KR20200068763A

KR20200068763A - 컬러 3차원 프린팅 방법 및 3차원 프린팅 장비

Info

Publication number: KR20200068763A
Application number: KR1020180001092A
Authority: KR
Inventors: 콴 호; 유-팅 후앙; 코-웨이 시
Original assignee: 엑스와이지프린팅, 인크.; 킨포 일렉트로닉스, 아이엔씨.
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2020-06-16
Also published as: CN108688145A; JP2018176721A; US20180290394A1; CN108688145B; EP3385062A1; TW201836864A; TWI674977B; JP6740269B2

Abstract

컬러 3차원 프린팅 방법 및 3차원 프린팅 장비가 제공되며, 이것들은 3차원 물체 상에 컬러 패턴을 표시하도록 적응된다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 컬러 패턴을 포함하는 컬러 이미지가 획득되며, 그리고 그 컬러 이미지는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 픽셀들 각각의 컬러 특성에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도 (inkjet depth)가 결정된다. 복수의 레이어 물체들의 레이어 정보를 생성하기 위해 상기 3차원 물체의 3차원 모델이 슬라이스 (slice)된다. 상기 레이어 물체들에 대응하는 복수의 잉크젯 픽처 (picture)들이 각 픽셀들의 잉크젯 심도들에 기반하여 획득된다.

Description

컬러 3차원 프린팅 방법 및 3차원 프린팅 장비 {COLOR THREE-DIMENSIONAL PRINTING METHOD AND THREE-DIMENSIONAL PRINTING EQUIPMENT}

관련 출원들 상호 참조

본원은 2017년 4월 7일에 출원된 대만 출원 일련 번호 106111652에 대한 우선권의 이익을 주장한다. 상기 특허 출원의 전체는 본원에 참조로서 병합되어, 본원의 일부를 형성한다.

기술 분야

본 발명 개시는 프린팅 방법에 관련된 것이며, 더 상세하게는, 컬러 3차원 프린팅 방법 및 3차원 프린팅 장비에 관한 것이다.

컴퓨터 지원 제조 (computer-aided manufacturing (CAM))에서의 발달을 이용하여, 제조자들은 원래의 설계 개념을 빠르게 구체화하기 위한 3차원 (3-D) 프린팅을 개발한다. 실제로, 3차원 프린팅 기술은 일련의 신속 시제품화 (rapid prototyping (RP)) 기술들의 집합적 용어이며, 그리고 그 기본적인 원칙은 적층 제조이며, 여기에서 신속 시제품화 머신이 사용되며, 여기에서, 급속 시제품화 머신은 스캐닝을 통해서 X-Y 평면상에서 가공물의 횡단면 모습들을 형성하고, Z 좌표축에서 레이어 두께로 간헐적으로 시프트하고, 그리고 결국에는 3차원 물체들을 형성하기 위해 사용된다. 3차원 프린팅 기법은 기하학적인 모습에 무관하게 적용가능하며, 그리고 RP 기술은 특히 복잡한 부분들에서 탁월한 출력을 산출하며, 이는 사람의 노력 및 프로세싱 시간을 크게 줄여두며 그리고 허용된 최소 시간 요구사항 하에서 컴퓨터 지원 설계 (computer-aided design (CAD))에 의해 설계된 디지털 3차원 모들의 충실한 표현을 가능하게 한다.

예로서 FDM (fused deposition modeling)을 취하면, 형성 물질을 와이어들로 변환하고 그리고 그 후에 그 형성 물질을 가열하고 녹이며, 이는 3차원 물체들을 형성하기 위해 소망된 모습/프로파일에 따라 형성 스테이지 상에 레이어마다 물질 레이어를 쌓기 위한 것이다. 현재에는, 컬러 3차원 프린팅 방법이 제안된다. 그 방법에 따라, 3차원 물체를 형성하는 레이어 물체들은 3차원 물체의 제조 동안에 잉크젯 메커니즘에 의해서 레이어마다 채색된 레이어이다. 상기 방법이 적용되는 시나리오에서, 3차원 프린팅 장치의 잉크젯 메커니즘은 3차원 물체의 외부 표면 상에 컬러 잉크를 분사 (spray)할 수 있으며 (예를 들면, 최상단 레이어 물체의 제일 윗부분 상에 컬러 잉크를 분사하거나 또는 레이어 물체들의 가장자리에 컬러 잉크를 분사한다), 이는 3차원 물체의 표면상에 컬러 패턴을 표시하기 위한 것이다. 그러나, 컬러 패턴을 그렇게 표시하는 것은 다양성이 부족하며 그리고 유일한 시각적 효과를 표시하지 않는다. 그래서 컬러 3차원 프린팅의 다양성 및 미적인 면을 어떻게 용이하게 하는가는 연구자들이 작업하는데 있어서 문제가 된다.

