KR102593875B1 - Recombinant 3d printer device and bio ink for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정밀하게 입자를 재조합하여 소비자가 원하는 식품으로 재가공할 수 있도록 제안된 것으로서, 보다 구체적으로는 잉크젯 방식 식품 3D 프린터 장치로서, 하부에 출력 매체를 올려놓을 수 있는 트레이를 구비하고, 상부에 프린팅을 수행할 피에조 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드를 구비하는 식품 3D 프린팅 본체와, 식품 3D 프린팅 본체의 상단에 설치되어, 식품 3D 프린팅 본체에 구비되는 트레이에 위치하는 출력 매체의 영상을 촬영하여 제공하는 카메라 센서와, 카메라 센서를 통해 촬영되는 출력 매체의 이미지에 대해 영상처리를 수행하여 바이오 잉크가 사출될 출력 매체의 표면(X/Y축 좌표)을 검출하고, 그에 따른 잉크젯 헤드의 구동제어와 트레이의 구동제어를 수행하는 제어부와, 제어부의 제어 하에, 식품3D 프린팅 본체의 트레이에 올려진 출력 매체의 인쇄대상표면이 잉크젯 헤드에 근접하여 위치될 수 있도록 트레이를 상승시키는 트레이 구동부 및 제어부의 제어 하에, 식품 3D 프린팅 본체의 상부에 구비되는 잉크젯 헤드의 X, Y축 이동과, 잉크젯 헤드의 피에조 노즐을 통해 출력 매체에 미리 설정된 프린팅이 증착될 수 있도록 잉크젯 헤드를 구동시키는 잉크젯 헤드 구동부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.The present invention is proposed to precisely recombine particles and reprocess them into food desired by consumers. More specifically, it is an inkjet food 3D printer device, which is equipped with a tray on which a print medium can be placed at the bottom and a tray at the top. A food 3D printing body equipped with an inkjet head equipped with a piezo nozzle to perform printing, and an image of an output medium installed on the top of the food 3D printing body and located in a tray provided in the food 3D printing body to provide images. Image processing is performed on the camera sensor and the image of the output medium captured through the camera sensor to detect the surface (X/Y axis coordinates) of the output medium where the bio ink will be injected, and the drive control of the inkjet head and tray accordingly. A control unit that performs drive control, and a tray drive unit that raises the tray so that the printing target surface of the output medium placed on the tray of the food 3D printing body can be positioned close to the inkjet head, under the control of the control unit. , an inkjet head driver that drives the inkjet head so that preset printing can be deposited on the output medium through the X and Y axis movement of the inkjet head provided on the upper part of the food 3D printing body and the piezo nozzle of the inkjet head. It is characterized by its composition.

Description

입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치 및 이를 위한 바이오 잉크 {RECOMBINANT 3D PRINTER DEVICE AND BIO INK FOR THE SAME}Food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination and bio-ink for the same {RECOMBINANT 3D PRINTER DEVICE AND BIO INK FOR THE SAME}

본 발명은 식품 3D 프린터 장치 및 이에 사용되는 바이오 잉크에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 살코기 입자와 지방입자 등과 같이 식품을 형성하는 입자를 이용하여 원하는 형태, 부위의 식품을 재가공하는 재가공하는 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치와, 이를 위해 사용되는 특유의 식용 바인더를 포함하는 바이오 잉크에 관한 것이다.The present invention relates to a food 3D printer device and bio-ink used therein. More specifically, it relates to particle recombination that reprocesses food into a desired shape and area using particles that form food, such as meat particles and fat particles. It relates to a food 3D printer device that reprocesses food through bio-ink containing a unique edible binder used for this purpose.

일반적으로 3D 식품 프린팅 기술은 CAD나 3D 스캐너를 통해 만들어낸 3차원 디지털 디자인을 바탕으로 식품구성 비율, 영양학적 데이터 등을 반영한 후 식품원료를 한층 씩 적층하여 3차원으로 재구성하는 식품 제조 기술이다. 이러한 3D 프린터의 원리는 잉크젯 프린터의 원리와 유사하다. 2D 프린터라고 할 수 있는 잉크젯 프린터는 디지털화된 파일을 전송받아 잉크분사 노즐을 X축과 Y축으로 이동 시키면서 종이에 잉크를 분사하여 활자나 그림 등의 2D 이미지를 인쇄하는데, 3D 프린터는 여기에 Z축 방향의 움직임을 더하여 3차원 입체 형상을 구현한다.In general, 3D food printing technology is a food manufacturing technology that reflects the food composition ratio and nutritional data based on a 3D digital design created through CAD or 3D scanner, and then reconstructs it in 3D by layering food ingredients one by one. The principles of these 3D printers are similar to those of inkjet printers. An inkjet printer, which can be called a 2D printer, receives a digitized file and moves the ink spray nozzle to the By adding axial movement, a three-dimensional shape is realized.

이와 같은 3D 식품 프린팅 기술은 단순히 식품의 제조 공정에 집중하는 것이 아니라, 새로운 형태와 질감 그리고 완전히 개인에게 맞춰진 식품을 디자인하는 것과 관련된다. 다시 말해, 이 기술을 통해 곡류, 육류, 채소류와 같은 필수적인 식품과 3D 프린팅을 통한 새로운 구조적 특징을 결합하여 시너지 효과를 만들어 내는 것을 목적으로 하며, 3D 식품 프린팅은 기존 식품의 형태와 질감을 자유롭게 디자인할 수 있으며, 식품의 구성 성분, 맛과 향미 등이 완전히 다른 개별적인 식품을 생산할 수 있어 다양한 식품 산업에 응용될 수 있다.This 3D food printing technology does not simply focus on the food manufacturing process, but involves designing new forms, textures, and completely personalized foods. In other words, the purpose of this technology is to create a synergy effect by combining essential foods such as grains, meat, and vegetables with new structural features through 3D printing. 3D food printing allows the free design of the shape and texture of existing foods. It can be applied to various food industries as it can produce individual foods with completely different food components, taste, and flavor.

상술한 바와 같은 식품 3D 프린터 기술은 식품으로 구성되는 잉크를 3차원 구동이 가능한 압출기에 충전하고, 스크루와 피스톤과 유압, 및 진동 등으로 바이오 잉크를 사출하면서 증착하는 공통적인 원리 가지고 있으며, 잉크로 사용되는 식품의 물리적 특성, 상변화 혹은 화학반응에 의존한 메커니즘에 따라 단순 압출성형, 용융(熔融) 압출성형, 젤화 압출성형, 잉크젯 방식 등으로 분류되고 있다The food 3D printer technology described above has a common principle of filling ink composed of food into an extruder capable of three-dimensional operation, and injecting and depositing bio-ink using a screw, piston, hydraulic pressure, and vibration. Depending on the physical properties of the food being used, phase change, or a chemical reaction-dependent mechanism, it is classified into simple extrusion, melt extrusion, gelation extrusion, and inkjet methods.

현재의 식품 3D 프린터 기술의 동향을 보면, 2006년 미국 코넬대학교 호드립슨교수 연구실에 개발한 초콜릿, 쿠키, 치즈를 원료로 하는 최초의 압출(壓出) 방식의 식품3D 프린터 기술이 있으며, 네덜란드의 응용과학기술연구소(TNO)에서 이탈리아 파스타 제조업체인 비랄라(Barilla)와 협업하여, 파스타의 향미성(香味性)과 식감(食疳)을 재연할 수 있는 3D 프린터 개발에 성공하였다. 또한, 미국의 세계 3D 프린터 선도기업인 3D Systems 사는 글로벌 초콜릿 제조사인 Hershey's와 협력하여 용융(熔融) 압출방식의 초콜릿 프린터의 개발에 성공한 사례가 있다. 또한, 2015년 이스라엘의 Ripples社는 출력 매체(즉, 식품) 자체의 응집력을 이용한 잉크젯(Inkjet) 방식 식품 3D 프린터로써 커피콩에서 추출한 천연 잉크를 사용하여 라떼(우유 거품) 위에 출력해주는 라떼아트 프린터를 최초로 개발하였으며, 현재 중국 Zhengzhou Really Machinery 社, 이탈리아의 Lesepidado 社의 유사 제품이 있다. 특히, 잉크젯 방식 식품 3D 프린터는 다른 방식과 비교하여 고속(1분 이내)으로 출력이 가능하다는 장점을 가지고 있으며, 이는 리드타임(Lead time)이 짧아야 되는 즉석 식품(예: 라떼아트, 크림 맥주, 아이스크림, 제과 등)의 응용에 적합하다.Looking at the current trends in food 3D printer technology, there is the first extrusion-type food 3D printer technology using chocolate, cookies, and cheese as raw materials developed in Professor Hodlipson's laboratory at Cornell University in the United States in 2006, and the Netherlands. In collaboration with Italian pasta manufacturer Barilla, the Applied Science and Technology Research Institute (TNO) succeeded in developing a 3D printer that can reproduce the flavor and texture of pasta. In addition, 3D Systems, the world's leading 3D printer company in the United States, has successfully developed a chocolate printer using the melt extrusion method in cooperation with Hershey's, a global chocolate manufacturer. In addition, in 2015, Israel's Ripples is an inkjet food 3D printer that utilizes the cohesion of the printing medium (i.e. food) itself. It is a latte art printer that prints on a latte (milk foam) using natural ink extracted from coffee beans. was first developed, and there are currently similar products from China's Zhengzhou Really Machinery and Italy's Lesepidado. In particular, inkjet food 3D printers have the advantage of being able to print at high speeds (less than 1 minute) compared to other methods, which is useful for ready-to-eat foods that require a short lead time (e.g. latte art, cream beer, Suitable for applications in ice cream, confectionery, etc.)

