WO2016153080A1 - 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구 - Google Patents

블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구 Download PDF

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WO2016153080A1
WO2016153080A1 PCT/KR2015/002715 KR2015002715W WO2016153080A1 WO 2016153080 A1 WO2016153080 A1 WO 2016153080A1 KR 2015002715 W KR2015002715 W KR 2015002715W WO 2016153080 A1 WO2016153080 A1 WO 2016153080A1
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linear
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PCT/KR2015/002715
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English (en)
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Inventor
이성도
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주식회사 와이즈게코
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/12—Digital output to print unit, e.g. line printer, chain printer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics

Definitions

  • the present invention relates to a modeling tool for a three-dimensional printer using a block, and relates to a modeling tool for a three-dimensional printer using a block for three-dimensional modeling of a product that can be manufactured in a three-dimensional printer by combining pre-modeled blocks.
  • 3D modeling tools developed for game or entertainment purposes include 3D modeling by combining pre-modeled blocks.
  • Several types of blocks are pre-modeled and provided to the user, and the user can combine these model blocks to model the desired shape.
  • This method of 3D modeling by combining blocks has the advantage that anyone can easily 3D model in an intuitive way, but in most cases, only static objects such as homes, trees, and desks can be modeled. to be.
  • the present invention provides a modeling tool for a three-dimensional printer using a block having the function to produce a three-dimensional printer by three-dimensional modeling of the object capable of dynamic operation using a method of combining the block to form a three-dimensional model
  • Modeling tool for a three-dimensional printer using the block of the present invention for solving the above problems and problems, a user who wants to produce a three-dimensional printer by providing a model model pre-modeled to the user and the user combines or edits the model block
  • a modeling tool for a three-dimensional printer using a block that enables three-dimensional modeling of a model comprising: a second installed to enable linear slide motion in a linear direction with respect to the first linear member and the first linear member
  • a model providing module for providing a polyhedron block as a menu on a screen as an example of the model block; In the menu presented by the model providing module, the user selects the type of the model block (whether it is a polyhedron block, a linear block or a spiral block), arranges and arranges the user model in a desired position and direction so that the
  • a design module for receiving instructions from the user about the type, location and direction of the model block;
  • a rendering module displaying the user model modeled by the user using the model providing module and the design module on the screen;
  • An output module for converting the user model displayed on the screen by the rendering module into a data format that can be output by the 3D printer;
  • the linear motion blocks are connected in series to slide on the same line among the model blocks included in the user model, the linear motion blocks connected in series are replaced with one linear motion block having a unit length of the linear motion blocks.
  • the spiral blocks included in the user model have spiral blocks connected in series to slide on the same line, the spiral blocks connected in series are formed into one spiral block having a unit length of the spiral blocks.
  • a conversion module for replacing wherein the output module is characterized by converting a user model in which a linear motion block and a spiral block are substituted by the conversion module into a data format of a 3D printer.
  • Modeling tool for three-dimensional printer using the block of the present invention provides a modeling tool for a three-dimensional printer using a block that can be produced using a three-dimensional printer by three-dimensional modeling a three-dimensional shape capable of dynamic operation in a simple and easy way It is effective.
  • FIG. 1 is a block diagram of a modeling tool for a three-dimensional printer using a block according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a user model three-dimensionally modeled by a modeling tool for a three-dimensional printer using a block according to the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the rotating block illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the linear motion block shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of the user model shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state in which the linear motion block shown in FIG. 5 is converted by a conversion module.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a state in which the user model illustrated in FIG. 2 is manufactured by a three-dimensional printer.
  • FIG. 1 is a block diagram of a modeling tool for a three-dimensional printer using a block according to the present invention.
  • the modeling tool for a 3D printer using the block of the present embodiment includes a model providing module 410, a design module 420, a rendering module 430, and an output module 450.
  • the model providing module 410 provides the user with various basic models that are pre-modeled in the form of model blocks so that the user can easily perform 3D modeling.
  • the model providing module 410 displays various types of model blocks on the screen so that a user can select a model block by using a display device such as a computer monitor or a touch pad of a smart device.
  • Various types of model blocks are displayed on the screen in the shape of the actual model block so that the user can select the type of the model block using a keyboard, mouse, or screen touch, or display a menu displaying the model block name. You can also select the desired model block by looking at its name and using the input device.
  • the modeling tool for a three-dimensional printer using the blocks of this embodiment basically provides three types of model blocks.
  • the polyhedron block 10, the rotation block 20, and the linear motion block 30 are three types of model blocks provided in this embodiment.
  • the polyhedron block 10 is formed in a polyhedral shape and the user selects it and models a desired shape by stacking it in a three-dimensional virtual space.
  • FIG. 2 a case of providing a cube-shaped polyhedron block 10 will be described as an example.
  • the model providing module 410 may be configured to provide a polyhedron block 10 having various shapes such as a cuboid, a dodecahedron, and a triangular pyramid.
