KR102249842B1 - 3차원 스캐너 장치 - Google Patents

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KR102249842B1
KR102249842B1 KR1020200163794A KR20200163794A KR102249842B1 KR 102249842 B1 KR102249842 B1 KR 102249842B1 KR 1020200163794 A KR1020200163794 A KR 1020200163794A KR 20200163794 A KR20200163794 A KR 20200163794A KR 102249842 B1 KR102249842 B1 KR 102249842B1
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장현재
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Abstract

본 발명은 3차원 스캐너 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 분해능향상용미러를 형성하여 기존 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 비접촉식 3차원 스캐너 장치에 관한 것이다.

Description

3차원 스캐너 장치{3D scanner device}
본 발명은 3차원 스캐너 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 분해능향상용미러를 형성하여 기존 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 비접촉식 3차원 스캐너 장치에 관한 것이다.
물체의 3차원 형상측정은 가공물의 검사나, 캐드/캠(CAD/CAM), 의료, 솔리드 모델링 등 여러 가지 분야에서 폭넓게 적용되고 있다.
3차원 스캐너는 입체물의 3차원 형상을 측정하여 3차원 형상 데이터를 획득하는 장치를 말한다.
3차원 스캐너의 일 예로서, 대상물의 표면을 따라 접촉하면서 한 점씩 공간좌표를 측정하여 전체 곡면형상을 측정하는 접촉식 3차원 스캐너를 들 수 있다.
그렇지만, 이러한 접촉식 3차원 스캐너는 측정시간이 과다하게 소요된다는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 접촉식 3차원 측정기의 단점을 해소하여 측정 효율을 높이기 위하여 광학적으로 물체의 입체형상을 측정하는 비접촉식 3차원 스캐너가 널리 사용되고 있다.
통상적으로, 비접촉식 3차원 스캐너는 프로젝터에 의하여 대상물에 빛을 조사하고, 반사되어 수신된 빛을 분석하여 대상물의 곡면형상을 측정한다.
빛을 조사하여 분석함에 있어서는, 프로젝터로부터 출사되는 빛으로써 레이저를 사용하고 빛의 전달시간을 측정하거나, 일반 광을 사용하고 3각측량법에 의하여 각 점들의 위치를 결정하는 방법이 널리 사용되고 있다.
일반 광을 사용하는 경우에는, 측정 정확도를 높이기 위하여 패턴광(structured light)을 사용하거나 위상 패턴을 달리하는 변조 광(modulated light)을 사용하기도 한다.
이와 같은 비접촉식 3차원 측정기에 있어서 프로젝터와 카메라는 통상적으로 모터에 의해 구동되어 방향이 정밀하게 제어되며, 모터 구동을 위하여 별도의 인코더가 마련되기 때문에, 구성요소의 수가 많아 구조가 복잡할 뿐만 아니라 가격이 비싸다는 문제점이 있다.
또한, 이처럼 구성요소의 수가 많고 구조가 복잡함에 따라 장비가 대형화되기 때문에, 스캐닝 대상물이 부피가 큰 기계나 사람인 경우에만 적합할 뿐이며, 크기가 매우 작은 대상물, 예컨대 치아 모형이나 반지, 미세 기계부품을 스캐닝하는 응용예에서는 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 구조가 복잡하지 않아도 정밀한 3차원 형상 스캐닝이 가능한 소형화된 3차원 스캐너 장치를 제안하게 된 것이다.
