KR102224166B1

KR102224166B1 - 3-dimensional scanner device

Info

Publication number: KR102224166B1
Application number: KR1020190049257A
Authority: KR
Inventors: 장민호; 장지웅
Original assignee: 주식회사 메디트
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2021-03-09
Also published as: KR20200125248A

Abstract

본 발명은 3차원 스캐너 장치에 관한 것으로서, 특히, 스캔 공간 상에서 제1회전축을 중심으로 스윙 회동 가능하게 구비되고, 스캔모듈이 구비된 제1프레임, 상기 제1프레임과 연동하여 스윙 회동되되, 상기 제1회전축과 동일 이격거리를 가지도록 상기 제1회전축에 대하여 평행되게 이격된 제2회전축이 형성하는 스윙 궤적을 이루면서 회동되고, 측정 대상물이 안착되는 제2프레임, 일단은 상기 제1프레임과 연동하도록 상기 제1회전축 측에 연결되고, 타단은 상기 제2프레임과 상대 회전 가능하도록 상기 제2회전축 측에 연결되는 연결 프레임 및 상기 연결 프레임을 매개로 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 연결하도록 구비되고, 상기 제1프레임의 스윙 회동에 대하여 연동되는 상기 제2프레임을 수평 유지시키는 연동부를 포함함으로써, 측정 대상물의 스캔 과정 동안 측정 대상물의 유격 및 낙하를 방지하여 보다 정밀한 스캔이 가능한 이점을 제공한다.The present invention relates to a 3D scanner device, and in particular, a first frame provided to be swing-rotated about a first rotation axis in a scan space, a first frame provided with a scan module, and swing-rotated in association with the first frame, wherein the A second frame that is rotated while forming a swing trajectory formed by a second rotation axis parallelly spaced apart from the first rotation axis so as to have the same distance as the first rotation axis, and a second frame on which the object to be measured is seated, and one end interlocks with the first frame. So that the first frame is connected to the side of the first rotation shaft, and the other end is connected to the second rotation shaft side so as to be able to rotate relative to the second frame, and the first frame and the second frame are connected via the connection frame. By including an interlocking unit for horizontally maintaining the second frame that is provided and interlocked with the swing rotation of the first frame, it provides the advantage of enabling more precise scanning by preventing the gap and falling of the measurement object during the scanning process of the measurement object. do.

Description

3D scanner device {3-DIMENSIONAL SCANNER DEVICE}

본 발명은 3차원 스캐너 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스캔과정 동안 측정 대상물이 한정된 공간 내에서 흔들리거나 낙하하지 않도록 측정 대상물이 수평을 유지한 상태로 다양한 각도로 촬상부에 노출되도록 구비된 3차원 스캐너 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D scanner device, and more particularly, a 3D scanner provided to be exposed to the image pickup unit at various angles while the object to be measured remains horizontal so that the object to be measured does not shake or fall within a limited space during the scanning process. It relates to a dimensional scanner device.

일반적으로 스캐너는 측정 대상물을 스캐닝하여 측정 대상물의 정보를 획득하는 장치이다. 3차원 스캐너에 있어서 상기 측정 대상물의 정보란 측정 대상물의 표면정보를 포함한다. 측정 대상물의 표면정보를 획득하기 위해 다각도에서 측정 대상물을 촬상하는 것이 요구되고 이를 위해 측정 대상물의 위치 및 촬상부의 위치 중 적어도 하나 이상은 이동이 된다. 이러한 스캔 과정에서 측정 대상물의 수평면상 또는 수직선상의 위치이동은 촬상부의 촬상영역을 벗어나거나 촬상영역 내에서의 거리 변화가 발생함으로써 촬상결과로부터 획득한 스캐닝 정보에 신뢰도가 저하된다. 상기 거리변화는 측정 대상물이 스캔과정에서 기울어지거나, 측정 대상물이 안착된 안착부로부터 이탈됨으로써 발생할 수가 있다. 이러한 거리변화를 방지하기 위해 측정 대상물을 다양한 각도에서 촬상하되, 측정 대상물의 기울어짐을 방지하는 구조가 요구된다.In general, a scanner is a device that scans an object to be measured and obtains information on the object to be measured. In a 3D scanner, the information on the object to be measured includes surface information on the object to be measured. In order to obtain surface information of the measurement object, it is required to image the measurement object from multiple angles, and for this purpose, at least one of the location of the measurement object and the position of the image pickup unit is moved. In such a scanning process, the positional movement of the object to be measured on a horizontal plane or on a vertical line deviates from the imaging area of the imaging unit or a change in the distance within the imaging area occurs, thereby reducing the reliability of the scanning information obtained from the imaging result. The change in distance may occur when the object to be measured is inclined during the scanning process or is separated from the seat on which the object to be measured is seated. In order to prevent such a change in distance, the object to be measured is photographed from various angles, but a structure that prevents the object to be measured from tilting is required.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0122303호(2005.12.29. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0122303 (published on December 29, 2005)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 측정 대상물이 기 결정된 회전반경으로 회전될 수 있도록 설계되되, 회전 중 측정 대상물의 기울어짐 없이 다양한 각도에서 측정 대상물을 촬상할 수 있는 3차원 스캐너 장치를 제공함에 있다.The present invention has been conceived to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to be designed so that the object to be measured can be rotated with a predetermined radius of rotation, and it is possible to image the object to be measured at various angles without tilting the object to be measured during rotation. It is to provide a 3D scanner device capable of.

본 발명에 따른 3차원 스캐너 장치의 일 실시예는, 스캔 공간 상에서 제1회전축을 중심으로 스윙 회동 가능하게 구비된 제1프레임, 상기 제1프레임과 연동하여 스윙 회동되되, 상기 제1회전축과 동일 이격거리를 가지도록 상기 제1회전축에 대하여 평행되게 이격된 제2회전축이 형성하는 스윙 궤적을 이루면서 회동되는 제2프레임, 일단은 상기 제1프레임과 연동하도록 상기 제1회전축 측에 연결되고, 타단은 상기 제2프레임과 상대 회전 가능하도록 상기 제2회전축 측에 연결되는 연결 프레임 및 상기 연결 프레임을 매개로 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 연결하도록 구비되고, 상기 제1프레임의 스윙 회동에 대하여 연동되는 상기 제2프레임을 수평 유지시키는 연동부를 포함한다.An embodiment of the 3D scanner device according to the present invention is a first frame provided to be swing-rotated about a first rotation axis in a scan space, and swing-rotated in association with the first frame, and is the same as the first rotation axis. A second frame that rotates while forming a swing trajectory formed by a second rotation axis parallel to the first rotation axis so as to have a separation distance, one end is connected to the first rotation axis side so as to interlock with the first frame, and the other end Is provided to connect the first frame and the second frame via the connection frame and a connection frame connected to the second rotation shaft so as to be able to rotate relative to the second frame, and to swing rotation of the first frame It includes an interlocking part for horizontally maintaining the second frame interlocked with respect to.

여기서, 상기 제1프레임에는, 스캔모듈이 구비될 수 있다.Here, a scan module may be provided in the first frame.

또한, 상기 스캔모듈은, 상기 제2프레임에 안착된 측정 대상물을 촬상하는 촬상부 및 상기 측정 대상물 측으로 광을 조사하는 광원부를 포함하고, 상기 촬상부는, 상기 제2프레임을 향하도록 구비되고, 상기 광원부를 사이에 두도록 상호 이격된 적어도 하나 이상의 카메라로 구비될 수 있다.In addition, the scan module includes an image pickup unit for photographing an object to be measured seated on the second frame and a light source unit for irradiating light toward the object to be measured, and the image pickup unit is provided to face the second frame, and the It may be provided with at least one or more cameras spaced apart from each other so as to sandwich the light source unit therebetween.

또한, 상기 제1프레임에는, 상기 제1프레임을 스윙 회동시키기 위한 제1모터부가 구비되고, 상기 제2프레임에는, 측정 대상물이 안착되는 안착 테이블을 상하 수직 방향으로 이루어진 테이블 회전축을 기준으로 회전시키는 제2모터부가 구비될 수 있다.In addition, the first frame is provided with a first motor unit for swinging and rotating the first frame, and in the second frame, the seating table on which the object to be measured is seated is rotated based on a table rotation axis in a vertical direction. A second motor unit may be provided.