  • the model providing module 410 provides the rotation block 20 and the linear block 30 as additional model blocks in addition to the polyhedral block 10.
  • the rotary block 20 is a model block that enables rotational motion
  • the linear motion block 30 is a model block that enables linear motion.
  • the rotary block 20 and the linear block 30 can be configured in various forms. In the present embodiment, a case of providing the rotary block 20 of the type shown in FIG. 3 and the linear block 30 of the type shown in FIG. 4 will be described as an example.
  • the model providing module 410 provides a spiral block as an additional model block.
  • Spiral blocks are model blocks that enable helical movement and rotational motion.
  • the rotating block 20 includes a first rotating member 21 and a second rotating member 22.
  • the second rotating member 22 is installed to be relatively rotatable with respect to the first rotating member 21.
  • Such a rotation block 20 needs a cylindrical shaft and a hollow shaft to which the cylindrical shaft is fitted in order to enable relative rotation.
  • a modeling tool with advanced functions is required.
  • Stacking a polyhedron block 10 such as a cube and modeling such a rotational movement may require a lot of effort and time, and may have a problem of poor modeling accuracy.
  • the rotating block 20 shown in FIG. 3 is a rotating block 20 that can be rotated 360 degrees without limiting the rotation angle range.
  • a stopper may be provided therein to limit the range of the rotation angle.
  • the rotation block 20 may also be provided by the model providing module 410. It is also possible to provide a rotary block 20 of a structure that allows rotation in one direction and prevents rotation in the opposite direction, such as a one-way clutch.
  • the linear motion block 30 of the present embodiment includes a first linear member 31 and a second linear member 32.
  • the second linear member 32 is installed to enable linear slide motion with respect to the first linear member 31 in a linear direction.
  • the linear motion block 30 of the present embodiment is provided with a stopper 321 to limit the relative movement displacement between the first linear member 31 and the second linear member 32.
  • Such a linear block 30 is also not easy to model by combining the polyhedral block 10, it is not easy to ensure satisfactory operating performance.
  • the model providing module 410 By providing the pre-modeled linear block 30 using the model providing module 410 in this way, the user can easily model a three-dimensional shape that linearly moves.
  • the spiral block of this embodiment includes a first spiral member and a second spiral member.
  • the second spiral member is installed to be able to slide in a spiral direction with respect to the first spiral member.
  • the spiral block of this embodiment is provided with a stopper to limit the relative movement displacement between the first spiral member and the second spiral member.
  • Such a spiral block is also not easy to model by combining the polyhedral block 10, it is not easy to ensure satisfactory operating performance.
  • a user selects a model block having a desired shape from among the model blocks provided by the model providing module 410 using the design module 420, and combines the selected model blocks to produce a 3D printer.
  • user model 100 is three-dimensional modeled.
  • the design module 420 is a type of model block (polyhedron block 10, rotation block 20, linear block 30) selected by a user using an input device such as a mouse, keyboard, touch screen, or touch pad. ), The position in the virtual space in which the model block is to be placed, and the direction in which the model block is to be placed.
  • the design module 420 provides various editing functions such as combining, dividing and deleting blocks in addition to the basic functions. For example, by arranging a cube-shaped polyhedron block 10 and dividing it into nine pieces, the process is divided into a relatively small nine-piece cube-shaped polyhedron block 10 and the process of deleting some polyhedral blocks 10 is repeated. It is possible to model three-dimensional shapes more precisely, similar to carving.
  • the design module 420 drags and drops a model block selected by the model providing module 410 on the screen of the display device by using an input device such as a mouse so that the user can intuitively perform 3D modeling.
  • the menu may be configured to set attributes such as type and direction of the model block.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a user model 100 as an example in which a user models a three-dimensional shape using the model providing module 410 and the design module 420.
  • the user may easily 3D model the user model 100 having various shapes desired by the user by combining the model blocks using the design module 420.
  • the design module 420 receives a relative rotatable angle range between the first rotating member 21 and the second rotating member 22 as a command from a user to adjust the shape of the rotating block 20.
  • the method of adjusting the rotation angle range of the rotating block 20 can be implemented in various ways such as using a stopper.
  • the rendering module 430 displays a user model 100 modeled by a user using the model providing module 410 and the design module 420 on a screen of a display.
  • the rendering model may show the rotation block 20 and the linear block 30 included in the user model 100 in an actual modeling shape as shown in FIGS. 3 and 4, and are shown in FIG. 2 for convenience. It can also be shown in the same outline shape as the polyhedron model.
  • the rendering module 430 displays the rotation block 20 and the linear block 30 in a different color from the polyhedral block 10 or have a different surface texture according to a predetermined rule, thereby allowing the user to rotate the rotation block. It is possible to distinguish 20 from the linear block 30 and the polyhedral block 10.
  • the rendering module 430 simplifies and displays the linear motion block 30 and the rotation block 20 included in the user model 100 on the screen, thereby reducing the computational load of the screen display device and improving the screen display speed. have.
