KR20200131180A - 3d printing system and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 3D프린터를 모니터링 하고 이를 분석하여 오류를 실시간으로 수정하는 3D 프린팅 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D프린터가 출력 도중 발생되는 문제를 실시간으로 확인하여 출력물의 이미지와 모델링데이터와 비교 분석하여 진행 공정의 오류를 제어하는 것을 특징으로 하는 3D프린팅 시스템 및 방법에 관한 것이다.The embodiments disclosed herein relate to a 3D printing system and method that monitors a 3D printer, analyzes it, and corrects errors in real time.More specifically, the 3D printer checks a problem occurring during printing in real time and It relates to a 3D printing system and method, characterized in that the error of the process process is controlled by comparing and analyzing images and modeling data.
일반적으로 3D프린터는 여러 개의 레이어(층, Layer)를 차례로 적층하여 3차원 형상을 구현하는 제조 도구로서, 3D프린터는 출력을 위해 아이디어를 수립하고, 3D모델링 데이터를 생성해서 3D프린터로 전송을 위한 데이터 변환을 통해 출력을 완성하는 프로세스로 되어있다.In general, a 3D printer is a manufacturing tool that implements a three-dimensional shape by stacking several layers (layers) in sequence, and a 3D printer creates an idea for printing, generates 3D modeling data, and transmits it to a 3D printer. It consists of a process of completing the output through data conversion.
예를 들어, 한국 공개특허공보 제10-2016-0130592호와 같은 기존의 3D프린터는 상기한 프로세스를 통해 출력이 일단 진행되면 출력 도중 이상 현상이 발생하였을 때 출력물의 이상 적층 현상을 육안으로 발견하기 전까지 출력이 중단 없이 진행되기 때문에 재료의 손실과, 이상 현상을 조치한 후 다시 출력을 시작해야 하는 시간의 낭비를 회피하기 어려웠다.For example, conventional 3D printers such as Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0130592 can visually detect abnormal stacking of prints when an abnormality occurs during printing once printing is performed through the above process. As the printing proceeds without interruption before, it was difficult to avoid the loss of material and the wasted time of having to start printing again after taking measures for abnormalities.
출력 중 문제가 발생하였을 때 속히 대처하기 위해서 사용자는 출력이 되는 과정을 육안으로 계속 확인해야 했으며, 이를 개선하기 위한 기술로, 출력상태를 모니터링하는 방법이 제시되었으나, 이 또한 별도의 모니터링 상태를 사용자가 확인해야 하는 번거로움이 있다.In order to quickly respond when a problem occurred during printing, the user had to keep visually checking the process of printing, and as a technology to improve this, a method of monitoring the output status was suggested, but this also allows the user to monitor a separate monitoring status. There is a hassle to check.
게다가 3D프린터를 이용하여 출력을 진행할 때 출력상태를 육안으로 또는 모니터링 장치를 통해 지켜보면서 출력의 문제가 발생할 때 사용자가 출력의 중단, 조치, 재개 등의 판단을 해야 하기 때문에 사용자의 경험과 노하우에 의해 출력품질에 차이가 발생하게 된다.In addition, when printing using a 3D printer, the user's experience and know-how must be determined when printing problems occur while observing the printing status with the naked eye or through a monitoring device. As a result, there is a difference in output quality.
따라서, 3D프린터의 출력 성공률과 출력품질을 높이기 위해서는 출력하는 동안 발생할 수 있는 문제점을 잘 이해하고 해결할 수 있는 숙련된 전문가를 필요로 하거나, 사용자는 스스로 경험을 쌓고 노하우를 축적하는 과정이 필요하였다.Therefore, in order to increase the printing success rate and printing quality of the 3D printer, a skilled expert who can well understand and solve problems that may occur during printing is required, or a user needs a process of accumulating experience and know-how by himself.
따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for a technique to solve the above-described problem.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.On the other hand, the above-described background technology is technical information that the inventor possessed for derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and is not necessarily known to be publicly known before filing the present invention. .
