the printing object that can be decomposed into a stacked structure of multiple slices;
b) 상기 산출된 단면적 데이터로부터 3D 프린터의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출하는 단계;b) calculating output cross-sectional area data for an output operation of a 3D printer from the calculated cross-sectional area data;
c) 상기 산출된 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정하는 단계;c) correcting an error of the output cross-sectional area data by applying a data correction algorithm to the calculated output cross-sectional area data;
d) 상기 데이터 보정 알고리즘의 적용에 의해 오차가 보정된 출력 단면적 데이터를 산출하는 단계; 및d) calculating the output cross-sectional area data whose error is corrected by applying the data correction algorithm; And
e) 상기 산출된 오차가 보정된 출력 단면적 데이터를 바탕으로 상기 3D 프린터의 출력 동작을 수행하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.e) It is characterized in that it comprises the step of performing an output operation of the 3D printer based on the output cross-sectional area data for which the calculated error is corrected.
여기서, 상기 단계 a)에서 상기 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템에 의해 상기 임의의 층에 대한 2D 데이터를 추출하기 위해 해당 층에 대한 2D 도면 데이터를 생성할 수 있다.Here, in calculating the cross-sectional area data in step a), it is possible to generate 2D drawing data for the layer to extract 2D data for the arbitrary layer by the computer system.
또한, 상기 단계 b)에서 상기 출력 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 상기 2D 도면 데이터(2D 도면 이미지 파일)를 바로 이미지화하거나, 그 이미지에 상응하는 그리는 출력 파일을 생성할 수 있다.In addition, in calculating the output cross-sectional area data in step b), the 2D drawing data (2D drawing image file) may be imaged directly or a drawing output file corresponding to the image may be generated.
이때, 상기 2D 도면 이미지 파일의 경우는 상기 출력 단면적 데이터는 2D 이미지 파일일 수 있고, 그리는 출력 파일의 경우는 상기 출력 단면적 데이터는 실제로 레이저가 이동하게 되는 이동 경로 좌표 데이터일 수 있다.In this case, in the case of the 2D drawing image file, the output cross-sectional area data may be a 2D image file, and in the case of a drawing output file, the output cross-sectional area data may be movement path coordinate data that a laser actually moves.
또한, 상기 단계 b)에서 상기 출력 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 실제 출력하는 프린팅 방법에 따라 출력 단면적 데이터를 구분할 수 있다.In addition, in calculating the output cross-sectional area data in step b), the output cross-sectional area data may be classified according to an actual printing method.
이때, 상기 프린팅 방법은 DLP(Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus), FDM(Fused Deposition Modeling) 중 적어도 어느 하나의 방법을 포함할 수 있다.In this case, the printing method may include at least one of DLP (Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus), and FDM (Fused Deposition Modeling).
또한, 상기 단계 c)에서 상기 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정함에 있어서, 2D 이미지의 내부와 외부의 구분을 통하여 생성되는 내부와 외부의 위치에 따라 내부에서 멀어지는 이미지의 경우는 미리 설정한 거리만큼 내부에 가까운 이미지로 생성하고, 내부에 가까워지는 이미지의 경우는 미리 설정한 거리만큼 내부에서 멀어지는 이미지로 생성할 수 있다.In addition, in correcting the error of the output cross-sectional area data by applying the data correction algorithm in step c), in the case of an image distant from the inside according to the inside and outside positions generated through the division between the inside and the outside of the 2D image, An image closer to the interior may be generated by a preset distance, and an image closer to the interior may be generated as an image distant from the interior by a preset distance.
이와 같은 본 발명에 의하면, 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터로부터 프린팅 대상물의 단면적 데이터를 산출하고, 그 단면적 데이터에 기반하여 3D 프린터의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출하며, 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정하고, 최종적으로 오차가 보정된 출력 단면적 데이터에 따라 3D 프린터의 출력 동작을 수행함으로써, 3D 프린터 출력물의 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the cross-sectional area data of the printing object is calculated from the original digital data of the printing object, and the output cross-sectional area data for the output operation of the 3D printer is calculated based on the cross-sectional area data, and a data correction algorithm is applied to the output cross-sectional data. By applying, and correcting the error of the output cross-sectional area data, and finally performing the output operation of the 3D printer according to the error-corrected output cross-sectional area data, there is an advantage that can improve the precision of the 3D printer output.
