KR20240047682A - Non-coaxial temperature distribution monitoring system - Google Patents

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KR20240047682A
KR20240047682A KR1020220127007A KR20220127007A KR20240047682A KR 20240047682 A KR20240047682 A KR 20240047682A KR 1020220127007 A KR1020220127007 A KR 1020220127007A KR 20220127007 A KR20220127007 A KR 20220127007A KR 20240047682 A KR20240047682 A KR 20240047682A
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coaxial
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이호진
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한국생산기술연구원
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Abstract

비동축식 온도분포 모니터링 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템은 3D 프린팅 장치의 모재를 향하도록 구비되어 모재를 촬영하는 카메라부, 3D 프린팅 장치의 레이저 가공 속도를 고려하여 IR 이미지의 취득 주파수를 설정하는 설정부, 카메라부에서 촬영된 IR 이미지를 기초로 레이저 가공의 온도분포를 모니터링하도록 제어하는 제어부 및 카메라부에서 촬영된 IR 이미지와 온도분포가 저장되는 저장부를 포함하고, 카메라는 3D 프린팅 장치의 레이저부와 비동축으로 촬영하여 설정된 취득 주파수에 따라 IR 이미지를 취득하고, 제어부는 취득된 IR 이미지에서 검사영역을 선택하는 추출부, 취득된 IR 이미지에서 선택된 검사영역을 제외한 노이즈영역을 제거하는 제거부, 노이즈영역이 제거된 IR 이미지에 대한 좌표를 변환하는 변환부, 좌표가 변환된 IR 이미지에서 관심영역을 설정하여 데이터를 간소화하는 간소화부, 시간에 따른 관심영역 내의 온도분포를 저장하는 저장처리부, 저장된 온도분포를 가시화하는 가시화부, 저장된 온도분포를 기초로 열 이력을 산출하는 산출부를 포함한다.A non-coaxial temperature distribution monitoring system is provided. The non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention is equipped to face the base material of the 3D printing device and sets the acquisition frequency of the IR image in consideration of the camera unit that photographs the base material and the laser processing speed of the 3D printing device. It includes a setting unit that monitors the temperature distribution of laser processing based on the IR image captured by the camera unit, and a storage unit that stores the IR image and temperature distribution captured by the camera unit, and the camera is used to control the temperature distribution of the laser processing. The IR image is acquired according to the set acquisition frequency by shooting non-coaxially with the laser unit, and the control unit includes an extraction unit that selects the inspection area from the acquired IR image, and a control unit that removes the noise area excluding the selected inspection area from the acquired IR image. A conversion unit that converts the coordinates of the IR image from which rejection and noise areas have been removed, a simplification unit that simplifies data by setting a region of interest in the IR image whose coordinates have been converted, and a storage processing unit that stores the temperature distribution within the region of interest over time. , a visualization unit that visualizes the stored temperature distribution, and a calculation unit that calculates the heat history based on the stored temperature distribution.

Description

비동축식 온도분포 모니터링 시스템{Non-coaxial temperature distribution monitoring system}Non-coaxial temperature distribution monitoring system}

본 발명은 비동축식 온도분포 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 프린팅을 통한 생산 공정을 비동축 IR 카메라를 통해 촬영하여 시간에 따른 온도분포를 측정하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a non-coaxial temperature distribution monitoring system, and more specifically, to a non-coaxial temperature distribution monitoring system that measures the temperature distribution over time by filming the production process through 3D printing using a non-coaxial IR camera. will be.

일반적으로 3D 프린팅은 재료를 적층하여 3차원 형태로 조형하는 제조기술이다. 3D 프린팅은 기존의 제조 기술로는 제작할 수 없었던 형상을 비교적 쉽고 저렴하게 제작할 수 있다.In general, 3D printing is a manufacturing technology that forms three-dimensional shapes by layering materials. 3D printing can produce shapes that could not be produced with existing manufacturing technologies relatively easily and inexpensively.

또한, 3D 프린팅의 제조과정에서 발생하는 열 중천 문제를 검출하기 위한 모니터링 시스템이 있다. 이러한 모니터링 시스템은 일반적으로 동축으로 이루어져 빔 스팟 영역을 모니터링 하여 물성 예측이 가능하다.Additionally, there is a monitoring system to detect heat loss problems that occur during the 3D printing manufacturing process. These monitoring systems are generally coaxial and can predict physical properties by monitoring the beam spot area.

그러나 동축 모니터링 시스템은 빔 스팟의 일부만 측정이 가능하고, 전문인력이 투입되어 설치해야 하며, 옵틱 헤드 전반을 분해해서 유지보수를 해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 제품 전체영역 모니터링이 불가능하여 전체 적층영역에 대한 측정은 불가능한 문제가 있었다.However, the coaxial monitoring system can measure only a portion of the beam spot, requires specialized personnel to install it, and has the inconvenience of disassembling the entire optical head for maintenance. In addition, there was a problem in that it was impossible to monitor the entire area of the product, making it impossible to measure the entire laminated area.

따라서 전체 적층영역의 모니터링이 가능하고 설치 및 유지보수가 편리한 비동축으로 구성된 모니터링 시스템의 개발이 필요한 실정이다. Therefore, there is a need to develop a non-coaxial monitoring system that can monitor the entire laminated area and is convenient for installation and maintenance.

KRKR 10-2352980 10-2352980 B1B1

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 전체 적층영역의 모니터링이 가능하고, 데이터 저장이 편리하도록 데이터 간소화를 이루며, 생산 공정의 시간에 따른 온도분포를 측정하여 열 이력을 직관적으로 측정할 수 있는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention enables monitoring of the entire laminated area, simplifies data for convenient data storage, and measures temperature distribution over time in the production process to determine heat We aim to provide a non-coaxial temperature distribution monitoring system that can intuitively measure history.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 3D 프린팅 장치의 모재를 향하도록 구비되어 상기 모재를 촬영하는 카메라부; 3D 프린팅 장치의 레이저 가공 속도를 고려하여 IR 이미지의 취득 주파수를 설정하는 설정부; 상기 카메라부에서 촬영된 IR 이미지를 기초로 상기 레이저 가공의 온도분포를 모니터링하도록 제어하는 제어부; 및 상기 카메라부에서 촬영된 IR 이미지와 상기 온도분포가 저장되는 저장부;를 포함하고, 상기 카메라는 상기 3D 프린팅 장치의 레이저부와 비동축으로 촬영하여 상기 설정된 취득 주파수에 따라 IR 이미지를 취득하고, 상기 제어부는 상기 취득된 IR 이미지에서 검사영역을 선택하는 추출부;According to one aspect of the present invention for solving the above problem, a camera unit provided to face the base material of the 3D printing device to photograph the base material; A setting unit that sets the acquisition frequency of the IR image in consideration of the laser processing speed of the 3D printing device; A control unit that controls to monitor the temperature distribution of the laser processing based on the IR image captured by the camera unit; and a storage unit that stores the IR image captured by the camera unit and the temperature distribution, wherein the camera acquires an IR image according to the set acquisition frequency by shooting non-coaxially with the laser unit of the 3D printing device. , the control unit includes an extraction unit that selects an inspection area from the acquired IR image;

상기 취득된 IR 이미지에서 상기 선택된 검사영역을 제외한 노이즈영역을 제거하는 제거부; 상기 노이즈영역이 제거된 IR 이미지에 대한 좌표를 변환하는 변환부; 상기 좌표가 변환된 IR 이미지에서 관심영역을 설정하여 데이터를 간소화하는 간소화부; 시간에 따른 상기 관심영역 내의 온도분포를 저장하는 저장처리부; 상기 저장된 온도분포를 가시화하는 가시화부; 상기 저장된 온도분포를 기초로 열 이력을 산출하는 산출부;를 포함하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템이 제공된다. a removal unit that removes noise areas excluding the selected inspection area from the acquired IR image; a conversion unit that converts coordinates of the IR image from which the noise area has been removed; a simplification unit that simplifies data by setting a region of interest in the IR image whose coordinates have been converted; a storage processing unit that stores temperature distribution within the region of interest over time; a visualization unit that visualizes the stored temperature distribution; A non-coaxial temperature distribution monitoring system is provided, including a calculation unit that calculates heat history based on the stored temperature distribution.

일 실시예에서, 상기 설정부는 상기 취득 주파수를 20~200HZ범위로 설정할 수 있다. In one embodiment, the setting unit may set the acquisition frequency in the range of 20 to 200 HZ.

일 실시예에서, 상기 설정부는 DED 공정인 경우, 상기 취득 주파수를 20~40HZ로 설정할 수 있다.In one embodiment, the setting unit may set the acquisition frequency to 20 to 40 HZ in the case of a DED process.