대한민국등록특허공보 제10-1415918호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 분해능향상용미러를 형성하여 기존 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 비접촉식 3차원 스캐너 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐너 장치는,
내부 공간이 형성되어 있는 본체(100)와,
상기 본체 내부 하측의 어느 일측에 형성되어 라인 광을 발생시키고, 발생된 라인 광을 폴리곤미러로 제공하기 위한 라인광발생수단(200)과,
상기 라인광발생수단(200)의 하측에 형성되어, 라인광발생수단(200)으로부터 조사되는 라인 광을 회전 반사시켜 폴리곤미러의 전방에 형성된 투명부(500)로 제공하여 외부의 반사판(2000)에 격자 무늬광이 맺힐수 있도록 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,
상기 폴리곤미러(300)에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,
상기 본체(100)에 형성된 투명부설치구멍부(510)에 설치 구성되어 폴리곤미러로부터 제공되는 라인 광을 본체(100) 외부의 반사판(2000)으로 제공하기 위한 투명부(500)와,
폴리곤미러와 수광부 사이의 직선 광 경로(D1)보다 긴 광의 진행 경로(D2)를 형성하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 폴리곤미러에서 반사되어진 광을 수광부(700)로 반사시키기 위해 상기 폴리곤미러의 전방 부위에 형성되는 분해능향상용미러(600)와,
상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있도록 본체 내부의 상측 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 생성하여 제어수단(800)으로 제공하는 수광부(700)와,
상기 수광부가 제공하는 동기신호에 따라 상기 라인광발생수단(200)이 발생시키는 라인 광의 주기와 위상을 제어하고, 카메라부(900)가 제공하는 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 높아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 낮아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하여 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 라인광발생수단(200)의 광 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 광이 생성될 수 있도록 하는 제어수단(800)과,
외부의 반사판(2000)에서 반사된 형상 측정용 격자 무늬광에 대한 격자 무늬 이미지를 생성하여 제어수단으로 제공하기 위한 카메라부(900)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 분해능향상용미러를 형성하여 기존 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 비접촉식 3차원 스캐너 장치를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명인 3차원 스캐너 장치 사시도.
도 2는 본 발명인 3차원 스캐너 장치의 다른 각도에서 바라본 사시도.
도 3은 본 발명인 3차원 스캐너 장치의 본체를 나타낸 평면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명인 3차원 스캐너 장치의 본체에 구성 부품들이 장착된 상태를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명인 3차원 스캐너 장치의 광경로 예시도.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.
또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치는,
내부 공간이 형성되어 있는 본체(100)와,
상기 본체 내부 하측의 어느 일측에 형성되어 라인 광을 발생시키고, 발생된 라인 광을 폴리곤미러로 제공하기 위한 라인광발생수단(200)과,
상기 라인광발생수단(200)의 하측에 형성되어, 라인광발생수단(200)으로부터 조사되는 라인 광을 회전 반사시켜 폴리곤미러의 전방에 형성된 투명부(500)로 제공하여 외부의 반사판(2000)에 격자 무늬광이 맺힐수 있도록 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,
상기 폴리곤미러(300)에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,
상기 본체(100)에 형성된 투명부설치구멍부(510)에 설치 구성되어 폴리곤미러로부터 제공되는 라인 광을 본체(100) 외부의 반사판(2000)으로 제공하기 위한 투명부(500)와,
폴리곤미러와 수광부 사이의 직선 광 경로(D1)보다 긴 광의 진행 경로(D2)를 형성하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 폴리곤미러에서 반사되어진 광을 수광부(700)로 반사시키기 위해 상기 폴리곤미러의 전방 부위에 형성되는 분해능향상용미러(600)와,
상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있도록 본체 내부의 상측 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 생성하여 제어수단으로 제공하는 수광부(700)와,
상기 수광부가 제공하는 동기신호에 따라 상기 라인광발생수단(200)이 발생시키는 라인 광의 주기와 위상을 제어하고, 카메라부(900)가 제공하는 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 높아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 낮아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하여 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 라인광발생수단(200)의 광 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 광이 생성될 수 있도록 하는 제어수단(800)과,
외부의 반사판(2000)에서 반사된 형상 측정용 격자 무늬광에 대한 격자 무늬 이미지를 생성하여 제어수단으로 제공하기 위한 카메라부(900)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 3차원 스캐너 장치의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명인 3차원 스캐너 장치(1000)는, 본체(100)를 가지고 있으며, 상기 본체(100) 내부에 라인광발생수단(200), 폴리곤미러(300), 회전수단(400), 투명부(500), 분해능향상용미러(600), 수광부(700), 제어수단(800), 카메라부(900)가 설치 구성되게 된다.
상기 본체(100)는 내부에서 발생되는 열이 주변으로 전도되는 것을 방지하기 위해 내부 공간이 격벽에 의해 다수의 공간으로 구분 구획된다.
