KR20210059222A - 3d 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3d 펜 및 이의 3d 캐드 데이터 취득 방법 - Google Patents

3d 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3d 펜 및 이의 3d 캐드 데이터 취득 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜 및 이의 3D 캐드 데이터 취득 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 3D 모델링 방법에서 구현하기 어려운 영역의 모델링을 수행할 수 있기 위한 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜 및 이의 3D 캐드 데이터 취득 방법에 관한 것이다. 본 발명은 외형을 형성하는 본체모듈; 상기 본체모듈에 마련되며, 상기 본체모듈의 위치, 속도 및 가속도를 측정하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈에 의해 측정된 상기 본체모듈의 상기 위치 정보, 속도 정보, 및 가속도 정보를 이용하여 3차원 좌표를 도출하고, 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하도록 마련된 데이터 취득 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜을 제공한다.

Description

3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜 및 이의 3D 캐드 데이터 취득 방법{3D PEN FOR REAL-TIME ACQUISITION OF 3D CAD DATA AND ITS 3D CAD DATA ACQUISITION METHOD}
본 발명은 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜 및 이의 3D 캐드 데이터 취득 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 3D 모델링 방법에서 구현하기 어려운 영역의 모델링을 수행할 수 있기 위한 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜 및 이의 3D 캐드 데이터 취득 방법에 관한 것이다.
3D 스캐너를 활용한 3D 모델링 데이터 확보 방법은 입체의 사물을 스캔 장비를 이용하여 모델링 데이터를 만들어주는 방법이다. 구체적으로는, 레이저나 백색광을 대상물에 투사하여 대상물의 형상 정보를 추출한 뒤 3D 모델링 데이터를 만들어 주는 방법이다. 이처럼 3D 스캐너를 활용한 3D 모델링 데이터 확보 방법은 스캐닝 하여 얻은 위치 데이터들을 하나의 좌표계로 합하여 3D 모델링 데이터를 생성한다.
그리고, 3D 모델링 프로그램 활용한 3D 모델링 데이터 확보 방법은 3D 모델링 프로그램을 활용하여 3D 모델링 데이터를 확보하는 방법이다. 현재 다양한 3D 모델링 프로그램들이 개발되어 있고, 몇몇 프로그램은 사용자들이 무료로 활용할 수 있도록 배포되어 있다. 이러한 3D 모델링 프로그램은 다양한 요소기술들을 활용하여 3D 모델링을 구현하며, 3D 모델의 과정은 디스플레이 화면에서 확인 가능하다.
하지만, 3D 스케너와 3D 모델링 프로그램을 활용하기 위해서는 해당 기술에 대한 기초적인 전공 지식과 기능을 배우기 위한 과정이 필요하므로 처음 활용하는 사람들에게는 사용이 어려운 문제가 있다.
한편, 사람의 모션을 데이터화 하고 이를 컴퓨터에 전달하는 기술은 로봇 제어 분야 등에서 오랜 기간 연구가 되어 왔으며, 다양한 제품으로 개발되고 있는 기술이다. 구체적으로, 3D 공간에서의 3차원 위치 정보를 확보하여 실제 공간에서 이루어지는 다양한 움직임들을 그대로 가상현실에 투영하는 기술이 개발되고 있다.
그 중 3D 햅틱 펜은 사용자의 의지대로 다양한 조작이 가능한 장점이 있으므로, 복잡하면서도 정밀한 조작에 많이 활용되고 있다. 3D 햅틱 펜을 활용하여 캐드 프로그램을 조작하거나 수술 도구를 조작하는 목적으로 활용하는 사례도 있다. 3D 펜의 드로잉 경로를 실시간으로 반영하여 3D 캐드 모델링으로 활용하고자 하는 기술은 아직 개발되지 않고 있다.
글씨를 쓰거나 그림을 그리는 펜으로 드로잉한 경로를 컴퓨터 혹은 디스플레이 장치에 그대로 보여주는 기술은 스타일러스 펜(stylus pen)과 같이 이미 다양하게 제품으로 개발되어 있으나, 이러한 스타일러스 펜은 단독으로는 사용할 수 없고 터치 스크린이나 전용 판형 센서와 터치하여 글씨를 쓰거나 그림을 그려야 하는 한계가 있다.
이처럼, 기존 3D 모델링 방법들은 3D 스캐너 장치의 신호가 도달하지 못하는 영역의 경우, 3D 모델링이 되지 않는 문제점이 있으며, 형상에 따라 3D 모델링 정보가 왜곡되는 문제가 있다.
