KR102528777B1 - A Method for Compensating an Error of a Foot 3D Scanning Process and a Method for Generating a Foot 3D Model with the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법 및 그에 의한 족부 3D 모델 생성 방법에 관한 것이다. 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법은 레이저 및 카메라의 위치가 설정되는 단계; 레이저 및 카메라가 미리 설정된 경로를 따라 이동되는 단계; 이동에 따른 레이저 및 카메라의 상부 및 하부 변위가 탐지되는 단계; 탐지 결과에 따라 레이저 또는 카메라의 위치가 보정되는 단계; 탐지된 상부 및 하부의 변위에 따른 각각의 개별 좌표계가 설정되는 단계; 각각의 개별 좌표의 일치 여부가 확인되는 단계; 및 확인 결과에 따라 공통 좌표계가 생성되는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for correcting a foot 3D scanning error and a method for generating a 3D foot model using the same. The foot 3D scanning error correction method includes setting the position of a laser and a camera; moving the laser and camera along a preset path; Detecting upper and lower displacements of the laser and the camera according to the movement; calibrating the position of the laser or camera according to the detection result; Setting each individual coordinate system according to the detected upper and lower displacements; checking whether each individual coordinate matches; and generating a common coordinate system according to the confirmation result.
Description
본 발명은 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법 및 그에 의한 족부 3D 모델 생성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for correcting a foot 3D scanning error and a method for generating a 3D foot model using the same.
사람의 발은 다양한 크기 및 형상을 가질 수 있고, 대량 생산이 되는 운동화 또는 이와 유사한 신발의 착용을 위하여 발의 크기에 적합한 규격화가 된 신발이 구매된다. 그러나 각 개인에 따라 발 또는 신체 구조가 다르고 이로 인하여 대량 생산이 되는 규격화가 된 신발은 다양한 문제를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 단점을 해결하기 위하여 맞춤형 신발이 주문 및 제작이 될 수 있지만 많은 비용이 요구되면서 적절한 공급처를 발견하기 어렵다는 문제점을 가진다. 다른 한편으로 규격화가 된 신발의 경우 새로운 패션 또는 구조를 가진 신발이 만들어지는 경우 사람에 의하여 직접 설계가 되어야하고 이후 그에 따른 금형이 만들어진 후 신발이 만들어질 수 있다. 이와 같은 경우 제조된 신발은 초기 단계에서 다양한 형상을 가지는 개인에게 적합하지 않을 수 있다. 이와 같은 단점을 해결하기 위하여 레이저와 같은 스캐너에 의하여 발의 형상을 스캐닝을 하여 획득된 데이터로부터 신발이 제조되는 기술이 이 분야에 공지되어 있다. 특허공개번호 10-2018-0029831은 족부의 3차원 모델을 생성하는 족부 스캔 장치 및 그의 족부 스캔 방법에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2019-0125023은 3D 스캔 데이터에 기초하는 신발 라스트 모델의 생성 방법 및 이를 위한 시스템에 대하여 개시한다. 족부의 3D 스캔 데이터의 획득을 위하여 스캐너로부터 정확한 3D 스캔 데이터가 획득될 필요가 있고, 3D 스캔 장치로부터 발생될 수 있는 오차가 미리 보정될 필요가 있다. 그러나 선행기술은 3D 스캔 데이터의 획득 과정에서 발생될 수 있는 오차를 미리 보정하여 족부 또는 발에 대한 정확한 3D 데이터가 획득될 수 있도록 하는 방법에 대하여 개시하지 않는다.Human feet can have various sizes and shapes, and standardized shoes suitable for the size of the foot are purchased for mass-produced sneakers or similar shoes. However, each individual has a different foot or body structure, and thus, standardized shoes that are mass-produced can cause various problems. In order to solve such a disadvantage, custom shoes can be ordered and manufactured, but it is difficult to find an appropriate supplier because a lot of cost is required. On the other hand, in the case of standardized shoes, when a shoe with a new fashion or structure is made, it must be designed directly by a person, and then the shoe can be made after a mold is made accordingly. In this case, manufactured shoes may not be suitable for individuals having various shapes at an early stage. In order to solve these disadvantages, a technique for manufacturing shoes from data obtained by scanning the shape of the foot by a scanner such as a laser is known in the art. Patent Publication No. 10-2018-0029831 discloses a foot scanning device for generating a 3D foot model and a foot scanning method thereof. In addition, Patent Publication No. 10-2019-0125023 discloses a method for generating a shoe last model based on 3D scan data and a system therefor. In order to acquire 3D scan data of the foot, accurate 3D scan data needs to be obtained from a scanner, and errors that may occur from a 3D scan device need to be corrected in advance. However, the prior art does not disclose a method for obtaining accurate 3D data of a foot or foot by correcting an error that may occur in the process of acquiring 3D scan data in advance.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.The present invention is to solve the problems of the prior art and has the following object.
