KR102507876B1

KR102507876B1 - 3차원 스캐너 플랫폼 및 이를 구비한 3차원 스캔장치

Info

Publication number: KR102507876B1
Application number: KR1020200185302A
Authority: KR
Inventors: 이석희
Original assignee: 주식회사 대오비전
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2023-03-14
Also published as: KR20220094038A

Abstract

본 발명은 피측정물을 회전 운동 및 틸팅, X-Y-Z축 운동시킴으로써 다양한 형태의 물체를 정확하게 스캔할 수 있는 3차원 스캐너 플랫폼 및 이를 구비한 3차원 스캔장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 3차원 스캐너 플랫폼은, 플랫폼 베이스와; 상기 플랫폼 베이스 상에 일축(X축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 X축 가동프레임과; 상기 X축 가동프레임 상에 다른 일축(Y축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 Y축 가동프레임과; 상기 Y축 가동프레임에 상하방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 승강프레임과; 상기 승강프레임에 지면(地面)에 대해 수직한 회전축을 중심으로 회전하도록 설치된 회전프레임과; 상기 회전프레임에 설치된 마운트프레임과; 상기 마운트프레임에 지면(地面)에 대해 수평한 수평축을 중심으로 회전하도록 설치되며, 상부면에 피측정물이 안착되는 틸팅스테이지와; 상기 플랫폼 베이스에 설치되어 상기 X축 가동프레임을 X축 방향으로 수평 이동시키는 X축 이송유닛과; 상기 X축 가동프레임에 설치되어 상기 Y축 가동프레임을 Y축 방향으로 수평 이동시키는 Y축 이송유닛과; 상기 Y축 가동프레임에 설치되어 상기 승강프레임을 상하로 이동시키는 승강유닛과; 상기 승강프레임에 설치되어 상기 회전프레임을 회전시키는 회동유닛과; 상기 마운트프레임에 설치되어 상기 틸팅스테이지를 회전시키는 틸팅유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 스캐너 플랫폼 및 이를 구비한 3차원 스캔장치{3-Dimension Scanner Platform and Scanning Device Having the Same}

본 발명은 3차원 스캐너 플랫폼 및 이를 구비한 스캔장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피측정물을 회전 운동 및 틸팅, X-Y-Z축 운동시킴으로써 다양한 형태의 물체를 정확하게 스캔할 수 있는 3차원 스캐너 플랫폼 및 이를 구비한 3차원 스캔장치에 관한 것이다.

3차원 스캐너는 피측정물의 형상에 대한 수치 데이터를 수집하는 장치이다. 수집된 데이터는 디지털 입체 모델을 구축하는 데 사용할 수 있다. 3차원 스캐너를 구현하는 데에는 여러 가지 기술 방식이 있으며, 각각의 방식에는 기술적, 비용적 장단점들이 존재한다.

통상적으로 3차원 스캐너 시스템은 피측정물을 회전테이블(플랫폼) 위에 올려 놓고 특정 각도마다 회전시키면서 카메라로 다각도 촬영하여 획득된 2차원 이미지를 래핑(wrapping)하여 3차원의 가시효과 및 대략적인 기하 정보를 획득한다.

그런데 종래의 3차원 스캐너 시스템에 사용되는 플랫폼은 회전 운동 또는 틸팅운동만 가능하게 구성되고, 피측정물을 촬영하는 카메라가 1축 또는 2축 회전 운동하면서 피측정물을 촬영하여 입체적인 영상을 획득하고 있으므로, 정확한 형태와 크기에 대한 데이터를 획득하기가 어렵고, 스캔에 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

특히, 한국등록특허 제10-1477185호의 '3차원 스캐너 플랫폼'에는 피측정물을 틸팅스테이지에 안착시키고, 안착된 피측정물을 틸팅스테이지에 고정시키기 위하여 진공라인과 진공홀을 사용하고 있다. 이 경우에 스캔되는 피측정물이 유연한 소재일 경우에는 진공에 의한 흡착력에 의해서 피측정물의 외관이 왜곡되는 문제점이 발생할 수 있다.