그러나 이러한 식품 3D 프린터는 재조합하여 생산하는 식품이 라떼, 크림 맥주, 초콜릿 등으로 식품을 구성하는 각각의 입자의 위치, 입자간의 조합이 비교적 정밀하지 않아도 수요자의 구매에 큰 어려움이 없으나, 육류와 같이 살코기 입자와 지방 입자가 특정한 형태로 조화를 이루어 배치되어야 하는 경우에는 각 입자의 정확한 위치에의 배치가 필요하다.However, these food 3D printers do not have much difficulty in purchasing products from consumers even though the positions of each particle and the combination of particles that make up the food, such as lattes, cream beer, chocolate, etc., are not relatively precise. In cases where meat particles and fat particles are to be arranged in harmony in a specific shape, placement of each particle in an exact position is necessary.

대한민국 등록특허공보 제10-1234041호((2013.02.07 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1234041 (published on February 7, 2013)

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 보다 정밀하게 입자를 재조합하여 소비자가 원하는 식품으로 재가공할 수 있도록 제안된 것으로서, 식품 3D 프린팅 본체와 카메라 센서와 제어부와 트레이 구동부와 잉크젯 헤드 구동부 및 LED 조명부를 구비하는 잉크젯 방식 식품 3D 프린터 장치를 구성하되, 식품 3D 프린팅 본체의 트레이에 위치하는 출력 매체를 카메라 센서로 촬영하여 이미지를 획득하고, 제어부에서 획득된 이미지의 영상처리를 수행하여 바이오 잉크가 사출될출력 매체의 표면(X/Y축 좌표)을 정확하게 자동으로 검출하도록 구성함으로써, 검출되는 출력 매체 표면의 좌표 측위 정보를 기반으로 잉크젯 헤드의 정밀고속 제어가 가능하고, 그에 따른 출력 매체의 정확한 사출 위치에서 잉크젯 방식으로 바이오 잉크가 출력 매체의 표면에 정교하게 증착될 수 있도록 하는 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is proposed to recombine particles more precisely and reprocess them into food desired by consumers. It consists of a food 3D printing body, a camera sensor, a control unit, a tray driver, an inkjet head driver, and an LED lighting unit. An inkjet food 3D printer device is configured to acquire an image by photographing the output medium located in the tray of the food 3D printing body with a camera sensor, and perform image processing of the acquired image in the control unit to enable bio-ink to be injected. By configuring to accurately and automatically detect the surface of the output medium (X/Y coordinates), precise and high-speed control of the inkjet head is possible based on the coordinate positioning information of the detected surface of the output medium, and the accurate injection position of the output medium accordingly. The purpose is to provide a food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination that allows bio-ink to be precisely deposited on the surface of the output medium using an inkjet method.

또한, 본 발명은 카메라 센서로부터 받은 출력 매체의 이미지를 제어부의 영상처리 알고리즘을 통해 탑-뷰 이미지 변환과, 이미지의 에지 검출과, 원형 호프 변환의 영상처리를 순차로 수행하도록 구성함으로써, 검출되는 출력 매체의 중심점 및 반지름의 검출 정보가 픽셀 단위로 정밀하게 측정되고, 그에 따른 출력 매체의 측정되는 X, Y축의 인쇄 기준 위치와 면적의 정확도가 더욱 향상될 수 있도록 하는, 이미지 센서 측위기반 정밀인쇄가 가능한 잉크젯 방식 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is configured to sequentially perform image processing of top-view image conversion, image edge detection, and circular Hoff transformation on the image of the output medium received from the camera sensor through the image processing algorithm of the control unit, so that the detected Precision printing based on image sensor positioning, in which the detection information of the center point and radius of the output medium is precisely measured in pixels, and the accuracy of the printing reference position and area of the X and Y axes measured accordingly can be further improved. Another purpose is to provide a food 3D printer device that reprocesses food through inkjet particle recombination.

뿐만 아니라, 본 발명은, 카메라 센서의 배치 위치를 탑-뷰가 아닌 측면에 설치되도록 구성함으로써, 출력 매체에서 발생하는 기화 및 액화 현상으로 인한 수증기 발생에 따른 카메라 렌즈 오염에 의해 이미지 획득의 어려움이 방지될 수 있도록 하고, 또한, LED 조명부를 통해 특정 조도로 조명이 가능하도록 구성함으로써, 어두운 프린터하우징에서의 이미지 획득에 발생하는 조명 문제가 최소화됨은 물론, 카메라 센서 및 제어부에서 출력 매체의 다양한 색상 및 투명도에 대응한 이미지 획득 및 영상처리의 보정이 더욱 향상될 수 있도록 하는, 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention configures the camera sensor to be installed on the side rather than the top view, thereby reducing the difficulty in acquiring images due to camera lens contamination due to water vapor generated by evaporation and liquefaction occurring in the output medium. In addition, by configuring the LED lighting unit to illuminate at a specific illuminance level, lighting problems that occur when acquiring images in a dark printer housing are minimized, and the camera sensor and control unit can display various colors of output media and Another purpose is to provide a food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination, allowing further improvement in image acquisition and image processing correction in response to transparency.

뿐만 아니라 바이오 잉크를 소비자가 비선호하는 부위를 이용하여 추출함으로써 식품소비의 효율성을 증대시킬 수 있는 식품 3D 프린터 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another purpose is to provide a food 3D printer device that can increase the efficiency of food consumption by extracting bio-ink using parts that consumers do not prefer.

또한 3D 프린터를 이용해 식품을 제조함에 있어서 소비자의 기호에 따른 성분 조합이 가능하면서 식품으로 제조했을 때 저장성 및 안전성이 우수한 바이오 잉크를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, when manufacturing food using a 3D printer, another goal is to provide bio ink that allows combination of ingredients according to consumer preferences and has excellent storage and safety when manufactured as food.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치는, 하부에 출력 매체를 올려놓을 수 있는 트레이를 구비하고, 상부에 프린팅을 수행할 피에조 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드를 구비하는 식품 3D 프린팅 본체, 식품 3D 프린팅 본체의 상단에 설치되어, 식품 3D 프린팅 본체에 구비되는 트레이에 위치하는 출력 매체의 영상을 촬영하여 제공하는 카메라 센서와, 카메라 센서를 통해 촬영되는 출력 매체의 이미지에 대해 영상처리를 수행하여 바이오 잉크가 사출될 출력 매체의 표면(X/Y축 좌표)을 검출하고, 그에 따른 잉크젯 헤드의 구동제어와 트레이의 구동제어를 수행하는 제어부와, 제어부의 제어 하에, 식품 3D 프린팅 본체의 트레이에 올려진 출력매체의 인쇄대상표면(Printing target surface)이 잉크젯 헤드에 근접하여 위치될 수 있도록 트레이를 상승시키는 트레이 구동부와, 제어부의 제어 하에, 식품 3D 프린팅 본체의 상부에 구비되는 잉크젯 헤드의 X, Y축 이동과, 잉크젯 헤드의 피에조 노즐을 통해 출력 매체에 미리 설정된 프린팅이 증착될 수 있도록 잉크젯 헤드를 구동시키는 잉크젯 헤드 구동부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.A food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to the characteristics of the present invention to achieve the above object has a tray on which an output medium can be placed at the bottom, and a piezo nozzle for printing at the top. A food 3D printing main body equipped with an inkjet head, a camera sensor installed on the top of the food 3D printing main body to capture and provide an image of an output medium located in a tray provided in the food 3D printing main body, and a camera sensor through the camera sensor. A control unit that performs image processing on the captured image of the output medium to detect the surface (X/Y axis coordinates) of the output medium on which the bio ink will be injected, and performs drive control of the inkjet head and tray accordingly. , under the control of the control unit, a tray driving unit that raises the tray so that the printing target surface of the output medium placed on the tray of the food 3D printing body can be positioned close to the inkjet head, and under the control of the control unit, the food The configuration includes an inkjet head driver that drives the inkjet head so that a preset printing can be deposited on the output medium through the X and Y axis movement of the inkjet head provided on the upper part of the 3D printing body and the piezo nozzle of the inkjet head. It is a characteristic of the above.