도 1은 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법의 구현을 위해 채용되는 이미지 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 방법에 따른 단면적 데이터 추출 및 출력을 위한 데이터 출력 시 오차를 보정하여 출력하는 것을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 이미지 파일(소스 데이터)로부터 출력 단면적 데이터 추출 및 데이터 보정 알고리즘의 적용에 의해 보정하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 소스 데이터로부터 단면적 데이터 산출 및 단면적 데이터로부터 출력 단면적 데이터를 산출하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터를 보정하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of an image processing system employed for implementing an image processing method for error correction of 3D printer output according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating an execution process of an image processing method for error correction of a 3D printer output according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing that errors are corrected and output when data is output for cross-sectional data extraction and output according to the method of the present invention.
4 is a diagram schematically showing a process of extracting the output cross-sectional area data from an image file (source data) and correcting it by applying a data correction algorithm.
5 is a diagram schematically showing a process of calculating cross-sectional area data from source data and output cross-sectional area data from cross-sectional data.
6 is a diagram schematically showing a process of correcting output cross-sectional area data by applying a data correction algorithm to the output cross-sectional area data.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms to describe his or her invention in the best way. Based on the principles, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as “… unit”, “… group”, “module”, and “device” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or a combination of hardware and software. Can be implemented as
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법의 구현을 위해 채용되는 이미지 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of an image processing system employed for implementing an image processing method for error correction of 3D printer output according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법의 구현을 위해 채용되는 이미지 처리 시스템(100)은 컴퓨터 시스템(110)과 3D 프린터(120)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, an
상기 컴퓨터 시스템(110)에는 프린팅 대상물에 대한 원본 디지털 데이터가 저장되어 있는 메모리가 구비된다. 또한, 컴퓨터 시스템(110)에는 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터(소스 데이터)로부터 프린팅 대상물의 임의의 층에 대한 단면적 데이터를 산출함과 아울러, 산출된 단면적 데이터로부터 3D 프린터(120)의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출하기 위한 앱(application)이 탑재된다. 또한, 컴퓨터 시스템(110)에는 상기 산출된 출력 단면적 데이터와 원본 디지털 데이터(소스 데이터)로부터 산출한 최초 단면적 데이터와의 오차를 보정하기 위한 데이터 보정 알고리즘(일종의 소프트웨어 프로그램)이 탑재된다.The
그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 이미지 처리 시스템에 기반하여 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법에 대하여 설명해 보기로 한다.Then, an image processing method for error correction of a 3D printer output according to the present invention will be described based on the image processing system having the above configuration.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an execution process of an image processing method for error correction of a 3D printer output according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법은, 전술한 바와 같은 컴퓨터 시스템(110)과 3D 프린터(120)를 포함하는 이미지 처리 시스템(100)을 기반으로 컴퓨터 시스템(110)에 의해 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지를 처리하는 방법으로서, 먼저 다수의 슬라이스의 적층 구조로 분해 가능한 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터(소스 데이터)로부터 컴퓨터 시스템(110)에 의해 상기 프린팅 대상물의 임의의 층에 대한 단면적 데이터를 산출한다(단계 S201). 여기서, 이와 같은 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템(110)에 의해 상기 임의의 층에 대한 2D 데이터를 추출하기 위해 해당 층에 대한 2D 도면 데이터를 생성할 수 있다. 이와 관련해서는 뒤에서 다시 설명된다.Referring to FIG. 2, an image processing method for error correction of a 3D printer output according to the present invention is based on the
이렇게 하여 원본 디지털 데이터(소스 데이터)로부터 단면적 데이터가 산출되면, 그 산출된 단면적 데이터로부터 3D 프린터(120)의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출한다(단계 S202). 이와 관련해서는 뒤에서 다시 설명한다. 여기서, 이와 같은 출력 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 상기 2D 도면 데이터(2D 도면 이미지 파일)를 바로 이미지화하거나, 그 이미지에 상응하는 그리는 출력 파일을 생성할 수 있다. 이때, 상기 2D 도면 이미지 파일의 경우는 상기 출력 단면적 데이터는 2D 이미지 파일일 수 있고, 그리는 출력 파일의 경우는 상기 출력 단면적 데이터는 실제로 레이저가 이동하게 되는 이동 경로 좌표 데이터일 수 있다.When the cross-sectional area data is calculated from the original digital data (source data) in this way, the output cross-sectional area data for the output operation of the
또한, 상기 출력 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 실제 출력하는 프린팅 방법에 따라 출력 단면적 데이터를 구분할 수 있다. 이때, 상기 프린팅 방법은 DLP(Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus), FDM(Fused Deposition Modeling) 중 적어도 어느 하나의 방법을 포함할 수 있다.In addition, in calculating the output cross-sectional area data, the output cross-sectional area data may be classified according to an actual printing method. In this case, the printing method may include at least one of DLP (Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus), and FDM (Fused Deposition Modeling).
