KR102202724B1 - 반입체(2.5d) 스캐너와 잉크젯 프린터를 이용한 2.5d 복제기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2.5D 스캐너와 적층 잉크젯 프린터를 이용한 재질과 색상을 재현할 수 있는 반입체 복제기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스캔 과정에서 취득한 이미지에 피크 강도 추적 알고리즘을 적용하여 영상을 처리함으로써, 저가의 장비를 이용하고도 정밀도가 우수하고, 처리 속도가 빠른 반입체 복제기에 관한 발명이다. 본 발명에 따르면 2.5D 스캐너와 잉크젯 출력부가 구동부를 공유하며, 스캔 과정에서 취득한 이미지에 피크 강도 추적 알고리즘을 적용하여 영상을 처리하는 2.5D 프린터용 스캐너를 이용하여 반입체 형상을 정밀하게 출력할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

Description

반입체(2.5D) 스캐너와 잉크젯 프린터를 이용한 2.5D 복제기{Semi-three dimensional replicator using a 2.5D scanner and inkjet printer}

본 발명은 반입체(semi-three dimensional, 2.5D) 스캐너 및 적층 잉크젯 출력부를 포함하는 반입체 복제기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 구동부를 통해 2.5D 스캐너 및 적층 잉크젯 출력부를 구동하여 고효율, 고정밀도로 영상을 처리할 수 있는 반입체 복제기에 관한 발명이다.

자외선 경화 잉크를 사용하여 잉크방울을 소재 표면에서 즉시 자외선 램프로 굳히는 방식의 UV 잉크젯 프린터는 소재에 제한이 없이 유리, 돌, 나무, 금속 등의 사물에 직접 출력할 수 있다. 특히 이 프린터의 적층 능력을 이용하여 평면 위에 2.5D 입체를 표현하는 것이 가능하여 색상뿐 아니라 재질까지 모사하여 좀 더 생동감 있는 출력물을 만들 수 있어 시장에서 큰 관심을 받고 있다.

그러나 현재는 2.5D 출력물을 만들기 위하여, 디자이너들이 원본의 칼라영상을 음영을 파악하여 컴퓨터 수작업을 통해 높이를 일일이 입력하는 방법으로 진행하고 있어 비효율적이다. 이 수작업은 많은 노동력을 필요로 할 뿐만 아니라, 직관적인 방법이므로 실제 대상물의 굴곡을 정확하게 표현하지는 못하기 때문에 용도가 극히 제한적이다. 따라서 상기 문제를 해결할 수 있는 대안이 요구되고 있다.

이에, 최근 3D스캐너와 프린터를 복합시킨 제품에 대한 특허가 나오고 있으나, 2.5D 스캐너와 프린터를 복합시킨 제품은 아직 생산되고 있지 않다.

3D 스캐너의 경우 프로젝터에서 조사한 광원이 피사체에서 반사된 것을 양안 카메라에서 서로 다른 각도에서 수집하여 프로젝터로부터 피사체의 거리를 삼각법으로 계산해 낸다. 피사체가 완전한 입체물이므로 프로젝터와 양안 카메라는 물체를 360도 수평으로 회전시키며 같은 데이터를 반복해서 얻어야 하고, 충분한 만큼의 데이터를 위, 아래에서 광을 조사하여 데이터를 얻어야 한다. 이러한 3D 데이터를 얻는 기구적인 메커니즘은, 반입체 형상 프린팅을 위한 기구적인 매커니즘과 전혀 다르게 된다. 결국, 설사 3D 스캐너와 프린터를 일체형으로 구성한다고 해도 서로 다른 구동부를 가진 기기를 한 설비 구조체 속에 함께 조립하는 작업에 지나지 않아서 높은 효율 및 경제성을 나타내지 못한다.

또한, 상기 3D스캐너 프린터 복합체의 경우, 고성능의 광원 및 센서를 사용해야 하므로, 지나치게 고비용을 요구로 하는 실정이다.

아울러, 현재 프린터업계는 반입체 효과에 대하여 약간의 굴곡이나 표면 코팅 정도의 장식효과와 같이 흉내만 내는 수준에 머물러 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 기재된 종래 기술의 문제점들을 보완하기 위하여 저비용으로도 반입체 형상을 명확히 구형할 수 있는 2.5D 스캐너가 제안되었고, 상기 2.5D 스캐너와 적층 잉크젯 프린터가 구동부를 공유함으로써 높은 효율을 얻을 수 있는 스캐너 프린터 복합체가 제안되었다.

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대한민국 등록특허공보 제10-1594796호(2016.03.17.)

피크 강도 추척 알고리즘을 이용한 표면 3D 재구성에 관한 연구, 김대원, 서울과학기술대학교 일반대학원, 2018. 8, 1~42쪽

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제조원가가 저렴하면서도, 높은 정밀도와 빠른 처리속도를 가지는, 반입체(2.5D) 프린터 스캐너 복합체를 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피사체의 색상과 재질을 한번에 복제할 수 있는 반입체 복제기에 있어서; 상기 반입체 복제기가 스캔 대상 피사체에 광을 조사하는 광원과, 상기 스캔 대상 피사체를 촬영할 수 있는 이미지센서를 포함하는 반입체(2.5D) 스캐너부; 적층 잉크젯 방식을 통해 반입체 형상을 표현하는 잉크젯 출력부; 스캔 대상 피사체가 놓여지는 피사체 지지 배드; 및, 상기 스캐너부, 잉크젯 출력부 또는 피사체 지지 배드를 x축, y축 또는 z축으로 이동시키는 구동부를 포함하며; 상기 구동부는 정밀도 향상을 위해 상기 스캐너부, 잉크젯 출력부 또는 피사체 지지 배드를 한번에 한 축 방향으로만 이동시키고, 상기 2.5D 스캐너부와 잉크젯 출력부는 통합 구성되고 일체로 결합되어 동일한 메커니즘으로 동작하며, 단일한 구동부를 통해서 구동되는 반입체 복제기를 제공한다.,

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 2.5D 스캐너가 피크 강도 추적 알고리즘을 기반으로, 측정 대상물의 스캔 과정에서 취득한 이미지로부터 피크 강도 화소 위치를 추출하여 영상을 처리하는 반입체 복제기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 스캐너가 광원으로 400 내지 700nm파장을 가지는 반도체 레이저를 사용하는 반입체 복제기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 스캐너가 20 내지 40fps의 처리속도를 가지는 CMOS 이미지 센서를 이용하여 영상을 취득하는 반입체 복제기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 피크 강도 추적 알고리즘을 적용한 스캔 측정속도가 300 내지 2500PPS 인 반입체 복제기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 피크 강도 추적 알고리즘을 적용한 높이 정밀도가 30 내지 300μm 인 반입체 복제기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 잉크젯 출력부가 피에조 방식의 잉크젯인 반입체 복제기를 제공한다.

