KR101725830B1 - 안경 렌즈 제조 시스템 및 방법 - Google Patents

안경 렌즈 제조 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

안경 렌즈 제조 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템은, 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 생성되는 3D 모델링 데이터에 따라 인쇄용 물질을 분사하여 안경 렌즈를 생성하는 프린터; 상기 안경 렌즈를 이동시키는 컨베이어; 및 상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사하여 투명도를 개선하는 후처리기를 포함한다.

Description

안경 렌즈 제조 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING EYEGLASS LENS}
본 발명은 안경 렌즈 제조 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개개인의 광학적 특성을 반영한 맞춤형 안경 렌즈를 제조할 수 있는 안경 렌즈 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 프린터는 프린트 대상물에 문자, 도안 등을 인쇄하는 장치를 의미하며, 컴퓨터에 연결하여 지면에 인쇄하는 프린터 장치 등은 업무용, 가정용 등으로 널리 사용되고 있다. 종래의 프린터는 종이를 소정의 방향으로 이동하며 미세 잉크를 분사하여 2차원 인쇄를 하는 것인데 반해, 최근에 3차원 형상을 형상화할 수 있는 3D 프린터가 등장하였다.
3D 프린터는 플레이트에 연속적으로 물질을 분사하면서 적층을 하여 3차원 물체를 만들 수 있다. 물체의 맨 아래쪽부터 미세한 두께로 쌓아 올리는 적층 방식은 표현의 한계에서 자유로운 장점이 있다.
현재, 3D 프린터 기술을 산업체에서 많이 사용하고 있다. 예를 들어, 완성된 제품을 보기 전에 3D 캐드 소프트웨어로 디자인한 제품을 완성품과 거의 흡사하게 만들어 볼 수 있다. 원료 배합을 통해 다양한 질감을 나타낼 수 있어 견본 제품의 완성도가 높다. 3D 프린터를 이용하는 산업분야는 가전, 우주항공, 자동차, 완구 분야 등은 물론이고, 의료분야까지 매우 다양하다.
또한, 근시, 원시,　난시 또는 2가지 이상이 복합된 복합시를 갖는　안경 착용 인구는 꾸준히 증가하고 있으며, 복합시의 경우에는 누진다초점렌즈를 사용하는데 렌즈 가격이 고가이고, 스포츠, 레저 활동의 증가로 맞춤형 렌즈의 수요가 증가하고 있다.
이에, 소비자 개개인의 광학적 특성을 반영한 맞춤형 안경 렌즈의 생산을 위해, 3D 프린터 기술을 안경 렌즈의 제조에 도입하는 것을 고려할 수 있으나, 3D 프린터로 안경 렌즈를 제작할 경우, 안경 렌즈의 형상만을 얻을 수 있을 뿐, 각 개인에게 맞는 도스를 가진 안경 렌즈의 제작에는 어려움이 있다.
대한민국 공개특허 2014-0011874호 (2014.01.29. 공개)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개개인의 광학적 특성을 반영한 맞춤형 안경 렌즈를 제조할 수 있는 안경 렌즈 제조 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템은, 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 생성되는 3D 모델링 데이터에 따라 인쇄용 물질을 분사하여 안경 렌즈를 생성하는 프린터; 상기 안경 렌즈를 이동시키는 컨베이어; 및 상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사하여 투명도를 개선하는 후처리기를 포함한다.
또한, 상기 프린터는, 상기 인쇄용 물질을 수용하고, 헤드 노즐을 통해 상기 인쇄용 물질을 분사하는 헤드부; 상기 헤드부를 이동시키는 갠트리부; 및 상기 인쇄용 물질이 적층되어 상기 안경 렌즈가 생성되는 스테이지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 후처리기는, 상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 안경 렌즈에 상기 연삭 입자를 분사하는 입자 분사부; 상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 연삭 입자가 분사된 안경 렌즈에 물을 분사하는 물 분사부; 및 상기 물이 분사된 상기 안경 렌즈에 고온의 에어를 분사하는 에어 분사부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 후처리기는 자외선을 조사하는 램프부를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 방법은, 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 점 데이터를 획득하는 단계; 상기 점 데이터를 캐드화하고, 3D 모델링 데이터를 생성하는 단계; 상기 3D 모델링 데이터에 따라 인쇄용 물질을 분사하고 적층하여 안경 렌즈를 생성하는 단계; 및 상기 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사하여 투명도를 개선하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 소비자 개개인의 광학적 특성을 반영한 맞춤형 안경 렌즈를 생산할 수 있다.
