KR20120007669A - A 3-dimensional profile measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환자 입 속의 치아와 같이 좁은 공간에 배치된 작은 물체의 입체형상을 측정할 수 있는 3차원 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional measuring apparatus, and more particularly to a three-dimensional measuring apparatus capable of measuring the three-dimensional shape of a small object disposed in a narrow space, such as a tooth in the patient's mouth.
치과 분야에서 환자의 인플란트 시술 및 보철 시술을 위해서는, 시술 대상 치아의 본을 떠서 모형을 제작한 후 이를 토대로 인공 치아 또는 보철을 제작해야만 하였다.In the dental field, in order to implant and prosthetic patients, an artificial tooth or a prosthesis must be manufactured based on a model of a target tooth.
그러나 최근에 들어서는, 3차원 측정장치를 이용하여 시술 대상 치아의 형태를 측정하고 이를 토대로 인공 치아 또는 보철을 직접 가공할 수 있는 기술이 연구개발되고 있다.Recently, however, a technology for measuring the shape of a target tooth using a three-dimensional measuring apparatus and directly processing an artificial tooth or a prosthesis is being researched and developed.
한편, 3차원 측정장치로는 광삼각법, 스테레오 정합법, 모아레법 등을 이용한 장치들이 있으나, 이들 대부분은 특정 공간에 위치되어 있는 대상물의 형태를 측정하는 장치들이므로, 치아와 같이 작은 대상물을 측정하기에는 적합하지 않았다. On the other hand, the three-dimensional measuring device is a device using the optical triangulation, stereo matching method, moire method, etc. Most of these devices to measure the shape of the object located in a specific space, so small objects such as teeth to measure Not suitable for
특히, 기존의 3차원 장치들은 패턴 광을 조사하기 위해 대부분 레이저 장치와 같은 대형 광원을 사용하므로, 치과 분야와 같이 제한된 공간(즉, 환자의 입 속)에 있는 대상물을 직접 측정할 수 없었다.In particular, the existing three-dimensional devices mostly use a large light source, such as a laser device for irradiating patterned light, it was not possible to directly measure the object in a limited space (ie, the mouth of the patient), such as in the dental field.
때문에 종래에는, 시술 대상의 치아를 발치하거나 본을 뜬 후, 이를 3차원 측정장치가 있는 별도의 장소에서 측정하고, 측정해서 얻어진 값을 다시 해당 병원(즉, 치과)이나 별도의 작업장으로 가져와서 인공치아 또는 보철을 제작하는 번거로움이 있었다.Therefore, in the related art, the tooth of the procedure is extracted or patterned, measured at a separate place with a three-dimensional measuring device, and the measured value is brought back to the hospital (ie, a dentist) or a separate workplace. There was the hassle of making artificial teeth or prostheses.
따라서 환자의 입 속과 같이 제한된 공간에 있는 대상물을 직접 측정하거나 또는 병원과 같이 여유공간이 비교적 많이 않은 장소에서도 비치할 수 있는, 소형화된 3차원 측정장치의 개발이 적실히 요청된다.Therefore, the development of a miniaturized three-dimensional measuring device that can directly measure the object in a limited space, such as the mouth of the patient, or even in a place where there is relatively little free space, such as a hospital is required.
본 발명은 위와 같은 요청에 의해 개발된 것으로서, 제한된 공간에 있는 작은 대상물을 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 소형화된 3차원 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was developed by the above request, and an object thereof is to provide a miniaturized three-dimensional measuring apparatus that can easily and accurately measure small objects in a limited space.
또한, 본 발명은 2개의 카메라와 패턴 광 조사장치를 효율적인 배치할 수 있는 구조를 갖는 3차원 측정장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring apparatus having a structure capable of efficiently disposing two cameras and a patterned light irradiation apparatus.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따르면, 스테레오 측정방법을 이용하여 입체 대상물의 형상을 측정하는 측정장치로서, 2대의 카메라; 상기 2대의 카메라가 입체 대상물에 대한 화상정보를 획득할 수 있도록 광원에 의해 반사된 입체 대상물에 대한 화상정보를 굴절시키는 2개의 굴절부, 및 상기 2대의 카메라에 획득되는 화상정보에 위상 차를 발생하도록 상기 2개의 굴절부를 이격시키고 패턴 광이 조사될 수 있도록 격자형태의 무늬가 형성된 패턴부를 포함하는 굴절 부재; 및 상기 패턴부로 빛을 조사하는 광원을 포함하는 3차원 측정장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a measuring device for measuring the shape of a three-dimensional object using a stereo measuring method, two cameras; A phase difference between the two refraction parts for refracting the image information for the three-dimensional object reflected by the light source so that the two cameras can obtain the image information for the three-dimensional object, and a phase difference in the image information acquired by the two cameras A refractive member including a pattern portion in which a grid pattern is formed so as to space the two refractive portions and irradiate patterned light; And it provides a three-dimensional measuring apparatus including a light source for irradiating light to the pattern portion.
