KR20030071102A - 자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법 - Google Patents

자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비접촉식 3차원 스캐너를 이용한 대상물의 3차원 측정시, 자동 이송 장치를 이용하여 스캐닝하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 방법은 3차원 스캐너를 세팅하는 단계; 대상물과 거리 측정 센서의 최적 거리를 세팅하는 단계; 대상물의 형상에 따라, 전후/상하로 자동 스캐닝하는 단계; 좌우 이동 프레임을 좌우로 이동하면서 자동 스캐닝을 반복하는 단계; 및 자동 스캐닝중, 새로운 높이에 직면하면 새로운 자동 높이로 세팅되도록 상하 이동 프레임을 이동하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 종래의 수작업에 의한 3차원 스캐닝 방법 대신에, 비접촉식 거리 센서가 장착된 자동 이송 장치와 스캐너를 결합한 시스템을 구성함으로써 대상물의 3차원 형상 및 색상 데이터를 획득할 수 있다. 자동 이송 장치는 전후, 좌우 또는 상하로 이동하여 대상물과의 거리를 최적으로 유지하여 최상의 3차원 스캐닝 작업을 수행할 수 있다.

Description

자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법{NONCONTACT TYPE 3-DIMENSIONAL SCANNING METHOD USING AUTOMATIC MOVING APPARATUS}
본 발명은 3차원 스캐너를 이용하여 대상물을 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법에 관한 것이다.
문화 유물과 같이 도면에 의해 제작되지 않거나, 도면이 남아있지 않은 물품의 3차원 수치 데이터를 얻는데 있어서 과거에는 수작업에 의한 실측 작업에 의존해 왔다. 그러나, 이러한 실측 작업은 데이터의 정밀도 측면에서 상당한 오차를 발생시킬 뿐만 아니라, 곡선부와 같은 부분의 미세한 변화는 측정할 수 없었으며, 데이터를 얻기까지 매우 오랜 시간을 필요로 하였다. 더욱이, 대상물의 객관적인 색상 데이터를 얻는다는 것은 거의 불가능한 일이었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 역설계 기법을 이용한 대상물의 3차원 비접촉식 측정이 활발히 진행되고 있다. 그러나, 이와 같은 3차원 스캐닝으로 (특히, 대형 대상물의) 데이터를 얻는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫 째, 작업자가 작업하는 동안 스캐너 또는 스캐너 헤드가 대상물과 부딪쳐 파손될 우려가 있다. 대상물이 파손되면, 정확한 데이터를 얻는데 어려움이 있을 수 있기 때문에 안전성은 대단히 중요하다.
둘 째, 수동으로 행해지는 작업이기 때문에 작업 시간이 많이 소요된다. 이러한 작업은 불필요한 시간을 낭비할 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
따라서, 이러한 수작업 대신에 비접촉식 거리 측정 센서가 장착된 자동 이송 장치를 이용하여 대상물을 3차원 스캐닝 할 수 있는 방법이 요구된다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 수작업에 의한 3차원 스캐닝 방법 대신에 비접촉식 거리 측정 센서를 장착한 자동 이송 장치를 이용하여 안전하고 빠르게 최적의 3차원 스캐닝 작업을 수행하는 3차원 스캐닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 3차원 스캐너를 세팅하고, 대상물과 거리 측정 센서의 최적 거리를 세팅하고, 대상물의 형상에 따라 전후/상하로 자동 스캐닝하고, 좌우 이동 프레임을 좌우로 이동하면서 자동 스캐닝을 반복하고, 자동 스캐닝중 새로운 높이에 직면하면 새로운 자동 높이로 세팅되도록 상하 이동 프레임을 이동하는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법을 실시하기 위한 스캐닝 장치를 나타낸 간략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법을 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11: 거리 측정 센서 12: 3차원 스캐너
13: 전후 이동 프레임 14: 좌우 이동 프레임
15: 상하 이동 프레임 16: 고정 프레임
20: 이동 궤도 17: 기부(base)
50: 대상물 100: 3차원 스캐닝 장치
