KR101190643B1 - 고유좌표계를 가진 이종기기 사이의 공간좌표를 동기화시키는 좌표동기화 방법 - Google Patents

Abstract

고유좌표계를 가진 이종기기 사이의 공간좌표를 동기화시키는 좌표동기화 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 좌표동기화 방법은 좌표동기화대상물의 수치정보 또는 영상정보를 정의하는 좌표데이터를 이식받을 기기상에 상기 좌표동기화대상물이 재현성 있게 고정되도록 상기 기기에 마련된 부분으로서 상기 기기상의 좌표를 알고 있는 위치에 구비된 고정부에 대응하는 구조를 갖는 기준 플레이트를 준비하는 제1 단계;와, 상기 기준 플레이트상에 정해진 기준원점과 공간적으로 이격되도록 상기 좌표동기화대상물을 적어도 세 개 이상의 고정점으로 그 상대적 위치를 제한하되, 상기 고정점들 사이의 기하학적 관계에 의해 결정되는 하나의 목적원점이 상기 기준원점에 대해 수치적으로 인식가능한 기하학적 관계를 갖도록 상기 고정점들이 공간상에 배치되는 제2 단계;와, 상기 상대적 위치가 제한된 좌표동기화대상물과 상기 기준 플레이트 사이의 공간에 매개체를 개입시켜 상기 좌표동기화대상물과 상기 기준 플레이트 사이의 공간관계를 동결시키되 상기 매개체에는 상기 고정부에 상보하는 형상이 형성되는 제3 단계; 및 상기 제3 단계를 거친 좌표동기화대상물상의 상기 고정점 또는 상기 목적원점을 재현할 수 있도록 상기 고정점으로부터 연장된 지점인 확장점에 기준마커를 부여하는 제4 단계;를 포함한다.

Description

고유좌표계를 가진 이종기기 사이의 공간좌표를 동기화시키는 좌표동기화 방법{Method for synchronization of coordinates among various instruments which have their own coordinates systems respectively}

본 발명은 좌표동기화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기기 좌표계를 따르는 기준원점과 좌표동기화대상물의 좌표데이터로부터 추출되는 목적원점 사이의 기하학적 관계를 매개체와 결합된 좌표동기화대상물 안에 재현가능하게 포함시킴으로써 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 손쉽게 기기의 좌표계로 이식시킬 수 있는 좌표동기화 방법에 관한 것이다.

CAD/CAM 기술의 발전은 산업 전반에 걸쳐 커다란 혁신을 불러왔으며, CAD/CAM 기술은 비단 생산을 목적으로 하는 산업분야에 국한되지 않고 개개의 환자에 최적화된 보철기구를 제작하는 의학분야에도 확산되고 있다.

치과분야에서도 CAD/CAM 기술이 발전함에 따라 이의 활용이 주된 관심으로 떠오르고 있는데, 이를 위해서는 필연적으로 구강내 인상모델의 3차원 스캐닝이 필수적이다. 이와 같이 영상을 통한 설계 및 가공은 정밀도와 효율면에서 유리할 뿐만 아니라 피시술자의 내원 회수를 줄이는 등 그 편의성이 종래 방식에 비해 월등히 향상되기 때문에 널리 보급될 것이라 예상된다.

그런데 구강내 인상모델을 3차원 스캐닝하여 얻은 영상을 바탕으로 컴퓨터상에서 설계한 가공데이터(가공벡터)를 그대로 인상모델에 적용하기 위해서는 반드시 영상의 좌표데이터를 가공장치의 좌표계에 동기화시키는 과정이 수반되어야 한다.

종래에는 이러한 좌표동기화라는 목적을 달성하기 위한 일환으로 스캐닝 장치와 가공장치를 일체화시켜 하나의 좌표계를 공유하도록 만들기도 하였다. 그러나 이러한 방법은 전용장비로서의 가치만이 있기 때문에 범용성과 호환성은 전혀 기대할 수 없고, 장비마저도 고가를 형성하기 때문에 널리 보급되기에는 태생적인 한계가 있다.

한편 다른 대안으로는 가공장치 좌표계와 스캐닝 장치 좌표계 사이의 관계를 미리 알고 있다는 전제 하에, 가공대상물을 특정 위치에 놓고 스캐닝을 함으로써 스캐닝 장치에 대한 가공대상물의 좌표데이터를 가공장치의 좌표계로 이식하기도 하였다. 그러나 이런 방법은 필수적으로 가공장치 좌표계와 스캐닝 장치 좌표계 사이의 관계를 미리 알고 있어야 한다는 제약이 따르고, 가공장치와 스캐닝 장치 중 어느 하나라도 변경되면 좌표계 변환을 처음부터 다시 설정해야만 한다는 단점이 있다. 즉 이러한 방법 역시 범용성과 호환성에 한계를 가진다는 것은 마찬가지다.

한편 가공대상물의 좌표데이터를 정의하는 좌표계와는 전혀 연관성이 없는 독립된 좌표계로 위 좌표데이터를 이식시키는 것은 비단 가공에만 국한되는 것은 아니다. 이를 테면, 좌표데이터가 취득된 대상물을 다른 장치로 이송하였을 경우 이송된 대상물의 좌표데이터를 이 장치의 좌표계로 이식할 필요가 있는 것이다.

따라서 후술될 본 발명의 일 적용분야로서 예시된 치과분야만이 아니라 고유좌표계를 가진 이종기기 사이의 공간좌표를 동기화시킬 필요가 있는 경우는 매우 다양하게 존재한다. 그러나 아직까지는 범용성과 호환성을 두루 가지면서 효율성 또한 높은 좌표동기화 방법은 소개되고 있지 않으므로, 이에 대한 개발이 시급한 실정이다.