본 발명의 목적은 신발의 제조를 위한 3D 스캔 데이터의 획득 과정에서 발생될 수 있는 오차를 미리 보정하여 족부의 형상과 일치하는 정확한 3D 스캔 데이터가 획득될 수 있도록 하는 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법 및 그에 의한 족부 3D 모델 생성 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a foot 3D scanning error correction method that enables accurate 3D scan data matching the shape of the foot to be obtained by pre-correcting errors that may occur in the process of acquiring 3D scan data for manufacturing shoes, and a method for correcting errors in 3D scanning of the foot accordingly It is to provide a method for generating a 3D model of the foot.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법은 레이저 및 카메라의 위치가 설정되는 단계; 레이저 및 카메라가 미리 설정된 경로를 따라 이동되는 단계; 이동에 따른 레이저 및 카메라의 상부 및 하부 변위가 탐지되는 단계; 탐지 결과에 따라 레이저 또는 카메라의 위치가 보정되는 단계; 탐지된 상부 및 하부의 변위에 따른 각각의 개별 좌표계가 설정되는 단계; 각각의 개별 좌표의 일치 여부가 확인되는 단계; 및 확인 결과에 따라 공통 좌표계가 생성되는 단계를 포함한다.According to a suitable embodiment of the present invention, a foot 3D scanning error correction method includes setting the position of a laser and a camera; moving the laser and camera along a preset path; Detecting upper and lower displacements of the laser and the camera according to the movement; calibrating the position of the laser or camera according to the detection result; Setting each individual coordinate system according to the detected upper and lower displacements; checking whether each individual coordinate matches; and generating a common coordinate system according to the confirmation result.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 레이저 및 카메라는 원주를 따라 이동하는 회전 이동 레이저 스캐너 및 선형으로 이동하는 선형 이동 레이저 스캐너로 이루어진다.According to another preferred embodiment of the present invention, the laser and camera consist of a circumferentially moving rotationally moving laser scanner and a linearly moving linearly moving laser scanner.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 레이저 또는 카메라의 위치의 보정은 연속적으로 형성된 다수 개의 다각 형상이 균일하게 배치된 격자 보정 유닛에서 이루어진다.According to another preferred embodiment of the present invention, the correction of the position of the laser or camera is performed in a grating correction unit in which a plurality of continuously formed polygonal shapes are uniformly arranged.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 족부 3D 모델 생성 방법은 레이저와 카메라로 이루어진 스캔 그룹의 회전 각도가 설정되는 단계; 설정된 회전 각도에서 레이저 및 카메라의 오차가 보정되는 단계; 다수 개의 레이저 스캔 그룹에 의하여 발 형상이 스캔되는 단계; 다수 개의 레이저 스캔 그룹에 대한 각각의 포인트 그룹이 산출되는 단계; 각각의 포인트 그룹의 공통 좌표가 설정되고, 각각의 포인트 그룹의 포인트 값에 기초하여 획득된 데이터가 정합이 되는 단계; 정합된 데이터가 메시 데이터로 변환되는 단계; 및 메시 데이터로부터 발의 3D 모델이 생성되는 단계를 포함한다. According to another preferred embodiment of the present invention, a method of generating a 3D foot model includes setting a rotation angle of a scan group composed of a laser and a camera; Correcting errors of the laser and the camera at the set rotation angle; scanning a foot shape by a plurality of laser scan groups; Calculating each point group for a plurality of laser scan groups; setting common coordinates of each point group, and matching data obtained based on point values of each point group; converting the matched data into mesh data; and generating a 3D model of the foot from the mesh data.
본 발명에 따른 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법은 레이저 스캐너 및 카메라에 의하여 3D 스캔 데이터가 획득되는 과정에서 발생될 수 있는 오차가 미리 보정이 되도록 한다. 이에 의하여 다양한 족부에 대한 정확한 3D 데이터가 획득되어 각 개인에게 적합한 맞춤형 신발의 제조가 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 오차 보정 방법은 개인 맞춤형 신발의 제조를 비롯하여 규격화된 신발의 제조에 적용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 족부 3D 모델 생성 방법은 예를 들어 키오스크 장치와 같은 주문 장치와 연동되어 신의 자동 주문 및 공급 시스템에 적용될 수 있다.The 3D foot scanning error correction method according to the present invention allows errors that may occur in the process of obtaining 3D scan data by a laser scanner and a camera to be corrected in advance. As a result, accurate 3D data for various foot parts are obtained, so that customized shoes suitable for each individual can be manufactured. The error correction method according to the present invention can be applied to the manufacture of standardized shoes as well as the manufacture of personalized shoes. In addition, the foot 3D model generation method according to the present invention can be applied to an automatic ordering and supplying system for shoes in conjunction with an ordering device such as a kiosk device, for example.
도 1은 본 발명에 따른 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 오차 보정 방법이 적용되는 3D 스캔 데이터 획득 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 오차 보정 방법에 적용되는 오차가 보정되는 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 족부 3D 모델 생성 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 족부 3D 모델 생성 방법이 적용되는 신발의 자동 주문을 위한 키오스크 시스템의 실시 예를 도시한 것이다. 1 illustrates an embodiment of a foot 3D scanning error correction method according to the present invention.
2 illustrates an embodiment of a 3D scan data acquisition device to which an error correction method according to the present invention is applied.
3 illustrates an embodiment of a method for correcting an error applied to an error correction method according to the present invention.
4 illustrates an embodiment of a method for generating a 3D foot model according to the present invention.
5 illustrates an embodiment of a kiosk system for automatically ordering shoes to which the method for generating a 3D foot model according to the present invention is applied.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. Below, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments presented in the accompanying drawings, but the embodiments are for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so repeated descriptions are not made unless necessary for understanding the invention, and well-known components are briefly described or omitted, but the present invention It should not be understood as being excluded from the embodiment of.