일 실시예에서, 상기 카메라부는 상기 IR 이미지의 픽셀 수, 상기 취득 주파수 및 시간(초)의 곱인 저장 데이터 수의 상기 IR 이미지를 취득할 수 있다.In one embodiment, the camera unit may acquire the IR image with the number of stored data being the product of the number of pixels of the IR image, the acquisition frequency, and the time (seconds).

일 실시예에서, 상기 변환부는 설정된 비동축 촬영 각도, 촬영 거리, 상기 검사영역의 크기를 기초로 오일러 공식 및 삼각함수를 이용하여 좌표계를 변환할 수 있다.In one embodiment, the conversion unit may convert the coordinate system using Euler's formula and trigonometric functions based on the set non-coaxial shooting angle, shooting distance, and size of the inspection area.

일 실시예에서, 상기 변환부는 가로와 세로의 형상비를 이용하여 평면 데이터로 변환할 수 있다.In one embodiment, the conversion unit may convert the data into planar data using the horizontal and vertical aspect ratio.

일 실시예에서, 상기 간소화부는 상기 레이저 가공에 따른 적층물의 적층 경로와 상기 설정된 관심영역을 매칭할 수 있다.In one embodiment, the simplified unit may match the stacking path of the laminate according to the laser processing with the set region of interest.

일 실시예에서, 상기 가시화부는 상기 온도분포를 기초로 상기 관심영역에 대한 경도 분포를 산출할 수 있다.In one embodiment, the visualization unit may calculate a hardness distribution for the region of interest based on the temperature distribution.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이저 가공 속도를 고려하여 IR 이미지의 취득 주파수를 설정하는 단계; 카메라부를 이용해 상기 레이저 가공 동작을 비동축으로 촬영하여 상기 설정된 취득 주파수에 따라 IR 이미지를 취득하는 단계; 상기 취득된 IR 이미지에서 검사영역을 선택하는 단계; 상기 취득된 IR 이미지에서 상기 선택된 검사영역을 제외한 노이즈영역을 제거하는 단계; 상기 노이즈영역이 제거된 IR 이미지에 대한 좌표를 변환하는 단계; 상기 좌표가 변환된 IR 이미지에서 관심영역을 설정하여 데이터를 간소화하는 단계; 시간에 따른 상기 관심영역 내의 온도분포를 저장하는 단계; 상기 저장된 온도분포를 가시화하는 단계; 상기 저장된 온도분포를 기초로 열이력을 산출하는 단계;를 포함하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, setting the acquisition frequency of the IR image in consideration of the laser processing speed; Non-coaxially photographing the laser processing operation using a camera unit to acquire an IR image according to the set acquisition frequency; selecting an inspection area from the acquired IR image; removing noise areas excluding the selected inspection area from the acquired IR image; Converting coordinates of the IR image from which the noise area has been removed; Simplifying data by setting a region of interest in the IR image whose coordinates have been converted; storing temperature distribution within the region of interest over time; Visualizing the stored temperature distribution; A non-coaxial temperature distribution monitoring method is provided, including calculating thermal history based on the stored temperature distribution.

일 실시예에서, 상기 설정하는 단계는 상기 취득 주파수를 20~200HZ범위로 설정할 수 있다.In one embodiment, the setting step may set the acquisition frequency in the range of 20 to 200 HZ.

일 실시예에서, 상기 설정하는 단계는 DED 공정인 경우, 상기 취득 주파수를 20~40HZ로 설정할 수 있다.In one embodiment, when the setting step is a DED process, the acquisition frequency may be set to 20 to 40 HZ.

일 실시예에서, 상기 취득하는 단계는 상기 IR 이미지의 픽셀 수, 상기 취득 주파수 및 시간(초)의 곱인 저장 데이터 수의 IR 이미지를 취득할 수 있다.In one embodiment, the acquiring step may acquire an IR image whose number of stored data is the product of the number of pixels of the IR image, the acquisition frequency, and time (seconds).

일 실시예에서, 상기 좌표를 변환하는 단계는 설정된 비동축 촬영 각도, 촬영 거리, 상기 및 검사영역의 크기를 기초로, 오일러 공식 및 삼각함수를 이용하여 좌표계를 변환할 수 있다.In one embodiment, the step of converting the coordinates may convert the coordinate system using Euler's formula and trigonometric functions based on the set non-coaxial shooting angle, shooting distance, and size of the inspection area.

일 실시예에서, 상기 좌표를 변환하는 단계는 가로와 세로의 형상비를 이용하여 평면 데이터로 변환할 수 있다.In one embodiment, the step of converting the coordinates may be performed by converting the coordinates into planar data using the horizontal and vertical aspect ratio.

일 실시예에서, 상기 데이터를 간소화하는 단계는 상기 레이저 가공에 따른 적층물의 적층 경로와 상기 설정된 관심영역을 매칭할 수 있다.In one embodiment, the step of simplifying the data may match the stacking path of the laminate according to the laser processing with the set region of interest.

일 실시예에서, 상기 가시화 단계는 상기 온도분포를 기초로 상기 관심영역에 대한 경도 분포를 산출할 수 있다.In one embodiment, the visualization step may calculate a hardness distribution for the region of interest based on the temperature distribution.

본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템은 카메라부가 3D 프린팅 장치의 레이저부와 비동축으로 구비되어 3D 프린팅 장치의 모재 상면의 적층 영역 전체를 모니터링함으로써, 특정 국부적 형상은 물론이고 적층 영역의 전체의 촬영이 가능하므로 모니터링 가동 범위를 향상시켜 불량제품 검출의 정확성을 높일 수 있다.The non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention has a camera unit provided non-coaxially with the laser unit of the 3D printing device to monitor the entire lamination area on the upper surface of the base material of the 3D printing device, as well as the specific local shape. Since the entire laminated area can be photographed, the monitoring operation range can be improved and the accuracy of defective product detection can be increased.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템은 카메라부가 촬영한 IR 이미지 중에 모니터링에 사용될 검사영역에 해당하는 픽셀을 선택함으로써, 데이터 처리 용량 및 시간을 단축하므로 데이터의 간소화 및 작업의 신속성을 향상시킬 수 있다.In addition, the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention selects pixels corresponding to the inspection area to be used for monitoring among the IR images captured by the camera unit, thereby reducing data processing capacity and time, thereby simplifying and improving data. The speed of work can be improved.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템은 카메라부 및 3D 프린팅 장치의 레이저부가 비동축으로 구비된 상태에서 측정됨에 따라 발생하는 데이터 평면과 공정 평면의 불균형을 일치시키기 위해 데이터 좌표를 변환시킴으로써, 측정된 좌표와 산출하기 위한 측정 데이터 좌표가 동일하므로 정확한 모니터링 결과를 측정할 수 있다.In addition, the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention is used to match the imbalance between the data plane and the process plane that occurs when the camera unit and the laser unit of the 3D printing device are measured in a non-coaxial manner. By converting the data coordinates, the measured coordinates and the measured data coordinates to be calculated are the same, so accurate monitoring results can be measured.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템은 제어부의 산출부가 시간에 따른 온도분포를 측정하여 열 이력을 직관적으로 산출함으로써, 측정한 데이터에 관하여 사용자가 이해하기 쉽고 간편하여 정보수집의 편리성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, the calculation unit of the control unit measures the temperature distribution over time and intuitively calculates the thermal history, making it easy and convenient for the user to understand the measured data. The convenience of information collection can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템이 적용된 3D 프린팅 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 비동축 측정 결과를 나타낸 도면으로서, (a)는 카메라부에 의해 측정된 영역을 나타낸 도면이고, (b)는 카메라부에 의해 측정된 영역에서 검사영역을 선별한 상태의 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 측정된 IR 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 검사영역의 좌표 변환의 일례로서, (a)는 측정된 데이터 좌표계와 IR 이미지이고, (b)는 (a)의 변환된 좌표계와 변환 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 검사영역의 좌표 변환의 다른 예로서, (a)는 측정된 형상비와 IR 이미지이고, (b)는 (a)의 형상비를 통해 변환된 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 설정부의 디스플레이된 IR 이미지이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 적층 경로와 관심영역 매칭에 의한 데이터 간소화를 나타낸 도면이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 시간에 따른 검사체적 내 온도분포표를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 측정 결과로서, (a)는 예열 없는 상태에서 가시화된 온도분포 데이터의 시간에 따른 위치변화를 나타낸 도면이고, (b)는 예열을 한 상태에서 가시화된 온도분포 데이터의 시간에 따른 위치변화를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 서멀 히스토리의 측정 결과로서, (a)는 예열 없이 관심영역의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프이고, (b)는 1차 예열한 관심영역의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프이고, (c)는 2차 예열한 관심영역의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 관심영역의 경도 분포 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 방법의 순서도이다.Figure 1 is a perspective view of a 3D printing device to which a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention is applied.
Figure 2 is a schematic configuration diagram of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing non-coaxial measurement results of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, where (a) is a diagram showing the area measured by the camera unit, and (b) is a diagram showing the area measured by the camera unit. This is a drawing showing the inspection area selected from the area measured by .
Figure 5 is a measured IR image of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an example of coordinate transformation of the inspection area of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, where (a) is the measured data coordinate system and IR image, and (b) is the transformation of (a) It is a coordinate system and transformed image.
Figure 7 is another example of coordinate transformation of the inspection area of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, where (a) is the measured aspect ratio and IR image, and (b) is the aspect ratio of (a). This is an image converted through .
Figure 8 is a displayed IR image of the setting unit of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing data simplification by matching the stacking path and region of interest of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram showing a temperature distribution table within the inspection volume over time of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a measurement result of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, (a) is a diagram showing the positional change of temperature distribution data visualized in a state without preheating over time, (b) is a diagram showing the change in position of the temperature distribution data visualized during preheating over time.
Figure 12 is a measurement result of the thermal history of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention. (a) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the region of interest without preheating. , (b) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the first preheated area of interest, and (c) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the second preheated area of interest. This is a graph showing .
Figure 13 is a diagram showing the results of measuring hardness distribution in a region of interest by a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a flowchart of a non-coaxial temperature distribution monitoring method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템이 적용된 3D 프린팅 장치의 사시도이다.Figure 1 is a perspective view of a 3D printing device to which a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention is applied.