따라서 본 발명은 고유좌표계를 가진 이종기기 사이의 공간좌표를 효율적으로 동기화시킬 수 있는 좌표동기화 방법으로서 범용성과 호환성을 두루 가져 다양한 분야에 적용될 수 있는 신규한 좌표동기화 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 좌표동기화 방법은 좌표동기화대상물의 수치정보 또는 영상정보를 정의하는 좌표데이터를 이식받을 기기상에 상기 좌표동기화대상물이 재현성 있게 고정되도록 상기 기기에 마련된 부분으로서 상기 기기상의 좌표를 알고 있는 위치에 구비된 고정부에 대응하는 구조를 갖는 기준 플레이트를 준비하는 제1 단계;와, 상기 기준 플레이트상에 정해진 기준원점과 공간적으로 이격되도록 상기 좌표동기화대상물을 적어도 세 개 이상의 고정점으로 그 상대적 위치를 제한하되, 상기 고정점들 사이의 기하학적 관계에 의해 결정되는 하나의 목적원점이 상기 기준원점에 대해 수치적으로 인식가능한 기하학적 관계를 갖도록 상기 고정점들이 공간상에 배치되는 제2 단계;와, 상기 상대적 위치가 제한된 좌표동기화대상물과 상기 기준 플레이트 사이의 공간에 매개체를 개입시켜 상기 좌표동기화대상물과 상기 기준 플레이트 사이의 공간관계를 동결시키되 상기 매개체에는 상기 고정부에 상보하는 형상이 형성되는 제3 단계; 및 상기 제3 단계를 거친 좌표동기화대상물상의 상기 고정점 또는 상기 목적원점을 재현할 수 있도록 상기 고정점으로부터 연장된 지점인 확장점에 기준마커를 부여하는 제4 단계;를 포함한다.

특히 상기 제2 단계에서 상기 고정점들은 사전에 설정된 공간벡터를 따라서만 이동하도록 기구적으로 제한됨으로써 상기 목적원점이 상기 기준원점에 대해 사전에 설정된 기하학적 관계를 갖는다.

또한 상기 목적원점과 상기 기준원점은 평행한 두 평면상에 각각 위치하되 그 좌표는 상기 두 평면 사이의 수직관계를 정의하는 한 축에 대한 좌표값만 다르도록 상기 고정점들의 공간벡터가 설정될 수 있다.

그리고 상기 제2 단계에서 상기 목적원점과 기준원점 사이의 기하학적 관계는 상기 목적원점을 형성하는 고정점 또는 상기 기준원점을 형성하는 기준 플레이트의 이동량을 검출하여 재현될 수도 있다.

한편 본 발명의 실시예는 상기 기준마커를 포함하는 상기 좌표동기화대상물의 영상 좌표데이터를 취득하고, 상기 고정점 또는 상기 확장점에 대응하는 위치로 부여된 기준마커로부터 취득된 기준점 사이의 기하학적 관계로부터 상기 목적원점을 복원시키는 제5 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 좌표동기화대상물을 상기 기기의 고정부에 고정하고, 상기 기준마커상의 기준점으로부터 복원된 목적원점과 상기 기준원점 사이의 기하학적 관계를 기준으로 하여 상기 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 상기 기기의 좌표계로 이식시키는 제6 단계를 더 포함할 수 있다.

한편 상기 제2 단계의 각각의 고정점은 이등변삼각형을 이루는 세 개의 점으로 배치되고, 상기 각 고정점은 상기 이등변삼각형의 평면상에 있는 목적원점과의 가상의 연장선을 따라서만 이동할 수 있도록 제한될 수 있다.

그리고 상기 목적원점은 상기 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선상에 위치할 수 있다.

이때 상기 고정점 중 상기 이등변삼각형 밑변의 꼭지점을 이루는 두 개의 고정점은 상기 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선에 대해 대칭을 이루도록 설정된 공간벡터를 따라서만 이동하도록 제한될 수 있다.

특히 상기 공간벡터는 상기 이등변삼각형의 밑변과 일치하는 벡터인 것이 바람직하다.

또한 상기 이등변삼각형의 밑변의 양 꼭지점에 대응하는 두 개의 고정점은 상기 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선에 대해 대칭을 이루면서 이동하도록 서로 기구적으로 연동될 수 있다.

그리고 상기 세 개의 고정점은 정삼각형을 이루고, 상기 목적원점은 상기 정삼각형의 수심에 일치할 수 있다.

여기서 상기 목적원점은 상기 이등변삼각형의 평면상에서 직교하면서 상기 목적원점을 교점으로 갖는 두 개의 축과 상기 교점에 대한 법선인 축으로 이루어진 세 축의 원점으로 정의된다.

그리고 본 발명의 실시예에서, 상기 제3 단계의 매개체는 석고를 포함하는 경화성 재료일 수 있다.

한편 상기 기준마커의 상면 또는 하면은 원을 추출할 수 있는 도형의 형상을 가지며, 상기 기준마커상의 기준점은 상기 원의 중심으로 정의될 수 있다.

여기서 상기 기준마커는 상면 또는 하면이 원, 원에 내접하거나 외접하는 다각형 또는 원주의 일부를 포함하는 형상을 가진 음형 또는 양형의 입체물일 수 있다.

이때 상기 원의 중심은 상기 원의 원주상의 세 점 또는 상기 다각형의 꼭지점에서 선택된 세 개의 점으로 정의되는 원으로부터 추출된다.

그리고 상기 기준마커는 원뿔 또는 다각뿔의 형상을 가진 음형 또는 양형의 입체물로서, 상기 기준마커상의 기준점은 상기 뿔의 첨점으로 정의될 수 있다.

또한 상기 기준마커는 구 또는 구면의 형상을 포함한 음형 또는 양형의 입체물로서, 상기 기준마커상의 기준점은 상기 구 또는 구면의 중심으로 정의될 수도 있다.

한편 상기 제2 단계 내지 제4 단계는 상기 좌표동기화대상물에 재현성 있게 결합되는 좌표동기화매개물이 상기 고정점으로 고정되고, 상기 좌표동기화매개물이 결합된 좌표동기화대상물이 상기 기준 플레이트와의 공간관계가 동결되며, 상기 좌표동기화대상물 또는 상기 좌표동기화매개물 위에 상기 기준마커가 부여될 수 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예에서, 상기 좌표동기화대상물은 구강내 치아 및/또는 치은의 형상을 본뜬 인상모델이고, 상기 좌표동기화매개물은 구내장착물일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 좌표동기화 방법에 의하면, 좌표동기화대상물 또는 좌표동기화매개물에 기준원점과 목적원점에 대한 상대적인 좌표정보를 모두 포함시킴으로써 좌표동기화대상물의 영상 좌표데이터를 매우 용이하게 기기의 좌표계로 이식할 수 있다는 장점을 가진다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기준원점과 목적원점에 대한 상대적인 좌표정보를 포함한 좌표동기화대상물의 영상 좌표데이터를 한 번만 취득하면 좌표동기화에 필요한 모든 정보가 취득되기 때문에, 좌표동기화의 전체 과정이 매우 단순해진다는 이점이 있다.

