KR100933715B1

KR100933715B1 - 3차원 스캔 데이터를 이용한 역설계 실행의 모델링 정밀도분석을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100933715B1
Application number: KR1020070045080A
Authority: KR
Inventors: 배석훈; 이동훈
Original assignee: 주식회사 아이너스기술
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2009-12-24
Also published as: JP2007305131A; DE102007021753A1; US20080036755A1; CN101071452A; CN101071452B; KR20070109888A; US7821513B2; USRE48498E1

Abstract

3차원 스캔 데이터를 사용하는 역설계 처리들에 기인한 정밀도 손실의 양을 측정하는 자동 메카니즘이 논의되었다. 실시예들은 스캔 데이터 편집 및 캐드 리모델링 작업들이 스캔 데이터의 정밀도에 미치는 영향을 사용자에게 통지하는 메카니즘을 제공한다. 아울러, 사용자는 칼라 맵핑 및 휘스커 맵핑 등에 의해 모델 상의 오차 분포를 그래픽으로 묘사하는 방법을 선택할 수 있다. 정밀도 손실은 편집/모델링 명령 종료 후 또는 명령의 미리 보기 중에 사용자에게 화면표시될 수 있으며, 이로 인해 사용자에게 적절한 행동의 조치가 허용된다. 매개변수들은 스캔 데이터 편집 또는 캐드 리모델링 작업들에 기인하여 결정될 정밀도 손실의 양에 기초하여 프로그램적으로 조정될 수 있다.

Description

3차원 스캔 데이터를 이용한 역설계 실행의 모델링 정밀도 분석을 위한 시스템 및 방법{System and Method for Analyzing Modeling Accuracy while Performing Reverse Engineering with 3D Scan Data}

도 1은 본 발명의 한 실시예를 실행하기 적합한 환경을 도시한 것이고,

도 2는 3차원 스캔 데이터에서의 정밀도 손실을 측정하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 단계들의 순서의 흐름도이고,

도 3a는 최초 스캔 데이터를 도시한 것이고,

도 3b는 부분제거(decimation) 후 도 3a의 스캔 데이터를 도시한 것이고,

도 3c는 정밀도 분석기 수단에 의해 결정된 편차(deviation) 계산의 화면표시를 도시한 것이고,

도 4a는 편차 공차 값(deviation tolerance value)의 설정을 도시한 것이고,

도 4b는 사용자에게 화면표시된 공차 설정을 벗어난 영역에 대한 부분제거 작업의 어플리케이션을 도시한 것이고,

도 5는 공차 설정을 크게 초과한 모델에 작업을 적용한 후 발생한 화면표시된 에러 결과를 도시한 것이고,

도 6은 곡률의 정밀도를 추적하는데 사용하는 본 발명을 위한 사용자 인터페이스를 도시한 것이고,

도 7a 및 7b는 메쉬(mesh)에 그려진 곡선에 대한 공차 설정과 곡률에 대한 정밀도 정보의 화면표시를 도시한 것이고,

도 8은 비틀림 칼라 맵(torsion color map)으로 공간 곡선(space curve)을 도시한 것이고,

도 9는 분리된 끝들의 정밀도를 추적하는데 사용하는 사용자 인터페이스를 도시한 것이고,

도 10은 정밀도 분석기 수단에 의해 수행된 환경 매핑(environment mapping)을 도시한 것이고,

도 11a ~ 11c는 캐드 리모델링 명령(자동서피스생성(autosurfacing))에 대한 정밀도의 추적을 도시한 것이고,

도 12a 및 12b는 스캔 데이터에 그려진 곡선을 위한 편차 값들의 화면표시를 도시한 것이고,

도 13a ~ 13c는 스캔 데이터로부터 형성된 캐드 솔리드에 대한 정밀도 정보의 화면표시를 도시한 것이고,

도 14a ~ 14c는 최적화 루틴의 사용을 통해 조정된 도 13a ~ 13c의 순서를 도시한 것이다.

본 출원은 '3차원 스캔 데이터를 이용한 역설계 실행의 모델링 정밀도 분석 을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Analyzing Modeling Accuracy while Performing Reverse Engineering with 3D Scan Data)'으로 명칭된 미국 가출원(출원번호 제60/767,517호, 2006년 5월 9일 출원)의 이익을 주장한다.

본 발명의 실시예들은 일반적으로 CAD(Computer Aided Design)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역설계 처리 동안의 정밀도 손실의 측정에 관한 것이다.

캐드(CAD) 어플리케이션들은 모델이 되는 실제의 물리적 장치를 생성하는 한 과정으로서, 2차 및 3차원 대상물의 컴퓨터 모델을 생성하는데 사용된다. 모델들은 종종 개별적으로 설계되어야 하는 다수의 캐드 파트 바디(CAD part body)들을 포함한다. 모델 파트 바디는 솔리드 또는 시트(두께가 없는 펼친 몸체) 형상을 유지하기 위해 캐드 어플리케이션에 의해 이용되는 컴퓨터 모델이다. 설계자가 설계에 만족하면, 실제의 물리적 장치는 캐드 모델을 이용하여 생성될 수 있다.

3차원 스캐닝은 스캔된 3차원 대상물의 형태를 표현하는 고 해상도 점들의 집합(collection)을 통해 3차원 대상물을 위한 물리적 형상 정보를 획득한다. 3차원 스캔 데이터는 스캔된 대상물의 모델을 누적적으로 형성하는 점들의 세트(set) 또는 조밀한 삼각(또는 다른 형태) 메쉬로 표현될 수 있다. 모델은 영역들(regions)로 불리우는 다수의 그룹들로 분리될 수 있다. 메쉬 모델에서, 영역은 사용자에 의해 임의대로 정의되거나 컴퓨터 프로그램에 의해 자동으로 인식될 수 있는 삼각(또는 다른 형태) 면(facet)들의 세트(set)인 하나의 메쉬 영역이다. 컴퓨터 프로그램은 또한 곡률 정보를 계산 및 추적(tracing)함으로써, 평면, 원통, 구, 원뿔, 환형, 또는 자유형태의 메쉬 영역을 검출 및 분류하도록 설계될 수 있 다. 일단 획득된 미처리의 3차원 스캔 데이터는 3차원 대상물의 설계를 복제하거나 수정하기 위한 추가 처리를 위해 캐드 파트 모델로 변환될 수 있다. 대상물이 복제 또는 재설계될 수 있도록 캐드 어플리케이션에 3차원 스캔 데이터를 제공하기 위하여 이러한 3차원 대상물을 위한 3차원 스캔 데이터를 획득하는 이 과정을 역설계(reverse engineering)라 한다.

역설계 처리 동안, 최초 스캔 데이터 정밀도를 손실하는 2가지 주요 가능성이 있다. 첫 번째 가능성은 미처리 3차원 스캔 데이터에 대한 편집 처리 중에 발생한다. 3차원 스캔 데이터는 노이즈되기 쉽기 때문에, 직접 NC 툴 경로를 계산하고 RP(Rapid Prototyping, 신속조형) 모델을 만들거나 캐드 파트를 리모델하기 쉽도록, 사용자는 데이터에 평활화 작업(smoothing operation)을 수행할 필요가 있다. 그러나, 평활화 작업은 최초 데이터에 대한 정밀도 손실을 유발하는 결과와 함께 스캔 데이터의 점들을 이동시킨다. 정밀도 손실을 야기하는 작업의 다른 형태는 부분제거(또는 단순화)이다. 부분제거(decimation)는 보다 많은 평면(평탄)의 영역들을 표현할 때, 보다 큰 메쉬들을 이용하여 메쉬 면들의 수를 감소시키는 처리이다. 부분제거는 또한 최초 스캔 데이터로부터 점 좌표들을 수정한다.

