KR102019029B1 - 3차원 스캐닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피사체를 사방에서 촬영하고 이를 조합하여, 피사체를 입체적으로 스캐닝하기 위한 이동이 용이한 3차원 스캐닝 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치는 피사체 주위를 둘러싸도록 배치되어 촬영 공간을 형성하는 가이드 레일, 가이드 레일을 따라 서로 일정 간격 이격 배치되며 적어도 하나의 카메라를 구비하고, 가이드 레일을 따라 이동 가능한 복수의 포스트를 포함하여 피사체를 촬영하는 촬영부, 가이드 레일에 이웃하게 배치되어, 피사체에 그리드 패턴을 조사하는 복수의 패턴조사부를 포함한다.

Description

3차원 스캐닝 장치{3D scanning device}

본 발명은 3차원 스캐닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피사체를 사방에서 촬영하고 이를 조합하여, 피사체를 입체적으로 스캐닝하기 위한 이동이 용이한 3차원 스캐닝 장치에 관한 것이다.

최근에는 사회가 고도화 및 멀티미디어화되면서 사물에 대한 영상정보, 특히 인터넷 쇼핑몰이나 입체(입체) 가상현실시스템이 보편화되면서 입체 영상정보에 대한 요구가 큰 폭으로 증가하고 있다.

한편 한국등록특허 제10-16833766호에는 입체 영상정보를 획득하기 위한 3D 스캔 부스 및 그 운영방법에 대한 내용을 개시하고 있다.

개시된 3D 스캔 부스는 사용자 단말의 조작에 따라 촬영 위치의 사물의 2차원 영상을 획득하여 전달하는 스캔 장치 및 스캔 장치의 2차원 영상을 수신하여 가공 처리하여 3차원 형상을 획득하는 영상 처리 컴퓨터를 포함하고, 사용자 단말은 영상 처리 컴퓨터의 3차원 형상을 시각적으로 화면에 표시하도록 구비되고, 스캔 장치는 다수의 결합공 및 촬영 위치를 가지는 베이스 및 베이스의 다수의 결합공에 각각 결합되어 촬영 위치에 사물의 2차원 영상을 획득하여 상기 영상 처리 컴퓨터로 전달하는 복수의 촬영부를 포함하며, 베이스는 타원형 형상의 베이스의 외주면에 다수의 촬영부가 각각 삽입 고정하기 위해 상기 촬영부의 하부 형상과 동일한 형상으로 마련되는 다수의 결합공 및 베이스의 내주면에 촬영하고자 하는 사물이 위치한 촬영 위치를 마련하도록 구비되고, 복수의 촬영부는 내측면에 마련된 복수의 촬영공이 개방 형성된 하우징, 각 촬영공의 대응되는 하우징의 내부 소정 위치에 매설되어 탈착 가능하도록 장착된 다수의 영상 획득부 하우징의 내측 상면에 촬영 위치의 조도를 조절하는 빛을 집중시켜 조사하는 조명부, 하우징 내에 마련되고 각각의 영상 획득부에 의거 수집된 다수의 영상을 상기 영상 처리 컴퓨터로 전달하는 통신부, 하우징 내에 마련되고 상기 각각의 영상 획득부, 조명부, 및 통신부에 직렬 및 병렬로 전원을 공급되는 전원부 및 스캔 장치의 동작 상태를 시각적으로 표시하기 위해 하우징의 외측면에 복수로 마련되는 보조 조명부를 포함하여 구성된다.

개시된 3D 스캔 부스는 촬영부가 기둥 형상으로 일괄 제작되고 촬영부에 대한 베이스의 설치가 용이하여 누구나 쉽게 설치할 수 있는 내용을 개시하고 있다.

