KR102594185B1 - 회전형 3d 스캐너 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전형 3D 스캐너 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 베이스프레임, 상기 베이스프레임에서 상부로 돌출 형성되는 중심축, 상기 중심축을 수평 방향으로 회전시키도록 구성되는 수평회전모터, 상기 중심축의 내부에 구비되는 액추에이터, 상기 중심축의 상부에 결합되어 상기 액추에이터에 의해 승강되도록 구성되며 상기 중심축과 함께 회전되는 승강축 및 상기 승강축의 말단에 설치되는 스테이지가 포함되는 베이스부; 상기 베이스프레임의 상부에 구비되어 서로 대칭되도록 구성되는 한 쌍의 회전가이드, 상기 한 쌍의 회전가이드의 각각에 수직 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 한 쌍의 회전링, 상기 베이스프레임의 상부에 구비되어 상기 회전링을 회전시키도록 구성되는 수직회전모터 및 상기 한 쌍의 회전링을 상호 연결하도록 구성되는 하나 또는 복수의 마운트브릿지가 포함되는 회전링부; 상기 마운트브릿지에 마운트되어 상기 스테이지에 위치되는 피사체에 빛을 발산하는 조명부재 및 상기 마운트브릿지에 마운트되어 상기 스테이지(170)에 위치되는 피사체를 촬영함으로써 상기 피사체에 대한 3차원패킷데이터를 수집하도록 구성되는 카메라부재가 포함되는 촬영부; 및 아두이노로 구성되어 상기 카메라부재에서 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 상기 피사체에 대한 3차원모델데이터를 생성하도록 구성되는 제어부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

회전형 3D 스캐너 장치{ROTATE TYPE 3D SCANNER DEVICE}
본 발명은 회전형 3D 스캐너 장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 회전판이 수평회전모터에 의해 수평 방향으로 회전되도록 구성되고, 카메라부재가 수직회전모터에 의해 수직 방향으로 회전되도록 구성됨으로써, 스테이지에 위치되는 피사체에 대한 정밀한 3차원모델데이터가 생성되도록 하는 회전형 3D 스캐너 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3D 스캐너는 피사체의 형상에 대한 디지털 입체 모델을 구축하는데 사용되는 것으로서, 피사체 주변의 다양한 각도에서 사진을 촬영하여 수치 데이터를 생성하여 수집하고, 수집된 수치 데이터를 이용하여 3D 모델링 작업을 수행하는 것이다.
최근 3D 프린터 기술의 발전 및 보급으로 인해 대상 물체의 입체 형상을 스캔하는 3D 스캐너 산업의 비약적인 기술 발전이 이루어지고 있다.
디지털 입체 모델을 구현하는 방식에는 작업자가 직접 그리는 방식이나 사진을 이용한 사진계측(Photogrammetry) 방식 등을 포함하여 다양한 방식이 있으며, 상기 사진계측 방식은 주로 광범위한 지형의 모델링에 사용되지만, 최근에는 사람이나 동물모형과 같은 비교적 작은 사물의 모델링에도 많이 사용되고 있다.
이러한 사진계측을 이용한 3D 모델링 방식은 대상물 주변의 다양한 각도에서 사진을 촬영하여 3차원 데이터를 생성하고, 생성된 3차원 데이터를 수집하여 3D 모델링 작업을 수행하는 것이다.
이와 관련된 기술 중 하나로, 대한민국 등록특허공보 10-2152234에는 3차원 스캐너가 개시되어 있다.