이상에 의해 출력 단면적 데이터가 산출되면, 그 산출된 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정한다(단계 S203). 즉, 산출된 출력 단면적 데이터와 원본 디지털 데이터(소스 데이터)로부터 산출한 최초 단면적 데이터와의 오차를 보정하는 것이다. 여기서, 상기 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정함에 있어서, 2D 이미지의 내부와 외부의 구분을 통하여 생성되는 내부와 외부의 위치에 따라 내부에서 멀어지는 이미지의 경우는 미리 설정한 거리만큼 내부에 가까운 이미지로 생성하고, 내부에 가까워지는 이미지의 경우는 미리 설정한 거리만큼 내부에서 멀어지는 이미지로 생성할 수 있다.When the output cross-sectional area data is calculated as described above, an error of the output cross-sectional area data is corrected by applying a data correction algorithm to the calculated output cross-sectional area data (step S203). That is, the error between the calculated output cross-sectional area data and the original cross-sectional area data calculated from the original digital data (source data) is corrected. Here, in correcting the error of the output cross-sectional area data by applying the data correction algorithm, in the case of an image distant from the inside according to the inside and outside positions generated through the division between the inside and the outside of the 2D image, a predetermined distance is applied. An image close to the inside may be generated, and an image closer to the inside may be generated as an image distant from the inside by a preset distance.
이렇게 하여 오차 보정이 완료되면, 데이터 보정 알고리즘의 적용에 의해 오차가 보정된 출력 단면적 데이터를 산출한다(단계 S204).When the error correction is completed in this way, the output cross-sectional data whose error is corrected by application of the data correction algorithm is calculated (step S204).
그런 후, 그 산출된 오차가 보정된 출력 단면적 데이터를 바탕으로 3D 프린터(120)의 출력 동작을 수행한다(단계 S205).Then, the output operation of the
이하에서는 이상과 같은 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법과 관련하여 부연 설명을 해보기로 한다.Hereinafter, a detailed description will be given in connection with an image processing method for error correction of a 3D printer output according to the present invention as described above.
도 3은 본 발명의 방법에 따른 단면적 데이터 추출 및 출력을 위한 데이터 출력 시 오차를 보정하여 출력하는 것을 도식적으로 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram schematically showing that errors are corrected and output when data is output for cross-sectional data extraction and output according to the method of the present invention.
도 3을 참조하면, (A)와 같은 곡선 형태의 이미지를 출력하기 위한 출력 데이터 추출 시 검은색 부분이 실제 출력물이 생성되는 부분이다. 이때, 외부1의 경우, 실제 출력을 원하는 치수 대비 내부 부분(외부1 영역과 경계를 이루는 부분)이 외부1의 영역쪽으로 더 크게 출력되는 현상이 발생한다. 또한, 외부2의 경우는 실제 출력을 원하는 치수 대비 내부 부분(외부2 영역과 경계를 이루는 부분)이 외부2의 영역으로부터 내부 영역쪽으로 더 작게 출력되는 현상이 발생한다. 따라서, 본 발명의 방법에서는 이러한 오차를 보정하여 출력 단면적 데이터를 출력한다. Referring to FIG. 3, when extracting output data for outputting a curved image as in (A), a black portion is a portion where an actual output is generated. At this time, in the case of the external 1, a phenomenon in which the inner portion (the portion that forms the boundary with the outer 1 region) is larger than the dimension desired for actual output is output to the outer 1 region. In addition, in the case of the outer 2, a phenomenon in which the inner portion (the portion forming the boundary with the outer 2 region) is smaller than the dimension for which the actual output is desired is output from the outer 2 region toward the inner region. Therefore, the method of the present invention corrects such an error and outputs output cross-sectional area data.