도 1은 본 발명에 따른 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법의 실시 예를 도시한 것이다.1 illustrates an embodiment of a foot 3D scanning error correction method according to the present invention.
도 1을 참조하면, 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법은 레이저 및 카메라의 위치가 설정되는 단계(P11); 레이저 및 카메라가 미리 설정된 경로를 따라 이동되는 단계(P12); 이동에 따른 레이저 및 카메라의 상부 및 하부 변위가 탐지되는 단계(P13); 탐지 결과에 따라 레이저 또는 카메라의 위치가 보정되는 단계(P14); 탐지된 상부 및 하부의 변위에 따른 각각의 개별 좌표계가 설정되는 단계(P15); 각각의 개별 좌표의 일치 여부가 확인되는 단계(P16); 및 확인 결과에 따라 공통 좌표계가 생성되는 단계(P17)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the 3D foot scanning error correction method includes setting positions of a laser and a camera (P11); moving the laser and the camera along a preset path (P12); Detecting upper and lower displacements of the laser and camera according to the movement (P13); Correcting the position of the laser or camera according to the detection result (P14); Setting each individual coordinate system according to the detected upper and lower displacements (P15); Checking whether each individual coordinate matches (P16); and generating a common coordinate system according to the confirmation result (P17).
적어도 하나의 레이저 스캐너에 의하여 발 형상이 스캔될 수 있고, 레이저 스캐너는 거리 측정을 위한 레이저 및 레이저의 위치를 확인하는 카메라를 포함할 수 있다. 다수 개의 레이저 스캐너가 배치되어 3D 모델이 만들어져야 하는 족부 또는 발의 스캔 데이터가 획득될 수 있다. 예를 들어 발을 중심으로 원주를 따라 이동되는 회전 이동 스캐너 및 발의 아래쪽에 위치하여 선형으로 이동하는 선형 이동 스캐너가 준비될 수 있고, 각각의 스캐너의 위치가 설정될 수 있다(P11). 레이저 스캐너는 레이저 및 카메라를 포함할 수 있고, 필요에 따라 위치 센서 또는 구동 수단과 같이 서로 다른 위치에서 발 형상을 탐지할 수 있는 다양한 수단을 포함할 수 있다. 레이저 스캐너는 발의 형상 및 이동 경로에 기초하여 위치가 설정될 수 있고, 이동 경로에 따른 위치가 설정되면 레이저 스캐너가 이동되면서 발의 서로 다른 부위를 측정할 수 있다(P12). 레이저 스캐너에서 레이저와 카메라가 함께 이동될 수 있고, 각각의 레이저 스캐너가 정해진 경로를 따라 이동하면서 발의 서로 다른 부위를 측정할 수 있다. 예를 들어 제1 레이저 스캐너에 의하여 발의 측면 부위 및 발등 부위가 탐지될 수 있고, 발의 아래쪽에 배치된 선형 이동 레이저 스캐너에 의하여 발바닥 및 측면 부위가 탐지될 수 있다. 각각의 레이저 스캐너의 이동에 의하여 3D 모델의 생성에 필요한 스캔 데이터가 획득될 수 있고(P13), 서로 다른 레이저 스캐너의 이동에 따른 위치 관계가 보정될 수 있다(P14). 위치 관계의 보정은 각각의 레이저 스캐너에서 레이저와 카메라 사이의 위치 관계, 레이저 스캐너의 이동 경로의 서로 다른 위치에서 레이저와 카메라 사이의 위치 관계 또는 서로 다른 레이저 스캐너 사이의 위치 관계를 포함한다. 원주 방향을 따라 또는 선형으로 이동되면서 각각의 레이저 스캐너에 배치된 레이저 스캐너와 카메라의 방향이 일치하는지 여부가 확인될 수 있다. 또한 원주를 따라 이동하는 레이저 스캐너와 선형으로 이동되는 레이저 스캐너 사이의 위치 관계가 확인되어 보정될 수 있다. 이와 같은 방법으로 레이저 스캐너의 위치 관계가 확인되어 보정되면(P14), 각각의 레이저 스캐너의 이동에 따른 좌표가 설정될 수 있다(P15). 각각의 레이저 스캐너에 대하여 이동 경로와 스캔 대상이 되는 발 부위의 서로 다른 위치에 대한 좌표가 설정될 수 있다. 각각의 레이저 스캐너에 대한 좌표가 설정되면(P15), 각각의 개별 좌표의 미리 결정된 확인 위치에서 좌표 값의 일치 여부가 확인될 수 있다(P16). 만약 미리 결정된 확인 위치에서 서로 다른 좌표계의 값으로 변환된 값이 일치하지 않으면 위치 관계의 보정에 오류가 있는 것으로 판단될 수 있다(NO). 이와 같은 경우 다시 각각의 레이저 스캐너에서 변위가 탐지되고(P13), 이에 기초하여 적어도 하나의 레이저 스캐너에서 위치 관계가 보정될 수 있다(P14). 이와 달리 확인 위치에서 서로 다른 좌표계의 값으로 산출된 값이 일치하면(YES), 공통 좌표계가 설정되고(P17), 각각의 레이저 스캐너에서 측정된 변위가 공통 좌표 값으로 변환될 수 있다. 그리고 이와 같이 변환된 각각의 레이저 스캐너의 좌표 값에 기초하여 3D 스캔 데이터가 생성되어 저장될 수 있다. 그리고 3D 스캔 데이터에 기초하여 신발의 형태에 따라 적절하게 보정이 이루어져 족부 3D 모델이 만들어질 수 있다. 3D 스캔 데이터의 생성을 위한 레이저 스캐너의 오차 보정은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. A foot shape may be scanned by at least one laser scanner, and the laser scanner may include a laser for measuring a distance and a camera for checking the position of the laser. A plurality of laser scanners may be deployed to obtain scan data of a foot or foot from which a 3D model is to be created. For example, a rotational movement scanner that moves along a circumference around the foot and a linear movement scanner that moves linearly at the lower part of the foot may be prepared, and the position of each scanner may be set (P11). The laser scanner may include a laser and a camera, and may include