KR102576494B1 - 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 관한 것으로서, 특히, 내부 공간이 형성된 고정 케이스, 상기 고정 케이스의 내부에 구비되고, 카메라를 포함하는 3차원 스캐너를 보정하기 위하여 마련된 패턴 플레이트, 상기 카메라가 상기 패턴 플레이트를 향하도록 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되고, 상기 3차원 스캐너가 회전 이동 및 상하 이동 중 적어도 하나로 이동할 수 있도록 움직이는 무빙 케이스 및 상기 무빙 케이스 및 상기 패턴 플레이트 중 적어도 하나를 이동시키도록 구동력을 제공하는 무빙 구동부를 포함함으로써, 캘리브레이션의 신뢰도 및 사용자 편의성을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들{CALIBRATION CRADLE FOR THREE DIMENSIONAL SCANNER}

본 발명은 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 3차원 스캐너의 캘리브레이션 정확도를 향상시키고, 캘리브레이션 수행 시 사용자 편의성을 향상시킬 수 있는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 관한 것이다.

구강 스캐너는, 일련의 스캐닝 시퀀스(Scanning Sequence)를 통해 대상 물체에 대한 다수의 광학 이미지를 획득하고, 이들을 이용하여 대상 물체에 대한 3차원 모델 데이터를 생성하는 3차원 스캐너의 일종이다. 구강 스캐너는 이러한 3차원 스캐너 중에서 신체 일부, 특히 치아와 잇몸 등 구강 내부의 구조물에 대한 일련의 광학 이미지를 획득하기에 적합하도록 구성된 장치를 말한다.

여기서, 구강 스캐너는, 위생상의 목적으로 구강 스캐너의 일부(예컨대 반사 부재가 구비된 프로브 팁 또는 팁 케이스)를 교체 사용 가능하도록 구비될 수 있다.

정확한 3차원 모델 데이터 획득을 위해서는 구강 스캐너에 대한 오차 보정 작업, 즉 캘리브레이션(calibration)이 수시로 요구된다. 이와 같은 이유로 구강 스캐너에는 별도의 액세서리(accessory)로 캘리브레이션 툴(tool)이 제공되는 것이 일반적이다.

그러나, 종래의 구강 스캐너의 경우, 상술한 바와 같이, 교체 가능하게 구비된 프로브 팁(또는 팁 케이스)을 포함하는 스캐너의 광경로를 모두 캘리브레이션 툴에 형성된 수용부 내측으로 수용되도록 하여 캘리브레이션을 수행함에 따라, 프로브 팁(또는 팁 케이스)의 내부에 구비된 광학 부재에 의하여 반전 현상이 발생하기 때문에 캘리브레이션의 정확도가 저하되는 문제점이 있다. 아울러, 프로브 팁(또는 팁 케이스)의 광학 부재에 김서림 또는 물 때 등의 이물질이 개재된 경우에도 캘리브레이션의 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 사용자가 캘리브레이션 수행 시 필수적으로 마련된 패턴 플레이트를 다양한 거리 및 다양한 각도로 수동 조작하여야 하는 바, 캘리브레이션 정확도를 보장하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 3차원 스캐너의 보다 정확한 캘리브레이션 수행을 위해 광학 부재가 포함된 팁 케이스를 제거한 상태로 캘리브레이션 크래들에 삽입 및 안착할 수 있는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은, 3차원 스캐너의 보다 정확한 캘리브레이션 수행 및 사용자 편의성을 향상시키기 위해 3차원 스캐너가 삽입 및 안착되면 자동으로 패턴 플레이트가 이동되도록 구비되는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들은, 내부 공간이 형성된 고정 케이스, 상기 고정 케이스의 내부에 구비되고, 카메라를 포함하는 3차원 스캐너를 보정하기 위하여 마련된 패턴 플레이트, 상기 카메라가 상기 패턴 플레이트를 향하도록 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되고, 상기 3차원 스캐너가 회전 이동 및 상하 이동 중 적어도 하나가 이동하도록 움직이는 무빙 케이스 및 상기 무빙 케이스 및 상기 패턴 플레이트 중 적어도 하나를 이동시키도록 구동력을 제공하는 무빙 구동부를 포함한다.

여기서, 상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 상하 이동되고, 상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 배치되며, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전되고, 상기 무빙 케이스 또는 상기 패턴 플레이트가 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트의 회전축 사이의 각도는 유지될 수 있다.

또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 무빙 케이스를 상하 이동시키는 케이스 무빙부 및 상기 패턴 플레이트를 회전 이동시키는 패턴 무빙부를 포함하고, 상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부가 정지하면, 캘리브레이션 수행을 위한 상기 카메라가 작동하고, 상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부 중 적어도 하나가 이동할 수 있다.

또한, 상기 케이스 무빙부는, 상기 무빙 케이스의 내부에 상기 무빙 케이스와 연결되도록 수평 방향으로 구비된 무빙 패널을 관통하는 케이스 구동 모터, 및 상기 무빙 패널의 상하 이동을 가이드하는 적어도 하나의 패널 가이드부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정 케이스의 내부에는, 상기 무빙 케이스의 상하 이동을 감지하는 상하 무빙 감지부 및 상기 패턴 플레이트의 회전을 감지하는 패턴 회전 감지부 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있다.

또한, 상기 무빙 케이스의 상면부에는 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 안착되는 안착부가 구비되고, 상기 안착부에 인접하는 상기 무빙 케이스에는 상기 3차원 스캐너의 안착을 감지하는 마운팅 센서가 구비될 수 있다.

또한, 상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전 이동 및 상하 이동되고, 상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 배치 고정될 수 있다.

또한, 상기 무빙 케이스가 회전 이동 및 상하 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트 사이의 각도는 유지될 수 있다.

