KR102291853B1 - 3차원 스캐너용 발판 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 스캐너용 발판 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록(움직이지 않도록) 하기 위한 3차원 스캐너용 발판 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 함으로써, 선명하고 정밀한 인체의 입체 정보를 획득할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

Description

3차원 스캐너용 발판 장치{Footrest device for 3D scanner}

본 발명은 3차원 스캐너용 발판 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록(움직이지 않도록) 하기 위한 3차원 스캐너용 발판 장치에 관한 것이다.

입체 스캔 기술은 세상에 존재하는 물체의 3D 형상과 표면의 색상을 디지털화하는 기술로 최근에 3D 프린터 기술의 발전을 계기로 함께 주목 받으며 비약적인 기술 발전이 이루어지고 있다.

가상현실, 게임, 애니메이션 등의 컴퓨터 그래픽스 분야에서는 숙련된 디자이너가 3D CAD 프로그램을 이용하여 수작업으로 3D 모델을 제작하는데, 이는 제작 시간도 많이 소요되고 디자이너의 숙련도에 따라서 품질의 차이가 많은 단점이 있다.

최근에는 두상을 비롯한 사람의 실제 3D 모델을 제작할 때도, 미리 제작된 사람의 기본 모형을 활용하여 3D CAD 프로그램 상에서 눈, 코, 입, 귀, 머리 형태 등을 수정하여 사람의 실제 3D 모델을 만들기도 한다.

그러나, 이와 같은 경우에는 촬영된 인체 사진을 보고 일일이 측정을 하는 과정을 무수히 반복하여야 하는 단점이 있고 세밀한 모델링을 하기 어려운 단점도 있다.

입체 스캔 기술은 이와 같은 디자이너의 수작업에 의한 CAD 모델링 작업과는 다른 기술로서, 이미 많은 응용 분야에서 다양한 종류의 기술이 활용되고 있다.

물체의 3D 스캔 기술은 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분할 수 있는데, 접촉식 3D 스캔 기술은 센서가 직접 스캔 대상 물체의 측정부위를 맞닿은 상태에서 3차원 좌표를 획득하는 방식으로, 고정밀의 3차원 측정 데이터를 획득할 수 있으나, 인체의 표면, 옷 등과 같이 압력이 가해지면 형태가 변하는 경우에는 적용이 불가능한 단점이 있다.

따라서, 인체의 표면, 옷 등과 같이 압력이 가해지면 형태가 변하는 경우에는 비접촉식 스캔 기술이 사용되고 있다.

비접촉식은 물체에서 반사하거나 투과되는 에너지 양을 측정하여 3D 모델을 만드는 방법으로, 물체의 외형을 측정하기 위해 물체에서 반사되는 에너지를 측정하는데 컴퓨터 비젼 분야 기술을 적용하여 영상 정보를 활용하는 광학식 방법이 주로 사용된다.

광학식 3D 스캔 기술은 센싱 방식에 따라서 수동 방식과 능동 방식으로 나눌 수 있다.

수동 방식은 건물 등의 구조물이나 자동차 등의 선과 면으로 이루어진 물체에 적용되어지는 기술로, 인위적으로 물체에 에너지를 투사하지 않은 상태에서 촬영한 영상의 명암(intensity), 시차(parallax) 등을 이용하여 3차원 위치를 계산한다.

수동방식은 능동 방식에 비해 다소 정밀도는 떨어지나 장비가 간편하고, 입력 영상으로부터 텍스처를 직접 획득할 수 있는 장점이 있다.

그러나 사람의 얼굴, 특히 표정 등에는 선과 면 등의 경계선을 구분하기 어려워서 인체의 3D 스캔 분야에는 수동 방식보다는 능동방식이 사용되고 있다.

능동 방식은 미리 정의된 패턴이나 음파 등을 물체에 투영하고 투영된 패턴의 이미지나 음파의 반사 에너지를 측정하여 물체의 3D 형상을 복원하는 방식으로, 대표적인 방법에는 구조광(structured light) 혹은 레이저광을 물체에 투사하여 거리에 따른 위상변화를 측정하는 방식이 있다.