본 발명 개시는 특수한 시각적 효과와 함께 3차원 물체 상에 컬러 패턴을 표시할 수 있는 컬러 3차원 프린팅 방법 및 3차원 프린팅 장비를 제공하며, 이는 3차원 프린팅의 다양성 및 미적인 면들을 용이하게 하기 위한 것이다.

본 발명 개시의 실시예는 컬러 3차원 프린팅 방법을 제공한다. 상기 방법은 3차원 물체 상에 컬러 패턴을 표시하도록 적응되며 다음과 같은 단계들을 포함한다. 컬러 패턴을 포함하는 컬러 이미지가 획득되며, 그리고 그 컬러 이미지는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 픽셀들 각각의 컬러 특성에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도 (inkjet depth)가 결정된다. 복수의 레이어 물체들의 레이어 정보를 생성하기 위해 상기 3차원 물체의 3차원 모델이 슬라이스 (slice)된다. 상기 레이어 물체들에 대응하는 복수의 잉크젯 픽처 (picture)들이 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도들에 따라서 획득된다.

다른 관점으로부터, 본 발명 개시의 실시예는 저장 장치 및 프로세서를 포함하는 3차원 프린팅 장비를 제공한다. 상기 프로세서는 상기 저장 디바이스에 연결되며 그리고: 상기 컬러 패턴의 컬러 이미지를 획득하도록 설정되며, 상기 컬러 이미지는 복수의 픽셀들을 포함하고; 상기 픽셀들 각각의 컬러 특성에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정하도록 설정되며; 복수의 레이어 물체들의 레이어 정보를 생성하기 위해 상기 3차원 물체의 3차원 모델을 슬라이스하도록 설정되며; 그리고 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도에 기반하여, 상기 레이어 물체들에 대응하는 복수의 잉크젯 픽처들을 획득하도록 설정된다.

상기의 내용에 기초하여, 본 발명 개시의 실시예에 따른 컬러 3차원 프린팅 방법 및 3차원 프린팅 장비는 컬러 이미지의 각 픽셀들의 컬러 특성들에 기반하여 각 픽셀들의 잉크젯 심도들을 결정하며, 그리고 각 픽셀들의 잉크젯 심도들에 기반하여 그 픽셀들의 일부를 각각 기록하는 잉크젯 픽처들을 생성할 수 있다. 따라서, 상기 3차원 물체의 제조 동안에, 상기 3차원 프린팅 장비는 특수한 시각적 효과와 함께 상기 3차원 물체 상에 컬러 패턴을 표시하기 위해 상기 잉크젯 픽처들에 기반하여 레이어 물체들 상에 컬러 잉크를 분사할 수 있다.

도면들과 함께 동반된 여러 예시적인 실시예들은 본 발명 개시를 상세하게 더 설명하기 위해서 아래에서 상세하게 설명된다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

동반 도면들은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되었으며, 그리고 본 명세서에 통합되며 일부를 형성한다. 도면들은 예시적인 실시예들을 도시하며, 그리고 상세한 설명과 함께 본 발명 개시의 원칙들을 설명하는데 도움이 된다.
도 1은 본 발명 개시의 실시예에 따른 3차원 프린팅 장비를 도시한 개략적인 모습이다.
도 2는 본 발명 개시의 실시예에 따른 컬러 3차원 프린팅 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명 개시의 실시예에 따른 컬러 3차원 프린팅 방법을 도시한 개략적인 모습이다.
도 4는 본 발명 개시의 실시예에 따른 단계 S202의 상세 내용들을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명 개시의 실시예에 따라 잉크젯 심도 (depth)를 획득하는 것을 도시한 개략적인 모습이다.

본 발명 개시의 몇몇의 실시예들은 동반 도면들을 참조하여 다음에 상세하게 설명된다. 다음의 설명들에서 참조 심볼들에 관하여, 유사하거나 비슷한 참조 심볼들의 상이한 도면들에서 표시되어 있을 때에, 유사한 또는 비슷한 참조 심볼들은 유사하거나 비슷한 컴포넌트들을 언급하는 것이다. 상기 실시예들은 본 발명의 일부만을 구성하며, 그리고 본 발명의 가능한 실시예들 모두를 개시하는 것은 아니다. 더 상세하게는, 상기 실시예들은 본 발명에서 선언된 방법 및 시스템의 예들로서 서빙할 뿐이다.