상기와 같은 기능을 제공하기 위하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 본체(100)에 형성되는 격벽은,
하측 끝단에서 일정 간격 이격된 위치에 수평하게 일정 길이로 형성되는 제1수평격벽부(110);
상기 제1수평격벽부의 일측에 타측이 연결되어 있고, 일정 길이로 수직하게 형성되는 제1수직격벽부(120);
상기 제1수직격벽부의 일측에 타측이 연결되어 있고, 일정 길이로 수평하게 형성되는 제2수평격벽부(130);를 포함하도록 구성된다.
상기 제1수평격벽부와 제1수직격벽부 및 제2수평격벽부에 의해 형성된 제1공간부(140)에 제어수단(800)이 설치 구성되고, 상기 제1수평격벽부(110)의 하측에 형성된 제2공간부(150)에 폴리곤미러(300)와 회전수단(400) 및 분해능향상용미러(600)이 설치 구성되며, 상기 제2수평격벽부(130)에 의해 형성된 제3공간부(160)에 카메라부(900)가 설치 구성된다.
상기와 같은 배치는 열 방출을 위한 가장 최적의 배치 조건으로서, 수많은 실험 및 연구에 따른 결과에 해당한다.
그리고, 상기 제1수직격벽부(120)의 일측에 라인광발생수단(200)을 설치 구성하게 되는데, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1수직격벽부(120)의 일면에 형성시켜 제어수단의 제어에 따라 라인 광을 발생시키게 되는 것이다.
그리고, 상기 제1수직격벽부와 일정 간격 이격된 위치인 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 상측 위치에 수광부(700)를 설치 구성하게 되는데, 도 4에 도시한 바와 같이, 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있도록 상측으로 일정 거리 이격된 평행 위치에 수광부(700)를 설치 구성하는 것이다.
한편, 부가적인 양태에 따라, 상기 본체(100)의 후면 일측에 쿨링팬을 설치할 수 있는 쿨링팬구멍부(170)가 형성되고, 폴리곤미러(300)가 설치된 제2공간부가 형성된 부위의 본체에 순환구멍부(180)가 형성됨으로써, 쿨링팬과 순환구멍부에 의해 본체 내외의 공기가 순환되어 제2공간부에 설치된 회전수단(400)이 고속 회전함으로 발생하는 열에 의해 본체 내부의 온도 상승이 억제되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 본체(100) 후면 어느 일측에 쿨링팬을 설치할 수 있는 쿨링팬구멍부(170)를 형성하고, 여기에 쿨링팬을 결합시켜 본체 내부에서 발생된 열, 특히, 제어수단에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 배출하도록 한다.
그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 폴리곤미러(300)가 설치된 제2공간부가 형성된 부위의 본체에 순환구멍부(180)를 형성함으로써, 고속으로 회전하는 폴리곤미러에서 발생하는 열이 외부로 방출되도록 하여 폴리곤미러에서 발생하는 열에 의한 본체 내부 온도 상승을 억제하는 효과를 제공하게 된다.
상기 라인광발생수단(200)은 상기 본체 내부 하측의 어느 일측에 형성되어 라인광을 발생시키고, 발생된 라인광을 폴리곤미러로 제공하는 기능을 수행한다.
상기와 같은 기능을 수행하기 위하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 라인광발생수단(200)은,
점광원을 발생하는 광원(210)과;
상기 광원(210)에서 발생된 점광원을 직선광 형태의 라인광으로 변환시켜 폴리곤미러로 제공하는 렌즈부(220);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원(210)은 광을 발생하는 구성요소로서, 바람직하게는 소형, 경량이면서 가격이 저렴한 레이저 다이오드를 채용하여 점광원인 레이저 광을 발생하는 소자이다.
이때, 일반적으로 상기 광원(210)에 채용되는 레이저 다이오드는 반도체 소자이므로 온도가 내려가면 광출력이 증가하는 반면에, 온도가 올라가면 광출력이 떨어지게 되므로 온도변화에 따른 레이저 출력의 변동과 구동전류를 지속적으로 감시하여 고효율의 레이저 출력이 유지되도록 제어하는 광원 드라이버가 상기 광원 측에 구성되어 있다.
