KR102659165B1 - Method for creating a prosthetic finger based on digital techniques - Google Patents

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김숭현
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Abstract

디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법이 개시된다. 개시된 디지털 방식 손가락 의지 제작 방법은, 사진 촬영과 포트그래매트리를 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 3차원 형상을 취득하는 3차원 형상 취득 단계; 취득된 3차원 형상을 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 거푸집을 제작하는 거푸집 제작 단계; 제작된 거푸집을 이용하여 손가락 의지를 성형하는 손가락 의지 성형 단계; 및 성형된 손가락 의지를 후처리하고 채색하는 후처리 및 채색 단계를 포함하며, 상기 3차원 형상 취득 단계는, 크기를 다르게 조정하도록 줌인 및 줌아웃 기능을 사용하면서 크기 측정 지표가 부착된 적용 대상자의 손가락을 여러 각도에서 특징들이 겹쳐지도록 사진 촬영하는 촬영 단계와, 촬영한 사진들을 정합 작업을 통해 겹치는 영역의 특징점을 추출하고 연결하는 정합 단계와, 정합된 영역의 특징점들을 3D 공간상의 좌표로 변환하여 점군 데이터를 형성하는 점군 데이터 형성 단계와, 생성된 점군 데이터를 기반으로 손가락의 3차원 형상을 생성하는 단계를 포함한다.A digital method for producing a finger prosthesis is disclosed. The disclosed digital finger prosthesis manufacturing method includes a three-dimensional shape acquisition step of acquiring a three-dimensional shape for forming a finger prosthesis using photography and photogrammetry; A mold manufacturing step of manufacturing a mold for forming a finger prosthesis using the acquired three-dimensional shape; A finger prosthesis forming step of forming a finger prosthesis using the manufactured mold; And a post-processing and coloring step of post-processing and coloring the molded finger prosthesis, wherein the three-dimensional shape acquisition step includes using the zoom-in and zoom-out functions to adjust the size differently, and the finger of the subject to which the size measurement indicator is attached. A photographing step of taking pictures so that the features overlap from various angles, a matching step of extracting and connecting the feature points of the overlapping area through a matching process of the captured photos, and converting the feature points of the matched region into coordinates in 3D space to create a point cloud. It includes a step of forming point cloud data and a step of generating a three-dimensional shape of the finger based on the generated point cloud data.

Description

디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법{Method for creating a prosthetic finger based on digital techniques}Method for creating a prosthetic finger based on digital techniques}

본 발명은 손가락 의지를 포토그래메트리의 디지털 방식으로 제작하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of digitally manufacturing a finger prosthesis using photogrammetry.

손가락의 일부가 상실된 환자가 손가락 의지를 이용할 수 있다. 통상, 손가락 의지는 엄지손가락 또는 그 밖의 손가락의 근위지골 이하가 상실된 경우에 사용한다.Patients who have lost part of a finger can use a finger prosthesis. Typically, finger prostheses are used when the thumb or other fingers below the proximal phalanx are lost.

한편, 사람의 손은 일상생활을 하면서 가장 많이 사용하게 되는 부위로 착용하는 손가락 의지 또한 외부와의 접촉과 마찰로 인하여 쉽게 마모되고 오염될 수밖에 없다. 손가락 의지는 기능이 없는 미관형으로 제작되어 골무 형태로 끼워서 사용하기 때문에 인체에 무해하고 사람의 피부와 가장 유사한 질감과 색상을 표현할 수 있는 실리콘으로 제작하고 있다. 그러나 장시간 사용하면 더러워지므로 일정 기간 사용 후 주기적으로 교체해주어야 한다. Meanwhile, the human hand is the part of the body that is most used in daily life, and the finger prosthesis worn is also bound to be easily worn and contaminated due to contact and friction with the outside. The finger prosthesis is made of silicone, which is harmless to the human body and can express the texture and color most similar to human skin because it is made for aesthetic purposes without function and is used by inserting it in the form of a thimble. However, if used for a long time, it becomes dirty, so it must be replaced periodically after a certain period of use.

대부분의 절단 장애인들은 의지 외형이 본인의 남아있는 다른 부위와 유사하고 가격이 저렴하기를 원한다. 그러나 수작업으로 제작된 1인 맞춤형 보형물은 가격이 높게 책정될 수밖에 없으므로 의뢰인에게는 경제적인 부담을 줄 수밖에 없다. 개인의 숙련도에 의존하지 않고 품질의 편차가 균일한 보형물을 제작하기 위해서는 디지털 공정의 도입이 이루어져야 하며 이를 통해 제작 단가를 낮출 수 있는 것이다.Most amputees want the prosthesis to be similar in appearance to their remaining body parts and to be inexpensive. However, custom implants made by hand are bound to be priced high, putting an economic burden on the client. In order to produce implants with uniform quality variations without relying on individual skill levels, digital processes must be introduced, which can lower production costs.

손가락 절단 환자를 위한 의지는 미관형 외 손가락의 기능적 측면을 보완하기 위해 로봇 기술을 접목한 기능형 개발 연구도 활발하게 진행되고 있다. 기능형은 완전 절단된 손가락 또는 기능을 수행할 수 없는 손가락을 위한 전동형과 일부 남아있는 마디의 움직임을 활용한 수동형으로 구분할 수 있는데, 결국 미관형과 기능형이 결합된 결과물이야말로 의뢰인의 심리적 만족과 신체적 향상에 도움을 줄 수 있을 것이다. 디지털 공정 방식을 통해 제작되는 미관형 의지는 완성된 의지 형상이 3차원 공간에 존재하기 때문에 기능형 의지 본체와 병합되는 표면을 제작하여 심미성을 높이는데 기여할 수 있다. In addition to aesthetic prostheses for finger amputees, research is being actively conducted to develop functional prostheses that incorporate robotic technology to complement the functional aspects of the fingers. The functional type can be divided into an electric type for completely amputated fingers or fingers that cannot perform their functions, and a passive type that utilizes the movement of some remaining joints. In the end, the result of combining the aesthetic type and the functional type is the psychological satisfaction of the client. and may help with physical improvement. Aesthetic prostheses manufactured through digital processing methods can contribute to enhancing aesthetics by producing a surface that merges with the functional prosthesis body because the finished prosthesis shape exists in three-dimensional space.

이와 관련하여 3D 프린팅 3D 프린터 토탈 솔루션 기업 ㈜프로토텍(https://www.prototech.co.kr:40007)에서는 폴리젯(polyJet) 방식의 3D 프린터로 인체모형에 대해 색상과 질감을 구현한 결과물을 홍보하였는데 이때 사용한 재료는 고무 소재(연질)의 광경화성 액상수지이다. 향후 지속적인 기술개발로 인체에 무해하고 저렴한 가격대의 소재로 출력하여 시장에 공급할 수 있다면 디지털 작업 방식의 활용 가치는 높아질 수 있다. 3차원 형상은 온라인 공간에서의 홍보에도 크게 활용할 수 있는데 온라인 쇼핑의 3D 실감 콘텐츠를 제작해주는 플리카(plicar)(https://www.plicar.io) 등을 예로 들 수 있다. In relation to this, Prototech Co., Ltd. (https://www.prototech.co.kr:40007), a 3D printing 3D printer total solution company, has produced the color and texture of a human body model with a polyJet 3D printer. was promoted, and the material used at this time was a photocurable liquid resin made of rubber (soft). In the future, if continuous technological development allows printing with materials that are harmless to the human body and affordable and supplied to the market, the value of using digital work methods can increase. 3D shapes can also be greatly utilized for promotions in online spaces. An example is plica (https://www.plicar.io), which produces 3D realistic content for online shopping.

손가락 의지 제작과 관련된 연구는 기능형 의수 개발 연구이거나, 미관형 의수 제작에 대한 특허를 찾아볼 수 있다.Research related to the production of finger prostheses can be research on the development of functional prosthetics, or patents on the production of aesthetic prosthetics can be found.

절단환부에 대응되는 신체 부위를 3D 스캐닝 기술로 복제하는 기술이 제안되었다. 그러나 3D 스캐닝을 통해 획득한 3차원 형상은 정합과 편집과정을 거쳐야하므로 전문 인력을 활용해야 하고, 그에 따른, 추가적인 인건비가 발생하게 된다. A technology to replicate the body part corresponding to the amputated area using 3D scanning technology has been proposed. However, since the 3D shape obtained through 3D scanning must go through a registration and editing process, professional personnel must be used, resulting in additional labor costs.

등록번호 10-0338835 (2002년05월20일)Registration number 10-0338835 (May 20, 2002)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 손가락 의지를 포토그래메트리의 디지털 방식으로 제작하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method of digitally manufacturing a finger prosthesis using photogrammetry.