3D 프린팅 장치(10)는 삼차원 형상을 구현하기 위한 전자적 정보를 입체화하는 장치로서, 수치제어 프로그램을 바탕으로 3차원 물체를 만들어내는 기계이다. 3D 프린팅 장치(10)는 모재(11)의 상측에 레이저부(13)를 구비하며, 레이저부(13)가 모재(11)의 상면에서 구현하고자 하는 삼차원 형상에 따라 레이저를 조사함으로써 적층물(2)을 쌓을 수 있다. 이때, 3D 프린팅 장치(10)는 제1 센서(12a) 내지 제4 센서(12d)가 구비를 구비할 수 있다. 이때, 제1 센서(12a)는 온/습도 트랜스미터로서 3D 프린팅 장치(10)의 재료인 파우더(1)의 온도 및 습도를 측정할 수 있다. 또한, 제2 센서(12b)는 압력 및 온/습도 트랜스미터로서 대기압과 대기의 온도 및 습도를 측정할 수 있다. 제3 센서(12c)는 열전대로서, 3D 프린팅 장치(10)의 적층 모재(11) 온도를 측정할 수 있다. 제4 센서(12d)는 CMOS로서, 3D 프린팅 장치(10)의 모재(11)에 적층되는 적층물(2)의 변형량을 측정할 수 있다.The 3D printing device 10 is a device that three-dimensionalizes electronic information to implement a three-dimensional shape, and is a machine that creates a three-dimensional object based on a numerical control program. The 3D printing device 10 is provided with a laser unit 13 on the upper side of the base material 11, and the laser unit 13 irradiates a laser according to the three-dimensional shape to be realized on the upper surface of the base material 11 to produce a laminate ( 2) can be stacked. At this time, the 3D printing device 10 may be provided with first sensors 12a to fourth sensors 12d. At this time, the first sensor 12a is a temperature/humidity transmitter that can measure the temperature and humidity of the powder 1, which is the material of the 3D printing device 10. Additionally, the second sensor 12b is a pressure and temperature/humidity transmitter that can measure atmospheric pressure and atmospheric temperature and humidity. The third sensor 12c is a thermocouple and can measure the temperature of the laminated base material 11 of the 3D printing device 10. The fourth sensor 12d is a CMOS and can measure the amount of deformation of the laminate 2 laminated on the base material 11 of the 3D printing device 10.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 개략적 구성도이다.Figure 2 is a schematic configuration diagram of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 카메라부(110)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention may include a camera unit 110.

카메라부(110)는 3D 프린팅 장치(10)의 레이저부(13)와 서로 다른 축에 위치할 수 있다. 이때, 카메라부(110)는 3D 프린팅 장치(10)의 모재(11)를 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 카메라부(110)는 모재(11)의 상면에 적층되는 적층물(2)에서 일정 거리가 이격되어 설치될 수 있다. 이때, 카메라부(110)는 적층물(2) 전체를 측정할 수 있다. 또한, 카메라부(110)는 적층물(2)보다 높은 위치에 구비되며, 적층물(2)을 촬영하는 각도가 예각(θ)을 가지도록 배치될 수 있다.The camera unit 110 may be located on a different axis from the laser unit 13 of the 3D printing device 10. At this time, the camera unit 110 may be arranged to face the base material 11 of the 3D printing device 10. Additionally, the camera unit 110 may be installed at a certain distance from the laminate 2 stacked on the upper surface of the base material 11. At this time, the camera unit 110 can measure the entire stack 2. Additionally, the camera unit 110 is provided at a higher position than the stacked structure 2, and may be arranged so that the angle at which the stacked structure 2 is photographed has an acute angle θ.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 카메라부(110)가 3D 프린팅 장치(10)의 레이저부(13)와 비동축으로 구비되어 3D 프린팅 장치(10)의 모재(11) 상면의 적층 영역 전체를 모니터링함으로써, 특정 국부적 형상은 물론이고 적층 영역의 전체의 촬영이 가능하므로 모니터링 가동 범위를 향상시켜 불량제품 검출의 정확성을 높일 수 있다.As such, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention has a camera unit 110 provided non-coaxially with the laser unit 13 of the 3D printing device 10, so that the 3D printing device ( By monitoring the entire laminated area on the upper surface of the base material 11 of 10), it is possible to capture not only specific local shapes but also the entire laminated area, thereby improving the monitoring operation range and increasing the accuracy of detecting defective products.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 블록도이다.Figure 3 is a block diagram of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 카메라부(110), 설정부(120), 저장부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 3, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention may include a camera unit 110, a setting unit 120, a storage unit 130, and a control unit 140. You can.

카메라부(110)는 3D 프린팅 장치(10)의 모재(11)를 향하도록 구비되어 모재(11)를 촬영할 수 있다. 일례로, 카메라부(110)는 IR 카메라일수 있다. 또한, 카메라부(110)는 3D 프린팅 장치(10)의 레이저부(13)와 비동축으로 촬영할 수 있다. 더욱이, 카메라부(110)는 설정된 취득 주파수에 따라 IR 이미지를 취득할 수 있다. 이때, 카메라부(110)는 IR 이미지의 픽셀 수, 취득 주파수 및 시간(초)의 곱인 저장 데이터 수의 IR 이미지를 취득할 수 있다.The camera unit 110 is provided to face the base material 11 of the 3D printing device 10 and can photograph the base material 11. For example, the camera unit 110 may be an IR camera. Additionally, the camera unit 110 can take pictures non-coaxially with the laser unit 13 of the 3D printing device 10. Furthermore, the camera unit 110 can acquire IR images according to a set acquisition frequency. At this time, the camera unit 110 may acquire an IR image of the number of stored data, which is the product of the number of pixels of the IR image, the acquisition frequency, and the time (seconds).