또한, 상기 연동부는, 상기 제1회전축 측에 고정되는 고정부, 상기 제2회전축 측에 구비되되, 상기 연결 프레임의 타단을 사이에 두고 상기 제2프레임과 연결되며, 상기 연결 프레임에 대하여 상대 회전 가능하게 구비된 보상부 및 상기 고정부 및 상기 보상부를 상호 연결시키는 연결부를 포함할 수 있다.In addition, the linkage portion, a fixed portion fixed to the side of the first rotation shaft, provided on the side of the second rotation shaft, is connected to the second frame with the other end of the connection frame therebetween, relative rotation with respect to the connection frame It may include a compensating part provided as possible, and a connection part connecting the fixing part and the compensating part to each other.

또한, 상기 고정부 및 상기 보상부는, 풀리 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the fixing part and the compensating part may be formed in the form of a pulley.

또한, 상기 연결부는, 풀리 형태로 이루어진 상기 고정부 및 상기 보상부의 외주면에 개재되는 벨트 및 타이밍벨트 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.In addition, the connection part may be made of any one of a belt and a timing belt interposed on the outer circumferential surface of the fixing part and the compensating part formed in a pulley shape.

또한, 상기 연동부는, 상기 제1프레임의 스윙 회동 각도만큼 반대방향으로 상기 제2프레임을 회동시킬 수 있다.In addition, the linking unit may rotate the second frame in a direction opposite to the swing rotation angle of the first frame.

또한, 상기 고정부 및 상기 보상부는, 상기 연결부가 체인 또는 타이밍벨트 중 어느 하나로 구비될 경우, 외주면에 상기 체인 또는 타이밍벨트가 치합되는 소정의 기어치가 형성되고, 상기 고정부 및 상기 보상부에 형성된 상기 소정의 기어치의 기어비는 1:1로 설정될 수 있다.In addition, the fixing part and the compensation part, when the connection part is provided with either a chain or a timing belt, a predetermined gear tooth to which the chain or the timing belt is engaged is formed on an outer circumferential surface, and the fixing part and the compensation part are formed. The gear ratio of the predetermined gear tooth may be set to 1:1.

또한, 상기 제1모터부는, 상기 스캔 공간 상에서 전후 수평되는 회전축을 가지는 제1구동 모터, 상기 제1구동 모터의 회전축에 구비된 웜기어 및 상기 제1프레임 상에 상기 제1회전축을 이루도록 구비되고, 상기 웜기어와 치합되는 웜휠기어를 포함할 수 있다.In addition, the first motor unit is provided to form the first rotation axis on the first frame and a first drive motor having a rotation axis that is horizontally front and rear in the scan space, a worm gear provided on a rotation axis of the first driving motor, It may include a worm wheel gear meshed with the worm gear.

여기서, 상기 제2모터부는, 상기 테이블 회전축에 대하여 평행된 회전축을 가지는 제2구동 모터, 상기 제2구동 모터의 회전축에 구비된 구동기어 및 상기 테이블 회전축 상에 구비되고, 상기 구동기어와 치합되는 피동기어를 포함할 수 있다.Here, the second motor unit includes a second driving motor having a rotation axis parallel to the table rotation axis, a driving gear provided on a rotation axis of the second driving motor, and a driving gear provided on the table rotation axis, and engaged with the driving gear. It may include a driven gear.

또한, 상기 촬상부는 상기 제1회전축 상 또는 상기 제1회전축 상에 근접하도록 구비될 수 있다.In addition, the imaging unit may be provided on the first rotation axis or close to the first rotation axis.

또한, 상기 제1프레임은, 상기 스캔 공간 상에서 일측 90도 또는 타측 90도의 회동 각도를 가지도록 스윙 회동 가능할 수 있다.In addition, the first frame may be swingable to have a rotation angle of 90 degrees on one side or 90 degrees on the other side in the scan space.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 측정 대상물이 수평상태를 유지하며 다각도에서 촬상하는 3차원 스캐너 장치를 제공할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, it is possible to provide a 3D scanner device that maintains a measurement object in a horizontal state and captures images from multiple angles.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 분해사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 측면도이고,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 정면도이며,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 A-A 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상부 및 대상물의 위치변화를 나타낸 도면이며,
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 정면도이고,
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 B-B 단면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 다른 전장과의 관계를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention,
2 is an exploded perspective view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention,
3 is a side view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention,
4A is a front view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention,
4B is an AA cross-sectional view of the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing a change in position of an image pickup unit and an object according to an embodiment of the present invention,
6A is a front view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention,
6B is a BB cross-sectional view of the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention,
7 is a diagram illustrating a relationship between a control unit and another electric field according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the present specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are only one means for efficiently describing the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art.

이하에서 설명할 본 발명의 스캐너는 3차원 스캐너 장치이다. 여기서 3차원 스캐너 장치는 스캔 대상(이하, 대상물)의 전후, 좌우, 상하 방향으로 노출된 표면형상을 촬상(감지)하여 데이터화하는 기능을 수행한다. 상기 데이터는 모델링을 설계하고 제품의 제작에 이용될 수 있다. 대상물은 다방향으로부터의 스캔이 가능하도록, 측정 대상물이 안착된 안착 테이블 상에서 360도 회전될 수 있다. 회전에 의해 상기 대상물을 향하는 촬상부가 대상물의 전후, 좌우 표면을 촬상(감지)할 수 있다. 또한 대상물은 대상물이 안착된 안착 테이블이 타지점을 중심으로 원주방향 이동이 될 수 있으므로 상하방향을 촬상(감지)할 수 있다. 이러한 작동 메커니즘에 의해 촬상부와 대상물 간 거리는 유지하되, 대상물의 전후, 좌우, 상하 방향의 표면 감지가 가능하다.The scanner of the present invention to be described below is a 3D scanner device. Here, the 3D scanner device performs a function of imaging (sensing) a surface shape exposed in the front, rear, left and right directions, and vertically of the scan target (hereinafter, referred to as the target) and converting it into data. The data can be used to design modeling and manufacture products. The object can be rotated 360 degrees on the seating table on which the object to be measured is seated so that scanning from multiple directions is possible. By rotation, the image pickup unit facing the object can image (sens) the front and rear, left and right surfaces of the object. In addition, the object can be imaged (sensed) in the vertical direction since the seating table on which the object is seated can move in the circumferential direction around another point. The distance between the image pickup unit and the object is maintained by such an operation mechanism, and surface detection of the object in the front and rear, left and right directions, and up and down directions is possible.

이하에서는 구체적으로 도면을 참조하며 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, referring to the drawings in detail, a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 측면도이고, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 정면도이며, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 A-A 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상부 및 대상물의 위치변화를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a side view of the 3D scanner device, FIG. 4A is a front view of the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention, FIG. 4B is an AA cross-sectional view of the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is A diagram showing a change in position of an image pickup unit and an object according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치는, 도 1 및 도 5에 참조된 바와 같이, 제1프레임(500) 및 제2프레임(600)을 포함한다.A 3D scanner device according to an embodiment of the present invention includes a first frame 500 and a second frame 600 as shown in FIGS. 1 and 5.

제1프레임(500)은, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치를 이용하여 스캔되는 공간인 한정된 스캔 공간 내에서 제1회전축(S1)을 중심으로 회전 가능하도록 구비될 수 있다. 여기서, 스캔 공간이라 함은, 후술하는 촬상부(512)에 의하여 측정 대상물이 촬상되는 공간으로 정의될 수 있다. 일반적으로, 스캔 공간은 미도시의 케이스의 내부 공간을 지칭하는 것으로서, 케이스에 의하여 형성된 암실을 의미하는 것일 수 있다.The first frame 500 may be provided to be rotatable about the first rotation axis S1 in a limited scan space, which is a space scanned using the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention. Here, the scan space may be defined as a space in which an object to be measured is imaged by the imaging unit 512 to be described later. In general, the scan space refers to an inner space of a case, not shown, and may mean a dark room formed by the case.