본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 3D프린터를 모니터링 하고 이를 분석하여 오류를 실시간으로 수정하는 3D 프린팅 시스템 및 방법에 관한 것으로, 3D프린터가 출력 도중 발생되는 문제를 실시간으로 확인하여 출력물의 이미지와 모델링데이터와 비교 분석하여 진행 공정의 오류를 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 시스템 및 방법을 제시하는데 목적이 있다.The embodiments disclosed in the present specification relate to a 3D printing system and method that monitors a 3D printer, analyzes it, and corrects errors in real time.The 3D printer checks a problem occurring during printing in real time, and the image and modeling of the output An object of the present invention is to provide a 3D printing system and method characterized by controlling errors in a process by comparing and analyzing data.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템은, 모델링 파일에 대응하는 조형물을 출력하는 3D프린팅 시스템에 있어서, 프린팅 재료를 토출하거나 경화시켜 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 조형면을 형성하면서 상기 조형면을 적층하여 조형물을 형성하는 3D 프린터; 상기 3D 프린터에 의한 상기 조형면의 적층이 이루어지는 빌드플레이트; 상기 3D 프린터에 의해 상기 빌드플레이트에 형성된 상기 조형면의 출력상태를 모니터링하면서 상기 조형면의 영상정보를 제공하는 모니터링유닛; 상기 모니터링유닛에서 제공된 상기 조형면의 영상정보를 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터와 비교하면서 출력오류를 검출하는 오류검출부; 및 상기 오류검출부의 검출데이터를 기반으로 상기 3D 프린터의 작동을 제어하면서 상기 출력오류의 발생 시 상기 출력오류를 보정하여 상기 조형면을 재출력하는 오류보정부를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, in the 3D printing system according to an embodiment, in a 3D printing system that outputs a sculpture corresponding to a modeling file, the slicing data of the modeling file is discharged or cured by discharging or curing the printing material. A 3D printer for forming a sculpture by laminating the sculptured surfaces while forming a sculptured surface corresponding to the modeling surface; A build plate in which the modeling surface is laminated by the 3D printer; A monitoring unit that monitors an output state of the molding surface formed on the build plate by the 3D printer and provides image information of the molding surface; An error detection unit for detecting an output error while comparing the image information of the modeling surface provided by the monitoring unit with slicing data of the modeling file; And an error correction unit for controlling the operation of the 3D printer based on the detection data of the error detection unit, correcting the output error when the output error occurs, and re-outputting the modeling surface.
또한, 상기 오류검출부는, 상기 모니터링유닛에서 인가된 상기 조형면의 영상정보를 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 조형면이미지로 변환하는 이미지변환부; 및 상기 이미지변환부에서 변환된 상기 조형면이미지를 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터와 비교하면서 비교결과에 따라 정상신호 또는 출력오류신호를 상기 오류보정부로 인가하는 비교부를 포함할 수 있다.In addition, the error detection unit may include an image conversion unit for converting the image information of the modeling surface applied from the monitoring unit into a modeling surface image corresponding to the slicing data of the modeling file; And a comparison unit for comparing the modeling surface image converted by the image conversion unit with slicing data of the modeling file and applying a normal signal or an output error signal to the error correction unit according to a comparison result.
또한, 상기 오류보정부는, 상기 조형면의 오류이미지가 유형별로 저장되면서 각 유형에 대응하는 보정데이터가 저장되는 오류 데이터베이스; 상기 오류검출부에서 인가되는 상기 출력오류신호에 따라 작동하면서 상기 조형면이미지를 상기 오류 데이터베이스의 오류이미지와 비교하고, 상기 오류이미지에 대응하는 보정데이터를 도출하는 보정도출부; 및 상기 3D 프린터의 작동을 제어하면서 상기 비교부에서 상기 정상신호가 인가된 경우 상기 조형면의 다음 조형면을 출력시키고, 상기 출력오류신호가 인가된 경우 상기 보정도출부에서 도출된 상기 보정데이터를 기반으로 상기 조형면을 재출력시키는 프린팅제어부를 포함할 수 있다.In addition, the error correction unit may include an error database in which error images of the modeling surface are stored for each type and correction data corresponding to each type is stored; A correction derivation unit that operates according to the output error signal applied from the error detection unit, compares the modeling surface image with an error image of the error database, and derives correction data corresponding to the error image; And outputting the next modeling surface of the modeling surface when the normal signal is applied by the comparison unit while controlling the operation of the 3D printer, and calculating the correction data derived from the correction guide unit when the output error signal is applied. It may include a printing control unit for re-outputting the molding surface based on.
또한, 상기 모니터링유닛은, 상기 빌드플레이트에 인접된 상태로 설치되어 상기 빌드플레이트에 출력된 상기 조형면을 촬영하여 촬영된 영상정보를 상기 오류검출부로 인가하는 메인 모니터링 카메라; 및 상기 3D 프린터에 의한 상기 프린팅 재료의 토출상태나 상기 프린팅 재료의 경화상태를 촬영하여 촬영된 영상정보를 상기 오류검출부로 인가하는 서브 모니터링 카메라를 포함할 수 있다.In addition, the monitoring unit may include a main monitoring camera installed in a state adjacent to the build plate to photograph the modeling surface output to the build plate and apply the captured image information to the error detection unit; And a sub-monitoring camera that photographs the discharge state of the printing material or the cured state of the printing material by the 3D printer and applies the captured image information to the error detection unit.
또한, 상기 3D 프린터는, 상기 프린팅 재료를 가열한 상태로 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 상기 빌드플레이트에 토출하면서 상기 조형면을 형성하는 노즐유닛; 및 상기 노즐유닛을 소정의 방향으로 이동시키는 이동유닛을 포함할 수 있다.In addition, the 3D printer may include a nozzle unit configured to form the modeling surface while discharging the printing material to the build plate based on the slicing data of the modeling file while heating the printing material; And a moving unit moving the nozzle unit in a predetermined direction.