설정부(120)는 3D 프린팅 장치(10)의 레이저 가공 속도를 고려하여 IR 이미지의 취득 주파수를 설정할 수 있다. 즉, 설정부(120)는 3D 프린팅 장치(10)의 레이저 가공 속도를 고려하여 데이터 취득 속도를 설정할 수 있다. 일례로, 설정부(120)는 취득 주파수를 20~200Hz범위로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 설정부(120)는 DED 공정인 경우, 취득 주파수를 20~40Hz로 설정할 수 있다. 일례로, 설정부(120)는 키보드와 같은 입력장치 및 디스플레이와 같은 출력장치를 포함할 수 있다. 즉, 설정부(120)는 제어부(140)의 제어에 따라 디스플레이를 통해 설정항목을 제공하고, 키보드에 의한 입력에 따라 해당 항목을 설정할 수 있다.The setting unit 120 may set the acquisition frequency of the IR image in consideration of the laser processing speed of the 3D printing device 10. That is, the setting unit 120 can set the data acquisition speed in consideration of the laser processing speed of the 3D printing device 10. For example, the setting unit 120 can set the acquisition frequency in the range of 20 to 200 Hz. Preferably, the setting unit 120 may set the acquisition frequency to 20 to 40 Hz in the case of a DED process. For example, the setting unit 120 may include an input device such as a keyboard and an output device such as a display. That is, the setting unit 120 can provide setting items through the display under the control of the control unit 140 and set the items according to input by the keyboard.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 설정부의 디스플레이된 IR 이미지이다. Figure 8 is a displayed IR image of the setting unit of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 설정부(120)는 검사영역(A)의 영역 내에서 데이터를 취득하고자 하는 위치 및 수를 세부설정 할 수 있다. 바람직하게, 설정부(120)는 픽셀의 구조에 따라 사각형태의 모서리를 데이터 계측 절점으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 설정부(120)는 도 8에 도시된 바와 같이, 전체 검사영역(A) 중 격자형태에서 교차하는 각 교점을 관심영역(C)으로서, 온도분포 데이터를 계측하도록 설정할 수 있다.Referring to FIG. 8, the setting unit 120 can set in detail the location and number of data to be acquired within the inspection area (A). Preferably, the setting unit 120 may set the corners of a rectangular shape as data measurement nodes according to the structure of the pixel. Accordingly, as shown in FIG. 8, the setting unit 120 can set each intersection point that intersects in a grid form among the entire inspection area A to measure temperature distribution data as the area of interest C.

다시 도 3을 참조하면, 저장부(130)는 카메라부(110)에서 촬영된 IR 이미지와 온도분포가 저장될 수 있다. 이때, 저장부(130)는 제어부(140)에 의해 비동축으로 촬영된 카메라부(110)의 IR 이미지를 평면데이터로 수정한 이미지를 저장할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the storage unit 130 may store the IR image and temperature distribution captured by the camera unit 110. At this time, the storage unit 130 may store an image obtained by modifying the IR image of the camera unit 110 non-coaxially captured by the control unit 140 into planar data.

제어부(140)는 카메라부(110), 설정부(120) 및 저장부(130)와 통신적으로 연결되어 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(140)는 카메라부(110)에서 촬영된 IR 이미지를 기초로 레이저 가공의 온도분포를 모니터링 하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 카메라부(110)의 촬영 속도를 설정하여 촬영한 이미지를 통해 시간에 따른 온도분포를 모니터링 하도록 제어할 수 있다.The control unit 140 is communicatively connected to the camera unit 110, the setting unit 120, and the storage unit 130 to control the overall operation of the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100. At this time, the control unit 140 may be controlled to monitor the temperature distribution of laser processing based on the IR image captured by the camera unit 110. That is, the control unit 140 can set the shooting speed of the camera unit 110 and control it to monitor temperature distribution over time through the captured images.

제어부(140)는 추출부(141), 제거부(142), 변환부(143), 간소화부(144), 저장처리부(145), 가시화부(146) 및 산출부(147)를 포함할 수 있다.The control unit 140 may include an extraction unit 141, a removal unit 142, a conversion unit 143, a simplification unit 144, a storage processing unit 145, a visualization unit 146, and a calculation unit 147. there is.

추출부(141)는 취득된 IR 이미지에서 검사영역(A)을 추출할 수 있다. 즉, 추출부(141)는 카메라부(110)에 의해 촬영된 IR 이미지에서 모니터링 할 영역만을 선택할 수 있다. The extraction unit 141 may extract the inspection area (A) from the acquired IR image. That is, the extraction unit 141 can select only the area to be monitored from the IR image captured by the camera unit 110.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 비동축 측정 결과를 나타낸 도면으로서, (a)는 카메라부에 의해 측정된 영역을 나타낸 도면이고, (b)는 카메라부에 의해 측정된 영역에서 검사영역을 선별한 상태의 도면이다.Figure 4 is a diagram showing non-coaxial measurement results of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, where (a) is a diagram showing the area measured by the camera unit, and (b) is a diagram showing the area measured by the camera unit. This is a drawing showing the inspection area selected from the area measured by .

도 4를 참조하면, 카메라부(110)는 3D 프린팅 장치(10)의 모재(11)를 향해서 예각을 갖도록 배치되므로 도 4(a)와 같이 모재(11)와 함께 적층물(2) 전체가 촬영될 수 있다. 이때, 추출부(141)는 도 4(b)와 같이 검사영역(A)을 포함하는 일정한 범위를 추출할 수 있다. 이로 인해, 추출부(141)는 데이터 처리 용량 및 시간을 단축하고 사용자의 이해도를 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, the camera unit 110 is disposed at an acute angle toward the base material 11 of the 3D printing device 10, so that the entire laminate 2 together with the base material 11 is formed as shown in FIG. 4(a). can be filmed. At this time, the extraction unit 141 may extract a certain range including the inspection area A, as shown in FIG. 4(b). Because of this, the extraction unit 141 can reduce data processing capacity and time and improve user understanding.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 카메라부(110)가 촬영한 IR 이미지 중에 모니터링에 사용될 검사영역(A)에 해당하는 픽셀을 선택함으로써, 데이터 처리 용량 및 시간을 단축하므로 데이터의 간소화 및 작업의 신속성을 향상시킬 수 있다.As such, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention selects a pixel corresponding to the inspection area (A) to be used for monitoring among the IR images captured by the camera unit 110, thereby providing data By reducing processing capacity and time, data simplification and work speed can be improved.

다시 도 3를 참조하면, 제거부(142)는 취득된 IR 이미지에서 추출부(141)에 의해 추출된 검사영역(A)을 제외한 노이즈영역(B)을 제거할 수 있다. 즉, 제거부(142)는 취득된 IR 이미지의 검사영역(A) 중 불필요한 영역을 제거할 수 있다. 이로 인해, 제거부(142)는 데이터 처리 용량 및 시간을 단축할 수 있다. Referring again to FIG. 3, the removal unit 142 may remove the noise area (B) excluding the inspection area (A) extracted by the extraction unit 141 from the acquired IR image. That is, the removal unit 142 can remove unnecessary areas from the inspection area A of the acquired IR image. Because of this, the removal unit 142 can reduce data processing capacity and time.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 측정된 IR 이미지이다.Figure 5 is a measured IR image of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제어부(140)의 제거부(142)는 IR이미지에서 검사영역(A)을 제외한 노이즈영역(B)을 제거할 수 있다. 이때, IR 이미지에서 검사영역(A) 내 노란색 부분은 3D 프린팅 장치(10)의 레이저부(13)에 의해 적층되는 적층물(2)에서 방출되는 열복사를 감지하여 시각화한 부분일 수 있다.Referring to FIG. 5, the removal unit 142 of the control unit 140 can remove the noise area (B) excluding the inspection area (A) from the IR image. At this time, the yellow part in the inspection area (A) in the IR image may be a part visualized by detecting thermal radiation emitted from the laminate 2 laminated by the laser unit 13 of the 3D printing device 10.

다시 도 3를 참조하면, 변환부(143)는 노이즈영역(B)이 제거된 IR 이미지에 대한 좌표를 변환할 수 있다. 즉, 변환부(143)는 비동축으로 측정됨에 따라 발생하는 데이터 평면과 공정 평면을 일치시키기 위해 좌표계 변환할 수 있다. 이때, 변환부(143)는 설정된 비동축 촬영 각도, 촬영 거리, 검사영역(A)의 크기를 기초로 오일러 공식 및 삼각함수를 이용하여 좌표계를 변환할 수 있다. 또한, 변환부(143)는 적층물(2)의 형상이 단순하고, 명확한 공작물의 기준점이 있을 경우, 가로와 세로의 형상비를 이용하여 평면 데이터로 변환할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the conversion unit 143 may convert the coordinates of the IR image from which the noise area (B) has been removed. That is, the conversion unit 143 can convert the coordinate system to match the data plane generated as a result of non-coaxial measurement and the process plane. At this time, the conversion unit 143 may convert the coordinate system using Euler's formula and trigonometric functions based on the set non-coaxial shooting angle, shooting distance, and size of the inspection area (A). Additionally, if the shape of the stacked product 2 is simple and there is a clear reference point for the workpiece, the conversion unit 143 can convert it into planar data using the horizontal and vertical aspect ratio.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 검사영역의 좌표 변환의 일례로서, (a)는 측정된 데이터 좌표계와 IR 이미지이고, (b)는 (a)의 변환된 좌표계와 변환 이미지이다.Figure 6 is an example of coordinate transformation of the inspection area of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, where (a) is the measured data coordinate system and IR image, and (b) is the transformation of (a) It is a coordinate system and transformed image.

