KR102084414B1 - 3D scanner and method for scanning thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 스캐너 장치 및 이를 이용한 스캔 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물의 형상 정보를 취득하는 센서모듈의 승강과 회전 운동을 통해 대상물을 스캔하는 3차원 스캐너 장치 및 이를 이용한 스캔 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional scanner device and a scanning method using the same, and more particularly to a three-dimensional scanner device for scanning the object through the lifting and rotation of the sensor module for obtaining the shape information of the object and a scanning method using the same It is about.
종래에는 특정 제품의 형상 정보를 얻기 위해 대상 제품을 일일이 캘리퍼스와 같은 도구를 이용한 수작업으로 대상물의 측정이 이루어졌다. 이런 종래의 방식은 작업 시간도 많이 소요될 뿐만 아니라 정확한 작업이 이루어질 수 없었다.In the related art, in order to obtain shape information of a specific product, a measurement of an object was performed manually by using a tool such as a caliper. This conventional method is not only time-consuming but also could not be accurate work.
센서 기술의 발전과 함께 3차원 스캐너를 이용하여 레이저나 백색광을 대상물에 투사하여 대상물의 형상 정보를 취득, 디지털 정보로 전환하는 3차원 스캐닝기술이 널리 활용되기 시작하였다. 3차원 스캐닝기술을 활용하면 볼트와 너트를 비롯한 초소형 대상물을 비롯해 항공기, 선박 심지어는 빌딩이나 다리 혹은 지형 같은 초대형 대상물의 형상 정보를 손쉽게 취득할 수 있다..With the development of sensor technology, three-dimensional scanning technology, which uses a three-dimensional scanner to project a laser or white light onto an object, acquires shape information of the object and converts it into digital information, has been widely used. Using three-dimensional scanning technology, it is easy to acquire the shape information of ultra-large objects such as bolts and nuts, as well as aircraft, ships and even very large objects such as buildings, bridges or terrain.
3차원 스캐너로부터 얻어진 형상 정보는 다양한 산업 군에 필요한 역설계(Reverse Engineering)나 품질 관리(Quality inspection)분야도 적극적으로 활용되고 있다.Shape information obtained from 3D scanners is also actively utilized in the fields of reverse engineering and quality inspection, which are required for various industries.
일반적으로 3차원 스캔을 위하여, 센서를 고정된 위치에 두고 대상물을 회전하면서 높이를 조절하여 대상물의 형상 정보를 취득하는 방법이 활용되었다. 대상물이 사람일 경우 회전이나 승강에 의해 거부감이나 스트레스가 발생할 수 있고, 대상물이 움직임에 의해 변형이 일어나는 물체일 경우 물체의 외형에 변형이 발생하여 대상물을 정확하게 스캔할 수 없는 단점이 있다. 또한 대상물이 대상물의 받침대에 의해 회전이나 승강하는 경우, 대상물의 위치가 바뀔 수가 있어서 회전이나 승강 속도를 조절하여야 하므로 고속의 3차원 스캔에 어려운 점이 있다. In general, for 3D scanning, a method of acquiring shape information of an object by adjusting height while rotating the object with a sensor at a fixed position has been utilized. When the object is a person, a sense of rejection or stress may be generated by rotation or lifting, and when the object is an object in which deformation occurs due to movement, deformation may occur in the external shape of the object, so that the object may not be accurately scanned. In addition, when the object is rotated or lifted by the pedestal of the object, the position of the object can be changed, so the rotation or lifting speed must be adjusted, which is difficult for high-speed three-dimensional scanning.
따라서, 대상물의 변형이나 움직임에 유연하게 대응이 가능하고 다양한 대상물의 3차원 스캔을 위한 3차원 스캐너 개발이 요구되고 있다.Therefore, it is possible to flexibly cope with deformation or movement of an object and to develop a 3D scanner for 3D scanning of various objects.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 대상물의 형상 정보를 취득하는 센서모듈의 승강과 회전 운동을 통해 대상물을 스캔하는 3차원 스캐너 장치 및 이를 이용한 스캔 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a three-dimensional scanner device for scanning an object through the lifting and rotation of the sensor module for obtaining the shape information of the object and a scanning method using the same.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned above are clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
전술한 본 발명의 목적 달성을 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치는 스캔하고자 하는 대상물이 놓이는 스캐너 베이스; 및 상기 대상물을 촬영하여 형상 및 크기에 대한 데이터를 획득하는 스캐너부를 포함하고, 상기 스캐너 베이스는 상기 스캐너부를 상하 방향으로 이동시키는 지지프레임을 포함하고, 상기 스캐너부는, 상기 지지프레임에 의해 상기 스캐너부가 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된 스캐너승강부재; 상기 스캐너승강부재에 연결된 회전링 지지부재; 회전링 지지부재에 연결되어 회전 운동을 하는 회전링; 상기 회전링 일면에 위치하고, 상기 대상물을 촬영하여 형상 정보를 획득하고, 수광부와 발광부를 포함하는 센서모듈; 및 상기 회전링에 상기 센서 모듈과 대응되는 위치에 있고, 상기 발광부에서 조사된 광원을 상기 수광부로 반사시키는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, a three-dimensional scanner device according to an embodiment of the present invention includes a scanner base on which the object to be scanned is placed; And a scanner unit for photographing the object to obtain data about a shape and size, wherein the scanner base includes a support frame for moving the scanner unit in an up and down direction, and the scanner unit includes the scanner unit by the support frame. A scanner lifting member installed to move in a vertical direction; A rotating ring support member connected to the scanner lifting member; A rotary ring connected to the rotary ring support member and configured to rotate; A sensor module located on one surface of the rotary ring, photographing the object to obtain shape information, and including a light receiving unit and a light emitting unit; And a reflecting plate positioned at a position corresponding to the sensor module on the rotating ring and reflecting the light source irradiated from the light emitting unit to the light receiving unit.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 지지프레임은 상기 스캐너부가 상하 방향으로 이동이 가능하도록 구동력을 발생시키는 구동수단을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the support frame may include a driving means for generating a driving force to move the scanner in the vertical direction.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 스캐너부는 상기 회전링의 회전에 필요한 구동력을 발생시키는 회전링 구동수단을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the scanner unit may include a rotary ring driving means for generating a driving force required for the rotation of the rotary ring.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 스캔하고자 하는 대상물이 놓이는 스캐너 베이스; 상기 대상물을 중심으로 원 운동과 승강 운동을 통해, 상기 대상물을 촬영하여 형상 정보를 획득하는 센서모듈; 상기 센서모듈이 승강운동을 통해 제1축 방향으로 상하 이동을 하도록 구동력을 발생시키는 제1구동수단; 및 상기 센서모듈이 제1축과 수직이 되는 면 상에서 원 운동을 하도록 구동력을 발생시키는 제2구동수단을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, a scanner base on which an object to be scanned is placed; A sensor module for capturing the object and obtaining shape information through a circular motion and a lifting motion around the object; First driving means for generating a driving force such that the sensor module moves up and down in a first axis direction through a lifting motion; And second driving means for generating a driving force so that the sensor module performs a circular motion on a surface perpendicular to the first axis.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 3차원 스캐너 장치는 상기 센서모듈에서 조사된 광원이 반사되어 돌아오게 하고, 상기 센서모듈과 함께 원 운동을 하는 반사판을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the three-dimensional scanner device may include a reflecting plate for returning the light source irradiated from the sensor module is reflected, and the circular motion with the sensor module.