아울러 본 발명의 실시예는 좌표동기화대상물 또는 좌표동기화매개물에 기준원점과 목적원점에 대한 상대적인 좌표정보를 포함시키는 매우 효율적인 방안을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 좌표동기화 방법의 전체적인 흐름을 보여주는 순서도.
도 2는 기준 플레이트상의 기준원점과 고정점으로부터 정의되는 목적원점 사이의 관계를 기하학적으로 보여주는 도면.
도 3은 이등변삼각형 밑변의 중점에 대한 수선상에 목적원점이 위치한 경우를 기하학적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예를 구현하기 위한 기구장치의 일례를 보여주는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 다양한 기준마커의 예를 보여주는 사시도.
도 6은 도 4에 도시된 기구장치를 사용하여 본 발명의 죄표동기화 방법을 구현하는 일례를 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시가능한 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.

도 1은 본 발명의 좌표동기화 방법의 전체적인 흐름을 보여주는 순서도이다.

본 발명의 중핵을 이루는 단계는 제1 단계 내지 제4 단계인데, 각 단계를 간략히 요약한다면 다음과 같다.

제1 단계는 기기상의 좌표를 알고 있는 위치에 구비된 고정부에 대응하는 구조를 갖는 기준 플레이트를 준비하는 단계이고, 제2 단계는 좌표동기화대상물이 기준 플레이트에 대해 재현가능한 기하학적 관계를 갖도록 그 상대적 위치를 제한하는 단계이고, 제3 단계는 위의 좌표동기화대상물과 기준 플레이트 사이의 공간관계를 동결(freezing)시키는 단계이고, 제4 단계는 좌표동기화대상물과 기준 플레이트 사이의 기하학적 관계를 재현할 수 있도록 좌표동기화대상물에 대해 기준마커를 부여하는 단계이다.

제1 단계를 보다 상세히 설명한다. 여기서 좌표동기화대상물이란 수치정보 또는 영상정보를 정의하는 좌표데이터가 추출될 예정인 물체를 말하며, 기기는 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 이식받을 기기를 의미한다.

이 기기에는 좌표동기화대상물이 재현성 있게 고정되도록 마련된 고정부가 구비되어 있는데, 여기서 "재현성 있게 고정"된다는 것은 좌표동기화대상물이 기기상에 정해진 위치에 정해진 방향으로 항상 일관성 있게 고정될 수 있다는 것이다.

그리고 고정부에 대한 물리적인 위치정보는 이미 기기의 좌표계에 대해 결정되어 있는데, 고정부는 반드시 움직이지 않는 부분일 필요는 없으며 이동하는 경우라도 기기가 그 이동된 새로운 위치에 대한 고정부의 좌표를 파악할 수 있다면 마찬가지이다. 예를 든다면, 고정부의 병진거리 또는 회전량을 계측할 수 있는 엔코더 등이 고정부에 구비된 경우가 이에 해당한다. 특히 고정부의 의미는 좌표동기화대상물이 고정되는 부분이라는 의미이지 기기에 고정된 부분의 의미가 아님에 주의해야 한다.

고정부 상에 정의된 어느 일점(一點)은 후술할 기준원점으로 설정되며, 이 기준원점은 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 이식할 때의 기준이 된다. 이 기준원점은 좌표데이터 이식의 기준이 되는 원점이기 때문에 반드시 기기 좌표계의 원점일 필요는 없다. 다만 좌표데이터 이식에 수반되는 좌표변환의 편의성 등을 고려한다면 기준원점을 기기원점과 일치시키는 것이 바람직할 수는 있다.

또한 이 기준원점의 개념에는 단순히 1차원적인 점의 개념만을 가진 것이 아니라 3차원 좌표축의 원점이라는 개념까지도 포함하는 것이다. 즉 기준원점은 고정부 또는 기준 플레이트의 평면상에서 직교하는 두 개의 축과 상기 평면에 대한 법선축으로 구성된 3차원 좌표축의 원점인 것이다.

기준 플레이트는 이러한 기기의 고정부에 대응되는 형상을 가진 틀이다. 여기서 대응된다는 것이 반드시 동일한 형상을 가져야 한다는 것은 아니다. 기기의 고정부처럼 좌표동기화대상물을 재현성 있게 고정하는 구조와 기준원점을 포함함으로써 고정부로서의 기능을 온전히 발휘할 수 있다면 형상의 완전한 동일성 여부는 문제가 되지 않는다. 따라서 좌표동기화대상물의 입장에서 기준 플레이트 상의 기준원점과 기기 고정부 상의 기준원점은 동일한 것으로 취급된다.

그리고 좌표동기화대상물의 좌표데이터는 좌표동기화대상물에 수치정보 또는 영상정보를 정의하는 데이터이다. 영상정보를 정의하는 데이터란 좌표동기화대상물의 형태를 정의하는 데이터를 말하며, 수치정보를 정의하는 데이터란 좌표동기화대상물상에 표현된 또 다른 좌표정보를 말한다. 예를 들면, 컴퓨터 상의 시뮬레이션을 통해 영상정보 데이터 상에 표현된 가공벡터(가공방향과 깊이, 형태 등을 정의하는 벡터정보)가 수치정보 데이터에 해당된다. 즉 동기화될 좌표데이터로는 좌표동기화대상물에 대한 모든 데이터는 물론 그 부분집합인 일부만이 사용될 수 있다.

다음으로 제2 단계를 상세히 설명하면, 이 단계는 기준 플레이트상에 정해진 기준원점과 좌표동기화대상물을 공간적으로 이격시키고 적어도 세 개 이상의 고정점으로 이격된 좌표동기화대상물의 상대적 위치를 제한하는 단계이다. 이때 고정점들이 공간상에 배치되는 기하학적 관계가 매우 중요한데, 고정점들 사이의 기하학적 관계, 다시 말하면 고정점들을 연결한 가상의 선들이 만드는 도형으로부터 정의되는 하나의 점인 목적원점이 기준원점과 어떠한 기하학적 관계를 갖는지 수치적으로(즉 수학적으로) 인식될 수 있도록 설정되어야 한다.

이러한 제2 단계가 중요한 것은 좌표동기화대상물의 상대적 위치를 제한하는 고정점들 사이의 기하학적 관계로부터 추출되는 목적원점이 기준원점에 대해 공간적으로 어떤 지점에 있는지 알 수 있도록 고정점을 배치하고, 그 이후 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 취득할 때 이 고정점들을 그대로 좌표데이터에 포함시킨다면, 좌표데이터로부터 추출된 목적원점과 기준원점 사이의 기하학적 관계를 기준으로 하여 모든 좌표데이터를 기준원점에 대한 좌표데이터로 변환시킬 수 있다는 사실에 있다.