최초 스캔 데이터 정밀도 손실의 위험이 실질적으로 존재하는 역설계 처리의 두 번째 부분은 캐드 모델의 설계 중 미처리 3차원 스캔 데이터 형상을 복제하는 것이다. 캐드 파트 바디는 매개 서피스들(parametric surfaces)의 세트(set)에 의해 표현되는 반면, 3차원 스캔 데이터는 점들 또는 삼각(사각 또는 다른 형태) 메쉬들의 세트(set)에 의해 표현된다. 이 결과 미처리 3차원 스캔 모델과 역설계 캐 드 모델 사이에는 항상 불일치 점이 존재한다. 정밀도의 손실은 두 모델들 간의 편차로 해석될 수 있다. 이론상, 사용자는 미처리 스캔 데이터 편집부터 캐드 리모델링까지의 전 역설계 처리 동안 정밀도 손실을 추적하고 관리할 수 있을 것이다. 불행하게도, 사용자가 미처리 스캔 데이터를 편집하거나 및/또는 캐드 피쳐(features)를 추가할 때마다, 사용자가 정밀도 손실을 확인해야하므로, 정밀도 손실의 추적 및 관리는 쉬운 과제는 아니다.

본 발명의 한 실시예에서, 3차원 스캔 데이터 처리시의 3차원 모델링 정밀도 분석 방법은 3차원 대상물의 형태를 표현하는 모델을 형성하는 3차원 스캔 데이터의 집합(collection)을 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 3차원 스캔 데이터로부터 형성된 적어도 하나의 캐드 파트 바디를 리모델하는데 사용되는 캐드 시스템이 제공된다. 본 방법은 3차원 스캔 데이터의 적어도 한 부분 또는 캐드 파트 바디의 적어도 한 부분을 조정하도록 된 작업을 선택한다. 본 방법은 선택된 작업에 기인한 정밀도의 손실의 측정을 또한 결정한다. 선택된 작업에 기인한 정밀도의 측정된 손실은 사용자에게 표시된다.

다른 실시예에서, 3차원 스캔 데이터 처리시의 3차원 모델링 정밀도 분석 시스템은 3차원 대상물의 형태를 표현하는 모델을 형성하는 3차원 스캔 데이터의 집합(collection)을 포함한다. 본 시스템은 또한 3차원 스캔 데이터로부터 형성된 적어도 하나의 캐드 파트 바디를 리모델하는데 사용되는 캐드 어플리케이션을 포함한다. 아울러, 사용자 인터페이스는 작업의 선택을 가능하게 한다. 선택가능한 작업 은 스캔 데이터 편집 작업 또는 캐드 리모델링 작업 중 하나이다. 본 시스템은 또한 선택된 작업에 기인한 정밀도의 손실을 측정하는 정밀도 분석 수단을 포함한다.

본 발명은 첨부된 청구항들의 상세한 사항으로 설명된다. 본 발명의 다른 장점들뿐만 아니라, 본 발명의 전술된 장점들은 첨부된 도면들과 함께 아래의 설명에 의해 보다 잘 이해될 것이다.

본 발명의 실시예들은 정밀도 손실 정보를 3차원 스캔 데이터를 이용하여 역설계를 수행하는 사용자에게 제공한다. 정밀도 손실 정보는 3차원 스캔 데이터에 스캔 데이터 편집 작업들 또는 캐드 리모델링 작업들의 영향을 나타낸다. 정밀도 손실은 선택된 참조 3차원 스캔 데이터(예를 들어, 최초 스캔 데이터 또는 수정에 앞선 3차원 스캔 데이터의 이전 상태)와 수정된 미처리 3차원 스캔 데이터, 또는 서피스 또는 솔리드 바디와 같은 3차원 스캔 데이터의 파생물(derivative) 사이의 거리 편차를 나타낸다. 스캔 데이터 편집 또는 캐드 리모델링 작업에 의해 야기되었거나 야기될 참조 스캔된 데이터의 변화는 사용자에게 알려진다. 한 실시예에서, 제안된 작업의 효과는 작업이 완료되기 전에 미리 보기 평면을 통해 사용자에게 나타난다.

도 1은 본 발명의 한 실시예를 실행하기 적합한 환경을 도시한다. 컴퓨팅장치(2)는 스캔된 3차원 대상물에 대한 미처리 3차원 스캔 데이터(4)의 집합(collection)을 포함한다. 미처리 3차원 스캔 데이터(4)는 컴퓨팅장치(2)와 연결된 3차원 스캐너(3)로부터 수집되거나 스캔 데이터의 저장된 집합(collection)일 수 있다. 컴퓨팅장치(2)는 또한 정밀도 분석기 수단(5) 및 캐드 어플리케이션(6)을 호스트(host)한다. 컴퓨팅장치(2)는 워크스테이션, 서버, 랩탑, 메인프레임(mainframe), PDA, 공동 작동 장치들의 클러스터(cluster), 가상 장치 또는 정밀도 분석기 수단(5) 및 여기서 논의되는 캐드 어플리케이션(6)을 지원할 수 있는 다른 컴퓨팅장치일 수 있다. 정밀도 분석기 수단(5)은 소프트웨어에서 실시되고, 3차원 스캔 데이터를 사용하여 수행된 선택된 작업에 기인한 정밀도 손실의 양을 인식하는 것이다. 정밀도 분석기 수단(5)은 하나 또는 그 이상의 처리, 트레드(threads), 태스크(task), 어플리케이션 플러그-인, 자립형(stand-alone) 어플리케이션 또는 다른 실행가능한 처리들로서 수행될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 정밀도 분석기 수단(5)은 하나의 도구로서 캐드 어플리케이션(6)에 합체된다. 다른 실시예에서, 정밀도 분석기 수단(5)은 캐드 어플리케이션의 일부가 아니면서 캐드 어플리케이션(6)과 교신하는 것이다. 캐드 어플리케이션(6)은 적어도 하나의 캐드 리모델링 작업(8) 및 적어도 하나의 스캔 데이터 편집 어플리케이션(10)을 포함하거나 접근할 수 있다. 캐드 리모델링 작업(8) 및 스캔 데이터 편집 어플리케이션(10)은 아래에서 상세히 논의될 것이다.

미처리 스캔 데이터(4)는 스캔된 3차원 대상물의 형태를 3차원 상에서 표현하는 고 해상도 점들의 집합(collection)이다. 한 실시예에서, 미처리 스캔 데이터(4)는 삼각 메쉬들의 세트(set)이지만, 본 발명의 범위 내에서 스캔 데이터의 다른 형태의 사용도 고려된다. 예를 들어, 미처리 스캔 데이터(4)는 점들, 삼각 메쉬들, 사각 메쉬들, 사면 메쉬들 또는 육면 메쉬들일 수 있다. 집합적으로 메쉬들의 세트(set)는 스캔된 3차원 대상물의 서피스를 나타내는 메쉬 모델을 형성한다. 선택적으로, 미처리 스캔 데이터는 스캔된 3차원 대상물의 서피스를 나타내는 점 군 모델(point cloud model)의 형태로 될 수 있다. 모델(12)은 하나 또는 그 이상의 영역들(14, 16, 18)을 가질 수 있다. 정밀도 분석기 수단(5)은 캐드 리모델링 작업(8) 또는 스캔 데이터 편집 작업(10)의 수행에 기인한 정밀도 메트릭스의 다른 형태들을 사용자에게 추적가능하게 하는 화면표시(30)상의 GUI(32)를 생성한다. 정밀도 분석기 수단(5)은 최초 미처리 스캔 데이터(4)와 아래에서 설명할 작업들로부터 발생한 값을 비교하고, 작업들의 수행에 기인한 변화의 양을 인식한다. 계산된 정밀도의 손실 대 최초 스캔 데이터의 값은 사용자에게 화면표시된다. 사용자는 GUI(32)를 통해 추가적인 명령들이나 표시된 정보에 기초하여 다른 메카니즘을 입력해도 좋다.