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 반사판은 상기 센서모듈과 같은 제1축과 수직이 되는 면 상에 상기 원 운동의 중심축으로부터 180도의 반대되는 위치에 있을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reflector may be at a position opposite to 180 degrees from the central axis of the circular motion on the surface perpendicular to the first axis, such as the sensor module.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 대상물을 촬영하여 형상 정보를 획득하는 센서모듈; 상기 센서모듈의 위치를 제어하는 제어부; 상기 센서모듈에 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 센서모듈과 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서모듈이 원 운동과 승강 운동을 통해 상기 대상물을 스캔하도록 구동부의 구동력을 제어할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the sensor module for obtaining the shape information by photographing the object; A controller for controlling the position of the sensor module; A driving unit providing a driving force to the sensor module; And a power supply unit supplying power to the sensor module and the driving unit, wherein the control unit controls the driving force of the driving unit to scan the object through the circular motion and the lifting motion.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 3차원 스캐너 장치는 상기 센서모듈에서 조사된 광원이 반사되어 돌아오게 하는 반사판을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 반사판을 통해 되돌아온 광원을 통해 상기 대상물의 유무를 판단할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the three-dimensional scanner device further comprises a reflector for causing the light source irradiated from the sensor module to return, and the control unit determines the presence or absence of the object through the light source returned through the reflecting plate can do.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 3차원 스캐너 장치의 베이스의 중심 부근에 위치한 대상물을 스캔하기 위해 센서모듈을 초기 설정된 위치로 이동시키는 단계; 상기 센서모듈의 초기 설정 위치에서, 대상물의 유무를 판단하는 단계; 상기 센서모듈의 초기 설정 위치에서, 상기 대상물이 없다고 판단되면 상기 베이스의 중심을 기준으로 센서모듈의 각도나 높이를 변경하여 상기 대상물의 유무를 판단하는 단계; 및 상기 대상물이 있다고 판단되면, 상기 대상물이 위치한 상기 베이스의 중심을 기준으로 센서모듈의 각도나 높이를 변경하여, 상기 대상물을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of moving the sensor module to the initial position to scan the object located near the center of the base of the three-dimensional scanner device; Determining the presence or absence of an object at an initial setting position of the sensor module; Determining the presence or absence of the object by changing the angle or height of the sensor module based on the center of the base when it is determined that there is no object at the initial setting position of the sensor module; And if it is determined that the object is present, changing the angle or height of the sensor module based on the center of the base where the object is located, and scanning the object.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 대상물을 스캔하는 단계는, 상기 대상물이 위치한 상기 베이스의 중심을 기준으로 센서모듈의 각도를 변경하여 360도 스캔한 후 센서모듈의 높이를 변경하고, 센서모듈의 각도를 변경하여 360도 스캔한 후 센서모듈의 높이를 변경하는 과정을 반복하여 상기 대상물을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of scanning the object, after changing the angle of the sensor module based on the center of the base where the object is located to scan 360 degrees, and change the height of the sensor module, The method may include scanning the object by repeating the process of changing the height of the sensor module after scanning 360 degrees by changing the angle.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 대상물을 촬영하여 형상 정보를 획득하기 위해 원의 둘레를 N등분하는 각 지점에 위치한 N개의 센서를 포함하는 센서모듈; 상기 센서모듈의 위치를 제어하는 제어부; 상기 센서모듈에 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 센서모듈과 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서모듈이 원 운동과 승강 운동을 통해 상기 대상물을 스캔하도록 구동부의 구동력을 제어할 수 있다. (여기서 N은 2 이상의 정수) According to an embodiment of the present invention, a sensor module including N sensors located at each point N-divided around a circle to obtain shape information by photographing an object; A controller for controlling the position of the sensor module; A driving unit providing a driving force to the sensor module; And a power supply unit supplying power to the sensor module and the driving unit, wherein the control unit controls the driving force of the driving unit to scan the object through the circular motion and the lifting motion. Where N is an integer of 2 or more
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 원의 둘레 상에 N개의 센서 각각에 180도 대응되는 지점에 위치하여, 상기 센서모듈에서 조사된 광원이 반사되어 돌아오게 하는 N개의 반사판을 더 포함할 수 있다In one embodiment of the present invention, the position of the 180 degrees corresponding to each of the N sensors on the circumference of the circle, it may further include N reflecting plate for reflecting the light source irradiated from the sensor module to return have
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 제어부는 상기 센서모듈이 360/N도 이상 360/(N-1)도 미만의 범위에서 원 운동을 하도록 제어할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the control unit may control the sensor module to perform a circular motion in a range of 360 / N degrees or more than 360 / (N-1) degrees.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 3차원 스캐너 장치의 베이스의 중심 부근에 위치한 대상물을 스캔하기 위해 N개의 센서로 이루어진 센서모듈을 초기 설정된 위치로 이동시키는 단계; 상기 센서모듈의 초기 설정 위치에서, 대상물의 유무를 판단하는 단계; 및 상기 대상물이 있다고 판단되면, 상기 대상물이 위치한 상기 베이스의 중심을 기준으로 센서모듈의 각도나 높이를 변경하여, 상기 대상물을 스캔하는 단계를 포함하고, 상기 센서모듈의 회전반경은 상기 베이스의 중심을 기준으로 360/N도 이상 360/(N-1)도 미만의 범위로 제한될 수 있다. (여기서 N은 2 이상의 정수) In one embodiment of the present invention, the step of moving the sensor module consisting of N sensors to the initial position to scan the object located near the center of the base of the three-dimensional scanner device; Determining the presence or absence of an object at an initial setting position of the sensor module; And scanning the object by changing an angle or height of the sensor module based on the center of the base where the object is located, if it is determined that the object is present, wherein the rotation radius of the sensor module is the center of the base. It can be limited to a range of more than 360 / N degrees or less than 360 / (N-1) degrees based on. Where N is an integer of 2 or more
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 대상물을 스캔하는 단계는, 상기 대상물이 위치한 상기 베이스의 중심을 기준으로 센서모듈의 각도를 변경하여 상기 센서모듈의 회전반경만큼 스캔한 후 센서모듈의 높이를 변경하고, 센서모듈의 각도를 원위치 방향으로 상기 센서모듈의 회전반경만큼 스캔한 후 센서모듈의 높이를 변경하는 과정을 반복하여 상기 대상물을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, the scanning of the object includes changing the angle of the sensor module based on the center of the base where the object is located, scanning the rotational radius of the sensor module, and then changing the height of the sensor module. And scanning the object by repeating the step of changing the height of the sensor module after scanning the angle of the sensor module by the rotation radius of the sensor module in the original position direction.