또한, 기존 캐스팅형 렌즈 제작 방식 등을 이용한 프리폼 형태의 플라스틱 소재를 직접 가공하는 것에 비해, 3D 프린터 기술을 도입하여 재료의 낭비를 줄일 수 있고, 빠른 시간에 안경 렌즈를 가공할 수 있으므로, 비용 절감 및 생산성 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템의 개념을 도시한 개념 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 프린터 및 컨베이어의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 프린터 및 컨베이어의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 프린터 및 컨베이어의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 컨베이어 및 후처리기의 상면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 각각 후처리기의 작동 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템의 개념을 도시한 개념 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템(100)은, 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 생성되는 3D 모델링 데이터에 따라 인쇄용 물질을 분사하여 안경 렌즈를 생성하는 프린터(110), 상기 안경 렌즈를 이동시키는 컨베이어(120), 및 상기 컨베이어(120)에 의해 이동하는 상기 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사하여 투명도를 개선하는 후처리기(130)를 포함한다. 구체적으로, 프린터(110)에서 인쇄용 물질을 분사하고 적층하여 안경 렌즈를 만들고, 컨베이어(120)를 통해 상기 안경 렌즈를 이동시키면서 후처리기(130)가 이동하는 상기 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사하여 투명한 안경 렌즈로 후처리한다. 프린터(110)에서 인쇄용 물질을 분사하고 적층하여 만들어진 안경 렌즈는 불투명 상태여서 연삭 입자로 연삭 가공을 수행하여 불투명 상태를 투명 상태로 개선하게 된다. 이하에서는 안경 렌즈 제조 시스템을 구성하는 각 구성요소를 구체적으로 살펴 보도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 프린터 및 컨베이어의 상면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 프린터 및 컨베이어의 정면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 프린터 및 컨베이어의 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 프린터(110)는 인쇄용 물질을 수용하고, 헤드 노즐을 통해 상기 인쇄용 물질을 분사하는 헤드부(112), 상기 헤드부(112)를 이동시키는 갠트리부(114), 및 상기 인쇄용 물질이 적층되어 상기 안경 렌즈가 생성되는 스테이지부(116)를 포함할 수 있다.
헤드부(112)는 헤드 노즐(미도시)을 통해 안경 렌즈의 원료가 되는 인쇄용 물질을 스테이지부(116)에 분사하면서 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 구한 곡률값에 따라 안경 렌즈를 적층 형성한다. 인쇄용 물질로는 아크릴과 같은 플라스틱 수지 등을 사용할 수 있다.
여기에서, 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 생성되는 3D 모델링 데이터에 따라 헤드부(112)가 인쇄용 물질을 분사하며, 3D 스캐너(미도시)를 사용하여 샘플 안경 렌즈의 전체 형상을 스캐닝(scanning)한다. 스캐닝을 통해 샘플 안경 렌즈의 전체 형상과 곡률값 등에 관한 데이터를 획득한다. 3D 스캐너를 이용한 스캐닝은 제품의 역 설계를 위하여 일반적으로 행해지는 작업이며 점으로서 표현되는 점 데이터를 얻을 수 있다. 프린터(110)에서 안경 렌즈를 만들려면 3D 모델링 데이터(3D Modeling data)가 있어야 하며, 이를 위한 수정작업이 필요하다. 구체적으로, 3D 스캐너에서 획득한 점 데이터를 캐드화하고, 캐드 데이터를 3D 프린팅 기술의 표준 파일 형식인 STL(Stero Lithography) 파일로 변환하고, 3D 조형물을 제작하기 위한 입체 형태의 조형물인가를 검증하는 STL correction 소프트웨어를 이용하여 STL 데이터의 정합성 검사를 하고, STL 포맷 형태의 데이터에 문제가 없다면 데이터를 한층한층 슬라이스해 프린터 헤드를 움직이기 위한 도구경로 데이터인 G code(경로데이터)로 변환한다.