제1회전축(S1)은 대략 상기 스캔 공간 중 상부에서 좌우 방향으로 수평되게 구비될 수 있다. 보다 상세하게는, 스캔 공간의 바닥면은 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 베이스(100)에 의하여 정의될 수 있다. 즉, 베이스(100)는 스캔 공간의 바닥면을 이룬다.The first rotation shaft S1 may be disposed substantially horizontally in the left-right direction from the upper portion of the scan space. In more detail, the bottom surface of the scan space may be defined by the base 100 as shown in FIGS. 1 and 2. That is, the base 100 forms the bottom surface of the scan space.

아울러, 베이스(100)의 좌우 양단부에는 각각 수직되게 상측으로 연장된 한 쌍의 지지 프레임(200)이 설치될 수 있다. 여기서, 제1회전축(S1)은 한 쌍의 지지 프레임(200)의 상단부를 수평되게 연결하도록 구비된 제1프레임(500)의 회전 중심이 된다.In addition, a pair of support frames 200 extending vertically upward may be installed at both left and right ends of the base 100. Here, the first rotation shaft S1 becomes the rotation center of the first frame 500 provided to horizontally connect the upper ends of the pair of support frames 200.

한 쌍의 지지 프레임(200)의 상단부 각각에는, 제1프레임(500)의 양단부를 회전 지지하기 위한 회전 베어링부(530)가 삽입되는 제1프레임 설치구(230)가 마련되고, 제1프레임 설치구(230)에는 회전 베어링부(530)가 제1프레임(500)과 연결되어 축 회전 지지된다.Each of the upper ends of the pair of support frames 200 is provided with a first frame mounting hole 230 into which a rotating bearing part 530 for rotatingly supporting both ends of the first frame 500 is inserted, and a first frame A rotation bearing part 530 is connected to the first frame 500 in the installation hole 230 and is supported for axial rotation.

제1프레임(500)은, 대략 'ㄷ'자 형태로 구비되고, 개구된 양단 부위에 회전 베어링부(530)가 축 결합되는 회동 프레임(501)과, 회동 프레임(501)의 폐쇄된 내측에 결합되고, 적어도 제1회전축(S1)보다 더 연장되는 장방형의 틀 형태로 구비된 촬상부 장착 프레임(502)을 포함할 수 있다.The first frame 500 is provided in an approximately'c' shape, and has a rotational frame 501 in which a rotational bearing part 530 is axially coupled to both open ends, and a closed inner side of the rotational frame 501. It may include an imaging unit mounting frame 502 provided in a rectangular frame shape that is coupled and extends more than at least the first rotation shaft S1.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치에서, 제1프레임(500)에는 측정 대상물을 촬상하는 촬상부(512)와, 측정 대상물의 촬상부(512)에 의한 촬상이 용이하도록 소정의 광(光)을 조사하는 광원부(513)로 구성된 스캔모듈(511)이 설치될 수 있다.In the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention, the first frame 500 includes an image pickup unit 512 for capturing an object to be measured, and a predetermined light to facilitate image pickup by the image pickup unit 512 of the object to be measured. A scan module 511 composed of a light source unit 513 that irradiates (light) may be installed.

촬상부(512)는, 투과 렌즈와, 상기 투과 렌즈를 통하여 투과된 이미지를 처리하는 이미징 센서 및 이미징 보드가 내장된 카메라로서, 단일 카메라로 구비되어도 무방하나, 측정 대상물의 측정과 동시에 별도의 삼각 측량법 등의 복잡한 계산이 이루어지지 않고도 곧바로 3차원 데이터로 환산 가능하도록 상호 소정거리 이격되게 구비된 적어도 하나 이상의 카메라로 구비될 수 있다.The imaging unit 512 is a camera in which a transmissive lens, an imaging sensor for processing an image transmitted through the transmissive lens, and an imaging board are built-in, and may be provided as a single camera. It may be provided with at least one or more cameras provided to be spaced a predetermined distance from each other so that it can be converted directly into 3D data without performing complicated calculations such as surveying.

광원부(513)는, 적어도 하나 이상의 카메라로 구비된 촬상부(512) 사이에 배치되어 측정 대상물로 광을 조사하는 광조사체로 구비될 수 있다. 여기서의 광원부(513)에 의하여 조사되는 광의 종류는 촬상부(512)에 의하여 측정 가능한 종류면 여하한 것이라도 무방하고, 가시광선 및 적외선 영역의 광을 포함하는 개념일 수 있다.The light source unit 513 may be provided as a light irradiator disposed between the image pickup units 512 provided with at least one camera to irradiate light to a measurement object. Here, the type of light irradiated by the light source unit 513 may be any type as long as it is measurable by the imaging unit 512, and may be a concept including visible light and infrared light.

광원부(513)에 의해 조사된 광은 스캔 대상에 해당하는 측정 대상물에 도달 후, 반사되어 촬상부(512)에 전달됨으로써 측정 대상물의 표면형상을 인식하도록 하는 역할을 한다.The light irradiated by the light source unit 513 plays a role of recognizing the surface shape of the measurement object by being reflected and transmitted to the imaging unit 512 after reaching the measurement object corresponding to the scan object.

촬상부(512)와 광원부(513)는, 촬상부 장착 프레임(502) 상에 설치되되, 제1회전축(S1)을 통한 제1프레임(500)의 회동에 따른 스윙 궤도가 최소화되도록 제1회전축(S1) 상 또는 적어도 제1회전축(S1)에 근접하도록 설치됨이 바람직하다.The imaging unit 512 and the light source unit 513 are installed on the imaging unit mounting frame 502, so that the swing trajectory according to the rotation of the first frame 500 through the first rotation axis S1 is minimized. (S1) It is preferable to be installed so as to be close to the top or at least the first rotation shaft (S1).

한편, 제2프레임(600)은, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 제1프레임(500)과 동축(여기서는, 제1회전축(S1))을 가지도록 연동 회전되되, 측정 대상물이 안착되는 안착 테이블(620)을 포함할 수 있다.On the other hand, the second frame 600 is rotated interlockingly so as to have a coaxial (here, the first rotation axis (S1)) with the first frame 500, as shown in Figs. 1 and 2, the measurement object is seated It may include a seating table 620.

보다 상세하게는, 제2프레임(600)은, 일단이 제1프레임(500)의 회동 프레임(501)의 선단에 제1회전축(S1)과 동축 결합되도록 구비되고, 타단이 제2프레임(600)에 대하여 상대 회전 가능하게 결합된 연결 프레임(520)을 매개로 스캔 공간 내에서 제1회전축(S1)을 중심으로 스윙되게 구비될 수 있다.More specifically, the second frame 600 is provided so that one end is coaxially coupled with the first rotation shaft S1 at the front end of the rotation frame 501 of the first frame 500, and the other end is the second frame 600 ) May be provided to swing around the first rotational axis S1 in the scan space via the connection frame 520 coupled to be able to rotate relative to ).

보다 상세하게는, 제2프레임(600)은, 제1프레임(500)의 회동 중심이 되는 제1회전축(S1)에 대하여 평행되게 이격된 제2회전축(S2)을 형성하도록 연결 프레임(520)을 매개로 결합될 수 있다. 여기서, 연결 프레임(520)은, 제1프레임(500)에 대하여 직교되는 방향으로 연장 형성될 수 있다.More specifically, the second frame 600 is a connection frame 520 to form a second rotation shaft (S2) spaced parallel to the first rotation axis (S1) that is the rotation center of the first frame (500). It can be combined through Here, the connection frame 520 may extend in a direction orthogonal to the first frame 500.

제2프레임(600)에는, 측정 대상물이 안착되기 위한 안착 테이블(620)이 구비됨과 아울러, 안착 테이블(620)을 상하 수직되게 구비된 테이블 회전축(S3)을 중심으로 회전시키도록 제2모터부(700)가 구비될 수 있다.The second frame 600 includes a seating table 620 for seating an object to be measured, and a second motor unit to rotate the seating table 620 around a table rotation axis S3 provided vertically and vertically. 700 may be provided.

제2모터부(700)는, 안착 테이블(620)의 테이블 회전축(S3)과 평행된 회전축을 구비한 제2구동 모터(701)와, 제2구동 모터(701)의 회전축에 구비되고 연동 회전되는 구동기어(611)와, 안착 테이블(620)의 하부로 연장된 테이블 회전축(S3) 상에 연결되어 구동기어(611)와 치합되게 구비된 피동기어(612)를 포함할 수 있다.The second motor unit 700 is provided on a rotation shaft of the second driving motor 701 and a second driving motor 701 having a rotation axis parallel to the table rotation axis S3 of the seating table 620 and interlocking rotation. It may include a driving gear 611 that is configured and a driven gear 612 connected on the table rotation shaft S3 extending below the seating table 620 to mesh with the driving gear 611.