또한, 상기 무빙 케이스는 상기 고정 케이스의 내주면에 접하도록 내측에 구비되고, 상기 무빙 구동부는, 상기 무빙 케이스를 향하여 수직 연장된 회전축을 가지는 케이스 구동 모터 및 상기 고정 케이스를 관통하여 상기 무빙 케이스의 외주면에 형성된 나선 홈에 선단부가 삽입되어 상기 무빙 케이스의 회전 이동을 가이드하는 가이드 부재를 포함하고, 상기 나선 홈은, 상기 무빙 케이스가 회전 이동과 상하 이동을 동시에 할 수 있도록 상기 무빙 케이스의 외주면을 따라 나선 형태로 둘러싸도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 케이스 구동 모터의 회전축에 연결되어 연동 회전되는 스퍼 기어 및 상기 무빙 케이스의 내주면에 형성되고, 상기 스퍼 기어와 치합되는 스퍼 내치 기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 케이스 구동 모터의 회전축 선단에 구비된 구동 풀리, 상기 케이스 구동 모터의 회전축과 평행되게 배치된 스퍼 기어, 상기 스퍼 기어의 회전축과 동축으로 연결된 종동 풀리 및 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리에 감겨 치합 회전되는 연결 벨트를 포함하며, 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리 및 상기 연결 벨트는, 상호 기어 치합되는 형태로 구비될 수 있다.

또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 고정 케이스에 구비된 충전형 배터리로부터 전원을 공급받아 작동되고, 상기 충전형 배터리는, 무선 또는 유선으로 충전 가능할 수 있다.

또한, 상기 3차원 스캐너는 광이 출사되는 광 프로젝터를 포함하고, 상기 광 프로젝터로부터 출사된 광은 굴절없이 상기 패턴 플레이트로 직접 조사될 수 있다.

또한, 상기 무빙 케이스에 상기 3차원 스캐너가 삽입될 때, 상기 광을 굴절시키는 광학 부재가 포함된 팁 케이스가 제거된 상태로 삽입될 경우, 캘리브레이션 수행을 위한 상기 3차원 스캐너의 초기 위치는, 상기 카메라와 상기 제거된 팁 케이스의 상기 광학 부재 사이의 거리에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 실시예들에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 환자의 구강 내로 유입되는 팁 케이스 부위를 3차원 스캐너로부터 탈거한 후 캘리브레이션 크래들을 통해 캘리브레이션을 수행함으로써 이물질 및 광학 부재에 의한 캘리브레이션의 정확도 저하를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

둘째, 캘리브레이션을 위해 제거된 3차원 스캐너의 광학 부재와 측정 대상 물체 사이의 이격거리를 고려한 패턴 플레이트의 직선 왕복 이동 거리를 설정함으로써 캘리브레이션 신뢰도를 향상시키는 효과를 가진다.

셋째, 크래들 본체에 3차원 스캐너가 삽입 및 안착되면 상대적으로 패턴 플레이트가 직선 왕복 이동 및/또는 회전 이동되도록 구비됨으로서 사용자 편의성을 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 적용되는 3차원 스캐너의 일예를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 분해 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고,
도 4는 도 3의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 작용 효과를 나타낸 단면도이고,
도 6은 도 3의 절개 사시도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고,
도 8은 도 7의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며,
도 9는 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 일예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이고,
도 10은 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 다른 예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 직선 왕복 이동 설계의 일예를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 적용되는 3차원 스캐너의 일예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

먼저, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100)에 적용 대상인 3차원 스캐너(1)의 일예를 참조된 도면을 통하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 적용되는 3차원 스캐너(1)는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 본체 케이스(10) 및 본체 케이스(10)에 결합될 수 있는 팁 케이스(14)를 포함할 수 있다.

본체 케이스(10)의 내부에는, 카메라(20)가 배치될 수 있다. 팁 케이스(14)에는 일단부를 통해 화상이 광의 형태로 내부로 유입되도록 개구된 개구부(16)가 구비될 수 있다. 개구부(16)는, 외부의 광이 팁 케이스(14)의 내부로 유입되는 입구일 수 있다. 개구부(16)를 통하여 입사된 광은 카메라(20)를 투과하게 된다. 카메라(20)를 투과한 광은 후술하는 이미징 보드(31a,32a)에 구비된 이미징 센서(31b,32b)를 통해 화상이 촬영된다.

카메라(20)는, 구체적으로 도시되지 않았지만, 화상에 대하여 초점 조절이 가능한 적어도 2 이상의 투과 렌즈를 포함할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 예는, 카메라(20)를 투과한 광을 각각 이미징 처리하는 이미징 센서(31b,32b)를 가진 이미징 보드(31a,32a)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 예는, 카메라(20)의 작동을 제어하기 위한 전장부품이 실장된 카메라 제어 보드 및 스캐닝된 이미지를 처리하기 위한 전장부품이 실장된 스캐닝 제어 보드를 더 포함할 수 있다.

본체 케이스(10)는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 상술한 카메라(20), 이미징 보드(31a,32a), 카메라 제어 보드(미도시) 및 스캐닝 제어 보드(미도시)와 같은 다수의 전장부품이 내장되도록 소정 공간을 제공하는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 본체 케이스(10)는, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 다수의 전장부품들이 내장되는 소정 공간이 형성된 로워 케이스(12)와, 로워 케이스(12)의 상측에 구비되되, 로워 케이스(12)에 착탈 가능하게 결합되어 상기 구성들을 커버하는 어퍼 케이스(13)를 포함할 수 있다.

개구부(16)를 통해 본체 케이스(10) 내부로 입사되는 광은 입사 광을 의미하고, 본체 케이스(10) 내부에서 개구부(16)를 통해 출사되는 광은, 출사 광으로써, 후술하는 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 조사 광을 의미한다.

팁 케이스(14)의 내부 구조는, 상기 입사 광과 출사 광이 용이하게 본체 케이스(10)의 내외부로 조사되는 광 가이드 구조로 형성될 수 있다. 아울러, 개구부(16)는, 팁 케이스(14)의 길이 방향에 대하여 직교되는 일측 방향으로 개구되게 형성되고, 개구부(16)에는, 후술하는 광학 부재(60)가 배치될 수 있다.

본체 케이스(10)의 전단과 팁 케이스(14)의 후단 사이에는, 도 2에 참조된 바와 같이, 연결 블록(18)이 더 구비될 수 있다. 연결 블록(18)은, 후술하는 크래들 본체의 내부로 삽입되어 거치됨으로써 안정적인 캘리브레이션 수행이 가능하도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 도 2에 참조된 바와 같이, 본체 케이스(10)의 내부에 배치되고, 팁 케이스(14)의 일단부에 형성된 개구부(16)를 통하여 출사 광을 조사하는 광 프로젝터(70)를 더 포함할 수 있다.