또한 피측정물을 회전 및 틸팅하는 동작에 의하여 피측정물의 정확한 각도에서의 측정이 힘들거나 피측정물의 흔들림으로 피측정물의 외관이 다소 정확하게 측정하지 못하는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-0672819호(2007년 01월 16일 등록) 한국등록특허 제10-1477185호(2014년 12월 22일 등록) 한국등록특허 제10-1777229호(2017년 09월 05일 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 피측정물이 놓여지는 플랫폼을 2축 회전 운동 및 X-Y-Z 축으로 선형 운동 가능하게 구성함과 더불어, 3차원 영상검출기(예를 들어 카메라)를 회전 운동 및 Z축 운동이 가능하게 구성하여 피측정물의 형태 및 크기에 대하여 정확하고 신속하게 데이터를 획득할 수 있는 3차원 스캐너 플랫폼 및 이를 구비한 3차원 스캔장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플랫폼 베이스와; 상기 플랫폼 베이스 상에 일축(X축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 X축 가동프레임과; 상기 X축 가동프레임 상에 다른 일축(Y축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 Y축 가동프레임과; 상기 Y축 가동프레임에 상하방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 승강프레임과; 상기 승강프레임에 지면(地面)에 대해 수직한 회전축을 중심으로 회전하도록 설치된 회전프레임과; 상기 회전프레임에 설치된 마운트프레임과; 상기 마운트프레임에 지면(地面)에 대해 수평한 수평축을 중심으로 회전하도록 설치되며, 상부면에 피측정물이 안착되는 틸팅스테이지와; 상기 플랫폼 베이스에 설치되어 상기 X축 가동프레임을 X축 방향으로 수평 이동시키는 X축 이송유닛과; 상기 X축 가동프레임에 설치되어 상기 Y축 가동프레임을 Y축 방향으로 수평 이동시키는 Y축 이송유닛과; 상기 Y축 가동프레임에 설치되어 상기 승강프레임을 상하로 이동시키는 승강유닛과; 상기 승강프레임에 설치되어 상기 회전프레임을 회전시키는 회동유닛과; 상기 마운트프레임에 설치되어 상기 틸팅스테이지를 회전시키는 틸팅유닛을 포함하되,

상기 틸팅스테이지(170)에는 외부의 공압수단과 연결되어 진공압을 발생시켜 틸팅스테이지(170) 상에 안착된 피측정물을 흡착하여 고정하는 복수개의 진공홀(175)과 상기 복수개의 진공홀(175)의 개폐를 위한 진공홀 도어(177)가 형성되고, 상기 마운트프레임(160)의 중심부에 공압수단과 연결되는 진공라인(176)이 설치되고, 상기 진공라인(176)은 틸팅스테이지(170)의 중앙에 형성된 진공홀(175)과 연통되며, 상기 각각의 진공홀(175)들은 서로 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 플랫폼을 제공한다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 3차원 스캐너 플랫폼과; 상기 스캐너 플랫폼의 일측에 설치된 스캐너본체와; 상기 스캐너본체에 상하로 이동 가능하게 설치된 스캐너승강부재와; 상기 스캐너승강부재의 끝단에 스캐너 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 상기 스캐터 플랫폼 상의 피측정물을 촬영하는 스캐너와; 상기 스캐너본체에 설치되어 상기 스캐너승강부재를 상하로 이동시키는 스캐너승강유닛과; 상기 스캐너승강부재에 설치되어 상기 스캐너를 회전시키는 스캐너회전유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 스캐너가 상하로 승강 운동 및 회전 운동하면서 피측정물에 대한 상대 위치가 조정되면서 피측정물을 촬영함과 동시에, 피측정물이 놓여지는 스캐너 플랫폼의 틸팅스테이지가 X-Y-Z축 직선 운동 및 회전 운동, 틸팅 운동하면서 피측정물의 위치 및 각도가 원하는 대로 자유롭게 조정될 수 있게 된다. 따라서, 스캐너가 스캐너 플랫폼에 놓여진 피측정물을 다양한 임의의 위치와 각도에서 촬영할 수 있게 되어 정확한 3차원 형태와 크기에 대한 데이터를 획득할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 3차원 스캐너 플랫폼은 틸팅스테이지에 피측정물을 진공 흡착 방식으로 고정하고, 상기 피측정물이 틸팅스테이지에 안착되는 안착면에 따라 진공 흡착을 제어함으로써, 상기 피측정물을 틸팅스테이지에 효율적으로 고정할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 3차원 스캔장치는 3차원 스캐너 플랫폼의 X축 이송유닛, Y축 이송유닛, 승강 유닛의 동작에 연동하여 스캐너승강유닛과 스캐너회전유닛을 동작시킴으로써, 빠르고 정확하게 스캔할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캔장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 3차원 스캔장치의 스캐너 플랫폼을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 스캐너 플랫폼의 평면도이다.
도 4는 도 2의 스캐너 플랫폼의 종단면도이다.
도 5는 도 1의 3차원 스캔장치의 스캐닝부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐너 플랫폼의 일부분을 나타낸 요부 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스캐너 플랫폼의 일부분을 나타낸 요부 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스캐너 플랫폼의 일부분을 나타낸 요부 종단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 스캐너 플랫폼 및 이를 구비한 3차원 스캔장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캔장치를 나타낸 것으로, 본 발명의 3차원 스캔장치는 피측정물이 놓여지는 스캐너 플랫폼(100)과, 상기 피측정물을 촬영하여 형상 및 크기에 대한 데이터를 획득하는 스캐닝부(200)로 구성된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 스캐너 플랫폼(100)은 플랫폼 베이스(110)와, 상기 플랫폼 베이스(110) 상에 일축(X축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 X축 가동프레임(120)과, 상기 X축 가동프레임(120) 상에 다른 일축(Y축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 Y축 가동프레임(130)과, 상기 Y축 가동프레임(130)에 상하방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 승강프레임(140)과, 상기 승강프레임(140)에 지면(地面)에 대해 수직한 회전축(151)을 중심으로 회전하도록 설치된 회전프레임(150)과, 상기 회전프레임(150)에 설치된 마운트프레임(160)과, 상기 마운트프레임(160)에 지면(地面)에 대해 수평한 수평축(171)을 중심으로 회전하도록 설치되는 틸팅스테이지(170)와, 상기 플랫폼 베이스(110)에 설치되어 상기 X축 가동프레임(120)을 X축 방향으로 수평 이동시키는 X축 이송유닛과, 상기 X축 가동프레임(120)에 설치되어 상기 Y축 가동프레임(130)을 Y축 방향으로 수평 이동시키는 Y축 이송유닛과, 상기 Y축 가동프레임(130)에 설치되어 상기 승강프레임(140)을 상하로 이동시키는 승강유닛과, 상기 승강프레임(140)에 설치되어 상기 회전프레임(150)을 회전시키는 회동유닛과, 상기 마운트프레임(160)에 설치되어 상기 틸팅스테이지(170)를 회전시키는 틸팅유닛을 포함한다.