그러나 개시된 3D 스캔 부스는 3D 스캔 장치의 특성상 많은 카메라 및 부품이 탑재되기 때문에, 부피가 크고 중량이 무거워 이동이 용이하지 않은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 설치 및 유지보수가 간편할 뿐만 아니라, 이동이 용이한 피사체를 입체적으로 스캐닝하기 위한 3차원 스캐닝 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치는 피사체 주위를 둘러싸도록 배치되어 촬영 공간을 형성하는 가이드 레일, 상기 가이드 레일을 따라 서로 일정 간격 이격 배치되며 적어도 하나의 카메라를 구비하고, 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능한 복수의 포스트를 포함하여 상기 피사체를 촬영하는 촬영부, 상기 가이드 레일에 이웃하게 배치되어, 상기 피사체에 그리드 패턴을 조사하는 복수의 패턴조사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치에 있어서, 상기 가이드 레일은 서로 대칭되도록 배치되는 한 쌍의 가이드 바 및 상기 한 쌍의 가이드 바를 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 바를 포함하고, 서로 탈부착 가능하게 결합되는 복수의 단위 레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치에 있어서, 상기 복수의 포스트 각각은 상기 한 쌍의 가이드 바에 안착되어 이동하는 이동부, 상기 이동부 상에 지면과 수직하게 배치되며 상기 피사체 방향의 내측면에 적어도 하나의 카메라를 구비하는 제1 몸체, 상기 제1 몸체로부터 연장되도록 상기 제1 몸체에 결합되되, 하부면의 일단부가 상기 제1 몸체에 힌지 결합되며, 상기 피사체 방향의 내측면에 적어도 하나의 카메라를 구비하는 제2 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치에 있어서, 상기 복수의 포스트는 이동 시 상기 이동부에 의해 상기 가이드 레일을 따라 이동하여 서로 밀착되고, 힌지 동작에 의해 상기 제2 몸체의 외측면이 상기 제1 몸체의 외측면과 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치에 있어서, 상기 제2 몸체는 최상부에 배치되는 카메라가 설치되며, 설치된 카메라를 상기 피사체 방향으로 틸트시키는 틸트부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치에 있어서, 상기 복수의 포스트를 서로 연결하고, 상기 복수의 포스트 사이의 간격을 유지시키는 간격 유지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치는 피사체를 촬영하는 촬영부가 가이드 레일을 따라 이동 가능하도록 구성하고, 촬영부를 제1 몸체 및 제2 몸체로 구성하여 서로 힌지 결합함으로써, 접이식으로 구성하여 설치 및 유지 보수가 간편할 뿐만 아니라 이동이 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 포스트의 정면에 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 포스트의 측면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 이동시 상태를 나타낸 도면이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 포스트의 정면에 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 포스트의 측면을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 이동시 상태를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치(100)는 가이드 레일(10), 촬영부(20) 및 패턴조사부(30)를 포함한다.

가이드 레일(10)은 피사체(1) 주위를 둘러싸도록 배치되어 촬영부(20)가 배치되는 베이스 역할을 수행하면서, 촬영부(20)의 위치를 가이드할 수 있다. 즉 가이드 레일(10)은 피사체(1)를 전면에서 촬영할 수 있도록 피사체(1)를 거치하는 거치대(2)를 중심으로 원 형태 또는 타원 형태로 배치되어 촬영 공간을 형성할 수 있다. 여기서 피사체(1)는 사람의 신체로 도시되어 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 3차원 정보가 필요한 다양한 사물이 적용될 수 있다.

이러한 가이드 레일(10)은 복수의 단위 레일(10a)로 구성되어, 복수의 단위 레일(10a)이 서로 조립되어 형성될 수 있다. 여기서 복수의 단위 레일(10a)은 필요에 따라 호 형태, 직선 형태로 구성될 수 있다.

여기서 복수의 단위 레일(10a) 각각은 서로 대칭되도록 배치되는 한 쌍의 가이드 바(11)와, 한 쌍의 가이드 바(11)를 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 바(12)를 포함하여 구성될 수 있다.