본 발명의 일측면에 따른 디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법은 사진 촬영과 포트그래매트리를 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 3차원 형상을 취득하는 3차원 형상 취득 단계; 취득된 3차원 형상을 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 거푸집을 제작하는 거푸집 제작 단계; 제작된 거푸집을 이용하여 손가락 의지를 성형하는 손가락 의지 성형 단계; 및 성형된 손가락 의지를 후처리하고 채색하는 후처리 및 채색 단계를 포함하며, 상기 3차원 형상 취득 단계는, 크기를 다르게 조정하도록 줌인 및 줌아웃 기능을 사용하면서 크기 측정 지표가 부착된 적용 대상자의 손가락을 여러 각도에서 특징들이 겹쳐지도록 사진 촬영하는 촬영 단계와, 촬영한 사진들을 정합 작업을 통해 겹치는 영역의 특징점을 추출하고 연결하는 정합 단계와, 정합된 영역의 특징점들을 3D 공간상의 좌표로 변환하여 점군 데이터를 형성하는 점군 데이터 형성 단계와, 생성된 점군 데이터를 기반으로 손가락의 3차원 형상을 생성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a digital-based finger prosthesis according to one aspect of the present invention includes a three-dimensional shape acquisition step of acquiring a three-dimensional shape for forming a finger prosthesis using photography and photogrammetry; A mold manufacturing step of manufacturing a mold for forming a finger prosthesis using the acquired three-dimensional shape; A finger prosthesis forming step of forming a finger prosthesis using the manufactured mold; And a post-processing and coloring step of post-processing and coloring the molded finger prosthesis, wherein the three-dimensional shape acquisition step includes using the zoom-in and zoom-out functions to adjust the size differently, and the finger of the subject to which the size measurement indicator is attached. A photographing step of taking pictures so that the features overlap from various angles, a matching step of extracting and connecting the feature points of the overlapping area through a matching process of the captured photos, and converting the feature points of the matched region into coordinates in 3D space to create a point cloud. It includes a step of forming point cloud data and a step of generating a three-dimensional shape of the finger based on the generated point cloud data.

상기 거푸집 제작 단계는, 상기 3차원 형상 취득 단계에서 취득한 3차원 형상 데이터를 3D 모델로 변환하는 단계와, 변환된 3D 모델을 3D 프린터로 출력하고, 출력된 3D 모델에 붙어 있는 크기 측정 지표와 실제 측정 지표를 비교하는 단계와, 변환된 3D 모델을 반전하여 손가락 의지 3D 모델을 생성하는 단계와, 상기 3D 모델의 반전 전 또는 후에 주름, 손톱 또는 지문을 보강하거나 형태를 교정하는 단계와, 손가락 의지 3D 모델에 대하여 차집합 모델링을 적용하여 거푸집 3D 모델을 생성하는 단계와, 거푸집 3D 모델을 3D 프린터로 출력하여, 거푸집을 제작하는 단계를 포함하며, 상기 손가락 의지 성형 단계는 상기 거푸집에 실리콘 고무를 부은 후 경화시켜, 손가락 의지를 성형한다.The form production step includes converting the 3D shape data acquired in the 3D shape acquisition step into a 3D model, printing the converted 3D model with a 3D printer, and measuring the size measurement index and actual size attached to the output 3D model. Comparing measurement indices, inverting the converted 3D model to create a 3D model of the finger prosthesis, reinforcing wrinkles, fingernails, or fingerprints or correcting the shape before or after inverting the 3D model, and creating a finger prosthesis It includes the steps of generating a formwork 3D model by applying difference modeling to the 3D model, and printing the formwork 3D model with a 3D printer to produce a formwork. The finger prosthesis forming step includes adding silicone rubber to the formwork. It is swollen and then hardened to form a finger prosthesis.

상기 후처리 및 채색 단계는 천 덧댐부 형성 단계를 포함하며, 상기 천 덧댐부 형성 단계는, 미리 출력된 손가락 모형 위에 신축성을 갖는 링형의 천을 덧씌우고, 상기 손가락 모형에 덧씌운 천에 축합반응형 실리콘을 바르고, 상기 천 위로 발라진 축합반응형 실리콘 위로 상기 손가락 의지 성형 단계에서 성형된 상기 손가락 의지를 끼우고, 온장고에서 상기 축합반응형 실리콘을 경화시킨다.The post-processing and coloring step includes forming a fabric overlay, wherein an elastic ring-shaped fabric is overlaid on a pre-printed finger model, and a condensation reaction is applied to the fabric overlaid on the finger model. Apply silicone, insert the finger prosthesis formed in the finger prosthesis forming step onto the condensation-type silicone applied on the cloth, and cure the condensation-type silicone in a heated storage.

본 발명은 가상공간에 손가락 의지의 3차원 형상이 존재하기 때문에 작업 도중 의뢰인의 수정 요구 사항을 반영하기 쉽다. 또한, 손가락 의지 제작 과정에서 컴퓨터로 빠르게 변형하여 성형 결과물을 만들어 낼 수 있으므로 작업 시간을 줄일 수 있다. The present invention is easy to reflect the client's modification requirements during work because the three-dimensional shape of the finger prosthesis exists in virtual space. In addition, during the process of producing a finger prosthesis, work time can be reduced because molding results can be quickly transformed using a computer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법을 전반적으로 설명하기 위한 플로우차이트이고,
도 2의 (A) 및 (B) 각각은 손가락 의지가 적용될 적용 대상자 A와 적용 대상자 B의 손을 보여주는 사진들이고,
도 3 및 도 4는 사진 촬영과 포트그래매트리를 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 3차원 형상 획득 단계를 설명하기 위한 것이고,
도 5는 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 제작 과정을 차례로 설명하기 위한 이미지들이고,
도 6은 거푸집을 이용한 손가락 의지 성형 과정을 설명하기 위한 사진 이미지들이고,
도 7은 손가락 의지에 천 덧댐부 형성 과정을 나타내는 사진들이며,
도 8은 실리콘 의지에 대한 채색 과정을 나타낸 사진들이다.
1 is a flowchart for generally explaining the method of manufacturing a digital-based finger prosthesis according to an embodiment of the present invention;
Figures 2 (A) and (B) are photos showing the hands of person A and person B to which the finger prosthesis will be applied, respectively.
Figures 3 and 4 are for explaining the three-dimensional shape acquisition step for forming a finger prosthesis using photography and portgrammetry;
Figure 5 is an image to sequentially explain the process of making a mold for forming a finger prosthesis;
Figure 6 is a photographic image to explain the process of forming a finger prosthesis using a mold;
Figure 7 is a photograph showing the process of forming the cloth padding on the finger prosthesis;
Figure 8 is photos showing the coloring process for the silicone prosthesis.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.The examples herein are provided to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.And the present invention is only defined by the scope of the claims.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Accordingly, in some embodiments, well-known components, well-known operations and well-known techniques are not specifically described in order to avoid ambiguous interpretation of the present invention.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the same reference numerals refer to the same elements throughout the specification, and the terms used (mentioned) in the specification are for explaining embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated in the phrase, and elements and operations referred to as 'including (or, including)' do not exclude the presence or addition of one or more other elements and operations. .

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless they are defined.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법은 사진을 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 3차원 형상 취득 단계( S10)와, 취득된 3차원 형상을 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 제작 단계(S20)와, 제작된 거푸집을 이용하여 손가락 의지를 성형하는 손가락 의지 성형 단계(S30)와, 손가락 의지 채색 단계(S40)를 포함한다.Referring to Figure 1, the digital-based finger prosthesis manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a three-dimensional shape acquisition step ( S10 ) for forming a finger prosthesis using a photograph, and a finger prosthesis using the acquired three-dimensional shape. It includes a step of manufacturing a mold for forming a prosthesis (S20), a step of forming a finger prosthesis using the manufactured mold (S30), and a step of coloring a finger prosthesis (S40).

손가락 의지 제작을 위한 전 단계로서 2인의 적용 대상자가 선정되었다.As a preliminary step to producing a finger prosthesis, two subjects were selected.

손가락 일부를 잃은 사람의 손 형태는 획일적이지 않지만 한 손에 대해 5개의 손가락 중 특정 손가락의 부재 여부를 고려하지 않고 하나의 손가락에 대하여 근위지골 이하 또는 중위지골 이하를 상실한 손을 가진 2명이 적용 대상자로 선정되었다.The hand shape of people who have lost part of a finger is not uniform, but without considering the absence of a specific finger out of the five fingers for one hand, two people with a hand that has lost the proximal phalanx or lower or the middle phalanx of one finger are eligible. was selected.

도 2의 (A) 및 (B) 각각은 제작된 손가락 의지가 적용될 적용 대상자 A와 적용 대상자 B의 손을 보여주는 사진이다. 손가락 일부를 잃은 사람의 손 형태는 획일적이지 않지만 한 손에 대해 5개의 손가락 중 특정 손가락의 부재 여부를 고려하지 않고 하나의 손가락에 대하여 근위지골 이하 또는 중위지골 이하를 상실한 손을 가진 2명을 적용 대상자 A 및 적용 대상자 B로 선정하였다. 적용 대상자 A는 오른손 둘째 손가락 중위지골 이하를 상실한 사람이고, 적용 대상자 B는 왼손 셋째 손가락 근위지골 이하를 상실한 사람이다.Figures 2 (A) and (B) are photographs showing the hands of person A and person B to which the manufactured finger prosthesis will be applied. The hand shape of a person who has lost part of a finger is not uniform, but without considering the absence of a specific finger out of the five fingers for one hand, two people with a hand that lost the proximal phalanx or lower or the middle phalanx of one finger were applied. Subject A and applicable subject B were selected. Applicable person A is a person who has lost the middle phalanx or lower of the second finger of the right hand, and applicable subject B is a person who has lost the proximal phalanx or lower of the third finger of the left hand.