입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치는, 식품 3D 프린팅 본체의 상단에 설치되어, 식품 3D 프린팅 본체에 구비되는 트레이에 위치하는 출력 매체의 촬영 및 영상 처리 과정에서 출력 매체의 투명도 및 색상에 대한 보정의 영상처리가 가능하도록 특정 조도(Lux)의 조명을 제공하는 LED 조명부를 더 포함하여 구성할 수 있다.The food 3D printer device, which reprocesses food through particle recombination, is installed on top of the food 3D printing body and changes the transparency and color of the output medium during the filming and image processing of the output medium located on the tray provided in the food 3D printing body. It can be configured to further include an LED lighting unit that provides lighting of a specific illuminance (Lux) to enable image processing of correction.

더욱 바람직하게는, LED 조명부는, 복수의 LED 램프 어레이로 구성되고, 제어부의 제어 하에 출력 매체의 투명도, 색상, 및 종류에 따라 미리 설정되는 특정 조도(Lux)로 조명을 제공할 수 있다.More preferably, the LED lighting unit is composed of a plurality of LED lamp arrays, and can provide lighting at a specific illuminance (Lux) that is preset according to the transparency, color, and type of the output medium under the control of the control unit.

바람직하게는, 카메라 센서는, 식품 3D 프린팅 본체에 구비되는 트레이에 위치하는 출력 매체의 영상을 촬영하여 제어부로 제공하되, 출력 매체에서 발생하는 기화 및 액화 현상으로 인한 수증기 발생 시에 카메라 렌즈 오염에 의해 이미지 획득이 어려워지는 것이 방지될 수 있도록 식품 3D 프린팅 본체의 탑-뷰가 아닌 측면에 위치되도록 설치할 수 있다.Preferably, the camera sensor captures an image of an output medium located on a tray provided in the food 3D printing body and provides it to the control unit, but prevents camera lens contamination when water vapor is generated due to evaporation and liquefaction occurring in the output medium. It can be installed so that it is located on the side rather than the top view of the food 3D printing body to prevent difficulty in obtaining images.

바람직하게는, 제어부는, 카메라 센서로부터 제공받은 출력 매체의 이미지를 투영변환을 통해 탑뷰(Top-View) 이미지로 변환하고, 이미지의 에지를 검출한 후 원형 호프(circular hough) 변환을 통하여 출력 매체의 중심점 및 반지름을 검출할 수 있다.Preferably, the control unit converts the image of the output medium provided from the camera sensor into a top-view image through projection transformation, detects the edge of the image, and then converts the image to the output medium through circular Hough transformation. The center point and radius can be detected.

더욱 바람직하게는, 제어부는, 출력 매체의 중심점 및 반지름의 검출을 통해 출력 매체의 중심 좌표와 반지름을 픽셀 단위로 정밀하게 측정할 수 있다.More preferably, the control unit can precisely measure the center coordinates and radius of the output medium in pixel units by detecting the center point and radius of the output medium.

더욱 바람직하게는, 트레이 구동부는, 식품 3D 프린팅 본체의 내부에 구비되는 Z축 모터와 롤러를 구비하고, Z축 모터와 롤러에 감긴 구동 벨트에 트레이가 연결되어, Z축 모터의 회전구동에 대응하여 구동 벨트가 회전되고, 이에 연동하여 트레이가 상승 또는 하강될 수 있도록 할 수 있다.More preferably, the tray drive unit is provided with a Z-axis motor and a roller provided inside the food 3D printing main body, and the tray is connected to a drive belt wound around the Z-axis motor and roller to correspond to the rotational drive of the Z-axis motor. As a result, the drive belt rotates, and the tray can be raised or lowered in conjunction with this.

더욱 바람직하게는, 잉크젯 헤드 구동부는, 잉크젯 헤드가 X축 방향으로 이동될 수 있도록 하는 X축 구동부와, 잉크젯 헤드를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 구동부를 Y축 방향으로 이동될 수 있도록 하는 Y축 구동 모터와, 잉크젯 헤드의 피에조 노즐의 분사를 구동시키기 위한 분사 구동부를 포함하여 구성할 수 있다.More preferably, the inkjet head driver includes an X-axis driver that allows the inkjet head to move in the X-axis direction, and an It may be configured to include a Y-axis drive motor and an injection driver for driving the injection of the piezo nozzle of the inkjet head.

더욱 바람직하게는, 바이오 잉크는 지방입자, 단백질입자 및/또는 혈액입자로 구성된 상호 분리된 바이오 잉크인 것을 특징으로 하며, 지방입자, 단백질입자 및/또는 혈액입자는 돼지 또는 소로부터 분리되는 것을 특징한다. More preferably, the bio-ink is a mutually separated bio-ink composed of fat particles, protein particles, and/or blood particles, and the fat particles, protein particles, and/or blood particles are separated from pigs or cows. do.

본 발명에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치에 따르면, 식품 3D 프린팅 본체와 카메라 센서와 제어부와 트레이 구동부와 잉크젯 헤드 구동부 및 LED 조명부를 구비하는 잉크젯 방식의 식품 3D 프린터 장치를 구성하되, 식품 3D 프린팅 본체의 트레이에 위치하는 출력 매체를 카메라 센서로 촬영하여 이미지를 획득하고, 제어부에서 획득된 이미지의 영상처리를 수행하여 바이오 잉크가 사출될 출력 매체의 표면(X/Y축 좌표)을 정확하게 자동으로 검출하도록 구성함으로써, 검출되는 출력 매체 표면의 좌표 측위 정보를 기반으로 잉크젯 헤드의 정밀고속 제어가 가능하고, 그에 따른 출력 매체의 정확한 사출 위치에서 잉크젯방식으로 바이오 잉크가 출력 매체의 표면에 정교하게 증착될 수 있도록 함으로써 수요자가 필요로 하는 식품을 제조합하여 제공할 수 있다.According to the food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to the present invention, an inkjet food 3D printer device is comprised of a food 3D printing body, a camera sensor, a control unit, a tray driver, an inkjet head driver, and an LED lighting unit. However, the output medium located on the tray of the food 3D printing body is photographed with a camera sensor to obtain an image, and the control unit performs image processing on the acquired image to determine the surface of the output medium (X/Y axis coordinates) where the bio ink will be injected. ) is configured to accurately and automatically detect the inkjet head, enabling precise and high-speed control of the inkjet head based on the detected coordinate positioning information on the surface of the output medium, and bio-ink is then injected into the output medium using the inkjet method at the exact injection position of the output medium. By allowing it to be precisely deposited on the surface, it is possible to manufacture and provide the food that consumers need.

또한, 본 발명에 따르면, 카메라 센서로부터 받은 출력 매체의 이미지를 제어부의 영상처리 알고리즘을 통해 탑-뷰 이미지 변환과, 이미지의 에지 검출과, 원형 호프변환의 영상처리를 순차로 수행하도록 구성함으로써, 검출되는 출력 매체의 중심점 및 반지름의 검출 정보가 픽셀 단위로 정밀하게 측정되고, 그에 따른 출력 매체의 측정되는 X, Y축의 인쇄 기준 위치와 면적의 정확도가 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.In addition, according to the present invention, the image of the output medium received from the camera sensor is configured to sequentially perform top-view image conversion, image edge detection, and circular Hoff transform image processing through the image processing algorithm of the control unit, Detection information about the center point and radius of the detected output medium can be precisely measured in pixel units, and the accuracy of the printing reference position and area of the X and Y axes measured by the output medium can be further improved accordingly.