본 발명에 따르면 잉크젯 출력부와 스캐너부가 구동부를 공유하며, 스캔 과정에서 취득한 이미지를 적층 잉크젯 방식으로 출력하여 반입체 형상을 정밀하게 출력할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

특히 스캔 과정에서 피크 강도 추적 알고리즘을 이용하여, 저가의 장비를 이용하고도 정밀도가 우수하고, 처리속도가 빠른 스캔효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 2.5D 프린터용 스캐너를 통해 광고 그래픽이나 장식용 시장에 주로 판매되는 UV 잉크젯 프린터를 업그레이드 하여, 정밀한 입체 스캐닝과 적층 2.5D 반입체 표현을 통해 재질과 색상을 세밀하게 모사할 수 있는 복합제품으로 개선시켜 부가가치를 극대화 할 수 있다.

또한, 상기 2.5D 프린터용 스캐너를 활용한 2.5D 프린터 스캐너 복합체를 통하여 출력물의 표면재질을 극사실적으로 정밀하게 모사할 수 있어서, 자연물 모방 인공자재, 벽지, 북 커버, 가구, 바닥재, 명화복제, 인조가죽 제작 등 다양한 산업에 접목하여 새로운 시장 개척이 가능하다.

추가적으로 표면검사와 보완 수정을 필요로 하는 인테리어 자재, 전자회로, 점자판 등에 응용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반입체 복제기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너부와 잉크젯 출력부의 결합을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너부의 스캐너 헤드를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너 헤드의 내부구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 방법을 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 강도 탐색 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 강도 탐색 알고리즘의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 강도 탐색 알고리즘을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 강도 추적 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 강도 추적 알고리즘의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 강도 추적 알고리즘을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 분해능 개선된 피크 강도 추적 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 분해능 개선된 피크 강도 추적 알고리즘의 구성도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 물체를 스캔하는 과정의 개략적인 구성도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 방법을 나타내는 도면이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명은 저렴한 가격으로 제조할 수 있는, 반입체 복제기로써, 2.5D 스캐너와 프린터를 일체화 시키고 통합 구성하여 복제기를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반입체 복제기(10)를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 반입체 복제기 장치의 잉크젯 출력부(100)와 스캐너부(200)는 일체화로 결합된 상태로 동일한 x축 구동장치 (410)에 의하여 리니어 모션 가이드 (11)을 따라 이송될 수 있다.

아울러, 상기 잉크젯 출력부(100)와 스캐너부(200)의 하단에 위치한 피사체 지지 배드(300)는 y축 구동장치(420) 또는 z축 구동장치(430)를 통하여 이동할 수 있다.

상기와 같은 x, y 또는 z 축 방향으로의 이동을 통하여 전체적인 피사체의 반입체 형상을 스캔하고 복제할 수 있다.

한편, 피사체의 스캔 및 출력을 위하여 상기와 같이 피사체 지지 배드(300)를 y축 구동장치(420) 또는 z축 구동장치(430)를 통하여 이동시키는 방법 외에, x, y 또는 z 축 구동장치를 잉크젯 출력부(100)와 스캐너부(200)에 연결하여 일체화된 모듈을 x, y 또는 z축으로 이동시키는 방법을 취할 수도 있다.

한편, 본 발명의 2.5D 스캐너부(200)는 스캔 방식의 UV LED inkjet 프린팅 방법과 같은 매커니즘으로 동작하므로 잉크젯 출력부(100)와 구동부를 공유할 수 있어서 복합체로서의 합리성과 완전성을 가진다.

즉, 기존의 반입체 형상 출력을 위한 적층 잉크젯 프린터에 3D 스캐너를 결합하여도 양 구성의 구동 메커니즘이 상이하여 사실상 서로 다른 구동부를 가진 기기를 한 구조체 속에 함께 조립한 것에 불과했던 것과 달리, 본 발명의 2.5D 스캐너와 잉크젯 출력부는 동일한 메커니즘으로 구동되므로, 단일 구동부(400)를 통해 효율적으로 구동될 수 있다.

상기 구동부(400)는 일반적인 3D 프린터에서 x,y 축 또는 x,y,z 방향으로 한번에 움직이는 플로팅 방법 대신 단방향 이동방식을 통해 스캐너부, 잉크젯 출력부 또는 피사체 지지 배드를 각 축 방향으로 이동시킨다.

즉, 본 발명의 구동부의 경우, 한번에 한 축 방향으로만 구성요소를 이동시키며 한 축 방향으로의 이동이 모두 완료된 후에, 다른 축 방향으로의 이동을 진행하는 방식으로 구동된다. 반입체 형상의 경우, z축 방향으로의 움직임이 많지 않으므로, 상기와 같은 단방향 구동방식으로 진행되어도 복제 속도가 크게 저하되지 않으며, 단방향 스캔 및 출력방식을 통하여 스캔 및 출력의 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.

힌편, 구체적으로 스캐너부(200)와 잉크젯 출력부(100)의 결합 형태는 도 2에 도시된 바와 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드를 색상별로 배치하여 헤드케리지를 구성하고, 그 양 옆에 위치조정이 가능한 UV LED램프를 달고, 그 전/후 또는 좌/우에 2.5D 스캐너 모듈을 장착할 수 있다. 스캐닝 할때와 프린팅 할때의 모션 컨트롤은 각각 독립적으로 서로 다른 최적화된 속도로 조작할 수 있다.

