KR101818571B1 - 3d 스캐닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 스캐닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플로어 패널 위에 스캔 대상물이 움직이지 않는 상태에서 회전 프레임이 360° 회전하는 동안 3D 스캐너가 이 회전 방향과 교차하여 상하로 움직이면서 스캔 대상물을 스캐닝할 수 있게 구성하므로, 3D 스캐너가 회전하면서 스캐닝하므로 무거운 스캔 대상물이나 사람과 같이 회전시키면 안전사고가 발생할 우려가 있는 경우에도 편리하고 안전하게 스캔할 수 있게 한 것이다.

Description

3D 스캐닝 장치{3-DIMENSION SCANNING APPARATUS}

본 발명은 3D 스캐닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플로어 패널 위에 스캔 대상물이 움직이지 않는 상태에서 회전 프레임이 360° 회전하는 동안 3D 스캐너가 이 회전 방향과 교차하여 상하로 움직이면서 스캔 대상물을 스캐닝할 수 있게 구성하므로, 3D 스캐너가 회전하면서 스캐닝하므로 무거운 스캔 대상물이나 사람과 같이 회전시키면 안전사고가 발생할 우려가 있는 경우에도 편리하고 안전하게 스캔할 수 있게 한 것이다.

3D 스캐닝은 스캔 대상물의 색감과 질감 그리고 3차원 형상을 얻는 프로세스로서, 이 기술로 제조 공정에 걸리는 시간과 비용 그리고 작업 공정을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 품질을 높일 수 있다. 이에, 3D 스캐닝 기술은 설계나 디자인 실무에 많이 적용하여 자동차, 가전, 의료, 항공, 선박 등 다양한 분야에 폭넓게 활용하고 있다.

특히, 3D 스캐닝은 디자인한 것을 바로 모형으로 만들어서 상용화할 수 있고, 스캐닝하여 얻은 데이터를 통해 수정과 개발을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 실제 제품 개발에도 폭넓게 활용하고 있다. 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 이러한 3D 스캐닝을 이용한 기술이 개시되어 있다.

(특허문헌 1) 한국등록특허 제1505529호

치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블에 관한 것으로서, 상악 치아구조 모형과, 하악 치아구조 모형 및 이들에서 분리된 일부 치아구조 모형을 한꺼번에 올려놓고 동시에 3D 스캐닝할 수 있는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블에 관한 것이다. 상기 치아구조 모형 3D 스캐용 테이블은, 상악 치아구조의 모형이 놓이는 제1 배치부와; 하악 치아구조의 모형이 놓이는 제2 배치부와; 상기 제1 배치부와 상기 제2 배치부 사이에 마련되며, 상기 상악 치아구조의 모형 또는 상기 하악 치아구조의 모형에서 분리된 부분 치아구조 모형이 놓이는 제3 배치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(특허문헌 2) 한국등록특허 제1569693호

얼굴 성형 시뮬레이션을 위한 3차원 스캔 장치에 관한 것으로서, 스캔 시 동시에 얼굴 추적(Face Tracking)을 수행하여 얼굴의 방향과 카메라의 방향을 인식함으로써, 3차원 스캐너 촬영 시점을 가이드 해주고, 미리 정의된 촬영시점들에 도달하면 자동으로 RGB 영상을 취득하면서 촬영시점 정보를 동시에 기록함으로써, 3차원 스캔과정을 손쉽게 하도록 함에 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 구성으로, 휴대용 장치로서, 얼굴 추적을 수행하여 얼굴의 방향과 카메라의 방향을 인식함으로써 3차원 스캐너 촬영 시점을 가이드 해주고, 미리 정의된 촬영시점들에 도달하면 자동으로 영상을 취득하면서 촬영시점 정보를 동시에 기록하는 것을 특징으로 한다.

(특허문헌 3) 한국등록특허 제1500911호 (등록일 : 2015.03.03)

불완전하게 스캐닝된 3차원 데이터를 이용하더라도, 배관과 객체의 점군 데이터들만을 이용하여 높은 정확도로 배관들에 연결된 설비기기 등의 산업 객체를 모델링할 수 있는 기술을 제공한다. 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 3차원 산업 객체 모델링 방법은, 3차원 스캐닝 데이터를 이용한 3차원 산업 객체 모델링 장치가, 구조물의 배관을 모델링한 3차원 배관 모델과, 3차원 스캐닝 데이터로부터 인식된 객체로서 구조물에 배관과 연결되도록 설치되는 설비기기에 대응되는 객체인 산업 객체의 일부를 이루는 점군 데이터인 객체 점군 데이터를 선택하는 단계; 3차원 배관 모델에 포함된 복수의 배관과 객체 점군 데이터 사이의 연결 관계 정보를 산출하는 단계; 배관 정보, 설비기기의 정보 및 배관과 설비기기 사이의 연결 정보를 포함하여 저장된 공정배관계장도와 산출된 연결 관계 정보를 비교하여, 각 객체 점군 데이터에 복수의 설비기기들 중 어느 한 설비기기를 매칭하는 단계; 각 설비기기에 대응되는 산업 객체의 3차원 모델을 매칭된 설비기기의 정보, 객체 점군 데이터 및 연결 관계 정보 중 적어도 하나를 이용하여 생성하는 단계; 및 생성된 산업 객체의 3차원 모델을 매칭되는 객체 점군 데이터의 위치에 배치하여, 3차원 산업 객체 모델을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하지만, 기존 3D 스캐닝 장치를 이용하여 장치는 다음과 같은 문제가 발생한다.