1. 손가락 의지 성형을 위한 3차원 형상 취득1. Acquisition of 3D shape for finger prosthesis molding

적용 대상자 A와 적용 대상자 B에 대하여, 정상 손과 절단환부가 있는 손을 중심으로 디지털 카메라를 사용하여 사진을 촬영하였다. 카메라는 삼각대에 고정시킨 후 돌리를 연결하여 흔들리지 않으면서 이동이 쉽도록 하였다. 적용 대상자가 앉는 의자를 중심으로 바닥에 원을 그리고 촬영 지점을 동일한 간격으로 분할하여 표시한 후 촬영 대상의 y축을 중심으로 360° 회전하면서 이미지의 일정 부분이 겹쳐지도록 촬영하였다. 이때, 카메라의 줌 인(zoom in), 줌 아웃(zoom out) 기능을 활용하여 촬영 대상의 크기가 다르도록 각 지점마다 3회씩 촬영하여, 도 3과 같은 사진을 획득하였다. 도 3에서, A-1은 적용 대상자 A의 오른손, A_2는 적용 대상자 A의 왼손, B_1은 적용 대상자 B의 오른손, B_2는 적용 대상자 B의 왼손을 나타낸다.For Subject A and Subject B, pictures were taken using a digital camera focusing on the normal hand and the hand with the amputation site. The camera was fixed on a tripod and then connected to a dolly to make it easy to move without shaking. A circle was drawn on the floor centered on the chair on which the subject was sitting, the shooting points were divided and marked at equal intervals, and the image was taken by rotating it 360° around the y-axis of the subject so that a certain portion of the image overlapped. At this time, using the camera's zoom in and zoom out functions, each point was photographed three times so that the size of the photographed object was different, and the photograph shown in Figure 3 was obtained. In Figure 3, A-1 represents the right hand of person A, A_2 represents the left hand of person A, B_1 represents the right hand of person B, and B_2 represents the left hand of person B.

시중에서 판매되고 있는 3D 스캐너 장비는 높은 가격, 낮은 휴대성, 비호환 소프트웨어, 장비 사용에 대한 전문 지식 요구 등 다양한 면에서 접근성이 매우 낮은 상황이다. 그에 반해 다양한 방향과 각도에서 촬영된 2차원 사진을 3차원 입체 모델로 구현하는 포토그래메트리(Photogrammetry)는 디지털 카메라와 같은 이미지를 획득할 수 있는 도구만 있으면 별도의 장비 없이 3D 스캐너를 통한 결과물과 유사한 수준의 3D 모델링 결과물을 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 포토그래메트리는 주로 광범위한 지형의 모델링 과정에 한정하여 사용되었지만, 최근에는 사람이나 동물 모형과 같은 비교적 작은 사물의 모델링에도 많이 사용되고 있다. 전통적인 방식의 3D 모델링 프로세스를 통해 제작하는 과정보다 빠르고 신속하게 3D 모델 데이터의 제작이 가능하기 때문에 포토그래메트리 기술 기반의 3D 모델링 제작 방식은 다양한 영역으로 사용범위가 확대되고 있다.The accessibility of commercially available 3D scanner equipment is very low in many ways, including high price, low portability, incompatible software, and the requirement for expert knowledge to use the equipment. On the other hand, photogrammetry, which implements 2D photos taken from various directions and angles into 3D models, produces results through a 3D scanner without any additional equipment, as long as you have a tool that can acquire images such as a digital camera. It has the advantage of being able to obtain 3D modeling results at a similar level. In addition, photogrammetry was mainly used in the modeling process of extensive terrain, but recently it has also been widely used in modeling relatively small objects such as human or animal models. Because it is possible to produce 3D model data faster and more quickly than the production process through the traditional 3D modeling process, the scope of use of 3D modeling production methods based on photogrammetry technology is expanding to various areas.

일반적으로 건축이나 토목 분야의 측량을 위해 사진을 촬영하여 3차원 형상을 만드는데 사용하던 포토그래메트리는 3D 정보를 획득할 수 있는 장비와 소프트웨어 기술의 발전으로 움직이는 객체의 동작을 캡처하여 가상현실이나 증강현실을 만드는 단계까지 발전하고 있다. 사람이나 동물 등의 동작은 복잡한 동적 상황에서 시간적으로 연관성이 있는 고정 및 이동 객체의 3D 볼류메트릭 모델 복원을 위하여 여러 대의 카메라와 조명을 사전에 세팅한 후 동시에 촬영하는 3D 볼류메트릭 캡처 시스템을 사용한다. Photogrammetry, which was generally used to create a 3D shape by taking pictures for surveying in the architectural or civil engineering fields, captures the motion of moving objects with the development of equipment and software technology that can acquire 3D information, creating virtual reality or augmented reality. It is progressing to the stage of creating reality. In order to restore 3D volumetric models of stationary and moving objects that are temporally related to the movements of people or animals in complex dynamic situations, a 3D volumetric capture system is used to set up multiple cameras and lights in advance and then shoot simultaneously. .

움직이는 객체는 동작뿐만 아니라 정지한 상태의 3차원 형상을 만들 때도 3D 볼류메트릭 캡처 시스템을 사용하는 것이 효율적이지만 개인이 구매하여 사용할 수 있는 시설 장비가 아니다. 인물처럼 장시간 고정할 수 없는 대상은 순간적으로 촬영하여 3D 데이터를 만들고 디지털 액터나 비추얼 휴면을 제작하지만 촬영하는 부위가 신체의 일부인 경우 촬영 대상자의 협조가 있다면 1대의 카메라로 3D 모델을 복원할 수 있다는 연구 결과가 있다. 다만 촬영하는 시간 동안 대상자가 움직이지 않아야 하므로 최소한의 시간으로 최상의 결과물을 만들 수 있는 촬영 방법을 찾아야 한다.Although it is efficient to use a 3D volumetric capture system not only for moving objects but also for creating three-dimensional shapes at rest, it is not a facility equipment that can be purchased and used by individuals. Objects that cannot be fixed for a long time, such as people, are photographed instantaneously to create 3D data and create digital actors or virtual rests. However, if the area being photographed is part of the body, the 3D model can be restored with a single camera with the cooperation of the photographed subject. There are research results showing that. However, since the subject must not move during the filming period, a filming method that produces the best results in the minimum amount of time must be found.

1대의 카메라로 조건을 달리하여 촬영한 이미지를 정합한 결과 연구대상자 손가락의 y축을 중심으로 360° 회전할 때 z축이 되는 카메라의 높이를 대상 손가락 말단(末端)과 수평이 되지 않도록 상향으로 위치시켜야 한다. 바닥에 지름 3m의 원을 그리고 32개의 촬영 지점을 동일한 간격으로 분할하여 표시한 후 32개의 지점마다 피사체 크기가 다르도록 3회씩 촬영한 96장의 사진이 가장 정확한 점군 데이터를 생성하는 것으로 확인하였다(도 4 참조). As a result of matching images taken under different conditions with one camera, the height of the camera, which becomes the z-axis when rotating 360° around the y-axis of the subject's finger, was positioned upward so that it was not parallel to the end of the subject's finger. You have to do it. A circle with a diameter of 3m was drawn on the floor, and 32 shooting points were divided and marked at equal intervals. It was confirmed that 96 photos taken 3 times with different subject sizes for each 32 points generated the most accurate point cloud data (Figure 4).

하나의 손가락을 90° 각도로 세워 독립된 형태로 촬영하는 것이 가능한 둘째 손가락에 비해 셋째 손가락은 90° 각도로 똑바로 세워 고정하기 어려우므로 손가락 사이를 벌리고 일자로 펼친 상태로 다른 손가락과 함께 촬영하였다. 셋째 손가락은 주변의 다른 손가락으로 인해 생기는 그림자 때문에 점군 데이터가 온전하게 생성되지 않는 부위가 발생하므로 별도의 사진 촬영을 통해 불완전한 정보를 확보할 필요가 있었다. 적용 대상자는 촬영이 진행되는 동안 손가락을 움직이지 않아야 하므로 앉거나 누워서 손을 받쳐줄 물체에 기대어 있어야 한다. 이때 카메라는 흔들리지 않도록 삼각대와 돌리에 고정시킨 후 이동시켜야 하므로 적용 대상자와 카메라 사이 1m 이상의 간격이 필요하다. 따라서 사진 촬영 시 초점이 잡히는 최단 촬영 거리 1.2m, 초점 거리 70-300mm인 망원단렌즈를 장착하고 사진을 촬영하였다. 서로 동일한 연관성을 갖는 특징점(feature point)이 이미지에 두 개 이상 존재하도록 사진은 겹쳐지는 범위가 넓도록 촬영해야 하며, 대상 손가락 표면에 파운데이션을 바른 후 파우더를 도포하는 분말 코팅 처리를 해줌으로써 피부 특유의 반투명한 재질로 인한 빛의 반사와 산란을 최소화시켜 주어야 한다. 사진은 대상 손가락에 초점을 맞춰 최대한 빠른 시간에 촬영을 해야 모양이 틀어지지 않으면서 밀도가 높은 점군 데이터를 생성할 수 있다. Compared to the second finger, which can be photographed independently by holding one finger upright at a 90° angle, it is difficult to hold the third finger upright at a 90° angle, so it was photographed together with the other fingers with the fingers spread straight out and apart. For the third finger, there were areas where the point cloud data was not fully generated due to shadows caused by other fingers around it, so it was necessary to secure incomplete information through separate photography. Applicants must sit or lie down and lean on an object to support their hands, as they must keep their fingers still while filming is taking place. At this time, the camera must be fixed to a tripod and dolly to prevent it from shaking and then moved, so a distance of more than 1m is required between the subject and the camera. Therefore, when taking photos, the photos were taken with the shortest focusing distance of 1.2m and a telephoto lens with a focal length of 70-300mm. Photos should be taken with a wide overlapping range so that there are two or more feature points with the same correlation in the image. Foundation is applied to the surface of the target finger and then powder coated to create a skin-specific look. Reflection and scattering of light due to the translucent material must be minimized. Photos must be taken as quickly as possible while focusing on the target finger to generate high-density point cloud data without distorting the shape.