이러한 종래의 3차원 스캐너는, 저면 프레임; 상기 저면 프레임 상에서 서로 일정간격 이격되어 수직방향으로 연장된 한 쌍의 수직 프레임; 상기 저면 프레임 상에서 상기 수직 프레임의 전방에 서로 일정간격 이격되어 수직방향으로 연장된 한 쌍의 수직 볼트; 상기 수직 볼트와 결합되어 수직방향으로 승강 가능한 승강 프레임; 상기 승강 프레임의 중심에 설치되고, 수직 회전축을 중심으로 회전 가능한 회전 스테이지; 상기 회전 스테이지 상의 피사체를 촬영하여 3차원 데이터를 수집하기 위한 프로젝터와 카메라부재를 구비하고, 상기 승강 프레임과 연동된 한 쌍의 작동 아암에 의해 상기 피사체 주변을 선회하는 헤드 유닛; 및 상기 수직 회전축을 중심으로 상기 회전 스테이지를 회전시키고, 상기 승강 프레임을 승강시켜 상기 헤드 유닛을 선회시키는 구동부를 포함하여, 피사체의 기울어짐이나 흔들림없이 다양한 형상의 피사체를 촬영할 수 있고, 제품의 전체 크기를 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 종래기술은, 프로젝터와 카메라부재가 구비되는 작동 아암이 피사체의 주변을 선회하도록 구성되되, 작동 아암의 동작 범위가 90ㅀ 내외로 매우 협소하기 때문에 피사체에 대한 정밀한 3D 모델링 작업이 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제 10-0327976 호(2003.09.16.) 대한민국 등록특허공보 제 10-0217995 호(2001.01.12.)
본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 회전판이 수평회전모터에 의해 수평 방향으로 회전되도록 구성되고, 카메라부재가 수직회전모터에 의해 수직 방향으로 회전되도록 구성됨으로써, 스테이지에 위치되는 피사체에 대한 정밀한 3차원모델데이터가 생성되도록 하는 회전형 3D 스캐너 장치를 제공하는 데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치에는, 베이스프레임, 상기 베이스프레임에서 상부로 돌출 형성되는 중심축, 상기 중심축을 수평 방향으로 회전시키도록 구성되는 수평회전모터, 상기 중심축의 내부에 구비되는 액추에이터, 상기 중심축의 상부에 결합되어 상기 액추에이터에 의해 승강되도록 구성되는 승강축 및 상기 승강축의 말단에 설치되는 스테이지가 포함되는 베이스부; 상기 베이스프레임의 상부에 구비되어 서로 대칭되도록 구성되는 한 쌍의 회전가이드, 상기 한 쌍의 회전가이드의 각각에 수직 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 한 쌍의 회전링, 상기 베이스프레임의 상부에 구비되어 상기 회전링을 회전시키도록 구성되는 수직회전모터 및 상기 한 쌍의 회전링을 상호 연결하도록 구성되는 하나 또는 복수의 마운트브릿지가 포함되는 회전링부; 상기 마운트브릿지에 마운트되어 상기 스테이지에 위치되는 피사체에 빛을 발산하는 조명부재 및 상기 마운트브릿지에 마운트되어 상기 스테이지(170)에 위치되는 피사체를 촬영함으로써 상기 피사체에 대한 3차원패킷데이터를 수집하도록 구성되는 카메라부재가 포함되는 촬영부; 및 아두이노로 구성되어 상기 카메라부재에서 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 상기 피사체에 대한 3차원모델데이터를 생성하도록 구성되는 제어부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 수평회전모터에 의해 회전되는 스테이지의 회전속도 및 수직회전모터에 의해 회전되는 한 쌍의 회전링의 회전속도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 카메라부재에 의해 수집되는 3차원패킷데이터에 따라 상기 스테이지의 회전속도 및 한 쌍의 회전링의 회전속도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 카메라부재에 의해 수집되는 3차원패킷데이터를 모델링하고, 상기 3차원패킷데이터가 모델링되는 과정을 이용하여 모델링진행데이터를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 카메라부재에 의해 최초 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 상기 스테이지 및 한 쌍의 회전링의 최적 회전 횟수를 연산하고, 연산된 최적 회전 횟수에 따라 상기 스테이지 및 한 쌍의 회전링을 회전시킴으로써, 상기 피사체에 대한 카메라부재의 촬영이 이루어져 3차원패킷데이터가 수집되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치에 의하면, 회전판이 수평회전모터에 의해 수평 방향으로 회전되도록 구성되고, 카메라부재가 수직회전모터에 의해 수직 방향으로 회전되도록 구성됨으로써, 스테이지에 위치되는 피사체에 대한 정밀한 3차원모델데이터가 생성되도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 한 쌍의 회전링이 마운트브릿지에 의해 서로 연결된 상태에서 수직 방향으로 회전되도록 구성되어 상호 지지되면서 안정적인 회전이 가능하도록 구성됨으로써, 마운트브릿지에 설치되는 