(1) 치아 모형과 같이 크기가 작으면 3D 스캐너를 고정하고 모형을 회전하면서 원하는 3D 데이터를 쉽게 얻을 수 있으나, 모형의 크기가 크면 3D 스캐너를 고정하고 모형을 회전하면서 원하는 3D 데이터를 얻는 데 한계가 있다.

(2) 즉, 모형이나 스캔해야 할 대상물의 크기가 크면, 모형이나 스캔 대상물을 회전시키는 데 어려움이 있고, 또한 스캔 대상물의 중심을 잡기 어려운 형태로 이루어지면 스캔 대상물을 회전함에 따라 쓰러져서 스캔 대상물이나 주변의 장비를 파손시킬 우려가 있다.

(3) 또한, 영유아나 환자와 같이 신체를 스캔 대상물로 하여 스캔할 때, 스캔하기 위해 플로어를 회전시킴에 따라 신체가 어느 한쪽으로 쏠리면서 쓰러지거나 움직임이 자주 발생하여 정확한 3D 스캔 데이터를 얻는 데 어려움이 있다.

한국등록특허 제1505529호 (등록일 : 2015.03.18) 한국등록특허 제1569693호 (등록일 : 2015.11.11) 한국등록특허 제1500911호 (등록일 : 2015.03.03)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 스캔 대상물을 올려놓거나 앉을 수 있게 플로어 패널을 구성하고, 회전 프레임이 스캔 대상물을 중심으로 좌우로 360° 회전하는 동안 3D 스캐너가 이 회전 방향과 교차하여 상하로 움직이면서 3D 스캐닝할 수 있게 구성하므로, 스캔 대상물이 큰 경우에도 간단한 구성으로 3D 스캐너를 회전과 상하로 움직이게 하여 원하는 3D 데이터를 신속하고 정확하게 얻을 수 있게 한 3D 스캐닝 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 이처럼 스캔 대상물이 정해진 위치에 있는 상태에서 3D 스캐너를 회전과 상하 움직임을 통해 3D 스캐닝이 이루어지게 구성하므로, 어린이나 노약자의 경우와 같이 3D 스캐닝을 위해 회전할 때 중심을 잡지 못해서 넘어지거나 한쪽으로 쏠리는 현상을 방지하여 안전하면서도 편리하게 3D 데이터를 얻을 수 있게 한 3D 스캐닝 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 링 기어-피니언 기어를 이용하여 회전 프레임을 회전 제어하고, 가이드와 롤러나 랙-피니언을 이용하여 3D 스캐너를 상하로 움직일 수 있게 제어하므로, 구조가 간단하면서도 정확하고 신속한 제어가 가능하게 한 3D 스캐닝 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 [실시예 1]에 따른 3D 스캐닝 장치는, 미리 정한 크기를 가진 베이스 프레임(100); 한쪽에 3D 스캐너(S)를 장착하기 위한 어댑터(210)를 갖추고 다른 한쪽에 제어기를 장착한 받침대(220)를 갖추며, 상기 베이스 프레임(100)에 회전할 수 있게 장착한 회전 프레임(200); 상기 베이스 프레임(100)에서 돌출한 지주에 고정한 플로어 패널(300);을 포함하되;, 상기 회전 프레임(200)은, 회전 중심에 링 기어(240)를 더 장착하고;, 상기 베이스 프레임(100)은, 상기 제어기의 제어로 동작하는 액추에이터(111) 구동으로 상기 링 기어(240)와 맞물려서 회전하는 피니언 기어(110)를 더 장착하며;, 상기 어댑터(210)는, 플로어 패널(300) 위의 스캔 대상물을 스캔할 수 있도록, 회전 프레임(200)의 끝에 미리 정한 길이를 가지면서 이 회전 프레임(200)의 회전 방향과 교차하게 장착한 가이드(230)를 감싸는 슬라이드 부재(211); 및 상기 슬라이드 부재(211)에 장착하여 상기 제어기의 제어를 받는 액추에이터(212a)로 회전하면서 가이드(230)와 접촉하여 상하로 움직이게 하는 롤러(212);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 [실시예 2]에 따른 3D 스캐닝 장치는, 미리 정한 크기를 가진 베이스 프레임(100); 한쪽에 3D 스캐너(S)를 장착하기 위한 어댑터(210)를 갖추고 다른 한쪽에 제어기를 장착한 받침대(220)를 갖추며, 상기 베이스 프레임(100)에 회전할 수 있게 장착한 회전 프레임(200); 상기 베이스 프레임(100)에서 돌출한 지주에 고정한 플로어 패널(300);을 포함하되;, 상기 회전 프레임(200)은, 회전 중심에 링 기어(240)를 더 장착하고;, 상기 베이스 프레임(100)은, 상기 제어기의 제어로 동작하는 액추에이터(111) 구동으로 상기 링 기어(240)와 맞물려서 회전하는 피니언 기어(110)를 더 장착하며;, 상기 어댑터(210)는, 플로어 패널(300) 위의 스캔 대상물을 스캔할 수 있도록, 미리 정한 길이를 가지며 회전 프레임(200)의 끝에 이 회전 프레임(200)의 회전 방향과 교차하게 형성하고 한쪽에 랙(231)을 형성한 가이드(230)를 감싸는 슬라이드 부재(211); 및 상기 슬라이드 부재(211)에 장착하여 상기 제어기의 제어를 받는 액추에이터(212a)로 회전하면서 상기 랙(231)과 맞물려서 상하로 움직이게 하는 피니언(213);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 [실시예 3]에 따른 3D 스캐닝 장치는, 미리 정한 크기를 가진 베이스(100); 길이 중간 부분이 꺾인 형상으로 이루어지고, 한쪽이 상기 베이스(100)에 고정하며, 다른 한쪽에 모터(410)를 갖춘 지지대(400); 한쪽이 상기 모터(410)에 연결하여 회전하며, 상기 베이스(100)의 중심 부분을 기준으로 하는 가상의 원을 따라 회전하게 장착한 회전 프레임(200);을 포함하되,

