KR101650011B1 - 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법 - Google Patents

3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 3차원 스캐너를 이용하여 검사 대상물의 기하형상을 생성하는 단계; b) 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기 설정된 기준 좌표에 정렬하는 단계; 및 c) 기준 좌표에 정렬된 기하형상과 설계 데이터의 편차를 확인하여 검사 기준 좌표를 설정하는 단계를 포함하는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법으로서, 컴퓨터와 검사 대상물 사이를 빈번하게 오갈 필요가 없이 검사 대상물의 기하형상을 기준 좌표에 정렬하여 검사 기준 좌표를 설정하는 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.

Description

3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법{Method of setting inspection criteria coordinate by aligning geometry created by 3D scanner}
본 발명은 검사 대상물이 설계 데이터에 맞게 제작되었는지를 검사하는 작업을 할 때 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사의 기준이 되는 적합한 좌표를 설정하는 방법에 관한 것으로서, 컴퓨터와 검사 대상물 사이를 빈번하게 오갈 필요가 없이 검사 대상물의 검사 기준이 되는 적합한 좌표를 설정하는 작업을 효율적으로 수행할 수 있는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 CAD/CAM/CAE를 활용하는 디지털 생산 시스템을 운영하는데 있어서, 설계 데이터인 CAD 데이터를 이용하여 물품을 제작한 후, 제작된 물품을 스캔하여 얻은 3차원 스캔 데이터와 CAD 데이터를 비교하여 제작된 물품이 설계된 대로 정확하게 제작되었는지를 검사하는 작업을 수행한다.
이러한 설계 데이터와 CAD 데이터를 비교하여 제작된 물품을 검사하는 방법이, 예를 들면 등록특허 제10-0637727호에 개시된다.
이러한 검사 작업을 수행할 때, 검사의 기준이 되는 기준 좌표를 설정해야 하고, 이를 위해서는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표로 이동시키는 작업을 하면서 그 이동 결과가 적절한 지를 판단해야 한다. 일반적으로 이 작업은 다음과 같은 프로세스로 진행된다.
먼저, 3차원 스캐너를 사용하여, 검사 대상물을 기준 좌표로 이동시키는데 필요한 기하형상을 생성한다. 이어서, 생성된 기하형상을 이용하여 검사 대상물을 기준 좌표로 이동시킨다. 그리고, 검사 대상물이 기준 좌표로 적절하게 이동되었는지를 확인한다. 만약 검사 대상물의 이동 결과가 적합하지 않다면 앞선 단계들을 반복할 수 있고, 이동 결과가 적합하다면 검사 기준 좌표를 설정하고 이 위치에서 검사에 필요한 기하형상 및 검사 요소를 생성한 후, 검사 대상물이 설계된 대로 정확하게 제작되었는지를 검사하는 프로세스를 수행한다.
이와 같이 작업자가 검사 대상물로부터 획득한 기하형상을 기준 좌표로 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하기 위한 작업을 수행할 때, 작업자는 검사 대상물의 기하형상을 생성하기 위해서 3차원 스캐너를 조작해야 하고, 생성된 기하형상 정보로부터 기준 좌표로 검사 대상물을 이동시키기 위해서 컴퓨팅 장치, 예를 들면 PC를 조작해야 한다. 이때, 작업자는 검사 대상물을 기준 좌표로 이동시킨 결과가 만족스럽지 않은 경우에, 3차원 스캐너와 PC 사이를 오가는 작업을 번갈아가며 수행해야 했다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 컴퓨터와 검사 대상물 사이를 빈번하게 오갈 필요가 없이 검사 대상물의 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 적합한 검사 기준 좌표를 설정하는 작업을 효율적으로 수행할 수 있는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, a) 3차원 스캐너를 이용하여 검사 대상물의 기하형상을 생성하는 단계; b) 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기 설정된 기준 좌표에 정렬하는 단계; 및 c) 기준 좌표에 정렬된 기하형상과 설계 데이터의 편차를 확인하여 검사 기준 좌표를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 b 단계는, 3차원 스캐너를 통해 사용자 인터페이스에 접속하여, 기준 좌표의 축과 방향을 선택함으로써, 기하형상을 선택된 기준 좌표의 축과 방향으로 정렬하는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 c 단계는, 기준 좌표의 정렬된 기하형상과 설계 데이터 사이의 축과 방향에 대한 편차를 수치로 실시간으로 확인하고, 상기 편차가 기 설정된 범위 내인 경우 상기 기준 좌표를 검사 기준 좌표로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 c 단계 이후에, 상기 사용자 인터페이스는 상기 a, b, c단계를 다시 수행할지 아니면 작업을 종료할지를 선택하기 위한 옵션을 제공하고, 사용자는 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차를 확인하고, 상기 3차원 스캐너를 이용하여 상기 옵션을 선택하는 것을 특징으로 한다.