즉, 도 3의 (B)를 참조하면, 실제 출력을 위한 2D 슬라이스된 이미지의 경우 흑색으로 표현된다. 이때, 실제 출력 데이터의 값을 도출하기 전에 적색으로 표시된 선과 같이 이미지를 변경하여 데이터 추출 시 원본 디지털 데이터와 편차(오차) 값이 적은 출력물을 얻게 된다. 실제 출력 시 직선과 곡선의 경우 출력물의 크기 차이가 발생하며, 출력물의 그리는 경로에 따라 출력물의 치수 차이가 발생한다. 출력을 위한 데이터 추출 시, 내부와 외부를 구분하여 출력 이미지를 왜곡함으로써(즉, 데이터 보정을 통해) 원본 디지털 데이터와 최종 출력물 간의 편차(오차)를 줄일 수 있게 된다.That is, referring to FIG. 3B, a 2D sliced image for actual output is represented in black. At this time, before deriving the value of the actual output data, the image is changed as shown by the red line to obtain an output with less deviation (error) value from the original digital data when extracting the data. In the case of the actual output, in the case of a straight line and a curve, the size difference of the output occurs, and the dimension difference of the output occurs according to the drawing path. When extracting data for output, it is possible to reduce the deviation (error) between the original digital data and the final output by distorting the output image by distinguishing the inside and the outside (ie, through data correction).
도 4는 이미지 파일(소스 데이터)로부터 출력 단면적 데이터 추출 및 데이터 보정 알고리즘의 적용에 의해 보정하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.4 is a diagram schematically showing a process of extracting the output cross-sectional area data from an image file (source data) and correcting it by applying a data correction algorithm.
도 4를 참조하면, (A)와 같은 이미지의 원기둥에서 한 방향을 삭제한 원통형의 STL(stereolithography) 파일에서, (B)와 같이 슬라이스 데이터 도면을 추출하는 경우, 2D 이미지와 같은 이미지를 추출할 수 있게 된다.Referring to FIG. 4, when extracting a slice data drawing as shown in (B) from a cylindrical stereolithography (STL) file in which one direction is deleted from the cylinder of the image as in (A), an image such as a 2D image is extracted. It becomes possible.
기존의 슬라이스 알고리즘의 경우, 2D 도면 정보에서 실제 밀링 머신/3D 프린터가 이동 및 출력하게 되는 장비의 이동경로를 "G-code"라는 이동 좌표와 이동 배열을 추출하게 된다(도 5 참조). 이때, 추출된 데이터 값을 벡터 배열의 형태로 나타낼 수 있다. 벡터 배열의 형태에서 내부 부분과 외부 부분을 구분(벡터 시작 점의 위치가 최상단에서 우측으로 이동하는 경우, 벡터 진행 방향을 기준으로 우측 방향이 내부로 설정되고, 좌측 방향이 외부로 설정됨)하여 진행하게 된다. 그리고구분된 내부 및 외부 부분에 따라 내부 및 외부에 대한 함수를 추가하여 전체 외부를 그리는 패턴을 보정하게 된다.In the case of the existing slicing algorithm, the moving coordinates and moving arrangements of "G-code" are extracted from the 2D drawing information to the moving path of the equipment that the actual milling machine / 3D printer moves and outputs (see FIG. 5). At this time, the extracted data value may be represented in the form of a vector array. By distinguishing the inner part and the outer part in the form of a vector array (when the position of the vector starting point moves from the top to the right, the right direction is set to the inside and the left direction is set to the outside based on the vector progress direction). Will proceed. Then, according to the divided inner and outer parts, functions for the inner and outer parts are added to correct the pattern for drawing the entire outer part.
도 5는 소스 데이터로부터 단면적 데이터 산출 및 단면적 데이터로부터 출력 단면적 데이터를 산출하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.5 is a diagram schematically showing a process of calculating cross-sectional area data from source data and output cross-sectional area data from cross-sectional data.