여기서, 피동기어(612)는 제2구동 모터(701)의 회전속도를 감속하는 감속기어의 역할을 할 수 있다. 즉, 피동기어(612)와 구동기어(611)는 상이한 기어비의 조합으로 마련될 수 있다.Here, the driven gear 612 may serve as a reduction gear that decelerates the rotational speed of the second driving motor 701. That is, the driven gear 612 and the driving gear 611 may be provided with a combination of different gear ratios.

바람직하게는, 제2구동 모터(701)의 회전 구동 속도가 구동기어(611)를 통해 피동기어(612)로 전달되는 과정에서 감속되어 전달될 수 있도록, 구동기어(611)의 기어치의 개수는 피동기어(612)의 기어치의 개수보다 적게 구비될 수 있다. 이 경우, 구동기어(611)와 피동기어(612)의 기어비에 따라 회전속도가 감속되어 안착 테이블(620)을 회전시키는 회전수는 안착 테이블(620) 상에 안착된 측정 대상물이 이탈되지 않는 정도의 속도로 회전될 수 있다.Preferably, the number of gear teeth of the driving gear 611 is so that the rotational driving speed of the second driving motor 701 is reduced and transmitted in the process of being transmitted to the driven gear 612 through the driving gear 611 Less than the number of gear teeth of the driven gear 612 may be provided. In this case, the rotational speed is reduced according to the gear ratio of the driving gear 611 and the driven gear 612, so that the number of rotations for rotating the seating table 620 is such that the measurement object seated on the seating table 620 does not come off. It can be rotated at the speed of.

나아가, 제2모터부(700)는, 제2구동 모터(701)가 회전 구동되면 회전축에 연결된 구동기어(611)가 일측 또는 타측으로 회동되면서 이와 치합된 피동기어(612)를 일측 또는 타측으로 회동시키는 동작으로 안착 테이블(620)에 안착된 측정 대상물을 360도 회동시킬 수 있다.Further, the second motor unit 700, when the second driving motor 701 is rotationally driven, the driving gear 611 connected to the rotation shaft is rotated to one side or the other side, and the driven gear 612 engaged therewith is turned to one side or the other side. The measurement object seated on the seating table 620 may be rotated 360 degrees by the rotating operation.

여기서, 제1모터부(300)와 제2모터부(700)의 구동은 선택적으로 이루어질 수 있고, 제1모터부(300)의 구동과 동시에 제2모터부(700)가 구동될 수도 있다. 측정 대상물은 제2모터부(700)에 의해 회전됨으로써 촬상부(512)에 의해 측면부가 전방향 노출될 수 있으므로, 측정 대상물의 측면 형상의 스캔(기록)이 용이하게 된다.Here, the driving of the first motor unit 300 and the second motor unit 700 may be selectively performed, and the second motor unit 700 may be driven simultaneously with the driving of the first motor unit 300. Since the object to be measured is rotated by the second motor unit 700 so that the side portion may be exposed in all directions by the imaging unit 512, scanning (recording) the shape of the side of the object to be measured is facilitated.

한편, 제2프레임(600)은 제1프레임(500)이 제1회전축(S1)을 중심으로 회동됨과 동시에, 제2회전축(S2)을 중심으로 회전될 수 있다. 여기서, 제2회전축(S2)을 중심으로 하는 제2프레임(600)의 회동 동작은, 제2프레임(600)에 구비된 안착 테이블(620)의 수평 유지를 위한 보상 회동일 수 있고, 이와 같은 보상 회동은 후술하는 연동부(400)에 의해 이루어질 수 있다. 연동부(400)에 의한 제2프레임(600)의 보상 회동에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.Meanwhile, the second frame 600 may be rotated about the second rotation axis S2 while the first frame 500 rotates about the first rotation axis S1. Here, the rotation operation of the second frame 600 centering on the second rotation axis S2 may be a compensation rotation for horizontal maintenance of the seating table 620 provided in the second frame 600, and such The compensation rotation may be performed by the linkage unit 400 to be described later. The compensation rotation of the second frame 600 by the linkage unit 400 will be described in more detail later.

이와 같이 구성된 제1프레임(500) 및 제2프레임(600)은, 제1모터부(300)에 의해 제1회전축(S1)을 중심으로 스윙 회동될 수 있다.The first frame 500 and the second frame 600 configured as described above may be swing-rotated about the first rotation axis S1 by the first motor unit 300.

보다 상세하게는, 제1모터부(300)는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 한 쌍의 지지 프레임(200) 중 어느 하나의 선단에 구비된 연결 플랜지(250)에 전후 방향의 수평 회전축(304)을 가지도록 구비된 제1구동 모터(301)와, 제1구동 모터(301)의 수평 회전축(304)에 구비되어 회전 동작하는 웜기어(302)를 포함할 수 있다.More specifically, the first motor unit 300, as shown in Figs. 1 and 2, in the front-rear direction on the connection flange 250 provided at any one of the pair of support frames 200 A first drive motor 301 provided to have a horizontal rotation shaft 304, and a worm gear 302 provided on the horizontal rotation shaft 304 of the first drive motor 301 to rotate.

아울러, 제1프레임(500)의 회동 프레임(501)의 개구된 양단 부위 중 어느 하나, 바람직하게는, 제1모터부(300)가 구비된 측의 회동 프레임(501)의 일단에는, 제1모터부(300)의 웜기어(302)와 치합 가능하게 구비된 웜휠기어(303)가 구비될 수 있다.In addition, at any one of the open ends of the rotating frame 501 of the first frame 500, preferably, at one end of the rotating frame 501 on the side where the first motor unit 300 is provided, the first A worm wheel gear 303 may be provided to engage with the worm gear 302 of the motor unit 300.

여기서, 제1구동 모터(301)는, 웜기어(302)를 정방향 또는 역방향 회전이 가능한 스텝 모터로 구비됨이 바람직하다. 가령, 제1구동 모터(301)가 정방향으로 회전 구동되면, 웜기어(302)와 웜휠기어(303)의 치합 회동에 의하여 제1프레임(500)이 일방향 스윙 회동되고, 반대로, 제1구동 모터(301)가 역방향으로 회전 구동되면, 웜기어(302)와 웜휠기어(303)의 치합 회동에 의하여 제1프레임(500)이 타방향 스윙 회동될 수 있다.Here, the first driving motor 301 is preferably provided as a step motor capable of rotating the worm gear 302 in the forward or reverse direction. For example, when the first driving motor 301 is rotationally driven in the forward direction, the first frame 500 is rotated in one direction by the meshing rotation of the worm gear 302 and the worm wheel gear 303, and conversely, the first driving motor ( When 301 is driven to rotate in the reverse direction, the first frame 500 may swing in the other direction by the meshing rotation of the worm gear 302 and the worm wheel gear 303.

아울러, 본 발명의 일 실시예는, 제1구동 모터(301)에는 웜기어(302)가 구비되고, 제1프레임(500)에는 웜휠기어(303)가 구비되어, 양자가 웜기어 치합 형태로 회전 동력이 전달되는 동력 전달 구조를 개시하고 있으나, 베벨기어 치합 형태의 동력 전달 구조의 채용도 가능함은 당연하다.In addition, in an embodiment of the present invention, a worm gear 302 is provided in the first driving motor 301, and a worm wheel gear 303 is provided in the first frame 500, so that both are rotated in the form of worm gear engagement. Although this transmission power transmission structure is disclosed, it is natural that it is possible to adopt a power transmission structure in the form of a bevel gear meshing.

즉, 제1모터부(300)의 웜기어(302)가 제1구동 모터(301)의 일측 또는 타측으로의 회전 구동에 의하여 회전 작동되면, 웜기어(302)에 치합된 웜휠기어(303)가 일측 또는 타측으로 회전 작동되면서, 제1프레임(500) 및 제2프레임(600)을 제1회전축(S1)을 중심으로 하여 일측 또는 타측으로 회동시킬 수 있다.That is, when the worm gear 302 of the first motor unit 300 is rotated by rotational driving to one side or the other side of the first driving motor 301, the worm wheel gear 303 meshed with the worm gear 302 is at one side. Alternatively, while rotating to the other side, the first frame 500 and the second frame 600 may be rotated to one side or the other side with the first rotation shaft S1 as the center.