상기와 같이, 스캐너부(200)와 잉크젯 출력부(100)가 단일 구동부(400)를 공유하여 일체로 모듈화 됨으로써, 각 구성요소들이 차지하는 공간을 최소화할 수 있다. 또한, 각 구성요소들 간의 정보 교환이 원활해질 수 있으므로, 작업 효율이 향상될 수 있다.

상기 스캐너부(200)는 크게 광원(210), 이미지센서(220), 정밀도 증가를 위한 데이터 처리용 제어보드 등으로 구성되어 있고, 상기 잉크젯 출력부(100)는 인쇄를 위한 프린터헤드(110)을 포함하고 스캐너부(200)와 함께 결합되어 x축 리니어 모션 가이드 (11)를 통해 연결된다. 이 때, 잉크젯 출력부와 스캐너부의 배치에 있어서 특별한 제한은 없으며 예를 들어, 스캐너의 상부에 데이터 처리용 제어보드가 배치되고, 상기 잉크젯 출력부(100)의 측면이나 후면에 스캐너부(200) 가 배치될 수도 있다.

위와 같이 프린터와 스캐너를 일체화 시킴으로써, 기존에 2.5D 출력물을 만들기 위해서, 컴퓨터 수작업을 하던 과정을 없애고, 기계화된 공정을 통해 정밀하고 빠른 반입체 형상을 도출할 수 있다. 상기 일체화 공정을 위해서 스캐너는 1kg 이내의 경량으로 설계되는 것이 바람직하다.

한편 스캐너부(200)에 존재하는 광원(210) 및 이미지센서(220)는 스캐너부 홀더를 통해 특정 거리를 가지도록 설정될 수 있다. 상기 홀더는 금속 홀더가 될 수 있다.

구체적으로 스캐너부에서 가장 중요한 역할을 담당하는 스캐너 헤드의 구조는 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스캐너부(200)는 크게 스캔하고자 하는 물체로 빛을 도시하는 광원(210)과, 물체(320)의 굴절 모양에 따라 반사하는 빛을 인식하는 이미지센서(220)로 이루어져 있다.

도 4는 본 발명의 스캐너 헤드의 내부구조를 나타낸 도면이다.

본 발명에서는 상기 광원(210)과 렌즈(230)를 사용하여 균일한 라인빔을 생성하여 타겟 평면에 투사하고, 투사된 라인빔을 이미지센서(220)를 이용하여 영상으로 취득할 수 있다.

이 때, 일반적인 3D 스캐너에 사용되는 광원은 정밀도를 높이기 위하여 고비용의 레이저센서를 사용한다. 그러나, 본 발명의 경우는 저렴한 바코드용 스캐너 등에 사용되는 광원(210)을 사용한다. 특히 상기 레이저는 400 내지 700nm의 파장을 가지는 것이 바람직하다. 400nm 미만의 파장을 가질 경우, 높은 정밀도를 얻을 수 있으나, 제조비용이 증가하므로 바람직하지 않고, 700nm 파장을 초과할 경우, 지나치게 정밀도가 떨어져서 소프트웨어를 통한 보완을 거쳐도 상용화 할만한 정밀도를 얻지 못한다.

상기 광원(210)으로 산업용 부품이 아닌 저렴한 민생용 부품을 사용할 경우, 정밀도가 떨어지는 문제를 해결하기 위하여, 카메라 렌즈의 광학적 왜곡과 센서 헤드의 조립 공차등에 의한 오차를 감소시키는 절차가 필요하다. 이에 센서마다 필수적으로 보정 절차와 보정 데이터를 적용시켜 정밀도를 향상시킨다.

상기 보정 절차와 더불어, 레이저의 라인 빔의 두께가 일정하지 않거나, 표면에 분산이 생기는 문제를 줄이기 위하여, 투영광의 피크 지점을 찾는 알고리즘이 적용되어야 한다.

또한, 레이저광의 하단에 Powell 렌즈(230)를 설치하여, 포커싱을 도움으로써 보다 ?貂? 가늘고 정밀한 광선을 구현하여 정확도를 향상시킬 수 있다.

광원(210)으로부터 형성된 빛은 표면을 통해 반사되어 이미지센서(220)로 들어오게 된다. 상기 이미지센서(220)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서(220)를 사용할 수 있다. 이 때, 600x480 내지 700x480의 해상도를 가지는 CMOS 이미지센서(220)를 이용하는 것이 바람직하다.

만약, 600x480 미만의 해상도를 가질 경우, 이후에 알고리즘을 통한 보정을 거치더라도 해상도가 낮아서 상용화하기가 어렵고, 700x480 보다 높은 해상도를 가지는 이미지센서를 사용할 경우, 해상도 측면에서 크게 유리한 점은 없는 반면, 비용이 증가하므로 경제성 측면에서 바람직하지 않다.

CMOS 이미지센서(220)는 외부의 광학 영상신호를 전기 영상신호로 변환하는 장치로서, 빛 신호를 포토 다이오드를 이용하여 전자로 바꾼 후에 저장하고, 축적된 전자의 수에 비례하여 나타나는 전하량을 전압 신호로 바꾸어서 출력하는 방식을 사용한다.

일반적인 CMOS 이미지센서(220)에는 60fps 이상의 공업용 고속 카메라 센서를 이용한다. 그러나, 본 발명의 CMOS 이미지센서(220)에는 상기 공업용 고속 카메라 센서 대신에 일반용 카메라와 일반용 렌즈를 이용할 수 있다. 이 때, 저하되는 영상 처리 속도를 개선시키기 위하여 별도의 소프트웨어가 요구된다. 구체적으로, 본 발명에서는 20fps 내지 40fps의 처리속도를 가지는 카메라 센서를 이용한다. 상기 처리속도가 20fps 미만일 경우, 별도의 알고리즘을 통해서 처리 속도를 증가시켜도 반입체 형상을 스캔하는 시간이 지나치게 오래 걸려서 상용화에 있어서 바람직하지 못하고, 40fps을 초과할 경우, 렌즈의 비용이 증가하여 경제성 측면에서 바람직하지 못하다.