레이저광을 이용하는 경우, 강한 에너지를 보유한 레이저를 물체에 투사하고 카메라를 이용하여 레이저가 투사된 물체의 영상을 촬영하면서, 물체를 360 회전시켜 물체의 3D 정보를 스캔할 수 있다.

사람을 스캔할 때 3D 스캔된 결과는 표정 등의 세밀한 정보까지도 표현할 수 있어야 한다.

이때, 레이저 광선과 같은 1차원적인 직선광 대신에, 적외선 등으로 된 2차원의 구조광(structured light)을 물체에 투영하고 카메라를 이용하여 구조광이 투영된 물체의 영상을 촬영하면서, 물체를 360도 회전시켜가면서 물체의 3D 정보를 스캔하는 구조광을 이용한 능동 방식의 3D 스캔 방식이 인체를 스캔하는데 사용되기도 한다.

이때, 인체에 투영된 결과 영상을 적외선 카메라로 촬영하여 3D 거리정보를 계산하는 방식이 주로 적용되고 있다.

그러나, 이러한 인체의 입체 스캔 방법은, 다음과 같은 이유로 3D 스캔 모델을 얻는 시간이 지나치게 많이 소요되고, 정확한 3D 스캔 정보를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 선명하고 정밀한 3D 스캔 정보를 얻을 수 없다.

그리고, 인체의 전체 입체 정보를 얻기 위해서, 스캔 수행자는 스캐너 센서를 스캔 대상 인체의 360도 방위와 발부터 머리까지의 고도를 이동시켜 가면서 스캔해야 할 뿐만 아니라, 스캔 과정에서 손이 흔들리거나 너무 빠른 속도로 이동하면 카메라로 사진을 찍는 경우와 마찬가지로 3D 스캔 결과로 부정확한 결과가 얻어지게 되므로 매우 조심스럽게 진행하여야 한다.

따라서, 종래의 입체 스캔 방법에 의할 경우, 인체의 전체 입체 정보를 얻는 데 스캔 시간이 지나치게 많이 소요되는 단점이 있다.

인체 전체에 대한 스캔 시간이 오래 걸릴 경우, 스캔 기간 동안 인체가 동일한 자세나 표정을 유지하기 어렵고, 표정을 바꾸거나 움직이게 되기 때문에 정확한 입체 정보를 얻기 어려운 단점도 있다.

따라서, 종래의 입체 스캔 방법에 의할 경우, 선명하고 정밀한 인체의 입체 정보를 얻기 어려운 단점도 있다.

결국, 본 발명에서는 인체를 촬영할 경우에 인체의 움직임을 최소화할 수 있도록 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있는 발판 장치를 제안하게 된 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0956701호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 적어도 2 개 이상의 패널을 서로 결합하여 하나의 본체베이스를 형성하도록 하며, 본체베이스에 수직부삽입돌출부를 구성하여 스캐닝시에는 여기에 수직부를 삽입하고, 이동시에는 수직부를 이격시켜 본체베이스와 분리하여 이동할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐너용 발판 장치는,

일정한 두께와 크기를 가지고 있어 상면에 측정 대상자가 서 있도록 하기 위한 본체베이스(100)와,

상기 본체베이스(100)의 상면에 서 있는 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위한 측정대상자용파지대(200)를 포함하여 구성되되,

상기 측정대상자용파지대(200)는,

상기 본체베이스의 상측에 일정 간격으로 각각 수직하게 일정 길이로 형성되는 한 쌍의 수직부(210)와;

측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위해 상기 한 쌍의 수직부마다에 형성되는 파지부(220);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 함으로써, 선명하고 정밀한 인체의 입체 정보를 획득할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 적어도 2 개 이상의 패널을 서로 결합하여 하나의 본체베이스를 형성하도록 하며, 본체베이스에 수직부삽입돌출부를 구성하여 스캐닝시에는 여기에 수직부를 삽입하고, 이동시에는 수직부를 이격시켜 본체베이스와 분리하여 이동할 수 있도록 함으로써, 결합의 편의성, 이동의 편리성을 제공하는 효과를 발휘하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐너용 발판 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐너용 발판 장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐너용 발판 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐너용 발판 장치의 수직부 직립 상태도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐너용 발판 장치에 측정 대상자가 위치하여 자세를 유지하는 상태 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 스캐너용 발판 장치는,