도 6을 참조하면, 측정 좌표계는 도 6(a)의 상측 그림과 같이, x축과 y축으로 이루어질 수 있다. 또한, 데이터 좌표계는 x'축과 y'축으로 이루어질 수 있다. 이때, 카메라부(110)는 3D 프린팅 장치(10)의 모재(11)를 향하는 예각만큼 기울어진 데이터 좌표계를 가질 수 있다. 즉, 카메라부(110)는 도 6(a)의 하측 그림과 같이 기울어진 형상의 검사영역(A)을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, the measurement coordinate system may consist of an x-axis and a y-axis, as shown in the upper part of FIG. 6(a). Additionally, the data coordinate system may consist of an x' axis and a y' axis. At this time, the camera unit 110 may have a data coordinate system inclined by an acute angle toward the base material 11 of the 3D printing device 10. That is, the camera unit 110 may have an inspection area A with an inclined shape as shown in the lower part of FIG. 6(a).

이때, 변환부(143)는 도 6(b)의 상측 그림과 같이, x축과 x'축 및 y축과 y'축의 좌표가 동일한 평면 데이터로 변환할 수 있다. 이때, 변환부(143)는 카메라부(110)와 모재(11)의 예각, 이격된 거리, 검사영역(A)의 치수를 오일러 정리 및 삼각함수를 이용하여 측정하여 변환할 수 있다.At this time, the conversion unit 143 can convert the coordinates of the x-axis and x'-axis and y-axis and y'-axis into planar data, as shown in the upper picture of FIG. At this time, the conversion unit 143 can measure and convert the acute angle, the distance between the camera unit 110 and the base material 11, and the dimensions of the inspection area (A) using Euler's theorem and trigonometric functions.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 검사영역의 좌표 변환의 다른 예로서, (a)는 측정된 형상비와 IR 이미지이고, (b)는 (a)의 형상비를 통해 변환된 이미지이다.Figure 7 is another example of coordinate transformation of the inspection area of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, where (a) is the measured aspect ratio and IR image, and (b) is the aspect ratio of (a). This is an image converted through .

도 7을 참조하면, 검사영역(A)은 도 7(a)와 같이, 형상이 단순하고 명확한 기준점이 있을 경우, 도 7(b)와 같이, 가로와 세로의 형상비를 이용하여 평면 데이터로 변환할 수 있다. 즉, 변환부(143)는 검사영역(A)의 X1, X2, Y1 및 Y2 치수를 알고 있을 경우 형상비를 통해 검사영역(A)의 좌표를 간단하게 변환 가능할 수 있다.Referring to Figure 7, when the inspection area (A) has a simple shape and a clear reference point, as shown in Figure 7(a), it is converted to planar data using the horizontal and vertical aspect ratio, as shown in Figure 7(b). can do. That is, if the conversion unit 143 knows the X1,

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 카메라부(110) 및 3D 프린팅 장치(10)의 레이저부(13)가 비동축으로 구비된 상태에서 측정됨에 따라 발생하는 데이터 평면과 공정 평면의 불균형을 일치시키기 위해 데이터 좌표를 변환시킴으로써, 측정된 좌표와 산출하기 위한 측정 데이터 좌표가 동일하므로 정확한 모니터링 결과를 측정할 수 있다.As such, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention is measured in a state in which the camera unit 110 and the laser unit 13 of the 3D printing device 10 are provided non-coaxially. By converting the data coordinates to match the imbalance between the data plane and the process plane that occurs, the measured coordinates and the measured data coordinates to be calculated are the same, so accurate monitoring results can be measured.

다시 도 3를 참조하면, 간소화부(144)는 좌표가 변환된 IR 이미지에서 관심영역(C)을 설정하여 데이터를 간소화할 수 있다. 즉, 간소화부(144)는 데이터 평면으로 변환된 IR 이미지의 검사영역(A)에서 데이터 취득 위치 및 수를 세부 설정하여 데이터 수를 요약할 수 있다. 또한, 데이터 취득 위치는 픽셀의 크기에 따라 격자형태일 수 있다. 이때, 데이터 취득 위치는 레이저 가공에 따른 적층물(2)의 적층 경로와 매칭하여 데이터가 계측될 수 있다.Referring again to FIG. 3, the simplification unit 144 may simplify data by setting a region of interest (C) in the IR image whose coordinates have been converted. That is, the simplification unit 144 can summarize the number of data by setting the location and number of data acquisition in detail in the inspection area (A) of the IR image converted to the data plane. Additionally, the data acquisition location may be in the form of a grid depending on the size of the pixel. At this time, the data acquisition position can be measured by matching the stacking path of the laminate 2 according to laser processing.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 적층 경로와 관심영역 매칭에 의한 데이터 간소화를 나타낸 도면이다.Figure 9 is a diagram showing data simplification by matching the stacking path and region of interest of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 간소화부(144)는 설정부(120)에 의해 설정된 관심영역(C)의 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 간소화부(144)는 3D 프린팅 장치(10)의 적층경로에 의해 지그재그 형상으로 각 교점의 온도분포 데이터를 계측할 수 있다. 이에 의해, 간소화부(144)는 시간에 따른 각 교점의 온도분포 데이터를 계측할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the simplification unit 144 may acquire data of the region of interest (C) set by the setting unit 120. At this time, the simplified unit 144 can measure temperature distribution data at each intersection in a zigzag shape according to the stacking path of the 3D printing device 10. As a result, the simplification unit 144 can measure temperature distribution data at each intersection over time.

다시 도 3를 참조하면, 저장처리부(145)는 시간에 따른 관심영역(C) 내의 온도분포 데이터를 저장할 수 있다. 즉, 저장처리부(145)는 적층 경로에 따라 가공되는 적층물(2)의 시간에 따른 온도분포 데이터를 저장부(130)에 저장할 수 있다. Referring again to FIG. 3, the storage processing unit 145 may store temperature distribution data within the region of interest C over time. That is, the storage processing unit 145 may store temperature distribution data over time of the laminate 2 processed along the lamination path in the storage unit 130 .

도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 시간에 따른 검사체적 내 온도분포표를 나타낸 도면이다.Figure 10 is a diagram showing a temperature distribution table within the inspection volume over time of the non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 저장처리부(145)는 간소화부(144)에 의해 간소화된 시간에 따른 온도분포 데이터를 저장부(130)에 저장할 수 있다. 즉, 저장부(130)는 저장되는 데이터 수가 전체 촬영 이미지 중에서 관심영역(C)으로 간소화될 수 있다. 이로 인해, 저장처리부(145)는 전체 IR 이미지 중의 일부를 RAW DATA로서 저장할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the storage processing unit 145 may store temperature distribution data according to time simplified by the simplification unit 144 in the storage unit 130 . That is, the storage unit 130 can simplify the number of stored data into a region of interest (C) among all captured images. Because of this, the storage processing unit 145 can store a portion of all IR images as RAW DATA.

다시 도 3를 참조하면, 가시화부(146)는 저장된 온도분포 데이터를 가시화할 수 있다. 이때, 가시화부(146)는 시간에 따른 저장된 온도분포 데이터를 영상으로 가시화할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the visualization unit 146 can visualize the stored temperature distribution data. At this time, the visualization unit 146 can visualize the stored temperature distribution data over time as an image.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 측정 결과로서, (a)는 예열 없는 상태에서 가시화된 온도분포 데이터의 시간에 따른 위치변화를 나타낸 도면이고, (b)는 예열을 한 상태에서 가시화된 온도분포 데이터의 시간에 따른 위치변화를 나타낸 도면이다.Figure 11 is a measurement result of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention, (a) is a diagram showing the positional change of temperature distribution data visualized in a state without preheating over time, (b) is a diagram showing the change in position of the temperature distribution data visualized during preheating over time.

도 11을 참조하면, 도 11(a)는 예열 없는 상태에서 가시화된 온도분포 데이터의 시간에 따른 위치변화를 나타낸 도면으로 0.5초, 2초 및 4초에서의 3D 프린팅 적층 위치에 따른 온도분포를 확인할 수 있다. 이때, 온도분포는 현재 위치에서 가장 높은 온도를 보임과 동시에 지나온 적층 구간의 온도 분포도 나타날 수 있다. 다른 예로, 도 11(b)는 예열을 한 상태에서 가시화된 온도분포 데이터의 시간에 따른 위치변화를 나타낸 도면으로 도 11(a)보다 더 넓은 범위에 온도 분포를 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 11, FIG. 11(a) is a diagram showing the change in position of temperature distribution data visualized in a state without preheating over time, showing the temperature distribution according to the 3D printing lamination position at 0.5 seconds, 2 seconds, and 4 seconds. You can check it. At this time, the temperature distribution may show the highest temperature at the current location, and at the same time, the temperature distribution of the past lamination section may also appear. As another example, Figure 11(b) is a diagram showing the change in position of temperature distribution data visualized in a preheated state over time, and can show the temperature distribution over a wider range than Figure 11(a).