바람직하게는, 상기 굴절 부재는 양끝에 상기 2개의 굴절부가 형성되고 상기 2개의 굴절부의 사이에 상기 패턴부가 형성된 프리즘인 것이 좋다.Preferably, the refractive member may be a prism having the two refractive portions formed at both ends and the pattern portion formed between the two refractive portions.
더욱 바람직하게는, 상기 광원은 LED인 것이 좋다.More preferably, the light source is an LED.
본 발명은 2개의 카메라와 패턴 광 조사장치를 한정된 공간에 효율적으로 배치할 수 있는 구조를 가지므로, 장치의 소형화가 가능하다.Since the present invention has a structure in which two cameras and a patterned light irradiation apparatus can be efficiently disposed in a limited space, the apparatus can be miniaturized.
또한, 본 발명은 카메라와 광 조사장치의 효율적인 배치를 통해 환자의 입 속과 같이 좁고 제한된 공간의 대상물(즉, 치아)도 효과적으로 측정할 수 있으므로, 치과 분야에서 환자의 치료시간과 인공치아의 제작시간을 대폭 단축할 수 있다.In addition, the present invention can effectively measure the object (ie teeth) in a narrow and limited space such as the patient's mouth through the efficient arrangement of the camera and the light irradiation device, so that the treatment time and artificial teeth of the patient in the dental field We can greatly reduce time.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 3차원 측정장치의 개략적인 구성도이고,
도 2는 도 1에 도시된 패턴부의 확대도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 3차원 측정장치의 개략적인 구성도이고,
도 4는 본 발명의 제3실시형태에 따른 3차원 측정장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an enlarged view of the pattern unit illustrated in FIG. 1;
3 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention,
4 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.In the following description of the present invention, terms that refer to the components of the present invention are named in consideration of the function of each component, it should not be understood as a meaning limiting the technical components of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 3차원 측정장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 패턴부의 확대도이고, 도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 3차원 측정장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제3실시형태에 따른 3차원 측정장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a pattern portion shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a third view according to a second embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram of a dimensional measuring apparatus, and FIG. 4 is a schematic block diagram of the 3D measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
(제1실시형태)(First Embodiment)
본 발명의 3차원 측정장치(100)는 (측정장치의) 몸체(102), 2대의 카메라 모듈(10, 12), 굴절 부재인 프리즘(20), 광원인 LED(30), 및 제어장치(40)를 포함한다.The three-
몸체(102)는 3차원 측정장치(100)의 형태를 이루는 부재로서, 휴대가 간편하고, 좁은 공간(예를 들어, 환자의 입 속)에 설치 또는 투입할 수 있는 형태를 가진다. 바람직하게는, 몸체(102)는 볼펜과 같이 얇고 긴 형태인 것이 좋다. 몸체(102)의 내부에는 전술된 구성요소들을 수용할 수 있는 공간이 형성되며, 외부에는 이들 구성요소들 중 적어도 일부를 제어하기 위한 스위치들이 설치된다. 참고로, 몸체(102)의 형태는 사용목적에 따라 다소 변경될 수 있다.