상기 회전 프레임(200)의 다른 한쪽에 구성한 가이드(230)에는, 이 가이드(230)에 형성한 랙(231)을 감싸며, 한쪽에 3D 스캐너(S)를 장착할 수 있는 슬라이드 부재(211); 및 이 슬라이드 부재(211)에 장착한 액추에이터(212a)로 회전하면서 상기 랙(231)과 맞물려서 회전하는 피니언(213)을 포함하는 어댑터(210)를 갖춘 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제어기는, 상기 액추에이터(111)로 피니언 기어(110)를 구동시켜 이와 맞물린 링 기어(240)가 돌아가게 하여 회전 프레임(200)이 미리 정한 속도로 회전하게 하고, 상기 액추에이터(212a)를 구동하여 어댑터(210)가 미리 정한 속도로 가이드(230)의 길이 방향을 따라 상하로 움직이면서 스캔 대상물을 3D 스캐닝할 수 있게 움직이며, 3D 스캐너(S)에서 스캔한 3D 데이터를 전송받아 화면에 보여주면서 저장하게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드(230)에는, 어댑터(210)의 상하 승강 높이를 제한하기 위해 미리 정한 간격을 두고 두 개의 리밋 스위치(231, 232)를 더 갖춘 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 회전 프레임(200)은 양쪽에 각각 "ㄴ"자 형상으로 제작한 어댑터(210)와 받침대(220)가 이 회전 프레임(200)의 길이 방향으로 움직일 수 있게 설치하고, 상기 회전 프레임(200)을 구성하는 프로파일(200'), 어댑터(210)와 받침대(220)를 구성하는 각 프로파일(210')에는 각각 서로 마주하는 면에 전체 길이에 걸쳐 가이드 홈(201, 214)을 형성하며, 어느 하나의 프로파일(200')에는 가이드 홈(201)에 가이드 편(201')을 삽입하여 그 길이 방향으로 움직일 수 있게 구성하고, 다른 프로파일(210')에는 이 프로파일(210')을 관통하게 체결하여 상기 가이드 편(201')에 체결과 이완하여 길이 조절과 회전할 수 있게 조절 나사(215)를 갖춘 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3D 스캐닝 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 스캔 대상물을 움직이지 않게 하고 3D 스캐너가 움직이게 하면서 3D 스캐닝하므로 스캔 대상물이 큰 경우에도 안정적으로 원하는 3D 스캐닝할 수 있어서 편리하다.

(2) 특히, 유아나 환자와 같이 3D 스캐닝을 위해 회전할 경우 위험에 처할 우려가 있는 스캔 대상도 3D 스캐너가 움직이면서 3D 스캐닝하므로 앉거나 누워 있기만 하면 안전하고 편리하게 3D 스캐닝한 데이터를 안정적으로 얻을 수 있다.

(3) 링 기어와 피니언 기어를 이용하여 회전 프레임이 돌아가도록 구성하므로, 구조가 간단하면서도 기어의 맞물림을 이용하여 정확한 회전력 전달을 통해 안정적으로 회전 프레임을 회전시키면서 3D 스캐너로 스캔 대상물을 스캐닝할 수 있다.

(4) 또한, 3D 스캐너가 회전 프레임의 회전 방향과 교차하게 움직이면서 스캔 대상물을 스캐닝할 수 있으므로, 회전 프레임의 좌우 회전과 3D 스캐너의 상하 움직임을 통해 스캔 대상물의 크기와 형상에 알맞게 움직이면서 안정적으로 3D 스캔 데이터를 얻을 수 있다.

(5) 어댑터와 받침대를 회전 프레임의 길이 방향을 따라 장착 위치를 조절하거나 회전할 수 있게 구성하므로, 때에 따라 스캔 대상물의 스캔 위치를 고려하여 어댑터의 위치를 조절하여 스캔할 수 있고, 본 발명에 따른 스캔 장치를 운반할 때 이 어댑터와 받침대를 회전하여 부피를 줄임으로써 운반과 보관이 쉽다.