광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사 광은 팁 케이스(14)의 광학 부재(60)를 통해 굴절되어 측정 대상 물체로 출사되고, 이와 동시에 측정 대상 물체에 반사된 출사 광은 입사 광 형태로 팁 케이스(14)의 광학 부재(60)를 통해 입사되어 본체 케이스(10)의 내부에 구비된 카메라(20)를 통과하여 이미징 보드(31a,32a)의 이미징 센서(31b,32b)에 의하여 이미지 처리된다. 여기서, 팁 케이스(14)에 구비된 광학 부재(60)는 프리즘 또는 미러(mirror, 거울) 중 어느 하나로 구비될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고, 도 4는 도 3의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 작용 효과를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 3의 절개 사시도이다.

본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 3차원 스캐너 전용 캘리브레이션 크래들에 관한 것이다. 특히, 본 실시예에서의 캘리브레이션 크래들(100A)을 통해 캘리브레이션이 수행되는 3차원 스캐너(1)는, 사용자에 의하여 자유롭게 휴대 가능하고, 환자의 구강 내부로 팁 케이스(14)의 전단부가 삽입되어 팁 케이스(14)의 내부에 구비된 광학 부재(60)를 통하여 스캐닝을 수행하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상술한 3차원 스캐너(1)의 일 예에 있어서 광학 부재(60)는 환자의 좁은 구강 내부를 용이하게 스캐닝하기 위해서, 광 프로젝터(70)에 의한 출사 광과 이로부터 반사되는 반사 광 형태의 입사 광을 굴절시켜 용이하게 스캐닝이 가능하도록 구비된 것이다. 그러나, 3차원 스캐너(1)를 이용한 환자의 구강 스캐닝 시 환자의 구강 습기와 같은 이물질이 광학 부재(60)에 부착되는 경우, 정확한 캘리브레이션 수행이 불가능할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 광학 부재(60)의 부정적 영향을 최소화하기 위하여, 광학 부재(60)가 포함된 팁 케이스(14)가 분리된 상태의 3차원 스캐너(1)만을 위한 전용 크래들(100A)을 제공한다.

본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 내부 공간이 형성된 고정 케이스(110)와, 고정 케이스(110)의 상부에 결합되되, 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 또는 상하 방향으로 이동되도록 구비되고, 고정 케이스(110)와의 사이에 암실을 형성하는 무빙 케이스(120)를 포함한다.

여기서, 무빙 케이스(120)의 상부에는, 광학 부재(60)를 포함하는 팁 케이스(14)가 제거된 상태의 3차원 스캐너(1)의 전단부(보다 상세하게는, 팁 케이스(14)가 끼워지는 부분)가 삽입되는 안착부(130)가 마련될 수 있다.

안착부(130)는, 무빙 케이스(120)가 형성하는 내부 공간과 외부 공간을 연통시키도록 구비되고, 3차원 스캐너(1)가 무빙 케이스(120)의 상부에 상하 수직되게 캘리브레이션 수행 과정 동안 흔들림이 없이 안정적으로 거치되도록 하는 역할을 수행한다. 그러므로, 안착부(130)는, 3차원 스캐너(1)의 하단에 구비된 연결 블록(18)이 견고하게 형합되는 형상으로 형성됨이 바람직하다.

연결 블록(18)은, 팁 케이스(14)가 탈거되면 본체 케이스(10)의 하단으로 소정 길이 돌출되게 노출될 수 있다. 여기서, 안착부(130)는, 본체 케이스(10)의 하단으로 돌출된 연결 블록(18)이 수용 가능한 형상으로 형성되는 것이다.

아울러, 도면에 도시되지 않았으나, 안착부(130)에는 연결 블록(18)의 삽입 위치를 설정하기 위한 삽입 설정 돌기가 돌출되게 형성될 수 있다. 삽입 설정 돌기는, 안착부(130)의 내부에 리브(rib) 형태로 돌출 형성된 것으로서, 여하한 형상으로 돌출 형성되어도 무방하나, 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)이 안착부(130)에 삽입 안착된 상태에서 유동되는 것을 방지할 수 있는 구조로 형성되는 것도 가능하다.

한편, 연결 블록(18)이 구비된 3차원 스캐너(1)의 본체 케이스(10)의 하단에는, 안착부(130)에 형성된 삽입 설정 돌기와 형합되는 형태의 삽입 설정 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 삽입 설정 홈은, 3차원 스캐너(1)의 본체 케이스(10) 중 로워 케이스(12)의 전단부 하측에 형성될 수 있다.

3차원 스캐너(1)는, 본체 케이스(10)의 하단에 형성된 삽입 설정 홈과 안착부(130)에 형성된 삽입 설정 돌기가 상호 형합되면서 결합될 수 있다. 따라서, 캘리브레이션을 수행하는 사용자가 3차원 스캐너(1)에 구비된 삽입 설정 홈과 본 실시예의 캘리브레이션 크래들(100A)에 형성된 삽입 설정 돌기의 위치를 식별하여 정확한 위치에 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)을 삽입 및 안착 결합시킬 수 있고, 캘리브레이션이 수행되는 과정 동안 3차원 스캐너(1)가 안정적으로 광축이 유지되도록 수직 지지될 수 있다. 3차원 스캐너(1)의 안정적인 수직 유지를 통한 광축 유지는, 캘리브레이션의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 무빙 케이스(120) 또는 패턴 플레이트(250)가 상하로 이동되는 과정 동안 상술한 광축은 유지된다. 보다 구체적으로, 무빙 케이스(120) 또는 후술하는 패턴 플레이트(250)가 이동하는 동안 3차원 스캐너(1)에서 패턴 플레이트(250)로 조사되는 광의 광축과, 패턴 플레이트(250) 또는 패턴 플레이트(250)의 회전축 사이의 각도는 유지될 수 있다.

3차원 스캐너(1)가 삽입 안착되는 안착부(130)는, 후술하는 무빙 구동부(205)의 위치에 따라 무빙 케이스(120)의 중심으로부터 이격되는 부위에 위치될 수 있다.

한편, 안착부(130)에 인접하는 무빙 케이스(120)의 내부에는 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착을 감지하는 마운팅 센서(도 6의 도면부호 140 참조)가 더 구비될 수 있다.

마운팅 센서(140)는, 택트 스위치(tact switch) 형태로 구비되어, 안착부(130)를 통하여 삽입되는 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)이 접촉되는 경우 전기적인 신호가 스위칭될 수 있다. 이를 위해, 마운팅 센서(140)는, 무빙 케이스(120)의 내부 중 안착부(130)가 인접한 부위에 설치됨이 바람직하다.