도 2는 캐드 리모델링 또는 스캔 데이터 편집 작업들과 연관된 3차원 스캔 데이터에서의 정밀도 손실을 측정하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 단계들의 순서의 흐름도이다. 단계들의 순서(sequence)는 3차원 대상물을 표현하는 모델(12)을 형성하는 미처리 3차원 스캔 데이터(4)의 집합(collection)의 준비로 시작된다(단계 110). 미처리 3차원 스캔 데이터(4)는 캐드 리모델링 작업(8) 또는 스캔 데이터 편집 작업(10)의 수행에 앞서 즉시 수집된다. 선택적으로, 미처리 3차원 스캔 데이터는 사전에 저장된 스캔 데이터일 수 있다. 정밀도 분석기 수단(5)은 최초 3차원 스캔 데이터를 컴퓨터 메모리 공간에 저장한다(또는 임시 파일에 데이터로 저장한다). 또한, 3차원 스캔 데이터로부터 형성된 적어도 하나의 캐드 파트 바디를 리모델하는데 사용되는 캐드 어플리케이션(6)이 제공된다(단계 112). 사용자는 3차원 스캔 데이터의 일부분 또는 캐드 파트 바디의 일부분을 조작하는 작업을 선택한다(단계 114). 작업은 캐드 리모델링 작업(8) 또는 스캔 데이터 편집 작업(10)일 수 있다. 사용자(20)로 하여금 총 허용 오차 값(허용된 오차의 양), 오차의 형태, 및 사용자가 오차를 통지받는 방법을 제어하는 오차 화면표시 방법을 지정할 수 있게 하는 GUI(32)가 제공된다. 정밀도 분석기 수단(5)은 선택된 작업에 기인한 정밀도의 손실을 측정한다(단계 116). 정밀도 분석기 수단(5)은 그 다음에 그래픽에 의해 정밀도의 손실의 측정을 사용자에게 나타낸다(단계 118). 결과는 실행될 작업에 앞서 그래픽 사용자 인터페이스의 미리 보기 평면에서 사용자에게 제공될 수 있다. 선택적으로, 정밀도 손실 결과는 작업의 완료 후에 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 정밀도 분석기 수단(5)은 그 다음에 작업의 계속, 작업의 조정 또는 작업의 포기와 같은 원하는 행동과정의 사용자로부터 확인을 수신할 수 있다. 정밀도 손실의 측정의 표시수단과 정밀도 손실 측정의 화면표시에 응하기 위해 사용자가 사용할 수 있는 선택기능들(options)을 표시하는 수단은 다음에서 논의한다.

한 실시예에서, 정밀도 분석기 수단(5)에 의하여 사용자는 스캔 데이터 상에서 스캔 데이터 편집 작업을 수행함으로써 발생한 정밀도 손실을 추적할 수 있게 된다. 사용자가 최초 점 좌표를 이동시키는 명령을 실행할 때, 정밀도 분석기 수단(5)은 작업을 분석한다. GUI(32)는 그래픽 미리 보기 명령에 의하여 사용자가 명 령 실행에 앞서 예상되는 명령의 결과를 미리볼 수 있게 하는 명령 대화 창을 포함할 수 있다. 결과를 미리 볼 때, 사용자는 또한 명령의 수행에 기인한 정밀도 손실을 미리 볼 수 있다. 정밀도 손실은 오차 맵에 의해 묘사될 것이고, 사용자는 정밀도 손실을 축소하기 위해 매개변수들을 조정할 수 있다. 한 실시예에서, 정밀도 분석기 수단(5)은 자동으로 매개변수들을 조정한다. 오차 맵은 많은 형태로 나타날 수 있으며, "히트 맵(heat maps)" 또는 색 스펙트럼이 결국 상이한 값들을 나타내는데 이용되는 다른 칼라 맵(color maps)을 포함해도 좋다.

도 3a ~ 도 3c는 정밀도 분석기 수단(5)의 사용을 도시한다. 도 3a는 3차원 대상물(컴퓨터 마우스)을 나타내는 점 군 모델(300)의 형태로 된 최초 스캔 데이터를 도시한 것이다. 점 군 모델(300)은 다수의 작은 다각형들(310, 도시된 예에서는 삼각형)을 포함한다. 도 3b는 다수의 작은 다각형들(도시된 예에서는 삼각형)을 적은 수의 보다 큰 다각형들(320, 도시된 예에서는 삼각형)으로 합체하는 부분제거(decimation)/단순화(simplification) 작업 수행에 의해 점 군 모델(300)이 수정된 후의 스캔 데이터를 도시한 것이다. 도 3c는 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 제공된 편차(deviation) 분석을 나타낸다. 편차 분석은 도 3a에 도시된 최초/시작 스캔 데이터와 도 3b에 도시된 수정 이후 점 군 간의 변화를 나타내는 오차 맵으로서 사용자에게 제공된다. 오차 맵은 편차의 양 또는 모델의 서로 다른 영역들에 대해 결정된 다른 정밀도의 손실에 색인을 제공하는 가이드(335)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3c에서, 화면표시된 편차의 양은 0.00에서부터 0.03022㎜까지이다. 도 3c에서, 오차 맵은 정밀도 손실이 없음을 나타내는 짙은 검정(330)부터 최대 편차(적어도 0.03022의 편차)를 나타내는 사선 해칭(340)까지 모델의 서로 다른 영역들에 대하여 화면표시된 무늬를 바꿈으로써 정밀도 손실 값들을 보여준다. 오차 맵이 서로 다른 무늬를 이용하는 대신 색깔 및 색 스펙트럼을 이용하여 정보를 전달할 수 있다는 것이 인정될 것이다.

편차는 여러 가지 방법들을 이용하여 계산될 수 있다. 가장 간단한 방법은 참조 메쉬/모델로부터 시작하여 다각형마다, 다른 메쉬/모델의 가장 가까운 다각형 중심(Polygon Center), 모서리(Edge) 또는 꼭지점(Vertex)을 찾는다. 이 거리 결과는 편차를 나타낸다. 더욱 복잡한 접근은 다각형의 법선 방향이 결정된 다각형마다 이루어지고, 다른 메쉬/모델에서 가장 가까운 다각형에 대한 이러한 방향으로의 검색은 편차를 나타내는 거리 결과를 가져온다.

도 4a 및 도 4b는 공차 범위를 구비한 본 발명의 정밀도 분석기 수단(5)의 사용을 도시한다. 도 4a는 3차원 스캔 데이터를 사용하여 수행될 선택된 작업에 대한 정밀도 손실의 측정을 결정하는데 사용될 한 대표적인 사용자 인터페이스(400)를 도시한다. 사용자 인터페이스(400)는 사용자로 하여금 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 결정된 정밀도 손실의 유형을 선택하게 할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(400)는 사용자로 하여금 정밀도 분석기 수단(5)이 선택된 작업에 기인한 곡률(402), 편차(404), 분리된 끝들(406, disjoint ends), 환경 매핑(408, environment mapping), 꼭지점 균형(410, vertex balance) 및 비틀림(412, torsion)의 양을 추적하도록 요청하게 할 수 있다. 바꿔 말하면, 정밀도 분석기 수단(5)은 시작 스캔 데이터 및 수정된 스캔 데이터 사이에서 발생하거나 발생할 정밀도 메트릭의 각 유형에 대한 정밀도의 손실을 결정한다. 도 4a에서는 편차(404)가 선택되었다.