한 쌍의 가이드 바(11)는 후술할 포스트(20a) 각각에 구비되는 이동부(21)가 이동 가능하게 결합되며, 더욱 상세하게 이동부(21)에 구비되는 한 쌍의 바퀴(21a)가 각각 안착되어 한 쌍의 바퀴(21a)의 움직임을 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다. 또한 도시되지는 않지만 한 쌍의 가이드 바(11) 각각의 양단부에는 인접한 단위 레일(10a)을 서로 연결하기 위한 연결 수단이 구비될 수 있다. 여기서 연결 수단은 한 쌍의 가이드 바(11)의 일단부에 돌출된 끼움 돌기가 형성될 수 있고, 타단부에 끼움 홈이 형성되어, 끼움 돌기가 끼움 홈에 끼움 결합되는 형태로 구성될 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 연결 수단은 복수의 단위 레일(10a)을 서로 연결할 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.

연결 바(12)는 한 쌍의 가이드 바(11)를 서로 연결하여, 한 쌍의 가이드 바(11)가 일정 간격을 유지하도록 고정하는 역할을 수행할 수 있다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 가이드 레일(10)은 복수의 단위 레일(10a)로 구성되고 각각 탈부착 가능하게 결합되도록 구성됨으로써 이동 시 부피를 작게 차지하기 때문에 이동이 용이하며, 간단한 설치 방법으로 빠른 시간에 재설치가 가능할 수 있다.

촬영부(20)는 가이드 레일(10)을 따라 서로 일정 간격 이격 배치되며 적어도 하나의 카메라(26)를 구비하고, 가이드 레일(10)을 따라 이동 가능한 복수의 포스트(20a)를 포함하여 피사체를 촬영한다.

여기서 복수의 포스트(20a)는 촬영 시에는 서로 일정 간격으로 이격된 상태로 배치되고, 이동 시에는 사용자에 의해 가이드 레일(10)을 따라 이동하여 서로 밀착될 수 있다. 바람직하게 복수의 포스트(20a)는 18개로 구성될 수 있으며, 각각 피사체 방향으로 내측면에 6개의 카메라(26)가 일렬로 배치될 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 용도에 맞게 카메라(26) 및 포스트(20a)의 개수가 결정될 수 있다.

이러한 복수의 포스트(20a) 각각은 이동부(21), 제1 몸체(22) 및 제2 몸체(23)를 포함하여 구성될 수 있다.

이동부(21)는 가이드 레일(10)에 직접적으로 결합되어, 가이드 레일(10)을 따라 제1 몸체(22) 및 제2 몸체(23)를 이동시키기 위한 구성으로, 하부면에 적어도 하나의 바퀴(21a)를 구비하여 가이드 레일(10)을 따라 이동할 수 있다. 바람직하게 이동부(21)는 한 쌍의 가이드 바(11)와 대응될 수 있도록 한 쌍의 바퀴(21a)를 구비할 수 있다.

제1 몸체(22)는 이동부(21)의 상부면에 결합되어, 지면과 수직하게 배치될 수 있다. 이러한 제1 몸체(22)는 내부가 비어있는 바 형태로 형성될 수 있으며, 내부에는 카메라(26) 및 조명부(25)에 전원을 공급하고, 데이터를 송수신하기 위한 회로 및 전선 등이 내장될 수 있다.

또한 제1 몸체(22)는 피사체 방향의 내측면에 적어도 하나의 카메라(26) 및 조명부(25)를 구비할 수 있다. 여기서 카메라(26)는 제1 몸체(22)의 내측면 중심부에 일렬로 배치될 수 있다. 조명부(25)는 줄 형태 연성 회로 기판에 복수의 LED 소자가 일렬로 구성된 줄 LED가 될 수 있으며, 카메라(26)의 측부에 제1 몸체(22)의 길이 방향을 따라 설치될 수 있다.