카메라 모듈들(10, 12)은 3차원 측정장치(100)의 몸체(102)에 설치되며, 몸체(102)의 길이방향을 따라 서로 마주보는 형태로 배치된다. 이와 같은 카메라 모듈들(10, 12)의 배치는 비교적 부피가 큰 카메라 모듈들(10, 12)이 최소한 공간을 차지한 상태로 몸체(102) 내부에 설치될 수 있게 한다. 카메라 모듈들(10, 12)로는 CCD 카메라 또는 CMOS 센서가 사용될 수 있으며, 그 외에 본 발명의 출원 시 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 선택할 수 있는 범위에서 다른 카메라 모듈이 채용될 수 있다.The
프리즘(20)은 2대의 카메라 모듈들(10, 12) 사이에 설치되어, 측정 대상물(예를 들어, 치아)에서 반사된 빛을 2대의 카메라 모듈들(10, 12)로 각각 굴절 또는 반사시키는 구실을 한다. 아울러, 본 실시형태에 따른 프리즘(20)은 측정 대상물에 조사되는 빛이 패턴형태를 갖도록 변환시키는 구실을 더 수행한다. 본 실시형태의 프리즘(20)은 2개의 굴절부들(22, 24)과 하나의 패턴부(26)를 구비한다. 2개의 굴절부들(22, 24)은 2대의 카메라 모듈들(10, 12)을 향해 배치되고, 패턴부(26)는 이들 굴절부들(22, 24) 사이에 배치된다. The
굴절부들(22, 24)은 대상물(200)로부터 반사된 화상정보가 카메라 모듈들(10, 12)로 굴절될 수 있도록, 직각 삼각형태의 종단면을 가진다. 굴절부들(22, 24)의 종단면의 형태는 대상물(200)과 프리즘(20)과 카메라 모듈들(10, 12) 간의 기하학적 배치에 따라 달라질 수 있다.The refracting
패턴부(26)는 광원을 통해 조사된 빛이 패턴부(26)를 통과한 후 무늬 또는 음영을 갖는 패턴 광이 되도록, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 투명도를 갖는 형태를 갖는다. 패턴부(26)는 프리즘(20)의 일 부분을 에칭이나 식각 등의 방법으로 가공하여 얻어질 수 있으며, 액정과 같은 장치로 이루어질 수 있다.The
LED(30)는 광원 기능을 하며, 카메라 모듈들(10, 12)에 대상물에 대한 화상정보가 깨끗하고 선명하게 입사될 수 있도록 대상물(200)에 빛을 조사하는 구실을 한다. LED(30)에서 조사된 빛은 패턴부(26)를 통과하며 패턴 광 형태로 변환된 후 대상물(200)에 반사되어 카메라 모듈들(10, 12)로 입사된다. 본 실시형태에서는 광원으로서 LED(30)를 사용하였으나, 이는 측정장치의 소형화를 위한 선택이므로, 측정장치의 용도에 따라 다른 광원(예를 들어 OLED 등)이 사용될 수 있다.The
제어장치(40)는 카메라 모듈들(10, 12)과 광원(30) 그리고 그 밖에 보조장치들을 제어하는 구실을 한다. 제어장치(40)는 2대의 카메라 모듈들(10, 12)로부터 얻어진 화상정보를 토대로 대상물(200)의 입체형상을 재현하는 구실을 한다. 화상정보로부터 대상물(200)의 입체형상을 재현하는 방법은 기존에 알려진 스테레오 정합법, 스테레오 모아레법 등이 이용될 수 있으며, 제어장치(40)는 이들 방법을 수행할 수 있는 프로그램을 포함한다.The
한편, 제어장치(40)는 카메라 모듈들(10, 12)의 화상정보를 무선송출장치를 통해 별도의 주 제어장치(도시되지 않음) 또는 영상처리장치로 송출할 수 있다. 참고로, 제어장치(40)는 3차원 측정장치(100)의 슬림화를 위해 카메라 모듈들(10, 12)과 일렬로 배치되는 것이 좋다.Meanwhile, the
위와 같이 구성된 본 발명의 3차원 측정장치(100)는 2대의 카메라 모듈들(10, 12), 프리즘(20), 및 광원(30)이 거의 일렬 형태로 배치되므로, 얇고 가는 형태로 제작할 수 있다.Since the three-
따라서 본 발명의 3차원 측정장치(100)는 일반적인 장치로는 측정할 수 없는 좁고 협소한 곳의 대상물을 용이하게 측정할 수 있으며, 이를 통해 대상물의 형태를 입체적으로 완벽하게 구현할 수 있다.Therefore, the three-
(제2실시형태)(2nd Embodiment)
본 발명의 제2실시형태는 프리즘(20)의 형태에 있어서 제1실시형태와 차이점을 갖는다. 참고로, 본 실시형태의 다른 구성요소들은 제1실시형태와 동일하므로, 제1실시형태와 동일한 도면부호를 사용하며 이들 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.The second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in the form of the
본 실시형태는 프리즘(20)의 패턴부(26)를 대신하여 DMD(Digital Micromirror Device, 28)를 사용한다. DMD(28)는 사용자가 원하는 대로 전자적으로 패턴을 형성해주므로, 프리즘(20)에 직접 패턴을 형성할 필요가 없다. 따라서 본 실시형태는 프리즘(20)의 가공이 어려운 경우에 유효하게 사용될 수 있다.This embodiment uses a DMD (Digital Micromirror Device) 28 in place of the
(제3실시형태)(Third Embodiment)
본 발명의 제3실시형태는 프리즘(20) 및 LED(30)의 형태에 있어서 제1실시형태와 차이점을 갖는다. 참고로, 본 실시형태의 다른 구성요소들은 제1실시형태와 동일하므로, 제1실시형태와 동일한 도면부호를 사용하며 이들 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.The third embodiment of the present invention differs from the first embodiment in the form of the
본 실시형태는 LED(30)와 패턴부(26)를 대신하여 DOE(Diffractive Optic Element, 50)가 사용된다. DOE(50)는 전술된 실시형태의 구성들과 달리 직접 패턴 광을 조사하므로, 측정장치(100)의 구성을 더욱더 간소화하면서 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.