카메라부재에 의한 안정적인 3차원패킷데이터의 수집이 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 피사체가 위치되도록 구성되는 스테이지가 액추에이터의 구동에 의해 승강되도록 구성됨으로써, 스테이지에 위치되는 피사체의 외형 크기에 따라 상기 스테이지를 승강시켜 한 쌍의 회전링의 회전에 장애가 발생되지 않도록 할 수 있고 카메라에 의한 촬영이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 수평회전모터에 의해 회전되는 회전판의 회전속도 및 수직회전모터에 의해 회전되는 한 쌍의 회전링의 회전속도가 제어부에 의해 제어되도록 구성됨으로써 피사체에 대한 더욱 정밀한 3차원모델데이터가 생성되도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 카메라부재에 의해 수집되는 3차원패킷데이터에 따라 회전판의 회전속도 및 한 쌍의 회전링의 회전속도가 제어부에 의해 제어되도록 구성됨으로써, 피사체에 대한 3차원모델데이터의 완성도가 향상되도록 구성되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 카메라부재에 의해 수집되는 3차원패킷데이터를 모델링하고, 3차원패킷데이터가 모델링되는 과정을 이용하여 모델링진행데이터를 생성하도록 구성됨으로써, 3차원패킷데이터가 모델링되는 과정을 동영상으로 제공할 수 있도록 구성되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 최초 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 스테이지 및 한 쌍의 회전링의 최적 회전 횟수가 연산되고, 연산된 최적 회전 횟수에 따라 회전판 및 한 쌍의 회전링이 회전되어 피사체에 대한 촬영이 이루어지도록 구성됨으로써, 3차원모델데이터 생성에 불필요한 회전판 및 한 쌍의 회전링의 회전을 방지하여 비교적 빠른 시간 내에 3차원모델데이터를 생성할 수 있도록 구성되는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 베이스프레임이 분리된 상태를 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 미끄럼방지수단을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 수직회전모터 및 수직기어부재를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 제어부를 나타내는 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "3차원패킷데이터"는 본 발명에 따른 카메라부재의 촬영에 의해 수집되는 피사체에 대한 로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "3차원모델데이터"는 본 발명에 따른 카메라부재의 촬영에 의해 수집되는 하나 또는 복수의 3차원패킷데이터를 이용하여 생성되는 피사체에 대한 "3차원 오브젝트"로 해석될 수 있다.
본 발명은 회전판이 수평회전모터에 의해 수평 방향으로 회전되도록 구성되고, 카메라부재가 수직회전모터에 의해 수직 방향으로 회전되도록 구성됨으로써, 스테이지에 위치되는 피사체에 대한 정밀한 3차원모델데이터가 생성되도록 하는 회전형 3D 스캐너 장치에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 베이스프레임이 분리된 상태를 나타내는 도면이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 미끄럼방지수단을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 수직회전모터 및 수직기어부재를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 제어부를 나타내는 도면이다.
첨부된 도 1a 내지 도 5에 따르면, 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치에는, 베이스부(100), 회전링부(200), 촬영부(300) 및 제어부(400)가 포함된다.
상기 베이스부(100)에는, 베이스프레임(110), 상기 베이스프레임(110)의 상부에 회전 가능하도록 구비되는 회전판(120), 상기 회전판(120)의 상부로 돌출 형성되는 중심축(130), 상기 회전판(120)을 수평 방향으로 회전시키도록 구성되는 수평회전모터(140), 상기 중심축(130)의 내부에 구비되는 액추에이터(150), 상기 중심축(130)의 상부에 결합되어 상기 액추에이터(150)에 의해 승강되도록 구성되는 승강축(160) 및 상기 승강축(160)의 말단에 설치되는 스테이지(170)가 포함된다.
상기 베이스프레임(110)은 원통 형상으로 형성되어 본 발명에 따른 회전형 3D 스캐너 장치의 하부를 지지하는 지지프레임 역할을 수행하는 것이다.
이러한 상기 베이스프레임(110)의 원통 형상은 실시 환경에 따라 얼마든지 변형되어 적용될 수 있다.
상기 베이스프레임(110)의 내부에는 공간부가 형성됨으로써 상기 회전판(120)을 수평 방향으로 회전시키도록 구성되는 수평회전모터(140)가 내장되도록 구성될 수 있다.