여기서 목적원점과 기준원점 사이의 기하학적 관계란 3차원적인 관계라는 점에 유의해야 한다. 전술한 바와 같이, 기준원점이 3차원 좌표축의 원점인 것과 마찬가지로 목적원점도 고정점들을 연결한 가상선들이 만드는 도형의 평면상의 두 축과 그 법선으로 구성된 3차원 좌표축의 원점이다. 따라서 좌표데이터의 변환이란 단순히 점 좌표의 변환이 아니라 3차원 좌표축의 변환이라고 이해되어야 한다.

도 2는 이러한 목적원점(O)과 기준원점(R) 사이의 관계를 모식적으로 보여주는 도면이다. 이해의 편의를 돕고자 고정점(F)은 최소 개수인 세 개로 정하고, 고정점(F)들이 이루는 삼각형 평면은 기준원점(R)이 있는 기준 플레이트와 평행인 것으로 단순화하였다.

고정점들 사이의 기하학적 관계에 의해 결정되는 하나의 목적원점이 삼각형의 무게중심이라고 했을 때(물론 이 외에도 삼각형의 수심이나 내심 등 다양한 예가 가능하다), 이 목적원점의 위치정보는 수학적으로 고정점의 위치정보로부터 결정된다. 그리고 좌표동기화대상물의 좌표데이터가 목적원점에 부여된 3차원 좌표축에 대한 좌표값을 가지면, 이 목적원점이 기준원점에 일치되게 이동(변환)하면서 이들 좌표데이터 역시 기준원점에 대한 좌표값으로 이동(변환)된다. 즉 좌표동기화대상물의 좌표데이터가 모두 기기의 좌표계로 이식된 것이다(전술한 바와 같이 좌표동기화대상물의 입장에서 기준 플레이트 상의 기준원점과 기기 고정부 상의 기준원점은 동일한 것으로 취급된다).

다만 제2 단계에서 고려해야 할 것은 현실적으로 좌표동기화대상물의 상대적 위치를 제한하는 고정점들 사이의 기하학적 관계로부터 추출되는 목적원점이 기준원점에 대해 공간적으로 어떤 지점에 있는지 알 수 있도록 어떻게 고정점을 배치하는가이다. 이 부분은 이후에 보다 상세히 설명하겠지만, 기구학적으로 고정점들 사이의 움직임을 제한 또는 연동시킴으로써 충분히 실현가능하다는 것을 먼저 밝힌다.

제3 단계는 고정점들에 의해 상대적 위치가 제한된 좌표동기화대상물과 기준 플레이트 사이의 공간에 매개체를 개입시켜 좌표동기화대상물과 기준 플레이트 사이의 공간관계를 동결(freezing)시키고, 이때 매개체에는 고정부에 상보하는 형상이 형성되는 단계이다.

제2 단계에서는 기준원점에 대해 수치적으로 인식가능한 기하학적 관계를 갖도록 고정점들을 공간상에 배치시켜 목적원점을 추출할 수 있도록 좌표동기화대상물의 기준 플레이트에 대한 상대적 위치가 제한만 되어 있는 상태이다. 즉 고정점들의 제한상태를 해제하면 좌표동기화대상물의 구속이 풀리게 되는 임시적인 상태에 있는 것이다.

따라서 제3 단계는 임시적으로 상대적 위치가 제한된 좌표동기화대상물을 영구적으로 유지시키기 위한 단계이다. 즉 좌표동기화대상물과 기준 플레이트 사이의 공간관계를 제2 단계에서의 상태 그대로 굳혀버리는 단계라 할 수 있다.

이를 위해 좌표동기화대상물과 기준 플레이트 사이의 공간에 매개체를 도입시키는데, 본 발명의 실시예에서 이 매개체는 석고를 포함하는 경화성 재료를 사용하였다. 이는 손쉽게 매개체를 성형하여 굳힐 수 있는 장점이 있고, 후술할 바와 같이 고정부에 상보하는 형상을 쉽게 만들 수 있어서이다. 그렇지만 매개체는 이런 경화성 재료로 한정될 필요는 전혀 없으며, 좌표동기화대상물과 기준 플레이트 사이의 공간관계를 동결시키고 고정부에 상보하는 형상을 구비할 수만 있다면 어떠한 구성도 가능하다. 예컨대 프레임을 짜고 고정부에 상보하는 형상을 가진 지그를 써서 동결시킬 수도 있을 것이며, 매개체의 선정 중 많은 부분은 좌표동기화대상물의 크기나 재료 좌표동기화의 정밀도 등에 의해 결정될 것이다.

그리고 매개체의 동결 과정을 통해 기기의 고정부에 상보하는 형상이 매개체에 형성되는데, 이는 매개체와 일체화된 좌표동기화대상물을 추후 기기의 고정부에 고정시킬 때 사용하기 위해서이다.

그리고 제4 단계에 대해 설명하면, 이 단계는 제3 단계를 거친 좌표동기화대상물상의 고정점 또는 목적원점을 재현할 수 있도록 고정점으로부터 연장된 지점인 확장점에 기준마커를 부여하는 단계이다.

제3 단계까지 거치면 수치적?수학적으로 기준원점과 고정원점 사이의 기하학적 공간관계를 인식할 수 있도록 고정점들의 위치가 영구적으로 확정된다. 그 다음으로 필요한 것은, 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 취득할 때 이 고정점들의 위치정보가 좌표데이터에 함께 포함되어야 한다는 것이다. 도 2를 참조하여 설명할 때 언급했던 바와 같이, 좌표동기화대상물의 좌표데이터가 목적원점에 부여된 3차원 좌표축에 대한 좌표값을 가지려면 결국 좌표데이터 상에 목적원점에 대한 좌표정보가 함께 표현되어야만 한다.

따라서 본 발명은 제4 단계를 통하여, 좌표동기화대상물의 좌표데이터에 고정점의 좌표정보를 표현할 수 있는 기준마커를 좌표동기화대상물상에 부여한다. 좌표데이터에 기준마커의 영상정보를 포함시키고, 이 기준마커의 영상정보로부터 하나의 점을 추출했을 때 이 추출된 점을 고정점과 동일하게 취급할 수 있다면 좌표데이터 상에서 목적원점을 결정할 수 있게 되는 것이다. 이하에서는 기준마커로부터 추출된 고정점과 동일시할 수 있는 점을 기준점이라 부르기로 한다.

기준마커는 좌표동기화대상물상에 어떤 형상을 새겨 넣음으로써 부여될 수 있다. 예를 들면, 원뿔 형상 기준마커의 첨점이 고정점과 일치하도록 좌표동기화상물에 음형의 기준마커를 새기는 것이다.