뿐만 아니라, 본 발명은, 카메라 센서의 배치 위치를 탑-뷰가 아닌 측면에 설치되도록 구성함으로써, 출력 매체에서 발생하는 기화 및 액화 현상으로 인한 수증기 발생에 따른 카메라 렌즈 오염에 의해 이미지 획득의 어려움이 방지될 수 있도록 하고, 또한, LED 조명부를 통해 특정 조도로 조명이 가능하도록 구성함으로써, 어두운 프린터 하우징에서의 이미지 획득에 발생하는 조명 문제가 최소화됨은 물론, 카메라 센서 및 제어부에서 출력 매체의 다양한 색상 및 투명도에 대응한 이미지 획득 및 영상처리의 보정이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.In addition, the present invention configures the camera sensor to be installed on the side rather than the top view, thereby reducing the difficulty in acquiring images due to camera lens contamination due to water vapor generated by evaporation and liquefaction occurring in the output medium. In addition, by configuring the LED lighting unit to illuminate at a specific illuminance level, lighting problems that occur when acquiring images in a dark printer housing are minimized, and the camera sensor and control unit can display various colors and colors of the output medium. Correction of image acquisition and image processing corresponding to transparency can be further improved.

또한, 소비자가 선호하지 않는 식품의 부분을 이용하여 소비자가 선호하는 부위를 재조합하여 식품소비의 효율을 증가시킬 수 있다. 이에 더하여 소비자 기호에 따라 지방 성분과 살코기 성분을 적절히 디자인 함으로써 소비자 개개인의 입맛에 맞는 맞춤형 육류 제조가 가능하다.In addition, the efficiency of food consumption can be increased by using parts of food that consumers do not prefer and recombining them with parts that consumers prefer. In addition, by appropriately designing the fat and lean meat components according to consumer preferences, it is possible to manufacture customized meat to suit each consumer's taste.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 개략적인 사시도 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 개략적인 트레이 구동부의 구성을 도시한 도면이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 카메라 센서와 LED 조명부가 배치되는 프린터 하우징의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 구동 제어를 설명하기 위한 제어부의 구성을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘을 도시한 도면이다.
아울러 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 원본 이미지와 변환된 탑-뷰 이미지를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 출력 매체의 좌표 변환을 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 임계값 변화에 따른 에지 변화를 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 최종적인 검출 및 측위 결과 이미지를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 실험 평가에 사용되는 다양한 컵 샘플의 구성을 도시한 도면이다. Figure 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the configuration of food through particle recombination according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the configuration of a food 3D printer device for reprocessing with functional blocks, and Figure 3 shows a schematic configuration of a tray driving unit of a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention. It is a drawing.
In addition, Figure 4 is a diagram illustrating the schematic configuration of a printer housing in which a camera sensor and an LED lighting unit are disposed in a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is a diagram illustrating the schematic configuration of the printer housing It is a diagram showing the configuration of a control unit to explain the driving control of a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is a diagram showing the configuration of a control unit through particle recombination according to an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the image processing algorithm of a food 3D printer device that reprocesses food.
In addition, Figure 7 is a diagram showing the original image and the converted top-view image according to the image processing algorithm of the food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, and Figure 8 is a diagram showing the present invention A diagram showing the coordinate transformation of an output medium according to an image processing algorithm of a food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, and Figure 9 is a diagram showing the coordinate transformation of an output medium through particle recombination according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the edge change according to the threshold change according to the image processing algorithm of the food 3D printer device for reprocessing food, and Figure 10 is a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the final detection and positioning result image according to the image processing algorithm, and Figure 11 is an experimental evaluation of the image processing algorithm of the food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination according to an embodiment of the present invention. This diagram shows the configuration of various cup samples used.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, preferred embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, when describing preferred embodiments of the present invention in detail, if it is determined that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the same symbols are used throughout the drawings for parts that perform similar functions and actions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결' 되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결' 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결' 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함' 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Additionally, throughout the specification, when a part is said to be 'connected' to another part, this is not only the case when it is 'directly connected', but also when it is 'indirectly connected' with another element in between. Includes. In addition, 'including' a certain component does not mean excluding other components, but rather including other components, unless specifically stated to the contrary.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 개략적인 사시도 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본발명의 일실시예에 따른 식품 3D프린터 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 개략적인 트레이 구동부의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 카메라 센서와 LED조명부가 배치되는 프린터 하우징의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 구동 제어를 설명하기 위한 제어부의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치(100)는, 식품 3D 프린팅 본체(110), 카메라 센서(120), 제어부(130), 트레이 구동부(140), 및 잉크젯 헤드 구동부(150)를 포함하여 구성될 수 있으며, LED 조명부(160)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Figure 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the configuration of a food 3D printer device according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the configuration as a functional block, and Figure 3 is a diagram showing the schematic configuration of a tray driving unit of a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a diagram showing the configuration of the tray drive unit. It is a diagram showing the schematic configuration of a printer housing in which a camera sensor and an LED lighting unit are arranged in a food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination according to an embodiment of the invention, and Figure 5 is an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the configuration of a control unit to explain the driving control of a food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination. As shown in FIGS. 1 to 5, the food 3D printer device 100 for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention includes a food 3D printing body 110 and a camera sensor 120. , may be configured to include a control unit 130, a tray driver 140, and an inkjet head driver 150, and may further include an LED lighting unit 160.

식품 3D 프린팅 본체(110)는, 하부에 출력 매체(10)를 올려놓을 수 있는 트레이(111)를 구비하고, 상부에 프린팅을 수행할 피에조 노즐(112)을 구비하는 잉크젯 헤드(113)를 구비하는 본체 하우징의 구성이다. 이러한 식품 3D 프린팅 본체(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 트레이(111)가 하부에 배치되고, 트레이(111)에 대응하는 상부에 피에조 노즐(112)을 구비하는 잉크젯 헤드(113)가 배치되는 'ㄷ자 형태'의 외부 하우징으로 구성될 수 있다. 여기서, 식품 3D 프린팅 본체(110)의 상부 프린터 하우징은 도 4에 도시된 바와 같이, 후술하게 될 카메라 센서(120), 및 LED 조명부(160)가 배치되어 설치 구성될 수 있다.The food 3D printing body 110 has a tray 111 on which the output medium 10 can be placed at the bottom, and an inkjet head 113 with a piezo nozzle 112 to perform printing at the top. This is the configuration of the main body housing. As shown in FIG. 1, this food 3D printing body 110 has a tray 111 disposed at the bottom, and an inkjet head 113 having a piezo nozzle 112 at the top corresponding to the tray 111. It may be composed of a ‘ㄷ-shaped’ external housing that is placed. Here, the upper printer housing of the food 3D printing body 110 may be configured to have a camera sensor 120 and an LED lighting unit 160, which will be described later, disposed as shown in FIG. 4.

카메라 센서(120)는, 식품 3D 프린팅 본체(110)의 상단에 설치되어, 식품 3D 프린팅 본체(110)에 구비되는 트레이(111)에 위치하는 출력 매체(10)의 영상을 촬영하여 후술하게 될 제어부(130)로 제공하는 이미지 센서의 구성이다. 이러한 카메라 센서(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 식품 3D 프린팅 본체(110)에 구비되는 트레이(111)에 위치하는 출력 매체(10)의 영상을 촬영하여 제어부(130)로 제공하되, 출력 매체(10)에서 발생하는 기화 및 액화 현상으로 인한 수증기 발생 시에 카메라 렌즈 오염에 의해 이미지 획득이 어려워지는 것이 방지될 수 있도록 식품 3D 프린팅 본체(110)의 탑-뷰가 아닌 측면에 위치되도록 설치할 수 있다. 여기서, 카메라 센서(120)는 트레이(111)의 탑-뷰가 아닌 측면에 배치되어 출력 매체(10)의 이미지를 촬영하는 것으로 이해될 수 있다.The camera sensor 120 is installed on the top of the food 3D printing body 110 and captures an image of the output medium 10 located in the tray 111 provided in the food 3D printing body 110, which will be described later. This is the configuration of the image sensor provided to the control unit 130. As shown in FIG. 4, the camera sensor 120 captures an image of the output medium 10 located on the tray 111 provided in the food 3D printing body 110 and provides the image to the control unit 130, It is positioned on the side rather than the top view of the food 3D printing body 110 to prevent image acquisition from becoming difficult due to contamination of the camera lens when water vapor is generated due to vaporization and liquefaction occurring in the output medium 10. Can be installed. Here, the camera sensor 120 may be understood as being disposed on the side of the tray 111 rather than on the top view to capture an image of the output medium 10.