또한, 상기 3D 프린터는, 상기 프린팅 재료를 수용하는 수지수용부; 상기 빌드플레이트를 상기 수지수용부의 프린팅 재료에 담근 상태로 승강시키는 승강유닛; 및 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 상기 조형면에 대응하는 광원을 상기 수지수용부로 조사하여 상기 프린팅 재료를 경화시키는 광엔진유닛을 포함할 수 있다.In addition, the 3D printer, the resin receiving portion for accommodating the printing material; An elevating unit for elevating the build plate in a state immersed in the printing material of the resin receiving portion; And an optical engine unit configured to cure the printing material by irradiating a light source corresponding to the modeling surface to the resin receiving unit based on the slicing data of the modeling file.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법은, 프린팅 재료를 토출하거나 경화시켜 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 조형면을 형성하면서 상기 조형면을 적층하여 조형물을 형성하는 3D 프린터와, 상기 3D 프린터에 의한 상기 조형면의 적층이 이루어지는 빌드플레이트를 포함하는 3D 프린팅 시스템에 의해 수행되는 3D 프린팅 방법에 있어서, 상기 3D 프린터가 상기 슬라이싱 데이터를 기반으로 작동하면서 상기 빌드플레이트에 하나의 조형면을 형성하는 단계; 상기 빌드플레이트에 형성된 상기 조형면의 영상정보를 제공하는 단계; 상기 조형면의 조형면의 영상정보와 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 비교하여 출력오류를 검출하는 단계; 상기 출력오류가 검출되지 않은 경우, 상기 3D 프린터가 다음 조형면을 형성하는 단계; 및 상기 출력오류가 검출된 경우, 상기 출력오류를 보정하여 상기 조형면을 재출력하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, as a technical means for achieving the above-described technical problem, the 3D printing method according to an embodiment, by discharging or curing a printing material to form a modeling surface corresponding to the slicing data of a modeling file, and laminating the modeling surface. In a 3D printing method performed by a 3D printing system including a 3D printer forming a sculpture and a build plate on which the modeling surface is laminated by the 3D printer, the 3D printer is operated based on the slicing data. Forming one shaping surface on the build plate; Providing image information of the shaping surface formed on the build plate; Detecting an output error by comparing image information of the modeling surface of the modeling surface and slicing data of the modeling file; If the output error is not detected, forming, by the 3D printer, a next molding surface; And when the output error is detected, correcting the output error and re-outputting the molding surface.
또한, 상기 조형면을 재출력하는 단계는, 상기 조형면의 영상정보를 기 저장된 오류이미지와 비교하여 상기 조형면의 영상정보에 대응하는 오류이미지를 도출하는 단계; 상기 도출된 오류이미지의 유형에 대응하는 보정데이터를 도출하는 단계; 및 상기 3D 프린터가 상기 보정데이터를 기반으로 상기 조형면을 재출력한 후, 다음 조형면을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the re-outputting of the modeling surface may include comparing the image information of the modeling surface with a previously stored error image to derive an error image corresponding to the image information of the modeling surface; Deriving correction data corresponding to the type of the derived error image; And after the 3D printer re-prints the modeling surface based on the correction data, forming a next modeling surface.
전술한 과제 해결 수단에 의한 3D 프린팅 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The 3D printing system and method according to the above-described problem solving means has the following effects.
첫째, 사용자가 지켜보지 않아도 3D프린터가 자체적으로 실시간으로 3D프린터에서 출력되는 출력물을 관찰할 수 있다.First, the 3D printer itself can observe the output output from the 3D printer in real time without the user watching.
둘째, 출력된 출력물을 각 레이어 별로 문제점을 파악하여 문제가 발생하면 다음 레이어를 진행하지 않고 출력공정을 수정할 수 있다.Second, the output process can be corrected without proceeding to the next layer when a problem occurs by identifying a problem for each layer of the printed output.
셋째, 출력이 시작되면 한 층씩 적층되는 각 레이어와, 각 레이어가 형성하는 출력물을 모니터링 하므로 문제가 발생할 경우, 즉시 문제가 발생하였음을 인지하고, 3D프린터가 스스로 대안을 정비할 수 있기 때문에 출력 성공률을 높이고, 출력 실패로 인한 재료와 시간의 손실을 회피할 수 있다.Third, when printing starts, it monitors each layer stacked one by one and the printouts formed by each layer, so if a problem occurs, it recognizes that the problem has occurred immediately, and the 3D printer can arrange alternatives by itself, so the printing success rate And avoid the loss of material and time due to output failure.
넷째, 촬영된 실제 이미지영상과 3차원 모델링파일로 계산된 영상을 비교함으로 문제점을 정확하게 파악할 수 있다.Fourth, the problem can be accurately identified by comparing the actual captured image image and the image calculated by the 3D modeling file.