상기 회전판(120)은, 상기 베이스프레임(110)의 상부에 위치되고, 후술되는 수평회전모터(140)의 구동에 의해 회전되도록 구성되되, 상기 베이스프레임(110)에 의해 회전 가이드가 이루어지도록 구성될 수 있다.
여기에서 상기 베이스프레임(110)에 의해 이루어지는 회전 가이드는, 상기 베이스프레임(110)에는 둘레를 따라 수평회전홈(111)이 형성되고, 상기 회전판(120)에는 상기 수평회전홈(111)에 대응되는 수평회전돌기(121)가 형성되며, 상기 회전판(120)의 수평회전돌기(121)가 상기 베이스프레임(110)의 수평회전홈(111)에 결합된 상태로 상기 회전판(120)이 회전되도록 구성됨으로써 이루어질 수 있다.
이때, 상기 수평회전돌기(121)는 후술되는 연장부(122)의 외주연을 따라 형성될 수 있으며, 이러한 상기 수평회전홈(111) 및 수평회전돌기(121)의 형상은 실시 환경에 따라 얼마든지 변형되어 적용될 수 있다.
상기 회전판(120)은 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 회전판(120)의 형상은 실시 환경에 따라 얼마든지 변형되어 적용될 수 있다.
상기 중심축(130)은 상기 베이스프레임(110)에 지지되어 상기 회전판(120)의 상부 방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 중심축(130)은 후술되는 승강축(160)의 하부에 구비되어 상기 승강축(160)의 승강을 가이드하도록 구성될 수 있으며, 상기 회전판(120)의 회전과 무관하게 고정된 형태로 구성될 수 있다.
상기 수평회전모터(140)는 공급되는 동력에 의해 구동되어 전술한 바와 같이 상기 회전판(120)을 수평 방향으로 회전시키도록 구성되는 것이다.
본 발명의 베이스부(100)에는 상기 수평회전모터(140)에서 발생된 동력을 상기 회전판(120)으로 전달하기 위한 수평기어부재(180)가 포함될 수 있고, 상기 회전판(120)에는 상기 수평기어부재(180)에 맞물리도록 구성되는 수평회전기어(123)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 수평회전모터(140)는 공급되는 동력으로 상기 수평기어부재(180)를 회전시키도록 구성될 수 있으며, 상기 수평기어부재(180)는 상기 수평회전모터(140)에 의해 회전되어 상기 수평기어부재(180)에 맞물리도록 구성되어 회전판(120)을 회전시키도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 수평기어부재(180)는 상기 수평회전모터(140)에서 상부로 연장되는 수평회전축에 결합되어 수평 방향으로 회전되도록 구성될 수 있고, 상기 회전판(120)에 형성되는 수평회전기어(123)는 상기 회전판(120)의 하부로 연장되는 연장부(122)의 내주연에 형성되도록 구성될 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 회전판(120)에서 하부로 연장되는 연장부(122)의 내주연은 적어도 상기 수평기어부재(180)의 외주연보다 큰 직경을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 액추에이터(150)는 공급되는 동력에 의해 구동되어 후술되는 승강축(160)을 승강시키도록 구성되는 것이다.
이러한 상기 액추에이터(150)는 상기 승강축(160)을 승강시키도록 구성되는 것으로서 실시 환경에 따라, 상기 승강축(160)을 승강시킬 수 있는 구조라면, 유압실린더 등 다양한 형태로 변형되어 적용될 수 있다.
즉, 상기 액추에이터(150)는 상기 베이스프레임(110)의 내부 또는 중심축(130)의 내부에 구비되어 후술되는 승강축(160)을 승강시키도록 구성될 수 있다.
상기 승강축(160)은 상기 액추에이터(150)에 의해 승강되되 상기 중심축(130)에 의해 가이드되어 흔들림 없이 승강되도록 구성될 수 있다.
이를 위해 상기 승강축(160) 하부의 적어도 일부는 상기 중심축(130)의 내부로 삽입된 상태에서 상기 액추에이터(150)에 의해 승강되도록 구성될 수 있으며, 이에 따른 상기 승강축(160)의 액추에이터(150)에 의한 승강 높이는 상기 중심축(130)의 내부로 삽입된 승강축(160)의 높이보다 낮은 높이로 구성될 수 있다.