제어부(130)는, 카메라 센서(120)를 통해 촬영되는 출력 매체(10)의 이미지에 대해 영상처리를 수행하여 바이오 잉크가 사출될 출력 매체(10)의 표면(X/Y축 좌표)을 검출하고, 그에 따른 잉크젯 헤드(113)의 구동제어와 트레이(111)의 구동제어를 수행하는 제어 모듈의 구성이다. 이러한 제어부(130)는 카메라 센서(120)로부터 제공받은 출력 매체(10)의 이미지를 투영변환을 통해 탑-뷰(Top-View) 이미지로 변환하고, 이미지의 에지를 검출한 후 원형 호프(circular hough) 변환을 통하여 출력 매체(10)의 중심점 및 반지름을 검출할 수 있다. 여기서, 제어부(130)는 출력 매체(10)의 중심점 및 반지름의 검출을 통해 출력 매체(10)의 중심 좌표와 반지름을 픽셀 단위로 정밀하게 측정할 수 있게 된다.The control unit 130 performs image processing on the image of the output medium 10 captured through the camera sensor 120 to detect the surface (X/Y axis coordinates) of the output medium 10 on which the bio ink is to be injected. This is a configuration of a control module that performs drive control of the inkjet head 113 and drive control of the tray 111 accordingly. This control unit 130 converts the image of the output medium 10 provided from the camera sensor 120 into a top-view image through projection conversion, detects the edge of the image, and then converts the image into a circular hop image. The center point and radius of the output medium 10 can be detected through hough) transformation. Here, the control unit 130 can precisely measure the center coordinates and radius of the output medium 10 on a pixel basis by detecting the center point and radius of the output medium 10.

이하 제어부(130)의 이미지 처리 프로세싱의 과정에 대해서는 첨부된 도 6 내지 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.Hereinafter, the image processing process of the control unit 130 will be described later with reference to the attached FIGS. 6 to 10.

트레이 구동부(140)는, 제어부(130)의 제어 하에, 식품 3D 프린팅 본체(110)의 트레이(111)에 올려진 출력 매체(10)의 인쇄대상표면(Printing target surface)이 잉크젯 헤드(113)에 근접하여 위치될 수 있도록 트레이(111)를 상승시키는 트레이 구동장치의 구성이다. 이러한 트레이 구동부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 식품 3D 프린팅 본체(110)의 내부에 구비되는 Z축 모터(141)와 롤러(142)를 구비하고, Z축 모터(141)와 롤러(142)에 감긴 구동 벨트(143)에 트레이(111)가 연결되어, Z축 모터(141)의 회전 구동에 대응하여 구동 벨트(143)가 회전되고, 이에 연동하여 트레이(111)가 상승 또는 하강될 수 있도록 한다.The tray driver 140, under the control of the control unit 130, controls the printing target surface of the output medium 10 placed on the tray 111 of the food 3D printing body 110 to the inkjet head 113. This is a configuration of a tray driving device that raises the tray 111 so that it can be positioned close to . As shown in FIG. 3, the tray driving unit 140 includes a Z-axis motor 141 and a roller 142 provided inside the food 3D printing body 110, and the Z-axis motor 141 and the roller The tray 111 is connected to the drive belt 143 wound around (142), and the drive belt 143 rotates in response to the rotational drive of the Z-axis motor 141, and in conjunction with this, the tray 111 rises or Allow it to descend.

잉크젯 헤드 구동부(150)는, 제어부(130)의 제어 하에, 식품 3D 프린팅 본체(110)의 상부에 구비되는 잉크젯 헤드(113)의 X, Y축 이동과, 잉크젯 헤드(113)의 피에조 노즐(112)을 통해 출력 매체(10)에 미리 설정된 프린팅이 증착될 수 있도록 잉크젯 헤드(113)를 구동시키는 잉크젯 헤드 구동장치의 구성이다. 이러한 잉크젯 헤드 구동부(150)는 도5에 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드(113)가 X축 방향으로 이동될 수 있도록 하는 X축 구동부(151)와, 잉크젯 헤드(113)를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 구동부(151)를 Y축 방향으로 이동될 수 있도록 하는 Y축 구동 모터(152)와, 잉크젯 헤드(113)의 피에조 노즐(112)의 분사를 구동시키기 위한 분사 구동부(153)를 포함하여 구성할 수 있다.The inkjet head driver 150, under the control of the control unit 130, moves the inkjet head 113 provided on the upper part of the food 3D printing body 110 in the This is a configuration of an inkjet head driving device that drives the inkjet head 113 so that preset printing can be deposited on the output medium 10 through 112). As shown in FIG. 5, the inkjet head driver 150 includes an X-axis driver 151 that allows the inkjet head 113 to move in the X-axis direction, and an a Y-axis drive motor 152 that moves the It can be configured to include.

또한, 잉크젯 헤드 구동부(150)는 제어부(130)의 제어 하에, 출력 매체(10)에 프린팅을 수행하기 위해 X축 이동과 Y축 이동을 수행하고, 잉크젯 헤드(113)의 피에조 노즐(112)을 통해 바이오 잉크가 분사될 수 있도록 한다. 이러한 잉크젯 헤드 구동부(150)는 기존의 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 통상의 구성과 동일 또는 유사한 구성에 해당하므로 불필요한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 즉, 잉크젯 헤드 구동부(150)는 종래의 식품 3D프린터 장치의 다양한 잉크젯 헤드 구동장치가 적용되는 것으로 이해될 수 있다.In addition, the inkjet head driver 150 performs X-axis movement and Y-axis movement to perform printing on the output medium 10 under the control of the control unit 130, and the piezo nozzle 112 of the inkjet head 113 Allows bio ink to be sprayed through. Since this inkjet head driver 150 has the same or similar configuration as the typical configuration of a food 3D printer device that reprocesses food through existing particle recombination, unnecessary detailed description will be omitted. In other words, the inkjet head drive unit 150 can be understood as a variety of inkjet head drive devices of conventional food 3D printer devices.

LED 조명부(160)는, 잉크젯 방식의 식품 3D 프린터 장치(100)의 식품 3D 프린팅본체(110)의 상단에 설치되어, 식품 3D 프린팅 본체(110)에 구비되는 트레이(111)에 위치하는 출력 매체(10)의 촬영 및 영상 처리 과정에서 출력 매체(10)의 투명도 및 색상에 대한 보정의 영상처리가 가능하도록 특정 조도(Lux)의 조명을 제공하는 조명장치의 구성이다. 이러한 LED 조명부(160)는 복수의 LED 램프 어레이로 구성되고, 제어부(130)의 제어 하에 출력 매체(10)의 투명도, 색상, 및 종류에 따라 미리 설정되는 특정 조도(Lux)로 조명을 제공할 수 있다.The LED lighting unit 160 is installed on the top of the food 3D printing body 110 of the inkjet food 3D printer device 100, and is an output medium located in the tray 111 provided in the food 3D printing body 110. It is a configuration of a lighting device that provides lighting of a specific illuminance (Lux) to enable image processing to correct the transparency and color of the output medium 10 during the shooting and image processing process of (10). This LED lighting unit 160 is composed of a plurality of LED lamp arrays, and provides lighting with a specific illuminance (Lux) that is preset according to the transparency, color, and type of the output medium 10 under the control of the control unit 130. You can.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서 측위 정밀인쇄가 가능한 잉크젯방식 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 원본 이미지와 변환된 탑-뷰 이미지를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 출력 매체의 좌표 변환을 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서 측위 정밀인쇄가 가능한 잉크젯방식 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 임계값 변화에 따른 에지 변화를 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 따른 최종적인 검출 및 측위 결과 이미지를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치의 이미지 처리 알고리즘에 실험 평가에 사용되는 다양한 컵 샘플의 구성을 도시한 도면이다. 도 6 내지 도 10에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치(100)의 제어부(130)에서의 이미지 처리 알고리즘의 처리 과정은, 도 4에 도시된 바와 같이, 카메라 센서(120)의 배치되는 설치 위치가 탑-뷰가 아닌 측면에 설치됨에 따라 촬영된 이미지에 대한 투영변환 과정이 필요하게 된다. 즉, 제어부(130)에서는 카메라 센서(120)로부터 입력받은 이미지를 탑-뷰(Top-view) 이미지로 변환하기 위한 투영변환을 통해 탑-뷰 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 투영변환은 변환된 대응점들과의 관계를 나타내는 호모그래피(homography)로 수행할 수 있으며, 그 관계식은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.Figure 6 is a diagram showing an image processing algorithm of a food 3D printer device that reprocesses food through inkjet particle recombination capable of image sensor positioning precision printing according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 is an embodiment of the present invention. A diagram showing an original image and a converted top-view image according to an image processing algorithm of a food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination according to an example, and Figure 8 shows particle recombination according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the coordinate transformation of the output medium according to the image processing algorithm of the food 3D printer device that reprocesses food through inkjet particle recombination capable of image sensor positioning precision printing according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the edge change according to the threshold change according to the image processing algorithm of the food 3D printer device for reprocessing food, and Figure 10 is a food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the final detection and positioning result image according to the image processing algorithm, and Figure 11 is an experimental evaluation of the image processing algorithm of the food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination according to an embodiment of the present invention. This diagram shows the configuration of various cup samples used. As shown in FIGS. 6 to 10, the processing process of the image processing algorithm in the control unit 130 of the food 3D printer device 100 for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention is, As shown in FIG. 4, as the installation location of the camera sensor 120 is installed at the side rather than the top view, a projection conversion process for the captured image is necessary. That is, the control unit 130 can obtain a top-view image through projection conversion to convert the image input from the camera sensor 120 into a top-view image. Here, projection transformation can be performed using homography, which represents the relationship between the transformed corresponding points, and the relationship can be expressed as Equation 1 below.