다섯째, 파악된 문제점을 분류하여 문제점에 대한 수정을 즉각적 자동적으로 진행할 수 있다.Fifth, it is possible to classify the identified problems and immediately and automatically correct the problems.
여섯째, 상기한 시스템에 의해 숙련되지 않은 사용자가 출력을 진행할 때에도 출력물의 문제점을 파악할 수 있고 출력을 쉽게 진행할 수 있으며, 사용자의 숙련도와 보유한 노하우와 무관하게 동일한 수준의 출력물을 획득할 수 있다.Sixth, by the above-described system, even when an unskilled user proceeds to print, the problem of the printout can be grasped, the printout can be easily carried out, and the same level of printout can be obtained regardless of the skill level of the user and the know-how possessed.
개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained in the disclosed embodiments are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned are obvious to those of ordinary skill in the art to which the embodiments disclosed from the following description belong. Can be understood.
도 1은 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 3D 프린터의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 오류검출부를 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시된 오류보정부를 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템에 의한 프린팅 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 출력오류를 검출하는 단계를 나타내는 개념도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a 3D printer according to an embodiment.
2 is a block diagram showing the configuration of a 3D printer according to another embodiment.
3 is a block diagram illustrating a 3D printing system according to an exemplary embodiment.
4 is a block diagram specifically showing an error detection unit shown in FIG. 3.
5 is a block diagram specifically showing the error correction unit shown in FIG. 3.
6 is a flowchart illustrating a printing method using a 3D printing system according to an embodiment.
7 is a conceptual diagram illustrating a step of detecting an output error shown in FIG. 6.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified and implemented in various different forms. In order to more clearly describe the features of the embodiments, detailed descriptions of matters widely known to those of ordinary skill in the art to which the following embodiments belong are omitted. In addition, parts not related to the description of the embodiments are omitted in the drawings, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.Throughout the specification, when a configuration is said to be "connected" with another configuration, this includes not only a case of being'directly connected' but also a case of being'connected with another configuration in between'. In addition, when a certain configuration "includes" a certain configuration, this means that other configurations may be further included rather than excluding other configurations, unless otherwise specified.
이하 첨부된 도면을 참고하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구성을 나타내는 구성도이고, 도 2는 다른 실시예에 따른 3D 프린터의 구성을 나타내는 구성도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템을 나타내는 블록도이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시된 오류검출부를 구체적으로 나타내는 블록도이고, 도 5는 도 3에 도시된 오류보정부를 구체적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a 3D printer according to an embodiment, FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a 3D printer according to another embodiment, and FIG. 3 is a block diagram showing a 3D printing system according to an embodiment Is also. In addition, FIG. 4 is a block diagram specifically showing the error detection unit shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a block diagram specifically showing the error correction unit shown in FIG. 3.
일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 3D 프린터를 통해 3D 모델링 파일에 대응하는 3D 조형물을 출력하면서 출력 과정에서 발생하는 출력오류를 검출하여 보정할 수 있는 시스템이다.The
구체적으로, 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 3D 프린터(100), 빌드플레이트(200), 모니터링유닛(300), 오류검출부(400) 및 오류보정부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the
상기 3D 프린터(100)는 프린팅 재료를 토출하거나 경화시키면서 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 조형면을 빌드플레이트(200)에 형성하는 구성요소이다.The
이러한 3D 프린터(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식이 적용될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 레진 방식이 적용될 수도 있다.As illustrated in FIG. 1, the
구체적으로, FDM 방식의 3D 프린터(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 노즐유닛(110) 및 이동유닛(120)을 포함할 수 있으며, 빌드플레이트(200)가 설치될 수 있다.Specifically, the FDM
상기 노즐유닛(110)은 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 프린팅 재료를 가열한 상태로 토출하면서 빌드플레이트(200)에 조형면을 형성하며, 형성된 조형면에 출력오류가 없을 경우 조형면의 상부에 다음 조형면을 적층하면서 조형물을 형성할 수 있다.The
상기 이동유닛(120)은 노즐유닛(110)을 X축, Y축 또는 Z축 방향으로 이동시키면서 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 방향으로 이동시킬 수 있다.The moving
즉, 노즐유닛(120)은 이동유닛(120)에 의해 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 방향으로 이동하면서 프린팅 재료를 토출함으로써 조형면을 형성할 수 있다.That is, the
상기 레진 방식의 3D 프린터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 수지수용부(150), 승강유닛(160) 및 광엔진유닛을 포함하여 구성될 수 있으며, 빌드플레이트(200)가 설치될 수 있다.The resin
상기 수지수용부(150)는 상부가 개방된 용기형태로 구성되어 광경화성 수지로 구성되는 프린팅 재료를 액체 상태로 수용할 수 있다.The
여기서, 광경화성 수지는 자외선 등의 빛을 받을 경우 경화되는 것으로, 본 발명이 속하는 분야에 알려진 모든 구성이 적용될 수 있다.Here, the photocurable resin is cured when receiving light such as ultraviolet rays, and all components known in the field to which the present invention pertains may be applied.