마운팅 센서(140)를 통해 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착이 감지되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)의 작동을 준비(stand-by)시킴과 아울러, 준비 상태에서 소정의 시간이 경과되면 자동으로 캘리브레이션이 수행될 수 있다.

아울러, 고정 케이스(110) 또는 무빙 케이스(120)의 내부에는, 도면에 도시되지 않았으나, 소정의 광을 감지하는 조도 센서가 더 구비될 수 있다. 조도 센서는, 암실을 형성하는 내부 공간으로 3차원 스캐너(1)가 동작하여 광 프로젝터(70)로부터 소정의 광이 조사된 경우 이를 감지하여 후술하는 무빙 구동부(205)의 작동이 가능한 시점을 결정하는 기준을 제시할 수 있다.

한편, 고정 케이스(110)에는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)의 상하 이동을 감지하는 상하 무빙 감지부(도 6의 도면부호 200 참조)와, 패턴 플레이트(250)의 회전을 감지하는 패턴 회전 감지부(도 6의 도면부호 213 참조) 중 적어도 하나가 구비될 수 있다. 패턴 회전 감지부가 구비되지 않는 경우는, 패턴 구동 모터(210)가 스텝 모터(stepping motor)로 구비된 경우일 수 있다. 즉, 스텝 모터는 펄스에 따라 설정된 양만큼 회전되도록 구비되는 바, 별도의 패턴 회전 감지부를 요하지 않는다. 스텝 모터로 구비된 패턴 구동 모터(210)의 작동에 의하여 3차원 스캐너(1)가 회전 후 정지할 경우 3차원 스캐너(1)의 카메라(20)가 작동할 수 있다. 여기서, 3차원 스캐너(1)의 회전 후 정지 과정은 캘리브레이션 초기 위치를 포함하여 완료 위치의 범위에 이르기까지 여러 번 수행(일 예로, 총 9번)되고, 캘리브레이션 수행을 위한 카메라(20)의 동작 또한 동일한 횟수로 이루어질 수 있다.

상하 무빙 감지부는, 고정된 상태의 고정 케이스(110)의 내부 공간에 구비되어 케이스 구동 모터(160)의 작동에 의해 상하 이동되는 무빙 케이스(120)의 고정 케이스(110)에 대한 상대 거리를 감지하는 역할을 수행한다. 또한, 패턴 회전 감지부는, 고정된 상태의 고정 케이스(110)의 내부 공간에 구비되어 패턴 구동 모터(210)의 작동에 의해 축 회전되는 패턴 플레이트(250)의 회전을 감지하는 역할을 수행한다.

이와 같은 기능을 수행하는 상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부를 통해 획득한 무빙 케이스(120)와 패턴 플레이트(250)의 위치 정보에 의해, 캘리브레이션 수행 시의 초기 위치로 복원되었는지 여부를 확인할 수 있다.

상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부는, 포토 센서(photo sensor)부 및 홀 센서(hall sensor)부 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

예를 들면, 상하 무빙 감지부가 포토 센서부일 경우, 도 6에 참조된 바와 같이, 포토 센서부는 고정 케이스(110)의 바닥면에 고정된 포토 센서(200)와, 무빙 케이스(120)의 내부에 수평 방향으로 구비된 무빙 패널(150)의 하부면에 구비된 검출 리드(미도시)를 포함할 수 있다.

또한, 패턴 회전 감지부가 포토 센서부일 경우, 도 6에 참조된 바와 같이, 포토 센서부는 고정 케이스(110) 중 패턴 플레이트(250)의 일측에 고정된 포토 센서(213)(3D에 포토 센서와 비슷한 구성이 있어 도해되어 있어 그대로 패턴 회전 감지부로 채용하여 도해함)와, 패턴 플레이트(250)와 연동하여 이동되도록 구비된 검출 리드(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 검출 리드는, 패턴 플레이트(250)가 경사지게 설치된 설치 블록(240)의 외주면 일부에 고정되어 패턴 플레이트(250)와 연동 회전될 수 있다.

마찬가지로, 상하 무빙 감지부(200)가 홀 센서부일 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 홀 센서부는, 고정 케이스(110)의 바닥면에 고정된 홀 센서와, 무빙 케이스(120)의 무빙 패널(150)의 하부면에 구비되어 무빙 케이스(120)와 연동하여 직선 이동되는 검출 마그네트를 포함할 수 있다.

또한, 패턴 회전 감지부가 홀 센서부일 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 홀 센서부는, 고정 케이스(110)에 고정된 홀 센서와, 패턴 플레이트(250)가 설치된 설치 블록(240)의 외주면에 구비된 적어도 하나 이상의 검출 마그네트를 포함할 수 있다.

한편, 고정 케이스(110)와 무빙 케이스(120)는 상호 형합되어 그 내부에 캘리브레이션 수행 과정 동안 외부의 빛이 들어오지 않는 소정의 암실을 형성할 수 있다. 암실이 형성된 상태에서, 3차원 스캐너(1)가 삽입 및 안착된 상태의 무빙 케이스(120)가 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 또는 상하 방향으로 이동하여 후술하는 패턴 플레이트(250)와 3차원 스캐너(1) 사이의 상대 거리를 변화시켜주어 보다 정확한 신뢰도를 가지는 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

고정 케이스(110)와 무빙 케이스(120)가 형성하는 내부 공간에는, 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사 광 및 입사 광의 조사 경로가 구비되고, 특히 출사 광 및 입사 광의 조사 경로는 외부 광의 영향을 미치지 않도록 암실 형태로 구비될 수 있다. 즉, 3차원 스캐너(1) 가 안착부(130)에 삽입 안착되면, 고정 케이스(110)와 무빙 케이스(120)가 형성하는 내부 공간에는 빛이 전혀 없는 암실을 이루고, 캘리브레이션 수행을 위하여 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(70)가 작동되는 경우, 오로지 광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사 광 및 패턴 플레이트(250)로부터 반사된 반사 광 형태의 입사 광만이 내부에 존재하게 되는 것이다. 이때, 광 프로젝터(70)로부터 출사된 광은, 3차원 스캐너(1)로부터 광학 부재(60)가 포함된 팁 케이스(14)가 제거된 것인 바, 굴절없이 후술하는 패턴 플레이트(250)로 직접 조사될 수 있다.