생성된 점군 데이터는 메쉬로 변형하여 내보내기(export) 한 후 그래픽 프로그램을 통해 편집할 수 있다.The generated point cloud data can be transformed into a mesh, exported, and then edited through a graphics program.

지브러시 프로그램은 속이 꽉 찬 솔리드(solid) 형태로 3D 데이터가 들어오므로 편집이 용이하다. 이때, 파일 형식 OBJ로 불러오는데 1.5GB 이상의 3D 데이터는 불러올 수 없으므로 용량이 크면 리얼리티캡처(RealityCapture) 프로그램의 심플리파이 툴(simplify tool) 메뉴를 실행하여 용량을 줄여야 한다. 리얼리티캡처를 이용하여 3차원 형상을 구축할 때 사용하는 메뉴와 작업순서는 아래의 [표 1]과 같다. The ZBrush program is easy to edit because 3D data comes in solid solid form. At this time, 3D data larger than 1.5 GB cannot be loaded when loading in the file format OBJ, so if the capacity is large, you must reduce the capacity by running the Simplify tool menu in the RealityCapture program. The menus and task sequence used when building a 3D shape using Reality Capture are shown in [Table 1] below.

[표 1] [Table 1]

요약하면, 손가락 의지 성형을 위한 3차원 형상 취득 단계는 크기를 다르게 조정하도록 줌인 및 줌아웃 기능을 사용하면서 적용 대상자의 손가락을 다양한 조건과 각도에서 사진 촬영하는 촬영 단계와, 촬영한 사진들을 정합 작업을 통해 겹치는 영역의 특징점을 추출하고 연결하는 정합 단계와, 정합된 영역의 특징점들을 3D 공간상의 좌표로 변환하여 점군 데이터를 형성하는 점군 데이터 형성 단계와, 생성된 점군 데이터를 기반으로 적용 대상자의 정상손과 절단환부가 있는 손에 대한 3차원 형상을 생성하는 단계를 포함한다. 3차원 형상 생성을 위해 사진을 입체적으로 정합할 수 있는 소프트웨어를 사용한다. 사진 촬영 단계에서 적용 대상자의 정상 손과 절단환부가 있는 손 각각에 대하여 서로 동일한 연관성을 갖는 특징점(feature point)이 사진 이미지에 두 개 이상 존재하도록 겹쳐지는 범위가 넓게 촬영한다. 정합 단계에서는 촬영된 여러 장의 사진을 하나의 좌표계로 통합하기 위해 영역의 특징점(feature point)을 추출하고 이를 기반으로 각 사진의 위치와 방향을 조정한다. 3차원 형상 생성을 위한 소프트웨어는 점군 데이터를 메시로 변환하고 표면을 재구성하여 3차원 모델을 생성한다. 이 단계에서는 점군 데이터를 기반으로 한 텍스처 매핑과 같은 추가적인 처리도 수행될 수 있다.In summary, the three-dimensional shape acquisition step for forming a finger prosthesis involves taking pictures of the subject's fingers under various conditions and angles while using the zoom-in and zoom-out functions to adjust the size differently, and matching the taken pictures. a matching step of extracting and connecting feature points in overlapping areas, a point cloud data forming step of converting feature points of the matched region into coordinates in 3D space to form point cloud data, and determining the target's normal hand based on the generated point cloud data. and generating a three-dimensional shape of the hand with the amputation site. To create a 3D shape, software that can three-dimensionally match photos is used. At the photo taking stage, the overlapping range is wide so that at least two feature points with the same correlation exist in the photo image for each of the subject's normal hand and the amputated hand. In the registration stage, feature points of the area are extracted to integrate multiple photos taken into one coordinate system, and the position and direction of each photo are adjusted based on this. Software for 3D shape creation converts point cloud data into a mesh and reconstructs the surface to create a 3D model. Additional processing, such as texture mapping based on point cloud data, can also be performed at this stage.

2. 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 제작2. Manufacturing mold for finger prosthesis molding

적용 대상자 A 및 B의 손가락 의지 성형을 위해 획득한 정상손과 절단환부가 있는 손가락의 3차원 형상을 각각 취득하였다. 절단환부에 대응되는 손가락의 3차원 형상은 지브러시(ZBrush 2022) 프로그램을 사용하여 x축 기준 미러링(mirroring)으로 절단환부의 손가락 형태로 만들어준다. 이때, 절단환부의 손가락 형태를 미리 취득한 절단 환부의 3D 형상에 맞추어 조정하는 작업이 있을 수 있다.The three-dimensional shapes of the normal hand and the amputated finger obtained for the finger prosthesis of subjects A and B were acquired, respectively. The three-dimensional shape of the finger corresponding to the amputated area is created by mirroring based on the x-axis using the ZBrush (ZBrush 2022) program to resemble the finger of the amputated area. At this time, there may be work to adjust the shape of the finger of the amputated area to fit the 3D shape of the amputated area obtained in advance.

이후, 절단환부의 손가락 형태를 사출 성형(injection molding)이 아닌 슬러시 성형(slush molding)이 가능하도록 차집합(difference set)용 모델링을 서브(sub) 기능으로 작업하여 거푸집(mould)을 제작하고 압출형(FDM) 3D 프린터를 사용하여 출력한다. 다시 말해, 절단된 손가락의 형태를 슬러시 성형(slush molding)에 적합한 차집합(difference set) 용 모델링을 서브(sub) 기능으로 작업하여 거푸집(mould)을 제작한다. 이렇게 제작된 거푸집은 사출 성형이 아닌 슬러시 성형에 사용할 수 있도록 설계되었다. 거푸집은 압출형(FDM) 3D 프린터를 사용하여 출력된다.Afterwards, modeling for the difference set was used as a sub function to enable slush molding of the finger shape of the amputated area rather than injection molding, and a mold was produced and extruded. Printed using an FDM 3D printer. In other words, a mold is produced by using the sub function to model the shape of the amputated finger as a difference set suitable for slush molding. The mold produced in this way was designed to be used for slush molding, not injection molding. The formwork is printed using an extrusion type (FDM) 3D printer.

사람의 몸은 가장 효율적인 방법으로 움직일 수 있는 기능적인 동작이 몸의 부위별로 존재하기 때문에 이러한 움직임에 맞도록 깁스나 의지 등을 제작하여 착용하여야 재활 치료에 효과가 좋다고 하였다. 이를 펑셔널 포지션(functional position)라고 하는데 사전적 정의로는 "그 위치에서 관절이 움직이지 않게 되어도, 각종 동작을 하는데 기능장애가 최소로 그치는 자세"를 말한다. 사람의 손가락은 항상 일자로 편 상태를 유지하는 것이 아니라 자연스럽게 구부리게 된다. 손등을 위로 향하도록 손목을 들게 되면 손목과 손가락이 자연스럽게 구부러지는 되는데 이러한 것이 펑셔널 포지션의 예라고 하였다. 따라서 이와 같은 펑셔널 포지션에 맞도록 손가락 의지를 제작해야 한다.Since the human body has functional movements for each part of the body that allow it to move in the most efficient way, it is said that for rehabilitation treatment to be effective, casts or prostheses must be made and worn to fit these movements. This is called a functional position, and the dictionary definition is “a posture in which functional impairment is minimal when performing various movements even if the joints do not move in that position.” A person's fingers do not always remain straight, but are naturally bent. When you raise your wrist with the back of your hand facing upward, your wrist and fingers naturally bend, which is an example of a functional position. Therefore, a finger prosthesis must be manufactured to fit this functional position.

적용 대상자 A는 손가락 의지를 착용한 경험이 없고 적용 대상자 B는 착용한 경험이 있다. 적용 대상자 A는 오른손 둘째 손가락의 중위지골 이하를 상실한 경우로 중위지골 부위에 경계면이 닿도록 제작하면 착용할 때 접착제로 고정시켜야 한다. 접착제는 사용이 불편하고, 탈부착 시 경계면이 쉽게 마모되어 수명이 짧아지며, 분실할 가능성도 크다. 따라서 근위지골 부위까지 올라오도록 제작한 후 반지나 장갑 등을 착용하여 고정시켜야 하는데 본래의 손가락 위에 덧씌워 착용하는 것이므로 구부러진 형태로 제작하면 불편할 수밖에 없다. 적용 대상자 B는 왼손 셋째 손가락의 근위지골 이하를 상실한 경우로 구부러지게 제작된 손가락 의지를 착용하는데 문제가 없다. Applicant A has no experience wearing a finger prosthesis, and Applicant B has experience wearing one. Applicant A has lost the middle phalanx or lower of the second finger of his right hand. If the product is manufactured so that the border touches the middle phalanx area, it must be fixed with adhesive when worn. Adhesives are inconvenient to use, and the interface is easily worn during attachment and detachment, shortening the lifespan and increasing the possibility of loss. Therefore, it must be made to go up to the proximal phalanx area and then fixed by wearing a ring or gloves, but since it is worn over the original finger, it is bound to be uncomfortable if it is made in a curved shape. Applicant B has lost the proximal phalanx of the third finger of his left hand and has no problems wearing a curved finger prosthesis.