여기에서 상기 승강축(160)은 상기 중심축(130)과 같이 상기 회전판(120)의 회전과는 무관하도록 구성될 수 있다.
상기 스테이지(170)는 상기 승강축(160)의 말단에 설치되어 후술되는 카메라부재(320)에 의해 촬영되는 피사체(10)가 위치되는 받침대 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 스테이지(170)에는 상기 스테이지(170)에 위치되는 피사체(10)가 미끄러지지 않도록 하기 위한 미끄럼방지수단(171)이 포함될 수 있다.
이러한 상기 미끄럼방지수단(171)은 돌기 형태로 이루어져 상기 스테이지(170)의 상면에서 돌출되도록 형성될 수도 있고, 고무재질의 논슬립패드로 이루어져 상기 스테이지(170)의 상면에 부착되도록 구성될 수도 있다.
상기 회전링부(200)에는, 상기 회전판(120)의 상부에 구비되어 서로 대칭되도록 구성되는 한 쌍의 회전가이드(210), 상기 한 쌍의 회전가이드(210)의 각각에 수직 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 한 쌍의 회전링(220), 상기 베이스프레임(110)의 상부에 구비되어 상기 회전링(220)을 회전시키도록 구성되는 수직회전모터(230) 및 상기 한 쌍의 회전링(220)을 상호 연결하도록 구성되는 하나 또는 복수의 마운트브릿지(240)가 포함된다.
상기 한 쌍의 회전가이드(210)는 후술되는 한 쌍의 회전링(220)이 수직 방향으로 회전되는 것을 가이드하는 역할을 수행하도록 구성되는 것이다.
이러한 상기 회전가이드(210)는 별도의 고정부재 등에 의해 상기 회전판(120)의 상부에 설치되는 것이므로, 상기 회전판(120)과 함께 수평 방향으로 회전되도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 회전가이드(210)는 후술되는 회전링(220) 중 적어도 일부를 감싸는 형상으로 형성되어 회전링(220)의 회전을 가이드하도록 구성될 수 있다.
상기 한 쌍의 회전링(220)은 링 형상으로 형성되어 후술되는 수직회전모터(230)의 구동에 의해 회전되도록 구성되되, 상기 회전가이드(210)에 의해 회전 가이드가 이루어지도록 구성될 수 있다.
여기에서 상기 회전가이드(210)에 의해 이루어지는 회전 가이드는, 전술한 바와 같이 상기 회전가이드(210)가 상기 회전링(220)의 적어도 일부를 감싸는 형상으로 형성되어 회전이 이루어지도록 구성됨으로써 이루어질 수 있다.
본 발명의 회전링부(200)에는 후술되는 수직회전모터(230)에서 발생된 동력을 상기 한 쌍의 회전링(220)으로 전달하기 위한 수직기어부재(250)가 포함될 수 있고, 상기 회전링(220)에는 상기 수직기어부재(250)에 맞물리도록 구성되는 수직회전기어(221)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 마운트브릿지(240)는 상기 한 쌍의 회전링(220)을 상호 연결하도록 구성됨으로써 후술되는 수직회전모터(230)가 상기 한 쌍의 회전링(220) 중 어느 하나의 회전링만을 회전시키도록 구성되어도 상기 한 쌍의 회전링(220)이 함께 회전되도록 할 수 있다.
또한, 상기 마운트브릿지(240)는 상기 한 쌍의 회전링(220)이 상호 다른 회전 속도로 회전되어 서로 어긋나게 되는 것을 방지하면서, 상기 한 쌍의 회전링(220)이 회전되면서 발생되는 진동을 저감시켜 상기 한 쌍의 회전링(220)이 안정적으로 회전되도록 할 수 있다.
이러한 상기 마운트브릿지(240)는 하나 또는 복수로 구성될 수 있으며, 후술되는 촬영부(300)의 조명부재(310) 및 카메라부재(320)가 마운트되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 수직회전모터(230)는 공급되는 동력에 의해 구동되어 상기 한 쌍의 회전링(220)을 수직 방향으로 회전시키도록 구성되는 것이다.