[도 1]은 본 발명의 [실시예 1]에 따른 3D 스캐닝 장치의 전체 구성을 보여주기 위한 사시도이다.
[도 2]는 본 발명의 [실시예 1]에 따른 3D 스캐닝 장치의 전체 구성을 보여주기 위해 분해한 분해 사시도이다.
[도 3]은 본 발명의 [실시예 1]에 따른 3D 스캐닝 장치의 전체 구성을 보여주기 위한 정면도이다.
[도 4]는 본 발명의 [실시예 1]에 따른 3D 스캐닝 장치의 회전 결합 구성을 보여주기 위한 평면도이다.
[도 5]는 본 발명의 [실시예 1]에 따른 어댑터의 구성을 보여주기 위해 확대한 사시도이다.
[도 6]은 본 발명의 [실시예 2]에 따른 어댑터의 구성을 보여주기 위해 확대한 사시도이다.
[도 7]은 본 발명의 [실시예 3]에 따른 3D 스캐닝 장치의 전체 구성을 보여주기 위한 정면도이다.
[도 8]은 본 발명에 따라 어댑터가 회전하는 구성을 보여주기 위한 도면으로, (a)는 3D 스캐닝 장치의 정면도이고, (b)는 "A"부분 확대 단면도이고, (c)는 폭 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 [실시예 1]에 따른 3D 스캐닝 장치(A)는, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 베이스 프레임(100), 회전 프레임(200), 그리고 플로어 패널(300)을 포함한다.

특히, 상기 회전 프레임(200)은 스캔 대상물(O)을 안착하는 플로어 패널(300)과 나란하게 설치하여 회전할 수 있게 구성하고, 여기에 이 회전 방향과 교차하는 길이 방향으로 움직일 수 있게 3D 스캐너(S)를 장착함으로써, 스캔 대상물(O)이 플로어 패널(300) 위에서 움직이지 않아도 3D 스캐닝할 수 있어 안전하면서도 편리하게 3D 스캐닝 작업을 할 수 있게 한 것이다.

또한, 상기 회전 프레임(200)은 링 기어(240)를 갖추고 베이스 프레임(100)에 장착한 피니언 기어(110)를 통해 회전하게 하고, 3D 스캐너(S)는 마찰 방식으로 가이드(230)를 따라 길이 방향으로 움직이게 구성하므로, 구조가 간단하면서도 부드럽고 신속하며 정확한 동작이 이루어질 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도면부호 "O"는 3D 스캐닝하기 위한 스캔 대상물을 나타내며, 도면에서는 플로어 패널 위에 의자를 올려놓고 그 의자에 앉은 사람의 인체를 예로 보여준다.

베이스 프레임(100)은, [도 1] 내지 [도 4]와 같이, 본 발명에 따른 3D 스캐닝 장치(A)의 다른 구성을 지지하기 위한 프레임이다. 이에, 스캔할 수 있는 스캔 대상물(O)과 후술할 다른 구성의 중량 등을 지지할 수 있는 형태라면 어떠한 형태로든 제작하는 것이 가능하다.

이러한 베이스 프레임(100)은, 도면에서, 사각 격자 형상으로 형성하고 그 안에 십자 형태로 바를 추가하여 구성한 예를 보여주고 있으나, 이에 한정하지 않고 플레이트 형태로도 제작할 수 있다. 하지만, 이는 베이스 프레임(100)을 제작한 한 가지 예를 보여주는 것으로 다양한 변형이 가능함을 본 발명이 속한 기술 분야의 종사자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

또한, 상기 베이스 프레임(100)은, [도 2] 내지 [도 4]와 같이, 한쪽 면에 피니언 기어(110)를 장착한다. 피니언 기어(110)는 후술할 제어기의 제어를 받아 동작하는 액추에이터(111)의 구동으로 작동하며, 특히 후술할 회전 프레임(200)에 구성한 링 기어(240)와 맞물려서 회전하여 이 회전 프레임(200)을 회전시켜 준다.

회전 프레임(200)은, [도 1] 내지 [도 4]와 같이, 3D 스캐너(S)가 스캔 대상물(O) 주변을 돌 수 있게 하고, 동시에 이 3D 스캐너(S)가 가이드(230)의 길이 방향을 따라 움직이면서 스캔 대상물(O)을 스캔할 수 있게 구성한다.

이러한 회전 프레임(200)은, [도 1] 내지 [도 4]와 같이, 한쪽에 3D 스캐너(S)를 장착할 수 있게 가이드(230)를 구성하고, 다른 한쪽에 제어기를 설치할 수 있게 받침대(220)를 갖춘다. 이처럼 3D 스캐너(S)와 받침대(220)를 마주 보게 구성하고, 그 사이에 스캔 대상물(O)이 앉을 수 있게 구성하므로, 3D 스캐너(S)와 받침대(220)에 장착한 제어기가 함께 움직이면서 이들 사이의 데이터 통신이 가능하게 하면서 제어가 함께 이루어질 수 있게 한다. 여기서, 제어기의 제어에 관해서는 후술한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 회전 프레임(200)은, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, '┗┛' 형상으로 이루어지게 제작하고, 그 가로 부분의 중간 부분을 상술한 베이스 프레임(100)에 회전할 수 있게 장착하는 것이 바람직하다. 이때, 회전 프레임(200)은 가로 부분이 후술할 플로어 패널(300)과 나란하게 위치하면서 회전할 수 있게 구성하여, 두 개 중에서 어느 하나의 세로 부분에 장착할 어댑터(210)가 이 회전 프레임(200)의 회전 방향과 교차한 방향, 예를 들어서 수직으로 움직일 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 서로 마주하는 세로 부분은 각각 어댑터(210)를 장착하기 위한 가이드(230)와 제어기를 지지하기 위한 받침대(220)를 장착하는 데 이용한다.