그래픽 사용자 인터페이스(400)는 또한 문제가 되기 전 베이스라인 판독으로부터 얼마나 많은 측정이 달라지는가를 나타내고 사용자에 의해 선택 및/또는 조정될 수 있는 공차 매개변수(420)를 포함한다. 공차 매개변수는 낮음(422) 및 높음(424)의 매개변수의 범위로 표현될 수 있다. 표시된 범위 밖의 측정은 표시 색 또는 무늬(426)를 통해 각각의 모델 영역들에서 표현될 수 있다.

도 4a에서, 부분제거(decimation) 작업(사용자-선택 작업)이 수행되기 전에는, 꼭지점들이 변하지 않았으므로 최초로부터의 편차가 어디서나 0 이다. 공차(tolerance)는 [-0.005, 0.005]로 설정되고, 이들 공차들은 도시된 색인 막대(440, index bar)에 흰색 바탕(442) 상의 점으로 표시된다. 색인 막대(440)는 또한 무늬를 대신하여 사용자 지정 색(user color) 또는 다른 형태를 사용할 수 있음도 인정될 것이다. 그래픽 사용자 인터페이스(400)는, 편차가 보편적으로 0 (따라서 공차 내에 있다)이므로, 흰색 배경에 완전히 점으로 찍힌 모델(430)을 화면표시한다.

스캔 데이터 편집 명령(메쉬 편집 명령) 'decimate'의 어플리케이션은 메쉬에 영향을 미치므로, 정밀도 분석기 수단이 최초/시작 스캔 데이터로의 변화들을 추적한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 부분제거 메쉬는 서로 다른 무늬들로 도시된 일부 영역들(450)에서 이제 공차를 벗어났다. 비록, 모델의 대부분이 흰색 배경 위에 본래의 점들로 남아 있지만, 서로 다른 무늬들의 반점들은 공차를 벗어난 일부 영역들이 있음을 보여준다. 공차 밖의 영역들은 색인 막대(440)에 나타난 적절한 무늬로 매핑(mapping)된다. 이들 그래픽 변화들은 스캔 데이터 편집 처리가 [-0.005, 0.005]의 기정의된 공차를 벗어난 일부 영역들에서 편차를 발생시켰음을 보여주는 경고처럼 작동한다.

한 실시예에서, 사용자는 공차 범위가 도시되도록 옵션을 선택할 수 있다. 공차의 표시는 편차 또는 다른 선택된 유형(경사, 곡률, 비틀림, 등)의 칼라 매핑(또는 사용되는 식별자의 다른 유형)을 바꾼다. 이는 공차에 영향을 미치지 않고, 화면표시의 방법에만 영향을 미친다. 사용자는 또한 다른 공차 설정들을 바꿀 수 있는 역량을 가지며, 곡률, 편차, 꼭지점 균형 등과 같이 특정된 스캔 데이터 편집 단계에 적당한 스캔 데이터로부터 계산된 다른 측정들을 모니터하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 5는 사용자가 선택된 평활화 기능(smoothing function)이 과대 적용되어 심각한 변형을 초래한 모델(500)을 도시한다. 평활화 작업(smoothing operation)의 영향은 모델의 모든 점들이 공차를 크게 벗어나게 한다. 따라서, 모델은 색인 막대(502) 상의 각각의 무늬, 검은 사선 무늬(504)로 매핑된다. 다른 실시예들에서, 색깔들 또는 다른 식별자들은 또한 무늬들을 대신하여 공차를 벗어난 영역을 나타내기 위해 사용될 수 있다.

정밀도 분석기 수단(5)은 3차원 스캔 데이터를 사용하여 수행된 사용자 선 택(프로그램적으로 선택된) 작업에 기인한 정밀도 손실의 화면표시가 가능하다. 정밀도 분석기 수단(5)은 스캔 데이터 편집 작업들의 다수 유형에 대한 편차(또는 곡률과 같은 스캔 데이터에 의해 내재된 다른 측정치)를 보여준다. 대표적인 스캔 데이터 편집 작업들은 부분제거(decimation), 분획구분(subdividing), 평활화(smoothing), 클리닝(cleaning), 리메슁(remeshing), 디피쳐링(defeaturing), 구멍채우기(filling holes), 경계 평활화(smoothing boundary) 등을 포함한다. 칼라 맵과 같은 색인 맵(index map)은 결정된 편차(또는 다른 측정치)의 양을 보여주기 위해 모델에 적용된다. 만약 공차 범위를 보여주는 설정이 선택되면, 기설정 공차 범위 내의 편차(또는 다른 측정치)에게는 공차 색, 무늬 또는 다른 식별자가 주어진다. 화면표시된 모델이 공차 색, 무늬 또는 다른 식별자와 일치되게 화면표시되지 않는 경우, 화면표시는 모델의 파트가 공차 밖에 있음을 알려주는 시각적 경고처럼 작동한다.

분획구분(subdividing)은 하나의 다각형을 다수의 다각형으로 분해하며, 부분제거와 반대이다. 평활화(smoothing)는 모델의 가장 간단한 형태에서 모델의 작은 영역(예를 들어, 메쉬 모델에서, 4개의 삼각형 중 3개의 삼각형으로 둘러싸인 하나의 삼각형)에 초점을 맞추고, 주변 삼각형들에 기초하여 중심 삼각형의 위치와 크기를 평균한다. 평활화는 메쉬에서 고주파 노이즈와 고주파 파형을 제거한다. 클리닝(cleaning)은 메쉬에서의 오차와 관련된다. 오차는 일치되지 않는 모서리들, 교차하는 다각형 면들, 또는 일 대 일로 대응하지 않는 모서리들을 포함한다. 클리 닝은 자동 처리작업이다. 구멍 채우기(hole filling)는 경계면 다각형의 모서리들(boundary polygon edges)을 인식하고, 구멍 전체에 걸쳐 또는 곡률에 기초하여 또는 곡률과 편평한 구멍 채우기의 조합에 기초하여 구멍을 편평하게 채운다. 리메슁(remeshing)은 삼각형들이 형태(이등변)와 크기에서 균형이 잡히도록 다각형의 꼭지점들을 재조합한다. 디피쳐링(defeaturing)은 다각형 데이터로부터 자동으로 스캔된 플레이트(scanned plate)에 기입된 로고들(logos) 또는 다른 피쳐들을 제거한다. 정밀도 분석기 수단은 또한 메쉬가 공차를 벗어났음을 사용자에게 알리기 위해 공차를 벗어난 것으로 결정된 정보를 이용해도 좋다. 통지는 대화 상자, 팝업 메뉴(pop-up menu), 목록, 또는 다른 수단을 통해 만들어질 수 있다.

사용자 및/또는 정밀도 분석기 수단(5)은 원하는 스캔 데이터 편집 기능들의 수행에 기인한 정밀도 손실을 최소화하기 위하여, 스캔 데이터 편집 제어 및 매개변수를 조정할 수 있도록 정밀도 분석기 수단에 의해 결정된 편차 정보를 사용할 수 있다. 이들 매개변수 조정은 자동 또는 수동으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어는 편차가 공차를 초과하지 않도록 모델 전체(전체 모델 편차 또는 국부적으로)에 걸쳐 공차를 유지하면서 부분제거 효과(데이터 크기의 축소)를 극대화하기 위해 부분제거 매개변수들을 자동으로 조정할 수 있다.