various means capable of detecting the shape of the foot at different positions, such as a position sensor or a driving means, if necessary. The position of the laser scanner can be set based on the shape of the foot and the movement path, and when the position along the movement path is set, the laser scanner can move and measure different parts of the foot (P12). In the laser scanner, the laser and the camera can be moved together, and each laser scanner can measure different parts of the foot while moving along a predetermined path. For example, the lateral part and the instep of the foot may be detected by the first laser scanner, and the sole and lateral part of the foot may be detected by the linear moving laser scanner disposed below the foot. Scan data necessary for generating a 3D model can be acquired by the movement of each laser scanner (P13), and positional relationships according to the movement of different laser scanners can be corrected (P14). Correction of the positional relationship includes a positional relationship between a laser and a camera in each laser scanner, a positional relationship between a laser and a camera at different positions in a moving path of a laser scanner, or a positional relationship between different laser scanners. While moving in a circumferential direction or linearly, it may be checked whether the directions of the laser scanner and the camera disposed in each laser scanner match. Also, the positional relationship between the circumferentially moving laser scanner and the linearly moving laser scanner can be checked and corrected. When the positional relationship of the laser scanners is confirmed and corrected in this way (P14), coordinates according to the movement of each laser scanner can be set (P15). For each laser scanner, coordinates for different positions of a moving path and a foot part to be scanned may be set. When the coordinates for each laser scanner are set (P15), whether or not the coordinate values match at a predetermined confirmation position of each individual coordinate can be checked (P16). If the values converted to the values of different coordinate systems at the predetermined confirmation position do not match, it may be determined that there is an error in the correction of the positional relationship (NO). In this case, the displacement is again detected in each laser scanner (P13), and based on this, the positional relationship may be corrected in at least one laser scanner (P14). On the other hand, if the values calculated from the values of the different coordinate systems coincide (YES) at the confirmation position, a common coordinate system is set (P17), and the displacements measured by each laser scanner can be converted into a common coordinate value. In addition, 3D scan data may be generated and stored based on the converted coordinate values of each laser scanner. In addition, based on the 3D scan data, appropriate correction is made according to the shape of the shoe, so that a 3D model of the foot can be created. Error correction of the laser scanner for generating 3D scan data may be performed in various ways and is not limited to the presented embodiment.
도 2는 본 발명에 따른 오차 보정 방법이 적용되는 3D 스캔 데이터 획득 장치의 실시 예를 도시한 것이다. 2 illustrates an embodiment of a 3D scan data acquisition device to which an error correction method according to the present invention is applied.