일정한 두께와 크기를 가지고 있어 상면에 측정 대상자가 서 있도록 하기 위한 본체베이스(100)와,

상기 본체베이스(100)의 상면에 서 있는 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위한 측정대상자용파지대(200)를 포함하여 구성되되,

상기 측정대상자용파지대(200)는,

상기 본체베이스의 상측에 일정 간격으로 각각 수직하게 일정 길이로 형성되는 한 쌍의 수직부(210)와;

측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위해 상기 한 쌍의 수직부마다에 형성되는 파지부(220)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 3차원 스캐너용 발판 장치의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐너용 발판 장치의 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 3차원 스캐너용 발판 장치는, 크게, 본체베이스(100)와 측정대상자용파지대(200)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 통해, 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 한다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 3차원 스캐너용 발판 장치를 통해, 선명하고 정밀한 인체의 입체 정보를 획득할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

구체적으로 설명하면, 본체베이스(100)는 일정한 두께와 크기로 형성되고, 본체베이스의 상면에 측정 대상자가 서 있도록 하는 구성이며, 상기 본체베이스(100)는 적어도 2 개 이상의 패널을 서로 결합하여 하나의 본체베이스를 형성하도록 함으로써, 이동 편리성을 제공하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본체베이스는 일정한 크기와 두께를 가지는 제1본체베이스(100a)와 상기 제1본체베이스와 동일한 크기와 두께를 가지는 제2본체베이스(100b)로 구성하게 되고, 상기 제1본체베이스와 제2본체베이스를 결합하기 위하여 제1본체베이스에 결합돌출봉을, 제2본체베이스에 결합홈을 구성하게 된다.

따라서, 제1본체베이스와 제2본체베이스를 서로 접촉시키게 되면 상기 결합돌출봉이 결합홈에 결합되어 하나의 본체베이스를 완성시키게 되는 것이다.

상기한 결합수단은 사용 환경에 따라 달라질 수 있는 것은 자명한 사실이며, 단순한 설계 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다할 것이다.

상기 측정대상자용파지대(200)는 상기 본체베이스(100)의 상면에 서 있는 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하는 구성으로서,

상기 본체베이스의 상측에 일정 간격으로 각각 수직하게 일정 길이로 형성되는 한 쌍의 수직부(210)와,

측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위해 상기 한 쌍의 수직부마다에 형성되는 파지부(220)를 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 일정 길이를 가지는 한 쌍의 수직부(210)는 3차원 스캐너가 3차원 스캐닝 동작을 할 수 있도록 하는 자세를 측정 대상자가 유지할 수 있도록 충분한 이격 거리로 본체베이스(100)의 상면에 각각 설치된다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 측정 대상자가 사람일 경우에 사람의 신체 사이즈를 고려하여 손을 파지할 수 있는 위치에 수직부를 각각 구성하게 되는 것이다.

이때, 상기 수직부의 어느 한 위치에 파지부(220)를 형성하여 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 한다. 파지부(220)에 측정 대상자가 양 손을 각각 파지함으로써, 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자의 자세를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 파지부(220)는 3차원 스캐너가 3차원 스캐닝 동작 시, 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위해 상기 한 쌍의 수직부(210)마다에 형성되는 구성이다.

구체적으로, 상기 파지부(220)는,

수직부(210)에 삽입되어 수직부의 외면을 따라 상측 혹은 하측으로의 이동이 조절되는 파지부본체(221)와,

상기 파지부본체(221)의 일측에 수평하게 일정 길이로 형성되어 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위한 수평파지봉(222)과,

상기 파지부본체(221)의 일측에 형성되어 수직부(210)에 대한 파지부본체(221)의 위치를 고정하기 위한 고정볼트(225)가 삽입 결합되는 고정볼트삽입용구멍(223)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 파지부본체(221)는 수직부의 외면을 따라 상측 혹은 하측으로 이동할 수 있도록 수직부에 삽입된다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 수평파지봉(222)은 파지부본체의 일측에 수평하게 일정 길이로 형성되어, 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 측정 대상자가 손으로 파지할 수 있도록 수평파지봉을 구성하게 되는 것이다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 고정볼트삽입용구멍(223)은 수직부(210)에 대한 파지부본체(221)의 위치를 고정하기 위한 고정볼트(225)가 삽입 결합되도록 파지부본체의 일측에 형성되는 구성이다.