스캔 데이터 편집 매개변수들 조정의 한 예에서, 사용자는 상당히 작은 표적 다각형의 카운트(target polygon count)를 원할 것이다. X 레벨 평활화는 고주파수 노이즈를 제거하기 위해 적용될 수 있다. 부분제거의 Y 레벨은 다각형 카운트(count)를 낮추기 위해 적용될 수 있다. 사용자는 레벨 ZZ(공차 내 분 수(fraction)(즉 100%))의 정밀도를 유지하는 것을 원할 수 있다. 사용자는 X 및 Y의 함수가 될 가변 데이터 값(DATA VALUE)을 한정할 수 있다. 사용자는 평활화 양을 증가시키는 한편 최소 양의 다각형들을 바랄 수도 있다. 따라서 사용자는 공차 제한 ZZ(tolerance constraint ZZ)으로써 X 및 Y를 조정하여 DATA VALUE의 극대화를 시도할 것이다. 본 예의 간단한 버전은 단 하나의 작업(즉 평활화)의 사용을 통해 보여질 수 있다. DATA VALUE는 X가 되고, 사용자는 공차 제한 ZZ 내에 머무르는 동안 가능한 많은 평활화 작업들의 수행을 시도할 것이다.

전술된 바와 같이, 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 결정될 편차 외에도 정밀도 측정의 다른 유형들이 있다. 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 결정될 정밀도 측정의 대표적 부가적인 유형들은 곡률, 환경 매핑, 꼭지점 균형 및 비틀림을 포함한다.

곡률(curvature)은 메쉬들/서피스들 및 곡선들에 대해 계산할 수 있는 것이다. 메쉬들/서피스들에 대해서는, 메쉬의 제2불연속 공간 미분 또는 서피스의 제2연속 공간 미분이 필수적이다. 곡선들에 대해서는 곡선의 제2연속 곡선 미분이 필수적이다. 불연속과 연속 사이의 차이는 곡선들(보간된/스플라인) 및 서피스들이 수학적으로 표현된다는 것이다. 메쉬들은 각 다각형이 삼각 및 평면(flat)이라는 점을 제외하고는 수학적인 표현을 가지지 않는다. 서피스들의 수학적인 표현은 정밀도 분석기 수단(5)이 메쉬의 연속적인 제1, 제2, 기타 미분을 구할 수 있다는 것을 의미한다. 이들은 불연속과 반대로 연속이다. 메쉬의 곡률을 결정하기 위해, 정밀도 분석기 수단(5)은 소수의 다각형들을 샘플링한다. 그 뒤 샘풀은 지역 메쉬 영 역을 대표하는 곡률 측정으로 바뀐다.

한 실시예에서, 곡률에 대한 사용자 인터페이스는 선택된 작업에 의해 야기된 편차의 양을 결정할 때 위에서 논의된 사용자 인터페이스와 거의 동일하다. 사용자는 허용된 곡률에 공차를 설정할 수 있고, 칼라 맵(또는 식별자/오차 맵의 다른 형태)은 곡률 공차 설정들에 의존하여 적용될 것이다. 곡률은 모델에 표시될 수 있다. 편차에 대해 논의된 것들과 유사한 공차 매개변수들은 선택될 수 있고, 모델에 표시된 색깔 또는 식별자의 다른 형태에 영향을 미칠 수 있다.

도 6은 공차 범위(602)를 선택함으로써 사용자로 하여금 곡률 정밀도를 추적하게 하는 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 생성된 대표적인 사용자 인터페이스(600)를 도시한다. 도 7a 및 7b는 곡선들에 적용된 곡률을 도시한다. 도 7a는 메쉬(700) 상에 그려진 곡선(702)을 도시한다. 도 7b는 사용자 인터페이스(710)에서 약간의 공차 설정(714)과 함께 사용자에 의해 선택된 곡률(712)을 보여준다. 모델 보기(720)는 곡률이 [-10, 10.0000](동그라미 친 영역, 725)의 공차 내에 있음을 나타낸다. 지정된 공차 범위 내에 설정된 영역은 색을 사용하여 표시될 수 있음도 인정될 것이다.

사용자는 또한 곡선들 상에 비틀림(torsion)에 대한 공차들을 설정하기 위해 정밀도 분석기 수단(5)을 사용할 수 있다. 비틀림은 곡선의 수학적 특성이며, 곡선 부근 위치에서 얼마나 많은 곡선의 회전 방향(curve's direction of rotation)이 변화하는지 정량한다.

비틀림은 공간 곡선의 접촉 평면(osculating plane)의 변화의 비율로 정의될 수 있다. 비틀림(τ)은 우선 곡선(right-handed curve)에 대해서는 양이고, 좌선 곡선(left-handed curve)에 대해서는 음이다. κ≠0 곡률을 갖는 곡선은 평면의 "iff τ=0"이다(Mathworld, http://mathworld.wolfram.com/Torsion.html 발췌). 나선은 단일 평면에 존재하지 않으므로 많은 비틀림을 갖는다. 도 8은 비틀림 칼라 맵(torsion color map, 800)으로 공간 곡선(space curve)을 도시한 것이다. 비틀림에 대한 공차 매개변수들은 곡률이 곡선들에 적용된 것과 마찬가지로 곡선에 적용된다. 스플라인 또는 보간된 곡선의 편차 계산들과 마찬가지로, 스플라인 또는 보간된 곡선 상의 곡률 및 비틀림 계산들은 곡선을 다수의 부분으로 쪼개고 더욱 좁은 부분에서 곡률 또는 비틀림을 계산함으로써, 계산된다. 곡선을 쪼갤수록, 더 많은 곡률 및 비틀림 계산들이 필요하다.

다른 실시예에서, 정밀도 분석기 수단(5)은 또한 곡선들의 분리된 끝들을 인식하는데 이용될 수 있다. 만약 곡선들이 만나지 않으면, 분리된 것이다. 도 9는 분리된 곡선 끝들을 인식하기 위한 정밀도 분석기 수단의 사용을 도시한다. 그래픽 사용자 인터페이스(900)에서 사용자는 "disjoint ends" 명령(902)을 선택하고, 허용가능한 공차(904)가 제공되어 있다. 정밀도 분석기 수단(5)은 공차(906) 내에 있는 곡선의 끝 점들을 결정하고 인식한다. 이 기능은 만약 다수의 곡선들 및 끝점들이 매우 근접(그러나 여전히 분리됨)하면, 특별히 유익할 수 있다.

정밀도 분석기 수단(5)은 또한 캐드 모델에서 연속성을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 연속성은 인접한 면들의 이웃한 경계 모서리들 사이의 위치 또는 접선 벡터 편차(tangent vector deviation)를 측정한다. 사용자는 제공된 사용자 인터페 이스로부터 위치(G0 연속성) 및/또는 접촉(G1 연속성) 방법을 선택할 수 있다.

도 10은 환경 매핑(environment mapping)을 수행하기 위한 정밀도 분석기 수단(5)의 사용을 도시한다. 환경 매핑은 서피스를 가상 환경(예를 들어 줄이 있는 공간) 속으로 올려놓고, 서피스들(1000)로부터 공간의 투영(reflection)을 바라본다. 서피스들은 연속적이고 수학적으로 표현된 것이므로, 선들의 투영은 항상 매우 부드럽지 않지만 연속적이다. 공차설정은 환경 매핑에 적합하지 않다. 선들이 부드럽지 않은 영역들은 정밀도의 결핍을 나타낸다. 환경 매핑은 서피스들이 형성된 이후에 적합하므로, 정밀도 분석의 캐드/서피스 재설계 단계에서 가장 적합하다.