상기 플랫폼 베이스(110)는 이동이 용이하도록 하부에 복수개의 바퀴(111)를 구비한다. 상기 플랫폼 베이스(110)에는 상기 X축 이송유닛이 설치되는데, 이 실시예에서 X축 이송유닛은 플랫폼 베이스(110)의 양측에 X축 방향으로 연장되게 설치되어 X축 가동프레임(120)의 이동을 안내하는 X축 가이드레일(122)과, 상기 X축 가이드레일(122) 사이에서 X축 방향으로 연장되게 설치된 X축 볼스크류(123)와, 상기 X축 볼스크류(123)의 회전에 의해 X축 볼스크류(123)를 따라 이동하며 상기 X축 가동프레임(120)의 하부면과 고정되게 결합된 X축 너트부(124)와, 상기 X축 볼스크류(123)를 회전시키는 X축 모터(125)를 포함하여 구성된다.

상기 X축 가동프레임(120)은 하부면이 상기 X축 가이드레일(122)을 따라 이동하도록 설치되며, 그 위에 상기 Y축 이송유닛이 구성된다. 이 실시예에서 상기 Y축 이송유닛은 X축 가동프레임(120)의 양측에 Y축 방향으로 연장되게 설치되어 Y축 가동프레임(130)의 이동을 안내하는 Y축 가이드레일(132)과, 상기 Y축 가이드레일(132) 사이에서 Y축 방향으로 연장되게 설치된 Y축 볼스크류(133)와, 상기 Y축 볼스크류(133)의 회전에 의해 Y축 볼스크류(133)를 따라 이동하며 상기 Y축 가동프레임(130)의 하단부와 고정되게 결합된 Y축 너트부(134)와, 상기 Y축 볼스크류(134)를 회전시키는 Y축 모터(135)를 포함하여 구성된다.

상기 Y축 가동프레임(130)은 상기 Y축 가이드레일(132)을 따라 이동하도록 설치되며, 양측부에 상기 승강프레임(140)을 Z축 방향으로 승강 운동시키기 위한 승강유닛이 구성된다. 이 실시예에서 상기 승강유닛은 Y축 가동프레임(130)의 양측 각각에 Z축 방향으로 연장되게 설치된 Z축 볼스크류(143)와, 상기 Z축 볼스크류(143)의 회전에 의해 Z축 볼스크류(143)를 따라 이동하며 상기 승강프레임(140)의 하단부에 연결로드(145)를 매개로 결합된 Z축 너트부(144)와, 상기 Z축 볼스크류(143)를 회전시키는 Z축 모터(142)를 포함하여 구성된다.