본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)가 고정 케이스(110)에 대하여 상하 방향으로 직선 이동되면서 3차원 스캐너(1)와 후술하는 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리를 변화시킴과 동시에, 소정의 경사도를 가지도록 배치된 후술하는 패턴 플레이트(250)를 축 회전시킴으로써, 하나의 패턴 플레이트(250)를 이용하여 보다 신속하게 캘리브레이션이 수행되도록 구현된 실시예이다.

참고로, 도 7 내지 도 10에 참조된 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 다른 실시예(100B)는, 패턴 플레이트(250)를 고정 케이스(110)의 내부에 고정시킨 채로, 무빙 케이스(120)를 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 및 상하 방향으로 동시에 이동시키면서 캘리브레이션을 수행하도록 구현된 실시예인 점에서 차이가 있다. 이에 대해서는, 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 내부에 구비되고, 3차원 스캐너(1)를 스캐닝 보정하기 위한 캘리브레이팅 패턴 플레이트(이하, '패턴 플레이트'라 약칭함)(250)와 무빙 케이스(120)를 고정 케이스(110) 각각에 대하여 상대 회전 또는 상하 방향으로 이동시키도록 소정의 구동력을 제공하는 무빙 구동부(205)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 무빙 구동부(205)는, 무빙 케이스(120) 및 패턴 플레이트(250) 중 적어도 하나가 이동하도록 구동력을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.

패턴 플레이트(250)의 외측면에는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 3차원 스캐너(1)에 의한 스캐닝을 통해 캘리브레이션 데이터를 획득할 수 있도록 소정의 패턴(도면부호 미표기)이 인쇄 또는 구비될 수 있다. 이와 같은 패턴 플레이트(250)는, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 상면부가 소정각도로 경사지게 형성된 설치 블록(240)의 상면에 경사지게 배치될 수 있다. 패턴 플레이트(250)의 경사 각도는, 광축이 형성된 수직 방향을 기준으로 40도 이상 50도 미만이 되도록 설정될 수 있다. 이는 패턴 플레이트(250)가 광축의 수직 방향을 기준으로 직교(즉, 90도)로 구비된 경우 패턴 플레이트(250)에 형성된 각 패턴들이 동일한 면에 대한 동일한 깊이 정보(또는 높이 정보)를 가지는 단점이 있는 바, 본 발명의 실시예들에서는, 패턴 플레이트(250)를 광축의 수직 방향에 대하여 소정 각도로 경사 배치함으로써 캘리브레이션 효과를 증대시키도록 하기 위함이다.

여기서, 무빙 구동부(205)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)를 상하 방향 이동시키는 케이스 무빙부(205A)와, 패턴 플레이트(250)를 회전 이동시키는 패턴 무빙부(205B)를 포함할 수 있다.

케이스 무빙부(205A)는, 케이스 구동 모터(160)와, 축 베어링부(151) 및 패널 가이드부(170) 중 적어도 어느 하나의 구성을 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 케이스 구동 모터(160)는, 무빙 케이스(120)의 내부에 무빙 케이스(120)와 연결되도록 수평 방향으로 구비된 무빙 패널(150)을 수직되게 관통하도록 회전축(161)이 구비될 수 있다. 아울러, 축 베어링부(151)는, 무빙 패널(150)의 관통부에 케이스 구동 모터(160)의 회전축이 관통하도록 개재되고, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)의 외주면에 형성된 나선홈(미도시)에 치합될 수 있다. 또한, 패널 가이드부(170)는, 무빙 패널(150)을 수직되게 관통하도록 배치되고, 무빙 패널(150)의 상하 이동을 가이드할 수 있다.

여기서, 무빙 케이스(120)에 구비된 무빙 패널(150)은, 상술한 3차원 스캐너(1)의 출사 광 및 입사 광의 광 경로를 제외하고는, 고정 케이스(120)와 형성하는 내부 공간을 수평 방향으로 완전히 구획하도록 구비될 수 있다. 상술한 광 경로는 캘리브레이션 수행을 위한 광축 상에 위치되는 것으로서, 이를 위하여 무빙 패널(150)에는 광 경로홀(159)이 상하로 관통되게 형성될 수 있다.

적어도 하나의 패널 가이드부(170)는, 하단부가 고정 케이스(110) 측에 고정되고 상단부가 무빙 패널(150)을 관통하여 상측으로 노출되도록 구비된 가이드 봉일 수 있다.

패널 가이드부(170)와 무빙 패널(150)의 관통부 사이에는 가이드 부시(153)가 개재되어, 무빙 패널(150)의 상하 무빙 시 마찰력을 최소화할 수 있다.

아울러, 패널 가이드부(170)의 상단에는 각각 스토핑 너트(180)가 고정될 수 있다. 스토핑 너트(180)는, 무빙 패널(150)의 상부 이동 거리를 제한하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)은, 도면에 상세하게 도시되지 않았으나, 나선홈이 일정부분 상하로 연장 형성된 스크류봉으로 구비될 수 있다. 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)에 형성된 나선홈에는, 무빙 패널(150)의 관통부에 고정된 축 베어링부(151)의 베어링 볼(미도시)이 치합되어 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161) 회전 방향에 따라 무빙 패널(150)이 상부 또는 하부로 직선 이동될 수 있다.

패턴 무빙부(205B)는, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 하부에 고정되고, 패턴 플레이트(250)가 경사지게 설치된 설치 블록(240)의 하부에 회전축(211)이 수직되게 고정된 패턴 구동 모터(210)를 포함할 수 있다. 즉, 패턴 플레이트(250)는, 고정 케이스(110)의 내부에 위치된 설치 블록(240)을 매개로 일측으로 경사지게 배치되고, 무빙 구동부(205)의 구성 중 패턴 무빙부(205B)의 패턴 구동 모터(210)에 의하여 상하 축을 중심으로 회전 이동될 수 있다.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 고정 케이스(110)의 내부 공간에는 무빙 구동부(205)에 전원을 공급하는 충전형 배터리가 더 구비될 수 있고, 충전형 배터리는 유선 또는 무선 방식으로 전원이 충전될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)의 휴대성 및 사용성을 크게 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)의 작동 과정을 첨부된 도면(특히, 도 5)을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 3차원 스캐너(1)의 위치는 캘리브레이션 수행 초기 위치에 이미 설정되어 위치된 것으로 간주하여 설명한다.