상기 광원드라이버는 반전 앰프(Amp)와 버퍼(Buffer)를 구비하고 있어 상기 제어수단에 의해 제어 동작되어 레이저광의 강도를 일정하게 유지시키는 회로로서 공지되어 있다.
그리고, 상기 렌즈부(220)는 광원(210)에서 발생된 점광원을 직선광 형태의 라인광으로 변환시켜 폴리곤미러로 제공하는 기능을 수행하게 된다.
또한, 렌즈부는 바람직하게는 실린더리컬 렌즈로 구성되게 되며, 이를 통해 점광원이 직선광 형태의 라인광으로 바뀌게 되는 것이며, 광원(210)에서 발생된 점광을 직선광 형태의 라인광으로 변환시켜 3차원 형상 측정용 격자 무늬광으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.
즉, 렌즈부가 폴리곤미러로 제공하는 광은 라인광 형태이고, 회전하는 폴리곤미러는 렌즈부에서 조사되고 있는 라인광을 회전 반사시켜 외부의 반사판(2000)에 불연속적인 라인광 형태인 격자 무늬광이 맺히도록 한다. 외부의 반사판(2000)에 불연속적인 라인광 형태인 격자 무늬광이 맺히는 이유는 라인광을 회전 반사시키는 폴리머미러의 회전에 의해 불연속적인 라인광인 격자 무늬광이 외부의 반사판(2000)에 맺히는 것이다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 외부의 반사판(2000)에서 1차 반사된 격자 무늬광은 3차원 형상 측정 대상(사람)에게 조사되고, 3차원 형상 측정 대상에서 반사된 격자 무늬광은 외부의 반사판(2000)에서 2차 반사된 후 형상 측정용 격자 무늬광으로 카메라부(900)로 제공되며, 카메라부(900)는 제공되는 형상 측정용 격자 무늬광을 이용해 격자 무늬 이미지를 생성하여 제어수단(800)에 제공하게 된다.
본 발명인 3차원 스캐너 장치는 종래 대면적 3차원 스캐너보다 훨씬 사이즈가 작은 랙에 장착될 수 있는 사이즈에 불과하여 이동의 편리성을 제공할 수 있다.
상기 폴리곤미러(300)는 도 5에 도시한 바와 같이, 라인광발생수단(200)의 하측에 형성되어, 라인광발생수단(200)으로부터 조사되는 라인 광을 회전 반사시켜 폴리곤미러의 전방에 형성된 투명부(500)로 제공하여 외부의 격자무늬반사판(2000)에 격자 무늬광이 맺힐수 있도록 다수의 반사면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하며, 상기 폴리곤미러는 회전수단(400)에 의해 고속으로 회전된다.
폴리곤 미러의 동작 원리는 설명하면, 라인광발생수단(200)에서 발생되는 라인광이 고속으로 회전하는 폴리곤미러의 각 반사면에서 반사된 후 투명부(500)를 통해 외부의 반사판(2000)으로 향하게 된다.
이때, 폴리곤미러의 반사면에서 반사되는 광 일부가 분해능향상용미러(600)를 통해 반사되어 수광부에 입사되고, 수광부에서는 입사된 광을 이용해 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키게 된다.
한편, 폴리곤미러기 설치되는 위치 근처의 본체에는 투명부설치구멍부(510)가 설치 구성되고 투명부설치구멍부(510)에는 투명부(500)가 설치 구성되며, 폴리곤미러에서 반사된 라인광은 투명부(500)를 통해 외부의 반사판(2000)으로 제공되는 것이다.
이때, 투명부(500)는 투명부설치구멍부에 설치 시 일정 각도 기울어지도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
이는 도 7에 도시한 바와 같이, 폴리곤미러에서 반사된 라인광 중 외부의 반사판(2000)으로 충분한 라인광이 입사되도록 하기 위함이며, 바람직하게는 30도 ~ 50도 각도 범위가 되도록 투명부(500)를 투명부설치구멍부(510)에 설치한다.