또한, 3D 모델링을 위해 매우 다양한 요소 기술들이 요구되기 때문에, 3D 모델링 프로그램은 매우 다양한 메뉴들이 복잡하게 구성되어 있다. 따라서 3D 모델링에 익숙하지 않은 사용자들은 3D 모델을 하는데 있어 기술적 진입 장벽을 가지게 된다. 더욱이, 3D 모델링 프로그램들이 활용하기에 유리한 3D 모델들에 특화되어 있으나, 그 외의 모델 형태에서는 3D 모델링을 구현함에 있어 어려움을 가진다.
따라서 종래의 3D 스캐너 혹은 3D 모델링 프로그램과 같은 기존의 3D 모델링 방법에서 구현하기 어려운 영역의 모델링을 해결하기 위한 새로운 3D 캐드 데이터 확보 장치 및 방법이 필요하다.
한국등록특허 제10-1391386호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 보다 상세하게는 기존의 3D 모델링 방법에서 구현하기 어려운 영역의 모델링을 수행할 수 있기 위한 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜 및 이의 3D 캐드 데이터 취득 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 외형을 형성하는 본체모듈; 상기 본체모듈에 마련되며, 상기 본체모듈의 위치, 속도 및 가속도를 측정하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈에 의해 측정된 상기 본체모듈의 상기 위치 정보, 속도 정보, 및 가속도 정보를 이용하여 3차원 좌표를 도출하고, 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하도록 마련된 데이터 취득 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서모듈은, 상기 본체모듈의 펜촉 부분에 마련되어 상기 펜촉의 위치 정보를 측정하는 위치센서부; 상기 본체모듈의 속도 정보를 측정하는 속도센서부; 및 상기 본체모듈의 가속도 정보를 측정하는 가속도센서부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체모듈에 마련되는 노이즈모듈을 더 포함하며, 상기 노이즈모듈은, 상기 센서모듈이 상기 본체모듈의 위치 정보를 측정할 때, 상기 손떨림에 의해 발생한 노이즈 신호를 제거하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체모듈에 마련되며 전원을 제공하는 배터리모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체모듈의 바깥측에 형성되는 작동모듈을 더 포함하며, 상기 작동모듈은, 사용자가 3차원 좌표를 상기 3D 캐드 데이터로 변환하는 구간을 결정할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체모듈의 바깥측에 형성되는 데이터 취득 속도 조절 모듈을 더 포함하며, 상기 데이터 취득 속도 조절 모듈은, 사용자가 상기 본체모듈의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 측정하는 속도를 조절할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법에 있어서, a) 공간 상 좌표의 원점을 설정하는 단계; b) 상기 원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계; c) 드로잉 중인 상기 본체모듈의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 취득하는 단계; d) 취득된 상기 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 이용하여 실시간으로 3차원 좌표를 도출하는 단계; 및 e) 실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, a1) 공간 상에 복수의 포인트를 설정하는 단계; a2) 복수의 상기 포인트에 대한 위치 정보를 취득하는 단계; 및 a3) 상기 위치 정보를 통해 상기 포인트에 대한 3차원 좌표를 도출할 수 있는 원점을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계는, 상기 본체모듈을 임의의 공간 상에서 이동시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계는, 상기 본체모듈을 사물에 접촉한 상태로 이동시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계에서, 실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표는 작동모듈이 켜진 상태에서만 상기 3D 캐드 데이터로 변환되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계에서, 상기 3D 캐드 데이터는, 상기 본체모듈의 이동 경로대로 출력되어 레이저 스캐닝 경로로 활용될 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계에서, 상기 3D 캐드 데이터는, 도출된 상기 3차원 좌표들을 직선으로 연결하여 입체적인 면 형태의 폴리곤(polygon)으로 형성하고, 형성된 상기 폴리곤에 대한 3차원 데이터 슬라이싱을 수행하여 3D 모델로 출력되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계 이후에, 3D 캐드 데이터 상에 직접 상기 본체모듈을 이동시켜면서 드로잉하여 수정된 3D 캐드 데이터를 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 본 발명은 3D 모델링 기술 습득의 진입장벽을 낮춰서 일반인들도 쉽게 모델링 할 수 있는 3D 모델링 방법이다. 따라서 일반적으로 활용 가능한 범용성 3D 모델링 펜으로 활용 가능하다.
