KR101410452B1 - 3차원 스캐닝 장치 - Google Patents

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Abstract

3차원 스캐닝 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치는, 3차원 영상 정보를 획득하기 위한 입체물이 탑재 지지되는 지지유닛이 자전 운동 및 진자 운동가능하게 설치된다. 그러므로, 영상부에서 조사되는 광이 어느 특정 위치에 집중되어도, 입체물을 자전 운동 또는 진자 운동시켜 광이 집중되는 위치에 입체물의 전체면을 위치시킬 수 있다. 이로 인해, 입체물의 전체면에 걸쳐서 정확한 영상정보를 획득할 수 있으므로, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Description

3차원 스캐닝 장치 {THREE DIMENSIONAL SCANNING APPARATUS}
본 발명은 인체, 또는 도면에 의하여 제작되지 않았거나 도면이 존재하지 않는 물품 등과 같은 입체물의 3차원 영상을 획득하기 위한 3차원 스캐닝 장치에 관한 것이다.
3차원 스캐닝 장치는 입체물의 3차원 형상을 측정하여 3차원 영상 데이터를 획득하는 장치로써, 의료, 가공물의 검사, 캐드/캠(CAD/CAM) 및 솔리드 모델링 등과 같은 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있다.
3차원 스캐닝 장치는, 입체물의 표면을 따라 접촉하면서 한 점씩 공간좌표를 측정하여 전체 곡면형상을 측정하는 접촉식과 프로젝터에서 입체물에 광을 조사하고 반사되어 수신된 광을 분석하여 입체물의 곡면형상을 측정하는 비접촉식으로 대별된다.
일반적으로, 비접촉식 3차원 스캐닝 장치는 광을 조사하고 반사된 광을 수신하는 영상부와 입체물이 탑재 지지되는 지지부를 포함한다. 상기 영상부는 고정되어 있다. 이로 인해, 상기 영상부가 입체물의 전체면을 측정할 수 있도록, 수작업으로 입체물의 위치를 조절해주어야 하므로, 대단히 불편하다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 상기 지지부를 자전 운동가능하게 설치하여 입체물의 위치를 조절하는 3차원 스캐닝 장치가 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 상기 지지부가 자전되는 상기와 같은 종래의 3차원 스캐닝 장치는, 상기 영상부에서 조사되는 광이 입체물의 중앙 부위측에 집중된다고 가정할 때, 입체물의 일면 중앙 부위의 형상 및 입체물의 타면 중앙 부위의 형상은 정확하게 측정할 수 있으나, 입체물의 일면 단부측 및 입체물의 타면 단부측은 상대적으로 정확하게 측정할 수 없으므로, 제품의 신뢰성이 저하되는 단점이 있다.
3차원 스캐닝 장치와 관련한 선행기술은 한국공개특허공보 10-2009-0078539호 등에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 입체물의 전체면에 걸쳐서 정확한 영상정보를 획득할 수 있도록, 입체물이 탑재 지지되는 지지유닛을 자전 운동 및 진자 운동가능하게 설치함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 3차원 스캐닝 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치는, 입체물이 탑재 지지되며, 상기 입체물을 자전(自轉) 운동 및 진자 운동시키는 지지유닛; 상기 입체물로 광을 조사하고 상기 입체물에서 반사된 광을 수신하여 3차원 영상 정보를 획득하는 영상부를 포함한다.
본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치는, 3차원 영상 정보를 획득하기 위한 입체물이 탑재 지지되는 지지유닛이 자전 운동 및 진자 운동가능하게 설치된다. 그러므로, 영상부에서 조사되는 광이 어느 특정 위치에 집중되어도, 입체물을 자전 운동 또는 진자 운동시켜 광이 집중되는 위치에 입체물의 전체면을 위치시킬 수 있다. 이로 인해, 입체물의 전체면에 걸쳐서 정확한 영상정보를 획득할 수 있으므로, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 지지유닛의 일부 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 진자운동부의 일부 절개 분해 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 몸체측과 제 1 모터가 맞물린 것을 보인 사시도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 상호 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 구조 및 특정 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미가 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에 도시된 실시예들의 길이, 면적, 두께 및 형태는, 편의상, 과장되어 표현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치는 지지유닛(100)과 영상부(210)를 포함한다.
지지유닛(100)에는 3차원 영상 정보를 획득하고자 하는 입체물(50)이 탑재 지지된다. 입체물(50)은 치아의 정보가 일면에 표시된 석고모형, 치아의 정보가 일면 또는 양면에 표시된 임프레션(Impression), 또는 그 이외의 다양한 물품 등이 될 수 있다.
영상부(210)는 입체물(50)로 광을 조사하고 입체물(50)에서 반사된 광을 수신하여 3차원 영상 정보를 획득한다. 영상부(210)는 본체(250)의 소정 부위에 고정되며, 지지유닛(100)에 탑재 지지된 입체물(50)의 특정 위치로 광을 조사한 후, 반사된 광을 수신한다.