본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치는 스캐닝 대상물을 회전 없이 고정된 위치에 둔 상태에서 센서모듈의 원 운동(회전)과 승강운동에 의해서 대상물 중심축과의 일정한 거리를 유지할 수 있어 측정되는 값이 복잡한 연산과 계산없이 신속한 측정치를 얻을 수 있다.3D scanner apparatus according to an embodiment of the present invention can maintain a constant distance from the target axis by the circular motion (rotation) and lifting motion of the sensor module in a state in which the scanning object in a fixed position without rotation The result is a fast measurement without complicated calculations and calculations.
또한 본 발명에 의하면 대상물이 사람일 경우 회전이나 승강에 의해 거부감이나 스트레스를 줄이고 필요한 신체 부위의 정확하게 스캔할 수 있다.In addition, according to the present invention, when the object is a person, it is possible to accurately scan the required body parts by reducing the discomfort or stress by the rotation or lifting.
또한 본 발명에 의하면 대상물이 움직임에 의해 변형이 일어나는 물체일 경우 물체의 외형에 변화가 없거나 최소화하여 대상물을 정확하게 스캔할 수 있다.In addition, according to the present invention, when the object is an object in which deformation occurs due to movement, the object can be accurately scanned by minimizing or minimizing the appearance of the object.
또한 본 발명에 의하면 대상물을 스캔하기 위한 센서가 회전이나 승강하도록 하여 대상물의 위치가 바뀌지 않고 고속의 3차원 스캔이 가능하게 할 수 있다.Further, according to the present invention, the sensor for scanning the object can be rotated or lifted to enable high-speed three-dimensional scanning without changing the position of the object.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐너승강부재의 승강 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전링의 회전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전링의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치의 블록도이다.
도6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대상물 인식 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치의 스캔 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치의 스캔 방식을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a three-dimensional scanner device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a lifting method of the scanner lifting member according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method of rotating a rotating ring according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the structure of a rotary ring according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a three-dimensional scanner device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for describing a method of recognizing an object, according to an exemplary embodiment.
7 is a view for explaining a scanning method of the three-dimensional scanner device according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a scanning method of the three-dimensional scanner apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 *뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only * when "directly connected", but also "indirectly" with another member in between. Connection ". In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a three-dimensional scanner device according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치(100)는 스캔하고자 하는 대상물이 놓이는 스캐너 베이스(110)와, 대상물을 촬영하여 형상 및 크기에 대한 데이터를 획득하는 스캐너부(120)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a three-
스캐너 베이스(110)는 대상물이 놓이는 베이스 몸체(111)와 스캐너부(120)와 연결을 위한 스캐너 연결부(112), 스캐너 연결부(112)의 일측에 연결되어 고정된 지지프레임(113)를 포함할 수 있다.The
베이스 몸체(111)는 원기둥 형태로 옆면이 한 쪽 방향으로 돌출된 형태의 돌출부를 포함할 수 있다. 베이스 몸체(111)는 원기둥의 지름의 길이가 원기둥의 높이보다 더 긴 형태의 원기둥일 수 있다. 스캐너 연결부(112)는 돌출부의 일면에 스캐너부(120)와 연결이 가능하도록 하는 연결 부재를 포함할 수 있다. 베이스 몸체(111)는 대상물이 베이스 몸체(111)의 중앙에 위치할 수 있도록 대상물 받침대를 구비하거나, 베이스 몸체(111) 중앙의 위치를 표시해 놓을 수 있다.The
지지프레임(113)은 스캐너부(120)가 상하 방향으로 이동이 가능하도록 하는 승강부재 구동수단(114)을 포함할 수 있다. 승강부재 구동수단(114)은 구동력을 발생시키고 전달하기 위한 승강부재 제어 모터와 스크류를 포함할 수 있다.The
스캐너부(120)는 지지프레임(113)에 의해 스캐너부(120)이 상하로 이동 가능하게 설치된 스캐너승강부재(121), 스캐너승강부재(121)에 연결된 회전링 지지부재(122), 회전링 지지부재(122)에 연결된 회전링(123), 회전링 구동수단(126), 센서모듈(124), 반사판(125)을 포함할 수 있다.The
스캐너승강부재(121)는 승강부재 제어모터에 의해 제1축 방향(일 예로 z축 방향이 될 수 있다)으로 상하 운동을 할 수 있다.The
회전링 지지부재(122)는 스캐너승강부재(121)에 거의 수직 방향으로 연결되어 회전링(123)을 지지할 수 있다. 회전링 지지부재(122)는 회전링(123)과 동일한 형상으로 회전링(123) 아래면으로 연장되어 회전링(123)을 지지할 수 있다. 회전링 지지부재(122)가 회전링(123) 아래면까지 연장될 경우에는 회전링 지지부재(122)에 원형의 개구부를 두어 대상물이 통과할 수 있도록 할 수 있다.The rotary
회전링(123)의 일면에 센서모듈(124)이 설치될 수 있고, 반사판(125)은 센서모듈(124)이 설치된 회전링(123)의 같은 면이고 회전링(123)의 중심축을 따라 180도의 정반대 측에 설치될 수 있다.The
센서모듈(124)은 광원을 조사하기 위한 발광부와 조사된 광원이 반사되어 돌아온 광을 받기 위한 수광부를 포함할 수 있다. 센서모듈(124)은 발광부와 수광부를 포함하는 다수의 센서를 포함할 수 있다. 센서모듈(124)의 센서는 대상물을 촬영하여 형상 및 크기에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 여기서 촬영은 감지나 측정, 스캔 등의 대상물의 형상 및 크기를 파악하기 위한 다양한 형태의 방법을 포함하는 의미일 수 있다. 센서모듈(124)의 센서는 거리측정 센서나 변위센서 중의 하나일 수 있다. 센서모듈(124)에서 조사된 광원의 파장은 레이저의 눈에 대한 사고를 방지하기 위해서 눈보호영역인 1400nm 이상의 광원을 사용하여 사용 안전성을 확보할 수 있다.The