상기 승강유닛(160)는 빌드플레이트(200)를 수지수용부(100)에 담근 상태로 승강시키면서 빌드플레이트(200)에 광경화성 수지의 경화에 의한 조형면을 형성하는 구성요소이다.The
상기 광엔진유닛은 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 조형면에 대응하는 광원을 수지수용부(150)로 조사함으로써 프린팅 재료를 빌드플레이트(200)에 경화시켜 조형면을 형성하는 구성요소이다.The optical engine unit is a component that forms a modeling surface by curing a printing material on the
이러한 광엔진유닛은 수지수용부(100)의 하부에 설치될 수 있으며, 자체 발광하는 디스플레이 소자 중 어느 하나로 구성될 수 있다.Such an optical engine unit may be installed under the
좀 더 구체적으로 광엔진유닛은 예컨대, 마이크로 LED(Light Emitting Diode), LCD, LED, OLED(Organic Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display)를 포함하는 자체 발광 디스플레이 소자의 군에서 선택되는 어느 하나의 소자들의 집합체로 구성될 수 있으며, 이외에도 소정의 파장을 가지는 광원을 제공하는 소자를 포함할 수 있다.More specifically, the light engine unit is any one selected from the group of self-luminous display elements including, for example, micro LED (Light Emitting Diode), LCD, LED, OLED (Organic Light Emitting Diode), and FED (Field Emission Display). It may be composed of a set of devices, and may include a device that provides a light source having a predetermined wavelength in addition.
즉, 광경화성 수지로 이루어진 프린팅 재료는 수지수용부(150)에 수용된 상태로 광엔진유닛에서 제공되는 광원을 통해 경화되면서 빌드플레이트(200)에 조형면을 형성할 수 있다.That is, the printing material made of a photocurable resin may be cured through a light source provided from the light engine unit while being accommodated in the
상기 모니터링유닛(300)은 빌드플레이트(200)에 형성된 조형면의 출력상태를 모니터링하면서 조형면의 영상정보를 후술되는 오류검출부(400)로 인가하는 구성요소이다.The
이러한 모니터링유닛(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 메인 모니터링 카메라(310) 및 서브 모니터링 카메라(320)를 포함하여 구성될 수 있다.The
상기 메인 모니터링 카메라(310)는 빌드플레이트(200)에 형성된 조형면을 직접적으로 촬영하여 영상정보를 제공하는 구성요소로, 빌드플레이트(200)에 인접된 상태로 설치될 수 있다.The
상기 서브 모니터링 카메라(310)는 프린팅 재료의 토출상태나 경화상태를 촬영하여 영상정보를 후술되는 오류검출부(400)로 인가할 수 있다.The
이러한 서브 모니터링 카메라(310)는 FDM 방식의 3D 프린터(100)에서는 노즐유닛(110)의 토출상태를 모니터링 할 수 있으며, 레진 방식의 3D 프린터(100)에서는 수지수용부(150)의 프린팅 재료의 경화상태를 모니터링 할 수 있다.This
상기 오류검출부(400)는 모니터링유닛(300)에서 제공된 영상정보 및 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 조형면의 출력오류를 검출하는 구성요소이다.The
구체적으로, 오류검출부(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 이미지변환부(410) 및 비교부(420)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the
상기 이미지변환부(410)는 모니터링유닛(300)에서 인가된 조형면에 대한 영상정보를 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 부합하는 조형면이미지로 변환할 수 있다.The
즉, 이미지변환부(410)는 도 7의 상단에 도시된 바와 같이 모니터링유닛(300)에 의해 촬영된 영상정보를 모델링 파일의 슬라이싱 데이터 형식으로 변환시켜서 조형면이미지를 생성할 수 있다.That is, the
상기 비교부(420)는 이미지변환부(410)에서 변환된 조형면이미지를 해당 조형면에 대한 슬라이싱 데이터와 비교하면서 비교결과에 따라 정상신호 또는 출력오류신호를 후술되는 오류보정부(500)로 인가할 수 있다.The
즉, 비교부(420)는 도 7의 하단에 도시된 바와 같이 영상정보에 대한 조형면이미지를 모델링파일의 슬라이싱 데이터와 비교함으로써 조형면이미지와 슬라이싱 데이터가 일치할 경우 정상신호를 인가할 수 있으며, 조형면이미지와 슬라이싱 데이터가 불일치할 경우에는 출력오류신호를 인가할 수 있다.That is, the
상기 오류보정부(500)는 오류검출부(400)에서 검출된 정상신호 또는 출력오류신호의 검출데이터를 기반으로 3D 프린터(100)의 작동을 제어하면서 출력오류의 발생 시 출력오류를 보정하여 해당 조형면을 재출력하기 위한 구성요소이다.The
이러한 오류보정부(500)는 도 5에 도시된 바와 같이 오류 데이터베이스(510), 보정도출부(520) 및 프린팅제어부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, the
상기 오류 데이터베이스(510)는 조형면의 오류에 대한 복수의 오류이미지가 유형별로 저장될 수 있으며, 각각의 오류 유형에 대응하는 보정데이터가 저장될 수 있다.The
즉, 오류 데이터베이스(510)는 조형면에 발생할 수 있는 출력오류에 대한 오류이미지를 빅데이터로 저장할 수 있으며, 각각의 오류이미지를 올바르게 보정할 수 있는 보정데이터가 빅데이터로 저장될 수 있다.That is, the