상기 이미지센서(220)를 통해 취득한 영상에 광삼각법(Optical triangulation)을 적용한다. 광삼각법은 정해진 일정 광을 측정 표면에 임의의 정해진 각도로 투영하고 다른 각도에서 표면의 형상에 따라 변형된 광의 밝기를 추출하여 표면의 형상 정보를 해석하는 방법으로, 투영법에 따라 레이저 포인터 또는 레이저 슬릿빔을 이용하거나 모아레 무늬를 이용하는데, 접촉식에 비해 측정시간이 월등히 단축된다. 상기 방법에 의하면 표면의 높이가 기준선보다 높거나 낮으면 영상속의 라인빔도 변화하기 때문에 이를 근거로 기준면에 대한 측정지점의 높이를 계측할 수 있다.

구체적으로 광원(210)으로 사용되는 라인 레이저 이미터가 레이저를 측정 물체(320)에 투사하면, 측정 물체(320)의 표면에 따라 굴곡된 레이저의 영상이 CMOS 이미지센서(220)를 통해 취득되고 제어용 PC가 일련의 영상 처리 과정을 통해 레이저 영상에서 레이저 화소 위치 데이터를 추출하게 된다. 이 때, 한번의 레이저 화소 데이터 추출 과정이 완료되면 제어용 PC가 피사체 지지 배드(300) 위의 측정 물체(320)를 다음 스캔 위치로 미세 이동시킨다.

이러한 영상 처리와 구동부(400) 제어 과정을 반복 진행하여 수집된 레이저 화소 위치 데이터들은 물체의 X-Y 좌표에 대한 표면 높이 데이터로 환산되며 2.5D 재구성을 통해 시각적으로 표현될 수 있다.

한편, 광원(210)과 이미지센서(220)를 통해 측정되는 타겟 평면의 경우, 틸팅 및 수평회전 가능한 판 위에 위치할 수 있다. 상기 틸팅 및 수평회전 가능한 판을 통해 타겟 평면의 각도를 조절함으로써, 광원(210)과 이미지센서(220)의 위치변화 없이도, 다양한 각도에서 타겟평면을 관측할 수 있게 된다. 상기와 같은 효과로 인해, 광원(210)과 이미지센서(220) 간의 거리를 짧게 조절할 수 있어서 전체적인 기기의 크기를 줄일 수가 있으므로 기기의 경량화를 할 수 있다.

한편, 본 실시 형태의 광원(210)과 측정 물체(320) 사이에 2.5D 화상 정밀도를 향상시키기 위한 정밀도 증가 장치가 설치될 수 있다. 상기 정밀도 증가장치로는 프리즘, 렌티큘러 렌즈 등의 비대칭 렌즈를 사용할 수 있다.

상기 광원(210) 및 이미지센서(220)를 통한 촬영기법은 구체적으로 하기와 같이 진행될 수 있다.

광원(210)에서 조사된 빛은 측정물체(320)에 부딪히고 반사되어 이미지센서(220)로 들어가게 된다. 이 때, 측정물체(320)는 피사체 지지 배드(300) 상부에 위치하게 된다. 피사체 지지 배드(300)는 구동부(400)와 연결되어 있는데, 스캔과정에서 한 번의 레이저 화소 위치 데이터 추출 과정이 완료되면 제어용 PC가 구동부(400)를 제어하여 피사체 지지 배드(300) 위의 측정 물체(320)를 다음 스캔 위치로 미세 이동시킨다. 이러한, 영상 처리와 구동부 (400)제어 과정을 반복진행하여 수집된 레이저 화소 위치 데이터들은 물체의 X-Y 좌표에 대한 표면 높이 데이터로 환산되며 2.5D 재구성을 통해 시각적으로 표현될 수 있다.

또는 상기 물체의 촬영을 위하여 센서헤드를 이동시켜서 스캔을 진행할 수도 있다. 구체적으로, 도 5에 기재된 바와 같이 센서 헤드가 x축으로 w의 폭으로 라인으로 z축의 높이를 측정하게 되면 측정 후 x방향으로 이동하기 때문에 띠와 같은 영역이 스캐닝된다. 평면을 모두 스캔하기 위해서는 y축 모터로 w씩 이동을 하며 전체를 커버해야 한다. 이러한 스캐닝 동작은 프린터의 잉크젯 출력부의 동작과 동일하므로, 잉크젯 헤드 모션제어기를 통해 헤드와 함께 장착된 스캐너를 동시에 구동시킨다.

한편, 상기와 같은 영상 스캔과정에서 본 발명의 스캐너 헤드의 구성요소로 저렴한 레이저와 렌즈를 사용함으로 인해 발생하는 낮은 정밀도와 느린 영상 처리속도를 개선시키기 위해, 추가적인 알고리즘이 적용된다.

상기 낮은 정밀도와 느린 영상 처리속도 개선을 위하여 본 발명에서 사용할 수 있는 알고리즘은 최대 강도 탐색 알고리즘, 피크 강도 추적 알고리즘, 및 분해능 개선된 피크 강도 추적 알고리즘 총 세가지가 있다.

먼저 최대 강도 탐색 알고리즘은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 CMOS 이미지센서(220)를 통해 취득된 이미지에서 각 세로 열(Column)에 속한 화소들 중 가장 높은 강도를 가지는 화소의 위치를 추출하는 영상 처리 알고리즘으로, 세로 열이 아닌 이미지를 구성하는 화소 전체를 범위로 하여 최대 강도를 가지는 화소를 추출하는 알고리즘과 달리 노이즈로부터 받는 영향이 상대적으로 적으며 물체의 표면 또는 환경 요소로 인해 산출된 최대 강도보다 낮은 강도를 가지는 레이저 화소를 무시하고 않고 추출할 수 있는 장점을 가진다.