수학식 1 : Equation 1:

여기서, 호모그래피는 한 평면을 다른 평면에 투영(Projection)시켰을 때 투영된 대응점들 사이에 성립하는 일정한 변환관계를 의미한다. 제어부(130)에서는 측면에 설치되는 카메라 센서(120)로부터 촬영된 이미지를 상공에서 수직으로 촬영한 것처럼 보이는 Top-view image로 변환하기 위해 호모그래피 변환을 수행하게 된다. 즉, 호모그래피는 자유도가 3이므로 최소 4개의 매칭 쌍, 즉 좌표 쌍들을 필요로 하며, 4개의 좌표로부터 얻어진 호모그래피 계수는 이미지상의 모든 점들에 대해 동일하게 적용 가능하다. 본 발명에서는 카메라 센서(120)의 틸트(tilt) 및 팬(pan)이 고정되어 있어 사전에 정의된 호모그래피를 사용하여 출력 매체의 Top-view image를 쉽게 얻을 수 있게 된다. 도 7의 (a)는 카메라 센서(120)의 촬영된 원본 이미지를 나타내고, 도 7의 (b)는 변환된 탑-뷰 이미지를 나타내고 있다.Here, homography refers to a certain transformation relationship that is established between projected corresponding points when one plane is projected onto another plane. The control unit 130 performs homography conversion to convert the image taken from the camera sensor 120 installed on the side into a top-view image that appears to be taken vertically from above. In other words, since homography has a degree of freedom of 3, it requires at least 4 matching pairs, that is, coordinate pairs, and the homography coefficients obtained from 4 coordinates can be applied equally to all points on the image. In the present invention, the tilt and pan of the camera sensor 120 are fixed, making it possible to easily obtain a top-view image of the output medium using predefined homography. Figure 7(a) shows the original image captured by the camera sensor 120, and Figure 7(b) shows the converted top-view image.

다음, 제어부(130)에서는 출력 매체의 객체를 검출하기 위한 알고리즘으로 Hough Circle Transform을 사용한다. 여기서, 제어부(130)의 원형 호프 변환은 x-y 좌표상의 값들을 새로운 파라미터 좌표 상으로 변환하게 된다. 즉, x-y 좌표상의 중심이 (a,b)이고, 반지름이 r인 원의 방정식은 아래의 수학식 2 및 수학식 3과 같다.Next, the control unit 130 uses Hough Circle Transform as an algorithm to detect objects in the output medium. Here, the circular Hoff transformation of the control unit 130 converts values on x-y coordinates into new parameter coordinates. That is, the equation of a circle whose center on x-y coordinates is (a,b) and whose radius is r is as shown in Equation 2 and Equation 3 below.

수학식 2 : Equation 2:

수학식 3 : Equation 3:

이러한 x-y 좌표상의 임의의 값들에 대해 새로운 변수 a-b 좌표 체계로 전환하면 수학식 3에서와 같이 (x,y)를 중심으로 반지름이 r인 원을 이루게 된다. 따라서 수학식2를 만족하는 (xi,yi), (xj,yj), (xk,yk)와 같은 임의의 3개의 점을 상수로 하여 새로운 좌표 체계 위에 그래프를 그리면 도 8과 같이 3개의 원을 그리게 된다. 이때, 파라미터 좌표상에 생성되는 원들의 반지름 r값을 조절하면서 각 원들(점선으로 그려진 원들)이 가장 많이 중첩되는 점의 (a,b) 좌표와 r값을 찾으면 3개의 좌표 (xi,yi), (xj,yj), (xk,yk)를 포함하는 최적의 원을 찾을 수 있게 된다. 이때, 제어부(130)에서는 최종적인 측위를 위한 Hough Circle Transform을 수행하기에 앞서 에지 정보를 필요로 하게 되고, 본 발명의 제어부(130)에서는 Canny edge detection 알고리즘을 사용하였으며, 최종 에지 검출 과정에 서 Double thresholding의 임계값들을 조절하여 다양한 강도의 에지 이미지를 얻고 그 중 강한 에지 이미지를 선택하여 활용하게 된다. 도 9는 임계값 변화에 따른 에지 변화를 나타내고 있다. 도 10은 본 발명에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치(100)의 제어부(130)에서 영상처리를 통해 출력 매체(10)로부터 획득한 최종적인 검출 및 측위 결과 이미지를 나타내고 있다. 도 11은 본 발명의 이미지 센서 측위 기반 정밀 인쇄가 가능한 잉크젯 방식의 식품 3D 프린터 장치(100)의 평가에 사용된 다양한 출력 매체(10), 즉 컵들의 샘플 구성을 나타내고 있다.If these arbitrary values on the x-y coordinates are converted to a new variable a-b coordinate system, a circle with a radius r centered at (x,y) is formed, as shown in Equation 3. Therefore, if you draw a graph on a new coordinate system using as constants three arbitrary points such as (xi,yi), (xj,yj), (xk,yk) that satisfy Equation 2, three circles are formed as shown in Figure 8. I draw. At this time, by adjusting the radius r value of the circles created on the parameter coordinates and finding the (a,b) coordinates and r value of the point where each circle (circles drawn with dotted lines) overlaps the most, the three coordinates (xi,yi) , (xj,yj), (xk,yk) can be found. At this time, the control unit 130 requires edge information before performing the Hough Circle Transform for final positioning. The control unit 130 of the present invention uses the Canny edge detection algorithm, and in the final edge detection process, By adjusting the thresholds of double thresholding, edge images of various strengths are obtained, and among them, the strongest edge image is selected and utilized. Figure 9 shows edge changes according to threshold changes. Figure 10 shows the final detection and positioning result image obtained from the output medium 10 through image processing in the control unit 130 of the food 3D printer device 100, which reprocesses food through particle recombination according to the present invention. . Figure 11 shows sample configurations of various output media 10, that is, cups, used in the evaluation of the inkjet food 3D printer device 100 capable of precision printing based on image sensor positioning of the present invention.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치(100)에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 다양한 종류의 컵 샘플들을 가지고 다양한 조명(Lux) 변화 환경에서 진행되었으며, 처리속도, 컵 검출률 및 측위 정확도를 분석하였다.That is, in the food 3D printer device 100 for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, various types of cup samples are used in various lighting (Lux) changing environments. The processing speed, cup detection rate, and positioning accuracy were analyzed.

샘플에 사용된 컵 검출률(Hit Rate)은 프린터 하우징 내의 공간이 조명이 거의 없는 닫힌 환경이기 때문에 인위적으로 LED 조명부(160)의 조명을 통해 휘도(lux)에 변화를 주면서 실험을 진행하였고, 그 결과는 아래의 표 1과 같다. 검출률은 총 영상 프레임(500 frames) 중 컵을 검지하는데 성공한 프레임의 비율을 의미하고, 4가지 종류의 컵 당 125frames 씩 촬영을 하였으며, 각 frame 마다 컵을 놓는 위치를 조금씩 달리하였다.The cup detection rate (Hit Rate) used in the sample was tested by artificially changing the luminance (lux) through the lighting of the LED lighting unit 160 because the space within the printer housing is a closed environment with almost no lighting. As a result, the cup detection rate (Hit Rate) was tested. is shown in Table 1 below. The detection rate refers to the ratio of frames that successfully detect the cup among the total video frames (500 frames). 125 frames were filmed for each of the four types of cups, and the position of the cup was slightly different for each frame.