제2 몸체(23)는 제1 몸체(22)로부터 연장되도록 제1 몸체(22)에 결합될 수 있다. 즉 제2 몸체(23)는 지면과 수직하게 제1 몸체(22)로부터 연장될 수 있다. 여기서 제2 몸체(23)는 하부면의 일단부가 제1 몸체(22)에 힌지 결합될 수 있다. 제2 몸체(23)는 하단부가 제1 몸체(22)에 힌지 결합되어, 힌지 동작에 의해 외측면이 제1 몸체(22)의 외측면과 접촉할 수 있다. 즉 제1 몸체(22) 및 제2 몸체(23)는 접이식으로 구성되어 제1 몸체(22)가 고정된 상태에서 제2 몸체(23)가 힌지 동작에 의해 접혀 제1 몸체(22)의 외측면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 즉 제1 몸체(22)와 제2 몸체(23)가 중첩되는 부분에 힌지(22a)가 구비될 수 있고, 힌지(22a)에 의해 제1 몸체(22)와 제2 몸체(23)는 힌지 운동을 수행할 수 있다.

또한 제2 몸체(23)는 최상부에 배치되는 카메라(26)가 설치되며, 설치된 카메라(26)를 피사체(1) 방향으로 틸트시키는 틸트부(23a)를 더 포함할 수 있다. 이러한 틸트부(23a)는 제2 몸체(23)의 내측면으로부터 돌출되어 틸트 가능하도록 결합될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치는 포스트(20a)의 형상을 변형시키지 않고도, 피사체(1)의 크기에 맞게 상부에 위치한 카메라(26)를 피사체(1)를 향하도록 구성할 수 있다.

패턴조사부(30)는 가이드 레일(10)에 이웃하게 배치되어, 피사체(1)에 그리드 패턴을 조사할 수 있다. 즉 패턴조사부(30)는 촬영부(20)의 후방에 배치되어 그리드 패턴을 복수의 포스트(20a) 사이로 조사하여 피사체(1)의 외면에 그리드 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 패턴조사부(30)는 촬영부(20)와 더불어 3차원 스캔을 수행하기 위한 피사체(1)의 깊이 정보, 크기 정보 등을 획득하도록 할 수 있다. 패턴조사부(30)는 빔프로젝터가 사용될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고 다양한 레이저 장치 등이 사용될 수 있다. 또한 패턴조사부(30)로부터 출력되는 패턴은 그리드 형상으로 한정되지 않고, 피사체(1)의 종류나 색상 등에 따라 변경가능할 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치(100)는 복수의 포스트(20a) 사이의 간격을 유지시키기 위한 간격 유지 부재(24)를 더 포함할 수 있다.

간격 유지 부재(24)는 복수의 포스트(20a)를 서로 연결하고, 복수의 포스트(20a) 사이의 간격을 유지시킬 수 있다. 바람직하게 간격 유지 부재(24)는 제2 몸체(23)의 측면에 결합되어 인접한 복수의 포스트(20a)를 서로 연결할 수 있다. 이러한 간격 유지 부재(24)는 인접한 포스트의 제2 몸체(23)의 측면에 각각 부착되는 바를 구비할 수 있으며, 각 바는 힌지에 의해 서로 결합되어 구성될 수 있다.

즉 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치(100)의 설치 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 거치대(2)를 배치하고, 거치대(2) 주위로 복수의 단위 레일(10a)을 배치 결합하여 촬영 공간을 형성한다. 여기서 촬영부(20)가 인입되는 공간을 형성하기 위하여 복수의 단위 레일(10a) 중 적어도 하나는 결합되지 않은 상태로 유지시킬 수 있다.

다음으로, 복수의 단위 레일(10a)을 결합한 가이드 레일(10)로 촬영부(20)를 인입시키고, 가이드 레일(10)을 따라 복수의 포스트(20a)를 이동시켜 펼칠 수 있다. 이때 복수의 포스트(20a)는 간격 유지 부재(24)에 의해 간격이 유지되며, 최측단에 있는 포스트는 간격 유지 부재(24)가 설치되어 있지 않기 때문에 일정 간격 이격된 상태로 배치될 수 있다. 이때 최측단에 있는 포스트 사이의 공간은 출입문으로 이용될 수 있다.