아니면 별도로 준비된 기준마커를 고정점 위치에 부착 또는 고정하는 것도 가능하다. 이 기준마커에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명될 것인데, 한 가지 더 중요한 점을 설명한다면 기준마커의 기준점과 고정점의 위치가 반드시 일치될 필요는 없다는 것이다. 목적원점을 재현할 수만 있다면 고정점과 일치하지 않는 지점에 기준점이 위치해도 무관하다. 본 발명에서는 이러한 고정점 이외의 지점으로서 목적원점을 재현할 수 있는 지점을 확장점이라 부르는데, 확장점으로는 목적원점과 고정점을 연결한 선상에 위치하는 점을 예로 들 수 있다. 그렇지만 이론적으로는 고정점과 기준점 사이의 위치관계만 정의될 수 있으면 목적원점은 얼마든지 재현가능하므로 무수한 확장점이 존재한다.

상기와 같은 본 발명의 제1 단계 내지 제4 단계를 거치면 기준원점에 대한 목적원점의 기하학적 정보를 담고 있는 동시에 기기의 고정부에 고정될 수 있는 좌표동기화대상물이 완성된다. 그 이후로는 다음과 같은 후속 단계가 속행될 수 있다.

제5 단계는 스캐닝 장치 등을 통하여 기준마커를 포함하는 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 취득하고, 취득된 좌표데이터에 포함된 기준마커의 영상정보로부터 기준점을 추출한 후, 이미 알고 있는 기준점(=고정점)들 사이의 기하학적 관계로부터 목적원점을 복원시키는 단계이다. 목적원점을 복원시키는 작업은 대부분 영상정보를 처리하는 컴퓨터 프로그램상에서 쉽게 수행될 수 있다. 물론 본 발명에 맞춰 특별히 고안된 프로그램을 사용한다면 더욱 용이할 것이다.

제6 단계는 좌표동기화대상물을 기기의 고정부에 고정하고, 기준마커상의 기준점으로부터 복원된 목적원점과 기준원점 사이의 기하학적 관계를 기준으로 하여 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 기기의 좌표계로 이식시키는 단계이다. 좌표동기화대상물에 결합된 매개체에는 기기의 고정부에 상보하는 형상이 구비되어 있으므로, 기준 플레이트에서와 완전히 동일한 포지션으로 기기의 고정부에 고정된다. 따라서 목적원점과 기준원점 사이의 기하학적 배치 역시 그대로 복원되므로, 제2 단계에서 설명되었던 좌표데이터의 기기 좌표계로의 이식이 가능해진다. 여기서 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 기기 좌표계로 이식하기 위한 좌표변환은 제5 단계에서 미리 준비된 후 제6 단계에서 이루어질 수도 있고, 아니면 기기상에서 이루어질 수도 있다.

상기와 같은 제1단계 내지 제6 단계를 거치게 되면 좌표동기화대상물의 좌표데이터는 기기의 좌표계로 온전히 이식된다. 특히 본 발명의 특징은 매개체와 결합되고 기준마커가 부여된 좌표동기화대상물에 기준원점과 목적원점에 대한 모든 정보가 담겨있다는 것이다. 이로 인해 스캐닝 장치를 통해 좌표동기화대상물의 좌표데이터는 오로지 한 번만 취득되면 충분하고, 그 이후에는 좌표데이터에 가공벡터를 추가하는 것과 같은 조작을 가해도 기준원점과 목적원점에 대한 정보는 계속 유효하게 사용될 수 있다는 것에 있다. 또한 고정부가 대응되는 기기라면 어떠한 기기에도 적용할 수 있기 때문에, 전혀 새로운 기기라도 고정부만 대응시킨다면 좌표동기화대상물의 좌표데이터는 언제라도 이식될 수 있다.

한편 제2 단계에 있어서, 좌표동기화대상물의 상대적 위치를 제한하는 고정점들 사이의 기하학적 관계로부터 추출되는 목적원점이 기준원점에 대해 공간적으로 어떤 지점에 있는지 알 수 있도록 고정점을 배치하는 실제적인 방법에 대해 상술하기로 한다.

가장 단순하게는 목적원점을 형성하는 고정점 또는 기준원점을 형성하는 기준 플레이트의 이동량을 검출함으로써 목적원점과 기준원점 사이의 기하학적 관계를 재현시킬 수 있다. 한마디로 말한다면, 기준 플레이트의 기준원점에 대한 좌표를 알고 있는 위치로 고정점들을 배치한 후 좌표동기화대상물 및/또는 기준 플레이트의 이동량(병진운동과 회전운동 포함)을 측정함으로써 고정점의 위치를 파악한다는 것이다. 고정점의 위치를 파악하게 되면 목적원점의 좌표는 물론 기준원점과의 기하학적 관계까지 결정할 수 있다.

그러나 이와 같은 방법은 이론적으로 얼마든지 가능하지만, 실제로 사용하기에는 불편한 점이 있다. 우선 작업자가 일일이 고정점의 초기위치를 설정하고 이동량을 측정한다는 것이 상당히 번거롭다는 것이다. 각 고정점은 공간상 6개의 자유도를 가지고 움직일 수 있으므로 경우에 따라서는 측정해야 할 이동량의 개수가 상당히 많을 수 있다. 또한 작업자의 숙련도에 따른 오차가 존재하고, 재현성이 떨어질 우려가 있다.

따라서 실제적으로 작업하기에 편리한 방식을 강구할 필요가 있으며, 그 방안으로는 고정점들이 사전에 설정된 공간벡터를 따라서만 이동하도록 기구적으로 제한하는 것이다. 고정점들의 이동이 기구적으로 제한된다는 것은 그 자유도가 감소한다는 것을 의미하기 때문에 측정해야 할 이동량의 개수가 적어질 뿐만 아니라 재현성이 향상된다는 것을 의미한다.

또한 고정점들의 이동을 기구적으로 제한할 때, 두 개 이상의 고정점의 이동이 서로 연동되도록 하는 더욱 발전된 방식을 적용할 수도 있다. 즉 어느 하나의 고정점이 이동하면 다른 고정점(들)이 이에 연동하여 함께 이동하는 것이다. 이런 연동구조 역시 기구적으로 구형가능하며, 예를 들면 선대칭 또는 점대칭을 이루면서 복수개의 고정점들이 동시에 이동가능하게 만들 수 있다. 이런 방식은 작업을 매우 용이하게 만들고 재현성 역시 현저히 향상된다는 이점을 가진다.