상기 승강프레임(140)은 대략 원반형으로 이루어지며, 중심부에 상기 회전프레임(150)의 회전축(151)이 회전이 가능하게 연결된다. 상기 승강프레임(140)의 하부에는 상기 회전프레임(150)을 회전시키기 위한 회동유닛으로서 회동모터(152)가 설치된다. 상기 회동모터(152)는 회전프레임(150)의 회전축(151)과 축결합되어 회전프레임(150)을 회전시킨다.

상기 회전프레임(150)의 상부면 중심에 상기 마운트프레임(160)이 설치된다. 상기 상기 틸팅스테이지(170)는 상기 마운트프레임(160)의 상단부에 설치되며, 상기 마운트프레임(160)의 상단부에는 상기 틸팅스테이지(170)를 수평축(171)을 중심으로 회전시켜 원하는 각도로 기울이는 틸팅유닛인 틸팅 모터(172)가 설치된다.

상기 틸팅스테이지(170)의 상부면에는 피측정물이 탑재되는 지그(미도시)가 결합되거나 피측정물이 직접 부착된다. 이 실시예에서는 상기 틸팅스테이지(170)의 상부면에 피측정물 탑재용 지그(미도시)를 볼트 체결하기 위한 복수개의 볼트 체결공(173)들이 일정 간격으로 배열되어 있다. 이와 같이 틸팅스테이지(170)에 다수의 볼트 체결공(173)들이 격자 형태로 형성되면, 임의의 피측정물 고정용 지그를 원하는 위치에 용이하게 볼트 체결하여 고정시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 스캐닝부(200)는 상기 스캐너 플랫폼의 일측에 설치된 스캐너본체(210)와, 상기 스캐너본체(210)에 상하로 이동 가능하게 설치된 스캐너승강부재(220)와, 상기 스캐너승강부재(220)의 끝단에 스캐너 회전축(231)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 상기 스캐터 플랫폼 상의 피측정물을 촬영하는 스캐너(230)와, 상기 스캐너본체(210)에 설치되어 상기 스캐너승강부재(220)를 상하로 이동시키는 스캐너승강유닛과, 상기 스캐너승강부재(220)에 설치되어 상기 스캐너(230)를 회전시키는 스캐너회전유닛을 포함한다.

상기 스캐너승강유닛은 상기 스캐너본체(210)에 상하 방향으로 연장되게 설치되어 상기 스캐너승강부재(220)의 이동을 안내하는 승강가이드부재(221)와, 상기 스캐너본체(210)에 상하 방향으로 연장되게 설치된 볼스크류(222)와, 상기 볼스크류(222)의 회전에 의해 볼스크류(222)를 따라 이동하며 상기 스캐너승강부재(220)와 결합된 너트부(223)와, 상기 볼스크류(222)를 회전시키는 스캐너 Z축 모터(224)를 포함한다.

상기 스캐너(230)는 스캐너승강부재(220)의 끝단부에 수평한 스캐너 회전축(231)을 매개로 연결되어, 스캐너회전유닛인 스캐너 회전모터(232)에 의해 스캐너 회전축(231)을 중심으로 원하는 각도로 회전 운동하면서 스캐너 플랫폼(100) 상에 놓여진 피측정물을 촬영하여 영상을 획득한다.

특히 상기 스캐너승강유닛은 상기 3차원 스캐너 플랫폼의 승각유닛과 연동되어 동작하고, 상기 스캐너회전유닛은 상기 3차원 스캐너 플랫폼의 X축 이송유닛, Y축 이송유닛과 연동되어 동작한다.

따라서 스캔장치의 스캐너승강유닛과 스캐너회전유닛이 3차원 스캐너 플랫폼의 X축 이송유닛, Y축 이송유닛, 승각유닛과 연동되어 동작함으로써, 스캔장치와 3차원 스캐너 플랫폼을 개별 구동하는 문제점이 해소된다고 할 것이다.