  • the rendering module 430 simplifies and displays the linear motion block 30 and the rotation block 20 included in the user model 100 on the screen, thereby reducing the computational load of the screen display device and improving the screen display speed. have.
  • the rendering module 430 while checking the three-dimensional shape of the user model 100 while dynamically rotating the user model 100 in the three-dimensional virtual space displayed on the screen there is an advantage that can improve the graphical display efficiency.
  • the user model 100 is determined using the output module 450. It can be converted to a data format that can be output on a dimensional printer.
  • the appearance of the linear motion block 30 and the rotation block 20 displayed on the screen by the rendering module 430 is the same shape as the polyhedral block 10 as shown in FIG.
  • the rotation block 20 having a shape as shown in FIGS. 3 and 4 using the modeling information of the linear block 30 and the rotation block 20 provided by the model providing module 410.
  • linear block 30 is
  • the design module 420 works in conjunction with the rendering module 430.
  • the design module 420 may receive a command from the user to change the type of the model block displayed on the screen by the rendering module 430.
  • the rendering module 430 changes the type of the model block according to the user's command received from the design module 420 and displays the changed type.
  • the design module 420 may change the relative movable range between the first linear member 31 and the second linear member 32 of the linear block 30 displayed on the screen by the rendering module 430. It can also be received from and adjust its relative movement range.
  • the rendering module 430 is the linear block deformed by the design module 420. The shape of 30 is displayed on the screen.
  • the linear module 30 is converted into one linear block 30 as illustrated in FIG. 6 by using the conversion module 440. It can be substituted.
  • a plurality of linear motion blocks 30 having a unit length are modeled using the design module 420 to be connected in series with each other, and then the linear motion blocks 30 are automatically converted by the conversion module 440.
  • the user can easily and intuitively model the linear block 40 having the desired length by connecting the linear blocks 30 of unit length or unit volume in series, and output the data of the actual three-dimensional printer to the conversion module 440. It substitutes the linear block 40 of the length automatically summed by a.
  • the conversion module 440 replaces the linear motion blocks 30 with other linear motion blocks 40 having the same length when the plurality of linear motion blocks 30 are connected in series to slide on the same line.
  • the conversion module 440 does not replace them.
  • the cross-sectional view of the series-connected linear block 30 shown in FIG. 2 is as shown in FIG.
  • the conversion module 440 converts the linear motion blocks 30 illustrated in FIGS. 2 and 5
  • the conversion module 440 is replaced with the linear motion blocks 40 of the type shown in FIG. 6.
  • the range of the linear motion displacement of the converted linear block 30 may be adjusted by the user using the design module 420 if necessary.
  • the replaced linear block 40 also includes a first linear member 41 and a second linear member 42.
  • the user may use the design module 420 to configure the conversion module 440 not to substitute specific linear blocks 30.
  • the conversion module 440 automatically replaces the linear motion blocks 30 and then outputs the entire user model 100 to a three-dimensional printer. Convert.
  • the user model 200 When the user model 100 is manufactured by the 3D printer using the 3D printer data, the user model 200 having a shape as shown in FIG. 7 is produced. 7, it can be seen that the unit linear blocks 30 are replaced with other linear blocks 40 of the length of each linear block 30 added together.
  • model providing module 410 has been described as providing the rotation block 20 and the linear block 30, the model providing module 410 may also be configured to provide only one of the two.
  • a pivot block may be provided in a form in which a pivoting motion is possible. Blocks that provide various other types of motion may be provided by the model providing block.
  • the model providing module may provide a linear motion block configured in the form of a guide rail or an air cylinder.
  • modeling tool for three-dimensional printer using the block of the above-described embodiment has been described as having a conversion module 440, it is also possible to configure a three-dimensional printer modeling tool using a block not having the conversion module.

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Abstract

본 발명은 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구에 관한 것으로서, 미리 모델링된 블록을 조합하여 3차원 프린터에서 제작할 수 있는 제품을 3차원 모델링하기 위한 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구에 관한 것이다. 본 발명의 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구는 동적 작동이 가능한 3차원 형상을 간단하고 쉬운 방법으로 3차원 모델링하여 3차원 프린터를 이용하여 제작할 수 있는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구를 제공하는 효과가 있다.

Description

블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구
본 발명은 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구에 관한 것으로서, 미리 모델링된 블록을 조합하여 3차원 프린터에서 제작할 수 있는 제품을 3차원 모델링하기 위한 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구에 관한 것이다.
최근에 RP(rapid prototype)를 만드는 용도 이외에 다양한 용도로 3차원 프린터가 사용되고 있다. 또한 3차원 프린터의 적용 범위는 급속도로 확산되고 있다.