또한, 3D 모델링 펜이 드로잉 되는 경로가 실시간으로 디스플레이 화면에 투영되기 때문에 3D 모델링을 위한 사용자의 의도가 정확하게 반영되어 3D 모델링을 구현할 수 있다.
또한, 3차원 좌표뿐만 아니라 3D 속도 및 가속도 데이터까지 확보가 가능하므로, 레이저 스캐닝 방식의 3D 프린팅에 활용에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
또한, 기존 3D 모델링에서 수정이 필요한 영역이 있을 경우, 3D 모델링 펜으로 해당 영역을 드로잉 하여 모델링을 쉽게 수정 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 자유로운 모델링이 가능하므로, 창의적인 3D 모델링 표현이 가능하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 내부를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 외부를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈모듈의 작동에 따른 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 원점을 설정하는 단계의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 원점을 설정하는 단계를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드로잉 하는 단계를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드로잉 하는 단계를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터를 레이저 스캐닝 경로로 활용하는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터를 3D 모델로 출력하는 방법을 나타낸 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 내부를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 외부를 나타낸 예시도이다.
도1 및 도 2에 도시된 것처럼, 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜(100)은 본체모듈(110), 센서모듈(120), 데이터 취득 모듈(130), 노이즈모듈(140), 배터리모듈(150), 작동모듈(160) 및 데이터 취득 속도 조절 모듈(170)을 포함한다.
상기 본체모듈(110)은 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜(100)의 외형을 형성하도록 마련되며, 일측에 펜촉이 형성된 펜(pen) 형태로 마련될 수 있다.
상기 센서모듈(120)은 상기 본체모듈(110)에 마련되며, 상기 본체모듈(110)의 위치, 속도 및 가속도를 측정하도록 마련되며, 위치센서부(121), 속도센서부(122) 및 가속도센서부(123)를 포함한다.
상기 위치센서부(121)는 상기 본체모듈(110)의 펜촉 부분에 마련되어 상기 펜촉의 위치 정보를 측정하도록 마련될 수 있다.
상기 속도센서부(122)는 상기 본체모듈(110)의 내부에 마련되어 상기 본체모듈(110)의 속도 정보를 측정하도록 마련될 수 있다.
상기 가속도센서부(123)는 상기 본체모듈(110)의 내부에 마련되어 상기 본체모듈(110)의 가속도 정보를 측정하도록 마련될 수 있다.
상기 센서모듈(120)은 광 신호, 초음파 신호, 전자기 신호 중 어느 하나를 활용하여 위치 정보, 속도 정보, 가속도 정보를 측정하도록 마련될 수 있다.
상기 데이터 취득 모듈(130)은 상기 센서모듈(120)에 의해 측정된 상기 본체모듈(110)의 상기 위치 정보, 속도 정보, 및 가속도 정보를 이용하여 3차원 좌표를 도출하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 데이터 취득 모듈(130)은 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하도록 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈모듈의 작동에 따른 효과를 나타낸 그래프이다.
도 3을 더 참조하면, 상기 노이즈모듈(140)은 상기 본체모듈(110)에 마련되며, 상기 센서모듈(120)이 상기 본체모듈(110)의 위치 정보를 측정할 때, 상기 손떨림에 의해 발생한 노이즈 신호를 제거하도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 노이즈모듈(140)은 도 3에 도시된 바와 같이, 손떨림에 위한 신호를 노이즈로 판단하여 제거함으로써, 보다 정확한 위치 정보를 도출하도록 할 수 있다.
상기 배터리모듈(150)은 상기 본체모듈(110)에 마련되며 상기 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜(100)에 전원을 제공하도록 마련될 수 있다. 상기 배터리모듈(150)은 잔여 배터리량을 표시하도록 마련될 수 있다.
상기 작동모듈(160)은 상기 본체모듈(110)의 바깥측에 형성되어 사용자에 의해 조작 가능한 버튼 형태 등으로 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 작동모듈(160)은, 사용자가 3차원 좌표를 상기 3D 캐드 데이터로 변환하는 구간을 결정할 수 있도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 작동모듈(160)이 켜진 상태에서는 3차원 좌표 데이터를 취득하며, 상기 작동모듈(160)이 꺼진 상태일 때는 3차원 좌표 데이터를 확보하지 않도록 마련될 수 있다. 즉, 사용자가 원하는 영역에서 상기 본체모듈(110)을 드로잉하여 3D 모델링을 구성할 수 있다.