상기 최대 강도 탐색 알고리즘은 보다 구체적으로 도 8에 도시된 바와 같은 방식으로 프로그램화 될 수 있다. 즉, 최대 강도 탐색 프로그램은 CMOS 이미지센서(220)가 측정 물체(320) 표면에 의해 굴곡된 라인 레이저의 영상을 취득하면 본격적인 영상 처리를 진행하기 전에 해당 영상을 그레이 스케일로 변환하고 노이즈 감소를 위해 9 x 9 가우시안 필터로 블러링하는 사전 영상 처리 과정을 거친다. 이후 각 세로 열에 속한 화소들로부터 최대 강도를 추출하고 해당 세로 열의 화소들 중 최대 강도를 가지는 화소를 찾아 최대 강도 화소 위치 데이터 배열에 저장하는 과정을 반복 실행함으로써 이미지 전체의 최대 강도 화소 위치 데이터 배열을 완성한다.

하지만 상기 최대 강도 탐색 알고리즘을 이용할 경우, 어떠한 세로 열에서 물체 표면 위의 먼지 또는 반사광에 의해 레이저에 해당하는 화소의 강도와 같거나 더 높은 강도의 가지는 노이즈 화소가 존재할 경우 또는 물체 표면의 재질 또는 텍스쳐에 의해 레이저의 화소가 비교적 낮은 강도를 가질 경우, 레이저 화소와 노이즈 화소를 동일하게 판단할 수 있으며 최악의 경우 노이즈 화소를 최대 강도 화소라고 판단하여 레이저 화소가 무시될 수 있다는 단점이 있다.

한편, 피크 강도 추적 알고리즘을 이용할 경우, 상기 최대 강도 탐색 알고리즘의 단점을 해소할 수 있다.

구체적으로, 피크 강도 추적 알고리즘은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 CMOS 이미지센서(220)를 통해 취득된 이미지에서 각 세로 열(Column)에 속한 화소들 중 피크 강도 화소의 위치를 추출하는 영상 처리 알고리즘으로, 도 8에 도시된 바와 같이 1 번째 세로 열의 최대 강도 화소 위치를 구하고 2 번째 세로 열부터는 이전 세로 열의 최대 강도 화소 또는 피크 강도 화소의 세로 위치를 기준으로 하여 일정 범위 내의 화소들 중 가장 높은 강도를 가지는 피크 강도 화소의 위치를 추출한다.

상기 피크 강도 추적 알고리즘은 보다 구체적으로 도 11에 도시된 바와 같은 방식으로 프로그램화 될 수 있다. 즉, 피크 강도 추적 프로그램은 CMOS 이미지센서(220)가 측정 물체(320) 표면에 의해 굴곡된 라인 레이저의 영상을 취득하면 본격적인 영상 처리를 진행하기 전에 해당 영상을 그레이 스케일로 변환하고 노이즈 감소를 위해 9 x 9 가우시안 필터로 블러링하는 사전 영상 처리 과정을 거친다. 이후 1 번째 세로열에 속한 화소들로부터 최대 강도를 추출하고 해당 세로 열의 화소들 중 최대 강도를 가지는 화소를 찾아 최대 강도 화소들의 위치 평균을 정수형 데이터로 변환하여 피크 강도 화소 위치 데이터 배열에 저장한다. 이후 각 세로 열에 속한 화소 강도들 중 이전 세로 열의 피크 강도 화소 세로 위치를 기준으로 일정 범위내에 있는 화소들로부터 최대 강도를 추출하고 해당 추적 범위의 화소들 중 최대강도를 가지는 화소를 찾아 최대 강도 화소들의 위치 평균을 정수형 데이터로 변환하여 피크 강도 위치 데이터 배열에 저장하는 과정을 반복 실행함으로써 이미지 전체의 피크 강도 화소 위치 데이터 배열을 완성한다.

상기 피크 강도 추적 알고리즘을 이용할 경우, 세로 열을 구성하는 전체 화소들이 아닌 이전 세로 열의 피크 강도 화소의 세로 위치를 기준으로 일정 범위 내에 있는 화소들 중 최대 강도를 가지는 화소를 추출함으로써 노이즈 화소가 사전에 제외되고 영상 처리에 사용되는 화소들의 수가 현저히 적기 때문에 최대 강도 탐색 알고리즘에 비해 영상 처리에 소모되는 시간이 상대적으로 짧다. 또한, 먼지 또는 반사광, 물체의 표면 재질 또는 텍스쳐로 인한 노이즈의 영향을 무시할 수 있어 레이저 화소의 위치를 정확하게 추출할 수 있다.

하지만 CMOS 이미지센서(220) 또는 이미지에서의 화소 위치는 정수형 데이터로 표현되기 때문에 한 세로 단에서 다수의 피크 강도 화소가 존재할 경우 화소 위치들의 평균이 산출되어도 그 값은 화소 위치 데이터로 사용하기 위해 정수형으로 전환된다. 이로 인해 피크 강도 추적 알고리즘이 레이저 화소 위치의 미세한 변화를 감지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 일반적으로 상기 피크 강도 추적 알고리즘을 적용하여 반입체 형상을 높은 정밀도와 빠른 처리속도로 스캔할 수 있으나 매우 정밀한 형상을 얻어내야 하는 상황에서는 보다 높은 정밀도를 얻을 수 있는 알고리즘이 요구될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 정확한 형상을 얻어내야 하는 상황에서는 분해능 개선된 피크 강도 추적 알고리즘을 사용할 수 있다.

분해능이 개선된 피크 강도 추적 알고리즘은 알고리즘(Resolution-improved peak intensity tracking algorithm)은 도 12에 도시된 바와 같이 기존의 피크 강도 추적 알고리즘과 유사한 방법으로 레이저 화소의 위치를 추출하나, 한 세로 단에서 다수의 피크 강도 화소가 존재할 경우 화소 위치들의 평균을 산출하고 이 값을 부동소수점형 데이터 배열에 별도로 저장함으로써 레이저 화소 위치의 미세한 변화를 반영할 수 있다. 이를 통해 이론적으로 피크 강도 추적 알고리즘의 분해능을 기존 장비의 2 배 이상 향상시킬 수 있다.

