KR20220105754A - 샌드 페인팅 장치 - Google Patents

Abstract

제안기술은 샌드 페인팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터에 의한 2축 이동 제어 및 중량에 의한 모래의 낙하를 이용한 샌드 페인팅 장치에 관한 발명이다.

Description

샌드 페인팅 장치{Sand painting device}

제안기술은 샌드 페인팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터에 의한 2축 이동 제어 및 중량에 의한 모래의 낙하를 이용한 샌드 페인팅 장치에 관한 발명이다.

일반적으로, 샌드아트는 조명이 투과할 수 있는 불투명한 판 위에 모래를 뿌리고, 사용자가 직접 형상이나 패턴을 그리는 방식으로 이루어진다.

이와 관련하여, 샌드아트를 자동으로 구현하는 장치에 관한 기술이 웹사이트 http://www.trendhunter.com/trends/sand-drawing에 기재되어 있다.

웹사이트에 기재된 샌드아트 구현 장치는, 모래가 깔려 있는 원형의 테이블의 상부에 쇠구슬을 올리고, 그 구슬을 자석을 이용하여 이동시킴으로써 그림을 그리는 방식으로 작동된다.

상기와 같은 방식은, 고정된 테이블 위에서 구슬을 이동시킴으로서 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 테이블 아래에 자석을 구비하여 이동시킴으로, 조명을 설치하는데에 어려움이 있어 샌드아트 특유의 음영과 부드러운 느낌을 제공할 수 없다. 또한, 구슬이 항상 테이블 위의 한 곳에 구비되어야 하므로, 불연속적인 선이나 서로 단절되어 있는 패턴을 그릴 수 없으며, 구슬만을 이용함으로, 다른 종류의 선 또는 질감을 표현하는데 어려움이 있다.

한국등록특허 제10-1899050호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 모터에 의한 2축 이동 제어 및 중량에 의한 모래의 낙하를 이용하여 3D 프린팅 방식으로 원하는 패턴 또는 그림을 그릴 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 샌드 페인팅 장치에 있어서,

프레임;

프레임을 따라 이동하는 서포트 유닛;

단부에 서포트 유닛이 결합된 나사축과 나사축을 따라 이동하는 너트를 포함하는 볼스크류;

너트에 결합되며, 내부에 인쇄재료가 충진된 충진부;

내부에 볼밸브가 구비되며, 볼밸브의 개폐에 따라 인쇄재료를 배출하는 헤드부;

서포트 유닛의 이동, 너트의 이동 및 볼밸브의 개폐를 제어하는 제어유닛;을 포함하며,

인쇄재료에 의해 페인팅되는 이미지는 제어유닛에 의해 이미지 벡터화(vectorize)되는 것을 특징으로 한다.

프레임은,

제1프레임;

제1프레임과 평행인 제2프레임;

제1프레임의 일단과 제2프레임의 일단을 연결하는 제3프레임;

제1프레임의 타단과 제2프레임의 타단을 연결하며, 제3프레임과 평행인 제4프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

서포트 유닛은 제1프레임 및 제2프레임에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.

서포트 유닛은 나사축의 양단 각각에 결합되는 것을 특징으로 한다.

나사축은 제1프레임 및 제2프레임과 수직인 것을 특징으로 한다.

서포트 유닛 중 어느 하나의 서포트 유닛에는 나사축을 회전시키는 스텝모터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

볼밸브의 개폐는 스텝모터에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

서포트 유닛의 이동은 스텝모터에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 원하는 패턴 및 그림을 모래를 이용한 3D 프린팅 방식으로 구현함으로써 소요 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 설계도.
도 2는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 밸브 폐쇄 시 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 밸브 개방 시 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 헤드부 실제 사진.
도 6은 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치 사용 시 이미지 백터화의 예시도.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 샌드 페인팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터에 의한 2축 이동 제어 및 중량에 의한 모래의 낙하를 이용한 샌드 페인팅 장치에 관한 발명이다.