만약 상기 작동모듈(160)이 없이 항상 상기 본체모듈(110)의 드로잉 영역의 3차원 좌표 데이터를 취득하게 되면, 상기 본체모듈(110)이 움직이는 모든 경로가 연결되어 사용자의 의도가 제대로 반영되지 못한 채 3D 모델링 데이터를 얻게 될 수 있다.
상기 데이터 취득 속도 조절 모듈(170)은 상기 본체모듈(110)의 바깥측에 형성되며, 사용자가 상기 본체모듈(110)의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 측정하는 속도를 조절하도록 마련될 수 있다.
상기 센서모듈(120)의 정보 취득 속도(Hz)는 상기 데이터 취득 속도 조절 모듈(170)에 의해 사용자가 조절 가능하다. 데이터 취득 속도가 빨라질 경우 완만한 곡선이 표현 가능하여 실제 드로잉되는 경로를 잘 반영할 수 있으나 확보되는 3차원 좌표의 용량이 크다. 반면에, 데이터 취득 속도가 느려질수록 실제 드로잉 되는 경로가 왜곡되나 확보되는 3차원 좌표의 용량이 작아질 수 있다.
기본적으로 상기 본체모듈(110)의 드로잉의 실제 스케일(scale)을 그대로 반영하여 3차원 모델링이 이루어지나, 사용자의 의도에 따라 3D 데이터를 확대 및 축소하여 반영할 수도 있다.
일 예로, 본체모듈이 3cm 이동할 경우, 3cm로 저장되거나, 축소되어 3mm로 저장되거나, 확대되어 3m로 저장될 수도 있다.
3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜(100)은 상기 본체모듈(100)을 고정시켜 기 설정된 범위 내에서만 움직이도록 하기 위한 고정모듈을 더 포함할 수도 있다.
또한, 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜(100)은 디스플레이모듈을 더 포함하여, 취득한 3차원 좌표가 상기 디스플레이모듈에 표시되도록 할 수 있다.
이하, 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜(100)을 이용하여 3D 캐드 데이터 취득 방법을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법은 먼저, 공간 상 좌표의 원점을 설정하는 단계(S10)를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 원점을 설정하는 단계의 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 원점을 설정하는 단계를 나타낸 예시도이다.
도 5 및 도 6을 더 참조하면, 공간 상 좌표의 원점을 설정하는 단계(S10)는 먼저, 공간 상에 복수의 포인트를 설정하는 단계(S11)를 수행할 수 있다.
일 예로, 공간 상에 복수의 포인트를 설정하는 단계(S11)에서는, 공간 상에 임의의 포인트 3개를 선정할 수 있다.
공간 상에 복수의 포인트를 설정하는 단계(S11) 이후에는, 복수의 상기 포인트에 대한 위치 정보를 취득하는 단계(S12)가 수행될 수 있다.
복수의 상기 포인트에 대한 위치 정보를 취득하는 단계(S12)에서는, 상기 센서모듈(120)을 이용하여 선정된 포인트들에 대한 위치 정보를 취득할 수 있다.
복수의 상기 포인트에 대한 위치 정보를 취득하는 단계(S12) 이후에는, 상기 위치 정보를 통해 상기 포인트에 대한 3차원 좌표를 도출할 수 있는 원점을 설정하는 단계(S13)가 수행될 수 있다.
상기 위치 정보를 통해 상기 포인트에 대한 3차원 좌표를 도출할 수 있는 원점을 설정하는 단계(S13)에서는, 위치 정보를 취득한 포인트들에 대한 적절한 3차원 좌표를 도출하기 위한 원점을 설정할 수 있다.
구체적으로, 복수의 상기 포인트에 대한 위치 정보를 취득하는 단계(S12)에서 설정된 3차원 좌표는 임의의 원점에 대해 가변되는 3차원 좌표이다. 그리고, 상기 위치 정보를 통해 상기 포인트에 대한 3차원 좌표를 도출할 수 있는 원점을 설정하는 단계(S13)에서는, 적절한 3차원 좌표를 얻기 위한 적절한 원점을 설정하도록 마련될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 것처럼, 3개의 포인트가 원점을 설정할 수 있으며, 형성할 3차원 물체의 일측 끝부분을 원점으로 설정할 수 있다.
공간 상 좌표의 원점을 설정하는 단계(S10) 이후에는, 상기 원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계(S20)를 수행할 수 있다.