상기 분해능 개선된 피크 강도 추적 알고리즘은 보다 구체적으로 도 13에 도시된 바와 같은 방식으로 프로그램화 될 수 있다. 즉, 분해능 개선된 피크 강도 추적 프로그램은 CMOS 이미지센서(220)가 측정 물체(320) 표면에 의해 굴곡된 라인 레이저의 영상을 취득하면 본격적인 영상 처리를 진행하기 전에 해당 영상을 그레이 스케일로 변환하고 노이즈 감소를 위해 9 x 9 가우시안 필터로 블러링하는 사전 영상 처리 과정을 거친다. 이후 1 번째 세로 열에 속한 화소들로부터 최대 강도를 추출하고 해당 세로열의 화소들 중 최대 강도를 가지는 화소를 찾아 최대 강도 화소들의 위치 평균을 부동소수점형 데이터로 피크 강도 화소 위치 데이터 배열에 저장한다. 이후 각 세로 열에 속한 화소 강도들 중 이전 세로 열의 피크 강도 화소 세로 위치를 기준으로 일정 범위 내에 있는 화소들로부터 최대 강도를 추출하고 해당 추적 범위의 화소들 중 최대 강도를 가지는 화소를 찾아 최대 강도 화소들의 위치 평균을 부동소수점형 데이터로 피크 강도 위치 데이터 배열에 저장하는 과정을 반복 실행함으로써 이미지 전체의 분해능 개선된 피크 강도 화소 위치 데이터 배열을 완성한다. 상기 알고리즘의 경우, 피크 강도 추적 알고리즘에 비해 분해능을 2배로 향상시킬 수 있으므로, 매우 정밀한 작업이 필요할 때 사용될 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 2.5D 프린터용 스캐너에 있어서, 상기 세가지 알고리즘을 통해 정밀도와 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 상기 세가지 알고리즘 중에서 피크 강도 추적 알고리즘 또는 분해능 개선된 피크 강도 추적 알고리즘을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

도 14은 상기 알고리즘 과정을 포함하여 물체를 스캔하는 과정의 전반적인 절차를 도시한 도면이다.

도 14에서 확인할 수 있는 바와 같이, 광원(210)에서 조사된 빛이 측정 물체(320)에 부딪치고 반사되어 CMOS 이미지센서(220)로 들어가게 된다. 상기 CMOS 이미지센서(220)에 접수된 영상정보는 그레이 스케일 전환과, 9x9 가우시안 블러링 과정을 포함하는 사전영상처리 과정을 거친 후, 최대 강도 탐색 알고리즘 또는 피크 강도 추적 알고리즘을 거쳐서 레이저 화소 위치 데이터로 추출된다. 한번의 레이저 화소 위치 데이터 추출 과정이 완료되면 제어용 PC가 구동부(400)를 제어하여 피사체 지지 배드(300) 위의 측정 물체(320)를 다음 스캔 위치로 미세 이동시킨다. 이러한 영상 처리와 구동부(400) 제어 과정을 반복진행하여 수집된 레이저 화소 위치 데이터들은 물체의 X-Y 좌표에 대한 표면 높이 데이터로 환산되며 3D 재구성을 통해 시각적으로 표현될 수 있다.

한편 피크 강도 추적 알고리즘을 적용하여 얻어낸 레이저 화소 위치(y)에 따른 표면 높이(h)의 관계식은 다음과 같다.

h = (

) (y - B)

( A : 측정 표면의 피크 강도 화소 위치 데이터 평균값, B : 기존 표면의 피크 강도 화소 위치 데이터 평균값, C : 측정 표본의 높이 )

상기 관계식을 이용하여 측정 물체(320)의 표면 2.5D 데이터를 취득할 경우, 레이저 스캐너 시스템의 높이 측정 분해능은 최소 단위(0.5 화소)당 0.051mm으로 나타났다.

또한, 상기 알고리즘을 적용했을 때, 두께가 각 0.10mm, 0.20mm, 0.30mm인 JIS 규격의 틈새 게이지를 레이저 스캐너 시스템으로 스캔하고 피크 강도 추적 알고리즘을 통해 추출된 라인 레이저의 위치를 높이로 환산하여 실제 높이와 측정 높이를 비교한 측정 오차가 약 0.004mm내외로 관측되어 상당히 정확한 높이를 측정할 수 있다는 것을 알 수 있다.

결론적으로, 피크 강도 추적 범위, 부동소수점 데이터 사용여부와 같은 파라미터가 사용 목적에 맞게 설정된 피크 강도 추적 알고리즘을 통해 일반적인 방법으로 측정하기 어려운 물체의 표면 2.5D 데이터를 높은 정밀도 및 빠른 처리속도로 취득할 수 있다.

상기 스캐너를 통한 스캔 측정속도는 300pps 내지 2,500pps인 것이 바람직하다. 측정속도가 300pps 미만인 경우는 지나치게 스캔 시간이 오래 걸려서 반입체 형상을 제조하기 위한 스캐너로써 상용화되는 것에 부적합하다. 반면, 스캔 측정속도를 2,500pps보다 높이기 위해서는 피크 강도 추적 알고리즘을 적용할 때, 이전 세로 열의 피크 강도의 세로 위치를 기준으로 일정 범위 내에 있는 화소들 중 최대 강도를 가지는 화소를 추출하는 과정에 있어서, 상기 일정 범위를 보다 좁게 설정해야 한다. 그러나, 2500pps 보다 높은 속도를 내는 정도까지 일정 범위가 좁아질 경우, 오차율이 높아질 수 있어서 정밀도가 감소하게 된다.

상기 측정속도를 높이기 위한 다른 방안은 CMOS 이미지센서(220)에 사용되는 센서를 60fps 이상의 고성능 센서로 교체하는 방법이 있다. 그러나 상기와 같은 경우는 제작 비용이 증가하기 때문에 본 발명과 같은 저비용 2.5D 스캐너에 적용하는데 합당하지 않다.