도 1은 본 발명 개시의 실시예에 따른 3차원 프린팅 장비를 도시한 개략적인 모습이다. 도 1을 참조하면, 3차원 프린팅 장비 (100)는 저장 장치 (110), 프로세서 (120), 및 3차원 프린팅 장치 (130)를 포함한다. 상기 프로세서 (120)는 상기 저장 장치 (110) 및 3차원 프린팅 장치 (130)에 연결된다. 실시예에서, 프로세서 (120)는 3차원 물체를 기반으로 하는 모델을 구축하기 위해 소용이 되며, 이는 3차원 모델 이미지를 생성하기 위한 것이다. 추가로, 상기 3차원 모델 이미지는, 예를 들면, 다각형 파일 포맷 (polygon file format (PLY)) 또는 OBJ 파일 포맷과 같은 3차원 파일 포맷과 호환된다. 상기 3차원 모델 이미지 내 3차원 모델은 복수의 다각형 메시들에 의해 형성된다. 추가로, 상기 다각형 메시들 각각은 복수의 단자들을 가지며, 그 단자들은 각자의 상이한 좌표들을 가진다. 일반적으로, 상기 다각형 메시들은 삼각형 메시들일 수 있다. 실시예에서, 프로세서 (120)는 상기 3차원 모델 이미지 내 3차원 모델을 레이어들로 슬라이스 (slice)하여 레이어 정보를 획득한다. 그 레이어 정보에 기반하여, 상기 프로세서 (120)는 상기 3차원 프린팅 장치 (130)를 제어하여 3차원 프린팅 동작을 수행하도록 하며, 그래서 상기 3차원 프린팅 장치 (130)가 레이어별로 상기 3차원 물체 레이어를 프린트할 수 있도록 한다.

실시예에서, 상기 저장 장치 (110)는 데이터를 저장할 수 있으며, 그리고 버퍼 메모리, 내부 저장 매체, 외부 저장 매체, 다른 유형의 저장 장치들, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 버퍼 메모리는 랜덤 액세스 메모리, 읽기 전용 메모리, 또는 다른 유사한 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 내부 저장 매체는 하드디스크 드라이브 (HDD), 솔리드 상태 디스크, 플래시 저장 장치, 또는 다른 유사한 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 외부 저장 매체는 외장 하드 드라이브, USB 드라이브, 클라우드 드라이브, 또는 다른 유사한 장치들을 포함할 수 있다. 실시예에서, 상기 저장 장치 (110)는 3차원 모델 이미지, 복수의 레이어 이미지들, 3차원 이미지 모델링 모듈, 이미지 프로세싱 모듈, 또는 이미지 분석 모듈 등을 저장할 수 있으며, 이는 본 발명 개시의 각 실시예들에서 이미지 프로세싱을 슬라이스하는 것을 수행하기 위한 것이다.

실시예에서, 상기 프로세서 (120)는 본 발명 개시의 각 실시예들에서 이미지 프로세싱 및 이미지 분석을 수행하기 위해 상기 저장 장치 (110) 내에 저장된 복수의 모델을 실행할 수 있다. 상기 프로세서 (120)는 중앙 프로세싱 유닛 (central processing unit (CPU))이나 다른 프로그래머블 범용/특수목적 마이크로프세서들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), 프로그래머블 제어기들, ASIC (application specific integrated circuit)들, 프로그래머블 로직 디바이스들 (PLD), 다른 유사한 프로세싱 장치들, 또는 그 장치들의 조합일 수 있다.

실시예에서, 상기 3차원 프린팅 장치 (130)는 제어기 (131), 프린팅 메커니즘 (132), 및 잉크젯 메커니즘 (133)을 포함할 수 있다. 상기 프로세서 (120)는 3차원 프린팅 장치 (130)를 구동하기 위해 상기 레이어 정보에 기반하여 상기 3차원 프린팅 장치 (130)의 제어기 (131)에게 제어 신호를 제공할 수 있다. 상기 3차원 프린팅 장치 (130)의 제어기 (131)는 3차원 프린팅 동작 및 잉크젯 동작을 수행하기 위해 프린팅 메커니즘 (132) 및 잉크젯 메커니즘 (133)을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 3차원 프린팅 동작은 형성 물질을 사출하는 것을 포함한다. 추가로, 3차원 프린팅 장치 (130)는 상기 형성 물질이 실질적으로 건조된 이후에 그 형성 물질 상에 잉크젯 동작을 수행할 수 있다. 더욱이, 본 발명이 속한 분야에서의 통상의 지식을 가진 자는 상기 3차원 프린팅 장치 (130)가 프린팅 헤드와 함께 3차원 프린팅을 수행할 것이 요청된, 행정 (stage), 피딩 라인, 잉크젯 라인, 프린팅 헤드 링킹 (linking) 메커니즘 등과 같은 다른 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그래서, 이런 면에서의 상세내용들은 다음에서는 더 이상 설명되지 않을 것이다.

도 2는 본 발명 개시의 실시예에 따라 컬러 3차원 프린팅 방법을 도시한 흐름도이다. 실시예의 상기 방법은 도 1의 3차원 프린팅 장비 (100)를 위해 적합하다. 다음에서, 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법의 상세내용들은 상기 3차원 프린팅 장비 (100)의 각 컴포넌트들을 참조하여 설명된다. 실시예의 컬러 3차원 프린팅 방법은 3차원 물체 상에 컬러 패턴을 표시하기에 적합하다.