거푸집 제작을 위해, 지브러시로 불러온 OBJ 파일을 3D 프린터를 사용하여 실제와 동일한 크기로 출력하려면 함께 부착하고 촬영한 정육면체를 가로×세로×높이 각 20mm로 출력될 수 있도록 크기(scale)의 x, y, z축 길이를 설정하면 된다.For mold production, if you want to print an OBJ file imported into Zbrush at the same size as the actual size using a 3D printer, attach the cubes together and print the photographed cubes at 20mm in width x length x height. Just set the y and z axis lengths.

이때 설정 값은 절대적인 것이 아니기 때문에 정합할 때 사용하는 사진이 달라지면 다시 확인해야 한다. At this time, the setting value is not absolute, so it must be checked again if the photo used for registration changes.

손가락 의지를 성형하기 위하여 거푸집에 실리콘을 부어 경화시켰는데 손가락의 절단면 위치와 모양에 따라 실리콘의 두께를 달리 제작해야 했다. 적용 대상자 A는 골무처럼 기존의 손가락에 끼워서 착용해야 하므로 최대한 얇게 성형할 필요가 있었다. To mold the finger prosthesis, silicone was poured into a mold and hardened, but the thickness of the silicone had to vary depending on the location and shape of the cut surface of the finger. Applicant A had to be worn by attaching it to an existing finger like a thimble, so it needed to be molded as thin as possible.

지브러시에서 크기 비율을 100mm로 설정하여 내보낸 STL 파일은 슬라이싱 프로그램에서 y축 길이를 89mm로 설정한 후 출력했을 때 실제 크기와 동일하였다. 이후, 3D 형상 데이터를 차집합 모델링으로 하여 거푸집을 디자인한다. 실리콘 성형에 사용한 거푸집의 출력 크기는 106mm이다. The STL file exported from Zbrush with the size ratio set to 100mm was the same as the actual size when printed after setting the y-axis length to 89mm in the slicing program. Afterwards, the form is designed using the 3D shape data through difference modeling. The output size of the mold used for silicone molding is 106mm.

적용 대상자 B의 경우 내부가 비어있는 상태로 의지의 형태가 유지될 수 있는 두께가 필요하였다. 지브러시에서 크기 비율을 100mm로 설정하여 내보낸 STL 파일은 슬라이싱 프로그램에서 y축 길이를 112mm로 설정한 후 출력했을 때 실제 크기와 동일하였다. 그러나 실리콘 성형에 사용한 거푸집의 출력 크기는 85mm이다. 적용 대상자 A는 의지 착용 시 조이는 것이 불편하다고 하였으므로 거푸집을 크게 만들어야 했지만 적용 대상자 B는 접합부가 적당히 조이고 크기가 작아 눈에 띄지 않는 것을 선호하였으므로 거푸집을 작게 만들어야 했다. 결국, 스캐닝 한 손가락의 실제 크기와 동일하게 출력할 수 있는 설정값을 거푸집 출력에 적용할 수 없으므로 의뢰인의 상황에 맞도록 실리콘을 성형할 수 있는 거푸집의 설정값을 찾는 것이 중요하다. In the case of Applicant B, a thickness was needed to maintain the shape of the prosthesis with an empty interior. The STL file exported with the size ratio set to 100mm in Zbrush was the same as the actual size when printed after setting the y-axis length to 112mm in the slicing program. However, the output size of the mold used for silicone molding is 85mm. Applicant A said that it was inconvenient to tighten the prosthesis when wearing it, so the mold had to be made larger, but Applicant B preferred that the joints be moderately tight and small in size so as not to be noticeable, so the mold had to be made small. In the end, the setting value that can output the same size as the actual size of the scanned finger cannot be applied to the mold output, so it is important to find the setting value of the mold that can mold silicon to suit the client's situation.

적용 대상자 A는 절단환부에 대응되는 왼손 둘째 손가락이 한쪽으로 휘어져 있었는데 제작된 의지를 가착용한 이후 휘어진 모양이 곧게 교정되어 제작하기를 희망하였고, 적용 대상자 B는 구부러진 형태로 제작하여 가착용하였으나 더 구부러진 모양으로 제작하기를 희망하였다. 지브러시 프로그램은 마스크(mask)를 적용시킨 상태로 기즈모(gizmo 3D) 메뉴를 사용하여 이동(move), 크기(scale), 회전(rotate) 작업을 할 수 있기 때문에 이와 같은 적용 대상자의 수정 요구 사항을 쉽게 반영하여 결과물을 빠르게 도출할 수 있었다.Applicant A had the second finger of his left hand, which corresponds to the amputated area, bent to one side. After temporarily wearing the manufactured prosthesis, he hoped that the curved shape would be corrected, and Applicant B manufactured it in a curved form and temporarily worn it, but the prosthesis was temporarily worn. The hope was to produce it in a curved shape. The ZBrush program can move, scale, and rotate using the gizmo 3D menu with a mask applied, so it meets the modification requirements of the applicator. It was easy to reflect and quickly produce results.

도 5는 거푸집 제작 과정을 차례로 설명하기 위한 사진들이다. Figure 5 is a series of photographs to sequentially explain the formwork production process.

도 5에서, A_1 내지 A_12는 적용 대상자 A에 대한 손가락 의지 제작용 거푸집 제작 과정을 차례로 설명하기 위한 사진들이고, 도 5에서 B_1 내지 B_12는 적용 대상자 B에 대한 손가락 의지 제작용 거푸집 제작 과정을 차례로 설명하기 위한 사진들이다.In Figure 5, A_1 to A_12 are photos to sequentially explain the process of manufacturing the form for manufacturing the finger prosthesis for the applicable person A, and in Figure 5, B_1 to B_12 sequentially explain the process of manufacturing the form for manufacturing the finger prosthesis for the applicable person B. These are photos for this purpose.

A_1 각각은 적용 대상자 A의 절단된 손가락 3차원 형태 취득을 위해 사용되었던 크기 측정 지표의 치수를 측정하는 사진을 나타내고, A_2는 적용 대상자 A의 손가락 스캐닝 데이터를 나타내고, A_3은 스캐닝 데이터를 이용한 3D 프린팅 결과를 나타내고, A_4는 측정 지표의 크기와 비교를 위해, 출력 크기를 확인하는 과정을 나타내고, A_5는 적용 대상자 A의 손가락 의지 성형을 위해 지브러시에서 손가락 3차원 형태 반전과 주름, 손톱 및 지문 보강한 것을 나타내고, A_6는 지브러시에서 형태 교정된 손가락 의지 형태의 앞면을 나타내고, A_7는 형태 교정된 손가락 의지 형태의 뒷면을 나타내고, A_8~10은 지브러시에서 차집합 모델링을 위한 전 단계로서 큐브 삽입을 나타내고, A_11은 지브러시에서 차집합에 의해 적용 대상자 A의 절단 환부 적용 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 모델링 결과를 나타내고, A_12는 적용 대상자 A의 절단 환부 적용 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 출력 결과를 나타낸다.Each A_1 represents a photograph measuring the dimensions of the size measurement index used to acquire the three-dimensional shape of the amputated finger of Applicant A, A_2 represents the finger scanning data of Applicant A, and A_3 represents 3D printing using the scanning data. The results are shown, A_4 shows the process of checking the output size for comparison with the size of the measurement index, and A_5 shows the three-dimensional shape of the finger inverted and wrinkles, fingernails, and fingerprints reinforced in Zbrush to form the finger prosthesis of person A. A_6 represents the front of the shape-corrected finger prosthesis form in ZBrush, A_7 represents the back side of the shape-corrected finger prosthesis form, A_8 to 10 represent cube insertion as a previous step for difference modeling in Zbrush, A_11 represents the mold modeling results for the molding of the finger prosthesis applied to the amputated affected area of Applicant A by difference set in Zbrush, and A_12 represents the output results of the form for molded finger prosthesis applied to the amputated affected area of Applicant A.

또한, B_1 각각은 적용 대상자 B의 절단된 손가락 3차원 형태 취득을 위해 사용되었던 크기 측정 지표의 치수를 측정하는 사진을 나타내고, B_2는 적용 대상자 B의 손가락 스캐닝 데이터를 나타내고, B_3은 스캐닝 데이터를 이용한 3D 프린팅 결과를 나타내고, B_4는 측정 지표의 크기와 비교를 위해, 출력 크기를 확인하는 과정을 나타내고, B_5는 적용 대상자 A의 손가락 의지 성형을 위해 지브러시에서 손가락 3차원 형태 반전과 주름, 손톱 및 지문 보강한 것을 나타내고, B_6는 지브러시에서 형태 교정된 손가락 의지 형태의 옆면을 나타내고, B_7는 형태 교정된 손가락 의지 형태의 앞면을 나타내고, B_8~10은 지브러시에서 차집합 모델링을 위한 전 단계로서 큐브 삽입을 나타내고, B_11은 지브러시에서 차집합에 의해 적용 대상자 B의 절단 환부 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 모델링 결과를 나타내고, B_12는 적용 대상자 B의 절단 환부 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 출력 결과를 나타낸다.In addition, B_1 each represents a photograph measuring the dimensions of the size measurement index that was used to acquire the three-dimensional shape of the amputated finger of subject B, B_2 represents the finger scanning data of subject B, and B_3 represents a photograph using the scanning data. B_4 represents the 3D printing results, B_4 represents the process of checking the output size for comparison with the size of the measurement index, and B_5 represents the inversion of the 3D shape of the finger, wrinkles, fingernails, and fingerprints in Zbrush to form the finger prosthesis of Applicant A. B_6 represents the side of the finger prosthesis shape corrected in ZBrush, B_7 represents the front of the finger prosthesis shape corrected in ZBrush, and B_8~10 represent cube insertion as a previous step for difference modeling in ZBrush. B_11 represents the result of mold modeling for forming the amputated finger prosthesis of Applicant B by difference set in Zbrush, and B_12 represents the output result of the mold for forming the amputated finger prosthesis of Applicant B.