도 1에는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 설계도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 사시도가 도시되어 있다.

본 발명의 샌드 페인팅 장치는 프레임과, 상기 프레임을 따라 이동하는 서포트 유닛과, 단부에 상기 서포트 유닛이 결합된 나사축(14)과 상기 나사축(14)을 따라 이동하는 너트(16)를 포함하는 볼스크류와, 상기 너트(16)에 결합되며, 내부에 인쇄재료(30)가 충진된 충진부(18)와, 내부에 볼밸브(22)가 구비되며, 상기 볼밸브(22)의 개폐에 따라 상기 인쇄재료(30)를 배출하는 헤드부(20)와, 상기 서포트 유닛의 이동, 상기 너트(16)의 이동 및 상기 볼밸브(22)의 개폐를 제어하는 제어유닛을 포함하여 구성된다.

상기 프레임은 일정 길이의 제1프레임(2), 상기 제1프레임(2)과 평행이며, 동일한 길이의 제2프레임(4)과, 상기 제1프레임(2)의 일단과 상기 제2프레임(4)의 일단을 연결하는 제3프레임(6)과, 상기 제1프레임(2)의 타단과 상기 제2프레임(4)의 타단을 연결하며, 상기 제3프레임(6)과 평행인 제4프레임(8)을 포함하여 구성된다.

상기 서포트 유닛은 상기 제1프레임(2) 및 상기 제2프레임(4)에 각각 배치되는 것으로, 상기 제1프레임(2)에는 제1서포트 유닛(10)이 배치되고, 상기 제2프레임(4)에는 제2서포트 유닛(12)이 배치된다.

상기 나사축(14)의 일단에는 상기 제1서포트 유닛(10)이 결합되고, 타단에는 상기 제2서포트 유닛(12)이 결합된다. 따라서 상기 나사축(14)은 상기 제1프레임(2) 및 상기 제2프레임(4)과 수직이 되도록 배치된다.

상기 샌드 페인팅 장치의 작동 시 상기 제1서포트 유닛(10)과 상기 제2서포트 유닛(12)은 상기 제1프레임(2) 및 상기 제2프레임(4)에 대해 서로 동일한 길이 방향 위치에 배치되도록 이동하게 된다.

상기 제1프레임(2)에 대한 상기 제1서포트 유닛(10)의 이동 및 상기 제2프레임(4)에 대한 상기 제2서포트 유닛(12)의 이동은 제1스텝모터(24)에 의해 제어된다.

상기 제1서포트 유닛(10)과 상기 제2서포트 유닛(12)으로는 LM가이드가 적용될 수 있다.

상기 서포트 유닛 중 어느 하나의 서포트 유닛에는 상기 나사축(14)을 회전시키는 제2스텝모터(26)가 구비된다.

상기 나사축(14)의 회전 시 상기 너트ㅍ가 상기 나사축(14)을 따라 직선 이동하게 되고, 상기 너트(16)의 이동에 따라 상기 충진부(18) 및 상기 헤드부(20) 또한 이동하게 된다.

상기와 같이 구성됨에 따라 상기 헤드부(20)의 2축 이동 제어가 가능해지며, 2축 이동이 동시에 이루어질 수 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 밸브 폐쇄 시 개념도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 밸브 개방 시 개념도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치의 헤드부 실제 사진이 도시되어 있다.

상기 헤드부(20)에는 상기 볼밸브(22)의 개폐를 제어하는 제3스텝모터(28)가 구비된다. 상기 볼밸브(22)의 개폐 정도에 따라 상기 충진부(18)에 충진된 상기 인쇄재료(30)가 상기 헤드부(20)를 통해 외부로 배출된다.