영상부(210)가 정확한 3차원 영상 정보를 획득하기 위해서는 영상부(210)에서 입체물(50)에 조사되는 광이 입체물(50)의 전체면에 걸쳐서 동일한 조건으로 조사되어야 한다. 그런데, 영상부(210)가 고정되어 있으므로, 영상부(210)에서 입체물(50)의 전체면에 걸쳐서 동일한 조건으로 광을 조사할 수 있기 위해서는, 입체물(50)의 위치를 조절해 주어야 한다.
이를 위하여, 본 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 지지유닛(100)은 입체물(50)을 자전(自轉) 운동 및 진자 운동시킨다.
지지유닛(100)에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 지지유닛의 일부 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 진자운동부의 일부 절개 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이, 지지유닛은(100)은 케이스(110), 케이스(110)에 설치된 진자운동부(130) 및 진자운동부(130)에 설치된 자전운동부(150)를 포함한다.
케이스(110)는 본체(250)에 탑재 지지되며, 내부에는 복수의 전기 및 전자부품이 내장된다. 케이스(110)의 전면에는 온/오프 스위치(111), 표시등(113) 등이 설치되며, 후면에는 전원측과 연결되는 커넥터(미도시) 등이 설치된다.
케이스(110)의 상면 테두리부 일측 및 타측에는 지지블럭(120)이 상호 대향되게 설치된다.
진자운동부(130)는 호형상의 몸체(131)를 포함한다. 몸체(131)는 지지블럭(120) 사이에 위치되어 일측면 및 타측면이 지지블럭(120)에 지지되며, 호형상을 이루는 자신의 원주방향을 따라 진자 운동가능하게 설치된다.
몸체(131)가 진자 운동할 수 있도록, 몸체(131)의 외주면 일측에는 원주방향을 따라 치(齒)(133)(도 4 참조)가 형성되고, 케이스(110)의 내부에는 몸체(131)의 치(133)와 맞물려 몸체(131)를 진자 운동시키는 제 1 모터(171)가 설치될 수 있다. 이때, 제 1 모터(171)의 회전축(미도시)과 몸체(131)의 치(131) 사이에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 모터(171)의 상기 회전축의 회전력을 몸체(131)의 치(131)로 전달하기 위한 기어(172) 등이 개재될 수 있음은 당연하다.
몸체(131)의 외주면에 치(133)를 직접 형성하는 대신, 몸체(131)와 대응되는 호형상의 기어를 별도로 제조하여, 몸체(131)에 결합할 수도 있다.
지지블럭(120) 및 몸체(131)에는 몸체(131)가 자신의 원주방향 경로를 따라 진자 운동하도록 지지하는 지지수단이 각각 마련된다.
상기 지지수단은, 몸체(131)의 일측면 및 타측면에 각각 형성되며 몸체(131)와 대응되는 호형상을 이루는 돌출레일(141), 일측은 지지블럭(120)에 각각 지지되고 타측은 돌출레일(141)의 상면과 각각 접촉하는 제 1 롤러(143), 일측은 지지블럭(120)에 각각 지지되고 타측은 돌출레일(141)의 하면과 접촉하는 복수의 제 2 롤러(145)를 포함한다.
제 1 롤러(143)에 의하여 돌출레일(141)의 상면이 접촉 지지되고, 복수의 제 2 롤러(145)에 의하여 돌출레일(141)의 하면이 접촉 지지되므로, 돌출레일(141)은 항상 제 1 롤러(143)와 제 2 롤러(145) 사이에 위치된 상태를 유지한다. 따라서, 몸체(131)는 제 1 및 제 2 롤러(143, 145)에 의하여 항상 자신의 원주방향 경로를 따라 진자 운동한다.
지지블럭(120)에는 복수의 지지핀(148)의 일단부측이 지지 설치된다. 지지핀(148)의 타단부는 돌출레일(141)의 측면과 접촉하여 돌출레일(141)이 지지블럭(120)의 외측으로 이탈하는 것을 방지한다. 이로 인해, 몸체(131)가 지지블럭(120)의 외측으로 이탈하는 것이 방지된다.
자전운동부(150)는 진자운동부(130)에 설치되고, 입체물(50)을 탑재 지지하며, 진자운동부(130)와 함께 운동함과 동시에 진자운동부(130)에 대하여 자전 운동가능하게 설치된다. 자전운동부(150)는 몸체(131)의 상면에 결합된 고정판(151) 및 고정판(151)에 자전 운동가능하게 결합되며 입체물(50)이 탑재 지지되는 받침판(153)을 포함한다.
받침판(153)을 자전시키기 위하여, 받침판(153)의 하면에는 내주면에 치(齒)가 형성된 링형상의 동력전달부재(155)가 결합되고, 몸체(131)에는 동력전달부재(155)의 치와 맞물려 동력전달부재(155)를 자전 운동시키는 제 2 모터(175)가 설치된다. 이때, 제 2 모터(175)의 회전축(미도시)과 동력전달부재(155) 사이에는 제 2 모터(171)의 상기 회전축의 회전력을 동력전달부재(155)로 전달하기 위한 기어(176) 등이 개재될 수 있음은 당연하다
본 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치는 3차원 영상 정보를 획득하기 위한 입체물(50)이 탑재 지지되는 지지유닛(100)이 자전 운동 및 진자 운동가능하게 설치된다. 그러므로, 영상부(210)에서 조사되는 광이 어느 특정한 위치에 집중되어도, 입체물(50)을 자전 운동 또는 진자 운동시켜, 광이 집중되는 부위에 입체물(50)의 전체면을 위치시킬 수 있으므로, 입체물(50)의 전체면에 걸쳐서 정확한 영상정보를 획득할 수 있다.
상기와 같이 기술된 본 발명의 실시예들에 대한 도면은 자세한 윤곽 라인을 생략하여, 본 발명의 기술사상에 속하는 부분을 쉽게 알 수 있도록 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 상기 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하는 기준이 될 수 없으며, 본 발명의 청구범위에 포함된 기술사항을 이해하기 위한 참조적인 사항에 불과하다.
100: 지지유닛
110: 케이스
130: 진자운동부
150: 자전운동부