여기서, 제1프레임(500) 및 제2프레임(600)의 회동 시, 촬상부(512)에 의해 촬상되는 촬상영역은, 촬상부(512)가 제1회전축(S1) 상 또는 제1회전축(S1)에 근접하도록 구비되는 한편 연결 프레임(510)에 의하여 기결정된 거리만큼 이격되도록 구비된 제2프레임(600)의 안착 테이블(620)에 안착된 측정 대상물을 향하도록 구비되어 있으므로, 지속적으로 측정 대상물의 유효 측정 범위를 유지할 수 있다.Here, when the first frame 500 and the second frame 600 are rotated, the image capturing region imaged by the image capturing unit 512 is, the image capturing unit 512 is on the first rotation axis S1 or the first rotation axis ( S1) is provided so as to face the object to be measured seated on the seating table 620 of the second frame 600, which is provided so as to be spaced apart by a predetermined distance by the connection frame 510, and is continuously measured. The effective measurement range of the object can be maintained.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치에서, 제2프레임(600)은 상술한 바와 같이, 제1모터부(300)에 의하여 제1회전축(S1)을 중심으로 스캔 공간에서 스윙 동작되나, 제1프레임(500)과의 연결을 매개하는 연결 프레임(520)에 구비된 연동부(400)의 연계 동작에 의하여 스캔 공간 상에서 안착 테이블(620)이 수평을 유지하도록 스윙 동작된다.Meanwhile, in the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention, the second frame 600 swings in the scan space around the first rotation axis S1 by the first motor unit 300 as described above. Although operated, the seating table 620 is swing-operated to maintain the horizontal position in the scan space by the linking operation of the linking unit 400 provided in the linking frame 520 that mediates the connection with the first frame 500.

보다 상세하게는, 연동부(400)는, 도 2 내지 도 4b에 참조된 바와 같이, 제1회전축(S1) 측에 고정되고 제1프레임(500)과 연동하여 회전되는 고정부(410)와, 고정부(410)와 상대적으로 회전되고 제2회전축(S2)을 형성하면서 제2프레임(600)에 고정되어 제2프레임(600)과 연동하는 보상부(420)와, 고정부(410) 및 보상부(420)를 서로 연결시키는 연결부(430)를 포함할 수 있다.In more detail, the linkage unit 400, as shown in Figs. 2 to 4B, is fixed to the first rotation shaft (S1) side and rotates in conjunction with the first frame 500 and the fixing unit 410 , A compensation part 420 which is rotated relative to the fixing part 410 and is fixed to the second frame 600 while forming a second rotation shaft S2 and interlocks with the second frame 600, and the fixing part 410 And a connection part 430 connecting the compensation part 420 to each other.

여기서, 제1프레임(500)의 제1회전축(S1)을 중심으로 하는 회동 동작에 의해 제2회전축(S2)을 형성하도록 연결된 제2프레임(600) 또한 제1회전축(S1)을 중심으로 원주방향으로 회전되되, 상술한 연동부(400)에 의해 제2프레임(600)의 안착 테이블(620)이 수평 유지될 수 있다.Here, the second frame 600 connected to form the second rotation axis S2 by a rotational motion centering on the first rotation axis S1 of the first frame 500 is also circumferentially around the first rotation axis S1. While being rotated in the direction, the seating table 620 of the second frame 600 may be horizontally maintained by the above-described linking unit 400.

보다 상세하게는, 연동부(400)의 구성 중 고정부(410)는 한 쌍의 지지 프레임(200) 중 어느 하나에 고정되되, 중심부가 제1회전축(S1)을 형성하도록 고정되고, 제1프레임(500)의 양단부 중 어느 하나가 제1회전축(S1)을 형성하면서 고정부(410)의 중심부를 관통하여 한 쌍의 지지 프레임(200) 중 어느 하나에 회전 지지되도록 설치된다. 따라서, 고정부(410)는, 제1프레임(500)의 회동과는 무관하게 한 쌍의 지지 프레임(200) 상에 고정된 상태를 유지한다.More specifically, in the configuration of the linkage part 400, the fixing part 410 is fixed to any one of the pair of support frames 200, and the central part is fixed to form the first rotation shaft S1, and the first Any one of the both ends of the frame 500 is installed so as to be rotatably supported on any one of the pair of support frames 200 by penetrating the center of the fixing part 410 while forming the first rotation shaft S1. Accordingly, the fixing part 410 maintains a fixed state on the pair of support frames 200 regardless of the rotation of the first frame 500.

이와 같은 고정부(410)는, 제1프레임(500)의 양단부 중 어느 하나가 관통되도록 중심부가 개구되고, 연결부(430)가 외주에 감김 가능한 풀리 형상으로 형성될 수 있다.The fixing part 410 may have a central opening so that any one of both ends of the first frame 500 penetrates, and the connection part 430 may be formed in a pulley shape capable of being wound around the outer circumference.

한편, 연동부(400)의 구성 중 보상부(420)는 제2프레임(600)의 양단부 중 어느 하나에 제2회전축(S2)을 동축으로 하여 회전되도록 결합됨으로써 제2프레임(600)과 연동하여 회동된다.On the other hand, in the configuration of the linkage unit 400, the compensation unit 420 is coupled to one of the both ends of the second frame 600 so as to be rotated coaxially with the second rotation shaft S2, thereby interlocking with the second frame 600. To meet.

보다 상세하게는, 보상부(420)는, 제1프레임(500)과 제2프레임(600)을 상호 연결하도록 구비된 연결 프레임(520)을 관통하여 제2프레임(600)과 고정됨으로써, 제1모터부(300)의 회전 동력에 의한 제1프레임(500) 및 이에 연결되는 연결 프레임(520)과는 무관하게 상대 회전 가능하게 구비될 수 있다.More specifically, the compensation unit 420 penetrates the connection frame 520 provided to interconnect the first frame 500 and the second frame 600 and is fixed to the second frame 600, thereby 1 It may be provided to be able to rotate relative to the first frame 500 by the rotation power of the motor unit 300 and the connection frame 520 connected thereto.

이와 같은 보상부(420)는, 고정부(410)와 마찬가지로 연결부(430)가 외주에 감김 가능한 풀리 형상으로 형성될 수 있다.The compensation part 420 may be formed in a pulley shape in which the connection part 430 can be wound around the outer circumference, like the fixing part 410.

여기서, 고정부(410)와 보상부(420)는, 연결부(430)에 의한 연결이 용이하도록 각각 제1프레임(500) 및 제2프레임(600)의 양단부 중 동일 방향의 단부에 구비됨이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는, 고정부(410), 보상부(420) 및 연결부(430)가 도면상 우측 단부에 집중 구비되는 것으로 채용하였다. 그러나, 반드시 그 구비 위치가 한정되는 것은 아님은 당연하다고 할 것이다.Here, the fixing part 410 and the compensation part 420 are provided at the ends in the same direction among both ends of the first frame 500 and the second frame 600 to facilitate connection by the connection part 430. desirable. In an embodiment of the present invention, the fixing part 410, the compensating part 420, and the connection part 430 are adopted to be concentratedly provided at the right end of the drawing. However, it will be said that it is natural that the provided position is not necessarily limited.

한편, 연결 프레임(520)의 일단은, 제1회전축(S1)을 형성하는 제1프레임(500)의 일단과 고정되어 제1모터부(300)에 의한 회전 동력 전달 시 제1프레임(500)과 연동 회동되면서 그 타단이 제1회전축(S1)에 대하여 소정의 궤적을 가지도록 스윙 회동될 수 있다. 이때, 고정부(410)는 한 쌍의 지지 프레임(200) 중 어느 하나에 고정되는 상태가 유지된다.On the other hand, one end of the connection frame 520 is fixed to one end of the first frame 500 forming the first rotation shaft S1, and the first frame 500 when transmitting rotational power by the first motor unit 300 As the rotation is interlocked with, the other end may be swing-rotated to have a predetermined trajectory with respect to the first rotation shaft S1. At this time, the fixing part 410 is maintained in a state of being fixed to any one of the pair of support frames 200.