원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계(S20)에서는 사용자가 상기 본체모듈(110)을 움직이면서 형성하기 원하는 3차원 물체 형상에 대해 드로잉을 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드로잉 하는 단계를 나타낸 예시도이다.
도 7을 참조하면, 제1 실시예에 따른 원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계(S20)는 상기 본체모듈(110)을 임의의 공간 상에서 이동시키도록 마련될 수 있다.
즉, 제1 실시예에 따른 원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계(S20)는 허공에서 3차원 물체의 형상에 대응되게 상기 본체모듈(110)을 자유롭게 이동시키며 드로잉 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드로잉 하는 단계를 나타낸 예시도이다.
도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계(S20)는 상기 본체모듈(110)을 모델링하고자 하는 사물에 직접 접촉한 상태로 이동시키면서 드로잉하도록 마련될 수 있다.
즉, 제2 실시예에 따른 원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계(S20)는, 3차원 캐드 파일 등으로 모델링하기 위한 사물에 직접 상기 본체모듈(110)을 접촉한 상태로 이동시키면서 드로잉을 하기 때문에 보다 쉽게 사물을 모델링하도록 할 수 있다.
원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계(S20) 이후에는, 드로잉 중인 상기 본체모듈의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 취득하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
드로잉 중인 상기 본체모듈의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 취득하는 단계(S30)에서는 상기 센서모듈(120)을 이용하여 상기 본체모듈(110)의 위치 정보, 속도 정보, 가속도 정보를 취득하도록 할 수 있다.
이때, 상기 데이터 취득 속도 조절 모듈(170)에 따라, 위치 정보, 속도 정보, 가속도 정보를 취득하는 주기가 조절될 수 있다. 일 예로, 0.1초 간격으로 상기 센서모듈(120)이 위치 정보, 속도 정보, 가속도 정보를 취득하도록 할 수 있다.
드로잉 중인 상기 본체모듈의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 취득하는 단계(S30) 이후에는, 취득된 상기 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 이용하여 실시간으로 3차원 좌표를 도출하는 단계(S40)가 수행될 수 있다.
취득된 상기 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 이용하여 실시간으로 3차원 좌표를 도출하는 단계(S40)에서는 취득된 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 이용하여 3차원 좌표를 도출하도록 마련될 수 있다.
취득된 상기 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 이용하여 실시간으로 3차원 좌표를 도출하는 단계(S40) 이후에는, 실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하는 단계(S50)가 수행될 수 있다.
실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하는 단계(S50)에서, 도출된 상기 3차원 좌표는 상기 작동모듈(160)이 켜진 상태에서만 상기 3D 캐드 데이터로 변환되도록 마련될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터를 레이저 스캐닝 경로로 활용하는 예시도이다.
도 9를 참조하면, 실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하는 단계(S50)에서, 상기 3D 캐드 데이터는, 상기 본체모듈(110)의 이동 경로대로 출력되어 레이저 스캐닝 경로로 활용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 캐드 데이터를 3D 모델로 출력하는 방법을 나타낸 예시도이다.
도 10에 도시된 것처럼, 실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하는 단계(S50)에서, 상기 3D 캐드 데이터는, 도출된 상기 3차원 좌표들을 직선으로 연결하여 입체적인 면 형태의 폴리곤(polygon)으로 형성하고, 형성된 상기 폴리곤에 대한 3차원 데이터 슬라이싱을 수행하여 3D 모델로 출력되도록 마련되는 것도 가능하다.
실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하는 단계(S50) 이후에는, 3D 캐드 데이터 상에 직접 상기 본체모듈을 이동시켜면서 드로잉하여 수정된 3D 캐드 데이터를 얻는 단계(S60)가 더 수행될 수 있다.
3D 캐드 데이터 상에 직접 상기 본체모듈을 이동시켜면서 드로잉하여 수정된 3D 캐드 데이터를 얻는 단계(S60)는 도 8과 같이, 기 형성된 3D 캐드 데이터 상에서 3D 캐드 데이터 상의 형태를 수정하고자 할 때, 수정할 부분을 선정하고, 이의 형태를 다시 드로잉하여 수정하도록 마련될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 본 발명은 3D 모델링 기술 습득의 진입장벽을 낮춰서 일반인들도 쉽게 모델링 할 수 있는 3D 모델링 방법이다. 따라서 일반적으로 활용 가능한 범용성 3D 모델링 펜으로 활용 가능하다.