대안적으로, 상기 c 단계 이후에, 기하형상과 설계 데이터의 편차가 기 설정값 이상인 경우, 상기 사용자 인터페이스는 사용자가 상기 a, b, c단계를 다시 수행하도록 선택하기 위한 옵션을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 3차원 스캐너를 이용하여 기하형상을 기준 좌표에 정렬하고 그 결과를 실시간으로 확인할 수 있어, 기하형상을 기준 좌표에 정렬하고 검사 기준 좌표를 설정하는 작업을 할 때 사용자가 컴퓨팅 장치와 검사 대상물 사이를 빈번하게 오갈 필요가 없다. 따라서, 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법을 수행하기 위한 검사 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법에 대한 일련의 단계들을 도시한 플로우차트,
도 3a 내지 3d는 사용자 인터페이스의 옵션들 및 디스플레이에 표시되는 정보를 예시적으로 나타낸 도면들.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 나타내기에 적합한 대표적인 환경을 보여주는 도면으로서, 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법을 수행하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
컴퓨팅 장치(1)는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 프로세서들을 포함한다. 컴퓨팅 장치(1)는 이러한 프로세서들을 지원할 수 있는 워크스테이션(workstation), 서버(server), 랩탑(laptop), 메인프레임(mainframe), PDA, 함께 작동하는 장치들의 클러스터(cluster), 가상 장치(virtual device) 또는 다른 컴퓨팅 장치일 수 있다.
3차원 스캐너(2)는 3차원 대상물, 즉 검사 대상물을 스캔하여 스캔한 부분의 기하형상을 생성한다.
사용자 인터페이스(3)는 사용자(4)로 하여금 설계 데이터인 CAD 데이터를 컴퓨팅 장치에 입력할 수 있게 하고, 사용자 인터페이스(3)의 사용자 입력에 의해 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 정렬하여 검사 기준 좌표를 설정하는 프로세스들이 수행될 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(3)는 기준 좌표를 생성하고 기하형상을 정렬하기 위한 옵션들을 포함한다.
디스플레이(5)는 기준 좌표에 정렬된 기하형상과 미리 입력된 설계 데이터 사이의 편차를 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 정보들을 표시한다. 실제로, 디스플레이(5)는 기준 좌표의 축과 방향에 대한 편차 정보를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법에 대한 일련의 단계들을 도시한 플로우차트이고, 도 3a 내지 3d는 사용자 인터페이스의 옵션들 및 디스플레이에 표시되는 정보를 예시적으로 나타낸다.
본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법은, 사용자가 3차원 스캐너(2)를 이용하여 검사 대상물을 스캔하고, 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 정렬할 때, 정렬된 기하형상이 미리 입력된 설계 데이터와 적절하게 정렬되었는지를 판단하여 검사 기준 좌표를 설정하기 위한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 일련의 단계들을 통해 수행된다.
먼저, 3차원 스캐너(2)를 이용하여 검사 대상물을 스캔하고, 검사 대상물의 기하형상을 생성한다(S100). 사용자는 3차원 스캐너(2)를 이용하여 검사 대상물(5)을 프로브 접촉(probe contact)하고, 3차원 스캐너(2)는 검사 대상물을 기준 좌표로 이동시키는데, 즉 검사 대상물을 기준 좌표에 정렬하는데 필요한 기하형상을 생성한다.
3차원 스캐너를 이용하여 기하형상의 생성이 완료되면, 생성된 기하형상을 기 설정된 기준 좌표에 정렬한다(S200). 사용자는 3차원 스캐너(2)를 통해 사용자 인터페이스(3)의 옵션들을 이용하여, 기준 좌표의 축과 방향을 선택함으로써, 생성된 기하형상을 선택된 기준 좌표의 축과 방향으로 정렬할 수 있다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 사용자는 3차원 스캐너(2)를 통해 사용자 인터페이스(3)에 접속하여 옵션들을 이용함으로써, 기하형상을 정렬하기 위한 기준 좌표의 좌표축을 설정하고 이 좌표축의 방향을 설정할 수 있다. 도 3a는 생성된 플레인(plane)을 Z축 방향으로 설정하기 위한 사용자 인터페이스의 옵션을 나타내고, 도 3b는 생성된 플레인(plane)을 + 방향으로 설정하기 위한 사용자 인터페이스의 옵션을 나타낸다. 사용자는 3차원 스캐너(2)를 이용하여 이러한 옵션들을 선택함으로써, 생성된 기하형상을 기준 좌표에 정렬할 수 있다.