이와 같은 3차원 프린터를 이용하여 3차원 형상을 제작하는 데에는 전용 모델링 저작 도구가 사용되는 것이 일반적이다. 이와 같은 3차원 프린터용으로 사용되는 종래의 3차원 모델러는 전문가용으로 개발된 것이 대부분이기 때문에 사용법이 복잡하고 어려우며 가격도 매우 높은 문제점이 있다.
3차원 프린터의 적용 범위가 넓어지고 전문가가 아닌 일반인도 접할 기회가 넓어지면서 누구나 쉽게 사용할 수 있는 3차원 모델링 도구가 필요하게 되었다.
3차원 프린터에 사용하기 위한 용도는 아니지만 게임이나 엔터테인먼트의 목적으로 개발된 3차원 모델링 도구 중에는 미리 모델링된 블록을 조합하여 3차원 모델링을 하는 것이 있다. 몇 가지 형태의 블록을 미리 모델링하여 사용자에게 제공하고 사용자는 이와 같은 모델 블록을 조합하여 원하는 형상으로 모델링하는 방법이다.
이와 같이 블록을 조합하여 3차원 모델링을 하는 방법은 누구나 쉽게 직관적인 방법으로 3차원 모델링을 할 수 있는 장점이 있지만, 집, 나무, 책상 같은 움직임이 없는 정적인 물건만을 모델링할 수 있는 경우가 대부분이다.
본 발명은 블록을 조합하여 3차원 모델을 하는 방법을 이용하여 동적 작동이 가능한 형태의 물건을 3차원 모델링하여 3차원 프린터로 제작할 수 있는 기능을 가진 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 과제를 해결하기 위한 본 발명의 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구는, 미리 모델링된 모델 블록을 사용자에게 제공하고 사용자가 상기 모델 블록을 조합하거나 편집함으로써 3차원 프린터로 제작하고자 하는 사용자 모델을 3차원 모델링할 수 있도록 하는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구에 있어서, 제1직동부재와 상기 제1직동부재에 대해 직선 방향으로 슬라이드 이동(linear slide motion)이 가능하도록 설치되는 제2직동부재를 구비하는 직동 블록과, 제1나선부재와 상기 제1나선부재에 대해 나선 방향으로 슬라이드 이동이 가능하도록 설치되는 제2나선부재를 구비하는 나선 블록; 다면체 블록을 상기 모델 블록의 예시로서 화면에 메뉴로 제공하는 모델 제공 모듈; 상기 모델 제공 모듈에 의해 제시되는 메뉴에서 사용자가 상기 모델 블록의 종류(다면체 블록인지 직동 블록인지 나선 블록인지 여부)를 선택하여 원하는 위치와 방향으로 배치하여 조합함으로써 사용자가 상기 사용자 모델을 디자인할 수 있도록 사용자로부터 상기 모델 블록의 종류와 위치와 방향에 대한 명령을 수신하는 디자인 모듈; 사용자가 상기 모델 제공 모듈과 디자인 모듈을 이용하여 모델링한 상기 사용자 모델을 상기 화면에 표시하는 렌더링 모듈; 상기 렌더링 모듈에 의해 상기 화면에 표시된 상기 사용자 모델을 상기 3차원 프린터에서 출력할 수 있는 데이터 형식으로 변환하는 출력 모듈; 및 상기 사용자 모델에 포함된 상기 모델 블록들 중에 동일 선상에서 슬라이드 이동 가능하도록 직렬 연결된 직동 블록들이 있는 경우, 그 직동 블록들의 단위 길이가 합산된 길이의 하나의 직동 블록으로 상기 직렬연결된 직동 블록들을 치환하고, 상기 사용자 모델에 포함된 상기 나선 블록들 중에 동일 선상에서 슬라이드 이동 가능하도록 직렬 연결된 나선 블록들이 있는 경우, 그 나선 블록들의 단위 길이가 합산된 길이의 하나의 나선 블록으로 상기 직렬연결된 나선 블록들을 치환하는 변환 모듈;을 포함하고, 상기 출력 모듈은 상기 변환 모듈에 의해 직동 블록과 나선 블록이 치환된 사용자 모델을 3차원 프린터의 데이터 형식으로 변환하는 점에 특징이 있다.
본 발명의 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구는 동적 작동이 가능한 3차원 형상을 간단하고 쉬운 방법으로 3차원 모델링하여 3차원 프린터를 이용하여 제작할 수 있는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구에 의해 3차원 모델링된 사용자 모델의 일례를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 회전 블록의 분리 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 직동 블록의 분리 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 사용자 모델의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 직동 블록이 변환 모듈에 의해 변환된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 사용자 모델이 3차원 프린터에 의해 제작된 상태를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구의 블록도이다.
도 1을 참조하면 본 실시예의 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구는 모델 제공 모듈(410)과 디자인 모듈(420)과 렌더링 모듈(430)과 출력 모듈(450)을 구비한다.