또한, 상기 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 회전 프레임(200)은, [도 2] 내지 [도 4]와 같이, 회전 중심이 되는 부분에 링 기어(240)를 장착하는 것이 바람직하다. 링 기어(240)는 상술한 피니언 기어(110)에 맞물리며, 이 피니언 기어(110)의 구동으로 그 회전력을 전달받아 회전 프레임(200)을 회전하게 하기 위한 통상의 링 기어를 말한다. [도 4]에서, 화살표는 회전 프레임(200)이 회전하는 방향을 예시적으로 나타낸다.

그리고, 상기 회전 프레임(200)은, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 한쪽에 어댑터(210)를 장착한다. 이때, 어댑터(210)는 이 회전 프레임(200)의 회전 방향과 교차하는 방향으로 설치하며, 도면에서는 "┗┛" 형상의 서로 마주하는 세로 부분의 한 곳에 설치한 예를 보여준다. 이때, 이 어댑터(210)를 설치하는 부분은 길이 방향으로 가이드(230)를 형성하여 어댑터(210)가 길이 방향으로 움직일 수 있게 구성한다. 여기서, 어댑터(210)는 [도 3]과 같이, 3D 스캐너(S)를 고정 지지하기 위한 것으로, 볼트나 클립 또는 클램프로 고정하게 하는 통상의 기술로 제작하여 사용한다.

이러한 어댑터(210)는, [도 5]와 같이, 슬라이드 부재(211)와 롤러(212)를 포함한다. 특히, 상기 슬라이드 부재(211)는 가이드(230)를 감싸면서 그 길이 방향으로 움직일 수 있게 설치하여 어댑터(210)가 가이드(230)에서 이탈하지 않게 구성하고, 상기 롤러(212)는 제어기의 제어를 받는 액추에이터(212a)의 구동으로 가이드(230)와의 마찰을 통해 그 길이 방향으로 움직일 수 있게 구성한다. [도 5]에서, 미설명 부호 "231"과 "232"는 어댑터(210)의 상하 움직임을 제한하기 위한 리밋 스위치를 각각 나타낸다. 리밋 스위치(231, 232)는 어댑터(210)가 파손되는 것을 방지하며 제한된 범위에서 어댑터(210)가 이동될 수 있도록 하여 스캔 대상물(O)의 높이에 따라 스캔 범위를 조절할 수 있게 한다.

이에, 상기 어댑터(210)는, [도 3]에서 화살표로 표시한 바와 같이, 가이드(230)의 길이 방향으로 움직이면서 3D 스캐너(S)가 스캔 대상물(O)을 스캐닝하는 데, 이때 3D 스캐너(S)는 회전 프레임(200)이 [도 4]와 같이 회전하므로 결국 3차원적으로 스캔 대상물(O)을 스캐닝할 수 있게 된다.

한편, 상기 받침대(220)에 장착하는 제어기는, 제어 상태를 보여줄 수 있는 모니터와 같은 디스플레이를 포함하며, 개인용 컴퓨터와 같이 3D 스캐닝 데이터를 처리하고 상술한 액추에이터(111, 212a)의 작동을 제어 관리할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

그리고, 상기 제어기는 3D 스캐닝을 위해서 다음과 같이 제어한다. 우선, 상기 액추에이터(111)를 구동하여 피니언 기어(110)가 링 기어(240)를 회전시켜 회전 프레임(200)이 회전하게 한다. 이때, 제어기는 회전 프레임(200)이 미리 정한 속도, 바람직하게는 일정한 속도로 회전하게 하며, 스캔 대상물(O) 주변을 도는 횟수는 1회 또는 그 이상일 수 있다. 동시에, 상기 제어기는 다른 액추에이터(212a)를 제어하여 롤러(212)가 가이드(230)를 따라 움직이게 한다. 이때, 제어기는 롤러(212)가 미리 정한 길이 범위 내에서 가이드(230)의 길이 방향을 따라 전후로 진퇴하게 제어한다. 그리고 이때의 길이 범위는 스캔 대상물(O)의 길이에 따라 스캔할 범위를 고려하여 결정한다.

이에, 3D 스캐너(S)는 회전 프레임(200)의 회전과 어댑터(210)의 슬라이딩 운동으로 마치 정형파 형상의 물결 모양과 같이 움직이면서 스캔 대상물(O)을 스캐닝한다. 따라서, 이러한 물결 모양의 파의 길이나 파고의 높이는 회전 프레임(200)의 회전 속도와 어댑터(210)의 승하강 속도에 따라 달라질 수 있음을 본 발명이 속한 기술 분야에서 종사자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 제어기는 이처럼 액추에이터의 제어와 더불어, 3D 스캐너(S)에서 스캔한 데이터를 디스플레이를 통해 보여줄 뿐만 아니라 이를 저장할 수 있게 구성한다.

플로어 패널(300)은, [도 1] 내지 [도 4]와 같이, 상술한 베이스 프레임(100)에 장착한다. 이때, 플로어 패널(300)은 베이스 프레임(100)에서 돌출한 지주에 고정한다.