In the present embodiment, a DOE (Diffractive Optic Element) 50 is used in place of the
본 발명은 이상에서 설명되는 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.The present invention is not limited only to the embodiments described above, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be made without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. Various changes can be made.
100 3차원 측정장치
10 제1카메라 모듈
12 제2카메라 모듈
20 굴절 부재(또는 프리즘)
22 제1굴절부
24 제3굴절부
26 패턴부
28 DMD(Digital Micromirror Device)
30 광원(또는 LED)
40 제어장치
50 DOE100 3-D Measuring Device
10 First Camera Module
12 Second Camera Module
20 refracting element (or prism)
22 First Refraction
24 Third Refraction
26 pattern parts
28 DMD (Digital Micromirror Device)
30 light source (or LED)
40 controller
50 DOE
Claims (3)
2대의 카메라;
상기 2대의 카메라가 입체 대상물에 대한 화상정보를 획득할 수 있도록 광원에 의해 반사된 입체 대상물에 대한 화상정보를 굴절시키는 2개의 굴절부, 및 상기 2대의 카메라에 획득되는 화상정보에 위상 차를 발생하도록 상기 2개의 굴절부를 이격시키고 패턴 광이 조사될 수 있도록 격자형태의 무늬가 형성된 패턴부를 포함하는 굴절 부재; 및
상기 패턴부로 빛을 조사하는 광원을 포함하는 3차원 측정장치.A measuring device for measuring the shape of a three-dimensional object using a stereo measuring method,
Two cameras;
A phase difference between the two refraction parts for refracting the image information for the three-dimensional object reflected by the light source so that the two cameras can obtain the image information for the three-dimensional object, and a phase difference in the image information acquired by the two cameras A refractive member including a pattern portion in which a grid pattern is formed so as to space the two refractive portions and irradiate patterned light; And
3D measuring apparatus including a light source for irradiating light to the pattern portion.
상기 굴절 부재는 양끝에 상기 2개의 굴절부가 형성되고 상기 2개의 굴절부의 사이에 상기 패턴부가 형성된 프리즘인 것을 특징으로 하는 3차원 측정장치.The method according to claim 1,
The refractive member is a three-dimensional measuring device, characterized in that the two refractive portions are formed at both ends and the pattern portion formed between the two refractive portions.
상기 광원은 LED인 것을 특징으로 하는 3차원 측정장치.The method according to claim 2,
The light source is a three-dimensional measuring device, characterized in that the LED.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100068313A KR20120007669A (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | A 3-dimensional profile measuring device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100068313A KR20120007669A (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | A 3-dimensional profile measuring device |
Publications (1)
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KR20120007669A true KR20120007669A (en) | 2012-01-25 |
Family
ID=45612908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100068313A KR20120007669A (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | A 3-dimensional profile measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20120007669A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101415008B1 (en) * | 2013-10-16 | 2014-07-07 | 주식회사 서울금속 | Vision apparatus for inspecting object using lighting |
KR101415005B1 (en) * | 2013-10-16 | 2014-07-07 | 주식회사 서울금속 | 3-dimentional apparatus for inspecting object |
KR20160049640A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-10 | 한국기계연구원 | Form acquisition device having a temperature sensor |
-
2010
- 2010-07-15 KR KR1020100068313A patent/KR20120007669A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101415008B1 (en) * | 2013-10-16 | 2014-07-07 | 주식회사 서울금속 | Vision apparatus for inspecting object using lighting |
KR101415005B1 (en) * | 2013-10-16 | 2014-07-07 | 주식회사 서울금속 | 3-dimentional apparatus for inspecting object |
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