거푸집을 제작할 때 사용한 프로그램의 종류와 메뉴, 작업순서는 [표 2]와 같다.The types of programs, menus, and work sequences used when producing the form are shown in [Table 2].

[표 2][Table 2]

표 2와 도 5를 참조하면, 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 제작 단계는 촬영 단계와, 정합 단계와, 점군 데이터 형성 단계와, 점군 데이터를 기반으로 한 3차원 형상 생성에 의해 취득한 정상 손의 3차원 손가락 형상 데이터를 불러와 손가락을 출력하고 크기를 확인하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 거푸집 제작 단계는 지브러시에서 3D 데이터에서 크기 측정 지표로 사용된 정육면체를 삭제하는 단계와, 지브러시에서, 크기 확인을 마친 손가락 데이터를 지브러시의 미러링 툴로 반전시켜 적용환부에 대응되는 손가락, 즉, 손가락 의지 형상 데이터(손가락 의지 모델)를 얻는 단계를 포함한다. 이때, 형상 데이터의 반전 전에, 또는 반전 후, 지브러시에 있는 툴을 이용하여 주름, 손톱 및 지문 보강 작업을 하는 단계가 수행될 수 있다. 또한, 반전 작업으로 얻어진 손가락 의지 형상의 형태를 교정하는 단계가 더 수행될 수 있다. 또한, 상기 거푸집 제작 방법은 지브러시에서 완성된 손가락 의지 형상 모델을 큐브에 삽입한 후 차집합 모델링을 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 거푸집 형상을 모델링하는 단계와, 그 거푸집 모델을 STL 파일로 내보낸 후 3D 프린터로 출력하는 단계가 제공된다.Referring to Table 2 and Figure 5, the mold manufacturing steps for finger prosthesis molding include an imaging step, a registration step, a point cloud data forming step, and a three-dimensional image of a normal hand acquired by generating a three-dimensional shape based on the point cloud data. It includes the step of loading finger shape data, printing the finger, and checking the size. In addition, the mold making step includes deleting the cube used as a size measurement indicator in 3D data in ZBrush, and inverting the size-confirmed finger data with ZBrush's mirroring tool to select the finger corresponding to the applied area, that is, It includes obtaining finger prosthesis shape data (finger prosthesis model). At this time, a step of reinforcing wrinkles, fingernails, and fingerprints may be performed using tools in Zbrush before or after inversion of the shape data. Additionally, a step of correcting the shape of the finger prosthesis shape obtained by the inversion operation may be further performed. In addition, the form manufacturing method includes the steps of inserting the finger prosthesis shape model completed in Zbrush into a cube and then using difference modeling to model the form shape for forming the finger prosthesis, and exporting the form model as an STL file. Steps for printing with a 3D printer are provided.

3. 손가락 의지 성형3. Finger prosthesis molding

3D 프린터로 출력하여 제작한 거푸집에 실리콘 고무를 부어, 적용 대상자 A 및 적용 대상자 B에 적용할 수 있는 손가락 의지를 성형한다. Silicone rubber is poured into a mold made by printing with a 3D printer, and finger prostheses that can be applied to Applicant A and Applicant B are formed.

실리콘 고무는 온도에 따라 경화되는 고온경화형(HTV, high temperature vulcanizing)과 상온경화형(RTV, room temperature vulcanizing)으로 구분하였으나 부가반응형의 액상 실리콘이 범용화 되면서 고온경화형 실리콘 고무와 같은 온도에서 성형되는 제품이 출현하게 되어 온도만으로 분류를 할 수 없게 되었다. 따라서 원료 폴리머의 중합도에 따라 미러블(millable) 실리콘 고무와 액상 실리콘 고무로 구분하고 있으며 손가락 의지를 제작할 때 두 가지 재료를 모두 사용할 수 있다.Silicone rubber was divided into high temperature vulcanizing (HTV) and room temperature vulcanizing (RTV) types, which harden depending on temperature. However, as addition reaction type liquid silicone became more common, it is a product that is molded at the same temperature as high temperature curing silicone rubber. With the advent of this, it became impossible to classify based on temperature alone. Therefore, depending on the degree of polymerization of the raw polymer, it is classified into millable silicone rubber and liquid silicone rubber, and both materials can be used when manufacturing finger prostheses.

미러블 실리콘 고무와 액상 실리콘 고무의 가장 큰 차이는 형상이며 이로 인하여 사용하는 장치에 차이가 있다. 미러블 실리콘 고무는 기본적으로 롤 믹싱 후 프레스 성형에 주로 사용되고 있으며 액상 실리콘 고무는 인젝션(injection) 기기를 사용하여 성형이 이루어지고 있다. 미러블 실리콘 고무는 가열 경화하기 때문에 고온경화형 또는 HTV, HCR(high cured rubber), HVR(high vulcanizing rubber) 약호를 함께 사용하고 있는데 액상형에 비해 가격이 저렴하기 때문에 의지·보조기 분야에서 많이 사용하고 있다. 그러나 롤 믹싱에 안료를 첨가하여 색상을 연출해야 하므로 사람의 피부색과 같은 반투명한 연출이 어렵고 소량 구매가 안 된다. 의지·보조기 분야와는 달리 보험급여 청구가 되지 않는 맞춤형 보형물은 다량의 보형물을 제작할 여건이 되지 않고, 보형물의 적용부위가 넓지 않기 때문에 구매한 실리콘의 재고 문제가 발생하는 어려움이 생길 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 액상형 실리콘을 사용한다.The biggest difference between mirrorable silicone rubber and liquid silicone rubber is the shape, which leads to differences in the devices used. Mirrorable silicone rubber is basically mainly used for press molding after roll mixing, and liquid silicone rubber is molded using an injection machine. Because mirrorable silicone rubber is heat-cured, it is also called high-temperature curing type, or HTV, HCR (high cured rubber), and HVR (high vulcanizing rubber). Since it is cheaper than the liquid type, it is widely used in the field of prosthetics and orthotics. . However, because pigments must be added to roll mixing to create color, it is difficult to create a translucent color similar to a person's skin and cannot be purchased in small quantities. Unlike the field of prosthetics and orthoses, customized implants that do not claim insurance benefits do not have the conditions to manufacture large quantities of implants, and the application area of the implants is not wide, so there may be difficulties with inventory problems of purchased silicone. Therefore, liquid type silicon is used in this embodiment.

액상형 실리콘은 상온경화형으로 포장형태에 따라 1액형과 2액형으로 구분하는데, 본 실시예에 따른 손가락 의지 제작에 2액형의 부가반응형(platinum cure silicone) 실리콘을 사용한다. RTV2 부가형 실리콘은 촉매제로 백금화합물이 이용되는데 부생물이 배출되지 않는 특성으로 의료 분야에서도 사용하고 있으며, 수축률이 상대적으로 적어 정밀한 조형물 제작에도 쓰인다. Liquid silicone is a room temperature curing type and is divided into one-component type and two-component type depending on the packaging type. In the production of the finger prosthesis according to this embodiment, two-component addition reaction type (platinum cure silicone) silicone is used. RTV2 additive silicone uses a platinum compound as a catalyst, and is used in the medical field as it does not emit by-products. It is also used in the production of precise sculptures due to its relatively low shrinkage rate.

얼굴에 부착하는 보형물을 제작할 때 사용하는 실리콘과 비교하여, 경도가 높은 실리콘을 이용하여 손가락 의지를 제작한다. 본 실시예에서는, 시중에서 쉽게 소량으로도 구매할 수 있는 한국신에츠실리콘(주) KE-1300T(주제)와 CAT-1300(경화제)을 사용하였고, 경도를 조절할 수 있는 실리콘 희석제는 같은 회사의 RTV-THINNER를 사용하였다. KE-1300T는 경도 40의 제품으로 점도를 묽게 조절하기 위해 RTV-THINNER를 사용하는데 첨가하는 양을 늘리면 경도까지 변한다. Compared to the silicone used when making implants attached to the face, finger prostheses are made using silicone, which has high hardness. In this example, KE-1300T (main material) and CAT-1300 (curing agent) from Shin-Etsu Silicone Korea Co., Ltd., which can be easily purchased in small quantities on the market, were used, and the silicone diluent that can control hardness was RTV- from the same company. THINNER was used. KE-1300T is a product with a hardness of 40 and uses RTV-THINNER to dilute the viscosity. As the amount added increases, the hardness changes.

적용 대상자 A는 얇고 부드러운 질감의 편안한 착용감을 우선하였으므로 형태가 유지될 수 있는 최소한의 실리콘 두께를 찾고자 하였고, 적용 대상자 B는 착용한 상태로 손가락을 움직일 때 형태가 휘어지거나 꺾이지 않는 것에 중점을 두어 실리콘의 두께를 찾고자 하였다. Applicant A prioritized a comfortable fit with a thin and soft texture, so they wanted to find the minimum thickness of silicone that can maintain its shape. Applicant B focused on ensuring that the shape does not bend or break when moving the finger while wearing the silicone. I wanted to find the thickness of .