또한, 3D 모델링 펜이 드로잉 되는 경로가 실시간으로 디스플레이 화면에 투영되기 때문에 3D 모델링을 위한 사용자의 의도가 정확하게 반영되어 3D 모델링을 구현할 수 있다.
또한, 3차원 좌표뿐만 아니라 3D 속도 및 가속도 데이터까지 확보가 가능하므로, 레이저 스캐닝 방식의 3D 프린팅에 활용에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
또한, 기존 3D 모델링에서 수정이 필요한 영역이 있을 경우, 3D 모델링 펜으로 해당 영역을 드로잉 하여 모델링을 쉽게 수정 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 자유로운 모델링이 가능하므로, 창의적인 3D 모델링 표현이 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜
110: 본체모듈
120: 센서모듈
121: 위치센서부
122: 속도센서부
123: 가속도센서부
130: 데이터 취득 모듈
140: 노이즈모듈
150: 배터리모듈
160: 작동모듈
170: 데이터 취득 속도 조절 모듈

Claims (14)

  1. 외형을 형성하는 본체모듈;
    상기 본체모듈에 마련되며, 상기 본체모듈의 위치, 속도 및 가속도를 측정하는 센서모듈; 및
    상기 센서모듈에 의해 측정된 상기 본체모듈의 상기 위치 정보, 속도 정보, 및 가속도 정보를 이용하여 3차원 좌표를 도출하고, 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하도록 마련된 데이터 취득 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서모듈은,
    상기 본체모듈의 펜촉 부분에 마련되어 상기 펜촉의 위치 정보를 측정하는 위치센서부;
    상기 본체모듈의 속도 정보를 측정하는 속도센서부; 및
    상기 본체모듈의 가속도 정보를 측정하는 가속도센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체모듈에 마련되는 노이즈모듈을 더 포함하며,
    상기 노이즈모듈은,
    상기 센서모듈이 상기 본체모듈의 위치 정보를 측정할 때, 상기 손떨림에 의해 발생한 노이즈 신호를 제거하도록 마련된 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체모듈에 마련되며 전원을 제공하는 배터리모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체모듈의 바깥측에 형성되는 작동모듈을 더 포함하며,
    상기 작동모듈은,
    사용자가 3차원 좌표를 상기 3D 캐드 데이터로 변환하는 구간을 결정할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체모듈의 바깥측에 형성되는 데이터 취득 속도 조절 모듈을 더 포함하며,
    상기 데이터 취득 속도 조절 모듈은,
    사용자가 상기 본체모듈의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 측정하는 속도를 조절할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜.
  7. 제 1 항에 따른 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법에 있어서,
    a) 공간 상 좌표의 원점을 설정하는 단계;
    b) 상기 원점이 설정된 상기 본체모듈을 이동시키면서 드로잉 하는 단계;
    c) 드로잉 중인 상기 본체모듈의 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 취득하는 단계;
    d) 취득된 상기 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보를 이용하여 실시간으로 3차원 좌표를 도출하는 단계; 및
    e) 실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표를 3D 캐드 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    a1) 공간 상에 복수의 포인트를 설정하는 단계;
    a2) 복수의 상기 포인트에 대한 위치 정보를 취득하는 단계; 및
    a3) 상기 위치 정보를 통해 상기 포인트에 대한 3차원 좌표를 도출할 수 있는 원점을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 본체모듈을 임의의 공간 상에서 이동시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 본체모듈을 사물에 접촉한 상태로 이동시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서,
    실시간으로 도출된 상기 3차원 좌표는 작동모듈이 켜진 상태에서만 상기 3D 캐드 데이터로 변환되도록 마련된 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서,
    상기 3D 캐드 데이터는,
    상기 본체모듈의 이동 경로대로 출력되어 레이저 스캐닝 경로로 활용될 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서,
    상기 3D 캐드 데이터는,
    도출된 상기 3차원 좌표들을 직선으로 연결하여 입체적인 면 형태의 폴리곤(polygon)으로 형성하고, 형성된 상기 폴리곤에 대한 3차원 데이터 슬라이싱을 수행하여 3D 모델로 출력되도록 마련된 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에,
    3D 캐드 데이터 상에 직접 상기 본체모듈을 이동시켜면서 드로잉하여 수정된 3D 캐드 데이터를 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 캐드 데이터의 실시간 습득을 위한 3D 펜의 3D 캐드 데이터 취득 방법.
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