그리고 복수의 포스트(20a) 각각의 제2 몸체(23)를 힌지 동작을 통해 상부로 일으켜 제1 몸체(22)의 상부에 배치한 상태로 고정시킬 수 있다.

반대로 이동시에는 복수의 포스트(20a) 각각의 제2 몸체(23)의 고정을 해제하고, 힌지 동작에 의해 제2 몸체(23)를 제1 몸체(22) 방향으로 접은 후에 복수의 포스트(20a)를 서로 밀착시킨다. 그리고 밀착된 복수의 포스트(20a)를 가이드 레일(10)로부터 분리시키고, 가이드 레일(10)은 단위 레일(10a)로 분리시킬 수 있다. 이때 복수의 포스트(20a)는 바퀴로 구성된 이동 레일(10b)에 탑재되어 이동 될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 이동부(21)에 구비된 바퀴(21a)를 통해 이동할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치(100)는 피사체(1)를 촬영하는 촬영부(20)가 가이드 레일(10)을 따라 이동 가능하도록 구성하고, 촬영부(20)를 제1 몸체(22) 및 제2 몸체(23)로 구성하여 서로 힌지 결합함으로써, 접이식으로 구성하여 설치 및 유지 보수가 간편할 뿐만 아니라 이동이 용이할 수 있다.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 가이드 레일 10a : 단위 레일
10b : 이동 레일 11 : 가이드 바
12 : 연결 바 20 : 촬영부
20a : 포스트 21 : 이동부
21a : 바퀴 22 : 제1 몸체
22a : 힌지 23 : 제2 몸체
23a : 틸트부 24 : 간격 유지 부재
25 : 조명부 26 : 카메라
30 : 패턴조사부 100 : 3차원 스캐닝 장치

Claims (6)

1. 피사체 주위를 둘러싸도록 배치되어 촬영 공간을 형성하는 가이드 레일;
   상기 가이드 레일을 따라 서로 일정 간격 이격 배치되며 적어도 하나의 카메라를 구비하고, 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능한 복수의 포스트를 포함하여 상기 피사체를 촬영하는 촬영부;
   상기 가이드 레일에 이웃하게 배치되어, 상기 피사체에 그리드 패턴을 조사하는 복수의 패턴조사부; 를 포함하고,
   서로 대칭되도록 배치되는 한 쌍의 가이드 바 및 상기 한 쌍의 가이드 바를 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 바를 포함하고, 서로 탈부착 가능하게 결합되는 복수의 단위 레일; 을 포함하고,
   상기 복수의 포스트 각각은,
   상기 한 쌍의 가이드 바에 안착되어 이동하는 이동부;
   상기 이동부 상에 지면과 수직하게 배치되며 상기 피사체 방향의 내측면에 적어도 하나의 카메라를 구비하는 제1 몸체;
   상기 제1 몸체로부터 연장되도록 상기 제1 몸체에 결합되되, 하부면의 일단부가 상기 제1 몸체에 힌지 결합되며, 상기 피사체 방향의 내측면에 적어도 하나의 카메라를 구비하는 제2 몸체; 를 포함하고,
   상기 복수의 포스트는,
   이동 시 상기 이동부에 의해 상기 가이드 레일을 따라 이동하여 서로 밀착되고, 힌지 동작에 의해 상기 제2 몸체의 외측면이 상기 제1 몸체의 외측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 몸체는,
   최상부에 배치되는 카메라가 설치되며, 설치된 카메라를 상기 피사체 방향으로 틸트시키는 틸트부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.
6. 제1항에 있어서,
   인접한 포스트를 서로 연결하고, 상기 인접한 포스트 사이의 간격을 유지시키는 간격 유지 부재;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.

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