더욱 상세하게, 상기 수직회전모터(230)는 공급되는 동력으로 상기 수직기어부재(250)를 회전시키도록 구성될 수 있으며, 상기 수직기어부재(250)는 상기 수직회전모터(230)에 의해 회전되어 상기 수직기어부재(250)에 맞물리도록 구성되는 회전링(220)을 회전시키도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 수직기어부재(250)는 상기 수직회전모터(230)에서 일 측으로 연장되는 수직회전축에 결합되어 수직 방향으로 회전되도록 구성될 수 있고, 상기 회전링(220)에 형성되는 수직회전기어(221)는 상기 회전링(220)의 내주연을 따라 형성되도록 구성될 수 있다.
상기 촬영부(300)에는, 상기 마운트브릿지(240)에 마운트되어 상기 스테이지(170)에 위치되는 피사체(10)에 빛을 발산하는 조명부재(310) 및 상기 마운트브릿지(240)에 마운트되어 상기 스테이지(170)에 위치되는 피사체(10)를 촬영함으로써 상기 피사체(10)에 대한 3차원패킷데이터를 수집하도록 구성되는 카메라부재(320)가 포함된다.
상기 조명부재(310)는 후술되는 제어부(400)의 제어에 의해 피사체(10)로 빛을 발산하여 카메라부재(320)에 의한 촬영이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
특히, 상기 제어부(400)에는 피사체(10)로 발산되는 빛의 조도 정보를 감지하도록 구성되는 조도센서가 포함될 수 있고, 상기 제어부(400)는 상기 조도센서에서 감지되는 조도 정보에 따라 상기 조명부재(310)를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 카메라부재(320)는 후술되는 제어부(400)의 제어에 의해 피사체(10)를 촬영하여 3차원패킷데이터를 수집하도록 구성될 수 있고, 상기 카메라부재(320)에 의해 수집되는 3차원패킷데이터는 후술되는 제어부(400)로 전송되도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 3차원패킷데이터는 후술되는 제어부(400)가 3차원모델데이터를 생성하는데에 필요한 정보의 소단위라고 이해될 수 있으며, 상기 제어부(400)는 상기 카메라부재(320)에 의해 촬영되어 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 3차원모델데이터를 생성하도록 구성되는 것이다.
또한 상기 조명부재(310) 및 카메라부재(320)는, 상기 마운트브릿지(240)가 복수로 구성되는 경우, 각각 복수로 구성되어 상기 복수의 마운트브릿지(240)에 결합되도록 구성될 수 있다.
상기 조명부재(310) 및 카메라부재(320)가 복수로 구성되는 경우 상기 카메라부재(320)에서 수집되는 3차원패킷데이터가 복수로 구성될 수 있고, 후술되는 제어부(400)는 상기 복수의 카메라부재(320)에서 수집되는 복수의 3차원패킷데이터를 이용하여 더욱 완성도 높은 3차원모델데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부(400)는 아두이노로 구성되어 상기 카메라부재(320)에서 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 상기 피사체(10)에 대한 3차원모델데이터를 생성하도록 구성된다.
상기 아두이노는 오픈 소스로 이루어지며 마이크로 컨트롤러(Micro controller) 보드가 내장되는 제어 기판으로서, 다양한 스위치나 센서로부터 입력 값을 받아들여 LED나 모터와 같은 전자 장치를 제어하는 것이 가능하고, 이를 통해 전기적, 물리적 상호작용이 가능한 제품을 만들어 내는데 사용되는 것이다.
그리고 아두이노는 아두이노 쉴드 보드(확장형 보드)를 사용하여 원하는 기능을 확장할 수 있도록 구성되는데, 예를 들어, 와이파이 쉴드 보드를 아두이노에 장착하는 경우 아두이노를 이용하여 무선 인터넷에 접속하는 기능을 추가할 수 있게 되는 것이다.
이러한 상기 제어부(400)는 상기 수평회전모터(140)에 의해 회전되는 회전판(120)의 회전속도 및 수직회전모터(230)에 의해 회전되는 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부(400)는 상기 수평회전모터(140)에 의해 회전되는 회전판(120)의 회전속도 및 수직회전모터(230)에 의해 회전되는 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도를 제어하도록 구성됨으로써, 상기 카메라부재(320)에서 수집되는 3차원패킷데이터의 내용이 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전 횟수가 누적됨에 따라 상이하도록 구성되는 것이다.