또한, 연결 프레임(520)의 타단은, 앞서 설명한 바와 같이, 제2프레임(600) 및 보상부(420)와는 상대 회전이 가능하도록 힌지 연결될 수 있다.In addition, the other end of the connection frame 520 may be hinge-connected to the second frame 600 and the compensation unit 420 to enable relative rotation, as described above.

여기서, 고정부(410)와 보상부(420)는 연결부(430)에 의하여 상호 연결되고, 연결부(430)는, 제1모터부(300)에 의하여 제1프레임(500) 및 연결 프레임(520)이 회동되면서 상대 회전되는 고정부(410)로부터 회전 동력을 보상부(420)로 전달하는 역할을 한다.Here, the fixing part 410 and the compensating part 420 are interconnected by the connection part 430, and the connection part 430 is, by the first motor part 300, the first frame 500 and the connection frame 520 ) Serves to transmit rotational power to the compensation unit 420 from the fixing unit 410 that is rotated relative to each other.

보다 상세하게는, 도 4a 및 도 4b에 참조된 바와 같이, 제1프레임(500)과 연결 프레임(520)이 제1모터부(300)의 회전 동력에 의하여 일방향으로 스윙 회동되면, 연결 프레임(520)의 타단이 소정의 궤적을 형성하면서 스윙 회동되고, 제2프레임(600)과 보상부(420)는 연결부(430)에 의하여 고정된 상태의 고정부(410)에 연결되어 있는 바, 연결 프레임(520)의 스윙 회동 방향과는 반대 방향인 타방향으로 상대 회전하게 되는 것이다.More specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the first frame 500 and the connection frame 520 are swing-rotated in one direction by the rotational power of the first motor unit 300, the connection frame ( The other end of the 520 is swing-rotated while forming a predetermined trajectory, and the second frame 600 and the compensation part 420 are connected to the fixing part 410 in a fixed state by the connection part 430. The frame 520 rotates relative to the other direction that is opposite to the swing rotation direction of the frame 520.

이때, 제1프레임(500)의 스윙 회동 동작과는 별개로 제2프레임(600)이 스캔 공간 내에서 수평을 유지하기 위해서는, 제2프레임(600)이 제1프레임(500)의 회동 각도만큼 정확히 반대 방향으로 회동되도록 설계되어야 할 것이다.At this time, in order for the second frame 600 to remain horizontal in the scan space, separate from the swing rotation operation of the first frame 500, the second frame 600 is equal to the rotation angle of the first frame 500. It should be designed to rotate in exactly the opposite direction.

한편, 연결부(430)는, 고정된 상태의 고정부(410)와 힌지 회전 가능하게 구비된 보상부(420)를 상호 연결하여 제1프레임(500)의 스윙 회동에 대하여 반대방향의 회전 동력을 보상하여 주는 역할을 하는 구성이므로, 회전 오차 없이 보상 회전을 전달할 수 있는 구성으로 채용됨이 바람직하다.On the other hand, the connection part 430, by mutually connecting the fixed part 410 in a fixed state and the compensation part 420 provided to be rotatable hinge, the rotation power in the opposite direction with respect to the swing rotation of the first frame 500. Since it is a configuration that plays a role of compensating, it is preferable to adopt a configuration capable of transmitting compensation rotation without rotation error.

따라서, 연결부(430)는 고정부(410)와 보상부(420)의 외주에 감김되는 벨트일 수 있다. 보다 바람직하게는, 연결부(430)는, 보상 회전 시 슬립 발생이 미연에 차단되도록 내측면에 기어치가 형성된 타이밍벨트로 구비될 수 있다. 여기서, 연결부(430)의 채용 구성으로서의 벨트 및 타이밍벨트는 예시적인 것에 불과할 뿐, 정확한 보상 회전이 가능한 구성이라면 여하한 명칭의 구성이라도 채용 가능함은 당연하다고 할 것이다.Accordingly, the connection part 430 may be a belt wound around the outer circumferences of the fixing part 410 and the compensating part 420. More preferably, the connection part 430 may be provided with a timing belt having gear teeth formed on an inner surface thereof so that slip generation is prevented from occurring during compensation rotation. Here, the belt and the timing belt as the adopted configuration of the connection unit 430 are merely exemplary, and it will be natural that any configuration of any name may be adopted as long as the configuration capable of accurate compensation rotation is possible.

예를 들면, 연동부(400)의 일 예로써, 상술한 바와 같이, 고정부(410) 및 보상부(420)는 연결부(430)와 벨트-풀리 관계로 연동될 수 있으나, 마모된 벨트의 슬립에 의해 회전각도의 오차발생 우려가 있으므로, 연결부(430)는 체인으로 채용될 수 있고, 고정부(410) 및 보상부(420)는 체인이 걸림되는 스프라켓 기어일 수 있다.For example, as an example of the linkage part 400, as described above, the fixing part 410 and the compensation part 420 may be connected with the connection part 430 in a belt-pulley relationship, but Since there is a risk of occurrence of an error in the rotation angle due to the slip, the connection part 430 may be employed as a chain, and the fixing part 410 and the compensation part 420 may be sprocket gears to which the chain is engaged.

이때, 고정부(410) 및 보상부(420)의 기어비는 1:1일 수 있다. 여기서 기어비를 동일하게 설정하는 이유는, 한 쌍의 지지 프레임(200)를 기준으로 제1프레임(500)이 제1회전축(S1)을 중심으로 회전되는 회동 각도와 제1프레임(500)을 기준으로 제2프레임(600)이 제2회전축(S2)을 중심으로 회전되는 회동 각도가 동일하기 위한 요구조건을 충족하기 위함이다.In this case, the gear ratio of the fixing part 410 and the compensating part 420 may be 1:1. Here, the reason for setting the gear ratio equally is based on the rotation angle and the first frame 500 at which the first frame 500 is rotated about the first rotation axis S1 based on the pair of support frames 200. This is to satisfy the requirement for the second frame 600 to have the same rotation angle around the second rotation axis S2.

상기의 연동부(400)를 통한 제2프레임(600)의 보상 회동 모습을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The compensation rotation of the second frame 600 through the linking unit 400 will be described in more detail as follows.

제1프레임(500)은 스캔 공간 내에서 제1모터부(300)로부터 전달되는 회전 동력에 의하여 구간 회전된다. 제1프레임(500)이 회전되면, 제1프레임(500)에 직교되도록 일단부가 고정된 연결 프레임(520)이 스캔 공간 내에서 스윙 회동된다. 이때, 고정부(410)는 한 쌍의 지지 프레임(200) 중 어느 하나에 고정되어 있는 바, 실질적으로 연결 프레임(520)의 타단이 스윙 회동되면서 이에 연결된 제2프레임(600) 및 보상부(420)를 스윙 회동시킨다.The first frame 500 is rotated in a section by rotational power transmitted from the first motor unit 300 within the scan space. When the first frame 500 is rotated, the connection frame 520 having one end fixed to be orthogonal to the first frame 500 is swing-rotated within the scan space. At this time, the fixing part 410 is fixed to any one of the pair of support frames 200, and substantially the other end of the connection frame 520 is swing-rotated, and the second frame 600 and the compensation part ( 420) is rotated by a swing.

연결 프레임(520)의 타단이 스캔 공간 내에서 스윙 회동되면, 보상부(420)는 연결부(430)에 의하여 고정부(410)에 구속된 상태이므로, 연결 프레임(520)의 타단부 측에 힌지 고정되어 있는 제2프레임(600) 및 보상부(420)가 보상 회동되게 되는 것이다.When the other end of the connection frame 520 swings and rotates within the scan space, the compensation unit 420 is in a state that is constrained to the fixing unit 410 by the connection unit 430, so that it is hinged on the other end side of the connection frame 520 The fixed second frame 600 and the compensation unit 420 are rotated for compensation.

그러므로, 제2프레임(600) 상에 구비된 안착 테이블(620)에 안착되어 있는 측정 대상물은 그 기울기가 변동되지 않도록 수평을 유지하면서 스캔 공간 내에서 스윙 회동되고, 촬상부(512)에 의하여 측정 대상물의 평면도 상의 표면이 촬상될 수 있다.Therefore, the measurement object seated on the seating table 620 provided on the second frame 600 is swing-rotated in the scan space while maintaining the horizontal so that the inclination does not change, and measured by the imaging unit 512 The surface on the plan view of the object can be imaged.