도 5를 참조하면, 인필 파트(Infill part)(501)는 추출된 "G-code" 중 인필 부분으로 슬라이스된 내부를 그리는 패턴이다. 그리고 인셋 파트(Inset part)(502)는 추출된 "G-code" 중 인셋X 부분으로 슬라이스된 외부를 그리는 패턴이다. 이는 슬라이스된 데이터의 몇 번째 외곽인지를 표시한다. 또한, 인셋0 파트(Inset0 part)(503)는 추출된 "G-code" 중 인셋0 부분(슬라이스된 데이터 중 최외곽의 데이터)으로, 슬라이스된 가장 외부를 그리는 패턴이다.Referring to FIG. 5, the
도 6은 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터를 보정하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.6 is a diagram schematically showing a process of correcting output cross-sectional area data by applying a data correction algorithm to the output cross-sectional area data.
도 6을 참조하면, 먼저 벡터 연산 준비를 위하여 슬라이스 된 이미지의 G code 데이터를 추출한다. 그런 후, 추출된 Inset0 데이터 벡터 테이블을 2중 배열의 형태로 구성한다. Referring to FIG. 6, first, G code data of a sliced image is extracted to prepare for vector operation. Then, the extracted Inset0 data vector table is constructed in the form of a double array.
1차 배열은 Inset0의 배열 시작점들로 구성하고, 2차 배열에 하나의 폐쇄 구조 좌표 영역(시작점과 끝점 동일 위치)을 표시한다. 1차 배열의 개수가 슬라이스 된 도면에서 Inset0, 즉 이동 가능한 최외곽 좌표값을 표시하게 된다. 각 1차 배열에 각 이동 좌표(1차 배열에 포함된 2차 배열) 값들 중 Y축 좌표값 중 최상단의 좌표값을 선정한다. 이 값을 기준으로 이동하는 방향에 따라 내부 및 외부 영역을 구분하게 된다. 이때, 최상단 좌표에서 좌측 이동 시 이동 방향의 좌측이 내부 영역이 되고, 우측 이동 시 이동 방향의 우측이 내부 영역이 된다.The primary array consists of the starting points of the array of Inset0, and one closed structure coordinate region (the same position of the starting point and the ending point) is displayed in the secondary array. In the drawing in which the number of primary arrays is sliced, Inset0, that is, the outermost coordinate value that can be moved is displayed. The topmost coordinate value among the Y-axis coordinate values is selected from the values of each moving coordinate (secondary array included in the primary array) in each primary array. The inner and outer regions are classified according to the moving direction based on this value. At this time, when moving left from the topmost coordinate, the left side of the moving direction becomes the inner region, and when moving right, the right side of the moving direction becomes the inner region.
내부 및 외부 방향이 구분되면, 알파(Alpha) 값과 각 벡터의 각도에 따라 영상 변경을 위한 추가 계산을 수행한다. 이때, 계산된 신규 이동 좌표의 값들은 동일한 배열 크기의 신규 변경된 데이터 배열의 형태로 저장하게 된다.When the internal and external directions are separated, additional calculations for changing the image are performed according to the alpha value and the angle of each vector. At this time, the calculated values of the new moving coordinates are stored in the form of a new changed data array having the same array size.
1차 배열에서 위와 같은 동작을 수행한 후, 수행된 1차 배열은 다음 값을 계산하는 부분에서 제외되며, 그 다음 순위의 Y벡터 배열을 찾고 그 좌표 값이 제외된 1차 배열의 영역 내/외부 값인지 판별한다. 이때, 영역 내/외부에 따라 내/외부 변경을 수행한다. 영역 내/외부 판별이 끝나면, 제외된 1차 배열의 내부의 값이면 이동 좌표 값에 따라 좌표 이동 설정 값을 변경하고, 영역 외부의 경우에는 제외된 1차 배열 수행과 동일한 수행을 다시 반복적으로 진행한다.After performing the above operation on the primary array, the performed primary array is excluded from the part that calculates the next value, finds the Y vector array of the next rank, and within the area of the primary array where the coordinate values are excluded / Determine whether it is an external value. At this time, the inside / outside change is performed according to the inside / outside of the region. After determining the inside / outside of the area, if it is an internal value of the excluded primary array, change the coordinate movement setting value according to the movement coordinate value, and if it is outside the region, repeat the same operation again as performing the excluded primary array. do.