따라서, 파지부본체(221)를 수직부(210)의 원하는 위치에 세팅한 후, 고정볼트(225)를 고정볼트삽입용구멍(223)에 회전 결합시켜 세팅된 위치에 파지부본체(221)가 고정될 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어, 스캐닝 하는 대상의 신체 사이즈가 다르게 되는데, 어린 아이의 경우에는 파지부본체(221)를 수직부의 하측으로부터 1/3 지점에 고정시켜야 하고, 성인의 경우에는 파지부본체(221)를 수직부의 하측으로부터 2/3 지점에 고정 시켜야 한다. 즉, 스캐닝 하는 대상의 신체 사이즈에 따라 파지부본체(221)를 수직부상에서 이동시킨 후, 해당 위치에 고정볼트를 이용해 파지부본체(221)를 수직부상에 고정시키게 되는 것이다.

한편, 상기 본체베이스(100)에는 본체베이스(100)로부터의 수직부(210) 분리 및 결합이 용이하도록, 수직부(210) 하단에 삽입되어 수직부가 기울어지지 않은 상태로 직립할 수 있도록 하는 수직부삽입돌출부(110)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본체베이스(100)에 수직부삽입돌출부(110)를 일정 길이로 돌출 형성하게 된다. 즉, 일정 길이로 돌출된 수직부삽입돌출부(110)는 수직부(210) 하단에 삽입된다.

따라서, 이동시, 상기 수직부삽입돌출부(110)가 삽입된 수직부를 수직부삽입돌출부(110)로부터 분리시키게 되면 수직부가 본체베이스와 분리되어 이동이 가능하게 된다.

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 : 본체베이스
200 : 측정대상자용파지대

Claims (4)

1. 3차원 스캐너용 발판 장치에 있어서,
   일정한 두께와 크기를 가지고 있어 상면에 측정 대상자가 서 있도록 측정 대상자가 밟는 본체베이스(100)와,
   상기 본체베이스(100)의 상면에 서 있는 측정 대상자가 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작시, 스캐닝 시간 동안 측정 대상자가 자세를 유지할 수 있도록 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위한 측정대상자용파지대(200)를 포함하여 구성되되,
   
   상기 본체베이스(100)에는 본체베이스(100)로부터의 수직부(210) 분리 및 결합이 용이하도록, 수직부(210) 하단에 삽입되어 수직부가 기울어지지 않은 상태로 직립할 수 있도록 하는 일정 길이로 돌출된 수직부삽입돌출부(110)가 형성되고,
   상기 본체베이스(100)는 설치 및 이동 편리성을 위해 상호 분리 및 결합 가능한 2개의 패널(100a, 100b)로 구성되고,
   
   상기 측정대상자용파지대(200)는,
   상기 본체베이스의 상측에 일정 간격으로 각각 수직하게 일정 길이로 형성되는 한 쌍의 수직부(210)와;
   측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위해 상기 한 쌍의 수직부마다에 형성되는 파지부(220);를 포함하여 구성되고,
   
   상기 파지부(220)는,
   수직부(210)에 삽입되어 수직부의 외면을 따라 상측 혹은 하측으로의 이동이 조절되는 파지부본체(221)와,
   상기 파지부본체(221)의 일측에 수평하게 일정 길이로 형성되어 측정 대상자가 손을 이용하여 파지할 수 있도록 하기 위한 수평파지봉(222)과,
   상기 파지부본체(221)의 일측에 형성되어 수직부(210)에 대한 파지부본체(221)의 위치를 고정하기 위한 고정볼트(225)가 삽입 결합되는 고정볼트삽입용구멍(223)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너용 발판 장치.
   
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