아울러, 안착 테이블(620)은, 제2모터부(700)에 의하여 테이블 회전축(S3)을 중심으로 하여 360도 회전 가능한 바, 촬상부(512)에 의하여 측정 대상물의 측면도 상의 표면이 촬상될 수 있다.In addition, the seating table 620 can be rotated 360 degrees around the table rotation axis S3 by the second motor unit 700, and the surface on the side view of the object to be measured can be imaged by the imaging unit 512. have.

여기서, 촬상부(512)에 의한 '촬상'이라 함은 측정 대상물의 표면 정보를 3차원 데이터로서 추출 또는 측정하는 것을 말한다.Here, "imaging" by the imaging unit 512 refers to extracting or measuring surface information of the object to be measured as 3D data.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치는, 상술한 촬상부(512)에 의한 측정 대상물의 평면도 상의 표면 데이터 및 측정 대상물의 측면도 상의 표면 데이터를 완전히 측정할 수 있도록, 스캔 공간 내에서 제1모터부(300) 및 제2모터부(700)에 의한 측정 대상물의 위치 변화를 줄 수 있다.In other words, the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention can completely measure the surface data on the plan view of the measurement object and the surface data on the side view of the measurement object by the above-described imaging unit 512. The position of the object to be measured may be changed by the first motor unit 300 and the second motor unit 700.

상기 측정 대상물의 위치 변화는, 제1프레임(500)의 제1회전축(S1)을 중심으로 하는 스윙 회동에 따른 측정 대상물의 위치변화 및 안착 테이블(620)의 테이블 회전축(S3)을 통한 회전에 의한 측정 대상물의 위치 변화를 포함할 수 있다.The change in the position of the measurement object is caused by the change in the position of the measurement object according to the swing rotation about the first rotation axis S1 of the first frame 500 and rotation through the table rotation axis S3 of the seating table 620. It may include a change in the position of the object to be measured.

특히, 측정 대상물의 평면도 상의 표면 데이터를 확보하기 위한 위치 변화는, 스캔 공간 상에서 제1회전축(S1)을 회동 중심으로 하여 제2프레임(600)을 90도 회동범위 내에서 회동시키면 족하다.Particularly, it is sufficient to rotate the second frame 600 within a rotation range of 90 degrees with the first rotation axis S1 as the rotation center in the scan space to secure the surface data on the plan view of the measurement object.

가령, 측정 대상물이 제1프레임(500)의 회전반경 선상에서 최하방에 위치된 것을 초기 위치라고 가정할 때, 제1프레임(500)의 회동에 의해 대상물과 촬상부(512)는 상기 최하방으로부터 상기 회전반경 선상에서 각도 이격된 임의의 위치에 위치(상기 초기위치로부터 위치변화)될 수 있다. 이러한 위치변화는 수직선 상의 위치로부터 시계방향 90도, 반시계방향 90도를 포함하는 180도 회전구간 내에서 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 도면상 전방으로의 90도 회전반경으로 설정되었으나, 실시예에 따라서는 도면상 후방으로의 90도 회전반경으로 설정될 수 있음은 물론이다.For example, assuming that the object to be measured is positioned at the lowermost position on the rotational radius of the first frame 500 as an initial position, the object and the imaging unit 512 are rotated at the lowermost position by the rotation of the first frame 500. It may be located at an arbitrary position (position change from the initial position) angularly spaced from the rotation radius line. This position change may be made within a 180 degree rotation period including 90 degrees clockwise and 90 degrees counterclockwise from the position on the vertical line. In an exemplary embodiment of the present invention, a radius of rotation of 90 degrees to the front is set in the drawing, but, of course, it may be set to a radius of rotation of 90 degrees to the rear in the drawing according to an exemplary embodiment.

특히, 도 3을 참조하면, 제1모터부(300)에 의해 제1프레임(500)은 스캔 공간 내에서 스윙 회동될 수 있다. 여기서, 촬상부(512)는 제1프레임(500)에 고정되어 있고, 바람직하게는 항상 제2프레임(600) 측을 향하는 촬상영역을 가지도록 설정될 수 있다. 상기 촬상영역 내에는 안착 테이블(620) 상에 안착된 측정 대상물이 위치될 수 있다. 제1프레임(500) 및 제2프레임(600)은 연결 프레임(520)을 매개로 상시 연결되어 있으므로, 제1프레임(500)이 임의의 회동각(A)만큼 회동되는 중에도 제1프레임(500)에 고정된 촬상부(512)의 촬상영역 내에 측정 대상물이 위치될 수 있다.In particular, referring to FIG. 3, the first frame 500 may be swing-rotated within the scan space by the first motor unit 300. Here, the imaging unit 512 is fixed to the first frame 500 and may be preferably set to have an imaging area always facing the second frame 600. A measurement object seated on the seating table 620 may be positioned within the imaging area. Since the first frame 500 and the second frame 600 are always connected via the connection frame 520, the first frame 500 is rotated by an arbitrary rotation angle A. The object to be measured may be located in the imaging area of the imaging unit 512 fixed to ).

이처럼, 측정 대상물은, 안착 테이블(620)이 구비된 제2프레임(600)이 제1회전축(S1)의 직하방에 위치한 초기위치에 위치될 경우 촬상부(512)에 의해 완전한 형태의 평면도 상의 표면 데이터 추출이 가능하다. 또한, 측정 대상물은, 안착 테이블(620)이 구비된 제2프레임(600)이 제1회전축(S1)과 동일한 높이로 수평되는 90도 위치에 위치된 상태에서, 제2모터부(700)의 회전 작동에 의해 360도 회전될 수 있으므로, 촬상부(512)에 의해 완전한 형태의 측면도 상의 표면 데이터 추출이 가능하게 된다.In this way, when the second frame 600 provided with the seating table 620 is positioned at an initial position located directly below the first rotation shaft S1, the object to be measured is on a complete plan view by the imaging unit 512. Surface data extraction is possible. In addition, the measurement object is, in a state in which the second frame 600 provided with the seating table 620 is positioned at a horizontal 90 degree position at the same height as the first rotation shaft S1, Since it can be rotated 360 degrees by the rotation operation, it is possible to extract the surface data on the side view in a complete form by the imaging unit 512.

한편, 도 5를 참조하면, 촬상부(512)는 제1프레임(500)의 회동각(A)에 따른 대상물의 위치이동에도 불구하고 측정 대상물과의 거리를 유지할 수 있다. 예를 들면, 회동각(A)이 발생하지 않은 임의의 위치에서 회동각(A)이 발생한 다른 임의의 위치로 측정 대상물이 이동해도 측정 대상물과 촬상부(512) 간의 거리는 동일하게 유지될 수 있다(d1=d2). 그러므로, 측정 대상물은 제1회전축(S1)을 중심으로 반경만큼 이격되어 회동될 때, 제1프레임(500)의 스윙 회동에 의하여 초점 거리가 변동되지 않은 채로 촬상부(512)의 촬상영역 내에 위치될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 5, the imaging unit 512 may maintain a distance to the object to be measured despite the movement of the object according to the rotation angle A of the first frame 500. For example, even if the measurement object moves from an arbitrary position where the rotation angle A does not occur to another arbitrary position where the rotation angle A occurs, the distance between the measurement object and the imaging unit 512 may be kept the same. (d1=d2). Therefore, when the object to be measured is rotated with a radius spaced apart from the first rotation axis S1, the focal length is not changed by the swing rotation of the first frame 500 and is positioned within the imaging area of the imaging unit 512. Can be.