이러한 검출률은 컵의 색깔 및 종류에 따라 검출 가능 정도가 약간씩 차이를 보였다. 즉, 컬러 색상이 짙거나 반사도가 높을수록 특정 lux에서만 잘 검출되는 특징이 있으며, 흰색 계열의 컵들은 lux에 상관없이 검출이 잘 되었다. 또한, 컬러 색상이 짙거나 반사도가 높은 컵 즉, 검출률(hit rate)이 낮은 잔의 경우도 초기 프린터 설정시 자동으로 lux를 조절해가면서 검출률(hit rate)이 높게 나오는 lux를 찾도록 한바, 모두 90% 이상의 검출률을 얻을 수 있었다.This detection rate showed slight differences in the degree of detection depending on the color and type of cup. In other words, the darker the color or the higher the reflectivity, the better it is detected only under a specific lux, and white cups were detected well regardless of the lux. In addition, for cups with dark colors or high reflectivity, that is, cups with a low hit rate, the lux is automatically adjusted during initial printer setup to find the lux with a high hit rate. A detection rate of over 90% was achieved.

상기와 같은 본 발명의 잉크젯 방식의 식품 3D 프린터 장치(100)에서는 위의 결과에서 보이는 바와 같이, 일단 컵 모양이 검출이 되면 검출된 중심점의 최대 오차는 7 픽셀 미만, 검출된 반지름의 최대 오차는 4 픽셀 미만으로 매우 정밀하게 측위가 됨을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 잉크젯 방식의 식품 3D 프린터 장치(100)의 성능 분석결과, 0.1~0.125초의 영상 처리 속도, 컵 검출률 92.26%로 매장에서 사용하기에 충분한 성능을 갖춘 것으로 평가되며, 특히, 검출된 중심점 좌표 및 반지름 값(촬영된 이미지의 가로 전체 길이가 실제 길이 22㎝에 해당하는 기준으로 환산해 보면)들이 평균 1.5㎜의 매우 적은 오차를 보여주는 것에서 오정렬(misalignment) 문제를 충분히 해결함을 잘 보여주고 있다.In the inkjet food 3D printer device 100 of the present invention as described above, as shown in the above results, once the cup shape is detected, the maximum error of the detected center point is less than 7 pixels, and the maximum error of the detected radius is less than 7 pixels. It can be confirmed that the positioning is very precise with less than 4 pixels. That is, as a result of performance analysis of the inkjet food 3D printer device 100 according to the present invention, it is evaluated to have sufficient performance for use in stores, with an image processing speed of 0.1 to 0.125 seconds and a cup detection rate of 92.26%. In particular, the detection rate is 92.26%. The center point coordinates and radius values (when converted to the standard that the total horizontal length of the captured image corresponds to the actual length of 22 cm) show a very small error of 1.5 mm on average, which clearly shows that the misalignment problem is sufficiently solved. It's showing.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치는, 식품 3D 프린팅 본체와 카메라 센서와 제어부와 트레이 구동부와 잉크젯 헤드 구동부 및 LED 조명부를 구비하는 잉크젯 방식의 식품 3D 프린터 장치를 구성하되, 식품 3D 프린팅 본체의 트레이에 위치하는 출력 매체를 카메라 센서로 촬영하여 이미지를 획득하고, 제어부에서 획득된 이미지의 영상처리를 수행하여 바이오 잉크가 사출될 출력 매체의 표면(X/Y축 좌표)을 정확하게 자동으로 검출하도록 구성함으로써, 검출되는 출력 매체 표면의 좌표 측위 정보를 기반으로 잉크젯 헤드의 정밀고속 제어가 가능하고, 그에 따른 출력 매체의 정확한 사출 위치에서 잉크젯 방식으로 바이오 잉크가 출력 매체의 표면에 정교하게 증착될 수 있도록 할 수 있다. 특히, 카메라 센서로부터 받은 출력 매체의 이미지를 제어부의 영상처리 알고리즘을 통해 탑-뷰 이미지 변환과, 이미지의 에지 검출과, 원형 호프 변환의 영상처리를 순차로 수행하도록 구성함으로써, 검출되는 출력 매체의 중심점 및 반지름의 검출 정보가 픽셀 단위로 정밀하게 측정되고, 그에 따른 출력 매체의 측정되는 X, Y축의 인쇄 기준 위치와 면적의 정확도가 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 카메라 센서의 배치 위치를 탑-뷰가 아닌 측면에 설치되도록 구성함으로써, 출력 매체에서 발생하는 기화 및 액화 현상으로 인한 수증기 발생에 따른 카메라 렌즈 오염에 의해 이미지 획득의 어려움이 방지될 수 있도록 하고, 또한, LED 조명부를 통해 특정 조도로 조명이 가능하도록 구성함으로써, 어두운 프린터 하우징에서의 이미지 획득에 발생하는 조명 문제가 최소화됨은 물론, 카메라 센서 및 제어부에서 출력 매체의 다양한 색상 및 투명도에 대응한 이미지 획득 및 영상처리의 보정이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있게 된다.As described above, the food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination according to an embodiment of the present invention is an inkjet food 3D printing body, a camera sensor, a control unit, a tray driver, an inkjet head driver, and an LED lighting unit. A food 3D printer device is configured to obtain an image by capturing the output medium located in the tray of the food 3D printing body with a camera sensor, and the control unit performs image processing on the acquired image to create an output medium into which bio-ink is injected. By configuring to accurately and automatically detect the surface (X/Y axis coordinates), precise and high-speed control of the inkjet head is possible based on the coordinate positioning information of the detected output media surface, and the inkjet head can be controlled at the exact injection position of the output media accordingly. This method allows bio-ink to be precisely deposited on the surface of the output medium. In particular, the image of the output medium received from the camera sensor is configured to sequentially perform top-view image conversion, image edge detection, and circular Hoff transformation image processing through the image processing algorithm of the control unit, so that the detected output medium The detection information of the center point and radius can be precisely measured in pixel units, and the accuracy of the printing reference position and area of the X and Y axes measured on the output medium can be further improved. In addition, by arranging the camera sensor so that it is installed on the side rather than the top view, difficulties in obtaining images can be prevented due to contamination of the camera lens due to water vapor generated by evaporation and liquefaction phenomenon occurring in the output medium. In addition, by enabling lighting at a specific illuminance through the LED lighting unit, lighting problems that occur when acquiring images in a dark printer housing are minimized, and the camera sensor and control unit produce images corresponding to the various colors and transparency of the output medium. Correction of acquisition and image processing can be further improved.

이러한 식품 3D 프린터 장치는 다양한 바이오 잉크를 이용하여 다양한 형태, 영양 및 맛을 갖는 식품을 생산할 수 있다. 특히 지방입자, 단백질입자 및 혈액입자를 이용하는 경우, 돼지 또는 소의 다양한 부위의 고기를 경제적으로 재생산할 수 있다. These food 3D printer devices can produce foods with various shapes, nutrients, and tastes using various bio inks. In particular, when using fat particles, protein particles, and blood particles, meat from various parts of pigs or cows can be economically reproduced.

특히 육류의 경우 지역마다 문화적 차이에 기반하여 소비가 편중된다. 돼지고기의 경우 우리나라는 목살 또는 삼겹살 중심으로 소비가 되며, 스페인은 뒷다리살을 중심으로 소비가 되며, 미국은 삼겹살, 안심, 등심을 중심으로 소비가 되므로 전체적으로 비용이 증가하게 된다. In particular, in the case of meat, consumption is biased based on cultural differences in each region. In the case of pork, in Korea, consumption is centered on shoulder meat or pork belly, in Spain, consumption is centered on hind leg meat, and in the United States, consumption is centered on pork belly, tenderloin, and sirloin, which increases the overall cost.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 다양한 부위의 소비를 촉진하는 것이 효과적이나, 소비의 편중은 문화적인 선호에서 발생되므로 쉽게 해결할 수 없다. 그러나 본 발명의 식품 3D 프린터 장치를 이용하면 소비가 되지 않는 부위에서 지방입자, 단백질입자를 추출하고, 별도로 혈액입자를 추출하여 소비자가 선호하는 부위로 재조합하여 소비의 편중 문제를 해결할 수 있다. To solve this problem, it is effective to promote consumption of various parts, but the bias in consumption is caused by cultural preferences and cannot be easily solved. However, by using the food 3D printer device of the present invention, it is possible to solve the problem of consumption bias by extracting fat particles and protein particles from parts that are not consumed, and separately extracting blood particles and recombining them into parts preferred by consumers.

예를 들어 우리나라에서 소비가 잘 되지 않는 돼지의 뒷다리살로부터 단백질 입자를 추출하고, 다른 부위에서 추출된 지방입자와 도축시 발생하는 혈액입자를 바이오 잉크로 사용하여 소비가 편중된 부위인 삼겹살 또는 목살과 같은 형태로 재생산할 수 있다. For example, protein particles are extracted from the hind legs of pigs, which are not commonly consumed in Korea, and fat particles extracted from other parts and blood particles generated during slaughter are used as bio-ink to produce pork belly or neck meat, which are parts of the body where consumption is concentrated. It can be reproduced in the same form.