도 2를 참조하면, 스캔 대상이 되는 발(SM)이 스캔 장치에 위치될 수 있고, 예를 들어 유리와 같은 스캔 평면에 위치될 수 있다. 스캔 장치에 제1 레이저 스캐너 및 제2 레이저 스캐너가 배치될 수 있고, 제1, 2 스캐너는 각각 발(SM)을 중심으로 원주 방향 및 길이 방향을 따라 선형이 되는 제1, 2 이동 경로를 따라 이동될 수 있다. 제1, 2 이동 경로의 형성의 위하여 발(SM)을 중심으로 원주 방향을 따라 원형 이동 가이드(21) 및 길이 방향을 따라 선형 이동 가이드(25)가 배치될 수 있다. 원형 이동 가이드(21)는 예를 들어 발(SM)의 측면 부위를 따라 회전하거나, 측면 부위에 비하여 위쪽에서 발(SM)의 주위로 회전하도록 형성될 수 있다. 그리고 선형 이동 가이드(25)는 발(SM)의 아래쪽에서 발(SM)을 길이 방향으로 이등분을 하는 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 제1 레이저 스캐너 및 제2 레이저 스캐너는 각각 원형 이동 가이드(21) 및 선형 이동 가이드(25)를 따라 이동 가능한 제1, 2 캐리어(22, 26)에 배치될 수 있고, 제1, 2 캐리어(22, 26)에 레이저(23, 27) 및 카메라(24, 28)가 배치될 수 있다. 제어 모듈이 설치될 수 있고, 제어 모듈의 제어에 의하여 제1, 2 레이저 스캐너가 각각 원형 이동 가이드(21) 및 선형 이동 가이드(25)를 따라 이동되면서 발(SM)의 서로 다른 부위(P1, P2)에 대한 스캔 데이터가 획득될 수 있다. 제1, 2 위치 센서가 설치되어 제1, 2 캐리어(22, 26)의 위치가 탐지될 수 있고, 제1, 2 위치 센서에 의하여 제1, 2 캐리어(22, 26)가 정해진 위치에 있는지 여부가 탐지될 수 있다. 적어도 하나의 샘플 탐지 센서가 설치되어 제1, 2 레이저 스캐너의 작동 과정에서 발(SM)의 위치 변화가 탐지될 수 있다. 샘플 탐지 센서에 의하여 스캔 과정에서 발(SM)의 방향 또는 위치 변화가 탐지될 수 있고, 탐지 결과가 제어 모듈로 전송될 수 있다. 샘플 탐지 센서는 제1, 2 캐리어(22, 26)의 위치 변화에 연동되어 작동될 수 있고, 예를 들어 캐리어의 위치 변화에 따라 방향 또는 위치 변화가 발생되었는지 여부가 탐지될 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 제1, 2 레이저 스캐너에 의한 스캔이 이루어지기 전 미리 오차 보정이 이루어질 수 있고, 각각의 위치에서 오차가 탐지되어 저장되거나, 오차가 측정 과정에서 수정될 수 있다. 예를 들어 특정 위치에서 카메라 또는 레이저의 방향 오차가 조절될 수 있고, 이동 스케일이 조절될 수 있다. 각각의 레이저 스캐너의 구조에 따라 오차 보정이 적절한 방법으로 이루어질 수 있다. 아래에서 제1, 2 레이저 스캐너의 이동 경로에서 발생 가능한 오차의 측정 방법에 대하여 설명된다.Referring to FIG. 2 , a foot SM to be scanned may be positioned on a scanning device, and may be positioned on a scanning plane, such as glass, for example. A first laser scanner and a second laser scanner may be disposed in the scanning device, and the first and second scanners follow the first and second moving paths that are linear along the circumferential direction and the longitudinal direction with the foot SM as a center, respectively. can be moved In order to form the first and second movement paths, a
도 3은 본 발명에 따른 오차 보정 방법에 적용되는 오차가 보정되는 방법의 실시 예를 도시한 것이다.3 illustrates an embodiment of a method for correcting an error applied to an error correction method according to the present invention.
도 3을 참조하면, 레이저 또는 카메라의 위치의 보정은 연속적으로 형성된 다수 개의 다각 형상이 균일하게 배치된 격자 보정 유닛(31)에서 이루어질 수 있다. 도 3의 (가)를 참조하면, 레이저에 의하여 레이저 광(L1)이 격자 보정 유닛(31)의 정해진 경로를 따라 유도될 수 있고, 카메라에 의하여 레이저 광(L1)의 이미지가 획득될 수 있다. 격자 보정 유닛(31)은 예를 들어 체스 판과 같은 형상을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않고 레이저 광(L)의 방향을 결정할 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다. 격자 보정 유닛(31)은 동일 크기를 가지는 정사각형이 균일하게 배치되면서 서로 다른 적어도 두 개의 색상이 이웃하는 격자와 구별되도록 채색될 수 있다. 그리고 레이저 광(L)이 격자의 모서리(corner)에서 검출되는 위치를 탐지하여 위에서 설명된 원형 이동 가이드 또는 선형 이동 가이드의 각각의 위치에서 레이저와 카메라의 상대적인 위치가 확인될 수 있다. 격자 보정 유닛(31)이 위치 탐지를 위한 수단으로 사용되는 다른 이점은 구동 수단이 되는 모터의 스텝 단위로 작동하면서 레이저 스캐너의 위치 변화가 산출될 수 있다. 도 3의 (나)와 같이 이동 가이드의 서로 다른 위치에서 레이저 광(L1 내지 LN)의 격자 보정 유닛(31)에서 경로를 탐지하고, 정해진 격자에서 모서리를 지나는 위치를 검출하여 모터의 스텝 당 위치가 탐지될 수 있다. 또는 각각의 레이저 스캐너에 설치된 회전 탐지 센서와 이동 탐지 센서와 탐지 값과 대비되어 작동 오차가 산출될 수 있다. 도 3의 (다)에 도시된 것처럼 격자 보정 유닛(31)은 회전 이동 레이저 스캐너와 선형 이동 레이저 스캐너의 상대적인 위치를 탐지하는 수단이 될 수 있다. 예를 들어 회전 이동 레이저 스캐너 및 선형 이동 레이저 스캐너는 미리 결정된 상대적인 위치로 이동될 수 있고, 각각의 위치에서 회전 이동 레이저 스캐너에 의한 레이저 광(UL1 내지 ULK)와 선형 이동 레이저 스캐너에 의한 레이저 광(LL1 내지 LLK)의 격자 보정 유닛(31)에서 경로를 탐지하여 상대적인 오차가 탐지될 수 있다. 이와 같이 격자 보정 유닛(31) 또는 이와 유사한 구조를 가지는 보정 수단에 의하여 레이저 스캐너의 위치 변화에 따른 오차가 탐지되어 스캔 데이터에 적용되거나, 미리 오차 보정이 될 수 있다. 아래에서 이와 같은 오차 보정에 의한 족부 3D 모델의 생성 과정에 대하여 설명된다. Referring to FIG. 3 , position correction of a laser or a camera may be performed in a
도 4는 본 발명에 따른 족부 3D 모델 생성 방법의 실시 예를 도시한 것이다.4 illustrates an embodiment of a method for generating a 3D foot model according to the present invention.