상기 보정도출부(520)는 출력오류가 발생한 조향면에 대한 보정데이터를 도출하기 위한 구성요소이다.The
구체적으로, 보정도출부(520)는 오류검출부(400)에서 인가되는 출력오류신호에 따라 작동할 수 있으며, 출력오류가 발생한 조향면이미지를 오류 데이터베이스(510)에 축적된 오류이미지와 비교하여 조향면이미지에 부합하는 오류이미지를 도출한 후, 도출된 오류이미지에 대응하는 보정데이터를 도출할 수 있다.Specifically, the
상기 프린팅제어부(530)는 3D 프린터(100)의 작동을 제어하여 조형면의 출력을 수행하며, 출력오류의 발생 시 3D 프린터(100)의 작동을 제어하여 해당 조형면을 재출력하기 위한 구성요소이다.The
구체적으로, 프린팅제어부(530)는 오류검출부(400)를 구성하는 비교부(420)에서 정상신호가 인가된 경우에는 3D 프린터(100)를 제어하여 다음 조형면을 출력시킬 수 있으며, 비교부(420)에서 출력오류신호가 인가된 경우에는 보정도출부(520)에서 도출된 보정데이터를 기반으로 해당 조형면을 재출력시킬 수 있다.Specifically, the
즉, 프린팅제어부(530)는 조형면에 출력오류가 발생하지 않았을 경우에는 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 해당 조형면의 상부 또는 하부에 다음 조형면을 형성할 수 있으며, 출력오류가 발생한 경우에는 해당 조형면을 올바르게 보정할 수 있는 보정데이터를 기반으로 해당 조형면을 재출력함으로써 오류를 수정할 수 있다.That is, the
상기와 같은 구성요소를 포함하는 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템(10)에 의한 프린팅 방법을 도 6을 참조하여 설명한다.A printing method by the
프린팅제어부(530)는 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 3D 프린터(100)를 작동시키면서 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 하나의 조형면을 빌드플레이트(200)에 형성한다(S100).The
모니터링유닛(300)은 빌드플레이트(200)에 형성된 조형면을 촬영하여 영상정보를 오류검출부(400)로 제공한다(S200).The
오류검출부(400)는 모니터링유닛(300)에서 제공된 영상정보를 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 조형면의 출력오류를 검출한다(S300).The
구체적으로, 오류검출부(400)는 모니터링유닛(300)에서 제공된 영상정보를 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 부합하는 조형면이미지로 변환하고(S310), 변환된 조형면이미지를 해당 조형면에 대한 슬라이싱 데이터와 비교하면서 비교결과에 따라 정상신호 또는 출력오류신호를 오류보정부(500)로 인가한다(S320).Specifically, the
오류보정부(500)를 구성하는 프린팅제어부(530)는 오류검출부(400)에서 정상신호가 인가된 경우 3D 프린터(100)를 제어하여 다음 조형면을 형성한다(S400).The
이와 달리, 프린팅제어부(530)는 오류검출부(400)에서 출력오류신호가 인가된 경우, 해당 조형면에 대한 출력오류를 보정하여 조형면을 재출력한다(S500).On the contrary, when an output error signal is applied from the
이때, 오류보정부(500)를 구성하는 보정도출부(520)는 조형면의 영상정보에 대한 조형면이미지를 오류 데이터베이스(510)에 저장된 오류이미지와 오류이미지와 비교하여 조향면이미지에 부합하는 오류이미지를 도출한 후(S510), 도출된 오류이미지의 유형에 대응하는 보정데이터를 도출한다(S520).At this time, the
그리고, 프린팅제어부(530)는 3D프린터(100)를 제어하면서 도출된 보정데이터를 기반으로 해당 조형면을 재출력한 후, 조형면의 상부 또는 하부에 다음 조형면을 출력한다(S530).Then, the
이상에서 살펴 본 바와 같이, 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템(10) 및 프린팅 방법에 의하면, 각 레이어가 형성하는 출력물을 실시간으로 모니터링 하므로 출력오류가 발생할 경우 즉시 인지할 수 있으며, 발생한 오류를 보정하여 재출력할 수 있으므로 출력 성공률을 높이고, 출력 실패로 인한 재료와 시간의 손실을 회피할 수 있다.As described above, according to the
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above-described embodiments are for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the above-described embodiments belong can easily transform into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the above-described embodiments. You can understand. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템(10)의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of the method or algorithm described in connection with the embodiment of the
본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The scope to be protected through the present specification is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and should be interpreted as including all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof. .