KE-1300T에 RTV-THINNER를 첨가하여 섞어준 후 CAT-1300을 넣고 혼합한 실리콘은 탈포기에 넣어 10분 동안 기포를 제거한 후 거푸집 안으로 액상의 실리콘을 흘려 넣어주었다. After adding RTV-THINNER to KE-1300T and mixing it, CAT-1300 was added and the mixed silicone was placed in a deaerator to remove air bubbles for 10 minutes, and then the liquid silicone was poured into the mold.

거푸집 내벽에 밀착된 액상을 남기고 여분을 버린 후 뒤집어서 20분 동안 상온에 방치하고 온장고에 넣어 경화시켰다. RTV는 상온에서 경화하지만 열을 가해주면 경화시간을 단축할 수 있으므로 50°C 온도로 예열하여 경화시켰다. After leaving the liquid adhered to the inner wall of the mold and discarding the excess, it was turned over and left at room temperature for 20 minutes before being placed in a heated refrigerator to harden. RTV cures at room temperature, but the curing time can be shortened by applying heat, so it was preheated to 50°C and cured.

실리콘의 점도가 높으면 흘러내리지 않고 점도가 낮으면 흘러내리기 때문에 첨가하는 RTV-THINNER의 양을 늘리면 실리콘을 얇게 성형할 수 있고 양을 줄이면 두껍게 성형할 수 있다. If the viscosity of silicone is high, it will not flow, but if the viscosity is low, it will flow out. Therefore, if you increase the amount of RTV-THINNER added, you can mold the silicone thinly, and if you decrease the amount, you can mold it thickly.

탈포기에 넣어 기포를 제거하여도 거푸집에 액상의 실리콘을 흘려 넣을 때 기포가 발생할 수 있으므로 천천히 흘려 넣는다.Even if you remove air bubbles by putting it in a deaerator, bubbles may form when pouring liquid silicone into the mold, so pour it in slowly.

자연스러운 피부색으로 표현하기 위하여 KE-1300T에 RTV-THINNER를 첨가하여 혼합한 후 CAT-1300을 넣기 전 단계에서 파운데이션, 유화물감, 플로킹을 섞어 기본 색상을 표현해준다.To express a natural skin color, add and mix RTV-THINNER to KE-1300T, then mix foundation, oil paint, and flocking before adding CAT-1300 to express the basic color.

실리콘을 성형할 때 사용한 RTV-THINNER의 양과 안료, 플로킹의 종류는 아래의 [표 3]과 같다. The amount of RTV-THINNER, pigment, and type of flocking used when molding silicone are shown in [Table 3] below.

[표 3][Table 3]

도 6의 A_1 내지 A_9은 손가락 의지의 성형 과정을 나타낸 사진들이다.A_1 to A_9 in Figure 6 are photographs showing the forming process of the finger prosthesis.

도 6의 B_1 내지 B_2는 적용 대상자 A의 손가락에 성형된 해당 손가락 의지를 가착용시키는 과정을 나타내고, 도 6의 C_1 내지 C_2는 적용 대상자 B의 손가락에 성형된 해당 손가락 의지를 가착용시키는 과정을 나타낸다. B_1 to B_2 in Figures 6 show the process of temporarily wearing the finger prosthesis molded on the finger of person A, and C_1 to C_2 in Figure 6 show the process of temporarily wearing the finger prosthesis molded on the finger of person B. indicates.

4. 손가락 의지 후처리 및 채색4. Post-processing and coloring of the finger prosthesis

위에서 언급한 바와 같이, 거푸집을 이용한 손가락 의지 성형 후, 적용 대상자 A와 적용 대상자 B 각각이 해당 손가락 의지를 가착용하도록 한다. 다음, 손가락 위에 덧씌워지는 넓은 면을 고려하여, 손가락 의지의 안쪽에 천 덧댐부를 형성하는 천 덧댐부 형성 단계를 추가로 진행한다. 상기 천 덧댐부는 나일론과 스판덱스가 혼용된 신축성 있는 천을 손가락 의지의 내부면에 덧대어 결합하여 형성될 수 있다.As mentioned above, after forming the finger prosthesis using a mold, each person A and B are asked to temporarily wear the corresponding finger prosthesis. Next, taking into account the wide surface overlaid on the finger, an additional step of forming a cloth overlay is performed on the inside of the finger prosthesis. The fabric padding portion may be formed by attaching and combining an elastic fabric made of nylon and spandex to the inner surface of the finger prosthesis.

상기 천 덧댐부 형성 단계를 위해, 먼저 미리 출력된 손가락 모형 위에 소재가 얇고 나일론과 스판덱스가 혼용된 천으로 이루어진 장갑의 손가락 부위를 잘라 덧씌워 준다. 본 실시예에서는, 천을 시중에서 구입한 나일론 및 스판덱스 혼용 장갑에서 잘라 사용하지만, 손가락에 끼워질 수 있는 얇은 두께의 전용 천을 환형으로 미리 제작하여 이용할 수도 있다는 점에 유의한다. 다음, 손가락 모형에 덧씌운 천에 액상 1액형의 축합반응형(tin cure silicone) 실리콘을 바르고, 그 위로 성형된 손가락 의지를 끼우고 온장고에 넣어 빠르게 경화시킨다. RTV1 축합형은 공기 중의 수분으로 가교 경화하므로 단일 밀폐 용기에 넣어 사용하는데 접착력이 있다. KE-441K-T는 묽은 액상 제품으로 경화되기 전 천에 빠르게 흡수되며 경화 후 떼어냈을 때 천에 스며든 실리콘이 손가락 모형 위에 남기 때문에 손가락 의지의 내벽이 두꺼워지지 않도록 천을 부착시킬 수 있다. For the step of forming the fabric overlay, first, the finger part of the glove made of thin material and a mixture of nylon and spandex is cut and overlaid on the pre-printed finger model. In this embodiment, the fabric is cut from a commercially purchased nylon and spandex mixed glove, but note that a special fabric of thin thickness that can be worn on the finger can also be made in advance into a ring shape and used. Next, apply liquid one-component condensation reaction type (tin cure silicone) silicone to the fabric covering the finger model, place the molded finger prosthesis on top of it, and place it in a heated refrigerator to quickly harden. RTV1 condensation type is crosslinked and hardened with moisture in the air, so it has adhesive strength when used in a single sealed container. KE-441K-T is a thin liquid product that is quickly absorbed into the fabric before curing. When it is removed after curing, the silicone that has soaked into the fabric remains on the finger model, so the fabric can be attached to prevent the inner wall of the finger prosthesis from becoming thick.

채색 단계는 사실적인 피부색을 연출하기 위하여 일반 신나에 RTV1 축합형 KE-45를 소량 넣어 녹여준 후 안료를 섞어 표면 채색 작업을 하였다. 손가락 의지는 쉽게 오염될 수 있으므로 알코올로 닦아가며 사용해야 한다. 신나에 실리콘을 넣어 녹인 후 그 용액을 용매제로 유화물감을 녹이고 실리콘 표면에 접착시키면 지워지지 않는다.In the coloring step, in order to create a realistic skin color, a small amount of RTV1 condensed KE-45 was dissolved in regular thinner and then mixed with pigment to color the surface. Finger prosthetics can be easily contaminated, so they must be wiped with alcohol before use. After dissolving silicone in thinner and using the solution as a solvent to dissolve the oil paint and adhere it to the silicone surface, it cannot be erased.

손가락 의지를 착용한 상태로 링 게이지를 끼워 크기를 확인한 후 경계면을 가려줄 수 있는 반지를 제작하였는데 한쪽 면이 트여있어 크기 조절이 가능하도록 한다.After checking the size by inserting a ring gauge while wearing the finger prosthesis, a ring was made to cover the border, and one side is open so that the size can be adjusted.

도 7의 D_1 내지 D_6은 적용 대상자 A가 착용할 손가락 의지의 내부에 첫 덧댐부를 형성하는 과정, 즉, 내부에 천을 부착 과정을 나타내고, 도 7의 E_1 내지 E_6은 적용 대상자 B가 착용할 손가락 의지 내부에 천 부착 과정, 즉, 천 덧댐부 형성 과정을 나타낸다.D_1 to D_6 in Figure 7 show the process of forming the first padding portion on the inside of the finger prosthesis to be worn by person A, that is, attaching the fabric to the inside, and E_1 to E_6 in Figure 7 show the finger prosthesis to be worn by person B. It shows the process of attaching the cloth to the inside, that is, the process of forming the cloth padding.

도 8의 F_1은 채색을 위해 준비한 안료 과정을 나타내고, 도 8의 F_2는 채색 과정을 나타내고, 도 8의 G_1은 적용 대상자 A의 반지 크기 측정 과정을 나타내고, 도 8의 G_2는 적용 대상자 A의 완성된 손가락 의지와 반지를 나타내고, 도 8의 H_1은 적용 대상자 B의 반지 크기 측정 과정을 나타내고, 도 8의 H_2는 적용 대상자 B의 완성된 손가락 의지와 반지를 나타내고, 도 8의 I_1∼3은 적용 대상자 A의 손가락 의지 착용 상태를 나타내고, 도 8의 J_1∼3은 적용 대상자 B의 손가락 의지 착용 상태를 나타낸다.F_1 in Figure 8 shows the pigment process prepared for coloring, F_2 in Figure 8 shows the coloring process, G_1 in Figure 8 shows the process of measuring the ring size of person A, and G_2 in Figure 8 shows the completion of person A. represents the completed finger prosthesis and ring, H_1 in FIG. 8 represents the process of measuring the ring size of person B, H_2 in FIG. 8 represents the completed finger prosthesis and ring of person B, and I_1 to 3 in FIG. 8 represent the process of measuring the ring size of person B. It shows the wearing state of the finger prosthesis of subject A, and J_1 to 3 in FIG. 8 shows the wearing state of the finger prosthesis of subject B.