회전링(123) 내부 공간의 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이의 공간에 대상물이 존재하지 않을 경우, 센서모듈(124)의 발광부에서 조사된 광원은 반사판(125)에 의해 반사되어 센서모듈(124)의 수광부로 입사될 수 있다. 센서모듈(124)은 반사판에 의해 반사된 광원을 이용하여 광원의 이상 유무를 확인 할 수 있다.When no object exists in the space between the
회전링 구동수단(126)는 회전링(123)과 회전링(123)에 설치된 센서모듈(124)과 반사판(125)이 회전 가능하도록 구동력을 전달할 수 있다. 회전링(123)은 제1축(일 예로 3차원 공간을 구획하는 x, y, z 과 같은 3개의 축 중 수직축인 Z축이 될 수 있다)을 회전축으로 XY평면 상에서 회전 운동을 할 수 있다.The rotary ring driving means 126 may transmit a driving force so that the
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐너승강부재의 승강 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a lifting method of the scanner lifting member according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하면, 스캐너승강부재(121)는 지지프레임 연결부(127)와 스크류 연결부(128, 이 경우 “스크류”는 승하강 구동수단의 일 예시)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
지지프레임 연결부(127)는 지지프레임(113)과 레일 구조로 맞물려 있고, 승강부재의 상하 이동이 용이하도록 바퀴나 볼베이링 등이 지지프레임(113)과 지지프레임 연결부(127) 사이에 존재할 수 있고, 원활한 이동을 위해 기름과 같은 점도가 있는 윤활제를 포함할 수 있다. 윤활제로서는 광물성 윤활유, 지방성윤활유, 혼성윤활유, 그리스 및 고체윤활유, 수용성 절삭유, 실리콘유, 불소유 등이 사용될 수 있다.The support
스크류 연결부(128)는 지지프레임(113)의 스크류와 연결되어, 승강부재 구동수단(114)에 의해 발생된 구동력을 지지프레임(113)의 스크류의 회전에 의해 전달 받고, 승강부재의 상하 이동이 가능하도록 할 수 있다. 스크류는 승강부재 구동수단(114)의 회전에 의한 원운동을 직선 운동으로 바꾸는 장치로서, 스크류와 결합된 스크류 연결부(128)의 상하 운동을 발생시킬 수 있다.The
도2a와 같이 스크류는 리드 스크류일 수 있고, 스크류 연결부(128)도 리드스크류의 동력 전달이 용이한 구조를 가질 수 있다. 리드 스크류는 저소음이거나 윤활이 필요 없는 환경이 적합하게 사용될 수 있다.As shown in FIG. 2A, the screw may be a lead screw, and the
도2b와 스크류는 볼스크류일 수 있고, 스크류 연결부(128)도 볼스크류의 동력 전달이 용이한 구조를 가질 수 있다. 볼 스크류는 고효율이나 고속 또는 연속 사용이 필요한 환경에 적합하게 사용될 수 있다.2b and the screw may be a ball screw, the
승강부재의 상승의 최고점이나 하강의 최저점은 승강부재가 최고점 이상이나 최저점 이하로 이동할 수 없는 지점으로, 스크류에 차단 장치를 두어 상승의 최고점이나 하강의 최저점 이상을 이동할 수 없게 할 수 있다.The highest point of the lifting member or the lowest point of the lifting member is a point at which the lifting member cannot move above the highest point or below the minimum point, and a blocking device may be provided on the screw to prevent the lifting member from moving above the highest point or the lowest point of the descending member.
승강부재의 상승의 최고점이나 하강의 최저점은 센싱부(510)를 통해 설정된 지점 이상으로 승강부재가 이동할 수 없게 할 수 있다. 센싱부(510)가 승강부재가 상승하여 최고점에 이르렀을 때, 승강부재가 더 이상 위로 이동할 수 없도록 승강부재 구동수단(114)의 구동을 멈출 수 있다. 센싱부(510)가 승강부재가 하강하여 최저점에 이르렀을 때, 승강부재가 더 이상 아래로 이동할 수 없도록 승강부재 구동수단(114)의 구동을 멈출 수 있다.The highest point of the ascending or descending point of the elevating member may prevent the elevating member from moving beyond the set point through the
승강부재의 상승 또는 하강을 정도를 감지하는 센서는 지지프레임(113) 또는 회전링(123) 지지 부재에 위치할 수 있다.The sensor for detecting the degree of rising or falling of the elevating member may be located on the
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전링의 회전 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of rotating a rotating ring according to an embodiment of the present invention.
도3을 참조하면, 회전링 구동수단(126)은 회전링(123)과 톱니로 맞물려 구동력을 전달할 수 있다. 도3과 같이 회전링(123)의 톱니가 회전링(123)의 외주면을 따라 수직으로 형성되고 Z 축을 중심으로 회전을 필요로 할 경우, 회전링 구동수단(126)의 톱니는 Z축(제1축이라 할 수 있다)을 중심으로 회전하며 회전링(123)을 회전시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, the rotary ring driving means 126 may be engaged with the
회전링(123)의 톱니가 회전링(123)의 외주면에 비스듬하게 형성되거나 옆면에 형성되고 Z 축을 중심으로 회전을 필요로 할 경우, 회전링 구동수단(126)의 톱니는 X축을 중심으로 회전하며 회전링(123)을 회전시킬 수 있고, 힘의 방향이 수직으로 바뀌는 베벨 기어의 형태로 가질 수 있다(미도시).When the teeth of the
회전링(123)은 360도 전방향으로 회전 가능하고, 회전링(123)의 회전 정도는 센싱부(510)에 의해 감지될 수 있다.The
센싱부(510)의 회전 인식 센서는 회전링(123)의 회전 정도는 각도로 인식될 수 있고, 회전링 지지부재(122)나 회전링(123)에 위치할 수 있다.The rotation sensor of the
도4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전링의 구조를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the structure of a rotary ring according to an embodiment of the present invention.
회전링(123)의 상부에는 대상물의 형상 정보를 취득하기 위한 센서모듈(124)과 회전링(123)의 같은 면이고 정반대 방향에 반사판(125)이 위치할 수 있다. 센서모듈(124)과 반사판(125)이 쌍을 이루어 위치할 수 있다.The upper surface of the
도4a와 같이, 센서모듈(124)과 반사판(125)이 한 쌍이 존재할 경우, 대상물의 360도 모든 방향을 스캔하기 위해서는 회전링(123)이 360도 회전하여 스캔할 수 있다.As shown in FIG. 4A, when a pair of the
도4b와 같이 센서모듈(124)과 반사판(125)이 세개의 쌍으로 존재할 경우, 대상물의 360도 모든 방향을 스캔하기 위해서 회전 각도를 0~120도로 하여 대상물 전체를 스캔할 수 있다.When the
센서모듈(124)과 반사판(125)이 5개 쌍 이상 존재할 수도 있고, 센서모듈(124)과 반사판(125)의 위치 중복되는 것을 방지하기 위하여 홀수 개의 쌍으로 센서모듈(124)과 반사판(125)을 설치할 수 있다.The
센서모듈(124)과 반사판(125)을 짝수의 쌍으로 설치하는 경우, 센서모듈(124)과 반사판(125)을 같은 위치에 위아래로 겹쳐서 설치하거나, 센서모듈(124)이 반사판(125) 역할을 할 수 있다.When the
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a three-dimensional scanner device according to an embodiment of the present invention.