또한, 이 실시예에 따른 스캔장치는 상기 스캐너를 피측정물을 다양한 각도로 촬영하기 위하여 복수개로 구비될 수 있다. 이 때, 상기 복수개의 스캐너들은 상기 3차원 스캐너 플랫폼에 안착되는 피측정물의 크기에 따라 선택적으로 동작될 수 있다. 예를 들어, 피측정물의 크기가 작을 경우에는 1개의 스캐너만으로 피측정물을 촬영하고, 피측정물의 크기가 클 경우에는 복수개의 스캐너들이 촬영한다.

나아가, 다른 실시예에 따른 스캔장치는 상기 스캐너는 피측정물을 촬영하기 위한 일반 스캐너와 피측정물을 관통하여 촬영이 가능한 깊이 스캐너로 이루어질 수 있다. 즉, 스캐너는 다른 촬영 방식으로 피측정물을 촬영하는 이종의 스캐너들로 이루어질 수 있다. 일 예로 상기 3차원 스캐너 플랫폼의 회동 유닛과 틸팅 유닛이 동작이 힘든 경우, 상기 깊이 스캐너가 피측정물을 깊이 방향으로 관통 촬영하여 스캔할 수 있다. 여기서 깊이 스캐너는 외관만 촬영하는 일반 스캐너와 달리, 피측정물을 관통하여 촬영하는 방식의 모든 스캐너를 다 포함한다.

상기와 같이 구성된 3차원 스캔장치는 다음과 같이 작동한다.

피측정물 또는 피측정물이 장착된 지그를 상기 스캐너 플랫폼(100)의 틸팅스테이지(170) 상에 안착시켜 고정시키고 스캔장치를 동작시키면, 스캔장치의 컨트롤러(미도시)로부터 스캐너 플랫폼(100)의 X축 이송유닛 또는 Y축 이송유닛, Z축 이송유닛, 회동유닛, 틸팅 유닛에 선택적으로 전원이 인가되면서 틸팅스테이지(170)가 X축, 또는 Y축, Z축으로 소정 거리만큼 직선 이동하거나, 수직한 회전축(151)을 중심으로 회전운동, 또는 수평축(171)을 중심으로 회전하여 기울어지는 틸팅 운동을 하면서 피측정물의 위치를 가변시킨다.

상기 스캐닝부(200)의 스캐너(230)가 피측정물을 촬영하여 영상을 획득하게 된다. 이 때, 상기 컨트롤러(미도시)로부터 스캐너 Z축 모터(224)에 전원이 인가됨에 따라 볼스크류(222)가 회전하게 되고, 스캐너승강부재(220)가 볼스크류(222)를 따라 상하로 승강 운동하면서 스캐너(230)의 상하 방향 위치를 조정한다. 그리고, 컨트롤러로부터 스캐너 회전모터(232)에 전원이 인가되어 스캐너(230)가 스캐너 회전축(231)을 중심으로 스캐너승강부재(220)에 대해 회전 운동하여 스캐너(230)의 촬영 각도가 조정된다.

이와 같이 스캐너(230)는 상하로 승강 운동 및 회전 운동하면서 피측정물에 대한 상대 위치가 조정되면서 피측정물을 촬영할 수 있다. 또한 피측정물이 놓여지는 스캐너 플랫폼(100)의 틸팅스테이지(170)가 X-Y-Z축 직선 운동 및 회전 운동, 틸팅 운동하면서 피측정물의 위치 및 각도가 원하는 대로 자유롭게 조정될 수 있다. 따라서, 스캐너(230)는 스캐너 플랫폼(100)에 놓여진 피측정물을 다양한 위치와 각도에서 촬영할 수 있게 되어 정확한 3차원 형태와 크기에 대한 데이터를 획득할 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 따른 3차원 스캔장치는 산업에서 생산된 생산품에 대한 일률적인 오차 등을 검증하기 위해 사용되거나 역설계를 위해 사용될 수 있다. 특히 신발과 같이 다품종 대량생산에서 생산품의 오차 검증에 대해 각각의 형상에 맞는 최적화된 위치를 저장하여 신속히 피측정물 및/또는 스캐너를 최적의 촬영 위치로 이동시켜 측정을 할 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 스캐너 플랫폼의 승강유닛이 Z축 방향으로 연장되게 설치된 Z축 볼스크류(143)와, Z축 볼스크류(143)를 회전시키는 Z축 모터(142) 등으로 구성되었지만, 도 6에 다른 실시예로 나타낸 것과 같이 상기 Y축 가동프레임(130)에 수평하게 설치되는 가이드레일(146)과, 하단부가 상기 가이드레일(146)을 따라 수평 이동하도록 설치되며 상단부가 상기 승강프레임(140)에 회전이 가능하게 연결되고 서로 X자형으로 교차하면서 힌지핀(147a)에 의해 상대 회전 가능하게 연결된 한 쌍의 링크부재(147)와, 상기 가이드레일(146)과 나란하게 설치되는 볼스크류(148)와, 상기 볼스크류(148)의 회전에 의해 볼스크류(148)를 따라 이동하며 상기 링크부재(147) 중 어느 하나의 하단부와 연결된 너트부(148a)와, 상기 볼스크류(148)를 회전시키는 모터(149)를 포함하여 구성될 수도 있을 것이다.