전술한 바와 같이, 정밀도 분석기 수단(5)은 메쉬 또는 점 군 모델과 같은 모델의 다른 형태에 편차를 결정할 수 있다. 이 작업은 편차를 인식하기 위해 전체 모델에 대해 한 모델로부터 (선택된 작업의 결과로 형성된) 다른 모델까지의 거리를 비교한다. 아울러, 본 발명은 수반하는 작업들에 의해 야기된 편차 또는 모델의 현재 상태와 '최초' 또는 '참조'로 지정된 모델 사이의 편차를 계산할 수 있다.

부분제거 명령 및 현재 상태(모델 상태 4)의 생성/미리 보기를 수행한 후, 사용자는 모델의 현상태와 최근/이전 상태의 모델(모델 상태 3) 또는 '참조' 상태 사이의 편차를 분석하기 위해 정밀도 분석기 수단(5)을 사용할 수 있다.

정밀도 분석기 수단(5)은 또한 사용자에게 참조 상태의 지정을 바꿀 수 있게 하는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 사용자는 모델 상태 2를 참조 상태로 지정할 수 있다. 이러한 지정은 편차가 계산될 수 있도록 모델 상태 2 데이터를 메모리에 배치한다.

현상태에서, 사용자는 이제 최근/이전 상태(모델 상태 3) 또는 참조 상태(모델 상태 2) 사이의 편차를 분석할 수 있다.

본 발명의 한 실시예는 또한 캐드 리모델링 작업들의 수행에 의해 야기된 정밀도 손실을 추적하기 위해 사용될 수 있다. 사용자가 어떠한 캐드 리모델링 명령들을 실행하던지, 정밀도 분석기 수단(5)은 사용가능하다. 한 실시예에서, 명령 대화 창은 사용자에게 명령의 결과를 미리 보여주도록 하는 그래픽 미리 보기 명령을 제공한다. 결과를 미리 볼 때, 사용자는 또한 오차 맵에 의해 묘사되는 정밀도 손실을 미리 볼 수 있으며, 정밀도 손실을 최소화하기 위해 매개변수들을 조정할 수 있다. 매개변수들은 또한 사용자 개입 없이 프로그램적으로 조정될 수 있다. 캐드 리모델링 작업들에서 정밀도 손실은 최초 3차원 스캔 데이터와 역설계 캐드 파트 사이의 거리 편차이다.

도 11a ~ 11c는 캐드 리모델링 작업들로써 정밀도 분석기 수단(5)의 사용을 설명한다. 자동서피스생성(autosurfacing) 명령을 수행할 때, 서피스들은 전체 모델과 일치된다. 도 11a는 시작 모델(1100)을 보여주고, 도 11b는 자동서피스생성 명령의 실행 이후의 모델(1110)을 보여준다. 자동서피스생성 명령은 서피스/모델 오차를 최소화함으로써 모델과 일치되는 서피스들을 자동으로 형성한다. 서피스들은 위치 부합(position match)과 접촉 부합(tangency match)을 갖는다. 도 11c는 서피스과 시작 모델 사이의 도시된 공차를 초과하는 편차(1120)의 영역들을 인식하는 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 생성된 화면표시를 보여준다. 도시된 예제에서의 공차 무늬는 검은색 바탕에 흰색 점이다. 다른 무늬들은 이들 무늬 영역들에 대하여 서피스 공차가 사용자 선택 공차(즉, [-0.005, 0.005])를 초과했음을 나타낸다. 캐드 리모델링 작업들에 기인한 편차는 다양한 방법들을 사용하여 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 계산될 수 있다. 스캔 데이터 편집 기술에 대하여 위에서 설명된 기술들과 유사하게, 한 방법에서, 참조 모델로부터, 각각의 다각형마다, 정밀도 분석기 수단(5)은 최근접 다각형 중심, 모서리 또는 다른 모델의 꼭지점을 찾을 수 있다. 이는 결정된 편차값이다. 다른 방법에서, 편차는 다각형의 법선 방향을 결정함으로써 각각의 다각형마다 계산될 수 있다. 따라서 정밀도 분석기 수단은 다른 모델에서 가장 근접한 다각형에 대하여 이러한 방향으로 검색한다. 이는 결정된 편차값이다.

캐드 리모델링에서의 다른 명령 작업은 스캔 데이터 상에 곡선들을 배치하는/그리는 것이다. 본 발명은 유사한 방법으로 최초 스캔 데이터로부터 곡선의 편차를 관리할 수 있다. 보간된(interpolated) 곡선(1200)이 도 12a에 도시되어 있다. 이는 또한 스플라인(spline)으로 알려져 있다. 스플라인들은 본래부터 부드럽고, 생성하기 위해서는 오직 조절 점(및 끝 조건들)만을 요구한다. 도시된 곡선을 생성하기 위해서는 8개의 입력 점들이 필요하다. 그려진 곡선은 스캔 데이터로부터 벗어나고, 이 편차는 도 12b에 도시된 무늬 막대에 의해 맵핑되어 인식된다. 만약 공차 범위가 기재되고(즉, [-0.01, 0.01]) "공차 범위를 표시하시오" 라는 토글(toggle)이 켜지면, 사용자는 이 곡선의 일부가 공차(1210) 내에 있으므로 적절하게 무늬(검은색 바탕의 흰색 점들)가 형성된 것임을 예상할 수 있다.

곡선 편차는 곡선에 따른 국부적인 측정이다. 곡선은 다수의 작은 부분들로 쪼개지고, 편차는 계산된다. 작업 결과들은 곡선의 최초 8개 보간점들(interpolation points)보다 상당히 많은 부분들로 쪼개진다. 따라서 여기에는 다수의 편차 분석 점들이 존재한다. 곡선 편차는 곡선(편차가 계산된 곡선의 부분)과 메쉬/점 군 모델 사이의 최근접 거리로 계산된다.

도 13a ~ 13c는 캐드 파트를 갖는 정밀도 분석기 수단의 사용을 보여주는 반면, 도 14a ~ 14c는 정밀도 손실을 최소화하기 위한 캐드 매개변수들의 조정 처리를 보여준다. 최초/시작 스캔 데이터(1300)로부터의 캐드 솔리드 모델의 편차는 종종 매우 크다. 도 13a는 최초/시작 스캔 데이터(1300)를 도시하는 반면, 도 13b는 스캔 데이터에 기초하여 생성된 솔리드 모델(1310)을 보여준다. 도 13c는 최초 스 캔 데이터(1300)와 솔리드 모델(1310) 사이의 편차를 보여주기 위해 본 발명의 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 생성될 수 있는 화면표시된 오차 맵(1320)을 보여준다.

정밀도 분석기 수단(5)은 캐드 솔리드(1310)의 매개변수(예를 들어, 도 14a에 도시된 바와 같이 돌출에 대한 스케치 프로파일(1400)의 높이, 폭 및 위치)를 조정하기 위해 오차 최소화 루틴과 같은 최적화 루틴을 실행할 수 있다. 치수들은 총 오차를 최소화하고, 캐드 모델을 위한 최적의 매개변수들을 채택하도록 조정된다. 최적화 루틴은 도 14c에 도시된 바와 같이 총 편차가 감소된(1420) 새로운 솔리드 모델(1410, 도 14b)을 결과적으로 생성한다.