도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치(100)는 센싱부(510), 구동부(560), 제어부(520), 통신부(530), 저장부(540), 전원부(550), 출력부(570), 사용자 입력부(580), 인터페이스부(590)를 포함할 수 있다. 도2에 도시된 구성요소들은 3차원 스캐너 장치(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 3차원 스캐너 장치(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 5, the
각 구성요소에 대해 구체적으로 살펴보면, 센싱부(510)는 대상물의 외형 정보를 취득하고, 취득된 정보를 제어부(520)로 전달할 수 있다. 또한, 센싱부(510)는 3차원 스캐너 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.Looking at each component in detail, the
센싱부(510)는 승강 부재의 높이나 승강 부재가 상승이나 하강한 높이를 감지할 수 있다. 또한 센싱부(510)는 회전링(123)의 회전 정도를 감지할 수 있다.The
센싱부(510)는 변위센서(linear variable differential transformer), 거리측정 센서(예를 들어, 레이저 센서, 초음파 센서, 적외선 센서, 라이다(LIDAR) 센서, 레이더(RADAR) 센서, 카메라 센서 등), 자이로 센서(gyro sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 중력 센서(G-sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서, 화학 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 3차원 스캐너 장치(100)는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.The
센싱부(510)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들의 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다. Representative sensors among various sensors that may be included in the
변위센서는 물체가 일정 위치에서 다른 위치로 이동했을 때 그 이동량을 측정하는 것으로 변위뿐만 아니라 물체의 높이나 폭, 두께 등의 치수 측정에도 이용할 수 있다. 이러한 이동량을 측정하는 방식에는 자계나 빛, 음파를 매체로 한 비접촉식과 다이얼 게이지나 차동 변압기 등과 같은 접촉식 변위 센서가 있을 수 있다.The displacement sensor measures the amount of movement when an object moves from one position to another position, and can be used not only for displacement but also for measuring dimensions such as height, width, and thickness of the object. Such a movement measurement method may include a contactless sensor using a magnetic field, light, or sound wave, and a contact displacement sensor such as a dial gauge or a differential transformer.
거리측정 센서는 빛, 소리, 전파와 같은 무형의 에너지를 이용하여 물체로부터 반사되어 돌아오면 그 이동 시간을 측정하여 매체의 속도(예를 들어, 빛, 소리, 전파 등)를 곱해주면 거리 단위의 수치가 나오는데 이 거리 값은 가는 거리와 돌아오는 거리이므로 이 값에서 2를 나누어 목표물까지의 거리를 측정할 수 있다. 거리 측정 센서 중에서 레이저 센서는 레이저를 이용하여 목표물에서 반사해 되돌아오는 시간(진동수, 위상, 변위)차이를 측정하여 거리를 구할 수 있고, 매우 정확하게 높은 해상도로 거리를 감지할 수 있다. 레이저를 이용한 거리 측정 방식들의 원리는 pulsed Modulation, Frequency Modulation, Phase shift, Triangulation, Interferometry 등이 있다.The distance measuring sensor uses the intangible energy such as light, sound, and radio waves to return from the object and measure the movement time and multiply the speed of the medium (eg, light, sound, radio waves, etc.). The distance value is the distance you are going and the return distance, so you can divide the value by 2 to get the distance to the target. Among the distance sensors, the laser sensor can find the distance by measuring the time (frequency, phase, displacement) difference reflected from the target by using the laser and can detect the distance with a very high resolution. Principles of laser distance measurement methods include pulsed modulation, frequency modulation, phase shift, triangulation, and interferometry.
제어부(520)는 3차원 스캐너 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(520)는 저장부(540)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 센싱부(510), 통신부(530), 저장부(540), 전원부(550), 출력부(570), 사용자입력부 등를 제어할 수 있다.The
제어부(520)는 센싱부(510)에 의해 발생된 센싱 신호에 기초하여, 3차원 스캐너 장치(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 3차원 스캐너 장치(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행할 수 있다.The
예를 들어, 제어부(520)는 센싱부(510)에 의해 취득된 대상물의 형상 정보를 기초하여 대상물 전체 형상을 만들어낼 수 있다.For example, the
제어부(520)는 센싱부(510)에 의해 감지된 승강 부재의 위치와 회전링(123)의 회전 정보를 이용하여, 대상물의 형상 정보 취득을 위한 센서모듈(124)의 위치를 제어할 수 있다.The
제어부(520)는 센서모듈(124)에 의해 대상물의 유무나 크기를 감지하고 승강 부재의 위치와 회전링(123)의 회전 정도를 제어하여 센서모듈(124)이 대상물의 모든 면에 대한 형상 정보를 취득하도록 할 수 있다.The
통신부(530)는 3차원 스캐너 장치(100)가 서버나 다른 기기와 데이터 등을 송신 또는 수신할 수 있는 연결을 구성해 줄 수 있다. 또한 통신부(530)는 대상물의 형상 정보와 같은 데이터를 서버나 다른 기기로 송신하거나 서버나 다른 기기로부터의 입력데이터를 수신할 수 있다.The
통신부(530)는 블루투스(Bluetooth), 근거리 무선 통신(Near Field Communication), WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 지그비(Zigbee), 적외선(IrDA, infrared Data Association), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus), Ant+ 등의 근거리 네트워크나 3G, LTE, LTE-A, 5G 등의 이동 통신 네트워크를 지원할 수 있다.The
저장부(540)는, 제어부(520)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수도 있고, 입/출력되는 데이터들을 저장할 수도 있다.The
저장부(540)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 Micro SD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 디바이스는 인터넷(internet) 상에서 메모리의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.The
전원부(550)는 제어부(520)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 3차원 스캐너 장치(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원부(550)는 배터리를 포함할 수 있고, 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.The
또한, 전원부(550)는 연결 포트를 구비할 수 있으며, 연결 포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스의 일 예로서 구성될 수 있다.In addition, the
다른 예로서, 전원부(550)는 연결 포트를 이용하지 않고 무선방식으로 3차원 스캐너 장치(100) 내부의 배터리를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에, 전원부(550)는 외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.As another example, the
구동부(560)는 전원부(550)로부터 전원을 공급 받아3차원 스캐너 장치(100)의 스캐너승강부재(121)와 회전링(123)에 구동력을 제공할 수 있다. 구동부(560)는 승강부재 구동수단(114)과 회전링 구동수단(126)을 포함할 수 있다.The driving
출력부(570)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 또는 진동 신호의 출력을 위한 것으로, 출력부(570)는 디스플레이부와 음향 출력부(570) 등이 포함될 수 있다.The
디스플레이부는 3차원 스캐너 장치(100)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다.The display unit displays and outputs information processed by the
예를 들어, 디스플레이부는 3차원 스캐너 장치(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.For example, the display unit may display execution screen information of an application program driven by the
한편, 디스플레이부와 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 디스플레이부는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 디바이스의 구현 형태에 따라 3차원 스캐너 장치(100)는 디스플레이부를 2개 이상 포함할 수도 있다Meanwhile, when the display unit and the touch pad form a layer structure and constitute a touch screen, the display unit may be used as an input device in addition to the output device. The display unit includes a liquid crystal display, a thin film transistor-liquid crystal display, an organic light-emitting diode, a flexible display, a 3D display, It may include at least one of an electrophoretic display. In addition, the
음향 출력부(570)는 통신부(530)로부터 수신되거나 저장부(540)에 저장된 오디오 데이터를 출력한다. 또한, 음향 출력부(570)는 3차원 스캐너 장치(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음, 알림음)과 관련된 음향 신호를 출력한다. 이러한 음향 출력부(570)에는 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.The
사용자 입력부(580)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(580)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(520)는 입력된 정보에 대응되도록 3차원 스캐너 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(580)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 3차원 스캐너 장치(100)의 전·후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 가상키 또는 비주얼 키는, 다양한 형태를 가지면서 터치스크린 상에 표시되는 것이 가능하며, 예를 들어, 그래픽(graphic), 텍스트(text), 아이콘(icon), 비디오(video) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.The
인터페이스부(590)는 3차원 스캐너 장치(100)에 연결되는 모든 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(590)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 3차원 스캐너 장치(100) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, 3차원 스캐너 장치(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트(port), 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 등이 인터페이스부(590)에 포함될 수 있다.The
도6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대상물 인식 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for describing a method of recognizing an object, according to an exemplary embodiment.