이 경우 소비자가 선화하는 형태의 삼겹살 또는 목살의 형태를 디자인하고, 디자인된 형태와 같이 지방입자, 단백질입자 및 혈액입자를 출력하여 돼지고기를 재조합할 수 있으며, 소를 이용하여 선호 부위를 재조합하는 경우에도 이루어질 수 있다. In this case, the consumer can design the shape of pork belly or neck meat in the form of a line drawing, and print out fat particles, protein particles, and blood particles like the designed shape to recombine pork, and recombinant preferred parts using beef. It can also be done in this case.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above can be modified or applied in various ways by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be determined by the claims below.

100: 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치
110: 식품 3D 프린팅 본체
111: 트레이 112: 피에조 노즐
113: 잉크젯 헤드 120: 카메라 센서
130: 제어부 140: 트레이 구동부
141: Z축 모터 142: 롤러
143: 구동 벨트 150: 잉크젯 헤드 구동부
151: X축 구동부 152: Y축 구동 모터
153: 분사 구동부 160: LED 조명부100: Food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination
110: Food 3D printing body
111: Tray 112: Piezo nozzle
113: inkjet head 120: camera sensor
130: Control unit 140: Tray driving unit
141: Z-axis motor 142: Roller
143: driving belt 150: inkjet head driving unit
151: X-axis driving unit 152: Y-axis driving motor
153: spray driver 160: LED lighting unit

Claims (10)

잉크젯 방식의 식품 3D 프린터 장치로서,
하부에 출력 매체를 올려놓을 수 있는 트레이를 구비하고, 상부에 프린팅을 수행할 피에조 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드를 구비하는 식품 3D 프린팅 본체;
상기 식품 3D 프린팅 본체의 상단에 설치되어, 상기 식품 3D 프린팅 본체에 구비되는 트레이에 위치하는 출력 매체의 영상을 촬영하여 제공하는 카메라 센서;
상기 카메라 센서를 통해 촬영되는 출력 매체의 이미지에 대해 영상처리를 수행하여 바이오 잉크가 사출될 출력 매체의 표면의 X/Y축 좌표를 검출하고, 그에 따른 상기 잉크젯 헤드의 구동제어와 상기 트레이의 구동제어를 수행하는 제어부;
상기 제어부의 제어 하에, 상기 식품 3D 프린팅 본체의 트레이에 올려진 출력 매체의 인쇄대상표면(Printing target surface)이 잉크젯 헤드에 근접하여 위치될 수 있도록 상기 트레이를 상승시키는 트레이 구동부; 및
상기 제어부의 제어 하에, 상기 식품 3D 프린팅 본체의 상부에 구비되는 상기 잉크젯 헤드의 X, Y축 이동과, 상기 잉크젯 헤드의 피에조 노즐을 통해 출력 매체에 미리 설정된 프린팅이 증착될 수 있도록 상기 잉크젯 헤드를 구동시키는 잉크젯 헤드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 바이오 잉크로는 돼지 또는 소의 부산물로부터 분리되는 지방입자, 단백질입자 및 혈액입자로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 두가지 이상의 성분이 상호 구분되어 프린터에 제공되고, 바인더로서 식용 바인더를 포함하며,
상기 식품 3D 프린팅 본체의 상단에 설치되어, 상기 식품 3D 프린팅 본체에구비되는 트레이에 위치하는 출력 매체의 촬영 및 영상 처리 과정에서 상기 출력매체의 투명도 및 색상에 대한 보정의 영상처리가 가능하도록 특정 조도(Lux)의 조명을 제공하는 LED 조명부를 더 포함하여 구성되며,
상기 LED 조명부는,
복수의 LED 램프 어레이로 구성되고, 상기 제어부의 제어 하에 상기 출력 매체의 투명도, 색상, 및 종류에 따라 미리 설정되는 특정 조도(Lux)로 조명을 제공하고,
상기 카메라 센서는, 상기 식품 3D 프린팅 본체에 구비되는 트레이에 위치하는 출력 매체의 영상을 촬영하여 제어부로 제공하되, 상기 출력 매체에서 발생하는 기화 및 액화 현상으로 인한 수증기 발생 시에 카메라 렌즈 오염에 의해 이미지 획득이 어려워지는 것이 방지될 수 있도록 상기 식품 3D 프린팅 본체의 탑-뷰가 아닌 측면에 위치되도록 설치하고,
상기 제어부는,
상기 카메라 센서로부터 제공받은 출력 매체의 이미지를 투영변환을 통해 탑-뷰(Top-View) 이미지로 변환하고, 이미지의 에지를 검출한 후 원형 호프(circular hough) 변환을 통하여 출력 매체의 중심점 및 반지름을 검출하되, 상기 검출을 통해 출력 매체의 중심 좌표와 반지름을 픽셀 단위로 정밀하게 측정하는 것을 특징으로 하는, 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치.
An inkjet food 3D printer device,
A food 3D printing body having a tray at the bottom for placing an output medium, and an inkjet head having a piezo nozzle for printing at the top;
A camera sensor installed on the top of the food 3D printing body to capture and provide an image of an output medium located on a tray provided in the food 3D printing body;
Image processing is performed on the image of the output medium captured through the camera sensor to detect the A control unit that performs control;
A tray driving unit that, under the control of the control unit, raises the tray so that the printing target surface of the output medium placed on the tray of the food 3D printing body can be positioned close to the inkjet head; and
Under the control of the control unit, the inkjet head is moved in the It is characterized by including an inkjet head driving unit that drives,
The bio-ink includes two or more components selected from the group consisting of fat particles, protein particles, and blood particles isolated from pig or cow by-products, separated from each other and provided to the printer, and includes an edible binder as a binder,
Installed on the top of the food 3D printing body, a specific illuminance is provided to enable image processing to correct the transparency and color of the output medium during the photographing and image processing process of the output medium located in the tray provided in the food 3D printing body. It further includes an LED lighting unit that provides lighting of (Lux),
The LED lighting unit,
It is composed of a plurality of LED lamp arrays, and provides lighting at a specific illuminance (Lux) that is preset according to the transparency, color, and type of the output medium under the control of the control unit,
The camera sensor captures an image of an output medium located on a tray provided in the food 3D printing body and provides it to the control unit. When water vapor is generated due to evaporation and liquefaction occurring in the output medium, the camera lens is contaminated. Installed so that it is located on the side rather than the top view of the food 3D printing body to prevent difficulty in obtaining images,
The control unit,
The image of the output medium provided from the camera sensor is converted into a top-view image through projection transformation, and after detecting the edge of the image, the center point and radius of the output medium are calculated through circular Hough transformation. A food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination, characterized in that it detects and precisely measures the center coordinates and radius of the output medium on a pixel basis through the detection.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 트레이 구동부는,
상기 식품 3D 프린팅 본체의 내부에 구비되는 Z축 모터와 롤러를 구비하고, 상기 Z축 모터와 롤러에 감긴 구동 벨트에 상기 트레이가 연결되어, 상기 Z축 모터의 회전 구동에 대응하여 상기 구동 벨트가 회전되고, 연동하여 트레이가 상승 또는 하강될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치.
According to paragraph 1,
The tray driving unit,
A Z-axis motor and a roller are provided inside the food 3D printing body, and the tray is connected to a drive belt wound around the Z-axis motor and the roller, so that the drive belt rotates in response to the rotational drive of the Z-axis motor. A food 3D printer device that reprocesses food through particle recombination, characterized in that it rotates and interlocks so that the tray can be raised or lowered.
 제1항에 있어서,
상기 잉크젯 헤드 구동부는,
상기 잉크젯 헤드가 X축 방향으로 이동될 수 있도록 하는 X축 구동부;
상기 잉크젯 헤드를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 구동부를 Y축 방향으로 이동될 수 있도록 하는 Y축 구동 모터; 및
상기 잉크젯 헤드의 피에조 노즐의 분사를 구동시키기 위한 분사 구동부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 입자 재조합을 통해 식품을 재가공하는 식품 3D 프린터 장치.According to paragraph 1,
The inkjet head driver,
an X-axis driver that allows the inkjet head to move in the X-axis direction;
a Y-axis drive motor that moves the X-axis drive unit for moving the inkjet head in the X-axis direction; and
A food 3D printer device for reprocessing food through particle recombination, comprising an injection driver for driving the injection of the piezo nozzle of the inkjet head. 삭제delete
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