이와 같이 X자형 링크부재(147)를 이용한 승강유닛은, 모터(149)에 전원이 인가되어 볼스크류(148)가 회전하게 되면 볼스크류(148)의 회전에 의해 너트부(148a)가 볼스크류(148)를 따라 이동하게 되고, 상기 너트부(148a)의 이동에 의해 X자형 링크부재(147)가 가이드레일(146)을 따라 이동하면서 펼쳐지거나 접혀져 승강프레임(140)을 상승 또는 하강시키게 된다.

그리고 도 7은 본 발명에 따른 스캐너 플랫폼의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 스캐너 플랫폼은 승강프레임(140)의 상부면에 회전프레임(150)의 하부면과 접촉하여 구름 운동하는 복수개의 베어링롤러(153)가 일정 간격으로 배치된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 승강프레임(140)과 회전프레임(150) 사이에 베어링롤러(153)가 설치되면, 틸팅스테이지(170) 상에 무겁고 부피가 큰 피측정물 또는 피측정물 고정용 지그가 설치되더라도 회전프레임(150)이 승강프레임(140)에 대해 안정적으로 지지되면서 회전프레임(150)이 원활하고 부드럽게 회전 운동하게 되는 이점을 얻을 수 있다.

또한 도 8은 본 발명에 따른 스캐너 플랫폼의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 스캐너 플랫폼은 틸팅스테이지(170) 상에 피측정물 또는 피측정물 고정용 지그를 볼트 체결하지 않고 진공압을 이용하여 흡착하여 고정시킬 수 있는 구조를 제시하고 있다.

즉, 이 실시예에 따른 스캐너 플랫폼은 틸팅스테이지(170)에 외부의 공압수단(예를 들어 진공펌프)과 연결되어 진공압을 발생시켜 틸팅스테이지(170) 상에 안착된 피측정물을 흡착하여 고정하는 복수개의 진공홀(175)이 형성된 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 마운트프레임(160)의 중심부에는 상기 공압수단과 연결되는 진공라인(176)이 설치되고, 상기 진공라인(176)은 틸팅스테이지(170)의 중앙에 형성된 진공홀(175)과 연통되며, 상기 각각의 진공홀(175)들은 서로 연통되게 형성된다.

따라서, 틸팅스테이지(170) 상에 피측정물 또는 피측정물 고정용 지그가 안착된 상태에서 외부의 공압수단에서 흡입력이 발생하여 진공라인(176) 및 진공홀(175)을 통해 음압이 발생하게 되면, 피측정물 또는 피측정물 고정용 지그가 틸팅스테이지(170)의 상부면에 흡착되어 고정된다.

한편 상기 틸팅스테이지(170)에는 외부의 공압수단과 연결되어 진공압을 발생시켜 틸팅스테이지(170) 상에 안착된 피측정물을 흡착하여 고정하는 복수개의 진공홀(175)의 과 진공홀 도어(177)가 형성될 수 있다.

이 실시예에 따른 스캐너 플랫폼은 상기 피측정물이 틸팅스테이지(170)에 안착되는 상면을 촬영하는 안착면 촬영부(미도시) 및 상기 안착면 촬영부가 촬영한 영상을 분석하여, 상기 피측정물이 안착되는 안착면에 따라 상기 진공홀 도어(177)의 개폐와 공압수단의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.

여기서, 상기 제어부는 상기 안착면 촬영부가 촬영한 영상으로부터 상기 피측정물이 안착되지 않은 진공홀(175) 정보를 획득하여 상기 피측정물의 안착면을 도출한다. 그리고, 상기 제어부는 상기 피측정물의 안착면에 근거하여, 상기 피측정물이 안착되는 상기 진공홀 도어(177)를 개방한다.