모델 제공 모듈(410)은 사용자가 3차원 모델링을 쉽게 할 수 있도록 미리 모델링된 다양한 기본 모델들을 모델 블록의 형태로 사용자에게 제공한다. 모델 제공 모듈(410)은 컴퓨터의 모니터, 스마트 기기의 터치 패드 등의 표시 장치를 이용하여 사용자가 모델 블록을 선택할 수 있도록 다양한 모델 블록의 유형을 화면에 표시한다. 다양한 모델 블록의 유형은 실제 그 모델 블록의 형상으로 화면에 표시되어 사용자가 키보드, 마우스, 화면 터치 등의 방법으로 모델 블록의 유형을 선택할 수도 있고, 모델 블록의 명칭이 표시된 메뉴를 표시하여 사용자가 명칭을 보고 입력 장치를 이용하여 원하는 모델 블록을 선택할 수도 있다.
본 실시예의 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구는 기본적으로 3가지 유형의 모델 블록을 제공한다. 다면체 블록(10), 회전 블록(20), 직동 블록(30)이 본 실시예에서 제공하는 3가지 유형의 모델 블록이다. 다면체 블록(10)은 다면체 형상으로 형성된 것으로 사용자가 이를 선택하여 3차원 가상 공간 내에 쌓는 방법으로 원하는 형상을 모델링한다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 것과 같이 정육면체 형상의 다면체 블록(10)을 제공하는 경우를 예로 들어 설명한다. 경우에 따라서는 직육면체, 정십이면체, 삼각뿔 등의 다양한 형상의 다면체 블록(10)을 제공하도록 모델 제공 모듈(410)을 구성하는 것도 가능하다.
본 실시예에서 모델 제공 모듈(410)은 다면체 블록(10) 이외에 회전 블록(20)과 직동 블록(30)을 추가적인 모델 블록으로서 제공한다. 회전 블록(20)은 회전 동작을 가능하게 하는 모델 블록이고, 직동 블록(30)은 직선 운동을 가능하게 하는 모델 블록이다. 이와 같은 회전 블록(20)과 직동 블록(30)은 다양한 형태로 구성하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 형태의 회전 블록(20)과 도 4에 도시된 형태의 직동 블록(30)을 제공하는 경우를 예로 들어 설명한다.
본 실시예에서 모델 제공 모듈(410)은 나선 블록을 추가적인 모델 블록으로서 제공한다. 나선 블록은 나선 방향 이동 및 회전 동작을 가능하게 하는 모델 블록이다.
회전 블록(20)은 제1회전부재(21)와 제2회전부재(22)를 구비한다. 제2회전부재(22)는 제1회전부재(21)에 대해 상대회전 가능하게 설치된다. 이와 같은 회전 블록(20)은 상대 회전이 가능하게 하기 위해서 원통축과 그 원통축이 끼워지는 중공축이 필요하다. 이와 같은 원통 형상을 3차원 모델링하기 위해서는 고급 기능이 있는 모델링 도구가 필요하다. 정육면체와 같은 다면체 블록(10)을 쌓아 이와 같은 회전 운동이 가능한 모델링을 하는 것은 많은 노력과 시간을 필요로 하고 모델링 정확도가 떨어지는 문제점이 있을 수 있다. 그런데 도 3에 도시된 것과 같은 회전 블록(20)을 미리 모델링하여 모델 제공 모듈(410)을 통해 제공함으로써 사용자가 쉽게 회전 운동이 가능한 형태의 3차원 모델링을 할 수 있는 장점이 있다.
도 3에 도시된 회전 블록(20)은 회전 각도 범위의 제한이 없이 360도 회전이 가능한 형태의 회전 블록(20)이다. 이와 같은 형태의 회전 블록(20) 이외에 내부에 스토퍼가 구비되어 회전 각도의 범위를 제한할 수 있는 형태의 회전 블록(20)도 모델 제공 모듈(410)에서 제공할 수 있다. 원 웨이 클러치와 같이 한쪽 방향으로의 회전만 허용하고 반대쪽 방향으로의 회전은 방지하는 구조의 회전 블록(20)을 제공하는 것도 가능하다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 직동 블록(30)은 제1직동부재(31)와 제2직동부재(32)를 구비한다. 제2직동부재(32)는 제1직동부재(31)에 대해 직선 방향으로 슬라이드 이동(linear slide motion)이 가능하도록 설치된다. 본 실시예의 직동 블록(30)은 스토퍼(321)가 구비되어 있어서 제1직동부재(31)와 제2직동부재(32) 사이의 상대 이동 변위를 제한하게 된다. 이와 같은 직동 블록(30) 역시 다면체 블록(10)을 조합하는 방법으로는 모델링 하기 쉽지 않고, 만족할 만한 작동 성능을 확보하기도 쉽지 않다. 미리 모델링된 직동 블록(30)을 이와 같이 모델 제공 모듈(410)을 이용하여 제공함으로써 직선 운동하는 3차원 형상을 사용자가 쉽게 모델링할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 실시예의 나선 블록은 제1나선부재와 제2나선부재를 구비한다. 제2나선부재는 제1나선부재에 대해 나선 방향으로 슬라이드 이동이 가능하도록 설치된다. 본 실시예의 나선 블록은 스토퍼가 구비되어 있어서 제1나선부재와 제2나선부재 사이의 상대 이동 변위를 제한하게 된다. 이와 같은 나선 블록 역시 다면체 블록(10)을 조합하는 방법으로는 모델링 하기 쉽지 않고, 만족할 만한 작동 성능을 확보하기도 쉽지 않다. 미리 모델링된 나선 블록(30)을 이와 같이 모델 제공 모듈(410)을 이용하여 제공함으로써 직선 운동하는 3차원 형상을 사용자가 쉽게 모델링할 수 있다.