도 4를 참조하면, 족부 3D 모델 생성 방법은 레이저와 카메라로 이루어진 스캔 그룹의 회전 각도가 설정되는 단계(P41); 설정된 회전 각도에서 레이저 및 카메라의 오차가 보정되는 단계(P42); 다수 개의 레이저 스캔 그룹에 의하여 발 형상이 스캔되는 단계(P43); 다수 개의 레이저 스캔 그룹에 대한 각각의 포인트 그룹이 산출되는 단계(P44); 각각의 포인트 그룹의 공통 좌표가 설정되고, 각각의 포인트 그룹의 포인트 값에 기초하여 획득된 데이터가 정합이 되는 단계(P45); 정합된 데이터가 메시 데이터로 변환되는 단계(P46); 및 메시 데이터로부터 발의 3D 모델이 생성되는 단계(P47)를 포함한다. Referring to FIG. 4 , the method of generating a 3D foot model includes setting a rotation angle of a scan group composed of a laser and a camera (P41); Correcting errors of the laser and the camera at the set rotation angle (P42); Scanning a foot shape by a plurality of laser scan groups (P43); calculating each point group for a plurality of laser scan groups (P44); Common coordinates of each point group are set, and data acquired based on the point values of each point group are matched (P45); Converting matched data into mesh data (P46); and generating a 3D model of the foot from the mesh data (P47).
적어도 두 개의 레이저 스캐너가 준비될 수 있고, 각각의 레이저 스캐너는 발을 기준으로 서로 다른 방향을 따라 이동될 수 있다. 위에서 설명된 것처럼 회전 이동 레이저 스캐너와 선형 이동 레이저 스캐너가 스캔 데이터의 획득을 위하여 준비될 수 있다. 발의 측면 부위와 발의 위쪽 부위의 스캔을 위한 회전 이동 레이저 스캐너는 발의 주위에 형성된 회전 이동 경로를 따라 이동될 수 있다. 회전 이동 레이저 스캐너의 회전 이동 경로를 따른 회전 각도가 설정될 수 있고, 회전 이동 레이저 스캐너의 회전 각도에 따라 선형 이동 레이저 스캐너의 선형 이동 거리가 설정될 수 있다(P41). 회전각 및 이동 거리가 설정되면 회전 이동 경로 및 선형 이동 경로에서 회전각 및 이동 거리에 따른 오차가 탐지되어 보정될 수 있다(P42). 레이저 스캐너에 설치된 레이저와 카메라의 위치 보정 및 레이저 스캐너 사이의 위치 보정은 위에서 설명된 방법에 따라 이루어질 수 있다. 레이저 스캐너의 서로 다른 위치에서 위치 보정이 완료되거나, 발생 가능한 오차가 저장되면(P42), 각각의 레이저 스캐너가 이동 경로를 따라 이동되면서 발에 대한 스캔 데이터가 획득될 수 있다(P43). 예를 들어 회전 이동 레이저 스캐너에 의하여 발의 위쪽 부위 및 측면 부위가 스캔이 되고, 선형 이동 레이저 스캐너에 의하여 측면 부위 및 발의 아래쪽 부위가 스캔이 될 수 있다. 회전 이동 스캐너와 선형 이동 레이저 스캐너는 공통 스캔 부위를 가질 수 있고, 회전 이동 레이저 스캐너와 선형 이동 레이저 스캐너에 의하여 각각의 스캔 부위의 레이저 포인트가 선택되어 예를 들어 거리와 같은 측정값이 산출될 수 있다(P44). 각각의 레이저 스캐너에 의하여 발의 형상에 따른 스캔 데이터가 획득될 수 있고, 예를 들어 공통 측정 부위에 해당하는 측면 부위를 기준으로 정합이 되어 발의 형상에 따른 발 부위의 전체에 대한 스캔 데이터가 획득될 수 있다(P45). 이와 같은 방법은 회전 이동 스캔 데이터와 선형 이동 스캔 데이터의 정합 데이터가 생성되면 메시 데이터로 변환될 수 있다(P46). 메시 데이터는 예를 들어 발의 형상에 대하여 서로 다른 방향을 가지는 점을 결정하는 방법으로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다양한 방법으로 3차원 정합 스캔 데이터로부터 메시 데이터가 생성되면(P46), 메시 데이터가 연결되어 발의 3D 모델이 생성될 수 있다(P47). 그리고 이와 같이 만들어진 3D 모델에 의하여 맞춤형 신발이 제작될 수 있다. 3D 모델은 다양한 방법으로 생성될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 예를 들어 3D 모델은 키오스크 시스템과 연동되어 자동 신발 시스템을 형성할 수 있다. At least two laser scanners may be prepared, and each laser scanner may be moved along a different direction relative to the foot. As described above, a rotational movement laser scanner and a linear movement laser scanner may be prepared for acquisition of scan data. The rotational motion laser scanner for scanning the lateral area of the foot and the upper area of the foot may be moved along a rotational motion path formed around the foot. A rotation angle along a rotational movement path of the rotational movement laser scanner may be set, and a linear movement distance of the linear movement laser scanner may be set according to the rotational angle of the rotational movement laser scanner (P41). When the rotation angle and the movement distance are set, errors according to the rotation angle and the movement distance may be detected and corrected in the rotational movement path and the linear movement path (P42). Position calibration of the laser installed in the laser scanner and the camera and position calibration between the laser scanners may be performed according to the method described above. When position correction is completed at different locations of the laser scanner or possible errors are stored (P42), scan data for the foot may be acquired while each laser scanner is moved along the movement path (P43). For example, the upper part and the side part of the foot may be scanned by the rotary motion laser scanner, and the side part and the lower part of the foot may be scanned by the linear motion laser scanner. The rotary motion scanner and the linear motion laser