연산 집중 오차 최소화 루틴(computation intensive error-minimization routine)의 실행은 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 제공되는 시각적 표시 또는 현재 데이터가 공차 밖에 있음 알리는 다른 식별자에 기초할 것이다. 정밀도 분석기 수단(5)은 오차 최소화 루틴의 효과를 도시해도 좋다. 오차 최소화 루틴은 정밀도 손실을 최소화하는 매개변수들을 조정하기 위해 소프트웨어 내에서 또는 수동적으로 수행될 수 있다. 총 편차를 최소화하기 위한 치수들의 조정은 옵션들의 번호 중 하나이다. 예를 들어, 사용자는 전체 모델 대신 선택 영역 또는 영역들에 걸쳐 오차가 최소화되도록 캐드 매개변수들을 조정하기 위해 선택할 수 있다.

ZZ의 제한 내에 머무는 동안 X 및 Y 수정을 통해 사용자가 가변의 캐드 값(CAD VALUE)을 최소화하는 전술된 스캔 데이터 편집 기술과 유사하게, 사용자는 모델의 매개변수들의 조정을 통해 캐드 리모델링 작업들에 대하여 정밀도의 근사 최대화(또는 오차의 최소화)를 수행할 수 있다. 한 대표적인 실시예에서:

1) 사용자는 기본 스케치를 사용하여 돌출(extrusion)을 만든다. 사용자는 직사각 X 및 Y의 치수들, 및 돌출 거리 Z를 지정한다; X, Y, 및 Z는 사각 상자의 넓이, 깊이 및 높이이다. 이들은 모델의 매개변수들이다.

2) 사용자는 서로 수직이 되도록 스케치 선들을 강제한다. 다른 제한도 부가될 수 있다.

3) 사용자는 전 모델에 걸쳐 오차(편차)가 최소화되도록 요구할 수 있다. 선택적으로, 사용자는 모델의 영역들에 걸쳐 오차가 최소화하는 것을 선택할 수 있다. 오차 최소화는 캐드 값(CAD VALUE)과 유사하다.

4) 사용자는 편차를 최소화하기 위해(또는 캐드 값을 최대화하기 위해) 다변수(multivariable) 최적화 처리를 이용하여 매개변수들 X, Y, Z를 조정할 수 있다.

5) 다변수 최적화는 많은 수치 설정들에서 보여진다.

a. 직선을 데이터로 설정

ⅰ. 직선 방정식: y=m*x+b, b와 m은 변수이고, y와 x는 사용자의 2개 데이터 설정들임.

ⅱ. 사용자는 m과 b의 시작 값을 선택할 수 있다. 오차는 데이터 설정의 y와, 시작 값 m과 b 및 x를 사용하여 계산된 y 사이의 차이(또는 제곱거리이다; 제곱된 거리들의 합)

ⅲ. 사용자는 오차가 최소화될 때까지 m과 b를 조정한다.

ⅳ. 이는 오차의 최소자승법, 또는 다변수 최적화이다.

캐드 리모델링 작업들(서피스들 및 곡선들의 편차)을 수행하도록 정밀도 분석기 수단(5)에 의해 사용된 기술들은 전술된 스캔 데이터 편집 예제들(스캔 데이터 편집 기능들의 전후 편차)과 개념적으로 유사하다.

본 발명은 하나 이상의 매개물에서 구현된 하나 이상의 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램(computer-readable program)으로서 제공될 수 있다. 이 매개물은 플로피 디스크, 하드 디스크, 컴팩트 디스크, DVD(digital versatile disc), 플래시 메모리 카드, 피롬(PROM), 램(RAM), 롬(ROM), 또는 자기 테이프일 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램은 어떠한 프로그래밍 언어로도 실행될 수 있다. 사용 가능한 언어들의 예로는 포트란, C, C++, C#, 또는 자바(JAVA)를 포함한다. 소프트웨어 프로그램들은 대상물 코드로서, 하나 이상의 매개물에 저장될 수 있다. FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit)에서 하드웨어 가속(hardware acceleration)이 사용될 수 있고, 코드의 전부 또는 일부가 작동될 수 있다. 이 코드는 가상 컴퓨터와 같은 가상의 환경에서 작동될 수 있다. 이 코드를 작동하는 다수의 가상 컴퓨터들은 하나의 프로세스에 상주할 수 있다.

본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 어느 정도의 변경이 가능하기 때문에, 상기한 설명 또는 첨부된 도면들에 도시된 모든 내용은 문언적으로가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 이 분야의 당업자들이라면 도면에 도시된 단계들의 순서 및 구조가 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 변경될 수 있고, 여기에 포함 된 설명들이 본 발명의 다수의 가능한 묘사들 중 하나의 예라는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예들은 사용자에게 3차원 스캔 데이터를 이용한 역설계 처리에 기인한 정밀도 손실의 양을 측정하는 자동적이고 효율적인 방법을 제공한다. 본 실시예들은 진행중인 역설계 과정들이 스캔 데이터 정밀도에 미치는 영향을 사용자에게 연속적으로 갱신해주는 매커니즘을 제공한다. 본 발명은 사용자가 스캔 데이터 편집 또는 캐드 리모델링을 시작할 수 있도록 미처리 3차원 스캔 데이터를 오픈(open)한다. 사용자는 총 허용오차(allowance), 허용된 오차의 량을 조절하는 매개변수를 설정할 수 있다. 허용오차는 최초 미처리 스캔 데이터와 최종 역설계 캐드 모델 또는 편집된 스캔 데이터 사이의 최대 거리 편차를 나타낸다. 또한, 사용자는 그래픽 화면표시가 모델상의 오차 분포를 색 매핑(color mapping) 및 휘스커 매핑(whisker mapping) 등으로 나타내는 방법을 선택할 수 있다. 본 발명은 모델 상의 사용자 지정 오차 화면표시에 손실을 나타냄으로써 사용자가 이용할 수 있는 정밀도 손실 정보를 자동으로 갱신한다. 오차는 편집/모델링 명령의 종료 후 또는 명령의 미리 보기 중에 사용자에게 표시될 수도 있다. 정밀도 분석기 수단은 정밀도 손실이 총 허용오차를 초과하는 영역을 사용자 지정 색으로 자동으로 표시한다. 오차 화면표시는 바람직하지 않은 편집 또는 바람직하지 않은 모델링 매개변수들을 사용자에게 그래픽으로 통지한다

Claims

3차원 스캔 데이터 처리시 3차원 모델 정밀도 분석을 위한 컴퓨터로 실행가능한 명령들을 구비한 물리적 수단으로서,

3차원 대상물의 유형을 표현하는 모델을 형성하는 3차원 스캔 데이터의 집합을 제공하는 명령들;

상기 3차원 스캔 데이터로부터 형성된 적어도 하나의 캐드 파트 바디를 리모델하는데 사용하는 캐드 시스템을 제공하는 명령들;

상기 3차원 스캔 데이터의 적어도 일부분의 하나 또는 적어도 하나의 캐드 파트 바디의 적어도 일부분을 조작하도록 설계된 작업을 선택하는 명령들;

상기 선택된 작업에 기인한 정밀도의 손실의 측정을 결정하는 명령들; 및

사용자에게 정밀도의 손실의 측정을 나타내는 명령들을 포함하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 모델은 메쉬 모델인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 모델은 점 군 모델인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 설계된 작업의 시작에 앞서 사용자에게 미리 보기 형태로 상기 정밀도의 손실의 측정을 나타내는 명령들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 설계된 작업의 완료 이후 사용자에게 상기 정밀도의 손실의 측정을 나타내는 명령들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 측정은 사용자에게 그래픽으로 나타나는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 6에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 측정은 사용자에게 오차 맵을 통해 나타나는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 7에 있어서,