사용자는 모델 제공 모듈(410)에서 제공되는 모델 블록들 중에서 자신이 원하는 형상의 모델 블록을 디자인 모듈(420)을 이용하여 선택하고, 선택한 모델 블록들을 조합하여 3차원 프린터로 제작하고자 하는 형상의 제품(이하, 사용자 모델(100)이라고 한다.)을 3차원 모델링한다.
디자인 모듈(420)은 마우스, 키보드, 터치 스크린 또는 터치 패드 등의 입력 장치를 이용하여 사용자가 선택하는 모델 블록의 종류(다면체 블록(10), 회전 블록(20), 직동 블록(30) 인지 여부), 그 모델 블록이 배치될 가상 공간 내의 위치, 그 모델 블록이 배치될 방향에 대한 명령을 수신한다. 디자인 모듈(420)은 이와 같은 기본적인 기능 외에 블록을 조합하고 분할하고 삭제하는 등의 다양한 편집 기능을 제공하게 된다. 예를 들어, 정육면체 형상의 다면체 블록(10)을 배치한 후, 이를 9등분하여 상대적으로 작은 9조각의 정육면체 형상 다면체 블록(10)으로 분할하고 일부 다면체 블록(10)을 삭제하는 과정을 반복함으로써, 마치 조각을 하는 것과 유사하게 3차원 형상을 더욱 정교하게 모델링 하는 것이 가능하다.
디자인 모듈(420)은 사용자가 직관적으로 3차원 모델링을 할 수 있도록 사용자가 마우스와 같은 입력 장치를 이용하여 모델 제공 모듈(410)에서 선택한 모델 블록을 표시 장치의 화면에 드랙하여 드랍하고, 다양한 편집 메뉴에 의해 모델 블록의 종류, 방향 등의 속성을 설정할 수 있도록 구성되는 것이 좋다.
도 2는 모델 제공 모듈(410)과 디자인 모듈(420)을 이용하여 사용자가 3차원 형상을 모델링한 일례로서의 사용자 모델(100)을 도시한 사시도이다. 사용자는 디자인 모듈(420)을 이용하여 모델 블록들을 조합함으로써 자신이 원하는 다양한 형상의 사용자 모델(100)을 쉽게 3차원 모델링 할 수 있다.
디자인 모듈(420)은 제1회전부재(21)와 제2회전부재(22) 사이의 상대 회전 가능한 각도 범위를 사용자로부터 명령으로서 입력 받아 회전 블록(20)의 형상을 조정한다. 회전 블록(20)의 회전 각도 범위를 조절하는 방법은 스토퍼를 이용하는 등 다양한 방법으로 구현 가능하다.
렌더링 모듈(430)은 도 2에 도시한 것과 같이 사용자가 모델 제공 모듈(410)과 디자인 모듈(420)을 이용하여 모델링한 사용자 모델(100)을 디스플레이의 화면에 표시한다. 이때, 렌더링 모델은 사용자 모델(100)에 포함된 회전 블록(20)과 직동 블록(30)을 도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이 실제 모델링 형상으로 도시할 수도 있고, 편의상 도 2에 도시한 것과 같이 다면체 모델과 동일한 외곽 형상으로 도시할 수도 있다. 이때, 렌더링 모듈(430)은 미리 약속된 규칙에 따라 회전 블록(20)과 직동 블록(30)을 다면체 블록(10)과 다른 색으로 표시하거나 다른 표면 질감을 가지도록 표시함으로써, 사용자가 회전 블록(20)과 직동 블록(30)과 다면체 블록(10)을 구별할 수 있게 한다.