그리고 고정점의 개수를 결정하는 것도 중요한데, 평면을 이루면서 고정점을 꼭지점으로 하는 기하학적 도형을 이룰 수 있는 최소 개수인 세 개로 고정점의 개수를 선정하는 것이 편리하다. 이는 고정점의 개수를 네 개 이상으로 선정하면 그 고정점들이 하나의 평면상에 반드시 위치한다고 보장할 수 없고, 사각형 이상의 다각형은 결국 다수개의 삼각형으로 분해될 수 있으며, 좌표동기화대상물의 상대적 위치의 제한은 3점 지지로 충분히 가능하기 때문이다.

따라서 본 발명의 예시된 실시예에서는 고정점이 세 개로 선정되어 삼각형을 이루도록 배치되어 있는데, 특히 도 3에 도시된 것처럼 각각의 고정점(F,F')이 이등변삼각형을 이루는 세 개의 점으로 배치되고 각 고정점(F,F')은 이등변삼각형의 평면상에 있는 목적원점(O)과의 가상의 연장선을 따라서만 이동할 수 있도록 제한될 수 있다. 이처럼 고정점(F,F')의 이동이 제한되면, 도 3에 나타난 것과 같이, 이등변삼각형의 형태와는 무관하게 항상 일정한 지점에 목적원점(O)이 위치하게 된다는 이점이 있다. 즉 좌표동기화대상물의 상대적 위치를 고정점으로 제한하는 순간 목적원점이 좌표동기화대상물 안에 포함되어 버리는 것이다.

이러한 고정점의 이동을 구현하기 위한 예를 든다면, 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선상에 목적원점이 위치하는 경우를 들 수 있다. 이를 기구적으로 구성한다면 이등변삼각형 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선을 따라 하나의 고정점이 이동하고, 이등변삼각형 밑변의 양끝에 위치한 나머지 두 고정점들이 상기 수선에 대해 대칭을 이루도록 설정된 공간벡터를 따라서만 이동하도록 연동하는 것이다. 이러한 조건이 만족되면 목적원점은 항상 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선상의 어느 한 점에 위치된다.

특히 상기 공간벡터는 이등변삼각형의 밑변과 일치하는 벡터일 수 있으며, 이러한 경우 목적원점은 항상 이등변삼각형 밑변의 중점으로 고정된다.

여기서 주의할 점은 목적원점이 반드시 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선상에 위치하는 경우만 해당되는 것이 아니다. 이등변삼각형 안쪽의 어느 일 지점에 목적원점이 있어도 가능하다. 다만 각 고정점이 이등변삼각형의 평면상에 있는 목적원점과의 가상의 연장선을 따라서만 이동할 수 있도록 제한하는 기구적 구성의 구현이 다소 복잡해질 뿐이다.

그리고 목적원점은 이등변삼각형의 평면상에서 직교하면서 목적원점을 교점으로 갖는 두 개의 축과, 상기 교점에 대한 법선인 축으로 이루어진 세 축의 원점으로 정의되며, 이는 제2 단계에서 상술한 내용과 동일하다.

한편 세 개의 고정점은 이등변삼각형의 일종인 정삼각형을 이루도록 배치될 수도 있으며, 이 경우 목적원점은 정삼각형의 수심(정삼각형에서 수심은 무게중심, 외심 및 내심과 일치하지만, 여기기서는 고정점을 기준으로 하는 수심으로 정의한다)에 일치할 수 있다. 기구적으로는 원에 내접하는 정삼각형의 각 꼭지점인 고정점이 원의 중심과의 연장선을 따라서만 이동하도록 세 개의 고정점을 연동시키면 구현된다.

또한 목적원점과 기준원점이 평행한 두 평면상에 각각 위치하고, 그 좌표가 상기 두 평면 사이의 수직관계를 정의하는 한 축에 대한 좌표값만 다르도록 고정점들의 공간벡터가 설정될 수 있다. 즉 목적원점과 기준원점 사이에는 높이의 차이만 있다는 것으로서, 두 평면 사이의 수직관계를 정의하는 한 축(예를 들면 Z축)에서 바라보면 목적원점과 기준원점이 겹쳐보이게 된다. 이러한 배치는 작업시 오류가 있는지 직관적으로 검증하기 용이해지고, 좌표변환이 수작업으로 이루어질 수 있을 정도로 매우 간단해진다는 이점을 가진다.

이등변삼각형을 꼭지점에 배치된 각 고정점이 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선상에 위치한 목적원점과의 가상의 연장선을 따라서만 이동할 수 있도록 구성된 기구장치의 예가 도 4에 도시되어 있다.

예시된 기구장치는 기준 플레이트(10)가 대체로 정삼각형 모양을 가지고 있으며, 그 안쪽에 기기의 고정부에 대응하는 구조가 형성되어 있다. 그리고 기준 플레이트(10)의 세 꼭지점에는 정삼각형의 수심을 향해서 병진이동할 수 있는 세 개의 컬럼(20)이 각각 수직하게 서있으며, 각 컬럼(20)에는 동일한 높이에 기준마커홀더(24)가 장착되어 있으며, 특히 하나의 기준마커홀더(24')는 수심을 향하여 진퇴가능하게 되어 있다. 그리고 나머지 두 개의 기준마커홀더(24)의 돌출길이는 동일하다. 기준마커홀더(24,24')의 끝으로 좌표동기화대상물이 고정되며, 추후 기준마커홀더(24,24')의 끝에 기준마커(40)를 끼워 좌표동기화대상물에 부착하게 된다.

엄밀하게는 기준마커(40)로부터 추출된 기준점이 고정점이 되겠지만, 여기서는 설명의 편의상 기준마커홀더(24,24')의 끝점을 고정점으로 취급하기로 한다. 특히 입체물인 기준마커(40)를 사용하게 되면 기준마커(40)의 기준점과 고정점이 일치하지 않을 수 있지만, 동일한 기준마커(40)를 사용하고 기준마커(40)의 중심선을 기준마커홀더(24,24')의 중심선과 일치시킨다면 목적원점이 달라지지 않게 된다. 이 경우가 전술한 고정점으로부터 연장된 확장점에 해당된다.

또한 컬럼(20)의 진퇴에 의해 기준마커홀더(24,24')가 진퇴하는 궤적은 기준 플레이트(10)에 대해 평행을 이룬다. 그리고 세 개의 컬럼(20) 상단에는 캠 팔로워(22)가 돌출되어 있으며, 이 캠 팔로워(22)에 원판캠(30)의 슬릿(32)이 삽입되어 있다. 여기서 슬릿(32)의 구조가 중요한데, 120°등각 슬릿(32)이 원판캠(30) 중심에 대해 동일한 각도와 방향으로 약간 어긋나있다.