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 서멀 히스토리의 측정 결과로서, (a)는 예열 없이 관심영역의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프이고, (b)는 1차 예열한 관심영역의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프이고, (c)는 2차 예열한 관심영역의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 12 is a measurement result of the thermal history of a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention. (a) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the region of interest without preheating. , (b) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the first preheated area of interest, and (c) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the second preheated area of interest. This is a graph showing .

도 12를 참조하면, 도 12(a)는 예열 없이 관심영역(C)의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프로서, 시간에 따른 각 교점에서 측정되는 온도가 가파른 기울기를 가질 수 있다. 즉, 온도분포는 적층 시에 가장 높아지고 3D 프린팅 장치(10)의 다른 위치로 이동함에 따라 빠른 시간내에 온도가 내려갈 수 있다.Referring to FIG. 12, FIG. 12(a) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the region of interest (C) without preheating. The temperature measured at each intersection over time has a steep slope. You can. That is, the temperature distribution is highest during lamination, and the temperature can quickly decrease as it moves to another location in the 3D printing device 10.

또한, 도 12(b)는 1차 예열한 관심영역(C)의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프로서, 시간에 따른 각 교점에서 측정되는 온도의 기울기가 도 12(a)보다는 완만하게 나타날 수 있다. 즉, 온도분포는 적층 시에 가장 높아지고 도 12(a)보다 온도가 내려가는데 경과되는 시간이 길어질 수 있다.In addition, Figure 12(b) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the first preheated region of interest (C), and the slope of the temperature measured at each intersection over time is shown in Figure 12(a). ) may appear more gently than that. That is, the temperature distribution becomes highest during lamination, and the time elapsed for the temperature to drop may be longer than in Figure 12(a).

또한, 도 12(c)는 2차 예열한 관심영역(C)의 각 지점에서 측정된 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸 그래프로서, 시간에 따른 각 교점에서 측정되는 온도의 기울기가 도 12(b)보다는 완만하게 나타날 수 있다. 즉, 온도분포는 적층 시에 가장 높아지고 도 12(b)보다 온도가 내려가는데 경과되는 시간이 길어질 수 있다.In addition, Figure 12(c) is a graph showing the change in temperature over time measured at each point of the secondary preheated region of interest (C), and the slope of the temperature measured at each intersection over time is shown in Figure 12(b). ) may appear more gently than that. That is, the temperature distribution becomes highest during lamination, and the time elapsed for the temperature to drop may be longer than in Figure 12(b).

다시 도 3를 참조하면, 산출부(147)는 저장된 온도분포를 기초로 열 이력을 산출할 수 있다. 즉, 산출부(147)는 간소화되어 저장된 온도분포 데이터를 기초로 시간에 따른 온도분포를 산출할 수 있다. 이로 인해, 산출부(147)는 시간에 따른 데이터가 계측되는 지점에서의 열 이력을 산출할 수 있다. 또한, 산출부(147)는 열 이력의 산출을 통해 적층 제품의 불량을 검출할 수 있다. 더욱이, 산출부(147)는 실시간 물성예측 등 온도데이터를 기반으로 분석할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the calculation unit 147 may calculate the heat history based on the stored temperature distribution. That is, the calculation unit 147 can calculate the temperature distribution over time based on simplified and stored temperature distribution data. Because of this, the calculation unit 147 can calculate the heat history at the point where data over time is measured. Additionally, the calculation unit 147 can detect defects in the laminated product through calculation of the heat history. Moreover, the calculation unit 147 can analyze based on temperature data, such as real-time prediction of physical properties.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템의 관심영역의 경도 분포 측정 결과를 나타낸 도면이다.Figure 13 is a diagram showing the results of measuring hardness distribution in a region of interest by a non-coaxial temperature distribution monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 산출부(147)는 관심영역(C)의 경도 분포를 측정할 수 있다. 또한, 경도분포는 온도분포 변화를 나타내는 그래프에서의 기울기가 콜링 레이트가 될 수 있다. 이때, 경도분포는 경도가 높은 부분과 낮은 부분을 시편 단위, 제품 단위로 볼 수 있다. 즉, 경도분포는 열 이력을 통해 경도 분포를 해석할 수 있다.Referring to FIG. 13, the calculation unit 147 can measure the hardness distribution of the region of interest (C). Additionally, for the hardness distribution, the slope of the graph showing the change in temperature distribution can be the calling rate. At this time, the hardness distribution can be viewed on a specimen and product basis with parts with high hardness and parts with low hardness. In other words, the hardness distribution can be interpreted through thermal history.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 제어부(140)의 산출부(147)가 시간에 따른 온도분포를 측정하여 열 이력을 직관적으로 산출함으로써, 측정한 데이터에 관하여 사용자가 이해하기 쉽고 간편하여 정보수집의 편리성을 향상시킬 수 있다.As such, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention has the calculation unit 147 of the control unit 140 measure the temperature distribution over time and intuitively calculate the heat history, It is easy and convenient for users to understand the data, thereby improving the convenience of information collection.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동축식 온도분포 모니터링 방법의 순서도이다.Figure 14 is a flowchart of a non-coaxial temperature distribution monitoring method according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 비동축식 온도분포 모니터링 방법(200)은 취득 주파수 설정 단계(S201), IR 이미지 취득 단계(S202), 검사영역(A) 선택 단계(S203), 노이즈영역(B) 제거 단계(S204), IR 이미지 좌표 변환 단계(S205), 데이터 간소화 단계(S206), 온도분포 저장 단계(S207), 온도분포 가시화 단계(S208) 및 열 이력 산출 단계(S209)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14, the non-coaxial temperature distribution monitoring method 200 includes an acquisition frequency setting step (S201), an IR image acquisition step (S202), an inspection area (A) selection step (S203), and a noise area (B) removal. It may include a step (S204), an IR image coordinate conversion step (S205), a data simplification step (S206), a temperature distribution storage step (S207), a temperature distribution visualization step (S208), and a heat history calculation step (S209).

보다 구체적으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 IR 이미지를 취득하기 위한 주파수를 설정한다(단계 S201). 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 3D 프린팅 장치(10)의 레이저 가공 속도를 고려하여 IR 이미지의 취득 주파수를 설정할 수 있다. 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 3D 프린팅 장치(10)의 레이저 가공 속도를 고려하여 데이터 취득 속도를 설정할 수 있다. 일례로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 취득 주파수를 20~200Hz범위로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 DED 공정인 경우, 취득 주파수를 20~40Hz로 설정할 수 있다. More specifically, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 sets a frequency for acquiring an IR image (step S201). The non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can set the acquisition frequency of the IR image by considering the laser processing speed of the 3D printing device 10. That is, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can set the data acquisition speed in consideration of the laser processing speed of the 3D printing device 10. For example, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can set the acquisition frequency in the range of 20 to 200 Hz. Preferably, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 may set the acquisition frequency to 20 to 40 Hz in the case of a DED process.

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 설정된 주파수에 따라 IR 이미지를 취득한다(단계 S202). 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 3D 프린팅 장치(10)의 모재(11)를 향하도록 구비되어 모재(11)를 촬영할 수 있다. 또한, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 3D 프린팅 장치(10)의 레이저부(13)와 비동축으로 촬영할 수 있다. 더욱이, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 설정된 취득 주파수에 따라 IR 이미지를 취득할 수 있다. 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 IR 이미지의 픽셀 수, 취득 주파수 및 시간(초)의 곱인 저장 데이터 수의 IR 이미지를 취득할 수 있다.Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 acquires an IR image according to the set frequency (step S202). At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 is provided to face the base material 11 of the 3D printing device 10 and can photograph the base material 11. Additionally, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can take images non-coaxially with the laser unit 13 of the 3D printing device 10. Moreover, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can acquire IR images according to a set acquisition frequency. At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 may acquire an IR image with the number of stored data being the product of the number of pixels of the IR image, the acquisition frequency, and the time (seconds).