또한, 상기 스캐너를 통한 스캔폭은 50mm 내지 60mm, 높이 정밀도 (표면의 굴곡의 높이 편차가 30mm인 반입체 형상을 대상으로 측정) 는 30μm 내지 300μm 인 것이 바람직하다.

상기 스캔폭을 60mm보다 높은 범위로 구현하기 위해서는 보다 짧은 파장대의 광원을 사용해야 하므로 제조비용이 증가하여 바람직하지 않고, 50mm보다 스캔폭이 작을 경우, 정확한 반입체 형상을 나타내는 것이 힘들기 때문에 바람직하지 않다.

한편 높이 정밀도가 300μm를 초과하는 경우, 지나치게 정밀도가 떨어지기 때문에 명화의 복원들과 같은 정밀한 작업에 있어서 사용하기에 바람직하지 않다. 반면, 정밀도를 30μm 미만으로 향상시키기 위해서는 고가의 광원을 사용해야 하는 바, 경제성면에서 바람직하지 않다.

상기 2.5D 스캐너는 잉크젯 프린터와 함께 반입체 복제기 자체로 생산될 수도 있고, 잉크젯 프린터와 분리되어 독자적으로 생산될 수도 있다.

한편 상기 잉크젯 출력부(100)는 잉크젯 방식을 통해 반입체 형상을 출력한다. 상기 잉크젯 프린터는 평판프린터의 일종으로 볼 수 있고, 3D 프린터와는 궤를 달리한다. 일반적인 3D 프린터의 경우 노즐을 장착한 헤드가 x,y,z 방향 또는 적어도 x,y 방향으로 동시에 움직이는 플로팅 방식으로 구동되기 때문에, 특정 물체의 세밀한 복제가 불가능하다. 특히, 일반적인 3D 프린팅 방식인 노즐 필라멘트 분사형식(FDM)이나, 레이저/EB 경화방식 (SLS, SLA, DLP, SLM, EBM, LOM) 으로는 세밀한 표현이 불가능한바, 본 발명의 얻으려는 목적인 명화의 복원 등과 같은 효과를 얻을 수가 없다.

한편 본 발명의 2.5D 프린터의 경우에는 프린터헤드가 한번에 x, y 또는 z축방향 중 한방향으로만 이동하고 각 방향으로의 이동이 끝난 후, 다른 축 방향으로 이동되는 방식으로 진행하여 잉크를 적층시키는 잉크젯 프린터 방식을 사용하므로, 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 예술품의 사실적인 복제가 가능하다.

잉크젯 방식은 연속분사와 드랍 온 디맨드(Drop on demand) 분사 방식이 있으나, 본 발명의 잉크젯 방식은 원하는 위치와 타이밍에 잉크 방울을 떨어뜨리는 드랍 온 디맨드 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 드랍 온 디맨드 방식에는, 도 15에 기재된 바와 같이 소자 내 공기방울을 형성하여 그 압력으로 잉크 방울을 생성시키는 열 잉크젯(Thermal Inkjet) 기술과 압전소자를 이용하여 전압을 가하여 물리적인 압력을 일으켜 잉크 방울을 생성시키는 피에조 잉크젯(Piezo Inkjet) 기술이 있다.

이 때, 피에조 잉크젯 방식은 잉크호환성 및 반응속도면에서 보다 우수하므로, 본 발명의 프린터에서는 반응속도 처리의 향상 및 다양한 응용범위의 확장을 위해서 피에조 잉크젯 방식을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 자외선 경화 방식의 잉크젯 기술을 이용할 수 있다. 잉크젯 기술이 발전을 거듭하는 원동력 중 하나가 혁신적인 잉크들의 개발인데, 자외선 경화 잉크는 잉크가 용지의 표면에 떨어지는 동시에 자 외선으로 급속히 경화시켜 이론적으로는 소재의 특성에 관계없이 어디에나 출력할 수 있다는 큰 장점이 있어서 여러 산업에 급속히 적용되어 왔으며 새로운 응용분야를 개척해 왔다. 특히 라벨과 포장은 물론 상품 외장 표면에 직접 프린팅 할 수 있다는 장점뿐 아니라 잉크 간에도 견고한 결합이 가능하여 적층기법을 통한 고해상도 3D 프린팅에도 널리 활용되고 있다. 자외선 경화 잉크젯 기술은 인쇄기술의 디지털화뿐 아니라 예술, 건축, 도장, 전자 등 여러 산업분야에서의 디지털화에 있어서 주요 트랜드 중 하나로 자리잡고 있다. 최근 25°C 상온 에서도 10cPs 이하의 점도를 가지는 잉크가 많이 개발되어 있어서 헤드 선택의 폭이 넓어 지고, 프린터구조를 단순화 시킬 수 있다.

잉크젯 헤드를 제어하는 모듈로는 인쇄 데이터를 처리하여 전달하는 모듈과 피에조 소자 를 구동하는 고전압 펄스 생성기(High voltage Pulse Generator) 모듈이 있다. 이중 인쇄 데이터를 처리하는 모듈은 모든 잉크젯 헤드가 대동소이하나 고전압 펄스 생성기 모듈은 각 잉크젯 헤드 별로 구동 전압이 다르므로 잉크젯 헤드마다 많은 차이가 있다. 헤드 제어 보드는 잉크젯 프린터에 있어서 브레인의 역할을 한다고 할 수 있을 만큼 중요한 부분이다. 동일한 모델의 헤드를 사용한다고 하더라도 제어 보드의 성능에 따라 품질과 속도에 있어서 현격한 차이를 보일 수 있으므로 기능적인 유연성이 우수한 제어 보드를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실험예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

650nm 파장을 가지는 레이저를 사용하는 광원 및 720x480의 해상도를 가지는 CMOS 이미지센서를 구비한 스캐너 헤드를 포함하는 스캐너부를 제조하였다.