단계 S201에서, 프로세서 (120)는 컬러 패턴의 컬러 이미지를 획득한다. 실시예에서, 외부 표면이 컬러 정보를 포함하는 3차원 모델을 프로세서 (120)가 획득할 때에, 그 프로세서 (120)는 컬러 이미지를 생성하기 위해 상기 3차원 모델의 컬러 정보를 캡처할 수 있다. 특히, 상기 프로세서 (120)는 3차원 모델 상의 컬러로 마킹된 좌표 위치 그리고 대응하는 컬러 데이터에 기반하여 컬러 이미지를 생성할 수 있다. 추가로, 그 컬러 이미지는 복수의 픽셀들을 포함한다.

그 후에, 단계 S202에서, 프로세서 (120)는 상기 픽셀들 각각의 컬러 특성 (feature)에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도 (inkjet depth)를 결정한다. 그 컬러 특성은 컬러 공간 포맷에 의해 정의된 픽셀의 적어도 하나의 컬러 공간 컴포넌트일 수 있다. 대안으로, 상기 컬러 특성은 또한 상기 픽셀의 적어도 하나의 컬러 공간 컴포넌트를 함수로 치환함으로써 생성된 결과일 수 있다. 도 3은 본 발명 개시의 실시예에 따른 단계 S202의 상세내용들을 도시한 흐름도이다. 우선, 단계 S2021에서, 프로세서 (120)는 컬러 공간 포맷에 기반하여 상기 픽셀들 각각의 컬러 공간 성분을 획득한다. 그 후에, 단계 S2022에서, 프로세서 (120)는 상기 픽셀들 각각의 컬러 공간 성분에 기반하여 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정할 수 있다. 컬러 공간 포맷은, 예를 들면, RGB 컬러 공간, HSV 컬러 공간, HSL 컬러 공간, YCbCr 컬러 공간, 또는 YUV 컬러 공간일 수 있다. 본 발명 개시는 이런 면에 관하여 어떤 제한을 부과하려고 의도하지 않는다는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 컬러 이미지의 컬러 공간 포맷이 HSV 컬러 공간이라면, 픽셀들 각각의 컬러는 색조 (hue) 성분, 채도 (saturation) 성분, 그리고 값 (휘도 (brightness)) 성분에 의해 표현될 수 있다. 컬러 이미지의 컬러 공간 포맷이 RGB 컬러 공간이라면, 픽셀들 각각의 컬러는 적색 성분, 녹색 성분, 그리고 청색 성분에 의해 표현될 수 있다. 실시예에서, 프로세서 (120)가 픽셀들 각각의 컬러 특성을 획득한 이후에, 그 프로세서 (120)는 픽셀들 각각의 컬러 특성에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정할 수 있다. 잉크젯 심도는 3차원 물체의 외부 표면에 관한 거리이다. 다른 말로 하면, 픽셀들은 그 픽셀들의 컬러 특성들에 기반한 상이한 잉크젯 심도들에 대응하는 복수의 픽셀 그룹들로 분류된다. 컬러 이미지 내 각 픽셀들을 3차원 물체의 외부 표면 상에만 표시하는 것에 비교하면, 본 실시예 방법은 상이한 잉크젯 심도들에 기반하여 컬러 이미지의 몇몇의 픽셀들이 3차원 물체의 내부를 향하여 표시된 곳의 위치들을 이동시킬 수 있다.

그 후에, 단계 S203에서, 상기 프로세서 (120)는 복수의 레이어 물체들의 레이어 정보를 생성하기 위해 상기 3차원 물체의 3차원 모델을 슬라이스한다. 단계 S204에서, 상기 프로세서 (120)는 각자의 픽셀들의 잉크젯 심도들에 기반하여 레이어 물체들에 대응하는 복수의 잉크젯 픽처 (picture)들을 획득한다. 일반적으로 말하면, 상기 프로세서 (120)는 레이어 물체들의 횡단면 프로파일들을 획득하기 위해 다수의 레이어 표면들을 이용하여 3차원 모델을 슬라이스한다. 3차원 모델을 슬라이스하기 위한 슬라이스 간격은 레이어 물체의 두께로서 간주될 수 있을 것이다. 레이어 물체들의 횡단면 프로파일들에 기반하여, 프로세서 (120)는 대응하는 제어 코드 파일들을 생성할 수 있다. 여기에서, 제어 코드 파일들은 레이어 정보이며, 그 레이어 정보에 기반하여 상기 3차원 프린팅 장치 (130)는 그에 따른 프린트 기능을 독출하여 실행할 수 있다. 다른 말로 하면, 3차원 프린팅 장치 (130)의 제어기는 제어 코드 파일들에 기반하여 프린팅 컴포넌트를 제어하며, 이는 각 레이어 물체들을 레이어마다 제조하기 위한 것이다. 실시예에서, 제어 코드 파일은, 예를 들면, G 코드 파일일 수 있다. 추가로, 프로세서 (120)가 컬러 3차원 모델을 슬라이스할 때에, 그 프로세서 (120)는 레이어 물체들에 대응하는 잉크젯 픽처들을 더 생성할 수 있다. 프로세서 (120)는 그 잉크젯 픽처들을 대응하는 잉크젯 제어 정보로 변환할 수 있으며, 그리고 3차원 프린팅 장치 (130)는 그 잉크젯 제어 정보에 기반하여 잉크젯 동작을 수행하기 위해 잉크젯 메커니즘 (133)을 제어할 수 있다.