도6a와 같이 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이에 물체가 존재하지 않으면, 센서모듈(124)의 발광부에서 조사된 광원이 반사판(125)에 반사되어 센서모듈(124)의 수광부로 입사되므로, 센서모듈(124)에서 측정된 거리는 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이의 정해진 거리인 t0가 되고, 제어부(520)에 의해 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이에 물체가 없음을 인식할 수 없다.If no object exists between the
도6b와 같이 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이에 물체가 존재하면, 센서모듈(124)의 발광부에서 조사된 광원이 물체에 반사되어 센서모듈(124)의 수광부로 입사되므로, 센서모듈(124)에서 측정된 거리는 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이의 정해진 거리인 t0보다 짧은 거리t가 되고, 제어부(520)에 의해 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이에 물체가 있음을 인식할 수 없다.If an object exists between the
센서모듈(124)이 한 곳에서 측정한 거리에 의해 센서모듈(124)과 반사판(125) 사이에 물체가 없음을 인식할 수 있고, 추가적으로 회전링(123)의 회전각도가 다른 위치에서도 센서모듈(124)에 의해 측정거리가 t0로 감지될 경우 물체가 없음을 인식할 수 있다.The
또한 센서모듈(124)이 최초 위치한 지점뿐만 아니라 회전링(123)의 높이가 다른 위치에서 센서모듈(124)에 의해 측정된 측정거리가 t0로 감지될 경우 물체가 없음을 인식할 수 있다.In addition, it can be recognized that the
또한 센서모듈(124)이 최초 위치한 지점뿐만 아니라 회전링(123)의 회전각도와 높이가 다른 하나 이상의 위치에서 센서모듈(124)에 의해 측정된 측정거리가 t0로 감지될 경우 물체가 없음을 인식할 수 있다. In addition, when the measurement distance measured by the
센서모듈(124)이 대상물을 인식하거나 대상물의 형상을 스캔하기 위해 초기 시작 위치는 승강부재의 최저점이나 최고점으로 할 수 있다. 센서모듈(124)이 대상물을 인식하기 위해 초기 시작 위치를 승강부재의 최저점이나 최고점이 아닌 중간지점으로 할 수 있다.In order for the
센서모듈(124)이 대상물을 인식하거나 대상물의 형상을 스캔하는 동안, 대상물이 회전하거나 승강하지 않고 고정된 위치에 있을 수 있다.While the
도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치의 스캔 방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a scanning method of the three-dimensional scanner device according to an embodiment of the present invention.
도7을 참조하면, 3차원 스캐너 장치(100)의 스캔 방법은 센서모듈(124)을 초기화 하는 단계(S710); 대상물의 존재 여부를 확인하는 단계(S720); 대상물을 스캔하는 단계(S730); 및 대상물의 스캔을 종료하는 단계(S74)로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 7, the scanning method of the
S710단계는 3차원 스캐너 장치(100)가 대상물을 스캔하기 위해 초기 설정된 위치로 이동하는 과정일 수 있다. 초기 설정된 스캐너의 위치는 승강부재가 최고점이나 최저점인 높이일 수 있고, 회전링(123)의 회전각도가 0도인 지점일 수 있다. 회전링(123)의 회전각도가 0도인 지점은 센서모듈(124) 또는 반사판(125)이 회전링 구동수단(126)과 가장 근접한 지점으로 설정할 수 있다.Step S710 may be a process in which the
S720단계는 3차원 스캐너 장치(100)가 초기 설정된 위치에서 대상물의 스캔을 시작하여 대상물의 유무를 판단하는 과정일 수 있다.In operation S720, the
스캐너의 초기 설정 위치가 승강부재의 최고점인 경우, 최고점 높이에서 대상물의 유무를 판단하고, 대상물이 없다고 판단되면 회전링(123)의 회전각도를 변경하거나 승강부재의 높이를 낮추어 추가로 대상물의 유무를 판단할 수 있다. 회전링(123)의 회전각도가 초기 회전각도인 0도로 재위치하고 승강부재의 높이가 최저점에 이루는 경우 최종적으로 대상물이 없다고 판단할 수 있다.If the initial setting position of the scanner is the highest point of the elevating member, it is determined whether there is an object at the highest point height, and if it is determined that there is no object, the rotation angle of the
스캐너의 초기 설정 위치가 승강부재의 최저점인 경우, 최고점 높이에서 대상물의 유무를 판단하고, 대상물이 없다고 판단되면 회전링(123)의 회전각도를 변경하거나 승강부재의 높이를 높여 추가로 대상물의 유무를 판단할 수 있다. 회전링(123)의 회전각도가 초기 회전각도인 0도로 재위치하고 승강부재의 높이가 최고점에 이루는 경우 최종적으로 대상물이 없다고 판단할 수 있다.If the initial setting position of the scanner is the lowest point of the elevating member, it is determined whether there is an object at the height of the highest point, and if it is determined that there is no object, the rotation angle of the
S720단계에서 대상물이 없다고 판단되면, 대상물의 스캔을 종료하고 센서모듈(124)을 초기화할 수 있다.If it is determined in step S720 that there is no object, the scanning of the object may be terminated and the
S720단계에서 대상물이 있다고 판단되면, 대상물의 스캔을 진행할 수 있다(S730)If it is determined in step S720 that the object is present, scanning of the object may be performed (S730).
대상물의 스캔은 대상물이 위치한 최고 높이 또는 최저 높이인 승강부재의 최저점 높이에서 시작할 수 있다.Scanning of the object may begin at the lowest point of the elevating member, which is the highest or lowest height at which the object is located.