먼저, 도 5의 (a)에 참조된 바와 같이, 3차원 스캐너(1)가 무빙 케이스(120)의 상부에 삽입 및 안착된 후, 무빙 구동부(205)의 구성 중 케이스 무빙부(205A)의 케이스 구동 모터(160)를 일 방향으로 회전 동작시키면, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)과 축 베어링부(151) 사이의 상호 작용에 의하여 무빙 패널(150)이 하방으로 직선 이동되면서 3차원 스캐너(1)가 삽입 안착된 무빙 케이스(120)가 연동하여 하방으로 이동된다.

이때, 도 5의 (b)에 참조된 바와 같이, 패턴 플레이트(250)는 패턴 무빙부의 패턴 구동 모터(210)의 회전축(211)이 360도 일방향으로 회전되는 동작으로 1회전 이동될 수 있고, 무빙 케이스(120)는 하방으로 "d1" 만큼 직선 이동될 수 있다.

그리고, 도 5의 (c)에 참조된 바와 같이, 케이스 무빙부의 구성 중 케이스 구동 모터(160) 회전축(161)을 계속적으로 일 방향 회전 동작시키고, 패턴 무빙부의 구성 중 패턴 구동 모터(210)의 회전축(211)을 360도 일방향으로 1회전시키면, 무빙 케이스(120)는 다시 하방으로 "d2" 만큼 직선 이동될 수 있다.

여기서, 3차원 스캐너(1)의 카메라(20)는, 무빙 구동부(205) 중 케이스 무빙부(205A) 및 패턴 무빙부(205B)의 정지 과정 동안 캘리브레이션 수행을 위하여 작동될 수 있다. 이러한 케이스 무빙부(205A) 및 패턴 무빙부(205B)의 정지 과정은 캘리브레이션 초기 위치를 포함하여 완료 위치까지 여러번 반복 수행(일 예로, 총 9번)될 수 있고, 카메라(20)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리 및 상대 회전각의 변경을 통해 보다 많은 캘리브레이션 데이터를 획득할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)에 따르면, 케이스 무빙부 및 패턴 무빙부에 따른 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리(광 경로 거리) 및 패턴 플레이트(250)의 패턴 심도 차이를 연속적으로 변화시키면서 다양한 데이터에 근거한 캘리브레이션 수행이 가능할 수 있다.

그러나, 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리(광 경로 거리) 및 패턴 플레이트(250)의 패턴 심도를 변화시킴에 있어서, 반드시 상술한 일 실시예(100A)와 같이, 무빙 구동부(205)가 케이스 무빙부(205A) 및 패턴 무빙부(205B)로 분리되어 구비될 필요는 없고, 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)과 같이, 패턴 플레이트(250)는 고정 케이스(110)의 내부에 고정시킨 채로, 무빙 케이스(120)만을 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 및 상하 방향 이동되도록 구동시킴으로써 동일한 캘리브레이션 효과를 달성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고, 도 8은 도 7의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며, 도 9는 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 일예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이고, 도 10은 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 다른 예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)을 상세하게 설명하되, 이미 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)과 비교하여 중복되는 구성의 설명은 생략하고 차이점이 있는 구성을 위주로 설명하기로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)은, 도 7 내지 도 10에 참조된 바와 같이, 무빙 구동부(205)에 의하여 회전됨과 아울러 상하 방향으로 이동될 수 있다.

여기서, 무빙 케이스(120)는, 도 7 내지 도 10에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 내주면에 접하도록 구비될 수 있다. 그러나, 반드시 무빙 케이스(120)의 외주면이 고정 케이스(110)의 내주면에 접하도록 구비되어야 하는 것은 아니고, 무빙 케이스(120)의 내주면이 고정 케이스(110)의 외주면에 접하도록 구비되는 것도 가능함은 당연하다고 할 것이다.

아울러, 무빙 케이스(120)는, 무빙 구동부(205)에 의하여 패턴 플레이트(250)가 고정된 고정 케이스(110)에 대하여 상대적으로 회전됨과 동시에 상하 방향으로 이동되도록 구비된다. 이때, 광축이 변동되지 않도록 3차원 스캐너(1)가 삽입 안착되는 안착부(130) 및 패턴 플레이트(250)는, 무빙 케이스(120)의 회전 중심 부분에 위치됨이 바람직하다.

무빙 구동부(205)는, 도 9에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)를 향하여 수직 연장된 회전축(161)을 가지는 케이스 구동 모터(160)와, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161) 선단에 구비되어 연동 회전되는 스퍼 기어(163)와, 무빙 케이스(120)의 내주면에 일체로 형성되고, 스퍼 기어(163)가 치합되는 스퍼 내치 기어(123)를 포함할 수 있다. 여기서, 케이스 구동 모터(160)는, 반드시 고정 케이스(110)의 내부에 구비되어야 하는 것은 아니고, 도 9에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 하방으로 돌출되게 형성된 모터 케이스(160C)의 내부에 구비되고, 그 회전축(161)이 고정 케이스(110)의 내부로 노출되게 배치되는 것도 가능하다.

스퍼 기어(163)가 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)의 회전 동작에 따라 회전될 때, 무빙 케이스(120)에 일체로 형성된 스퍼 내치 기어(123)와 치합되면 무빙 케이스(120)가 고정 케이스(110)에 대하여 상대적으로 회전 이동될 수 있다.

여기서, 무빙 구동부(205)는, 고정 케이스(110)를 관통하여 무빙 케이스(120)의 외주면에 형성된 나선 홈(125)에 선단부가 삽입되어 무빙 케이스(120)의 회전 이동을 가이드하는 가이드 부재(175)를 포함할 수 있다. 나선 홈(125)은, 무빙 케이스(120)가 회전 이동과 상하 이동을 동시에 할 수 있도록 무빙 케이스(120)의 외주면을 따라 나선 형태로 둘러싸도록 구비될 수 있다. 또한, 나선 홈(125)은, 무빙 케이스(120)의 외주면에 형성되되, 무빙 케이스(120)가 적어도 3회전 이상 이루어지도록 소정의 피치 간격을 가지는 나선 형태로 홈 가공될 수 있다.

가이드 부재(175)는, 한 개 이상 구비될 수 있고, 일예로, 가이드 볼트일 수 있다. 가이드 부재(175)가 복수개로 구비되는 경우, 고정 케이스(110)의 중심을 기준으로 일정 간격(예를 들면, 180도 간격)으로 이격되게 한 쌍이 구비되고, 그 내측 단부는 나선 형태로 구비된 나선 홈(125) 측으로 삽입될 수 있다.