본 발명을 실시하기 위한 3차원 스캐닝 장치는, 도 1에 나타낸 것과 같이, 대상물(50)의 주변을 따라 이동 가능하게 배치된 기부(17)와, 상기 기부(17)의 상단에 고정적으로 배치된 고정 프레임(16)과, 상기 고정 프레임(16)의 측면에 장착되어 상하로 이동 가능한 상하 이동 프레임(15)과, 상기 상하 이동 프레임(15)의 상단에 장착되어 좌우로 이동 가능한 좌우 이동 프레임(14)과, 상기 좌우 이동 프레임(14)의 상단에 장착되어 전후로 이동 가능한 전후 이동 프레임(13)과, 상기 전후 이동 프레임(13)의 상단에 부착되어 대상물(50)을 스캐닝하는 3차원 스캐너(12)와, 상기 전후 이동 프레임(13)의 선단에 부착되어 대상물(50)과 상기 3차원 스캐너(12)의 거리를 일정하게 유지하게 하는 거리 측정 센서(11)와, 상기 상하 이동 프레임(15), 좌우 이동 프레임(14), 전후 이동 프레임(13)을 이동 가능하게 하는 구동 모터를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 3차원 스캐너(12) 전면 위치에 비접촉식 거리 센서(11)를 장착하고, 스캐너(12)와 센서(11)를 전후 자동 이동 프레임(13)에 고정시킨다. 그리고, 이 전후 이동 프레임(13)이 전후로 이동할 수 있도록 좌우 이동 프레임(14)에 고정시킨다. 좌우 이동 프레임(14)이 좌우 이동이 가능하도록 상하 이동 프레임(15)에 장착시킨다. 또한, 이 상하 이동 프레임(15)이 상하로 이동할 수 있도록 고정 프레임 (16)에 장착시킨다(S1).
다음, 비접촉식 거리 측정 센서(11)가 컨트롤러(도시하지 않음)에 연결되어 대상물(50)과 스캐너(12)와의 거리를 실시간으로 측정할 수 있도록 미리 최적 거리를 입력시킨다(S2).
다음, 대상물의 형상에 따라 상하로 스캐닝할 수 있는 거리를 프레임 컨트롤러(도시하지 않음)에 입력한다. 스캐너(12)를 상하로 이동하며 스캐닝을 할 경우, 실시간으로 스캐너(12)와 대상물(50)의 거리가 비접촉 거리 센서(11)에 의해 측정됨으로써, 대상물(50)과 스캐너(12)가 일정 거리를 유지하면서 상하로 이동하여 대상물(50)을 스캐닝할 수 있도록 프레임(13 및 15)이 전후 상하로 움직이며 스캐닝한다. 자동으로 일 회 스캔된 후, 스캐너(12)는 원래의 위치로 되돌아온다(S3).
좌우 이동 프레임(14)을 좌우로 이동하면서 계속해서 자동 스캐닝을 실시하며 자동 측정 높이의 모든 면적을 스캐닝한다(S4).
이 후, 상하 프레임(15)을 수직으로 이동하여 새로운 자동 높이를 세팅한다 (S5). 이러한 자동 높이 세팅은 이동 궤도(20)를 따라 360°회전하면서 이루어지며, 이 이동 궤도는, 예를 들어 레일과 같은 이동 수단일 수 있다.
상기 작업을 반복적으로 실시하여 대상물(50) 전체 표면에 대하여 스캐닝을 실시한다(S6).
이러한 작업을 통하여, 측정 대상물(50)의 표면과 스캐너(12) 사이의 최적의 거리를 유지함으로써 최상의 스캐닝 결과를 얻을 수 있다(S7).
상술한 것과 같이, 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 방법은 대상물의 3차원 스캐닝시 스캐너 장비가 요구하는 최적의 거리에서 자동 이송을 통하여 스캐닝을 행함으로써 최적의 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 스캐너 헤드와 측정 대상물과의 충돌을 방지할 수 있어 측정 대상물의 충돌에 의한 파손을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 수동으로 스캐닝하기 어려운 대형 대상물의 경우, 손쉬운 스캐닝이 가능하며 스캐닝 시간이 크게 절약되고, 또한, 측정 대상물 및 작업자의 안전에 크게 도움이 된다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 기술 및 도시되었지만, 상기 실시예에 한정하려는 것이 아니며, 한정되어서도 않되고, 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정되어야 한다.
또한, 첨부된 청구 범위의 정신을 일탈하지 않고서, 본 발명으로 다양한 변경물, 수정물 및 대체물을 만들 수 있음을 이 기술분야의 당업자는 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법으로서, 상기 방법은:
    3차원 스캐너를 세팅하는 단계;
    대상물과 거리 측정 센서의 최적 거리를 세팅하는 단계;
    상기 대상물의 형상에 따라, 전후/상하로 자동 스캐닝하는 단계;
    좌우 이동 프레임을 좌우로 이동하면서 상기 자동 스캐닝을 반복하는 단계; 및
    상기 자동 스캐닝중, 새로운 높이에 직면하면 새로운 자동 높이로 세팅되도록 상하 이동 프레임을 이동하는 단계를 포함하는 3차원 스캐닝 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 거리 측정 센서는 상기 대상물과 3차원 스캐너의 거리를 항상 일정하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 자동 스캐닝은 상기 대상물을 중심으로 360°회전하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 방법.
KR1020020010639A 2002-02-27 2002-02-27 자동 이송 장치를 이용한 비접촉식 3차원 스캐닝 방법 KR20030071102A (ko)

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