상기 분해능향상용미러(600)는 폴리곤미러와 수광부 사이의 직선 광 경로(D1)보다 긴 광의 진행 경로(D2)를 형성하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 폴리곤미러에서 반사되어진 광을 수광부(700)로 반사시키기 위한 구성으로서, 폴리곤미러의 전방 부위에 형성된다.
상기와 같이, 광 진행 경로를 길게 형성하는 이유는 광 진행 경로의 거리는 유지하되, 기구적인 크기를 최소화할 수 있는 효과를 제공하기 위한 것이다. 즉, 광 각도 분해능을 향상시키기 위해서는 라인광발생수단(200)과 수광부(700)의 거리를 최대한 늘리는 것이지만, 거리와 기구 크기는 비례 관계이므로 거리가 길면 길수록 기구물의 크기도 커져야 하므로 이는 현실적으로 불가능하다.
따라서, 도 7과 같이, 분해능향상용미러(600)를 배치하게 되면, 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 획득할 수 있는 장점을 제공하게 된다.
상기 수광부(700)는 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있도록 본체 내부의 상측 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 생성하여 제어수단(800)으로 제공하는 기능을 수행하게 된다. 이때, 수광부(700)는 동기 신호를 발생시키기 위한 동기신호발생부를 포함하여 구성하는 것은 자명한 사실이다.
상기 제어수단(800)은 수광부가 제공하는 동기신호에 따라 상기 라인광발생수단(200)이 발생시키는 라인광의 주기와 위상을 제어하는 기능을 수행하게 된다.
즉, 수광부에서 제공되는 광 각도 분해능의 동기신호(HSYNC)에 따라 라인광발생수단(200)의 광원(210)을 제어하기 위한 점멸구동신호를 발생시켜 라인광발생수단(200)의 광원(210)이 발생시키는 점광원의 점멸 주기와 위상을 제어하여 결과적으로 라인광발생수단(200)의 렌즈부(210)가 변환시키는 라인광의 주기와 위상을 제어하게 되는 것이다.
상기 카메라부(900)는 외부의 반사판(2000)에서 반사된 형상 측정용 격자 무늬광에 대한 격자 무늬 이미지를 생성하여 제어수단으로 제공하는 기능을 수행한다.
이때, 제어수단(800)은 카메라부가 제공하는 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 높아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 낮아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하여 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 라인광발생수단(200)의 광 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 광이 생성될 수 있도록 한다.
즉, 제어수단(800)은 카메라부가 제공하는 격자 무늬 이미지를 획득하게 되고, 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하기 위한 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, 측정된 밝기값이 5레벨이고, 기준 밝기값이 10레벨이라면, 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 낮은 밝기값이어서 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력을 현재 설정된 출력값보다 높인 출력값으로 조절하고, 반대로 측정된 밝기값이 10레벨이고 기준 밝기값이 5레벨이라면, 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 높은 밝기값이어서 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력을 현재 설정된 출력값보다 낮은 출력값으로 조절하여 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 라인광발생수단(200)의 광 출력을 조절하게 된다.
카메라부가 제공하는 격자 무늬 이미지의 밝기는 측정 환경과 대상체의 재질 및 색깔에 따라 밝기 차이가 나타날 수 있다. 카메라부가 제공하는 격자 무늬 이미지의 밝기가 낮다면 격자의 무늬가 옅어 3차원 형상 측정 시 오류 발생가능성이 높으며, 반대로 밝기가 높으면 산란되는 빛이 늘어나 3차원 형상 측정 시 오류 발생가능성이 높아진다.