따라서, 무빙 구동부(205)의 작동에 의하여 무빙 케이스(120)가 회전 이동되면, 가이드 부재(175)의 선단부가 무빙 케이스(120)의 외주면에 형성된 나선 홈(125)에 삽입 개재되어 있으므로, 무빙 케이스(120)는, 나선 홈(125)을 따라 회전 이동되면서 3차원 스캐너(1)를 회전시킴과 아울러, 나선 홈(125)의 전체 피치 거리만큼 상부 또는 하부로 이동되면서 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리를 직선 방향 변화시킬 수 있다. 이때, 패턴 플레이트(250)는 고정 케이스(110)의 내부에 고정된 설치 블록(240)의 상면에 대하여 경사지게 배치되어 있는 바, 무빙 케이스(120)의 회전에 따라 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250)는 다양한 촬상면 각도를 형성할 수 있다.

여기서, 무빙 케이스(120)의 회전 속도 및 상하 무빙 속도는, 케이스 구동 모터(160)가 동일한 회전 속도로 회전되는 것을 전제할 때, 스퍼 기어(163)와 스퍼 내치 기어(123) 사이의 기어비에 의하여 결정될 수 있다. 이는, 스퍼 기어(163)가 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)과 직결되도록 구비되기 때문이다.

그러나, 반드시 스퍼 기어(163)가 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)에 직결되어야 할 필요는 없다. 즉, 스퍼 기어(163)는, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)과 평행되게 배치되고, 케이스 구동 모터(160)의 구동력을 벨트 구동 방식으로 스퍼 기어(163)에 전달할 수 있다.

보다 상세하게는, 도 10에 참조된 바와 같이, 무빙 구동부(205)는, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(미도시) 선단에 구비된 구동 풀리(165)와, 케이스 구동 모터(160)의 회전축과 평행되게 배치된 스퍼 기어(163)와, 스퍼 기어(163)의 회전축과 동축으로 연결된 종동 풀리(169)와, 구동 풀리(165)와 종동 풀리(169)에 감겨 치합 회전되는 연결 벨트(167)를 포함할 수 있다.

이때, 무빙 케이스(120)의 회전 속도 및 상하 무빙 속도는, 케이스 구동 모터(160)가 동일한 회전 속도로 회전되는 것을 전제할 때, 1차적으로 구동 풀리(165)와 종동 풀리(169) 사이의 반경비 및 2차적으로 스퍼 기어(163)와 스퍼 내치 기어(123) 사이의 기어비의 조합에 의하여 결정될 수 있다.

도 10에 참조된 무빙 구동부(205)는 도 9에 참조된 무빙 구동부(205)에 비하여 구동 풀리(165) 및 종동 풀리(169) 사이의 반경비 만큼 더 감속비를 획득할 수 있으므로, 감속비의 조절이 보다 용이할 수 있다.

여기서, 구동 풀리(165)와 종동 풀리(169) 및 연결 벨트(167)는, 상호 기어 치합되는 형태로 구비될 수 있다. 즉, 구동 풀리(165) 및 종동 풀리(169)의 외주면에는 소정의 기어치가 형성되고, 연결 벨트(167)의 내주면에는 구동 풀리(165) 및 종동 풀리(169)의 외주면에 형성된 기어치와 치합 가능한 내주 기어치가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)과 비교하여 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)은, 무빙 케이스(120)과 회전과 동시에 상하 이동되는 구조를 가지는 바, 도 9에 참조된 바와 같이, 상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부는 하나의 센서부로 통합 설치될 수 있다. 이때, 센서부는, 포토 센서 또는 홀 센서 중 하나로 적용될 수 있다. 포토 센서가 적용된 포토 센서부는, 고정 케이스(110)에 고정되되, 무빙 케이스(120)의 회전 반경 일측 하부에 고정된 포토 센서(200)와, 포토 센서(200)와 상호 작용하도록 무빙 케이스(120)의 상기 회전 반경 상에 구비된 적어도 하나의 검출 리드(200a)를 포함하도록 구비될 수 있다.

따라서, 포토 센서(200)와 검출 리드(200a) 사이에 측정되는 무빙 케이스(120)의 고정 케이스(110)에 대한 상대 거리 및 회전각 값을 통해 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리 및 회전각 값을 산출할 수 있다.

여기서, 케이스 구동 모터(160)는, 상술한 바와 같이 스텝 모터(stepping motor)로 구비될 수 있는 바, 이 경우 상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부의 기능을 수행하기 위하여 통합 설치된 센서부에 의해서는 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리 또는 초기 위치만을 측정하고, 회전각 값은 스텝 모터로 구비된 케이스 구동 모터(160)의 기 설정된 펄스값으로부터 측정 가능할 것이다. 아울러, 스텝 모터로 구비된 패턴 구동 모터(210)의 작동에 의하여 3차원 스캐너(1)가 회전 후 정지할 경우 3차원 스캐너(1)의 카메라(20)가 작동할 수 있다. 여기서, 3차원 스캐너(1)의 회전 후 정지 과정은 캘리브레이션 초기 위치를 포함하여 완료 위치의 범위에 이르기까지 여러 번 수행(일 예로, 총 9번)되고, 캘리브레이션 수행을 위한 카메라(20)의 동작 또한 동일한 횟수로 이루어질 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 직선 왕복 이동 설계의 일예를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

도 11에는 캘리브레이션 크래들(100B)을 도시하였으나, 캘리브레이션 크래들(100A)도 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 이용하여 캘리브레이션이 수행되는 3차원 스캐너(1)는, 상술한 바와 같이, 팁 케이스(14)가 제거된 상태로 본체 케이스(10)의 적어도 일부가 무빙 케이스(120)에 삽입된 후 캘리브레이션이 수행된다. 여기서, 팁 케이스(14)는 다양한 길이의 다양한 사양으로 제조될 수 있으며, 이 경우 캘리브레이션 수행을 위한 3차원 스캐너(1)의 초기 위치를 상이하게 설정함이 바람직하다.