이때, 헤드부(112)에 3D 스캐너를 장착함으로써, 스캐닝 및 프린팅을 일괄적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 헤드부(112)에 3개의 센서를 달고, 스테이지부(116)가 회전 가능하도록 설계하여 샘플 안경 렌즈를 상기 스테이지부(116)에 놓고 회전시키면서 스캔하여 점 데이터를 획득할 수도 있다.
갠트리부(114)는 헤드부(112)를 이동시키며, 갠트리부(114)가 헤드부(112)를 상하, 좌우 등으로 이동시킬 수 있어 3D 모델링 데이터에 따른 안경 렌즈가 적층 형성될 수 있다. 이러한 갠트리부(114)는 구동력을 제공하는 갠트리 모터(1141), 헤드부(112)가 연결되어 상기 헤드부(112)를 수평 평면 상에서 이동시키는 수평축(1142), 상기 헤드부(112)를 수직 평면 상에서 이동시키는 수직축(1143), 상기 갠트리 모터(1141), 수평축(1142), 수직축(1143) 등을 고정 및/또는 연결하는 제1 연결부재(1144), 제2 연결부재(1145) 등을 포함할 수 있다.
스테이지부(116)는 헤드부(112)에서 분사된 인쇄용 물질이 적층되는 곳으로, 안경 렌즈가 생성되는 위치가 된다. 스테이지부(116)에 생성된 안경 렌즈는 불투명 상태가 된다. 헤드부(112)에서 분사되는 인쇄용 물질이 아크릴 등의 플라스틱 소재이므로, 안경 렌즈의 투명도를 개선하기 위해 연삭 가공 등의 후처리 공정이 필요하다. 스테이지부(116)는 안경 렌즈의 후처리를 위해, 상기 안경 렌즈를 컨베이어(120)로 이동시킨다. 구체적으로, 스테이지부(116)는 분사된 인쇄용 물질이 적층되는 플레이트(1161), 구동력을 제공하는 스테이지 모터(1162), 구동력을 전달하는 전달축(1163), 각 구성요소들을 고정 및/또는 연결하는 제3 연결부재(1164) 등을 포함할 수 있다.
컨베이어(120)는 안경 렌즈의 후처리를 위해 상기 안경 렌즈를 이동시키는 역할을 한다. 도 1 및 도 2에 컨베이어(120)가 타원형으로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에만 제한되지 않고 직선형이나 원형 등 다른 형태로 배치될 수도 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 컨베이어 및 후처리기의 상면도이다. 또한, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템에서 각각 후처리기의 작동 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 5, 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 후처리기(130)는 안경 렌즈의 투명도를 개선하기 위해 컨베이어(120)에 의해 이동하는 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사한다.
후처리기(130)는 컨베이어(120)에 의해 이동하는 안경 렌즈(L)에 연삭 입자를 분사하는 입자 분사부(132), 상기 컨베이어(120)에 의해 이동하는 상기 연삭 입자가 분사된 안경 렌즈(L)에 물을 분사하는 물 분사부(134), 및 상기 물이 분사된 상기 안경 렌즈(L)에 고온의 에어를 분사하는 에어 분사부(136)를 포함할 수 있다. 여기에서, 후처리기(130)의 분사압력은 2.5~3kg/㎠ 정도로 설정되는 것이 바람직하다.
컨베이어(120)에 의해 불투명 상태의 안경 렌즈(L)가 이동 시, 후처리기(130)가 컨베이어(120)의 상부에서 연삭 입자 등을 분사하여 안경 렌즈(L)를 후처리함으로써, 불투명 상태의 안경 렌즈(L)가 투명 상태의 안경 렌즈(L)로 투명도가 개선된다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 연삭 입자를 분사하여 안경 렌즈의 투명도를 개선하고(①/②), 물 및 에어를 분사하여 연삭 입자에 의해 연삭 가공된 안경 렌즈를 세척하고 건조한다(③/④).