scanner may have a common scanning area, and a laser point of each scanning area is selected by the rotational motion laser scanner and the linear motion laser scanner to calculate a measured value such as a distance. Yes (P44). Scan data according to the shape of the foot may be obtained by each laser scanner, and for example, scan data for the entire foot part according to the shape of the foot may be obtained by matching the side part corresponding to the common measurement part as a standard. It can (P45). In this method, when matching data of rotational scan data and linear scan data is generated, it can be converted into mesh data (P46). The mesh data may be created by, for example, a method of determining points having different directions with respect to the shape of the foot, but is not limited thereto. When mesh data is generated from the 3D registration scan data in various ways (P46), the mesh data may be connected to generate a 3D model of the foot (P47). In addition, customized shoes can be manufactured by the 3D model created in this way. The 3D model can be created in a variety of ways and is not limited to the presented embodiment. For example, a 3D model can be linked with a kiosk system to form an automated shoe system.
도 5는 본 발명에 따른 족부 3D 모델 생성 방법이 적용되는 신발의 자동 주문을 위한 키오스크 시스템의 실시 예를 도시한 것이다. 5 illustrates an embodiment of a kiosk system for automatically ordering shoes to which the method for generating a 3D foot model according to the present invention is applied.
도 5를 참조하면, 키오스크 장치(51)와 스캐너 장치(52)가 연동되어 작동될 수 있고, 키오스크 장치(51)는 예를 들어 지면에 고정되는 베이스(511); 베이스(511)의 위쪽에 형성된 수용 공간(512); 및 수용 공간(512)의 위쪽에 배치된 디스플레이 유닛(513)으로 이루어질 수 있다. 키오스크 장치(51)는 수직 방향으로 연장되는 설치 프레임(51)을 포함할 수 있고, 수용 공간(512)의 내부에 작동을 위한 제어 모듈, 통신 모듈 또는 그래픽 모듈과 같은 다양한 수단이 배치될 수 있다. 스캐너 장치(52)는 지면에 고정 가능한 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 하나의 발이 스캔이 되도록 스캔 입구(522)가 형성된 스캐너(521) 및 스캐너(521)의 측면에 결합된 균형 유닛(523)을 포함할 수 있다. 균형 유닛(523)에 스캔이 되지 않는 발이 위치하면서 스캔이 되는 발이 스캔 입구(522)를 통하여 스캐너(521)의 내부로 투입될 수 있다. 스캐너 장치(52)의 작동이 디스플레이 유닛(513)에 표시될 수 있고, 디스플레이 유닛(513)에 스캔 과정이 표시될 수 있다. 사용자는 키오스크 장치(51)의 디스플레이 유닛(513)에 스캐너 장치(52)의 작동에 필요한 사항을 입력할 수 있고, 키오스크 장치(51)은 관리 서버(53)와 통신하여 스캐너 장치(52)의 사용을 승인할 수 있다. 스캐너 장치(52)는 위에서 설명된 스캔 수단을 가질 수 있고, 스캐너 장치(52)에 의하여 사용자의 발에 대한 3D 스캔 데이터가 획득되면 키오스크 장치(51)에 저장되고, 이와 함께 관리 서버(53)로 전송되어 신발의 제조를 위한 데이터로 활용될 수 있다. 다양한 구조를 가지는 키오스크 장치(51)가 스캐너 장치(52)와 연동되어 신발 제조 시스템을 형성할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 5 , the
본 발명에 따른 족부 3D 스캐닝 오차 보정 방법은 레이저 스캐너 및 카메라에 의하여 3D 스캔 데이터가 획득되는 과정에서 데이터의 획득과정에서 발생될 수 있는 오차가 미리 보정이 되도록 한다. 이에 의하여 다양한 족부에 대한 정확한 3D 데이터가 획득되어 각 개인에게 적합한 맞춤형 신발의 제조가 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 오차 보정 방법은 개인 맞춤형 신발의 제조를 비롯하여 규격화된 신발의 제조에 적용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 족부 3D 모델 생성 방법은 예를 들어 키오스크 장치와 같은 주문 장치와 연동되어 신의 자동 주문 및 공급 시스템에 적용될 수 있다. The method for correcting errors in foot 3D scanning according to the present invention allows errors that may occur in the process of acquiring 3D scan data to be corrected in advance in the process of acquiring 3D scan data by a laser scanner and a camera. As a result, accurate 3D data for various foot parts are obtained, so that customized shoes suitable for each individual can be manufactured. The error correction method according to the present invention can be applied to the manufacture of standardized shoes as well as the manufacture of personalized shoes. In addition, the foot 3D model generation method according to the present invention can be applied to an automatic ordering and supplying system for shoes in conjunction with an ordering device such as a kiosk device, for example.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. Although the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments above, those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. . The present invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended below.