이러한 구성에 의하면, 기준 플레이트(10)상에 정삼각형의 수심으로 설정된 기준원점과 고정점으로부터 결정되는 목적원점은 기준마커홀더(24,24')의 장착높이 정도에 해당되는 높이차만 가진다. 이는 기준마커홀더(24,24')가 진퇴하는 궤적이 기준 플레이트(10)에 대해 평행을 이루고, 수직한 세 개의 컬럼(20)이 수심을 향해 병진이동하기 때문이다.

그리고 원판캠(30)이 컬럼(20) 상단의 캠 팔로워(22)에 슬라이딩 가능하게 결속되어 있기 때문에, 세 개의 컬럼(20)은 항상 동일한 거리만큼만 함께 이동되어 항상 정삼각형 대형을 이룬다.

한편 하나의 기준마커홀더(24')가 수심을 향하여 진퇴가능하게 되어있기 때문에 돌출길이에 따라서 기준마커홀더(24,24')의 끝점들은 이등변삼각형 혹은 정삼각형을 이루게 된다. 하나의 기준마커홀더(24')를 진퇴가능하게 만든 것은 다양한 형상을 갖는 좌표동기화대상물의 고정을 쉽게 하기 위함인데, 만일 고정점들이 항상 정삼각형을 이루도록 만들고 싶다면 세 개 기준마커홀더(24,24')의 돌출길이를 동일하게 만들기만 하면 된다.

도 4에 예시된 기구장치는 본 발명의 기구학적 구현이 얼마든지 가능함을 보여주기 위한 하나의 예시이며, 본 출원인은 이 외에도 다양한 기구장치를 착안하였다. 다만 이들은 별도의 특허출원으로 예정되어 있으며, 여기서는 본 발명의 이해를 돕는 한도 내에서 예시적으로 사용되었음을 밝힌다.

한편 기준마커의 실시가능한 몇몇 예를 도시한 도 5를 참조하여 기준마커에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

기준마커는 그 상면 또는 하면이 원을 추출할 수 있는 도형의 형상을 가지도록 만들어지며, 이때 기준마커상의 기준점은 상기 원의 중심으로 정의될 수 있다.

이러한 기준마커의 예로는, 기준마커는 상면 또는 하면을 원이나 원에 내접하거나 외접하는 다각형 또는 원주의 일부를 포함하는 형상을 가진 음형 또는 양형의 입체물을 들 수 있다. 이때 원의 중심은 원의 원주상의 세 점 또는 다각형의 꼭지점에서 선택된 세 개의 점으로 정의되는 원으로부터 추출된다.

이는 원의 곡률반경을 정의하기 위해 필요한 최소한도의 점의 개수는 세 개이기 때문이며, 만일 세 개를 초과하는 점을 선택하였을 때 이들 좌표가 스캐닝 장치의 해상도 한계 등으로 인해 하나의 평면을 이루지 않는 비정형성을 가지게 되면 _nC₃의 개수(여기서 n은 선택된 점의 수로서, n＞4인 자연수임)만큼의 데이터를 서로 맞추어야 해서 비효율적이기 때문이다.

대안적으로 기준마커는 원뿔 또는 다각뿔의 형상을 가진 음형 또는 양형의 입체물로서, 기준마커상의 기준점을 뿔의 첨점으로 정의할 수도 있다.

또한 기준마커를 구 또는 구면의 형상을 포함한 음형 또는 양형의 입체물로 형성하고, 기준마커상의 기준점을 구 또는 구면의 중심으로 정의하는 것도 가능하다.

한편 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하면, 전술한 제2 단계 내지 제4 단계에서 좌표동기화대상물에 재현성 있게 결합되는 좌표동기화매개물이 고정점으로 고정되고, 좌표동기화매개물이 결합된 좌표동기화대상물이 기준 플레이트와의 공간관계가 동결되며, 좌표동기화대상물 또는 좌표동기화매개물 위에 기준마커가 부여된다.

이 실시예는 좌표동기화매개물을 사용한다는 점에 특징이 있는데, 좌표동기화매개물이 좌표동기화대상물에 항상 재현성 있게 결합되기 때문에 좌표동기화매개물을 사용하더라도 동일한 결과를 보여주게 되며, 이는 당업자에게 매우 자명하게 이해될 수 있는 내용이므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 6을 참조하여 본 발명에 따른 좌표동기화 방법의 실재적인 구현을 설명하면 다음과 같다. 도시된 실시예는 좌표동기화대상물이 구강내 치아 및/또는 치은의 형상을 본뜬 인상모델이고, 좌표동기화매개물이 인상모델에 구현된 치아 및/또는 치은의 형상에 그대로 상보하는 형상이 새겨진 구내장착물인 경우이다. 참고로 구내장착물은 레진(resin)을 이용하여 인상모델 위에 씌워져 만들어진다.

도 6의 (a)는 도 4에 도시된 기구장치를 이용하여 구내장착물(좌표동기화매개물)의 상대적 위치를 제한한 상태를 보여준다. 전술한 바와 같이, 이 상태에서 기준 플레이트상에 정삼각형의 수심으로 설정된 기준원점과 고정점으로부터 결정되는 목적원점은 기준마커홀더의 장착높이 정도에 해당되는 높이차만 가지게 된다.

(b)는 구내장착물에 인상모델(좌표동기화대상물)을 결합시키고, 기준 플레이트 사이와의 공간에 석고를 채워넣고 굳혀 구내장착물과 기준 플레이트 사이의 공간관계를 동결시킨 상태이며, 매개체인 석고가 굳으면서 그 하면에는 고정부에 상보하는 형상이 형성된다.

(c)는 석고가 완전히 경화된 후 기준마커홀더를 후퇴시키고, 그 끝에 기준마커를 장착한 상태이며, (d)는 기준마커홀더를 다시 진입시켜 구내장착물에 기준마커를 결합시키는 과정을 보여준다. 기준마커홀더는 항상 동일한 궤적으로 움직이도록 그 이동궤적의 공간벡터가 제한되어 있고 석고가 완전히 경화되어 구내장착물과 기준 플레이트 사이의 공간관계가 동결되어 있기 때문에, 기준마커의 기준점은 본래의 고정점에 대응하는 확장점에 위치하게 된다. 이에 따라 구내장착물(=구내장착물에 결합된 인상모델)은 목적원점과 기준원점에 대한 좌표정보를 모두 포함하는 상태로 완성된다.