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 검사영역(A)을 선택한다(단계 S203). 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 취득된 IR 이미지에서 검사영역(A)을 추출할 수 있다. 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 카메라부(110)에 의해 촬영된 IR 이미지에서 모니터링 할 영역만을 선택할 수 있다. 이로 인해, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 데이터 처리 용량 및 시간을 단축하고 사용자의 이해도를 향상시킬 수 있다.Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 selects the inspection area A (step S203). At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can extract the inspection area (A) from the acquired IR image. That is, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can select only the area to be monitored from the IR image captured by the camera unit 110. Because of this, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can reduce data processing capacity and time and improve user understanding.

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 선택된 검사영역(A)에서 노이즈영역(B)을 제거한다(단계 S204). 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 취득된 IR 이미지에서 검사영역(A)을 제외한 노이즈영역(B)을 제거할 수 있다. 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 취득된 IR 이미지의 검사영역(A) 중 불필요한 영역을 제거할 수 있다. 이로 인해, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 데이터 처리 용량 및 시간을 단축할 수 있다. Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 removes the noise area (B) from the selected inspection area (A) (step S204). At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can remove the noise area (B) excluding the inspection area (A) from the acquired IR image. In other words, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can remove unnecessary areas from the inspection area (A) of the acquired IR image. Because of this, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can reduce data processing capacity and time.

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 노이즈영역(B)이 제거된 검사영역(A)의 IR 이미지의 좌표를 변환한다(단계 S205). 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 노이즈영역(B)이 제거된 IR 이미지에 대한 좌표를 변환할 수 있다. 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 비동축으로 측정됨에 따라 발생하는 데이터 평면과 공정 평면을 일치시키기 위해 좌표계 변환할 수 있다. 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 카메라부(110)와 모재(11)의 예각, 이격된 거리, 검사영역(A)의 치수를 오일러 정리 및 삼각함수를 이용하여 측정하여 변환할 수 있다. 또한, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 검사영역(A)의 형상이 단순하고 명확한 기준점이 있을 경우, 가로와 세로의 형상비를 이용하여 평면 데이터로 변환할 수 있다. 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 검사영역(A)의 치수를 알고 있을 경우 형상비를 통해 검사영역(A)의 좌표를 간단하게 변환 가능할 수 있다.Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 converts the coordinates of the IR image of the inspection area (A) from which the noise area (B) has been removed (step S205). At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can convert the coordinates of the IR image from which the noise area (B) has been removed. That is, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can transform the coordinate system to match the data plane generated as a result of non-coaxial measurement and the process plane. At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 measures and converts the acute angle of the camera unit 110 and the base material 11, the distance apart, and the dimensions of the inspection area (A) using Euler's theorem and trigonometric functions. You can. In addition, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can convert the inspection area A into planar data using the horizontal and vertical aspect ratio when the shape of the inspection area A is simple and there is a clear reference point. That is, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can easily convert the coordinates of the inspection area (A) through the aspect ratio when the dimensions of the inspection area (A) are known.

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 검사영역(A) 중 설정된 관심영역(C)에서 데이터를 계측하여 데이터를 간소화한다(단계 S206). 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 좌표가 변환된 IR 이미지에서 관심영역(C)을 설정하여 데이터를 간소화할 수 있다. 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 데이터 평면으로 변환된 IR 이미지의 검사영역(A)에서 데이터 취득 위치 및 수를 세부 설정하여 데이터 수를 요약할 수 있다. 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 데이터 취득 위치에서 레이저 가공에 따른 적층물(2)의 적층 경로와 매칭하여 데이터가 계측될 수 있다. 이에 의해, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 데이터 용량을 간소화할 수 있다.Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 simplifies the data by measuring data in the area of interest (C) set among the inspection area (A) (step S206). At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can simplify data by setting a region of interest (C) in the IR image whose coordinates have been converted. That is, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can summarize the number of data by setting the location and number of data acquisition in detail in the inspection area (A) of the IR image converted to the data plane. At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can measure data by matching the stacking path of the stack 2 according to laser processing at the data acquisition location. As a result, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can simplify data capacity.

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 시간에 따른 온도분포를 저장한다(단계 S207). 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 시간에 따른 관심영역(C) 내의 온도분포 데이터를 저장할 수 있다. 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 적층 경로에 따라 가공되는 적층물(2)의 시간에 따른 온도분포 데이터를 저장부(130)에 저장할 수 있다. 이로 인해, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 저장되는 데이터 수가 전체 촬영 이미지 중에서 관심영역(C)으로 간소화될 수 있다. Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 stores the temperature distribution over time (step S207). The non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can store temperature distribution data within the region of interest (C) over time. That is, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can store temperature distribution data over time of the laminate 2 processed along the lamination path in the storage unit 130. Because of this, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can simplify the number of stored data to a region of interest (C) among all captured images.

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 시간에 따른 온도분포를 가시화한다(단계 S208). 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 저장된 온도분포 데이터를 가시화할 수 있다. 이때, 가시화부(146)는 시간에 따른 저장된 온도분포 데이터를 영상으로 가시화할 수 있다. 일례로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 0.5초, 2초 및 4초 등의 시간에 따른 프린팅 적층 위치의 온도분포를 확인할 수 있다. 이때, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 현재 위치에서 가장 높은 온도를 보임과 동시에 지나온 적층 구간의 온도 분포도 나타날 수 있다. 다른 예로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 예열을 한 상태에서 가시화된 온도분포 데이터의 시간에 따른 위치변화를 측정하여 예열하지 않은 상태보다 더 넓은 범위에 온도 분포를 나타낼 수 있다. Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 visualizes the temperature distribution over time (step S208). At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can visualize the stored temperature distribution data. At this time, the visualization unit 146 can visualize the stored temperature distribution data over time as an image. For example, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can check the temperature distribution of the printing lamination position according to times such as 0.5 seconds, 2 seconds, and 4 seconds. At this time, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can display the highest temperature at the current location and at the same time display the temperature distribution of the passed lamination section. As another example, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can measure the positional change of visualized temperature distribution data over time in a preheated state and display the temperature distribution over a wider range than in a non-preheated state.

다음으로, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 저장된 온도분포를 기초로 열 이력을 산출한다(단계 S209). 즉, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 간소화되어 저장된 온도분포 데이터를 기초로 시간에 따른 온도분포를 산출할 수 있다. 이로 인해, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 시간에 따른 데이터가 계측되는 지점에서의 열 이력을 산출할 수 있다. 또한, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 열 이력의 산출을 통해 적층 제품의 불량을 검출할 수 있다. 더욱이, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 실시간 물성예측 등 온도데이터를 기반으로 분석할 수 있다. 아울러, 비동축식 온도분포 모니터링 시스템(100)은 관심영역(C)의 경도 분포를 측정할 수 있다.Next, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 calculates thermal history based on the stored temperature distribution (step S209). In other words, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can calculate the temperature distribution over time based on simplified and stored temperature distribution data. Because of this, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can calculate the heat history at the point where data over time is measured. Additionally, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can detect defects in laminated products through calculation of heat history. Moreover, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can perform analysis based on temperature data, such as real-time prediction of physical properties. In addition, the non-coaxial temperature distribution monitoring system 100 can measure the hardness distribution of the region of interest (C).

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , other embodiments can be easily proposed by change, deletion, addition, etc., but this will also be said to be within the scope of the present invention.

100 : 비동축식 온도분포 모니터링 시스템 110 : 카메라부
120 : 설정부 130 : 저장부
140 : 제어부 141 : 추출부
142 : 제거부 143 : 변환부
144 : 간소화부 145 : 저장처리부
146 : 가시화부 147 : 산출부
1 : 파우더 2 : 적층물
10 : 3D 프린팅 장치 11 : 모재
12 : 센서부 + 12a : 제1 센서
12b : 제2 센서 12c : 제3 센서
12d : 제4 센서 13 : 레이저부
13a : 적층 헤드 A : 검사영역
B : 노이즈영역 C : 관심영역
M : 모재 이미지 R : 레이저 조사지점100: Non-coaxial temperature distribution monitoring system 110: Camera unit
120: setting unit 130: storage unit
140: control unit 141: extraction unit
142: removal unit 143: conversion unit
144: Simplification unit 145: Storage processing unit
146: visualization unit 147: calculation unit
1: Powder 2: Laminate
10: 3D printing device 11: base material
12: sensor unit + 12a: first sensor
12b: second sensor 12c: third sensor
12d: fourth sensor 13: laser unit
13a: Lamination head A: Inspection area
B: Noise area C: Area of interest
M: Base material image R: Laser irradiation point

Claims (16)