이어서, 기준 좌표에 정렬된 기하형상과 미리 입력된 설계 데이터의 편차를 확인하여, 검사 기준 좌표를 설정한다(S300). 도 3c에 도시된 것처럼, 디스플레이(5)는 기준 좌표에 정렬된 기하형상과 미리 입력된 설계 데이터 사이의 축과 방향에 대한 편차를 수치로 표시하고, 사용자는 이 수치를 실시간으로 확인하여 기하형상이 적절하게 기준 좌표에 정렬되었는지를 판단할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 기하형상의 정렬에 사용된 기준 좌표를 검사의 기준이 되는 좌표로 설정함으로써, 검사 기준이 되는 적합한 기준 좌표를 설정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법은 사용자가 3차원 스캐너(2)를 이용하여 기하형상을 기준 좌표에 정렬하고 그 결과를 실시간으로 확인할 수 있어, 기하형상을 기준 좌표에 정렬하고 적합한 검사 기준 좌표를 설정하는 작업을 할 때 컴퓨팅 장치와 검사 대상물 사이를 빈번하게 오갈 필요가 없다. 따라서, 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법은 전술한 S300 단계 이후에, 전술한 S100 내지 S300 단계를 반복 수행할지 여부를 사용자가 선택할 수 있게 하는 옵션을 제공한다(S400).
도 3d를 참조하면, 전술한 S300 단계에서 사용자가 기하형상과 설계 데이터의 편차를 확인하면, 사용자 인터페이스(3)는 디스플레이(5)를 통해 전술한 단계들을 재수행할지 아니면 작업을 종료할지를 선택하기 위한 옵션을 표시한다. 그러면, 사용자는 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 적절한 값인지를 확인하고, 이 편차가 적절하면, 기준 좌표를 검사 기준 좌표로 설정하고, 3차원 스캐너(2)를 이용하여 작업 종료 옵션을 선택한다. 반면, 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 적절한 값이 아니라 판단되면, 사용자는 3차원 스캐너(2)를 이용하여 전술한 S100 내지 S300 단계를 반복 수행하기 위한 옵션을 선택하고, 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 적절한 값이 될 때까지 전술한 S100 내지 S300 단계를 반복 수행할 수 있다.
이와 같이, 사용자는 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 적절한 값인지를 실시간으로 확인하여 적합한 검사 기준 좌표를 설정할 수 있다.
대안적으로, 컴퓨팅 장치(1)가 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 적절한 값인지를 판단하고, 디스플레이(5)를 통해 이에 대한 결과를 사용자에게 제공할 수 있다. 컴퓨팅 장치(1)가 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 기 설정값에 포함된다고 판단하면, 사용자 인터페이스(3)는 작업 종료를 선택하기 위한 옵션을 제공한다. 반면, 컴퓨팅 장치(1)가 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 기 설정값이 아니라고 판단하면, 사용자 인터페이스(3)는 전술한 S100 내지 S300 단계를 다시 수행하는 작업을 선택하도록 하는 옵션을 제공한다.
이와 같이, 컴퓨팅 장치(1)가 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차가 적절한 값인지를 자동으로 판단하여 적합한 검사 기준 좌표를 설정할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. a) 3차원 스캐너를 이용하여 검사 대상물의 기하형상을 생성하는 단계;
    b) 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기 설정된 기준 좌표에 정렬하는 단계; 및
    c) 기준 좌표에 정렬된 기하형상과 설계 데이터의 편차를 확인하여 검사 기준 좌표를 설정하는 단계를 포함하는, 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b 단계는, 3차원 스캐너를 통해 사용자 인터페이스에 접속하여, 기준 좌표의 축과 방향을 선택함으로써, 기하형상을 선택된 기준 좌표의 축과 방향으로 정렬하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 c 단계는, 기준 좌표의 정렬된 기하형상과 설계 데이터 사이의 축과 방향에 대한 편차를 수치로 실시간으로 확인하고, 상기 편차가 기 설정된 범위 내인 경우 상기 기준 좌표를 검사 기준 좌표로 설정하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 c 단계 이후에, 상기 사용자 인터페이스는 상기 a, b, c단계를 다시 수행할지 아니면 작업을 종료할지를 선택하기 위한 옵션을 제공하고,
    사용자는 기하형상과 설계 데이터 사이의 편차를 확인하고, 상기 3차원 스캐너를 이용하여 상기 옵션을 선택하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 c 단계 이후에, 기하형상과 설계 데이터의 편차가 기 설정값 이상인 경우, 상기 사용자 인터페이스는 사용자가 상기 a, b, c단계를 다시 수행하도록 선택하기 위한 옵션을 제공하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너를 이용하여 생성된 기하형상을 기준 좌표에 이동시켜 검사 기준 좌표를 설정하는 방법.
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