위 과정 이후에는 기준마커를 포함하는 인상모델의 좌표데이터의 취득과 기기 좌표계로의 이식이 뒤따르며, 이 부분은 대개 소프트웨어적으로 이루지는 과정이고 도 5의 도시된 기구장치의 사용은 없어 전술한 내용과 중복되는 부분이므로 상세한 설명은 해당부분을 참조하면 충분할 것이다.

이상 본 발명의 바람직한 일 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해져야 할 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
R: 기준원점 F,F': 고정점
O: 목적원점 10: 기준 플레이트
20: 컬럼 22: 캠 팔로워
24,24': 기준마커홀더 30: 원판캠
32: 슬릿 40: 기준마커

Claims (21)

1. 좌표동기화대상물의 수치정보 또는 영상정보를 정의하는 좌표데이터를 이식받을 기기상에 상기 좌표동기화대상물이 재현성 있게 고정되도록 상기 기기에 마련된 부분으로서 상기 기기상의 좌표를 알고 있는 위치에 구비된 고정부에 대응하는 구조를 갖는 기준 플레이트를 준비하는 제1 단계;
   상기 기준 플레이트상에 정해진 기준원점과 공간적으로 이격되도록 상기 좌표동기화대상물을 적어도 세 개 이상의 고정점으로 그 상대적 위치를 제한하되, 상기 고정점들 사이의 기하학적 관계에 의해 결정되는 하나의 목적원점이 상기 기준원점에 대해 수치적으로 인식가능한 기하학적 관계를 갖도록 상기 고정점들이 공간상에 배치되는 제2 단계;
   상기 상대적 위치가 제한된 좌표동기화대상물과 상기 기준 플레이트 사이의 공간에 매개체를 개입시켜 상기 좌표동기화대상물과 상기 기준 플레이트 사이의 공간관계를 동결시키되 상기 매개체에는 상기 고정부에 상보하는 형상이 형성되는 제3 단계; 및
   상기 제3 단계를 거친 좌표동기화대상물상의 상기 고정점 또는 상기 목적원점을 재현할 수 있도록 상기 고정점으로부터 연장된 지점인 확장점에 기준마커를 부여하는 제4 단계;
   를 포함하는 좌표동기화 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 단계에서 상기 고정점들이 사전에 설정된 공간벡터를 따라서만 이동하도록 기구적으로 제한됨으로써 상기 목적원점이 상기 기준원점에 대해 사전에 설정된 기하학적 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 목적원점과 상기 기준원점은 평행한 두 평면상에 각각 위치하되 그 좌표는 상기 두 평면 사이의 수직관계를 정의하는 한 축에 대한 좌표값만 다르도록 상기 고정점들의 공간벡터가 설정된 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 단계에서 상기 목적원점과 기준원점 사이의 기하학적 관계는 상기 목적원점을 형성하는 고정점 또는 상기 기준원점을 형성하는 기준 플레이트의 이동량을 검출하여 재현되는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 기준마커를 포함하는 상기 좌표동기화대상물의 영상 좌표데이터를 취득하고, 상기 고정점 또는 상기 확장점에 대응하는 위치로 부여된 기준마커로부터 취득된 기준점 사이의 기하학적 관계로부터 상기 목적원점을 복원시키는 제5 단계를 더 포함하는 좌표동기화 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 좌표동기화대상물을 상기 기기의 고정부에 고정하고, 상기 기준마커상의 기준점으로부터 복원된 목적원점과 상기 기준원점 사이의 기하학적 관계를 기준으로 하여 상기 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 상기 기기의 좌표계로 이식시키는 제6 단계를 더 포함하는 좌표동기화 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 단계의 각각의 고정점은 이등변삼각형을 이루는 세 개의 점으로 배치되고, 상기 각 고정점은 상기 이등변삼각형의 평면상에 있는 목적원점과의 가상의 연장선을 따라서만 이동할 수 있도록 제한된 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 목적원점은 상기 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 고정점 중 상기 이등변삼각형 밑변의 꼭지점을 이루는 두 개의 고정점은 상기 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선에 대해 대칭을 이루도록 설정된 공간벡터를 따라서만 이동하도록 제한된 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 공간벡터는 상기 이등변삼각형의 밑변과 일치하는 벡터인 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 이등변삼각형의 밑변의 양 꼭지점에 대응하는 두 개의 고정점은 상기 이등변삼각형의 밑변을 이등분하는 수선 또는 수직선에 대해 대칭을 이루면서 이동하도록 서로 기구적으로 연동된 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
12. 제7항에 있어서,
    상기 세 개의 고정점은 정삼각형을 이루고, 상기 목적원점은 상기 정삼각형의 수심인 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
13. 제7항에 있어서,
    상기 목적원점은 상기 이등변삼각형의 평면상에서 직교하면서 상기 목적원점을 교점으로 갖는 두 개의 축과 상기 교점에 대한 법선인 축으로 이루어진 세 축의 원점으로 정의되는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계의 매개체는 석고를 포함하는 경화성 재료인 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
15. 제1항에 있어서,
    상기 기준마커의 상면 또는 하면은 원을 추출할 수 있는 도형의 형상을 가지며, 상기 기준마커상의 기준점은 상기 원의 중심으로 정의되는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 기준마커는 상면 또는 하면이 원, 원에 내접하거나 외접하는 다각형 또는 원주의 일부를 포함하는 형상을 가진 음형 또는 양형의 입체물인 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 원의 중심은 상기 원의 원주상의 세 점 또는 상기 다각형의 꼭지점에서 선택된 세 개의 점으로 정의되는 원으로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
18. 제1항에 있어서,
    상기 기준마커는 원뿔 또는 다각뿔의 형상을 가진 음형 또는 양형의 입체물로서, 상기 기준마커상의 기준점은 상기 뿔의 첨점으로 정의되는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
19. 제1항에 있어서,
    상기 기준마커는 구 또는 구면의 형상을 포함한 음형 또는 양형의 입체물로서, 상기 기준마커상의 기준점은 상기 구 또는 구면의 중심으로 정의되는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 단계 내지 제4 단계는 상기 좌표동기화대상물에 재현성 있게 결합되는 좌표동기화매개물이 상기 고정점으로 고정되고, 상기 좌표동기화매개물이 결합된 좌표동기화대상물이 상기 기준 플레이트와의 공간관계가 동결되며, 상기 좌표동기화대상물 또는 상기 좌표동기화매개물 위에 상기 기준마커가 부여되는 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.
21. 제20항에 있어서,
    상기 좌표동기화대상물은 구강내 치아 또는 치은의 형상을 본뜬 인상모델이고, 상기 좌표동기화매개물은 구내장착물인 것을 특징으로 하는 좌표동기화 방법.

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