KR20090078539A - 치과 보철용 3차원 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과 보철용 3차원 측정장치를 개시한다.

본 발명은 구강모형을 스캔하는 치과 보철용 측정장치에 있어서, 레이저 빔 발생기에서 조사되는 레이저를 광원으로 하여 측정물 위에 조사된 레이저영상을 취득하는 카메라를 구비하는 영상 취득유닛과, 상기 영상 취득 유닛의 일측에 설치되어 광원 조사방향을 향하여 조명을 실시하는 조명유닛과, 상기 조명유닛의 일측에 설치되어 상기 영상 취득유닛에 대해 전기적 구동원에 의하여 일방향 직선 이동을 실시하는 직선 이송유닛과, 상기 직선 이송유닛과 연동되고, 상기 영상 취득유닛에 대해 회전 운동을 실시하는 것으로 전기적 구동원에 의하여 회전하는 회전 이송유닛과, 상기 회전 이송유닛에 탈착 가능하게 구비되어 일체로 연동 이동하는 것으로 측정 대상물을 고정하는 워크 테이블을 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성되는 것에 의해 한개 이상의 레이저와 한개의 카메라로 구성된 영상 취득부에 대하여 워크 테이블에 장착된 대상물을 직선이송시키면서 일정한 간격으로 영상을 연속으로 취득한다. 이어서, 워크 테이블을 임의의 각도로 회전시킨 후 상기와 같은 대상물의 직선이송 및 레이저 영상취득을 반복한다. 이러한 대상물의 회전 및 이송을 반복적으로 하면서 얻은 복수개의 레이저 영상을 활용하여 대상물에 레이저가 조사되지 않는 사각(死角)영역없이 대상물 전영역에 대하여 고품질의 3차원 측정 정보의 취득을 가능하게 하는 이점을 제공한다. 또한, 워크 테이블은 측정 대상물을 안정되게 고정하면서 경사(Tilt)와 360도 회전이 가능하도록 하는 피벗장치가 구비되는 것에 의해 측정 대상물을 임의의 원하는 각도에서 측정할 수 있도록 하여 측정 정밀도 및 편의성을 대폭적으로 높혀 측정 산업상 대단히 유용한 효과가 기대된다.

치과, 보철물, 스캔, 3차원

Description

치과 보철용 3차원 측정장치{3D Scanner}

본 발명은 치과 보철물의 제작을 위해 구강 모형의 3차원 형상 정보 취득을 위한 치과 보철용 3차원 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최적화된 스캐닝 자세제어를 통해 정밀 측정을 가능하게 하는 치과 보철용 3차원 측정장치에 관한 것이다.

최근 들어 치과에서는 손상된 치아를 대신할 때 세라믹이나 금보다 훨씬 자연스러운 지르코늄 소재의 보철물이 널리 활용되고 있으며, 이때의 상기 지르코늄 보철물은 금속보다 세라믹에 가까워 인체 친화력이 타 재료에 비해 우수하고 치주 조직과의 트러블이 적게 나타나는 것으로 밝혀져 치과 보철용 신소재로서 각광받고 있는 실정이다.

이러한, 지르코늄 보철물은 강도가 대단히 높은 지르코니아의 특성 때문에 CAD/CAM 장비를 이용한 정밀 밀링작업을 필수로 하고 있으므로, 이에 밀링 작업에 앞서 구강 모형의 3차원 형상 정보 취득이 필요로 한다.

한편, 근래 들어 국내외적으로 숙련된 기공사의 수가 급격하게 줄어들고 있는 반면, 보철의 제조과정 또한 기계에 의한 자동화가 더디게 이루어지고 있는 실정이다.

이는 사람마다 치아 모형이 다르다는 특수성 때문에 보철의 개별제작이 불가피했고 또한 기존의 영상 취득 방식으로는 치아의 요철과 치주의 형태에서 오는 사각 지역을 제대로 정밀 측정하기가 어려워 결과적으로 측정 데이터의 신뢰성 저하에 따른 제작물의 품질저하와, 이를 보정하기 위한 후가공 등 많은 폐단이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구강모형에 대한 정밀 스캔을 가능하게 하여 보철 제작시간의 단축과 생산성 향상을 도모할 수 있는 치과 보철용 3차원 측정장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치는, 구강모형을 스캔하는 치과 보철용 측정장치에 있어서, 레이저 빔 발생기에서 조사되는 레이저를 광원으로 하여 대상물위에 조사된 레이저 영상을 취득하는 카메라를 구비하는 영상 취득유닛과, 상기 영상 취득 유닛의 일측에 설치되어 광원 조사방향을 향하여 조명을 실시하는 조명유닛과, 상기 조명유닛의 일측에 설치되어 상기 영상 취득유닛에 대해 일방향 직선 이동을 실시하는 것으로 전기적 구동원에 의해 회전하는 이송 스크류에 연동하는 직선 이송 블럭을 구비하는 직선이송유닛과, 상기 직선 이송 블럭에 장착되어 상기 영상 취득유닛에 대해 회전 운동을 실시하는 것으로 전기적 구동원에 의하여 회전하는 회전이송유닛과, 상기 회전이송유닛에 탈착 가능하게 구비되어 일체로 연동 이동하는 것으로 측정 대상물을 고정하는 워크 테이블을 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 워크 테이블은, 상기 구강모형이 안착되는 평판의 상부판 및 상기 상부판의 하측에 피벗으로 연결되며, 상부판이 피벗위에서 일정각도로 기울어진 상태로 유지될 수 있도록 하는 고정장치를 구비하며, 상기 회전이송유닛에 장착 나사 체결로 탈착 가능하게 구비되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서는, 상기 워크 테이블은 회전운동이 가능하도록 전원공급을 받아 선택적으로 회전 구동력을 생성하는 구동모터를 구비하는 회전이송유닛 위에 장착되는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 다른 특징으로서, 상기 직선이송유닛은 전원공급을 받아 선택적으로 회전 구동력을 생성하는 구동모터와, 상기 구동모터에 연결되어 연동 회전되는 이송 스크류와, 상기 이송 스크류의 일측에 평행하게 배치되는 엘엠 가이드와, 상기 이송 스크류에 나사 체결되면서 일단이 엘엠 가이드에 슬라이드 접촉되는 이송 블럭을 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치는, 복수개의 레이저와 카메라로 구성된 영상 취득부와 영상 취득부에 대하여 상대적인 직선이동 및 회전이동을 하는 이송유닛을 활용하여 한개 이상의 서로 다른 여러 각도에서 영상을 취득하여 레이저가 조사되지 않는 사각(死角)영역 발생을 방지하면서 빠른 시간내에 고품질의 영상 정보의 취득을 가능하게 하는 이점을 제공한다.

특히, 영상 취득유닛은 고정되어 있고 워크 테이블이 이송하는 방식이므로 영상 취득유닛의 구조를 간소화할 수 있어 레이저의 설치 위치나 수량 등과 관련한 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 상대적으로 공간의 여유가 확보된 워크 테이블 측에 이송부를 배치시킴에 따라 이송부의 정밀도 향상을 위한 설계공간의 확보에 따른 이점이 기대된다.

또한, 워크 테이블은 측정 대상물을 안정되게 고정하면서 경사(Tilt)와 360도 회전이 가능하도록 하는 피벗장치가 구비되는 것에 의해 측정 대상물을 임의의 원하는 각도에서 측정할 수 있도록 하여 측정 정밀도 및 편의성을 대폭적으로 높혀 측정 산업상 대단히 유용한 효과가 기대된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치에서 워크 테이블의 여러 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치에서 구동유닛을 나타낸 사시도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 치과 보철용 3차원 측정장치(1)는 크게 각종 구성요소가 설치되는 공간을 제공하는 바디(3)와, 상기 바디(3)의 일측에 설치되는 것으로 구강모형에 대한 영상을 취득하기 위한 영상 취득유닛(10)과, 상기 영상 취득유닛(10)의 측정영역에 대하여 조명을 실시하는 조명유닛(20)과, 상기 측정영역에 배치되는 것으로 구강모형을 올려 놓을 수 있도록 상부면이 평탄한 워크 테이블(30)과, 상기 워크 테이블(30)이 탈착 가능하게 구비되는 것으로 회전이송유닛(50)과, 상기 바디(3)에 고정 설치되는 직선이송유닛(40)으로 구성된다.

상기 영상 취득유닛(10)은 크게 한개 이상의 선형 레이저 빔 발생기(미도시)와 한개의 카메라(미도시)로 구성되며, 각 선형 레이저 빔의 조사 축과 카메라 시야 축은 서로에게 일정한 각도로 기울어져 있고 또한 측정 영역면에서 서로 만나도록 구성된다. 이러한 구성의 영상 취득유닛(10)에서 레이저 빔 발생기 및 카메라는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 영상 취득유닛(10)을 통해 취득된 영상정보는 도시하지 않았으나 제어기를 통해 처리되며, 이 역시 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

조명유닛(20)은 복수개의 발광다이오드(LED)가 측정 영역면과 평행한 평면 상에서 링형상을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 조명유닛(20)은 측정 대상을 서로 다른 각도에서 조명할 수 있도록 검사 대상으로부터의 수직 거리가 다르도록 배치되는 것이 바람직하다.

워크 테이블(30)은 측정 대상물인 구강모형을 고정하기 위한 고정요소로서, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 영상 취득유닛(10)과 마주보게 배치되는 평판의 상판(31)과, 상기 상판(31)의 하측에 배치되어 피벗으로 연결되면서 후술할 회전이송유닛(50)에 결합 고정되는 하판(33)으로 구성된다.

이러한 구성의 워크 테이블(30)은 상기 상판(31)과 하판(33)이 상호 피벗으로 연결되는 구성에 의해 상기 상판(31)이 하판(33)에 대하여 소정의 경사각을 갖 도록 위치 조정될 수 있는 것은 물론이고 360도 회전될 수 있게 된다.

한편, 상기 워크 테이블(30)의 상판(31)은 구강모형에 대한 고정성을 높이기 위해 다양한 고정구조가 부가될 수 있으며, 도 3에서 보는 바와 같이 마그네트(m)를 구비하여 구강모형을 부착 고정시킬 수 있을 것이다.

회전이송유닛(50)은 상기 조명유닛(20)의 일측 즉, 도면에서 바라보면 하측에 설치되어 상기 워크 테이블(30)을 상기 영상 취득유닛(10)에 대해 360도 회전이송을 시키는 구동요소이다.

이러한 회전이송유닛(50)은 전원공급을 받아 선택적으로 회전 구동력을 생성하는 구동모터(51)와, 상기 회전모터 축에 체결되면서 모타와 연동 회전이동 되는 회전 이송 블럭(52)으로 구성된다.

직선이송유닛(40)은 상기 조명유닛(20)의 일측 즉, 도면에서 바라보면 하측에 설치되어 상기 워크 테이블(30)을 상기 영상 취득유닛(10)에 대해 일방향 직선 이동시키는 구동요소이다.

이러한 직선이송유닛(40)은 전원공급을 받아 선택적으로 회전 구동력을 생성하는 구동모터(41)와, 상기 구동모터(41)에 축 연결되어 연동 회전하는 것으로 외주면에 나사선이 가공된 소정의 길이를 갖는 이송 스크류(43)와, 상기 이송 스크류(43)의 일측 또는 양측에 평행하게 배치되는 엘엠 가이드(44)와, 상기 이송 스크류(43)에 나사 체결되면서 상기 엘엠 가이드(44)에 슬라이드 접촉되게 구비되는 직선이송 블럭(45)으로 구성된다.

이와 같은 구성에 의해 상기 구동모터(41)의 구동력에 의해 이송 스크류(43)가 일방향 회전하게 되면 상기 직선 이송 블럭(45)이 이송 스크류(43)를 따라 일 방향 직선 이동을 이루게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 측정 대상물인 구강모형을 워크 테이블(30)의 상부에 올려 놓고 위치 고정시킨다.

그리고 상기 치과 보철용 3차원 측정장치(1)를 스위치 온(ON)시키면, 영상 취득유닛(10)과 직선이송유닛(40)에 전원이 공급되고 제어기(미도시)가 이들 영상 취득유닛(10)과 직선이송유닛(40)에 동작 제어신호를 인가한다.

따라서, 상기 직선이송유닛(40)은 구동모터(41)를 구동시켜 이송 스크류(43)에 나사 체결된 이송 블럭(45)에 결합된 워크 테이블(30)을 일방향 직선 이동시키고, 이와 동시에 상기 영상 취득유닛(10)은 레이저 빔 발생기와 카메라를 이용하여 일정한 이송간격 마다 연속적으로 영상정보를 획득하게 되는 것이다. 일정한 구간의 이송위치에 도달하면 제어기는 직선이송유닛(40)에 동작 제어신호 인가를 중지하고, 이어서 회전이송유닛(50)에 동작 제어신호를 인가한다.

따라서, 상기 회전이송유닛(50)은 구동모터(51)를 구동시켜, 워크 테이블(30)을 임의로 미리 세팅되어진 양 만큼 회전 이동시킨다. 일정한 회전위치에 도달하면 제어기는 회전이송유닛(50)에 동작 제어신호 인가를 중지하고, 다시 직선이 송유닛(40)에 동작 제어신호를 인가한다.

반복하여, 상기 직선이송유닛(40)은 구동모터(41)를 구동시켜 대상물을 일방향 직선 이동시키고, 이와 동시에 상기 영상 취득유닛(10)은 레이저 빔 발생기와 카메라를 이용하여 일정한 이송간격 마다 영상정보를 획득하게 되는 것이다.

이렇게 복수번 반복하여 얻어진 영상정보로 부터 사각영역이 없는 대상물 영상을 취득할 수 있게 되는 것이다.

상기 획득된 영상정보는 보철물 제작을 위한 CNC밀링 데이터로 활용될 수 있다. 한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치를 나타낸 사시도,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치에서 워크 테이블의 여러 실시예를 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 치과 보철용 3차원 측정장치에서 구동유닛을 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 치과 보철용 3차원 측정장치 3 : 바디

10 : 영상 취득유닛 20 : 조명유닛

30 : 워크 테이블 31 : 상판

33 : 하판 40 : 이송 블럭

41 : 구동모터 43 : 이송 스크류

44 : 엘엠 가이드 45 : 이송 블럭

Claims (3)

1. 구강모형을 스캔하는 치과 보철용 측정장치에 있어서,

   레이저 빔 발생기에서 조사되는 레이저를 광원으로 하여 측정물 위에 조사된 레이저영상을 취득하는 카메라를 구비하는 영상 취득유닛과;

   상기 조명유닛의 일측에 설치되어 상기 영상 취득유닛에 대해 전기적 구동원에 의하여 일방향 직선 이동을 실시하는 직선 이송유닛과, 상기 직선 이송유닛과 연동되고, 상기 영상 취득유닛에 대해 회전 운동을 실시하는 것으로 전기적 구동원에 의하여 회전하는 회전 이송유닛과,

   상기 회전 이송유닛에 탈착 가능하게 구비되어 일체로 연동 이동하는 것으로 측정 대상물을 고정하는 워크 테이블;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 치과 보철용 3차원 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 워크 테이블은, 상기 구강모형이 안착되는 평판의 상부판 및 상기 상부판의 하측에 피벗으로 연결되는 것으로 상기 이송 블럭에 나사 체결로 360도 회전 및 탈착 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 치과 보철용 3차원 측정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 이송유닛은 전원공급을 받아 선택적으로 회전 구동력을 생성하는 구동모터와;

   상기 구동모터에 연결되어 연동 회전되는 이송 스크류와;

   상기 이송 스크류의 일측에 평행하게 배치되는 엘엠 가이드와;

   상기 이송 스크류에 나사 체결되면서 일단이 엘엠 가이드에 슬라이드 접촉되는 이송 블럭;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 치과 보철용 3차원 측정장치.

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