이상과 같은 일련의 과정을 수행하여, 1차 배열의 값이 없을 때까지 연산을 진행하게 되면, 전체적인 슬라이스 데이터 변경이 완료된다.If the operation is performed until there is no value of the primary array by performing the above series of processes, the entire slice data change is completed.
도 6에서 (A)는 초기 두 개의 벡터(A,B)의 각도에 따라 G벡터의 값을 변경하는 것을 나타낸 것이며, 이때 A = F' + G로 나타낼 수 있다. (B)에서 G' 벡터의 값은 기존 A벡터와 B벡터의 각도 변경값과 변경 가능한(유저 입력값) 알파(Alpha)에 의해 변경된다. 이를 수식으로 표현하면, G'=G*Alpha*각도 AB로 표현할 수 있다. 여기서, 각도 AB의 값은 0<각도 AB<360°범위의 값이며, 180도를 기준으로 부호가 변경되는 형태이다. (C)는 G' 벡터값과 F' 벡터값으로 신규 A'의 벡터값을 계산하는 것을 나타낸 것으로, 이를 수식으로 표현하면 A'= F'+G'로 표현할 수 있다.In FIG. 6, (A) shows that the value of the G vector is changed according to the angles of the initial two vectors (A, B), where A = F '+ G. In (B), the value of the G 'vector is changed by the angle change value of the existing A vector and B vector and the changeable (user input value) Alpha. If this is expressed as a formula, G '= G * Alpha * angle AB can be expressed. Here, the value of the angle AB is a value in the range of 0 <angle AB <360 °, and the sign is changed based on 180 degrees. (C) shows the calculation of the vector value of the new A 'using the G' vector value and the F 'vector value, which can be expressed as A' = F '+ G' by expressing this as an expression.
도 6의 (D)에서 B' 벡터는 A'벡터 계산과 동일한 방법으로 계산하고, 알파(Alpha)의 값은 유저 가변 값으로 동일하며, B벡터와 C벡터와의 각도에 따라 달라진다. 최종 A벡터의 값을 A'' 벡터로 다시 계산하여 A' 벡터의 시작 좌표 값으로 선정하게 되면, 하나의 Inset 폐쇄 구조 벡터 배열을 만들 수 있게 된다.In (D) of FIG. 6, the B 'vector is calculated in the same way as the A' vector calculation, and the value of Alpha is the same as the user variable value and varies depending on the angle between the B and C vectors. When the value of the final A vector is recalculated as the A '' vector and selected as the starting coordinate value of the A 'vector, one array of inset closed structure vectors can be created.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법은, 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터로부터 프린팅 대상물의 단면적 데이터를 산출하고, 그 단면적 데이터에 기반하여 3D 프린터의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출하며, 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정하고, 최종적으로 오차가 보정된 출력 단면적 데이터에 따라 3D 프린터의 출력 동작을 수행함으로써, 3D 프린터 출력물의 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the image processing method for error correction of the 3D printer output according to the present invention calculates the cross-sectional area data of the printing object from the original digital data of the printing object, and outputs the 3D printer's output operation based on the cross-sectional data. By calculating the output cross-sectional area data, applying a data correction algorithm to the output cross-sectional area data, correcting the error of the output cross-sectional area data, and finally performing the output operation of the 3D printer according to the output cross-sectional data whose error is corrected, thereby outputting a 3D printer. There is an advantage that can improve the precision of.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described in detail through preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is obvious to the technician. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical spirits within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 이미지 처리 시스템 110: 컴퓨터 시스템
120: 3D 프린터 501: 인필 파트(Infill part)
502: 인셋 파트(Inset part) 503: 인셋0 파트(Inset0 part)100: image processing system 110: computer system
120: 3D printer 501: Infill part
502: Inset part 503: Inset 0 part
Claims (7)
a) 다수의 슬라이스의 적층 구조로 분해 가능한 프린팅 대상물의 원본 디지털 데이터로부터 컴퓨터 시스템에 의해 상기 프린팅 대상물의 임의의 층에 대한 단면적 데이터를 산출하는 단계;
b) 상기 산출된 단면적 데이터로부터 3D 프린터의 출력 동작을 위한 출력 단면적 데이터를 산출하는 단계;
c) 상기 산출된 출력 단면적 데이터에 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정하는 단계;
d) 상기 데이터 보정 알고리즘의 적용에 의해 오차가 보정된 출력 단면적 데이터를 산출하는 단계; 및
e) 상기 산출된 오차가 보정된 출력 단면적 데이터를 바탕으로 상기 3D 프린터의 출력 동작을 수행하는 단계를 포함하는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법.