이러한 플로어 패널(300)은 스캔 대상물(O)을 올려놓고 지지하게 하여 상술한 회전 프레임(200)이 회전함에 따라 3D 스캐너(S)가 스캔 대상물(O)을 스캐닝하게 한다. [도 3]에서, 스캔 대상물(O)로는 사람의 흉상이나 안면 등을 스캔하기 위한 예를 보여준다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 회전 프레임(200)은, [도 2] 및 [도 8]과 같이, 어댑터(210)와 받침대(220)를 스캔 대상물(O)과의 사이에 거리 조절을 통해 적절한 거리에서 3D 스캔할 수 있게 하고, 또한 운반 등을 목적으로 접을 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 어댑터(210)와 받침대(220)를 연결하는 구성은 같으므로, 어댑터(210)의 경우만 예로 설명하고, 받침대(220)를 연결하는 구성은 생략한다.

이를 위하여, 상기 회전 프레임(200)은, [도 2] 및 [도 8]과 같이, 회전 프레임(200)을 프로파일(200')로 제작한다. 이때, 프로파일(200')은 통상 각기둥 형태로 제작한 것으로, 적어도 한 면 바람직하게는 모든 면에 각각 전체 길이에 걸쳐 가이드 홈(201)을 형성한 것을 사용한다. 그리고, 후술할 어댑터(210)를 구성하는 프로파일(210')과 마주하는 가이드 홈(201)에는 가이드 편(201')을 삽입하여, 이 가이드 편(201')이, [도 8(b)]에서 화살표로 표시한 바와 같이, 가이드 홈(201)을 따라 움직이며 길이 방향으로 길이 조절이 되게 하거나, 이 가이드 홈(201)에 끼워져서 상기 프로파일(210')이 회전할 때 회전 중심이 되게 한다.

또한, 상기 어댑터(210)는, [도 2] 및 [도 8]과 같이, "ㄴ"자 형태로 제작하고, 특히 적어도 가로 부분을 프로파일(210')로 제작한다. 이때, 이 프로파일(210')에는 적어도 한 면, 바람직하게는 각 면에 전체 길이에 걸쳐 가이드 홈(214)을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 어댑터(210')는 가이드 홈(214)을 형성하지 않는 각기둥 형태로 제작하더라도 상관은 없다. 그리고, 상기 프로파일(210')은, [도 8(c)]와 같이, 상술한 회전 프레임(200)의 프로파일(200')과 중첩하게 배치한 다음, 조절 나사(215)로 이 프로파일(210')을 관통하여 상술한 가이드 편(201')에 체결한다. 이에, 상기 조절 나사(215)를 이완하면 가이드 편(201')이 가이드 홈(201)을 따라 길이 방향으로 움직이면서 길이 조절이 가능하거나 이 가이드 편(201')을 중심으로 회전할 수 있고, 반대로 조절 나사(215)를 체결하면 그 위치에서 위치 고정할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 가이드 편(201')과 조절 나사(215)는 각각 하나씩 구성한 것으로 설명하고 있으나, 어댑터(210)를 안정적으로 고정하려면 적어도 두 개씩 구성하는 것이 바람직하다. 이에, 상기 어댑터(210)는 프로파일(200')에서 나란하게 놓이므로 회전하지 못하게 되나, 회전하게 할 때는 두 개의 가이드 편(201') 중에서 하나를 제외한 나머지 가이드 편(201')이 가이드 홈(201)에서 빠지게 하여 하나의 가이드 편(201')을 이용하여 회전 중심으로 이용하게 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명은 스캔 대상물이 움직이지 않고 3D 스캐너가 3차원적으로 움직이면서 스캐닝할 수 있게 구성하므로, 크기가 큰 스캔 대상물뿐만 아니라 유아나 노약자와 같이 스캐닝할 동안 움직일 우려가 있는 경우에도 그 움직임을 최소화하게 하여 더욱 현실감 있고 안전하게 3D 스캐닝할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 [실시예 2]에 따른 3D 스캐닝 장치는, [도 6]과 같이, [실시예 1]과 비교하여 3D 스캐너를 이송하는 어댑터의 구성에서 차이가 있다. 이에, 여기서는 [실시예 1]과 같은 구성에 관해서는 그 상세한 설명을 생략하고 차이 구성에 관해서만 설명한다.

[실시예 1]에서 3D 스캐너를 움직이게 하기 위한 구성, 즉 가이드와 롤러를 이용하여 이들 사이의 마찰력을 이용하였으나, 이는 오랫동안 사용하면 롤러의 마모 등으로 미끄러짐이 발생할 수도 있고, 또한 3D 스캐너가 대형의 경우 이러한 미끄러짐으로 파손될 우려가 있다.

이에, [실시예 2]는, [도 6]과 같이, [실시예 1]의 가이드와 롤러를 대신하여, 가이드(230)에 길이 방향으로 랙(231)을 형성하고, 상기 롤러를 대신하여 피니언(213)을 장착하여 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 있게 한 것이다.

따라서, 본 발명은 3D 스캐너가 대형이거나 오래 사용하더라도 3D 스캐너가 가이드에서 미끄러지거나 떨어지는 현상을 방지하여 안전하게 오랫동안 사용할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 [실시예 3]에 따른 3D 스캐닝 장치는, [도 7]과 같이, 3D 스캐너(S)를 이동하게 하면서 스캔하는 구성은 상술한 다른 실시예와 같으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하고, 이러한 3D 스캐너(S)를 지지하는 회전 프레임(200)과 지지대(400)에 대해서만 설명한다.