상기 스캐너부의 상부에 적층 잉크젯 프린터부를 일체화되도록 제조하고, 상기 일체화된 스캐너부와 잉크젯 프린터부는 단일한 x축 구동장치를 통하여 x축 방향으로 이동되도록 설계되었고, 피사체 지지 배드를 y축, z축 구동장치를 통하여 y, z축 방향으로 이동되도록 설계하여 전체적인 스캔 및 출력이 진행되도록 제조하였다.

한편, 상기 각 축으로의 이동은 한 축 방향으로의 이동이 완료된 후, 다른 축 방향으로의 이동이 진행되도록 제조하였다.

상기 스캐너부를 통하여 가로, 세로의 길이가 1m이고, 표면 입체의 굴곡의 높이 편차가 5mm 물체를 스캔한 후, 프린터부를 통해서 상기 반입체 형상을 복제하였다.

높이 정밀도의 경우, 표면 입체의 굴곡의 높이 편차가 5mm 물체를 스캔측정된 높이값의 평균과 편차를 구하여 오차를 구하는 작업을 5회 반복하여 최대치를 측정값으로 반영하였다.

상기 과정을 통해 얻은 반입체 물체의 높이 정밀도는 0.22mm, 전체 공정에 소요되는 시간은 30분으로 나타났다.

<실시예 2>

실시예 1에서 사용한 스캐너부를 통해 취득한 영상에 피크 강도 추적 알고리즘을 적용시켰다.

상기 과정을 통해 얻은 스캔폭 및 높이 정밀도를 측정하고, 해당 과정에서의 측정속도 및 스캐너의 제조원가를 산출하였다.

스캔 폭 측정은 컴퓨터로 영상을 표출하여 측정 가능한 레이저 빔 양단의 유효 지점을 찾아 표시하고 표시된 두 지점간의 거리를 버니어 캘리퍼스로 측정한 후, 센서헤드를 이동하고 다시 측정하는 작업을 5회 반복하여 얻은 최소치를 측정값으로 반영하였다.

또한 높이 정밀도의 경우, 표면 입체의 굴곡의 높이 편차가 5mm 물체를 스캔측정된 높이값의 평균과 편차를 구하여 오차를 구하는 작업을 5회 반복하여 최대치를 측정값으로 반영하였다.

측정속도의 경우, 50x50 영역의 스캔을 진행하고 소요시간을 측정하여 한 포인트의 측정에 소요되는 시간을 산출하였다.

상기 과정을 통해 얻은 스캔폭은 50mm, 높이 정밀도는 51μm, 측정속도는 2,259pps로 나타났다.

<비교예 1>

일반적인 3D 스캐너를 통하여 스캔을 진행한 후, 상기 스캔을 통해 취득한 데이터를 적층 잉크젯 프린터를 통하여 출력하여 반입체 형상을 복제하였다.

상기 과정을 통해 얻은 반입체 물체의 정밀도는 0.75mm, 전체 공정에 소요되는 시간은 38분으로 나타났다.

성능지료	단위	실시예 1	비교예 1
정밀도(오차율)	mm	0.22	0.75
공정 소요시간	minute	30	38

상기 표에 기재된 바와 같이, 본 발명과 같이 2.5D 스캐너와 적층 잉크젯 출력부를 일체화 시켜서, 단일 구동부를 통하여 구동되는 반입체 복제기를 사용할 경우, 일반적인 3D 스캐너 및 적층 잉크젯 프린터를 사용하는 것과 비교하여 정밀도가 향상되며, 공정 소요시간이 단축되는 것을 확인할 수 있다.

아울러, 본 발명의 스캐너부에 피크강도추적 알고리즘을 활용할 경우, 높이 정밀도가 51μm, 측정속도가 2,259pps로 더욱 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

10 : 반입체 복제기 11 : x축 리니어 모션 가이드
100 : 잉크젯 출력부 110 : 압력조절장치 120: 잉크젯 헤드
200 : 스캐너부 210 : 광원 220 : 이미지 센서 230 : Powell렌즈
300 : 피사체 지지 배드 320 : 측정 물체
410 : x축 구동장치 420 : y축 구동장치 430 : z축 구동장치

Claims (7)

1. 피사체의 색상과 재질을 한번에 복제할 수 있는 반입체(2.5D) 복제기에 있어서;
   스캔 대상 피사체가 놓이는 피사체 지지 배드;
   상기 스캔 대상 피사체에 광을 조사하는 광원과, 상기 스캔 대상 피사체를 촬영할 수 있는 이미지센서를 포함하는 반입체 스캐너부;
   적층 잉크젯 방식을 통해 반입체 형상을 표현하는 잉크젯 출력부; 및
   상기 스캐너부, 잉크젯 출력부 또는 피사체 지지 배드를 x축, y축 또는 z축으로 이동시키는 구동부를 포함하되,
   상기 구동부는 정밀도 향상을 위해 상기 스캐너부, 잉크젯 출력부 또는 피사체 지지 배드를 한번에 한 축 방향으로만 이동시키고, 상기 반입체 스캐너부와 잉크젯 출력부가 통합 구성되어 단일한 구동부를 통해서 구동되고,
   상기 반입체 스캐너는 피크 강도 추적 알고리즘을 기반으로, 측정 대상물의 스캔 과정에서 취득한 이미지로부터 추출된 최대 강도 화소들의 위치평균을 정수형 데이터로 변환하여 피크 강도 화소 위치 데이터 배열에 저장하는 단계를 포함하여 영상을 처리하는 반입체 복제기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 스캐너는 광원으로 400 내지 700nm 파장을 가지는 반도체 레이저를 사용하는 반입체 복제기
4. 제1항에 있어서,
   상기 스캐너는 20 내지 40fps의 처리속도를 가지는 CMOS 이미지 센서를 이용하여 영상을 취득하는 반입체 복제기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 피크 강도 추적 알고리즘을 적용한 스캔 측정속도는 300 내지 2,500PPS 인 반입체 복제기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 피크 강도 추적 알고리즘을 적용한 높이 정밀도는 30 내지 300μm인 반입체 복제기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 잉크젯 출력부는 피에조 방식 잉크젯인 반입체 복제기.
   

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