보다 상세하게는, 도 11의 상부 도면을 참조하면, 카메라(20)와 팁 케이스(14) 내의 광학 부재(60) 사이의 거리를 "A"라 정의하고, 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리를 "B"라 정의할 수 있다. 여기서, 상기 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리(B)를 기준으로 스캔 오차 거리(C)가 설정될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 이용한 캘리브레이션 수행 시, 카메라(20)와 패턴 플레이트(250) 사이의 거리(D)는, 상기 카메라(20)와 광학 부재(60) 사이의 거리(A)를 포함한 상태에서, 상기 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리(B)에 상기 스캔 오차 거리의 절반(C/2)을 합한 값 범위 내로 설정됨이 바람직하다. 다시 말하면, 카메라(20)와 패턴 플레이트(250) 사이의 거리(D)는 카메라(20)와 광학 부재(60) 사이의 거리(A) 만큼이 최소 거리일 수 있으며, 카메라(20)와 광학 부재(60) 사이의 거리(A), 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리(B), 및 스캔 오차 거리의 절반(C/2)을 모두 합한 거리 만큼이 최대 거리일 수 있다. 따라서, 캘리브레이션 수행 시, 3차원 스캐너(1)의 초기 위치와 최종 위치는 상기 최소 거리와 상기 최대 거리를 고려하여 설정될 수 있다. 또한, 캘리브레이션 수행을 위한 3차원 스캐너(1)의 상하 이동 영역은 상기 초기 위치와 상기 최종 위치 사이일 수 있다.

상술한 바와 같이, 카메라(20)와 다양한 사양으로 구비되는 팁 케이스(14)의 광학 부재(60) 사이의 거리(A)에 따라 캘리브레이션 수행을 위한 3차원 스캐너(1)의 초기 위치를 상이하게 설정해줄 필요가 있다.

예를 들면, 상기 A의 길이가 95mm인 제1팁 케이스(14)와 100mm인 제2팁 케이스(14)가 제조된다고 가정할 경우, 본 발명의 캘리브레이션 크래들로 제1팁 케이스(14)를 적용할 3차원 스캐너(1)와 제2팁 케이스(14)를 적용할 3차원 스캐너(1)를 모두 캘리브레이션 수행할 수 있다. 이때, 제1팁 케이스(14)를 적용하는 3차원 스캐너(1)의 캘리브레이션 수행을 위해서는, 제2팁 케이스(14)를 적용하는 경우보다 패턴 플레이트(250)와 카메라(20) 사이의 거리가 더 가깝도록 3차원 스캐너(1)의 초기 위치가 설정될 수 있다.

반대로, 제2팁 케이스(14)를 적용하는 3차원 스캐너(1)의 캘리브레이션 수행을 위해서는, 제1팁 케이스(14)를 적용하는 경우보다 패턴 플레이트(250)와 카메라(20) 사이의 거리가 더 멀도록 3차원 스캐너(1) 의 초기 위치가 설정될 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 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.

1: 3차원 스캐너 18: 연결 블록
100A,100B: 캘리브레이션 크래들 110: 고정 케이스
120: 무빙 케이스 130: 안착부
140: 마운팅 센서 150: 무빙 패널
160: 케이스 구동 모터 170: 패널 가이드부
180: 스토핑 너트 190: 가이드 부시
200: 상하 무빙 감지부 205: 무빙 구동부
205A: 케이스 무빙부 205B: 패턴 무빙부
210: 패턴 회전 감지부 240: 설치 블록
250: 패턴 플레이트

Claims (14)

1. 내부 공간이 형성된 고정 케이스;
   상기 고정 케이스의 내부에 구비되고, 카메라를 포함하는 3차원 스캐너를 보정하기 위하여 마련된 패턴 플레이트;
   상기 카메라가 상기 패턴 플레이트를 향하도록 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되고, 상기 3차원 스캐너가 회전 이동 및 상하 이동 중 적어도 하나로 이동할 수 있도록 움직이는 무빙 케이스; 및
   상기 무빙 케이스 및 상기 패턴 플레이트 중 적어도 하나가 이동하도록 구동력을 제공하는 무빙 구동부; 를 포함하고,
   상기 고정 케이스 또는 무빙 케이스의 내부에 조도 센서가 상기 3차원 스캐너로부터 조사된 광을 감지하여 상기 무빙 구동부의 작동이 가능한 시점을 결정하며,
   상기 무빙 구동부는,
   상기 무빙 케이스를 상하 이동시키는 케이스 무빙부; 및
   상기 패턴 플레이트를 회전 이동시키는 패턴 무빙부; 를 포함하고,
   상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부가 정지하면, 캘리브레이션 수행을 위한 상기 카메라가 작동하고, 상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부 중 적어도 하나가 이동하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 상하 이동되고,
   상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 배치되며, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전 이동되고,
   상기 무빙 케이스 또는 상기 패턴 플레이트가 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트의 회전축 사이의 각도는 유지되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스 무빙부는,
   상기 무빙 케이스의 내부에 상기 무빙 케이스와 연결되도록 수평 방향으로 구비된 무빙 패널을 관통하는 케이스 구동 모터; 및
   상기 무빙 패널의 상하 이동을 가이드하는 적어도 하나의 패널 가이드부; 를 포함하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정 케이스의 내부에는,
   상기 무빙 케이스의 상하 이동을 감지하는 상하 무빙 감지부; 및
   상기 패턴 플레이트의 회전을 감지하는 패턴 회전 감지부; 중 적어도 하나가 구비된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 무빙 케이스의 상면부에는 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 안착되는 안착부가 구비되고,
   상기 안착부에 인접하는 상기 무빙 케이스에는 상기 3차원 스캐너의 안착을 감지하는 마운팅 센서가 구비된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전 이동 및 상하 이동되고,
   상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 고정되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 무빙 케이스가 회전 이동 및 상하 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트 사이의 각도는 유지되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 구동부는,
    상기 고정 케이스에 구비된 충전형 배터리로부터 전원을 공급받아 작동되고,
    상기 충전형 배터리는, 무선 또는 유선으로 충전 가능한, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원 스캐너는 상기 광이 출사되는 광 프로젝터를 포함하고,
    상기 광 프로젝터로부터 출사된 광은 굴절없이 상기 패턴 플레이트로 직접 조사되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 무빙 케이스에 상기 3차원 스캐너가 삽입될 때, 상기 광을 굴절시키는 광학 부재가 포함된 팁 케이스가 제거된 상태로 삽입될 경우,
    캘리브레이션 수행을 위한 상기 3차원 스캐너의 초기 위치는, 상기 카메라와 상기 제거된 팁 케이스의 상기 광학 부재 사이의 거리에 따라 상이하게 설정되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.

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