실시예에서, 프로세서 (120)가 컬러 이미지의 각 픽셀들의 잉크젯 심도들을 획득한 이후에, 그 프로세서 (120)는 원래의 3차원 모델 내에서 컬러로 마킹된 좌표 위치들을 그 3차원 모델의 내부로 향하여 이동시키기 위해서 각 픽셀들의 잉크젯 심도들에 기반하여 원래의 3차원 모델을 조절할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 그 후에, 프로세서 (120)는 각 레이어 물체들 및 대응하는 잉크젯 픽처들의 레이어 정보를 획득하기 위해, 상기 조절된 3차원 모델을 슬라이스할 수 있다. 그 밖에, 실시예에서, 프로세서 (120)가 컬러 이미지 내 각 픽셀들의 잉크젯 심도들을 획득한 이후에, 그 프로세서 (120)는 각 레이어 물체들 및 대응하는 잉크젯 픽처들의 레이어 정보를 획득하기 위해 원래의 3차원 모델을 슬라이스할 수 있을 것이다. 그 후에, 상기 잉크젯 픽처들은 잉크젯 심도들에 기반하여 조절된다. 따라서, 각 잉크젯 픽처들 상의 몇몇의 픽셀들 또는 모든 픽셀들의 위치들을 수정함으로써, 조절된 잉크젯 픽처들이 생성된다. 다른 말로 하면, 본 발명 개시의 실시예들의 잉크젯 픽처들은 잉크젯 심도들에 기반하여 결국 생성된다.

그 후에, 단계 S205에서, 레이어 정보에 기반하여 프린팅 물질을 이용하여 레이어 물체들을 프린팅하면서, 3차원 프린팅 장치 (130)는, 잉크젯 픽처들 각각이 대응하는 레이어 물체들에, 잉크젯 픽처들에 기반하여 채색할 수 있다. 3차원 프린팅 장치 (130)가 레이어 물체를 프린트하는 것을 끝낼 때마다, 상기 막 인쇄된 레이어 물체의 제일 위부터 잉크를 분사하기 위해서, 상기 3차원 프린팅 장치 (130)는 막 프린트된 상기 레이어 물체에 대응하는 잉크젯 픽처에 기반하여 잉크젯 동작을 수행할 수 있다. 그러므로, 상기 프린팅 동작 및 잉크젯 동작을 교대로 수행함으로써, 특별한 시각적 효과를 가진 3차원 물체가 제조된다. 컬러 이미지를 3차원 물체의 외부 표면에만 표시하는 것과 비교하면, 상기 실시예의 방법은 3차원 물체의 내부에 컬러 이미지의 적어도 일부를 표시할 수 있으며, 그럼으로써 각인 (engraving)의 시각적인 효과를 생성한다.

본 발명 개시의 컬러 프린팅 방법을 더욱 상세하게 설명하기 위해서, 추가의 설명을 위해 실시예가 다음에 설명된다. 도 4는 본 발명 개시에 따른 컬러 3차원 프린팅 방법을 도시한 개략적인 모습이다. 3차원 각인 효과와 함께 3차원 물체 상의 컬러 이미지를 표현하기 위해서, HSV 컬러 공간의 값 성분이 증가함에 따라 각 픽셀들의 잉크젯 심도들이 증가할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 그러나, 도 4에서의 실시예가 HSV 컬러 공간에서의 값 성분을 컬러 특성으로서 채택한다고 하더라도, 본 발명 개시는 그것으로 제한되지 않는다. 잉크젯 심도를 결정하는 컬러 특성이 HSL 컬러 공간의 명도 (lightness) 성분이라고 가정하면, 3차원적인 감각을 산출하는 각인 효과와 함께 3차원 물체 상에 컬러 이미지를 표시하기 위해서, HSL 컬러 공간의 명도 성분이 증가함에 따라 각 픽셀들의 잉크젯 심도들은 증가할 수 있다.