따라서 이 실시예에 따른 스캐너 플랫폼은 피측정물이 안착되는 진공홀(175)에서만 진공 흡착함으로써, 피측정물이 안정적으로 틸팅스테이지(170)에 고정될 수 있으며, 외부의 공압 수단도 효율적으로 동작시킬 수 있다. 만일 피측정물이 가볍고 유연한 소재인 경우, 안착되지 않는 진공홀(175)에서 공기를 빨아 들여서 피측정물의 형상이 상기 진공홀(175)에 의하여 변하거나 흔들려서 형상의 왜곡이 발생할 수 있다.

나아가 상기 진공홀 도어(177)는 금속 재질로 이루어지고, 상기 촬영부는 금속 감지 카메라를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 금속 감지 카메라는 상기 틸팅스테이지(170) 상에 피측정물이 안착되고 상기 진공홀 도어(177)가 상기 진공홀(175)을 닫은 상태에서 촬영한다. 이에 상기 제어부가 상기 금속 감지 카메라가 촬영한 영상으로부터 상기 피측정물이 틸팅스테이지(170)의 상면에 안착되지 않는 금속 재질의 진공홀 도어(177)를 정보를 획득함으로써, 상기 피측정물의 안착면을 도출할 수 있다.

이와 같이 진공압을 이용하여 피측정물 또는 피측정물 고정용 지그를 틸팅스테이지(170)에 흡착하여 고정시키게 되면, 피측정물에 대한 3차원 스캔 작업이 더욱 용이하고 신속하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지

100 : 스캐너 플랫폼 110 : 플랫폼베이스
120 : X축 가동프레임 122 : X축 가이드레일
123 : X축 볼스크류 124 : X축 너트부
125 : X축 모터 130 : Y축 가동프레임
132 : Y축 가이드레일 133 : Y축 볼스크류
134 : Y축 너트부 135 : Y축 모터
140 : 승강프레임 142 : Z축 모터
150 : 회전프레임 151 : 회전축
152 : 회동 모터 153 : 베어링롤러
160 : 마운트프레임 170 : 틸팅스테이지
171 : 수평축 172 : 틸팅 모터
173 : 볼트 체결공 200 : 스캐닝부