[실시예 3]은, [도 7]과 같이, 베이스(100)는 미리 정한 크기로 제작하고, 이 베이스(100)에 지지대(400)를 장착한다. 이때, 지지대(400)는 한쪽이 꺾인 형태로 제작하고, 한쪽을 베이스(100)에 고정한다. 도면에서, 지지대(400)는 꺾인 부분이 직각으로 꺾은 형태를 예로 보여주고 있으나, 이에 한정하지 않고 예각이나 둔각 형태로 꺾이게 제작하여 사용할 수도 있음을 해당 업계 종사자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

이때, 상기 지지대(400)는, [도 7]과 같이, 베이스(100)에 수직이 되게 장착하는 것이 바람직하나, 때에 따라 스캔 대상물이나 후술할 회전 프레임(200)의 회전 간섭이 일어나지 않는 구조라면 다양한 형태로 변형하여 장착할 수 있다.

한편, 상기 지지대(400)는, [도 7]과 같이, 다른 한쪽에 모터(410)를 장착한다. 모터(410)는 제어기의 제어를 통해 회전하며 후술할 회전 프레임(200)을 회전하게 한다.

회전 프레임(200)은, [도 7]과 같이, 한쪽을 상술한 모터(410)에 연결하여 회전할 수 있게 장착한다. 이때, 회전 프레임(200)은 모터(410)가 구동함에 따라 베이스(100)의 중간 부분을 기준으로 하는 가상의 원 형태로 회전하게 구성한다. 이에, 도면에서는 "ㄱ"자 형상으로 형성하고, 가로 부분의 끝을 위로 꺾어서 이 부분을 모터(410)에 연결한 예를 보여준다.

이는, 회전 프레임(200)이, [도 7]과 같이, 모터(410)를 중심으로 회전함에 따라 생기는 공간 안에 스캔 대상물(O)이 위치하게 구성함으로써, 이 회전 프레임(200)에 구성한 가이드(230)를 따라 어댑터(210)가 움직이게 하고, 결국 이 어댑터(210)에 장착한 3D 스캐너(S)가 스캔 대상물(O)을 스캔할 수 있게 한다.

이때, 가이드(230)는, [도 7]과 같이 "ㄱ"자 부분의 세로 부분처럼 베이스(100)에 수직인 형태가 되게 하여 스캔 대상물(O)을 기준으로 상하로 움직이게 구성한다. 또한, 이 가이드(230)에는 3D 스캐너(S) 장착을 위한 어댑터(210)를 장착하는 데, 이 어댑터(210)의 구성은 상술한 다른 실시예에서 이미 설명하였으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

100 : 베이스 프레임
110 : 피니언 기어
111, 212a : 액추에이터
200 : 회전 프레임
210 : 어댑터
211 : 슬라이드 부재
212 : 롤러
220 : 받침대
230 : 가이드
240 : 링 기어

Claims (6)

1. 미리 정한 크기를 가진 베이스 프레임(100); 한쪽에 3D 스캐너(S)를 장착하기 위한 어댑터(210)를 갖추고 다른 한쪽에 제어기를 장착한 받침대(220)를 갖추며, 상기 베이스 프레임(100)에 회전할 수 있게 장착한 회전 프레임(200); 상기 베이스 프레임(100)에서 돌출한 지주에 고정한 플로어 패널(300);을 포함하되,
   상기 회전 프레임(200)은, 상기 플로어 패널(300)과 나란하게 장착하여 회전할 수 있도록 회전 중심에 링 기어(240)를 더 장착하고,
   상기 베이스 프레임(100)은, 상기 제어기의 제어로 동작하는 액추에이터(111) 구동으로 상기 링 기어(240)와 맞물려서 회전하는 피니언 기어(110)를 더 장착하며,
   상기 어댑터(210)는, 플로어 패널(300) 위의 스캔 대상물을 스캔할 수 있도록, 회전 프레임(200)의 끝에 미리 정한 길이를 가지면서 이 회전 프레임(200)의 회전 방향과 교차하게 장착한 가이드(230)를 감싸는 슬라이드 부재(211); 및 상기 슬라이드 부재(211)에 장착하여 상기 제어기의 제어를 받는 액추에이터(212a)로 회전하면서 가이드(230)와 접촉하여 상하로 움직이게 하는 롤러(212);를 포함하되,
   상기 회전 프레임(200)은 양쪽에 각각 "ㄴ"자 형상으로 제작한 어댑터(210)와 받침대(220)가 이 회전 프레임(200)의 길이 방향으로 움직일 수 있게 설치하고,
   상기 회전 프레임(200)을 구성하는 프로파일(200'), 어댑터(210)와 받침대(220)를 구성하는 각 프로파일(210')에는 각각 서로 마주하는 면에 전체 길이에 걸쳐 가이드 홈(201, 214)을 형성하며;, 어느 하나의 프로파일(200')에는 가이드 홈(201)에 가이드 편(201')을 삽입하여 그 길이 방향으로 움직일 수 있게 구성하고, 다른 프로파일(210')에는 이 프로파일(210')을 관통하게 체결하여 상기 가이드 편(201')에 체결과 이완하여 길이 조절과 회전할 수 있게 조절 나사(215)를 갖춘 것을 특징으로 하는 3D 스캐닝 장치.
   