10 : 3D 프린팅 시스템
100 : 3D 프린터
110 : 노즐유닛
120 : 이동유닛
150 : 수지수용부
160 : 승강유닛
200 : 빌드플레이트
300 : 모니터링유닛
310 : 메인 모니터링 카메라
320 : 서브 모니터링 카메라
400 : 오류검출부
410 : 이미지변환부
420 : 비교부
500 : 오류보정부
510 : 오류 데이터베이스
520 : 보정도출부
530 : 프린팅제어부10: 3D printing system
100: 3D printer
110: nozzle unit
120: mobile unit
150: resin receiving part
160: lifting unit
200: build plate
300: monitoring unit
310: main monitoring camera
320: sub monitoring camera
400: error detection unit
410: image conversion unit
420: comparison unit
500: Error correction government
510: error database
520: correction guide unit
530: printing control unit
Claims (9)
프린팅 재료를 토출하거나 경화시켜 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 조형면을 형성하면서 상기 조형면을 적층하여 조형물을 형성하는 3D 프린터;
상기 3D 프린터에 의한 상기 조형면의 적층이 이루어지는 빌드플레이트;
상기 3D 프린터에 의해 상기 빌드플레이트에 형성된 상기 조형면의 출력상태를 모니터링하면서 상기 조형면의 영상정보를 제공하는 모니터링유닛;
상기 모니터링유닛에서 제공된 상기 조형면의 영상정보를 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터와 비교하면서 출력오류를 검출하는 오류검출부; 및
상기 오류검출부의 검출데이터를 기반으로 상기 3D 프린터의 작동을 제어하면서 상기 출력오류의 발생 시 상기 출력오류를 보정하여 상기 조형면을 재출력하는 오류보정부를 포함하는 3D 프린팅 시스템.
In a 3D printing system that outputs a sculpture corresponding to a modeling file,
A 3D printer that discharges or cures a printing material to form a modeling surface corresponding to the slicing data of the modeling file, and laminates the modeling surface to form a sculpture;
A build plate in which the modeling surface is laminated by the 3D printer;
A monitoring unit that monitors an output state of the modeling surface formed on the build plate by the 3D printer and provides image information of the modeling surface;
An error detection unit for detecting an output error while comparing the image information of the modeling surface provided by the monitoring unit with slicing data of the modeling file; And
3D printing system comprising an error correction unit for controlling the operation of the 3D printer based on the detection data of the error detection unit, correcting the output error when the output error occurs, and outputting the modeling surface again.
상기 오류검출부는,
상기 모니터링유닛에서 인가된 상기 조형면의 영상정보를 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터에 대응하는 조형면이미지로 변환하는 이미지변환부; 및
상기 이미지변환부에서 변환된 상기 조형면이미지를 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터와 비교하면서 비교결과에 따라 정상신호 또는 출력오류신호를 상기 오류보정부로 인가하는 비교부를 포함하는 3D 프린팅 시스템.
The method of claim 1,
The error detection unit,
An image conversion unit for converting the image information of the modeling surface applied from the monitoring unit into a modeling surface image corresponding to the slicing data of the modeling file; And
3D printing system comprising a comparison unit for comparing the modeling surface image converted by the image conversion unit with slicing data of the modeling file and applying a normal signal or an output error signal to the error correction unit according to a comparison result.
상기 오류보정부는,
상기 조형면의 오류이미지가 유형별로 저장되면서 각 유형에 대응하는 보정데이터가 저장되는 오류 데이터베이스;
상기 오류검출부에서 인가되는 상기 출력오류신호에 따라 작동하면서 상기 조형면이미지를 상기 오류 데이터베이스의 오류이미지와 비교하고, 상기 오류이미지에 대응하는 보정데이터를 도출하는 보정도출부; 및
상기 3D 프린터의 작동을 제어하면서 상기 비교부에서 상기 정상신호가 인가된 경우 상기 조형면의 다음 조형면을 출력시키고, 상기 출력오류신호가 인가된 경우 상기 보정도출부에서 도출된 상기 보정데이터를 기반으로 상기 조형면을 재출력시키는 프린팅제어부를 포함하는 3D 프린팅 시스템.
The method of claim 2,
The error correction unit,
An error database in which error images of the modeling surface are stored for each type and correction data corresponding to each type is stored;
A correction derivation unit that operates according to the output error signal applied from the error detection unit, compares the modeling surface image with an error image of the error database, and derives correction data corresponding to the error image; And
While controlling the operation of the 3D printer, the comparison unit outputs the next modeling surface of the modeling surface when the normal signal is applied, and when the output error signal is applied, based on the correction data derived from the correction guide unit. 3D printing system comprising a printing control unit for re-outputting the molding surface.