Claims

플랫폼 베이스(110)와;
상기 플랫폼 베이스(110) 상에 일축(X축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 X축 가동프레임(120)과;
상기 X축 가동프레임(120) 상에 다른 일축(Y축) 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 Y축 가동프레임(130)과;
상기 Y축 가동프레임(130)에 상하방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 승강프레임(140)과;
상기 승강프레임(140)에 지면(地面)에 대해 수직한 회전축(151)을 중심으로 회전하도록 설치된 회전프레임(150)과;
상기 회전프레임(150)에 설치된 마운트프레임(160)과;
상기 마운트프레임(160)에 지면(地面)에 대해 수평한 수평축(171)을 중심으로 회전하도록 설치되며, 상부면에 피측정물이 안착되는 틸팅스테이지(170)와;
상기 플랫폼 베이스(110)에 설치되어 상기 X축 가동프레임(120)을 X축 방향으로 수평 이동시키는 X축 이송유닛과;
상기 X축 가동프레임(120)에 설치되어 상기 Y축 가동프레임(130)을 Y축 방향으로 수평 이동시키는 Y축 이송유닛과;
상기 Y축 가동프레임(130)에 설치되어 상기 승강프레임(140)을 상하로 이동시키는 승강유닛과;
상기 승강프레임(140)에 설치되어 상기 회전프레임(150)을 회전시키는 회동유닛과;
상기 마운트프레임(160)에 설치되어 상기 틸팅스테이지(170)를 회전시키는 틸팅유닛을 포함하되,
상기 틸팅스테이지(170)에는 외부의 공압수단과 연결되어 진공압을 발생시켜 틸팅스테이지(170) 상에 안착된 피측정물을 흡착하여 고정하는 복수개의 진공홀(175)과 상기 복수개의 진공홀(175)의 개폐를 위한 진공홀 도어(177)가 형성되고,
상기 마운트프레임(160)의 중심부에 공압수단과 연결되는 진공라인(176)이 설치되고,
상기 진공라인(176)은 틸팅스테이지(170)의 중앙에 형성된 진공홀(175)과 연통되며, 상기 각각의 진공홀(175)들은 서로 연통되게 형성된 것을 특징으로 하고,
상기 피측정물이 틸팅스테이지(170)에 안착되는 상면을 촬영하는 안착면 촬영부; 및
상기 안착면 촬영부가 촬영한 영상을 분석하여, 상기 피측정물이 안착되는 안착면에 따라 상기 진공홀 도어(177)의 개폐와 공압수단의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는
상기 안착면 촬영부가 촬영한 영상으로부터 상기 피측정물이 안착되지 않은 진공홀(175) 정보를 획득하여 상기 피측정물의 안착면을 도출하고,
상기 피측정물의 안착면에 근거하여, 상기 피측정물이 안착되는 상기 진공홀 도어(177)를 개방하는 것을 특징으로 하며,
상기 진공홀 도어(177)는 금속 재질로 이루어지고,
상기 촬영부는 금속 감지 카메라를 포함하고,
상기 금속 감지 카메라는 상기 틸팅스테이지(170) 상에 피측정물이 안착되고 상기 진공홀 도어(177)가 상기 진공홀(175)을 닫은 상태에서 촬영하고,
상기 제어부는 상기 금속 감지 카메라가 촬영한 영상으로부터 상기 피측정물이 틸팅스테이지(170)의 상면에 안착되지 않는 금속 재질의 진공홀 도어(177)를 정보를 획득함으로써, 상기 피측정물의 안착면을 도출하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 플랫폼.
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제1항에 있어서,
상기 틸팅스테이지(170)에는 상기 피측정물이 탑재되는 지그를 볼트 체결하기 위한 복수개의 볼트 체결공(173)들이 일정 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 승강유닛은 상기 Y축 가동프레임(130)에 수평하게 설치되는 가이드레일(146)과, 하단부가 상기 가이드레일(146)을 따라 수평 이동하도록 설치되며 상단부가 상기 승강프레임(140)에 회전이 가능하게 연결되고 서로 X자형으로 교차하면서 힌지핀(147a)에 의해 상대 회전 가능하게 연결된 한 쌍의 링크부재(147)와, 상기 가이드레일(146)과 나란하게 설치되는 볼스크류(148)와, 상기 볼스크류(148)의 회전에 의해 볼스크류(148)를 따라 이동하며 상기 링크부재(147) 중 어느 하나의 하단부와 연결된 너트부(148a)와, 상기 볼스크류(148)를 회전시키는 모터(149)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 플랫폼.
제1항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 3차원 스캐너 플랫폼과;
상기 스캐너 플랫폼의 일측에 설치된 스캐너본체(210)와;
상기 스캐너본체(210)에 상하로 이동 가능하게 설치된 스캐너승강부재(220)와;
상기 스캐너승강부재(220)의 끝단에 스캐너 회전축(231)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 상기 스캐너 플랫폼 상의 피측정물을 촬영하는 스캐너(230)와;
상기 스캐너본체(210)에 설치되어 상기 스캐너승강부재(220)를 상하로 이동시키는 스캐너승강유닛과;
상기 스캐너승강부재(220)에 설치되어 상기 스캐너(230)를 회전시키는 스캐너회전유닛을 포함하되,
상기 스캐너는 피측정물을 다양한 각도로 촬영하기 위하여 복수개로 구비되고,
상기 복수개의 스캐너들은 상기 3차원 스캐너 플랫폼에 안착되는 피측정물의 크기에 따라 선택적으로 동작되며,
상기 스캐너는 피측정물을 촬영하기 위한 일반 스캐너와 피측정물을 관통하여 촬영이 가능한 깊이 스캐너로 이루어지고,
상기 3차원 스캐너 플랫폼의 회동 유닛과 틸팅 유닛이 동작이 힘든 경우, 상기 깊이 스캐너가 피측정물을 촬영하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔장치.
제7항에 있어서,
상기 스캐너승강유닛은 상기 스캐너본체(210)에 상하 방향으로 연장되게 설치되어 상기 스캐너승강부재(220)의 이동을 안내하는 승강가이드부재(221)와, 상기 스캐너본체(210)에 상하 방향으로 연장되게 설치된 볼스크류(222)와, 상기 볼스크류(222)의 회전에 의해 볼스크류(222)를 따라 이동하며 상기 스캐너승강부재(220)와 결합된 너트부(223)와, 상기 볼스크류(222)를 회전시키는 스캐너 Z축 모터(224)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔장치.
제7항에 있어서,
상기 스캐너승강유닛은 상기 3차원 스캐너 플랫폼의 승각유닛과 연동되어 동작하고,
상기 스캐너회전유닛은 상기 3차원 스캐너 플랫폼의 X축 이송유닛, Y축 이송유닛과 연동되어 동작하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔장치.
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