상기 헤드부(20)는 상기 제3스텝모터(28)에 의해 동작하는 것으로, 프로그램 상에서는 상승 및 하강으로 인식하고 있으나 실제로는 상기 볼밸브(22)를 개폐하여 내부 인쇄 재료 배출을 제어하도록 구성된다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제3스텝모터(28)에 동작에 따른 상기 헤드부(20)는 프로그램 상에서 상승 시 상승 높이에 따라 상기 볼밸브(22)의 개방 정도가 조절되도록 작동된다. 또한, 프로그램 상에서 상기 헤드부(20)의 하강 시 상기 헤드부(20)의 하강 높이에 따라 상기 볼밸브(22)의 폐쇄 정도가 조절되도록 작동된다.

상기 제1스텝모터(24), 상기 제2스텝모터(26) 및 상기 제3스텝모터(28)의 작동은 상기 제어유닛에 의해 제어된다.

도 6에는 본 발명에 따른 샌드 페인팅 장치 사용 시 이미지 백터화의 예시도가 도시되어 있다.

상기 제어유닛으로는 아두이노(Arduino)가 적용될 수 있다. 또한, 아두이노의 주변기기인 CNC Shield에 상기 스텝모터를 장착하여 제어하게 된다.

상기 인쇄재료(30)에 의해 페인팅되는 이미지는 상기 제어유닛에 의해 이미지 벡터화(vectorize)된 후 페인팅된다.

상기 이미지는 G-code로 변환되며, 이를 위해 픽셀로 구성되어 있는 이미지 파일을 벡터화시키는 방법을 사용한다. 픽셀로 구성되어 있는 이미지의 윤곽선을 Bitmap Trracing으로 생성하여 벡터화하면 이미지의 윤곽선이 이동하는 좌표를 G-code로 변환할 수 있게 된다.

이미지를 벡터화하면 픽셀로 나누어져 있는 이미지의 윤곽선을 벡터로 표현할 수 있게 되어 곡선을 보다 선명하게 표현할 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 제1스텝모터(24), 상기 제2스텝모터(26) 및 상기 제3스텝모터(28)의 작동을 제어하여 상기 벡터화된 이미지를 구현하게 된다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

2 : 제1프레임
4 : 제2프레임
6 : 제3프레임
8 : 제4프레임
10 : 제1서포트 유닛
12 : 제2서포트 유닛
14 : 나사축
16 : 너트
18 : 충진부
20 : 헤드부
22 : 볼밸브
24 : 제1스텝모터
26 : 제2스텝모터
28 : 제3스텝모터
30 : 인쇄재료

Claims (8)

1. 프레임;
   상기 프레임을 따라 이동하는 서포트 유닛;
   단부에 상기 서포트 유닛이 결합된 나사축과 상기 나사축을 따라 이동하는 너트를 포함하는 볼스크류;
   상기 너트에 결합되며, 내부에 인쇄재료가 충진된 충진부;
   내부에 볼밸브가 구비되며, 상기 볼밸브의 개폐에 따라 상기 인쇄재료를 배출하는 헤드부;
   상기 서포트 유닛의 이동, 상기 너트의 이동 및 상기 볼밸브의 개폐를 제어하는 제어유닛;을 포함하며,
   상기 인쇄재료에 의해 페인팅되는 이미지는 상기 제어유닛에 의해 이미지 벡터화(vectorize)되는 것
   을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임은,
   제1프레임;
   상기 제1프레임과 평행인 제2프레임;
   상기 제1프레임의 일단과 상기 제2프레임의 일단을 연결하는 제3프레임;
   상기 제1프레임의 타단과 상기 제2프레임의 타단을 연결하며, 상기 제3프레임과 평행인 제4프레임;을 포함하는 것
   을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 서포트 유닛은 상기 제1프레임 및 상기 제2프레임에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 서포트 유닛은 상기 나사축의 양단 각각에 결합되는 것을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 나사축은 상기 제1프레임 및 상기 제2프레임과 수직인 것을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 서포트 유닛 중 어느 하나의 서포트 유닛에는 상기 나사축을 회전시키는 스텝모터가 구비되는 것을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 볼밸브의 개폐는 스텝모터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 서포트 유닛의 이동은 스텝모터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 샌드 페인팅 장치.

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