대상물을 스캔하는 방식은 대상물 스캔 위치에서 회전링(123)의 회전각도를 변경하여 대상물의 360도 모든 방향을 스캔하고, 이후 센서모듈(124)의 높이를 변경하여 360도 방향을 스캔하는 동작을 반복하여 대상물 전체를 스캔할 수 있다.The scanning method of the object is to change the angle of rotation of the
또한 대상물을 스캔하는 방식은 대상물 스캔 위치에서 승강부재의 높이를 변경하여 회전링(123)의 특정 회전각도에서의 대상물 전체를 스캔하고, 이후 회전링(123)의 특정 회전각도를 정해진 만큼 변경하여 센서모듈(124)의 회전각도를 변경하여 회전링(123)의 해당 회전각도에서의 대상물 전체를 스캔하는 동작을 반복하여 대상물 전체를 스캔할 수 있다.In addition, the method of scanning the object scans the entire object at a specific rotation angle of the
S740단계는 대상물 전체를 스캔하고, 스캔 완료를 감지하는 과정일 수 있다.Operation S740 may be a process of scanning the entire object and detecting the completion of the scan.
스캔 완료가 감지되면, 센서모듈(124)을 초기화하기 3차원 스캐너 장치(100)는 전원 차단 또는 절전 모드로 진입할 수 있다.When the scan completion is detected, the
스캔 완료가 감지되면, 출력부(570)를 통해 스캔이 완료되었다는 신호를 출력할 수 있다.When the scan completion is detected, the
도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너 장치의 스캔 방식을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a scanning method of the three-dimensional scanner apparatus according to an embodiment of the present invention.
도8a와 같이, 센서모듈(124)과 반사판(125)이 한 쌍일 경우 하나의 센서모듈(124)이 360도 모든 방향의 대상물을 스캔할 수 있다.As shown in FIG. 8A, when the
스캔방향이 대상물의 최고 높이에서 최저 높이 방향이면, 대상물의 최고 높이에서 센서모듈(124)이 360도 스캔을 진행하고, 승강부재의 높이 조절을 통해 센서모듈(124)의 높이를 일정 간격으로 낮춰가며 360도 스캔을 진행할 수 있다. 센서모듈(124)의 높이가 대상물의 최저 높이이 이르면 마지막 360도 방향에 대한 스캔을 진행하고 스캔을 종료할 수 있다.If the scan direction is from the highest height to the lowest height of the object, the
스캔방향이 대상물의 최저 높이에서 최고 높이 방향이면, 대상물의 최저 높이에서 센서모듈(124)이 360도 스캔을 진행하고, 승강부재의 높이 조절을 통해 센서모듈(124)의 높이를 일정 간격으로 높여가며 360도 스캔을 진행할 수 있다. 센서모듈(124)의 높이가 대상물의 최고 높이이 이르면 마지막 360도 방향에 대한 스캔을 진행하고 스캔을 종료할 수 있다.If the scan direction is from the lowest height to the highest height of the object, the
도8b와 같이, 센서모듈(124)과 반사판(125)이 여러 쌍일 경우 각 센서모듈(124)은 정해진 각도 방향의 대상물을 스캔할 수 있다.As shown in FIG. 8B, when there are several pairs of the
센서모듈(124)의 센서가 3개일 경우, 각각의 센서는 동일한 높이에서120도 방향의 대상물만을 스캔할 수 있다. 여기서, 각각의 센서는 대상물의 스캔 과정에서 스캔이 누락되는 부분이 없도록 120도 보다 넓은 범위를 스캔할 수 있다.When there are three sensors of the
센서모듈(124)의 센서가 N(여기서 N은 2 이상의 정수)개일 경우, 각각의 센서는 동일한 높이에서360/N도 또는 360도가 아닌360/N 이상의 방향의 대상물만을 스캔할 수 있다. 보다 바람직하게, 각각의 센서는 대상물의 스캔 과정에서 스캔이 누락되는 부분이 없도록 360/N도보다 크고 360/N-1 도 보다 좁은 범위를 스캔할 수 있다.When the number of sensors of the
센서모듈(124)의 각 센서는 센서모듈(124)의 높이가 변경되더라도 정해진 동일 각도를 스캔할 수 있다. 여기서 센서 모듈의 각각의 센서는 각각의 센서의 스캔 반경을 왕복하면 스캔할 수 있다.Each sensor of the
예를 들어 1번 센서는 0도에서120도와 120도에서0도를 왕복하며 스캔하고, 2번 센서는 120도에서 240도와 240도에서120도를 왕복하며 스캔하고, 3번 센서는 240도에서 360도와 360도에서240도를 왕복하며 스캔할 수 있다.For example, sensor 1 scans from 0 ° to 120 ° and 120 ° to 0 °, sensor 2 scans from 120 ° to 240 ° and 240 ° to 120 °, and sensor 3 scans from 240 ° You can scan from 360 degrees to 240 degrees.
센서모듈(124)의 각 센서는 센서모듈(124)의 높이가 변경됨에 따라, 변경된 센서모듈(124)의 위치를 감안하여 다른 각도 범위를 스캔할 수 있다.Each sensor of the
예를 들어, 높이가 변경됨에 따라, 1번센서는 0~120도, 120~240도, 240~360도, … 순서로 스캔을 진행하고, 2번 센서는 120~240도, 240~360도, 0~120도, …순서로 스캔을 진행하고, 3번 센서는 240도에서 360도, 0~120도, 120~240도, …순서로 스캔을 진행할 수 있다.For example, as the height is changed, the first sensor is 0 to 120 degrees, 120 to 240 degrees, 240 to 360 degrees,. Scan in order, and sensor 2 is 120-240 degrees, 240-360 degrees, 0-120 degrees,…. Scanning is performed in order, and sensor 3 is 240 degrees to 360 degrees, 0 to 120 degrees, 120 to 240 degrees,. You can scan in order.
센서모듈(124)과 반사판(125)이 여러 쌍일 경우에도 스캔의 시작점은 대상물의 최고 높이 또는 최저 높이로 설정하여 진행할 수 있다.Even when there are several pairs of the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.
100: 3차원 스캐너 장치
110: 스캐너 베이스
111: 베이스 몸체
112: 스캐너 연결부
113: 지지프레임
120: 스캐너부
121: 스캐너승강부재
122: 회전링 지지부재
123: 회전링,
124: 센서모듈,
125: 반사판
126: 회전링 구동수단
127: 지지프레임 연결부
128: 스크류 연결부100: 3D scanner device
110: scanner base
111: base body
112: scanner connection
113: support frame
120: scanner unit
121: scanner lifting member
122: rotating ring support member
123: rotary ring,
124: sensor module,
125: reflector
126: rotary ring drive means
127: support frame connection
128: screw connection
Claims (15)
상기 대상물을 촬영하여 형상 및 크기에 대한 데이터를 획득하는 스캐너부를 포함하는 3차원 스캐너 장치에 있어서,
상기 스캐너 베이스는,
상기 스캐너부를 상하 방향으로 이동시키는 지지프레임; 및
상기 스캐너부가 상하 방향으로 이동이 가능하도록 구동력을 발생시키는 구동수단을 포함하고,
상기 스캐너부는,
상기 지지프레 임에 의해 상기 스캐너부가 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된 스캐너승강부재;
상기 스캐너승강부재에 연결된 회전링 지지부재;
회전링 지지부재에 연결되어 상기 대상물을 중심으로 360도 전방향으로 회전 운동을 하는 회전링;
상기 회전링의 회전에 필요한 구동력을 발생시키는 회전링 구동수단;
상기 회전링 일면에 위치하고, 상기 대상물을 촬영하여 형상 정보를 획득하고, 수광부와 발광부를 포함하는 센서모듈; 및
상기 회전링에서 상기 센서모듈과 같은 제1축과 수직이 되는 면 상에 상기 원 운동의 중심축을 기준으로 180도의 반대되는 위치에 배치되어 상기 발광부에서 조사된 광원을 상기 수광부로 반사시키고, 상기 센서모듈과 함께 원 운동 및 승강 운동을 하는 반사판;을 포함하며,
상기 센서모듈 및 상기 반사판은 상기 대상물의 360도 모든 방향을 스캔하기 위하여 설정된 회전 각도에 대응하는 홀수의 쌍을 이루어 상기 회전링에 위치하여 홀수 영역으로 상기 대상물을 구분짓고 회전 정도를 감지하여 회전하며 상기 대상물 전체를 스캔하여 대상물의 형상 정보를 고속으로 정확하게 스캔하여 다양한 형태와 크기로 형성된 대상물에 대한 3차원 형상 데이터를 보다 정확하게 생성하고, 취득할 수 있는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 장치.