예를 들어, 본 발명의 회전형 3D 스캐너 장치가 최초 구동되어 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)이 최초 회전됨에 따라, 상기 카메라부재(320)에 의한 초기 촬영이 시작되는 경우에 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도가 5 ~ 10cm/s라고 가정할 경우, 상기 카메라부재(320)에 의한 초기 촬영 이후 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도는 1 ~ 3cm/s로 제어되도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도는 상기 회전링(220)이 상기 회전판(120)보다 빠르게 회전되는 것으로 설명하고 있으나, 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도는 상기 카메라부재(320)에 의한 촬영 모드에 따라 얼마든지 변경될 수 있으며, 그 회전속도 또한 실시 환경에 따라 얼마든지 변경되어 적용될 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 카메라부재(320)는 최초 촬영 시 비교적 빠른 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도에 의해 상기 피사체(10)에 대한 전체적인 실루엣만을 촬영하여 3차원패킷데이터를 생성하도록 구성될 수 있고, 상기 카메라부재(320)는 최초 촬영 이후 비교적 느린 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도에 따라 상기 피사체(10)에 대한 구체적인 외부 형상을 촬영하여 3차원패킷데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
특히, 상기 제어부(400)는 상기 카메라부재(320)에 의해 수집되는 3차원패킷데이터에 따라 상기 회전판(120)의 회전속도 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도를 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라부재(320)는 최초 촬영 시 비교적 빠른 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도에 의해 상기 피사체(10)에 대한 전체적인 실루엣을 촬영하게 되는데, 상기 최초 촬영 시 조도가 떨어지는 등의 문제가 발생되어 상기 카메라부재(320)의 촬영에 의해 수집되는 3차원패킷데이터의 질이 떨어지는 것으로 판단되는 경우, 상기 제어부(400)는 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도를 최초 회전속도보다 느린 회전속도로 회전되도록 제어하되, 상기 카메라부재(320)에 의해 수집되는 3차원패킷데이터는 최초 촬영 시 수집되었던 3차원패킷데이터를 덮어씌우도록 제어될 수 있다.
즉, 상기 제어부(400)는 최초 촬영 시 상기 카메라부재(320)의 촬영에 의해 수집되는 3차원패킷데이터의 질이 떨어지는 것으로 판단되는 경우 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도는 최초 회전속도보다 느린 회전속도로 회전되도록 제어하되, 상기 카메라부재(320)에 의해 촬영되어 수집되는 3차원패킷데이터는 초기 3차원패킷데이터로서 활용되어 3차원모델데이터를 생성하도록 구성되는 것이다.
한편 상기 제어부(400)는, 상기 카메라부재(320)에 의해 수집되는 3차원패킷데이터를 모델링하고, 상기 3차원패킷데이터가 모델링되는 과정을 이용하여 모델링진행데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 제어부(400)에 의해 생성되는 모델링진행데이터는 동영상으로 이루어짐으로써, 3차원모델데이터에 대한 신뢰도를 향상시키도록 구성되는 것이다.
더욱 상세하게, 상기 제어부(400)는, 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)이 회전되면서 카메라부재(320)에 의해 수집되는 3차원패킷데이터가 상기 회전판(120)과 회전링(220)의 반복 회전 및 카메라부재(320)의 반복 촬영에 의해 점차 누적되어 3차원모델데이터로 모델링되는 과정을 이용하여 모델링진행데이터를 생성하도록 구성됨으로써, 상기 3차원모델데이터에 대한 신뢰도를 향상시키도록 구성될 수 있다.
또 한편 상기 제어부(400)는, 상기 카메라부재(320)에 의해 최초 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전 횟수를 연산하고, 연산된 회전 횟수에 따라 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)을 회전시킴으로써, 상기 피사체(10)에 대한 카메라부재(320)의 촬영이 이루어져 3차원패킷데이터가 수집되도록 구성될 수 있으며, 상기 제어부가 연산하는 한 쌍의 회전링(220)의 회전 횟수는 최적 연산 횟수로 구성될 수 있다.
다시 말하자면, 상기 제어부(400)는 상기 카메라부재(320)에 의해 최초 수집되는 3차원패킷데이터를 통해 3차원모델데이터를 생성하기 위한 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전 횟수를 연산하고, 연산된 회전 횟수에 따라 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)을 회전시켜 카메라부재(320)에 의한 효율적인 촬영이 이루어지도록 하는 것이다.