특히, 도 4를 참조하면, 프로세서 (120)는 저장 장치 (110)로부터 3차원 모델 M1을 인출하고, 그리고 컬러 이미지 I1을 얻기 위해서 3차원 모델 M1 표면의 컬러 정보를 추출할 수 있다. 프로세서 (120)는 그 컬러 이미지 I1을 다른 컬러 공간 포맷으로부터 HSV 컬러 공간으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 프로세서 (120)는 클러 이미지 I1을 RGB 컬러 공간으로부터 HSV 컬러 공간으로 변환할 수 있을 것이다. 그 후에, 프로세서 (120)는 상기 컬러 이미지 I1 상의 각 픽셀들의 컬러 특성들에 기반하여 각 픽셀들에 대응하는 잉크젯 심도들을 결정할 수 있다. 예를 들면, 픽셀 P4가 RGB 좌표가 (255, 255, 0)인 황색에 대응한다고 가정하면, 픽셀 P4의 값 성분은 1이다. 따라서, 프로세서 (120)는 픽셀 P4의 잉크젯 심도가 그 픽셀 P4의 값 성분에 기반한 길이의 다섯 개 단위들이라고 결정한다. 다른 예에서, 픽셀 P5가 RGB 좌표가 (0, 0, 128)인 짙은 청색에 대응한다고 가정하면, 픽셀 P5의 값 성분은 0.5이다. 따라서, 프로세서 (120)는 픽셀 P5의 잉크젯 심도가 그 픽셀 P5의 값 성분에 기반한 길이의 제로 (zero) 개 단위들이라고 결정한다. 다른 말로 하면, 상기 3차원 모델에서 값 성분이 더 높은 픽셀 P4를 마킹한 위치는 상기 모델의 표면으로부터 상기 3차원 모델의 내부로 이동된다.

따라서, 3차원 모델을 슬라이스한 이후에, 프로세서 (120)는 레이어 정보 L1 그리고 잉크젯 심도들에 기반하여 생성된 복수의 잉크젯 픽처들 B1 내지 BN을 획득할 수 있으며, 그리고 3차원 프린팅 장치 (130)는 3차원 물체 Obj1을 생성하기 위해 상기 레이어 정보 L1 및 상기 잉크젯 픽처들 B1 내지 BN에 기반하여 프린팅 동작 및 잉크젯 동작을 교대로 수행할 수 있다. 상기 예에서, 각 픽셀들에 할당된 잉크젯 심도들에 기반하여, 채색된 블록 C1은 3차원 물체 Obj1의 내부에 위치하며, 반면에 채색된 블록들 C2, C3 및 C4는 상기 3차원 물체 Obj1의 표면 상에 위치한다. 더욱이, 상기 실시예에서, 3차원 프린팅 장치 (130)에 의해 채택된 프린팅 물질은 투명 폴리락틱 애씨드 (transparent polylactic acid (PLA)) 물질 또는 투명 아크릴 물질과 같은 투명 물질이다. 따라서, 내부에 위치한 채색된 블록 C1은 눈에 보인다.

도 5는 본 발명 개시의 실시예에 따라 잉크젯 심도를 획득하는 것을 도시한 개략적인 모습이다. 도 5를 참조하면, 프로세서 (120)는 컬러 이미지 F1을 획득한다. 컬러 이미지 F1은 서로 상이한 세 가지 컬러들을 포함하여 형성되는 것으로 가정된다. 프로세서 (120)는 컬러 이미지 F1 내 각 픽셀의 컬러 특성을 분석한다. 여기에서, 프로세서 (120)는 픽셀의 컬러 공간 성분을 그 픽셀의 컬러 특성으로서 패택하며, 그리고 영역 Z1 내 (제1 픽셀 P1을 포함하는) 각 픽셀의 컬러 공간 성분은 동일하다. 유사하게, 영역들 Z21 및 Z22 내 (제1 픽셀 P2를 포함하는) 각 픽셀의 컬러 공간 성분은 동일하며, 그리고 영역 Z3 내 (제3 픽셀 P3를 포함하는) 각 픽셀의 컬러 공간 성분은 동일하다.

실시예에서, 컬러 이미지 F1 내 각 픽셀의 컬러 공간 성분을 획득한 이후에, 프로세서 (120)는 룩업 테이블을 참고하기 위해 각 픽셀의 컬러 공간 성분을 사용할 수 있으며, 이는 상기 룩업 테이블의 복수의 미리 정해진 심도들로부터 각 픽셀의 잉크젯 심도를 획득하기 위한 것이다. 도 5를 일 예로서 사용하면, 표 1은 명도 성분으로부터 잉크젯 심도를 발견하기 위한 룩업 테이블의 일 예이다.

명도 성분	잉크젯 심도 (길이 단위)
0.00 내지 0.20	d1
0.21 내지 0.40	d2
0.41 내지 0.60	d3
0.61 내지 0.80	d4
0.81 내지 1.00	d5

표 1을 일 예로서 취하면, 픽셀 P1의 명도 성분이 0.1이라는 것을 프로세서 (120)가 발견할 때에, 그 프로세서 (120)는 표 1을 체크함으로써 픽셀 P1의 잉크젯 심도가 d1이라는 것을 발견할 수 있다. 픽셀 P2의 명도 성분이 0.3이라는 것을 프로세서 (120)가 발견할 때에, 그 프로세서 (120)는 표 1을 체크함으로써 픽셀 P2의 잉크젯 심도가 d2라는 것을 발견할 수 있다. 픽셀 P3의 명도 성분이 0.8이라는 것을 프로세서 (120)가 발견할 때에, 그 프로세서 (120)는 표 1을 참고함으로써 픽셀 P3의 잉크젯 심도가 d4라는 것을 발견할 수 있다.