A scanner base on which an object to be scanned is placed; And
In the three-dimensional scanner device including a scanner for photographing the object to obtain data about the shape and size,
The scanner base is,
A support frame for moving the scanner in a vertical direction; And
It includes a driving means for generating a driving force so that the scanner unit can move in the vertical direction,
The scanner unit,
A scanner lifting member installed to move the scanner unit in a vertical direction by the support frame;
A rotating ring support member connected to the scanner lifting member;
A rotary ring connected to the rotary ring support member and configured to rotate in a 360 degree direction around the object;
Rotary ring driving means for generating a driving force necessary for rotation of the rotary ring;
A sensor module positioned on one surface of the rotary ring, photographing the object to obtain shape information, and including a light receiving unit and a light emitting unit; And
The rotating ring is disposed at a position opposite to 180 degrees with respect to the central axis of the circular motion on a surface perpendicular to the first axis such as the sensor module to reflect the light source irradiated from the light emitting part to the light receiving part, It includes; and a reflector for the circular motion and the lifting motion with the sensor module,
The sensor module and the reflector plate are formed in an odd pair corresponding to a rotation angle set to scan all directions of the 360 degrees of the object to be located on the rotation ring to classify the object into an odd area and to sense the rotation degree to rotate And scanning the entirety of the object to accurately and accurately scan shape information of the object at high speed to more accurately generate and acquire three-dimensional shape data for the object formed in various shapes and sizes.
상기 대상물을 중심으로 360도 전방향으로 회전 운동을 하는 회전링;
상기 회전링 일면에 위치하고 상기 대상물을 중심으로 원 운동과 승강 운동을 통해, 상기 대상물을 촬영하여 형상 정보를 획득하는 센서모듈;
상기 센서모듈이 승강운동을 통해 제1축 방향으로 상하 이동을 하도록 구동력을 발생시키는 제1구동수단; 및
상기 센서모듈이 제1축과 수직이 되는 면 상에서 원 운동을 하도록 구동력을 발생시키는 제2구동수단;
상기 회전링에서 상기 센서모듈과 같은 제1축과 수직이 되는 면 상에 상기 원 운동의 중심축을 기준으로 180도의 반대되는 위치에 배치되어 상기 센서모듈에서 조사된 광을 반사시키고, 상기 센서모듈과 함께 원 운동 및 승강 운동을 하는 반사판;을 포함하되,
상기 센서모듈 및 상기 반사판은 상기 대상물의 360도 모든 방향을 스캔하기 위하여 설정된 회전 각도에 대응하는 홀수의 쌍을 이루어 상기 회전링에 위치하여 홀수 영역으로 상기 대상물을 구분짓고 회전 정도를 감지하여 회전하며 상기 대상물 전체를 스캔하여 대상물의 형상 정보를 고속으로 정확하게 스캔하여 다양한 형태와 크기로 형성된 대상물에 대한 3차원 형상 데이터를 보다 정확하게 생성하고, 취득할 수 있는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 장치.
A scanner base on which an object to be scanned is placed;
A rotation ring which rotates about 360 degrees in the front direction about the object;
A sensor module positioned on one surface of the rotating ring and acquiring shape information by capturing the object through a circular motion and a lifting motion around the object;
First driving means for generating a driving force such that the sensor module moves up and down in a first axis direction through a lifting motion; And
Second driving means for generating a driving force so that the sensor module performs a circular motion on a surface perpendicular to the first axis;
The rotary ring is disposed at a position opposite to 180 degrees with respect to the central axis of the circular motion on a surface perpendicular to the first axis such as the sensor module to reflect light emitted from the sensor module, and Including; a reflector for circular motion and elevating motion together;
The sensor module and the reflector plate are formed in an odd pair corresponding to a rotation angle set to scan all directions of the 360 degrees of the object to be located on the rotation ring to classify the object into an odd area and to sense the rotation degree to rotate And scanning the entire object to accurately and accurately scan shape information of the object at high speed to generate and acquire three-dimensional shape data of the object formed in various shapes and sizes more accurately.
상기 센싱부의 위치를 제어하는 제어부;
상기 센싱부에 구동력을 제공하는 구동부;
상기 센싱부와 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원부; 및
상기 센싱부에서 조사된 광원이 반사되어 돌아오게 하는 반사판;을 포함하고,
상기 센싱부 및 상기 반사판은 상기 대상물의 360도 모든 방향을 스캔하기 위하여 설정된 회전 각도에 대응하는 홀수의 쌍을 이루어 상기 회전링에 위치하여 홀수 영역으로 상기 대상물을 구분짓고 회전 정도를 감지하여 회전하며 상기 대상물 전체를 스캔하여 대상물의 형상 정보를 고속으로 정확하게 스캔하며,
상기 제어부는, 상기 반사판을 통해 되돌아온 광원을 통해 상기 대상물의 유무를 판단하고, 상기 센싱부가 원 운동과 승강 운동을 통해 상기 대상물을 스캔하도록 구동부의 구동력을 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 장치.
A sensing unit for photographing an object to obtain shape information;
A controller for controlling the position of the sensing unit;
A driving unit providing a driving force to the sensing unit;
A power supply unit supplying power to the sensing unit and the driving unit; And
And a reflector for reflecting and returning the light source irradiated from the sensing unit.
The sensing unit and the reflecting plate are formed in an odd pair corresponding to the rotation angle set to scan all directions of the 360 degrees of the object to be located on the rotation ring to classify the object into an odd area and to sense the rotation degree and rotate Scanning the entire object to accurately scan the shape information of the object at high speed,
The control unit may determine the presence or absence of the object through the light source returned through the reflector, and the sensing unit controls the driving force of the driving unit to scan the object through the circular motion and the lifting motion.
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