5. 만족도 조사 결과5. Satisfaction survey results

만족도 조사는 정확성, 심미성, 기능성, 편리성의 총 4개 영역으로 구성하였으며, 세부적으로는 각 영역별 5개 문항으로 총 20개 문항을 제시하였다. 이 문항들의 응답은 '매우 그렇지 않다'를 1점, '그렇다'를 2점, '보통이다'를 3점, '그렇다'를 4점, '매우 그렇다'를 5점으로, 동의 정도를 5점 리커트 척도로 평정하도록 구성하였다. The satisfaction survey consisted of four areas: accuracy, aesthetics, functionality, and convenience. In detail, a total of 20 questions were presented, with 5 questions for each area. The responses to these questions are 1 point for ‘strongly disagree’, 2 points for ‘agree’, 3 points for ‘average’, 4 points for ‘agree’, 5 points for ‘strongly agree’, and 5 points for degree of agreement. It was designed to be rated on a Likert scale.

아래의 [표 4]에 나타난 바와 같이, 적용 대상자 A, B를 대상으로 한 영역별 조사 결과 정확성 4.2점, 심미성, 4.1점, 기능성 3.3점, 편리성 4.9점 평균점의 만족도가 나타났다As shown in [Table 4] below, as a result of a survey by area for application subjects A and B, the average satisfaction score was 4.2 points for accuracy, 4.1 points for aesthetics, 3.3 points for functionality, and 4.9 points for convenience.

제작 완료된 해당 손가락 의지 각각을 적용 대상자 A와 B에 적용하여, 경도, 내벽의 두께, 색상을 조정한 후 완성하였고, 경계면을 가릴 수 있는 반지와 함께 적용 대상자 A 및 B에 지급하여 일상생활 중 착용한 후 평가할 수 있도록 한다.Each of the manufactured finger prostheses was applied to Applicants A and B, and the hardness, thickness of the inner wall, and color were adjusted before completion, and were given to Applicants A and B along with a ring that could cover the border to be worn during daily life. After doing so, you can evaluate it.

[표 4][Table 4]

본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.Of course, many other modifications and applications are possible to those skilled in the art within the scope of the basic technical idea of the present invention.

S10: 손가락 의지 제작을 위한 3차원 형상 취득
S20: 손가락 의지 제작용 거푸집 제작
S30: 손가락 의지 성형
S40: 손가락 의지 후처리 및 채색
S10: Acquisition of 3D shape for manufacturing finger prosthesis
S20: Making molds for making finger prostheses
S30: Finger prosthesis molding
S40: Finger prosthesis post-processing and coloring

Claims (3)

사진 촬영과 포트그래매트리를 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 3차원 형상을 취득하는 3차원 형상 취득 단계;
취득된 3차원 형상을 이용하여 손가락 의지 성형을 위한 거푸집을 제작하는 거푸집 제작 단계;
제작된 거푸집을 이용하여 손가락 의지를 성형하는 손가락 의지 성형 단계; 및
성형된 손가락 의지를 후처리하고 채색하는 후처리 및 채색 단계를 포함하며,
상기 거푸집 제작 단계에서 슬러시 성형(slush molding)을 위한 거푸집이 제작되고, 상기 손가락 의지 성형 단계는 상기 거푸집을 이용한 슬러시 성형(slush molding)의 손가락 의지를 성형하며,
상기 3차원 형상 취득 단계는, 다른 손가락들로 인해 독립적으로 90도로 세워지지 않는 손가락에 대해서, 손가락 사이를 벌리고 일자로 펼친 상태로 해당 손가락을 촬영하는 것을 포함하며,
상기 후처리 및 채색 단계는 천 덧댐부 형성 단계를 포함하며,
상기 천 덧댐부 형성 단계는,
미리 출력된 손가락 모형 위에 신축성을 갖는 링형의 천을 덧씌우고,
상기 손가락 모형에 덧씌운 천에 축합반응형 실리콘을 바르고,
상기 천 위로 발라진 축합반응형 실리콘 위로 상기 손가락 의지 성형 단계에서 성형된 상기 손가락 의지를 끼운 후,
상기 축합반응형 실리콘을 경화시키는 것을 특징으로 하는 디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법.
A 3D shape acquisition step of acquiring a 3D shape for forming a finger prosthesis using photography and portgrammetry;
A mold manufacturing step of manufacturing a mold for forming a finger prosthesis using the acquired three-dimensional shape;
A finger prosthesis forming step of forming a finger prosthesis using the manufactured mold; and
It includes a post-processing and coloring step of post-processing and coloring the molded finger prosthesis,
In the mold manufacturing step, a mold for slush molding is manufactured, and in the finger prosthesis molding step, a finger prosthesis for slush molding is formed using the mold,
The three-dimensional shape acquisition step includes photographing a finger that is not independently erected at 90 degrees due to other fingers in a straight line with the fingers spaced apart,
The post-processing and coloring steps include forming a fabric overlay,
The step of forming the cloth padding part is,
An elastic ring-shaped fabric is overlaid on the pre-printed finger model.
Apply condensation-reactive silicone to the cloth overlaid on the finger model,
After inserting the finger prosthesis formed in the finger prosthesis forming step onto the condensation-reactive silicone applied on the cloth,
A digital-based finger prosthesis manufacturing method characterized by curing the condensation-reactive silicone.
제1항에 있어서,
상기 3차원 형상 취득 단계는, 크기를 다르게 조정하도록 줌인 및 줌아웃 기능을 사용하면서 크기 측정 지표가 부착된 적용 대상자의 손가락을 여러 각도에서 특징들이 겹쳐지도록 사진 촬영하는 촬영 단계와, 촬영한 사진들을 정합 작업을 통해 겹치는 영역의 특징점을 추출하고 연결하는 정합 단계와, 정합된 영역의 특징점들을 3D 공간상의 좌표로 변환하여 점군 데이터를 형성하는 점군 데이터 형성 단계와, 생성된 점군 데이터를 기반으로 손가락의 3차원 형상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법.
According to paragraph 1,
The three-dimensional shape acquisition step involves taking pictures of the subject's finger with a size measurement indicator from various angles so that the features overlap while using the zoom-in and zoom-out functions to adjust the size differently, and matching the taken pictures. A matching step of extracting and connecting feature points in overlapping areas through operations, a point cloud data forming step of converting feature points of the matched region into coordinates in 3D space to form point cloud data, and 3-point processing of fingers based on the generated point cloud data. A digitally based finger prosthesis manufacturing method comprising the step of generating a dimensional shape.
제2항에 있어서,
상기 거푸집 제작 단계는, 상기 3차원 형상 취득 단계에서 취득한 3차원 형상 데이터를 3D 모델로 변환하는 단계와, 변환된 3D 모델을 3D 프린터로 출력하고, 출력된 3D 모델에 붙어 있는 크기 측정 지표와 실제 측정 지표를 비교하는 단계와, 변환된 3D 모델을 반전하여 손가락 의지 3D 모델을 생성하는 단계와, 상기 3D 모델의 반전 전 또는 후에 주름, 손톱 또는 지문을 보강하거나 형태를 교정하는 단계와, 손가락 의지 3D 모델에 대하여 차집합 모델링을 적용하여 거푸집 3D 모델을 생성하는 단계와, 거푸집 3D 모델을 3D 프린터로 출력하여, 거푸집을 제작하는 단계를 포함하며, 상기 손가락 의지 성형 단계는 상기 거푸집에 실리콘 고무를 부은 후 경화시켜, 손가락 의지를 성형하는 것을 특징으로 하는 디지털 방식 기반 손가락 의지 제작 방법.
According to paragraph 2,
The form production step includes converting the 3D shape data acquired in the 3D shape acquisition step into a 3D model, printing the converted 3D model with a 3D printer, and measuring the size measurement index and actual size attached to the output 3D model. Comparing measurement indices, inverting the converted 3D model to create a 3D model of the finger prosthesis, reinforcing wrinkles, fingernails, or fingerprints or correcting the shape before or after inverting the 3D model, and creating a finger prosthesis It includes the steps of generating a formwork 3D model by applying difference modeling to the 3D model, and printing the formwork 3D model with a 3D printer to produce a formwork. The finger prosthesis forming step includes adding silicone rubber to the formwork. A digital-based finger prosthesis manufacturing method characterized by forming a finger prosthesis by swelling and then hardening.
KR1020230094347A 2023-07-20 Method for creating a prosthetic finger based on digital techniques KR102659165B1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101815077B1 (en) 2017-04-07 2018-01-05 허철용 Artificial limb manufacturing method
KR102006593B1 (en) 2019-03-22 2019-08-01 학교법인 정화예술대학 Digital waorking system for special makeup using photogrammetry and 3d printer and the digital working method using this
KR102120610B1 (en) 2020-03-03 2020-06-08 김숭현 Computer-aided Custom Orbital Prosthesis Fabrication Method

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