그러나, 표 1은 더 상세하게 설명하기 위한 예로서 소용이 될 뿐이며 그리고 본 발명 개시에 대한 제한으로서 해석되지 않아야 한다는 것에 유의해야 한다. 상기 룩업 테이블은 실제의 필요들에 기반하여 설계되거 설립될 수 있을 것이다. 본 발명 개시는 이런 면에 관한 제한을 부과하는 것을 의도하지 않는다. 다른 말로 하면, 제1 픽셀 P1의 컬러 특성이 제2 픽셀 P2의 컬러 특성과 상이하기 때문에, 제1 픽셀 P1의 잉크젯 심도 d1 또한 제2 픽셀 P2의 잉크젯 심도 d2와는 상이하다. 도 5에서 보이듯이, 잉크젯 심도들에 대한 참고에 기반하여, 구역 Z1 내 모든 픽셀들은 잉크젯 심도 d1에 대응하며, 구역들 Z21 및 Z22 내 모든 픽셀들은 잉크젯 심도 d2에 대응하며, 그리고 구역 Z3 내 모든 픽셀들은 잉크젯 심도 d4에 대응한다. 그러면, 프로세서 (120)는 각 픽셀들의 잉크젯 심도들에 기반하여 잉크젯 픽처들을 생성할 수 있다.

더욱이, 실시예에서, 프로세서 (120)는 각 픽셀들의 컬러 공간 성분들을 비교하고 그리고 각 픽셀들의 컬러 공간 성분들에 기반하여 각 픽셀들을 정렬시킬 수 있다. 그 후에, 프로세서 (120)는 각 픽셀들 각각의 정렬 순서들에 기반하여 그 각 픽셀들에 대응하는 잉크젯 심도들을 결정할 수 있다. 도 5를 예로서 취하면, 컬러 이미지 F1 내 각 픽셀의 컬러 공간 성분을 획득한 이후에, 프로세서 (120)는 픽셀들의 컬러 공간 성분들에 기반하여 상기 픽셀들 모두를 정렬할 수 있다. 제1 픽셀 P1, 제2 픽셀 P2, 그리고 제3 픽셀 P3를 예로서 취하면, 상기 프로세서는 컬러 공간 성분들에 기반하여 상기 제1 픽셀 P1, 제2 픽셀 P2, 및 제3 픽셀 P3를 정렬할 수 있다. 그 후에, 프로세서 (120)는 상기 제1 픽셀 P1의 정렬 순서, 제2 픽셀 P2의 정렬 순서, 그리고 제3 픽셀 P3의 정렬 순서에 기반하여 상기 제1 픽셀 P1, 제2 픽셀 P2, 그리고 제3 픽셀 P3의 잉크젯 심도들을 결정할 수 있다. 특히, 제1 픽셀 P1이 "1"로 정렬될 때에, 프로세서 (120)는 상기 제1 픽셀 P1의 잉크젯 심도가 d1이라고 직접적으로 결정할 수 있다. 상기 제2 픽셀 P2가 "2"로 정렬될 때에, 프로세서 (120)는 상기 제2 픽셀 P2의 잉크젯 심도가 d2라고 직접적으로 결정할 수 있다. 상기 제3 픽셀 P3이 "3"으로 정렬될 때에, 프로세서 (120)는 상기 제3 픽셀 P3의 잉크젯 심도가 d4라고 직접적으로 결정할 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세서 (120)는 각 픽셀들의 정렬 순서에 기반하여, 산술 시퀀스인 복수의 잉크젯 심도들을 각 픽셀들에게 또한 할당할 수 있을 것이다. 그 후에, 프로세서 (120)는 각 픽셀들의 잉크젯 심도들에 기반하여 잉크젯 픽처들을 생성하고, 그리고 상기 제조된 3차원 물체 상에 잉크젯 픽처들에 기반하여 특별한 시각적인 효과와 함께 컬러 패턴을 표시하기 위해 상기 3차원 프린팅 장치 (130)를 구동할 수 있다.

전술한 내용에 비추어보면, 본 발명 개시의 실시예들에 따른 컬러 3차원 프린팅 방법 및 3차원 프린팅 장비는 컬러 이미지의 각 픽셀들의 컬러 특성들에 기반하여 각 픽셀들의 잉크젯 심도들을 결정하고, 그리고 각 픽셀들의 잉크젯 심도들에 기반하여 레이어 물체들에 대응하는 잉크젯 픽처들을 생성할 수 있다. 따라서, 3차원 물체의 제조 동안에, 3차원 프린팅 장치는 특별한 시각적 효과와 함께 3차원 물체 상에 컬러 이미지를 표시하기 위해 잉크젯 픽처들에 기반하여 레이어 물체들 상에 컬러 잉크를 분사할 수 있다. 그 밖에, 픽셀의 휘도 또는 명도에 기반하여 잉크젯 심도를 결정함으로써, 본 발명 개시의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 장치는 심원한 3차원적인 감각과 함께 3차원 물체 상에 컬러 이미지를 표시할 수 있다.