21, 25: 이동 가이드 22, 26: 캐리어
23, 27: 레이저 24, 28: 카메라
31: 격자 보정 유닛21, 25:
23, 27:
31: grating correction unit
Claims (1)
설정된 회전 각도 및 이동 거리에서 회전 이동 레이저 스캐너 및 선형 이동 레이저 스캐너의 각각의 레이저 및 카메라의 위치 오차 및 회전 이동 레이저 스캐너 및 선형 이동 레이저 스캐너 사이의 위치 오차가 보정되는 단계;
회전 이동 레이저 스캐너 및 선형 이동 레이저 스캐너에 의하여 발 형상이 스캔되는 단계;
회전 이동 레이저 스캐너 및 선형 이동 레이저 스캐너에 대한 각각의 포인트 그룹이 산출되는 단계;
각각의 포인트 그룹의 공통 좌표가 설정되고, 각각의 포인트 그룹의 포인트 값에 기초하여 획득된 데이터가 정합이 되는 단계;
정합된 데이터가 메시 데이터로 변환되는 단계; 및
메시 데이터로부터 발의 3D 모델이 생성되는 단계를 포함하고,
위치 오차가 보정되는 단계는 회전 이동 레이저 스캐너 및 선형 이동 레이저 스캐너는 미리 결정된 상대적인 위치로 이동될 수 있고, 각각의 위치에서 회전 이동 레이저 스캐너에 의한 레이저 광(UL1 내지 ULK)과 선형 이동 레이저 스캐너에 의한 레이저 광(LL1 내지 LLK)의 격자 보정 유닛(31)에서 경로를 탐지하여 상대적인 오차가 탐지되고,
정합이 되는 단계는 회전 이동 레이저 스캐너 및 선형 이동 레이저 스캐너의 공통 측정 부위에 해당하는 측면 부위를 기준으로 정합이 되어 발의 형상에 따른 발 부위의 전체에 대한 스캔 데이터가 형성되는 단계를 포함하고,
지면에 고정 가능한 구조를 가지고 사용자의 발이 스캔이 되도록 스캔 입구(522)가 형성된 스캐너(521) 및 스캐너(521)의 측면에 결합된 균형 유닛(523)을 포함하는 스캐너 장치(52); 및 스캐너 장치(52)가 연동되어 작동되는 키오스크 장치(51)에 의하여 상기 단계들이 수행되고, 키오스크 장치(51)는 지면에 고정되는 베이스(511); 베이스(511)의 위쪽에 형성되고 내부에 작동을 위한 제어 모듈, 통신 모듈 및 그래픽 모듈이 배치된 수용 공간(512); 및 수용 공간(512)의 위쪽에 배치되고 스캐너 장치(52)의 작동 및 스캔 과정이 표시되고 사용자가 스캐너 장치(52)의 작동에 필요한 사항을 입력하도록 형성된 디스플레이 유닛(513)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 족부 3D 모델 생성 방법.To scan the lateral part of the foot and the upper part of the foot, the rotation angle along the rotational movement path of the rotational movement laser scanner including the laser and the camera moving along the rotational movement path formed around the foot is set, and the scanning of the sole and side region of the foot is set. Setting a linear movement distance of a linear movement laser scanner including a laser and a camera located on the lower part of the foot and moving linearly according to a rotation angle of the rotational movement laser scanner;
Correcting position errors of each laser and camera of the rotational movement laser scanner and the linear movement laser scanner and position errors between the rotational movement laser scanner and the linear movement laser scanner at the set rotation angle and movement distance;
scanning a foot shape by means of a rotational movement laser scanner and a linear movement laser scanner;
Calculating each point group for the rotational movement laser scanner and the linear movement laser scanner;
setting common coordinates of each point group, and matching data obtained based on point values of each point group;
converting the matched data into mesh data; and
Generating a 3D model of the foot from the mesh data;
In the step of correcting the positional error, the rotational movement laser scanner and the linear movement laser scanner may be moved to a predetermined relative position, and at each position, the laser light (UL1 to ULK) by the rotational movement laser scanner and the linear movement laser scanner relative errors are detected by detecting paths in the grating correction unit 31 of the laser lights LL1 to LLK by
The matching step includes forming scan data for the entire foot part according to the shape of the foot by being matched based on the side part corresponding to the common measurement part of the rotational movement laser scanner and the linear movement laser scanner,
A scanner device 52 having a structure fixable to the ground and including a scanner 521 having a scan inlet 522 so that a user's foot is scanned and a balance unit 523 coupled to a side of the scanner 521; and the above steps are performed by a kiosk device 51 in which the scanner device 52 is interlocked and operated, and the kiosk device 51 includes a base 511 fixed to the ground; An accommodation space 512 formed above the base 511 and in which a control module for operation, a communication module, and a graphic module are disposed; and a display unit 513 disposed above the accommodation space 512, displaying the operation and scanning process of the scanner device 52, and allowing a user to input information required for the operation of the scanner device 52. How to create a 3D model of a foot.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |