KR20040006747A

KR20040006747A - 입체물 스캐너

Info

Publication number: KR20040006747A
Application number: KR1020020041122A
Authority: KR
Inventors: 이학영
Original assignee: (주) 케이앤아이테크놀로지
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-01-24
Also published as: KR100766860B1

Abstract

입체물 스캐너를 개시한다. 개시된 스캐너는 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스캐너는 상부면이 개구된 스캐너 몸체를 포함한다. 스캐너 몸체의 개구부에 한 쌍의 덮개판이 슬라이드식으로 설치된다. 각 덮개판의 경계면에 입체물의 통과를 위한 통과홈이 각각 형성된다. 통과홈을 통해 입체물이 재치되는 투명 재치대가 스캐너 몸체의 내부에 수평하게 설치된다. 투명 재치대의 하부에 입체물이 투영되는 투영경이 배치된다. 투영경은 수평 이동 장치에 의해 수평 이동된다. 투영경의 이동 방향과 직교하는 양측에 브래킷이 설치된다. 양측 브래킷에 입체물을 직접 촬영하는 적어도 하나의 상부 카메라와, 투영경에 투영된 화상을 촬영하는 적어도 하나의 하부 카메라가 설치된다. 특히, 하부 카메라는 투영경의 상부에 배치되어, 투영경을 향하도록 하부를 향하게 된다. 또한, 슬라이드의 양측부 각각에 투명 재치대에 재치된 입체물로 레이저를 조사하는 레이저 조사기가 설치된다. 각 카메라의 촬영을 위해, 스캐너 몸체 내부에는 램프가 구비된다.

Description

입체물 스캐너{SCANNER FOR A CUBIC BODY}

본 발명은 입체물 스캐너에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 신발 제조를 위해 사람의 발 형상을 스캐닝하는 스캐너에 관한 것이다.

일반적으로, 스캐너는 문서나 그림 등이 재치되는 평면 유리판 하부에 CCD 카메라와 광원이 설치된 구조로 이루어져 있다. 이러한 스캐너는 CCD 카메라가 수평 이동하는 것에 의해, 문서나 그림을 스캐닝하게 된다. 상기와 같은 2차원형 스캐너에 대한 기술의 진보로, 레이저를 이용해서 입체물을 스캐닝하는 3차원형 스캐너가 개발되어 여러 분야에 응용되도록 다각도의 연구가 진행되고 있는 실정이다.

이러한 연구 개발에 부응하여, 본원인은 2000년 4월 24일자에 3차원 스캐너에 관한 특허출원(출원번호:2000-21744호)을 하였다. 도 1 및 도 2는 상기 스캐너를 도시한 것으로서, 도 1은 스캐너의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 내부 구조를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스캐너는 전면과 상면에 개구부(2)가 형성된 스캐너 몸체(1)와, 스캐너 몸체(1)의 내부에 설치되어 입체물이 재치되는 투명 재치대(15)와, 상면 개구부의 양측 경계에 힌지(4)로 연결되고 통공부(5)가 형성된 한 쌍의 덮개판(3)을 포함한다. 개구부(2)의 양측벽 구조를 이루는 부분에는 윈도우(19)가 형성된 칸막이(18)가 설치되어 있다.

도 2에는 스캐너의 내부 구조가 사시도로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 스캐너 몸체(1)의 내부에 슬라이더(11)가 수평 이동이 가능하게 지지되어 있다. 투명 재치대(15)는 슬라이더(11)의 내부 중간에 수평하게 설치되어, 슬라이더(11)와 함께 수평 이동하도록 되어 있다. 슬라이더(11)의 양측 내벽 상하부 각각에 한 쌍의 카메라(13a,13b)가 설치되어 있다. 즉, 총 카메라의 수는 4개이다. 상부 카메라(13a)의 측부에 투명 재치대(15)로 레이저를 조사하는 레이저 조사기(12)가 설치되어 있다.

특히, 각 카메라(13a,13b)는 투명 재치대(15)를 촬영해야 하므로, 상부 카메라(13a)는 하부를 향해 경사지게 배치되고, 하부 카메라(13b)는 상부를 향해 경사지게 배치되어 있다. 또한, 레이저 조사기(12)도 하부를 향해 경사지게 배치되어 있다.

상기와 같이 구성되어서, 입체물, 한 예로 발을 투명 재치대(15)에 올려놓고 양측 덮개판(3)을 덮으면, 다리 부분은 합쳐진 통공부(5)를 통해 노출된다. 이러한 상태에서, 슬라이더(11)가 수평 이동하면서 윈도우(19)를 통해 양측 레이저(12)로부터 발을 향해 레이저가 조사되고, 이를 4개의 카메라(13a,13b)가 촬영하게 된다. 이러한 동작에 의해, 발의 3차원 형상이 스캐닝되고, 얻어진 3차원 데이터를 이용해서 신발 제작에 응용할 수가 있게 된다.

그런데, 본원인이 선출원한 상기 스캐너는 입체물의 3차원 형상을 정확하게 스캐닝하는데는 큰 무리가 없지만, 다음과 같은 부수적인 단점들을 안고 있다.

우선, 덮개판(3)이 상부에만 덮혀지게 되므로 전면 개구부(2)는 노출된 상태가 된다. 이로 인하여, 스캐닝 동작 중에 외부의 빛과 같은 인자들에 의해 스캐닝된 화상에 노이즈가 발생되었다.

또한, 양측 상하부 카메라(13a,13b)는 슬라이더(11)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 배치되어 있기 때문에, 발의 전단과 후단 부분을 정확하게 촬영하기가 곤란하였다.

아울러, 하부 카메라(13b)는 투명 재치대(15)의 하부에 배치되어 있는 관계로, 하부 카메라(13b)의 수용 공간만큼 스캐너의 높이가 높아지는 문제점이 있다. 스캐너의 크기가 커지면, 우선 취급이 곤란하고 운반하는데도 장애가 있다.

본 발명은 본원인의 선발명을 개선한 것으로서, 외부 노이즈를 완전 차단할 수 있는 입체물 스캐너를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 입체물의 전단과 후단도 정확하게 촬영할 수 있게 하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 하부 카메라의 위치로 인해서 스캐너의 높이가 높아지는 것을 방지하는데 있다.

도 1 및 도 2는 본원인이 선출원한 종래의 스캐너를 도시한 것으로서,

도 1은 외관을 나타낸 사시도.

도 2는 내부 구조를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 스캐너의 외관을 나타낸 사시도.

도 4는 도 3의 스캐너에서 외장을 제거하여 스캐너의 내부 구조를 나타낸 평면도.

도 5는 각 구성요소들의 배치 관계를 명확하게 나타내기 위한 스캐너의 정단면도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

20 : 스캐너 몸체 30,31 : 덮개판

32,33 : 통과홈 40 : 투명 재치대

50 : 투영경 61,62 : 브래킷

71,72 : 상부 카메라 73,74 : 하부 카메라

81,82 : 레이저 조사기 90 : 모터

91 : 리드 스크류 100 : 램프

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스캐너는 상부면이 개구된 스캐너 몸체를 포함한다. 스캐너 몸체의 개구부에 한 쌍의 덮개판이 슬라이드식으로 설치된다. 각 덮개판의 경계면에 입체물의 통과를 위한 통과홈이 각각 형성된다. 통과홈을 통해 입체물이 재치되는 투명 재치대가 스캐너 몸체의 내부에 수평하게 설치된다. 투명 재치대의 하부에 입체물이 투영되는 투영경이 배치된다. 투영경은 수평 이동 장치에 의해 수평 이동된다. 투영경의 이동 방향과 직교하는 양측에 브래킷이 설치된다. 양측 브래킷에 입체물을 직접 촬영하는 적어도 하나의 상부 카메라와, 투영경에 투영된 화상을 촬영하는 적어도 하나의 하부 카메라가 설치된다. 특히, 하부 카메라는 투영경의 상부에 배치되어, 투영경을 향하도록 하부를 향하게 된다. 아울러, 상하부 카메라는 2대씩으로 구성되고, 각 카메라는 안쪽을 향해 경사지게 배치된다.

또한, 슬라이드의 양측부 각각에 투명 재치대에 재치된 입체물로 레이저를 조사하는 레이저 조사기가 설치된다. 각 카메라의 촬영을 위해, 스캐너 몸체 내부에는 램프가 구비된다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 스캐닝 동작이 덮개판으로 완전 차단된 스캐너 몸체 내부에서 수행되므로, 외부 노이즈로 인한 영상 왜곡을 방지할 수가 있다. 또한, 각 카메라가 입체물을 직접 촬영하지 않고 투영경에 투영된 화상을 촬영하게 되므로, 하부 카메라를 투영경 상부에 배치할 수가 있게 되어, 스캐너의 높이가 하부 카메라로 인해 높아지는 것도 방지할 수가 있게 된다. 특히, 각 카메라는 안쪽을 향해 경사지게 배치되므로써, 입체물의 전후단을 정확하게 촬영할 수가 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체물 스캐너를 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스캐너의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 스캐너에서 외장을 제거하여 스캐너의 내부 구조를 나타낸 평면도이며, 도 5는 각 구성요소들의 배치 관계를 명확하게 나타내기 위한 스캐너의 정단면도이다.

먼저, 도 3을 참조로, 스캐너는 대략 긴 장방형의 스캐너 몸체(20)를 포함한다. 스캐너 몸체(20)는 길이 방향을 따라 상부면에 직사각형 형태로 길게 형성된 개구부를 갖는다. 한 쌍의 덮개판(30,31)이 개구부에 슬라이드식으로 설치되어, 각 덮개판(30,31)이 맞대어지게 되면 스캐너 몸체(20)의 내부가 외부와 완전 차단된다. 한편, 입체물을 스캐너 몸체(20) 내부로 진입시킬 수 있도록 하기 위해서, 각 덮개판(30,31)의 경계면에 반호 형상의 통과홈(32,33)이 형성된다. 따라서, 각 덮개판(30,31)이 맞대어지게 되면, 각 통과홈(32,33)들은 합쳐져서 하나의 원 형상을 이루게 된다. 각 덮개판(30,31)은 모터와 같은 구동원으로 자동 개폐시키거나 또는 수동으로 개폐시킬 수 있을 것이다.

한편, 본 실시예에서는, 스캐너 몸체(20)와 덮개판(30,31)이 별도로 구성되는 것으로 예시하였으나, 반드시 별도 구성요소일 필요는 없다. 즉, 덮개판(30,31)을 생략하고, 대신에 스캐너 몸체(20)의 상부면에 발과 같은 입체물이 통과할 수 있을 정도 크기의 통과공이 형성될 수도 있다.

도 4에 스캐너의 내부 구조가 상세하게 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 통과홈(32,33)을 통해 스캐너 몸체(20) 내부로 진입한 입체물, 본 실시예에서는 사람의 발이 재치되는 투명 재치대(40)가 스캐너 몸체(20) 내부에 수평하게 배치된다. 투명 재치대(40)는 스캐너 몸체(20)의 저면과 소정 간격을 두고 배치된다.

입체물의 저부가 투영되는 투영경(50)이 투명 재치대(40)의 하부에 배치된다. 투영경(40)은 수평 이동 장치에 의해 덮개판(30,31)의 이동 방향을 따라 수평이동하게 된다.

수평 이동 장치는 구동원인 모터(90)를 포함한다. 도 5에 상세하게 도시된 바와 같이, 모터(90)에 의해 정위치에서 회전되는 리드 스크류(91)가 투영경(40)의 밑면에 나사결합된다. 즉, 리드 스크류(91)는 덮개판(30,31)의 이동 방향을 따라 배치된다.

2개의 브래킷(61,62)가 투영경(40)의 양측, 즉 리드 스크류(91)의 축방향과 직교하는 방향인 투영경(40)의 양측에 설치된다. 브래킷(61,62)은 스캐너 몸체(20)의 양측벽을 따라 세워진 형상을 갖는다. 양측 브래킷(61,62)은 스캐너 몸체(20)의 저면에 설치된 가이드(63)로 이동 가능하게 지지된다.

상부 카메라(71,72) 2대와 하부 카메라(73,74) 2대가 각 브래킷(61,62)에 설치된다. 브래킷(61,62)이 2개이므로, 총 카메라의 수는 8개가 된다. 양측 브래킷(61,62)에 배치된 각 카메라들의 배치 구조는 동일하므로, 어느 한 브래킷(61)에 배치된 카메라들의 배치 구조에 대해서만 설명한다.

상부 카메라(71,72) 2대는 투명 재치대(40)에 재치된 입체물을 직접 촬영하는 것으로서, 브래킷(61)의 상부 양측에 배치된다. 따라서, 각 상부 카메라(71,72)는 투명 재치대(40)를 향하도록 하부를 향하게 되고, 특히 입체물의 전후단을 정밀하게 촬영할 수 있도록 안쪽으로 소정의 예각을 이루면서 경사지게 배치된다.

하부 카메라(73,74) 2대는 투영경(50)에 투영된 입체물의 저부를 촬영하는 것으로서, 브래킷(61)의 하부 양측에 배치된다. 각 하부 카메라(73,74)는 투영경(50)보다는 높으면서 투명 재치대(40)보다는 약간 아래인 위치에 배치된다.각 하부 카메라(73,74)도 상부 카메라(71,72)와 마찬가지로, 하부를 향하면서 안쪽을 향해 경사지게 배치된다.

입체물로 레이저를 조사하는 2대의 레이저 조사기(81,82)가 양측 브래킷(61,62)의 상부 중앙에 설치된다. 물론, 각 레이저 조사기(81,82)에서 조사되는 레이저가 투명 재치대(40)를 향해야 하므로, 각 레이저 조사기(81,82)는 하부를 향하면서 경사지게 배치된다.

한편, 통과홈(32,33)이 사람의 발로 차단되면서 각 덮개판(30,31)이 닫히게 되면, 스캐너 몸체(20)의 내부는 어두워지게 된다. 이러한 상태에서는, 각 카메라(71,72,73,74)가 입체물을 촬영할 수가 없게 되므로, 램프(100)가 스캐너 몸체(20)의 내부 소정 위치에 배치된다. 본 실시예에서는, 램프(100)는 모터(90)의 상부에 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 스캐너로 신발 제작을 위해 사람의 발을 스캐닝하는 동작을 상세히 설명한다.

2개의 덮개판(30,31)을 열은 상태에서, 발을 투명 재치대(40)상에 올려놓는다. 그런 다음, 덮개판(30,31)을 닫으면, 다리 부분이 각 덮개판(30,31)의 통과홈(32,33) 내주면에 밀착된다. 따라서, 스캐너 몸체(20)의 내부는 외부의 빛이 대부분 차단되는 공간이 된다.

이러한 상태에서, 램프(100)를 점등한 후, 각 레이저 조사기(81,82)로부터 발을 향해 레이저가 양측으로부터 조사된다. 이와 동시에, 모터(90)를 가동시키면, 리드 스크류(91)의 회전에 의해 투영경(50)이 수평 이동하게 된다.

이러한 수평 이동에 의해 레이저가 발 전체를 조사하게 되는 것을, 상부 카메라(71,72) 2대가 발의 윗부분을 촬영하게 되고, 하부 카메라(73,74) 2대가 투영경(50)에 투영된 화상을 촬영하게 된다.

이때, 상하부 각 카메라(71,72,73,74)는 안쪽으로 경사지게 배치되어 있으므로, 발의 전단과 후단에 대한 시야각이 확보되므로써, 발의 전단과 후단을 정확하게 촬영할 수가 있게 된다.

각 카메라(71,72,73,74)에서 촬영된 3차원 영상 데이터는 컴퓨터로 전송되어, 모니터상에 발 형상이 정확하게 디스플레이된다.

한편, 본 실시예에서는 본 발명의 스캐너가 신발 제작를 위해 발을 스캐닝하는 용도로 예시하였다. 그러나, 본 발명의 스캐너가 반드시 발의 스캐닝 용도로 국한되는 것은 아니고, 입체물 모두에 적용될 수 있음은 물론이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스캐닝 동작이 외부와 완전 차단된 상태에서 실시되므로, 외부 노이즈에 의해 촬영 영상이 왜곡되는 현상이 방지된다.

또한, 하부 카메라는 투영경에 투영된 화상을 촬영하게 되므로, 투영경보다 높은 위치에 하부를 향해 배치될 수가 있게 되어, 스캐너 전체의 높이를 낮출 수가 있게 된다.

아울러, 상부 및 하부 카메라가 각기 2대씩 배치되면서 안쪽으로 경사지게 배치되므로써, 입체물의 전단과 후단에 대한 시야각이 확보되어, 입체물의 전단과 후단을 정확하게 촬영할 수가 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체물 스캐너에 대해서 설명 및 도시하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되지 않고 하기의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

상부면에 개구부가 형성된 스캐너 몸체;

상기 개구부에 슬라이드식으로 설치되고, 접하는 경계면에 통과홈이 각각 형성된 한 쌍의 덮개판;

상기 스캐너 몸체의 내부에 수평하게 배치되어, 입체물이 재치되는 투명 재치대;

상기 투명 재치대의 하부에 배치된 투영경;

상기 투영경을 수평 이동시키는 수평 이동 장치;

상기 투영경의 이동 방향과 직교하는 방향인 투영경의 양측부에 설치된 한 쌍의 브래킷;

상기 각 브래킷에 설치되어, 상기 투명 재치대에 재치된 입체물로 레이저를 조사하는 레이저 조사기;

상기 각 브래킷의 상부에 설치되어, 상기 투명 재치대에 재치된 입체물을 촬영하는 적어도 하나의 상부 카메라;

상기 각 브래킷의 하부에 설치되어, 상기 투영경에 투영된 상기 입체물의 저부를 촬영하는 적어도 하나의 하부 카메라; 및

상기 스캐너 몸체 내부에 배치된 램프를 포함하는 입체물 스캐너.
제 1 항에 있어서,

상기 수평 이동 장치는

상기 스캐너 몸체에 배치된 모터; 및

상기 모터에 의해 회전되고, 상기 투영경의 밑면에 나사결합된 리드 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체물 스캐너.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 카메라는 투명 재치대보다 높은 각 브래킷의 상부 양측에 배치된 2대인 것을 특징으로 하는 입체물 스캐너.
제 3 항에 있어서,

상기 2대의 상부 카메라는 하부를 향하면서 안쪽을 향해 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 입체물 스캐너.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 카메라는 투영경보다 높은 각 브래킷의 하부 양측에 배치된 2대인 것을 특징으로 하는 입체물 스캐너.
제 5 항에 있어서,

상기 2대의 하부 카메라는 하부를 향해 안쪽으로 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 입체물 스캐너.
상부면에 통과공이 형성된 스캐너 몸체;

상기 스캐너 몸체의 내부에 수평하게 배치되어, 입체물이 재치되는 투명 재치대;

상기 투명 재치대의 하부에 배치된 투영경;

상기 투영경을 수평 이동시키는 수평 이동 장치;

상기 투영경의 이동 방향과 직교하는 방향인 투영경의 양측부에 설치된 한 쌍의 브래킷;

상기 각 브래킷에 설치되어, 상기 투명 재치대에 재치된 입체물로 레이저를 조사하는 레이저 조사기;

상기 각 브래킷의 상부에 설치되어, 상기 투명 재치대에 재치된 입체물을 촬영하는 적어도 하나의 상부 카메라;

상기 각 브래킷의 하부에 설치되어, 상기 투영경에 투영된 상기 입체물의 저부를 촬영하는 적어도 하나의 하부 카메라; 및

상기 스캐너 몸체 내부에 배치된 램프를 포함하는 입체물 스캐너.
제 7 항에 있어서,

상기 상하부 카메라는 각 브래킷의 상하부 양측에 배치된 2대씩인 것을 특징으로 하는 입체물 스캐너.
제 8 항에 있어서,

상기 2대씩의 상하부 카메라는 하부를 향하면서 안쪽을 향해 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 입체물 스캐너.