이와 같이 렌더링 모듈(430)이 사용자 모델(100)에 포함된 직동 블록(30)과 회전 블록(20)을 단순화하여 화면에 표시함으로써 화면 표시 장치의 연산 부하를 절감하고 화면 표시 속도를 향상시킬 수 있다. 특히, 화면에 표시된 3차원 가상 공간 내에서 사용자 모델(100)을 동적으로 회전시키면서 사용자 모델(100)의 3차원 형상을 확인할 때 그래픽 표시 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
상술한 바와 같이 디자인 모듈(420)에 의해 사용자 모델(100)의 모델링이 완료되고 그 형상을 렌더링 모듈(430)을 이용하여 확인한 후에는 출력 모듈(450)을 이용하여 사용자 모델(100)을 3차원 프린터에서 출력할 수 있는 데이터 형식으로 변환할 수 있다. 렌더링 모듈(430)에 의해 화면에 표시된 직동 블록(30) 및 회전 블록(20)의 외형이 도 2에 도시한 것과 같이 다면체 블록(10)과 동일한 형상이라 하더라도, 출력 모듈(450)에 의해 3차원 프린터용 데이터로 변환할 때에는 모델 제공 모듈(410)에서 제공하는 직동 블록(30)과 회전 블록(20)의 모델링 정보를 이용하여 도 3 및 도 4에 도시한 것과 같은 형상의 회전 블록(20) 및 직동 블록(30)으로 변환한다.
디자인 모듈(420)은 렌더링 모듈(430)과 연동하여 작동한다. 디자인 모듈(420)은, 렌더링 모듈(430)에 의해 화면에 표시된 모델 블록의 종류를 변경하는 명령을 사용자로부터 수신할 수도 있다. 이 경우 렌더링 모듈(430)은 디자인 모듈(420)에서 수신한 사용자의 명령에 따라 모델 블록의 종류를 변경하여 표시하게 된다.
디자인 모듈(420)은, 렌더링 모듈(430)에 의해 화면에 표시된 직동 블록(30)의 제1직동부재(31)와 제2직동부재(32) 사이의 상대 이동 가능 범위를 변경하는 명령을 사용자로부터 수신하여 그 상대 이동 범위를 조절할 수도 있다. 디자인 모듈(420)이 직동 블록(30)의 작동 범위를 조절하는 명령을 수신하여 직동 블록(30)의 모델링 데이터를 변경하면, 렌더링 모듈(430)은 디자인 모듈(420)에 의해 변형된 직동 블록(30)의 형상을 화면에 표시한다.
한편, 도 2 및 도 5에 도시한 것과 같이 복수의 직동 블록(30)들이 서로 직렬로 연결된 경우에는 변환 모듈(440)을 이용하여 이를 도 6에 도시한 것과 같은 하나의 직동 블록(30)으로 치환할 수 있다.
도 2에 도시한 것과 같이 단위 길이를 가지는 복수의 직동 블록(30)을 서로 직렬로 연결하도록 디자인 모듈(420)을 이용하여 모델링한 후 변환 모듈(440)에 의해 자동으로 변환전 직동 블록(30)들의 길이를 합산한 길이의 하나의 직동 블록(40)으로 치환하는 것이다. 사용자는 단위 길이 또는 단위 부피의 직동 블록(30)을 직렬 연결하는 방법으로 쉽고 직관적으로 원하는 길이의 직동 블록(40)을 모델링하고, 실제 3차원 프린터의 데이터로 출력할 때에는 변환 모듈(440)에 의해 자동으로 합산된 길이의 직동 블록(40)으로 치환하는 것이다. 변환 모듈(440)은 복수의 직동 블록(30)들이 동일 선상에서 슬라이드 이동 가능하도록 직렬 연결된 경우에 이를 동일 길이의 다른 직동 블록(40)으로 치환한다. 만약 직동 블록(30)들이 서로 인접하도록 연결되어 있다 하더라도 각 직동 블록(30)의 슬라이드 이동 방향이 서로 다르다면 변환 모듈(440)은 이를 치환하지 않는다. 도 2에 도시된 직렬 연결된 직동 블록(30)의 단면도는 도 5에 도시한 것과 같다. 변환 모듈(440)이 도 2 및 도 5에 도시된 직동 블록(30)들을 변환하면 도 6에 도시한 것과 같은 형태의 직동 블록(40)으로 치환된다. 이때 변환된 직동 블록(30)의 직선 운동 변위의 범위는 필요한 경우 디자인 모듈(420)을 이용하여 사용자가 조정할 수 있다. 치환된 직동 블록(40)도 도 6을 참조하면 제1직동부재(41)와 제2직동부재(42)를 구비한다. 경우에 따라서 사용자는 디자인 모듈(420)을 이용하여 변환 모듈(440)이 특정 직동 블록(30)들은 치환하지 않도록 설정하는 것도 가능하다.
사용자의 명령에 의해 출력 모듈(450)을 작동시키면, 자동으로 변환 모듈(440)에 의해 직동 블록(30)들을 치환한 후 전체 사용자 모델(100)을 3차원 프린터에서 출력할 수 있는 데이터 형식으로 변환한다.
이와 같은 3차원 프린터용 데이터를 이용하여 3차원 프린터로 사용자 모델(100)을 제작하면 도 7에 도시한 것과 같은 형상의 사용자 모델(200)이 제작된다. 도 7에 도시된 도면을 통해서 단위 직동 블록(30)들이 각 직동 블록(30)들의 길이가 합산된 길이의 다른 직동 블록(40)으로 치환된 것을 확인할 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시된 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 모델 제공 모듈(410)은 회전 블록(20)과 직동 블록(30)을 제공하는 것으로 설명하였으나, 둘 중 하나만을 제공하는 모델 제공 모듈도 구성할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 피봇 운동이 가능한 형태의 피봇 블록을 제공할 수도 있다. 그외 다양한 형태의 운동을 제공하는 블록을 모델 제공 블록에 의해 제공할 수 있다.