상기 모니터링유닛은,
상기 빌드플레이트에 인접된 상태로 설치되어 상기 빌드플레이트에 출력된 상기 조형면을 촬영하여 촬영된 영상정보를 상기 오류검출부로 인가하는 메인 모니터링 카메라를 포함하는 3D 프린팅 시스템.
The method of claim 1,
The monitoring unit,
3D printing system comprising a main monitoring camera installed in a state adjacent to the build plate to photograph the modeling surface output on the build plate and apply the captured image information to the error detection unit.
상기 모니터링유닛은,
상기 3D 프린터에 의한 상기 프린팅 재료의 토출상태나 상기 프린팅 재료의 경화상태를 촬영하여 촬영된 영상정보를 상기 오류검출부로 인가하는 서브 모니터링 카메라를 더 포함하는 3D 프린팅 시스템.
The method of claim 4,
The monitoring unit,
3D printing system further comprising a sub-monitoring camera for applying the image information photographed by photographing the discharge state of the printing material or the cured state of the printing material by the 3D printer to the error detection unit.
상기 3D 프린터는,
상기 프린팅 재료를 가열한 상태로 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 상기 빌드플레이트에 토출하면서 상기 조형면을 형성하는 노즐유닛; 및
상기 노즐유닛을 소정의 방향으로 이동시키는 이동유닛을 포함하는 3D 프린팅 시스템.
The method of claim 1,
The 3D printer,
A nozzle unit for forming the modeling surface while discharging the printing material to the build plate based on the slicing data of the modeling file while heating the printing material; And
3D printing system comprising a moving unit for moving the nozzle unit in a predetermined direction.
상기 3D 프린터는,
상기 프린팅 재료를 수용하는 수지수용부;
상기 빌드플레이트를 상기 수지수용부의 프린팅 재료에 담근 상태로 승강시키는 승강유닛; 및
상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 기반으로 상기 조형면에 대응하는 광원을 상기 수지수용부로 조사하여 상기 프린팅 재료를 경화시키는 광엔진유닛을 포함하는 3D 프린팅 시스템.
The method of claim 1,
The 3D printer,
A resin receiving unit for receiving the printing material;
An elevating unit for elevating the build plate in a state immersed in the printing material of the resin receiving portion; And
3D printing system comprising a light engine unit for curing the printing material by irradiating a light source corresponding to the molding surface to the resin receiving portion based on the slicing data of the modeling file.
상기 3D 프린터가 상기 슬라이싱 데이터를 기반으로 작동하면서 상기 빌드플레이트에 하나의 조형면을 형성하는 단계;
상기 빌드플레이트에 형성된 상기 조형면의 영상정보를 제공하는 단계;
상기 조형면의 조형면의 영상정보와 상기 모델링 파일의 슬라이싱 데이터를 비교하여 출력오류를 검출하는 단계;
상기 출력오류가 검출되지 않은 경우, 상기 3D 프린터가 다음 조형면을 형성하는 단계; 및
상기 출력오류가 검출된 경우, 상기 출력오류를 보정하여 상기 조형면을 재출력하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.
A 3D printer that forms a modeling surface corresponding to the slicing data of a modeling file by discharging or curing a printing material to form a sculpture, and a build plate in which the modeling surface is laminated by the 3D printer. In the 3D printing method performed by the 3D printing system,
Forming one molding surface on the build plate while the 3D printer operates based on the slicing data;
Providing image information of the shaping surface formed on the build plate;
Detecting an output error by comparing image information of the modeling surface of the modeling surface and slicing data of the modeling file;
If the output error is not detected, forming, by the 3D printer, a next molding surface; And
3D printing method comprising the step of correcting the output error when the output error is detected and re-printing the modeling surface.
상기 조형면을 재출력하는 단계는,
상기 조형면의 영상정보를 기 저장된 오류이미지와 비교하여 상기 조형면의 영상정보에 대응하는 오류이미지를 도출하는 단계;
상기 도출된 오류이미지의 유형에 대응하는 보정데이터를 도출하는 단계; 및
상기 3D 프린터가 상기 보정데이터를 기반으로 상기 조형면을 재출력한 후, 다음 조형면을 형성하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.The method of claim 8,
The step of re-outputting the molding surface,
Comparing the image information of the modeling surface with a previously stored error image to derive an error image corresponding to the image information of the modeling surface;
Deriving correction data corresponding to the type of the derived error image; And
3D printing method comprising the step of forming a next modeling surface after the 3D printer reprints the modeling surface based on the correction data.
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Cited By (3)
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- 2020-05-13 KR KR1020200056962A patent/KR20200131180A/en unknown
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