그리고 연산된 회전 횟수에 따라 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)이 회전되어 피사체(10)에 대한 촬영이 이루어지도록 구성됨으로써, 3차원모델데이터 생성에 불필요한 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전을 방지하여 비교적 빠른 시간 내에 3차원모델데이터를 생성할 수 있도록 구성되는 것이다.
이상 본 발명에 의하면, 회전판이 수평회전모터에 의해 수평 방향으로 회전되도록 구성되고, 카메라부재가 수직회전모터에 의해 수직 방향으로 회전되도록 구성됨으로써, 스테이지에 위치되는 피사체에 대한 정밀한 3차원모델데이터가 생성되도록 하는 효과가 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.
10 : 피사체
100 : 베이스부
110 : 베이스프레임 111 : 수평회전홈
120 : 회전판 121 : 수평회전돌기
122 : 연장부 123 : 수평회전기어
130 : 중심축 140 : 수평회전모터
150 : 액추에이터 160 : 승강축
170 : 스테이지 171 : 미끄럼방지수단
180 : 수평기어부재
200 : 회전링부
210 : 회전가이드
220 : 회전링 221 : 수직회전기어
230 : 수직회전모터 240 : 마운트브릿지
250 : 수직기어부재
300 : 촬영부
310 : 조명부재 320 : 카메라부재
400 : 제어부

Claims (5)

  1. 베이스프레임(110), 상기 베이스프레임(110)의 상부에 회전 가능하도록 구비되는 회전판(120), 상기 회전판(120)의 상부로 돌출 형성되는 중심축(130), 상기 회전판(120)을 수평 방향으로 회전시키도록 구성되는 수평회전모터(140), 상기 중심축(130)의 내부에 구비되는 액추에이터(150), 상기 중심축(130)의 상부에 결합되어 상기 액추에이터(150)에 의해 승강되도록 구성되는 승강축(160) 및 상기 승강축(160)의 말단에 설치되는 스테이지(170)가 포함되는 베이스부(100);
    상기 회전판(120)의 상부에 구비되어 서로 대칭되도록 구성되는 한 쌍의 회전가이드(210), 상기 한 쌍의 회전가이드(210)의 각각에 수직 방향으로 회전 가능하도록 결합되는 한 쌍의 회전링(220), 상기 회전판(120)의 상부에 구비되어 상기 회전링(220)을 회전시키도록 구성되는 수직회전모터(230) 및 상기 한 쌍의 회전링(220)을 상호 연결하도록 구성되는 하나 또는 복수의 마운트브릿지(240)가 포함되는 회전링부(200);
    상기 마운트브릿지(240)에 마운트되어 상기 스테이지(170)에 위치되는 피사체(10)에 빛을 발산하는 조명부재(310) 및 상기 마운트브릿지(240)에 마운트되어 상기 스테이지(170)에 위치되는 피사체(10)를 촬영함으로써 상기 피사체(10)에 대한 3차원패킷데이터를 수집하도록 구성되는 카메라부재(320)가 포함되는 촬영부(300); 및
    아두이노로 구성되어 상기 카메라부재(320)에서 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 상기 피사체(10)에 대한 3차원모델데이터를 생성하도록 구성되는 제어부(400);
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 회전형 3D 스캐너 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 수평회전모터(140)에 의해 회전되는 회전판(120)의 회전속도 및 수직회전모터(230)에 의해 회전되는 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 3D 스캐너 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 카메라부재(320)에 의해 수집되는 3차원패킷데이터에 따라 상기 회전판(120)의 회전속도 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전속도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 3D 스캐너 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 카메라부재(320)에 의해 수집되는 3차원패킷데이터를 모델링하고, 상기 3차원패킷데이터가 모델링되는 과정을 이용하여 모델링진행데이터를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 3D 스캐너 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 카메라부재(320)에 의해 최초 수집되는 3차원패킷데이터를 이용하여 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)의 회전 횟수를 연산하고, 연산된 회전 횟수에 따라 상기 회전판(120) 및 한 쌍의 회전링(220)을 회전시킴으로써, 상기 피사체(10)에 대한 카메라부재(320)의 촬영이 이루어져 3차원패킷데이터가 수집되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 3D 스캐너 장치.
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