구체적으로, 후처리 과정은, 입자 분사부(132)에서 연삭 입자를 분사하여 안경 렌즈의 투명도를 개선하고, 서포트 지그(131)와 연삭 입자의 분사에 의해 컨베이어(120)에서 이동하는 안경 렌즈(L)가 프론트(front)와 백(back)이 체인지될 수 있다(도 6a, 도 6b 참조). 그리고, 물 분사부(134)에서 물(water)을 분사하여 먼지 등의 이물을 제거하고, 에어 분사부(136)에서 고온의 에어(air)를 분사하여 물을 건조시키게 된다(도 6c, 도 6d 참조). 물 분사 및 에어 분사 과정에서도 서포트 지그(131)에 의해 프론트(front)와 백(back)이 체인지되어 안경 렌즈(L)의 전체면에 물 및 에어가 충분히 분사될 수 있다. 에어 분사부(136)에 의해 안경 렌즈(L)를 적절히 건조시키기 위해, 바람 세기는 초속 50~70m 정도로 설정할 수 있다.
또한, 후처리기(130)는 자외선을 조사하는 램프부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 램프부에서 자외선을 조사함으로써 안경 렌즈(L)를 멸균 처리할 수 있다. 이러한 램프부는 에어 분사부(136) 근처에 배치하여 멸균 효과를 극대화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 시스템(100)을 통해, 3D 프린팅 기술에 따라 복잡한　안경 렌즈를 간단하게 저가로 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 컨베이어 공정에서 자동화하여 연삭 가공이 이루어져 불투명 상태의 안경 렌즈의 투명도를 빠르고 편리하게 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 방법의 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 제조 방법은, 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 점 데이터를 획득하며(S10), 상기 점 데이터를 캐드화하고, 3D 모델링 데이터를 생성하고(S20), 상기 3D 모델링 데이터에 따라 인쇄용 물질을 분사하고 적층하여 안경 렌즈를 생성한 후(S30), 상기 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사하여 투명도를 개선한다(S40). 스캔 및 프린팅에 의한 안경 렌즈의 제작과, 상기 안경 렌즈의 투명도 개선이 일괄적으로 이루어짐으로써, 각 개인의 맞춤형 안경 렌즈를 간단하게 저가로 빠른 시간 안에 생산할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 안경 렌즈 제조 시스템
110: 프린터 112: 헤드부
114: 갠트리부 116: 스테이지부
120: 컨베이어 130: 후처리기
132: 입자 분사부 134: 물 분사부
136: 에어 분사부

Claims (5)

  1. 샘플 안경 렌즈를 스캔하여 생성되는 3D 모델링 데이터에 따라 인쇄용 물질을 분사하여 안경 렌즈를 생성하는 프린터;
    상기 안경 렌즈를 이동시키는 컨베이어; 및
    상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 안경 렌즈에 연삭 입자를 분사하여 투명도를 개선하는 후처리기를 포함하며,
    상기 프린터는, 상기 인쇄용 물질을 수용하고, 헤드 노즐을 통해 상기 인쇄용 물질을 분사하는 헤드부와, 상기 헤드부를 이동시키는 갠트리부와 상기 인쇄용 물질이 적층되어 상기 안경 렌즈가 생성되는 스테이지부를 포함하고,
    상기 후처리기는, 상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 안경 렌즈에 상기 연삭 입자를 분사하는 입자 분사부와 상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 연삭 입자가 분사된 안경 렌즈에 물을 분사하는 물 분사부와 상기 물이 분사된 상기 안경 렌즈에 고온의 에어를 분사하는 에어 분사부와, 상기 안경 렌즈의 프론트(front)와 백(back)을 체인지하기 위한 서포트 지그를 포함하되,
    상기 입자 분사부에서 상기 연삭 입자를 분사하여 상기 안경 렌즈의 투명도를 개선하고, 상기 서포트 지그와 상기 연삭 입자의 분사에 의해 상기 컨베이어에서 이동하는 상기 안경 렌즈의 프론트(front)와 백(back)이 체인지되고,
    상기 물 분사부에서 상기 물을 분사하여 상기 안경 렌즈의 먼지 등의 이물을 제거하고, 상기 서포트 지그와 상기 물의 분사에 의해 상기 컨베이어에서 이동하는 상기 안경 렌즈의 프론트(front)와 백(back)이 체인지되고,
    상기 에어 분사부에서 상기 에어를 분사하여 물을 건조시키고, 상기 서포트 지그와 상기 에어의 분사에 의해 상기 컨베이어에서 이동하는 상기 안경 렌즈의 프론트(front)와 백(back)이 체인지되는, 안경 렌즈 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 후처리기는,
    자외선을 조사하는 램프부를 더 포함하는, 안경 렌즈 제조 시스템.
  5. 삭제
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