3D 프린팅 장치의 모재를 향하도록 구비되어 상기 모재를 촬영하는 카메라부;
3D 프린팅 장치의 레이저 가공 속도를 고려하여 IR 이미지의 취득 주파수를 설정하는 설정부;
상기 카메라부에서 촬영된 IR 이미지를 기초로 상기 레이저 가공의 온도분포를 모니터링하도록 제어하는 제어부; 및
상기 카메라부에서 촬영된 IR 이미지와 상기 온도분포가 저장되는 저장부;
를 포함하고,
상기 카메라는 상기 3D 프린팅 장치의 레이저부와 비동축으로 촬영하여 상기 설정된 취득 주파수에 따라 IR 이미지를 취득하고,
상기 제어부는,
상기 취득된 IR 이미지에서 검사영역을 선택하는 추출부;
상기 취득된 IR 이미지에서 상기 선택된 검사영역을 제외한 노이즈영역을 제거하는 제거부;
상기 노이즈영역이 제거된 IR 이미지에 대한 좌표를 변환하는 변환부;
상기 좌표가 변환된 IR 이미지에서 관심영역을 설정하여 데이터를 간소화하는 간소화부;
시간에 따른 상기 관심영역 내의 온도분포를 저장하는 저장처리부;
상기 저장된 온도분포를 가시화하는 가시화부;
상기 저장된 온도분포를 기초로 열 이력을 산출하는 산출부;
를 포함하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.A camera unit provided to face the base material of the 3D printing device to photograph the base material;
A setting unit that sets the acquisition frequency of the IR image in consideration of the laser processing speed of the 3D printing device;
A control unit that controls to monitor the temperature distribution of the laser processing based on the IR image captured by the camera unit; and
a storage unit that stores the IR image captured by the camera unit and the temperature distribution;
Including,
The camera acquires an IR image according to the set acquisition frequency by shooting non-coaxially with the laser unit of the 3D printing device,
The control unit,
an extraction unit that selects an inspection area from the acquired IR image;
a removal unit that removes noise areas excluding the selected inspection area from the acquired IR image;
a conversion unit that converts coordinates of the IR image from which the noise area has been removed;
a simplification unit that simplifies data by setting a region of interest in the IR image whose coordinates have been converted;
a storage processing unit that stores temperature distribution within the region of interest over time;
a visualization unit that visualizes the stored temperature distribution;
a calculation unit that calculates heat history based on the stored temperature distribution;
A non-coaxial temperature distribution monitoring system including. 제1 항에 있어서,
상기 설정부는 상기 취득 주파수를 20~200HZ범위로 설정하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.According to claim 1,
A non-coaxial temperature distribution monitoring system in which the setting unit sets the acquisition frequency in the range of 20 to 200 HZ. 제2 항에 있어서,
상기 설정부는 DED 공정인 경우, 상기 취득 주파수를 20~40HZ로 설정하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.According to clause 2,
A non-coaxial temperature distribution monitoring system in which the setting unit sets the acquisition frequency to 20 to 40 HZ in the case of a DED process. 제1 항에 있어서,
상기 카메라부는 상기 IR 이미지의 픽셀 수, 상기 취득 주파수 및 시간(초)의 곱인 저장 데이터 수의 상기 IR 이미지를 취득하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.According to claim 1,
A non-coaxial temperature distribution monitoring system in which the camera unit acquires the IR image of the number of stored data that is the product of the number of pixels of the IR image, the acquisition frequency, and the time (seconds). 제1 항에 있어서,
상기 변환부는 설정된 비동축 촬영 각도, 촬영 거리, 상기 검사영역의 크기를 기초로 오일러 공식 및 삼각함수를 이용하여 좌표계를 변환하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.According to claim 1,
The conversion unit is a non-coaxial temperature distribution monitoring system that converts the coordinate system using Euler's formula and trigonometric functions based on the set non-coaxial shooting angle, shooting distance, and size of the inspection area. 제1 항에 있어서,
상기 변환부는 가로와 세로의 형상비를 이용하여 평면 데이터로 변환하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.According to claim 1,
The conversion unit is a non-coaxial temperature distribution monitoring system that converts planar data using the horizontal and vertical aspect ratio. 제1 항에 있어서,
상기 간소화부는 상기 레이저 가공에 따른 적층물의 적층 경로와 상기 설정된 관심영역을 매칭하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.According to claim 1,
The simplified unit is a non-coaxial temperature distribution monitoring system that matches the stacking path of the laminate according to the laser processing and the set region of interest. 제1 항에 있어서,
상기 가시화부는 상기 온도분포를 기초로 상기 관심영역에 대한 경도 분포를 산출하는 비동축식 온도분포 모니터링 시스템.According to claim 1,
A non-coaxial temperature distribution monitoring system in which the visualization unit calculates a hardness distribution for the region of interest based on the temperature distribution. 레이저 가공 속도를 고려하여 IR 이미지의 취득 주파수를 설정하는 단계;
카메라부를 이용해 상기 레이저 가공 동작을 비동축으로 촬영하여 상기 설정된 취득 주파수에 따라 IR 이미지를 취득하는 단계;
상기 취득된 IR 이미지에서 검사영역을 선택하는 단계;
상기 취득된 IR 이미지에서 상기 선택된 검사영역을 제외한 노이즈영역을 제거하는 단계;
상기 노이즈영역이 제거된 IR 이미지에 대한 좌표를 변환하는 단계;
상기 좌표가 변환된 IR 이미지에서 관심영역을 설정하여 데이터를 간소화하는 단계;
시간에 따른 상기 관심영역 내의 온도분포를 저장하는 단계;
상기 저장된 온도분포를 가시화하는 단계;
상기 저장된 온도분포를 기초로 열이력을 산출하는 단계;
를 포함하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.Setting the acquisition frequency of the IR image in consideration of the laser processing speed;
Non-coaxially photographing the laser processing operation using a camera unit to acquire an IR image according to the set acquisition frequency;
selecting an inspection area from the acquired IR image;
removing noise areas excluding the selected inspection area from the acquired IR image;
Converting coordinates of the IR image from which the noise area has been removed;
Simplifying data by setting a region of interest in the IR image whose coordinates have been converted;
storing temperature distribution within the region of interest over time;
Visualizing the stored temperature distribution;
Calculating thermal history based on the stored temperature distribution;
Non-coaxial temperature distribution monitoring method including. 제9 항에 있어서,
상기 설정하는 단계는 상기 취득 주파수를 20~200HZ범위로 설정하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.According to clause 9,
The setting step is a non-coaxial temperature distribution monitoring method in which the acquisition frequency is set in the range of 20 to 200 HZ. 제10 항에 있어서,
상기 설정하는 단계는 DED 공정인 경우, 상기 취득 주파수를 20~40HZ로 설정하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.According to claim 10,
When the setting step is a DED process, a non-coaxial temperature distribution monitoring method in which the acquisition frequency is set to 20 to 40 HZ. 제9 항에 있어서,
상기 취득하는 단계는 상기 IR 이미지의 픽셀 수, 상기 취득 주파수 및 시간(초)의 곱인 저장 데이터 수의 IR 이미지를 취득하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.According to clause 9,
The acquiring step is a non-coaxial temperature distribution monitoring method of acquiring an IR image of the number of stored data that is a product of the number of pixels of the IR image, the acquisition frequency, and the time (seconds). 제9 항에 있어서,
상기 좌표를 변환하는 단계는 설정된 비동축 촬영 각도, 촬영 거리, 상기 및 검사영역의 크기를 기초로, 오일러 공식 및 삼각함수를 이용하여 좌표계를 변환하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.According to clause 9,
The step of converting the coordinates is a non-coaxial temperature distribution monitoring method that converts the coordinate system using Euler's formula and trigonometric functions based on the set non-coaxial shooting angle, shooting distance, and size of the inspection area. 제13 항에 있어서,
상기 좌표를 변환하는 단계는 가로와 세로의 형상비를 이용하여 평면 데이터로 변환하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.According to claim 13,
The step of converting the coordinates is a non-coaxial temperature distribution monitoring method that converts the coordinates into planar data using the horizontal and vertical aspect ratio. 제9 항에 있어서,
상기 데이터를 간소화하는 단계는 상기 레이저 가공에 따른 적층물의 적층 경로와 상기 설정된 관심영역을 매칭하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.According to clause 9,
The step of simplifying the data is a non-coaxial temperature distribution monitoring method that matches the stacking path of the laminate according to the laser processing and the set region of interest. 제9 항에 있어서,
상기 가시화 단계는 상기 온도분포를 기초로 상기 관심영역에 대한 경도 분포를 산출하는 비동축식 온도분포 모니터링 방법.According to clause 9,
The visualization step is a non-coaxial temperature distribution monitoring method in which the hardness distribution for the region of interest is calculated based on the temperature distribution.
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