A method for processing an image for error correction of 3D printer output by a computer system based on an image processing system including a computer system and a 3D printer,
a) calculating cross-sectional area data for any layer of the printing object by a computer system from the original digital data of the printing object that can be decomposed into a stacked structure of multiple slices;
b) calculating output cross-sectional area data for an output operation of a 3D printer from the calculated cross-sectional area data;
c) correcting an error of the output cross-sectional area data by applying a data correction algorithm to the calculated output cross-sectional area data;
d) calculating the output cross-sectional area data whose error is corrected by applying the data correction algorithm; And
e) performing an output operation of the 3D printer on the basis of the output cross-sectional area data of which the calculated error is corrected, the image processing method for error correction of the 3D printer output.
상기 단계 a)에서 상기 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템에 의해 상기 임의의 층에 대한 2D 데이터를 추출하기 위해 해당 층에 대한 2D 도면 데이터를 생성하는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법.
According to claim 1,
In calculating the cross-sectional area data in step a), image processing for error correction of a 3D printer output that generates 2D drawing data for a corresponding layer to extract 2D data for the arbitrary layer by the computer system Way.
상기 단계 b)에서 상기 출력 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 상기 2D 도면 데이터(2D 도면 이미지 파일)를 바로 이미지화하거나, 그 이미지에 상응하는 그리는 출력 파일을 생성하는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법.
According to claim 2,
In calculating the output cross-sectional area data in step b), image processing for error correction of a 3D printer output that directly images the 2D drawing data (2D drawing image file) or generates a drawing output file corresponding to the image Way.
상기 2D 도면 이미지 파일의 경우는 상기 출력 단면적 데이터는 2D 이미지 파일이고, 그리는 출력 파일의 경우는 상기 출력 단면적 데이터는 실제로 레이저가 이동하게 되는 이동 경로 좌표 데이터인 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법.
According to claim 3,
In the case of the 2D drawing image file, the output cross-sectional area data is a 2D image file, and in the case of a drawing output file, the output cross-sectional area data is image data for error correction of a 3D printer output, which is a movement path coordinate data that a laser actually moves. Way.
상기 단계 b)에서 상기 출력 단면적 데이터를 산출함에 있어서, 실제 출력하는 프린팅 방법에 따라 출력 단면적 데이터를 구분하는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법.
According to claim 1,
In calculating the output cross-sectional area data in step b), an image processing method for error correction of a 3D printer output that classifies the output cross-sectional area data according to an actual printing method.
상기 프린팅 방법은 DLP(Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus), FDM(Fused Deposition Modeling) 중 적어도 어느 하나의 방법을 포함하는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법.
The method of claim 5,
The printing method is a DLP (Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus), FDM (Fused Deposition Modeling), the image processing method for error correction of the 3D printer output including at least one of the methods.
상기 단계 c)에서 상기 데이터 보정 알고리즘을 적용하여 출력 단면적 데이터의 오차를 보정함에 있어서, 2D 이미지의 내부와 외부의 구분을 통하여 생성되는 내부와 외부의 위치에 따라 내부에서 멀어지는 이미지의 경우는 미리 설정한 거리만큼 내부에 가까운 이미지로 생성하고, 내부에 가까워지는 이미지의 경우는 미리 설정한 거리만큼 내부에서 멀어지는 이미지로 생성하는 3D 프린터 출력물의 오차 보정을 위한 이미지 처리 방법.According to claim 1,
When correcting the error of the output cross-sectional area data by applying the data correction algorithm in step c), in the case of an image distant from the inside according to the inside and outside positions generated through the division between the inside and the outside of the 2D image, preset An image processing method for error correction of 3D printer output that generates an image close to the inside by a distance, and an image distant from the inside by a preset distance in the case of an image approaching the inside.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E601 | Decision to refuse application |