상기 오차 맵은 히트 맵(heat map)인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 결정은 사용자 선택 공차(user-selected-tolerance)에 대한 상기 선택된 작업 효과의 비교를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 9에 있어서,

상기 사용자 선택 공차는 범위로 표현되는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 설계된 작업은 스캔 데이터 편집 작업인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 11에 있어서,

상기 스캔 데이터 편집 작업은 메슁(meshing) 작업인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 12에 있어서,

상기 메슁 작업은 평활화(smoothing), 부분제거(decimation), 분획구분(subdividing), 클리닝(cleaning), 리메슁(re-meshing), 디피쳐링(de-featuring), 구멍채우기(filling holes), 및 경계 평활화(smoothing boundary) 중 하나인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 11에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 측정은 상기 선택된 작업 수행의 결과로서 상기 스캔 데이터에서 발생하는 곡률, 편차 및 꼭지점 균형 중 적어도 하나의 정밀도의 손실을 측정하는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 11에 있어서,

상기 정밀도의 손실 측정의 결정의 결과로서 상기 선택된 작업의 적어도 하나의 매개변수를 조정하는 명령들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 15에 있어서,

상기 조정은 사용자의 개입 없이 프로그램적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 설계된 작업은 캐드 리모델링 작업인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 17에 있어서,

상기 캐드 리모델링 작업은 상기 스캔 데이터에 서피스(surface) 일치시킴, 상기 스캔 데이터 상에 곡선 배치 또는 그리기, 상기 스캔 데이터를 사용하여 솔리드 바디 형성, 곡률 측정, 편차 측정, 연속성 측정 및 환경 매핑 중 하나인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 17에 있어서,

상기 정밀도의 손실 측정의 결정의 결과로서 캐드 파트 바디의 적어도 하나의 매개변수를 조정하도록 최적화 루틴을 수행하는 명령들을 더 포함하는 물리적 수단.
청구항 19에 있어서,

상기 최적화 루틴은 오차 최소화 루틴인 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 20에 있어서,

적어도 한 선택 영역에 걸친 오차의 양을 최소화하도록 캐드 파트 바디 매개변수들을 조정하는 명령들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 21에 있어서,

상기 조정은 사용자의 개입 없이 프로그램적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 정밀도의 손실 측정을 프로그램적으로 갱신하는 명령들을 더 포함하고, 상기 갱신은 상기 설계된 작업의 사용자 선택에 기인하여 상기 3차원 스캔 데이터 중 하나 및 적어도 하나의 상기 캐드 파트 바디에서 변화가 발생할 때 실행되는 것을 특징으로 하는 물리적 수단.
3차원 스캔 데이터 처리시 3차원 모델링 정밀도를 분석하는 방법으로서,

3차원 대상물의 유형을 표현하는 모델을 형성하는 3차원 스캔 데이터의 집합을 제공하는 단계;

상기 3차원 스캔 데이터로부터 형성된 적어도 하나의 캐드 파트 바디를 리모델하는데 사용하는 캐드 시스템을 제공하는 단계;

상기 3차원 스캔 데이터의 적어도 일부분의 하나 또는 적어도 하나의 상기 캐드 파트 바디의 적어도 일부분을 조작하도록 설계된 작업을 선택하는 단계;

상기 선택된 작업에 기인한 정밀도의 손실의 측정을 결정하는 단계; 및

사용자에게 상기 정밀도의 손실의 측정을 나타내는 단계를 포함하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 설계된 작업의 시작에 앞서 사용자에게 미리 보기 형태로서 상기 정밀도의 손실의 측정을 나타내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 설계된 작업의 완료 이후 사용자에게 상기 정밀도의 손실의 측정을 나타내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 설계된 작업은 스캔 데이터 편집 작업인 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 27에 있어서,

상기 스캔 데이터 편집 작업은 평활화(smoothing), 부분제거(decimation), 분획구분(subdividing), 클리닝(cleaning), 리메슁(re-meshing), 디피쳐링(de-featuring), 구멍채우기(filling holes), 및 경계 평활화(smoothing boundary) 중 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 측정은 사용자에게 그래픽으로 나타나는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 29에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 측정은 사용자에게 오차 맵을 통해 나타나는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 결정은 사용자 선택 공차 값에 대한 상기 선택된 작업 효과의 비교를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 측정은 상기 선택된 작업의 수행의 결과에 따라 상기 스캔 데이터에서 발생하는 곡률, 편차 및 꼭지점 균형 중 적어도 하나의 정밀도의 손실을 측정하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 정밀도의 손실 측정의 결정의 결과로서 상기 선택된 작업의 적어도 하나의 매개변수를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 설계된 작업은 캐드 리모델링 작업인 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 34에 있어서,

상기 캐드 리모델링 작업은 상기 스캔 데이터에 서피스(surface) 일치시킴, 상기 스캔 데이터 상에 곡선 배치 또는 그리기, 상기 스캔 데이터를 사용하여 솔리드 바디 형성, 곡률 측정, 편차 측정, 연속성 측정 및 환경 매핑 중 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 35에 있어서,

상기 정밀도의 손실 측정의 결정의 결과로서 캐드 파트 바디의 적어도 하나의 매개변수를 조정하도록 최적화 루틴을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 36에 있어서,

상기 최적화 루틴은 오차 최소화 루틴인 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 37에 있어서,

적어도 하나의 선택 영역에 걸쳐 오차의 양을 최소화하도록 상기 오차 최적화 루틴의 매개변수들을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
청구항 24에 있어서,

상기 정밀도의 손실의 측정을 프로그램적으로 갱신하는 단계를 더 포함하고, 상기 갱신은 상기 설계된 작업의 사용자 선택에 기인하여 상기 3차원 스캔 데이터 중 하나 및 적어도 하나의 상기 캐드 파트 바디에서 변화가 발생할 때 실행되는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도의 분석방법.
3차원 스캔 데이터 처리시 3차원 모델링 정밀도를 분석하는 시스템으로서,

3차원 대상물의 형태를 표현하는 모델을 형성하는 3차원 스캔 데이터의 집합;

상기 3차원 스캔 데이터로부터 형성된 적어도 하나의 캐드 파트 바디를 리모델하는데 사용하는 캐드 어플리케이션;

스캔 데이터 편집 작업 및 캐드 리모델링 작업 중 하나인 작업의 선택을 가능하게 하는 사용자 인터페이스; 및

상기 선택된 작업에 기인한 정밀도의 손실을 측정하는 정밀도 분석기 수단을 포함하는 3차원 모델링 정밀도 분석 시스템.
청구항 40에 있어서,

상기 사용자 인터페이스는 생성된 오차 맵을 통해 사용자에게 상기 정밀도 손실의 측정을 나타내는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도 분석 시스템.
청구항 41에 있어서,

상기 생성된 오차 맵을 통해 사용자에게 화면표시된 상기 정밀도의 측정은, 작업의 사용자 선택이 상기 3차원 스캔 데이터 또는 적어도 하나의 상기 캐드 파트 바디로의 변화로 끝날 때, 프로그램적으로 갱신되는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도 분석 시스템.
청구항 40에 있어서,

상기 사용자 인터페이스는 상기 정밀도의 손실 측정의 표시를 나타내고, 상기 정밀도의 손실의 측정 표시는 작업의 사용자 선택이 상기 3차원 스캔 데이터 또는 적어도 하나의 상기 캐드 파트 바디로의 변화로 끝날 때, 프로그램적으로 갱신되는 것을 특징으로 하는 3차원 모델링 정밀도 분석 시스템.