따라서, 카메라부가 제공하는 격자 무늬 이미지의 밝기는 기준 밝기가 되도록 할 필요성이 있으며, 이를 위해 본 발명에서의 제어수단은 측정 환경과 대상체의 재질 및 색깔에 따라 광 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자 무늬광이 생성되어 측정 대상체에 조사될 수 있도록 하는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100 : 본체
200 : 라인광발생수단
300 : 폴리곤미러
400 : 회전수단
500 : 투명부
600 : 분해능향상용미러
700 : 수광부
800 : 제어수단
900 : 카메라부

Claims (5)

  1. 3차원 스캐너 장치에 있어서,
    내부 공간이 형성되어 있는 본체(100)와,
    상기 본체 내부 하측의 어느 일측에 형성되어 라인 광을 발생시키고, 발생된 라인 광을 폴리곤미러로 제공하기 위한 라인광발생수단(200)과,
    상기 라인광발생수단(200)의 하측에 형성되어, 라인광발생수단(200)으로부터 조사되는 라인 광을 회전 반사시켜 폴리곤미러의 전방에 형성된 투명부(500)로 제공하여 외부의 반사판(2000)에 격자 무늬광이 맺힐수 있도록 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,
    상기 폴리곤미러(300)에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,
    상기 본체(100)에 형성된 투명부설치구멍부(510)에 설치 구성되어 폴리곤미러로부터 제공되는 라인 광을 본체(100) 외부의 반사판(2000)으로 제공하기 위한 투명부(500)와,
    폴리곤미러와 수광부 사이의 직선 광 경로(D1)보다 긴 광의 진행 경로(D2)를 형성하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 폴리곤미러에서 반사되어진 광을 수광부(700)로 반사시키기 위해 상기 폴리곤미러의 전방 부위에 형성되는 분해능향상용미러(600)와,
    상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있도록 본체 내부의 상측 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 생성하여 제어수단으로 제공하는 수광부(700)와,
    상기 수광부가 제공하는 동기신호에 따라 상기 라인광발생수단(200)이 발생시키는 라인광의 주기와 위상을 제어하고, 카메라부(900)가 제공하는 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 높아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 라인광발생수단(200)이 발생시키는 광의 출력이 현재 설정된 출력값보다 낮아지도록 라인광발생수단(200)의 광 발생을 제어하여 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 라인광발생수단(200)의 광 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 광이 생성될 수 있도록 하는 제어수단(800)과,
    외부의 반사판(2000)에서 반사된 형상 측정용 격자 무늬광에 대한 격자 무늬 이미지를 생성하여 제어수단으로 제공하기 위한 카메라부(900)를 포함하여 구성되고,

    상기 본체(100)는 내부에서 발생되는 열이 주변으로 전도되는 것을 방지하기 위해 내부 공간이 격벽에 의해 다수의 공간으로 구분 구획되고,
    상기 격벽은,
    하측 끝단에서 일정 간격 이격된 위치에 수평하게 일정 길이로 형성되는 제1수평격벽부(110);
    상기 제1수평격벽부의 일측에 타측이 연결되어 있고, 일정 길이로 수직하게 형성되는 제1수직격벽부(120);
    상기 제1수직격벽부의 일측에 타측이 연결되어 있고, 일정 길이로 수평하게 형성되는 제2수평격벽부(130);를 포함하도록 구성되고,
    상기 제1수평격벽부, 제1수직격벽부, 제2수평격벽부에 의해 형성된 제1공간부(140)에 제어수단(800)이 설치 구성되고,
    상기 제1수평격벽부(110)의 하측에 형성된 제2공간부(150)에 폴리곤미러(300)와 회전수단(400) 및 분해능향상용미러(600)가 설치 구성되고,
    상기 제2수평격벽부(130)에 의해 형성된 제3공간부(160)에 카메라부(900)가 설치 구성되고,
    상기 제1수직격벽부(120)의 일측에 라인광발생수단(200)이 설치 구성되고, 상기 제1수직격벽부(120)와 일정 간격 이격된 위치인 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 상측 위치에 수광부(700)가 설치 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 본체(100)의 후면 일측에 쿨링팬을 설치할 수 있는 쿨링팬구멍부(170)가 형성되고, 폴리곤미러(300)가 설치된 제2공간부가 형성된 부위의 본체에 순환구멍부(180)가 형성되어, 쿨링팬과 순환구멍부에 의해 본체 내외의 공기가 순환되어 본체 내부의 온도 상승이 억제되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 라인광발생수단(200)은,
    점광원을 발생하는 광원(210)과;
    상기 광원(210)에서 발생된 점광원을 라인광으로 변환시키는 렌즈부(220);를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 투명부(500)는,
    일정 각도 기울어지도록 본체(100)에 형성된 투명부설치구멍부(510)에 설치 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 장치.

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