Claims (8)

  1. 일측 및 타측에 지지블럭이 상호 대향되게 설치된 케이스, 상기 지지블럭 사이에 위치되고 일측면 및 타측면이 상기 지지블럭측에 각각 지지되며 호형상으로 형성되어 자신의 원주방향으로 진자 운동가능하게 설치된 몸체를 가지는 진자운동부, 상기 진자운동부에 설치되고 입체물이 탑재 지지되며 상기 진자운동부와 함께 운동함과 동시에 상기 진자운동부에 대하여 자전 운동가능하게 설치된 자전운동부를 포함하는 지지유닛;
    상기 지지블럭 및 상기 몸체에 마련되어 상기 몸체가 자신의 원주방향 경로를 따라 진자 운동하도록 지지하는 지지수단;
    상기 입체물로 광을 조사하고 상기 입체물에서 반사된 광을 수신하여 3차원 영상 정보를 획득하는 영상부를 포함하며,
    상기 지지수단은,
    상기 몸체와 대응되는 호형상으로 상기 몸체의 일측면 및 타측면에 각각 형성된 돌출레일;
    일측은 상기 지지블럭에 각각 지지되고 타측은 상기 돌출레일의 상면과 각각 접촉하는 제 1 롤러;
    일측은 상기 지지블럭에 각각 지지되고 타측은 상기 돌출레일의 하면과 각각 접촉하는 복수의 제 2 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,

    상기 몸체의 외주면 일측에는 원주방향을 따라 치(齒)가 형성되며,
    상기 케이스의 내부에는 상기 몸체의 치와 맞물려 상기 몸체를 진자 운동시키는 제 1 모터가 설치된 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지블럭에는 상기 돌출레일의 측면과 접촉하여 상기 몸체가 상기 지지블럭의 외측으로 이탈하는 것을 방지하는 지지핀이 설치된 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자전운동부는,
    상기 몸체의 상면에 결합된 고정판;
    상기 고정판에 자전 운동가능하게 결합되며 상기 입체물이 탑재 지지되는 받침판을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 받침판의 하면에는 내주면에 치(齒)가 형성된 링형상의 동력전달부재가 결합되고,
    상기 몸체에는 상기 동력전달부재의 치와 맞물려 상기 동력전달부재를 자전 운동시키는 제 2 모터가 설치된 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.
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