본 발명 개시의 범위나 사상으로부터 벗어나지 않으면서도 상기 개시된 실시예들의 구조에 다양한 수정이나 변형들이 만들어질 수 있다는 것은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게는 자명할 것이다. 전술한 내용에 비추어보면, 본 발명 개시는 이 개시의 수정들 및 변형들이 아래의 청구항들 및 그 청구항들의 등가물의 범위 내에 있다면, 그 수정들 및 변형들을 커버하는 것으로 의도된 것이다.

Claims

컬러 3차원 프린팅 방법으로,
3차원 물체 상에 컬러 패턴을 표시하도록 구성되며, 상기 방법은:
상기 컬러 패턴의 컬러 이미지를 획득하는 단계로, 상기 컬러 이미지는 복수의 픽셀들을 포함한, 획득 단계;
상기 픽셀들 각각의 컬러 특성에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도 (inkjet depth)를 결정하는 단계;
복수의 레이어 물체들의 레이어 정보를 생성하기 위해 상기 3차원 물체의 3차원 모델을 슬라이스 (slice)하는 단계; 그리고
상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도에 기반하여 상기 레이어 물체들에 대응하는 복수의 잉크젯 픽처 (picture)들을 획득하는 단계를 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제1항에 있어서,
상기 픽셀들 각각의 컬러 특성에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정하는 상기 단계는:
컬러 공간 포맷에 기반하여 상기 픽셀들 각각의 컬러 공간 성분을 획득하는 단계; 그리고
상기 픽셀들 각각의 상기 컬러 공간 성분에 기반하여 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정하는 단계를 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제2항에 있어서,
상기 픽셀들 각각의 상기 컬러 공간 성분에 기반하여 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정하는 상기 단계는:
룩업 테이블 내 복수의 미리 정해진 심도들로부터 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 획득하기 위해서 상기 룩업 테이블을 참고하기 위해 상기 픽셀들 각각의 컬러 공간 성분을 이용하는 단계를 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제2항에 있어서,
상기 픽셀들 각각의 상기 컬러 공간 성분에 기반하여 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정하는 상기 단계는:
상기 컬러 공간 성분들에 기반하여 상기 픽셀들을 정렬하기 위해 상기 픽셀들의 컬러 공간 성분들을 비교하는 단계; 그리고
상기 픽셀들 각각의 정렬 순서에 기반하여 상기 픽셀들에 대응하는 잉크젯 심도들을 결정하는 단계를 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제2항에 있어서, 상기 방법은:
상기 컬러 이미지를 다른 컬러 공간 포맷으로부터 상기 컬러 공간 포맷으로 변환하는 단계를 더 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제2항에 있어서,
상기 픽셀들 각각의 컬러 공간 성분은 HSV 컬러 공간의 값 (value) 성분 또는 HSL 컬러 공간의 명도 (lightness) 성분을 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제6항에 있어서,
상기 값 성분이나 명도 성분이 증가함에 따라 상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도는 증가하며, 그리고 상기 잉크젯 심도는 상기 3차원 물체 외부 표면에 관한 거리인, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은:
상기 레이어 정보에 기반하여 프린팅 물질을 사용하여 상기 레이어 물체들에 프린트하면서, 상기 잉크젯 픽처들 각각이 대응하는 레이어 물체들을 그 잉크젯 픽처들에 기반하여 채색하는 단계를 더 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제8항에 있어서,
상기 프린팅 물질은 투명 물질을 포함하는, 컬러 3차원 프린팅 방법.
제1항에 있어서,
상기 픽셀들은 제1 픽셀 및 제2 픽셀을 포함하며, 그리고
상기 제1 픽셀의 컬러 특성이 상기 제2 픽셀의 컬러 특성과 상이하다면 상기 제1 픽셀의 잉크젯 심도는 상기 제2 픽셀의 잉크젯 심도와 상이한, 컬러 3차원 프린팅 방법.
3차원 프린팅 장비로서:
저장 장치; 그리고
저장 디바이스에 연결된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는:
상기 컬러 패턴의 컬러 이미지를 획득하도록 설정되며, 상기 컬러 이미지는 복수의 픽셀들을 포함하고;
상기 픽셀들 각각의 컬러 특성에 기반하여 그 픽셀들 각각의 잉크젯 심도를 결정하도록 설정되며;
복수의 레이어 물체들의 레이어 정보를 생성하기 위해 상기 3차원 물체의 3차원 모델을 슬라이스하도록 설정되며; 그리고
상기 픽셀들 각각의 잉크젯 심도에 기반하여, 상기 레이어 물체들에 대응하는 복수의 잉크젯 픽처들을 획득하도록 설정된, 3차원 프린팅 장비.
제11항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 레이어 정보에 기반하여 프린팅 물질을 사용하여 상기 레이어 물체들을 프린트하면서, 상기 잉크젯 픽처들 각각이 대응하는 레이어 물체들을 그 잉크젯 픽처들에 기반하여 채색하는 것을 더 수행하도록 설정된, 3차원 프린팅 장비.