이는, 제1회전축(S1)으로부터 촬상부(512) 및 측정 대상물이 각각 이격된 거리는, 제1프레임(500)과 제2프레임(600)을 연결하는 연결 프레임(520)의 길이에 의하여 정의될 뿐인 바, 제1프레임(500)의 소정의 회동각(A)이 발생하도록 스캔 공간 내에서 스윙 회동되더라도 촬상부(512) 및 측정 대상물 간의 이격거리(d1, d2)는 항상 동일하기 때문이다.This, the distance between the imaging unit 512 and the measurement object, respectively, from the first rotation axis S1, will be defined by the length of the connection frame 520 connecting the first frame 500 and the second frame 600. That is, even if the first frame 500 is swing rotated in the scan space to generate a predetermined rotation angle A, the separation distances d1 and d2 between the imaging unit 512 and the object to be measured are always the same.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 정면도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치의 B-B 단면도이다.6A is a front view of a 3D scanner device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a B-B cross-sectional view of the 3D scanner device according to an embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 앞서 설명한 제1프레임(500)의 스윙 회동에 따른 촬상가능한 표면의 촬상각도는 매우 다양하나, 측정 대상물의 측면도 상의 표면이 촬상부(512)에 전부 노출될 것이 요구된다.6A and 6B, the imaging angle of the imageable surface according to the swing rotation of the first frame 500 described above is very diverse, but the surface on the side view of the object to be measured will be all exposed to the imaging unit 512. Required.

제2모터부(700)는 회전축에 마련된 구동기어(611)를 통해 안착 테이블(620) 측에 마련된 피동기어(612)로 회전동력을 전달할 수 있다. 상기 회전동력은 구동기어(611)를 통해 피동기어(612)로 전달되는 과정에서 감속되어 전달될 수 있다. 회전속도가 감속되어 안착 테이블(620)을 회전시키는 회전수는 안착 테이블(620) 상에 안착된 대상물이 이탈되지 않는 정도의 속도로 회전될 수 있다.The second motor unit 700 may transmit rotational power to the driven gear 612 provided on the seating table 620 through the driving gear 611 provided on the rotation shaft. The rotational power may be decelerated and transmitted in the process of being transmitted to the driven gear 612 through the driving gear 611. As the rotational speed is reduced, the number of rotations at which the seating table 620 is rotated may be rotated at a speed such that an object seated on the seating table 620 is not separated.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 다른 전장과의 관계를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a relationship between a control unit and another electric field according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치는, 촬상부(512), 광원부(513)를 포함하는 스캔모듈(511) 및 제1모터부(300)와 제2모터부(700)을 제어하는 제어부(800)를 더 포함할 수 있다.A 3D scanner device according to an embodiment of the present invention controls a scan module 511 including an image pickup unit 512 and a light source unit 513, and the first motor unit 300 and the second motor unit 700 It may further include a control unit 800.

제어부(800)는, 측정 대상물로부터 완전한 3차원 데이터를 추출하기 위하여, 스캔 과정에서 제1프레임(500)의 스윙 회동을 위한 제1모터부(300)의 회전 작동 및 안착 테이블(620)의 회전 동작을 위한 제2모터부(700)의 회전 작동을 제어함과 아울러, 촬상부(512)와 광원부(513)를 포함하는 스캔모듈(511)의 작동을 제어할 수 있다.The controller 800 rotates the first motor unit 300 and rotates the seating table 620 for swing rotation of the first frame 500 in the scanning process in order to extract complete 3D data from the measurement object. In addition to controlling the rotational operation of the second motor unit 700 for operation, the operation of the scan module 511 including the imaging unit 512 and the light source unit 513 may be controlled.

제어부(800)는, 제1모터부(300)와 제2모터부(700) 및 촬상부(512)와 광원부(513)를 포함하는 스캔모듈(511)이 동시다발적으로 구동되도록 제어할 수 있음은 물론, 측정 대상물의 스캔율에 따라 필요한 표면의 추가적인 측정을 위하여 일부의 작동 제어도 가능함은 당연하다고 할 것이다.The control unit 800 may control the first motor unit 300 and the second motor unit 700 and the scan module 511 including the imaging unit 512 and the light source unit 513 to be simultaneously driven simultaneously. Of course, it is natural that some operations can be controlled for additional measurement of the surface required according to the scan rate of the object to be measured.

이상, 본 발명에 따른 3차원 스캐너 장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.In the above, an embodiment of a 3D scanner device according to the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention are not necessarily limited by the above-described embodiment, and it is natural that various modifications and implementations in an equivalent range by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are possible will be. Therefore, it will be said that the true scope of the present invention is determined by the claims to be described later.

1 : 3차원 스캐너 장치 100 : 베이스
200 : 지지 프레임 300 : 제1모터부
400 : 연동부 410 : 고정부
420 : 보상부 430 : 연결부
500 : 제1프레임 510 : 영상부
511 : 스캔모듈 512 : 촬상부
513 : 광원부 520 : 연결 프레임
600 : 제2프레임 610 : 기어부
611 : 구동기어 612 : 피동기어
620 : 안착 테이블 700 : 제2모터부
800 : 제어부 A : 회동각
d1, d2 : 이격거리 S1 : 제1회전축
S2 : 제2회전축 S3: 테이블 회전축1: 3D scanner device 100: base
200: support frame 300: first motor unit
400: interlocking part 410: fixed part
420: compensation unit 430: connection unit
500: first frame 510: image unit
511: scan module 512: imaging unit
513: light source unit 520: connection frame
600: second frame 610: gear unit
611: drive gear 612: driven gear
620: seating table 700: second motor unit
800: control unit A: rotation angle
d1, d2: separation distance S1: 1st rotation axis
S2: 2nd rotation axis S3: Table rotation axis

Claims

A first frame provided so as to be swingable about a first rotation axis in the scan space;
A second frame that is swing-rotated in association with the first frame, and is rotated while forming a swing trajectory formed by a second rotating shaft parallelly spaced apart from the first rotating shaft so as to have the same distance as the first rotating shaft;
A connection frame having one end connected to the first rotation shaft side so as to interlock with the first frame, and the other end connected to the second rotation shaft side so as to be able to rotate relative to the second frame; And
A linking unit configured to connect the first frame and the second frame via the linking frame and horizontally maintain the second frame interlocked with the swing rotation of the first frame; Containing, 3D scanner device.

The method according to claim 1,
In the first frame, a 3D scanner device provided with a scan module.

The method according to claim 2,
The scan module,
An imaging unit for photographing the measurement object seated on the second frame; And
A light source unit that irradiates light toward the object to be measured; Including,
The imaging unit is provided to face the second frame and provided with at least one camera spaced apart from each other so as to sandwich the light source unit therebetween.

The method according to claim 2,
The first frame is provided with a first motor unit for swinging and rotating the first frame,
The second frame is provided with a second motor unit for rotating the seating table on which the object to be measured is mounted based on a table rotation axis in an up-down vertical direction.

The method according to claim 1,
The linkage unit,
A fixing part fixed to the side of the first rotation shaft;
A compensation unit provided on the side of the second rotation shaft and connected to the second frame with the other end of the connection frame interposed therebetween, and provided to be able to rotate relative to the connection frame; And
A connection part interconnecting the fixing part and the compensating part; Containing, 3D scanner device.

The method of claim 5,
The fixing part and the compensation part, a three-dimensional scanner device made of a pulley shape.

The method of claim 5,
The connection part is made of any one of a belt and a timing belt interposed on the outer circumferential surface of the fixing part and the compensation part made of a pulley shape.

The method according to claim 1,
The interlocking unit rotates the second frame in an opposite direction by a swing rotation angle of the first frame.

The method of claim 5,
The fixing part and the compensation part, when the connection part is provided with either a chain or a timing belt, a predetermined gear tooth is formed on an outer circumferential surface to which the chain or the timing belt is engaged,
The gear ratio of the predetermined gear teeth formed in the fixing part and the compensation part is set to 1:1.

The method of claim 4,
The first motor part,
A first driving motor having a rotation axis that is horizontally front and rear in the scan space;
A worm gear provided on the rotation shaft of the first driving motor; And
A worm wheel gear provided on the first frame to form the first rotation shaft and engaged with the worm gear; Containing, 3D scanner device.

The method of claim 4,
The second motor part,
A second driving motor having a rotation axis parallel to the table rotation axis;
A driving gear provided on the rotation shaft of the second driving motor; And
A driven gear provided on the table rotation shaft and engaged with the drive gear; Containing, 3D scanner device.

The method of claim 3,
The image pickup unit is provided to be adjacent to the first rotation axis or on the first rotation axis, 3D scanner device.

The method according to claim 1,
The first frame is capable of swing rotation to have a rotation angle of 90 degrees on one side or 90 degrees on the other side in the scan space.