2. 미리 정한 크기를 가진 베이스 프레임(100); 한쪽에 3D 스캐너(S)를 장착하기 위한 어댑터(210)를 갖추고 다른 한쪽에 제어기를 장착한 받침대(220)를 갖추며, 상기 베이스 프레임(100)에 회전할 수 있게 장착한 회전 프레임(200); 상기 베이스 프레임(100)에서 돌출한 지주에 고정한 플로어 패널(300);을 포함하되,
   상기 회전 프레임(200)은, 상기 플로어 패널(300)과 나란하게 장착하여 회전할 수 있도록 회전 중심에 링 기어(240)를 더 장착하고,
   상기 베이스 프레임(100)은, 상기 제어기의 제어로 동작하는 액추에이터(111) 구동으로 상기 링 기어(240)와 맞물려서 회전하는 피니언 기어(110)를 더 장착하며,
   상기 어댑터(210)는, 플로어 패널(300) 위의 스캔 대상물을 스캔할 수 있도록, 미리 정한 길이를 가지며 회전 프레임(200)의 끝에 이 회전 프레임(200)의 회전 방향과 교차하게 형성하고 한쪽에 랙(231)을 형성한 가이드(230)를 감싸는 슬라이드 부재(211); 및 상기 슬라이드 부재(211)에 장착하여 상기 제어기의 제어를 받는 액추에이터(212a)로 회전하면서 상기 랙(231)과 맞물려서 상하로 움직이게 하는 피니언(213);을 포함하되,
   상기 회전 프레임(200)은 양쪽에 각각 "ㄴ"자 형상으로 제작한 어댑터(210)와 받침대(220)가 이 회전 프레임(200)의 길이 방향으로 움직일 수 있게 설치하고,
   상기 회전 프레임(200)을 구성하는 프로파일(200'), 어댑터(210)와 받침대(220)를 구성하는 각 프로파일(210')에는 각각 서로 마주하는 면에 전체 길이에 걸쳐 가이드 홈(201, 214)을 형성하며;, 어느 하나의 프로파일(200')에는 가이드 홈(201)에 가이드 편(201')을 삽입하여 그 길이 방향으로 움직일 수 있게 구성하고, 다른 프로파일(210')에는 이 프로파일(210')을 관통하게 체결하여 상기 가이드 편(201')에 체결과 이완하여 길이 조절과 회전할 수 있게 조절 나사(215)를 갖춘 것을 특징으로 하는 3D 스캐닝 장치.
   
3. 미리 정한 크기를 가진 베이스(100); 길이 중간 부분이 꺾인 형상으로 이루어지고, 한쪽이 상기 베이스(100)에 고정하며, 다른 한쪽에 모터(410)를 갖춘 지지대(400); 한쪽이 상기 모터(410)에 연결하여 회전하며, 상기 베이스(100)의 중심 부분을 기준으로 하는 가상의 원을 따라 회전하게 장착한 회전 프레임(200);을 포함하되,
   상기 회전 프레임(200)의 다른 한쪽에 구성한 가이드(230)에는, 이 가이드(230)에 형성한 랙(231)을 감싸며, 한쪽에 3D 스캐너(S)를 장착할 수 있는 슬라이드 부재(211); 및 이 슬라이드 부재(211)에 장착한 액추에이터(212a)로 회전하면서 상기 랙(231)과 맞물려서 회전하는 피니언(213)을 포함하는 어댑터(210)를 갖추되,
   상기 회전 프레임(200)은 양쪽에 각각 "ㄴ"자 형상으로 제작한 어댑터(210)와 받침대(220)가 이 회전 프레임(200)의 길이 방향으로 움직일 수 있게 설치하고,
   상기 회전 프레임(200)을 구성하는 프로파일(200'), 어댑터(210)와 받침대(220)를 구성하는 각 프로파일(210')에는 각각 서로 마주하는 면에 전체 길이에 걸쳐 가이드 홈(201, 214)을 형성하며;, 어느 하나의 프로파일(200')에는 가이드 홈(201)에 가이드 편(201')을 삽입하여 그 길이 방향으로 움직일 수 있게 구성하고, 다른 프로파일(210')에는 이 프로파일(210')을 관통하게 체결하여 상기 가이드 편(201')에 체결과 이완하여 길이 조절과 회전할 수 있게 조절 나사(215)를 갖춘 것을 특징으로 하는 3D 스캐닝 장치.
   
4. 제1 항 또는 제2 항 중 어느 한 항에서,
   상기 제어기는,
   상기 액추에이터(111)로 피니언 기어(110)를 구동시켜 이와 맞물린 링 기어(240)가 돌아가게 하여 회전 프레임(200)이 미리 정한 속도로 회전하게 하고,
   상기 액추에이터(212a)를 구동하여 어댑터(210)가 미리 정한 속도로 가이드(230)의 길이 방향을 따라 상하로 움직이면서 스캔 대상물을 3D 스캐닝할 수 있게 움직이며,
   3D 스캐너(S)에서 스캔한 3D 데이터를 전송받아 화면에 보여주면서 저장하게 한 것을 특징으로 하는 3D 스캐닝 장치.
   
5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에서,
   상기 가이드(230)에는,
   어댑터(210)의 상하 승강 높이를 제한하기 위해 미리 정한 간격을 두고 두 개의 리밋 스위치(231, 232)를 더 갖춘 것을 특징으로 하는 3D 스캐닝 장치.
   
6. 삭제

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