또한, 앞에서 도시하여 설명한 형태 이외의 다양한 구조와 형상의 회전 블록과 직동 블록을 제공하는 것이 가능하다. 직동 블록의 경우 가이드 레일의 형태나 에어 실린더의 형태로 구성된 직동 블록을 모델 제공 모듈에서 제공할 수도 있다.
또한, 앞에서 설명한 실시예의 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구는 변환 모듈(440)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 변환 모듈을 구비하지 않는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구를 구성하는 것도 가능하다.

Claims (5)

  1. 미리 모델링된 모델 블록을 사용자에게 제공하고 사용자가 상기 모델 블록을 조합하거나 편집함으로써 3차원 프린터로 제작하고자 하는 사용자 모델을 3차원 모델링할 수 있도록 하는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구에 있어서,
    제1직동부재와 상기 제1직동부재에 대해 직선 방향으로 슬라이드 이동(linear slide motion)이 가능하도록 설치되는 제2직동부재를 구비하는 직동 블록과, 제1나선부재와 상기 제1나선부재에 대해 나선 방향으로 슬라이드 이동이 가능하도록 설치되는 제2나선부재를 구비하는 나선 블록;
    다면체 블록을 상기 모델 블록의 예시로서 화면에 메뉴로 제공하는 모델 제공 모듈;
    상기 모델 제공 모듈에 의해 제시되는 메뉴에서 사용자가 상기 모델 블록의 종류(다면체 블록인지 직동 블록인지 나선 블록인지 여부)를 선택하여 원하는 위치와 방향으로 배치하여 조합함으로써 사용자가 상기 사용자 모델을 디자인할 수 있도록 사용자로부터 상기 모델 블록의 종류와 위치와 방향에 대한 명령을 수신하는 디자인 모듈;
    사용자가 상기 모델 제공 모듈과 디자인 모듈을 이용하여 모델링한 상기 사용자 모델을 상기 화면에 표시하는 렌더링 모듈;
    상기 렌더링 모듈에 의해 상기 화면에 표시된 상기 사용자 모델을 상기 3차원 프린터에서 출력할 수 있는 데이터 형식으로 변환하는 출력 모듈; 및
    상기 사용자 모델에 포함된 상기 모델 블록들 중에 동일 선상에서 슬라이드 이동 가능하도록 직렬 연결된 직동 블록들이 있는 경우, 그 직동 블록들의 단위 길이가 합산된 길이의 하나의 직동 블록으로 상기 직렬연결된 직동 블록들을 치환하고, 상기 사용자 모델에 포함된 상기 나선 블록들 중에 동일 선상에서 슬라이드 이동 가능하도록 직렬 연결된 나선 블록들이 있는 경우, 그 나선 블록들의 단위 길이가 합산된 길이의 하나의 나선 블록으로 상기 직렬연결된 나선 블록들을 치환하는 변환 모듈;을 포함하고,
    상기 출력 모듈은 상기 변환 모듈에 의해 직동 블록과 나선 블록이 치환된 사용자 모델을 3차원 프린터의 데이터 형식으로 변환하는 것을 특징으로 하는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모델 제공 모듈은, 제1회전부재와 상기 제1회전부재에 대해 상대회전 가능하게 설치되는 제2회전부재를 구비하는 회전 블록을 상기 모델 블록의 예시로서 더 제공하는 것을 특징으로 하는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모델 제공 모듈이 제공하는 상기 회전 블록은, 상기 제1회전부재와 제2회전부재의 상대 회전 가능한 각도 범위를 상기 디자인 모듈에 의해 사용자가 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디자인 모듈은, 상기 렌더링 모듈에 의해 상기 화면에 표시된 상기 모델 블록의 종류를 변경하는 명령을 사용자로부터 수신하고,
    상기 렌더링 모듈은, 상기 디자인 모듈에서 수신한 사용자의 명령에 따라 상기 모델 블록의 종류를 변경하여 표시하는 것을 특징으로 하는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디자인 모듈은, 상기 렌더링 모듈에 의해 상기 화면에 표시된 상기 직동 블록의 제1직동부재와 제2직동부재 사이의 상대 이동 가능 범위를 변경하는 명령을 사용자로부터 수신하고,
    상기 렌더링 모듈은, 상기 디자인 모듈에서 수신한 사용자의 명령에 따라 상기 직동 블록의 제1직동부재와 제2직동부재 사이의 상대 이동 가능 범위를 변경하여 표시하는 것을 특징으로 하는 블록을 이용한 3차원 프린터용 모델링 도구.
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