KR20220116953A

KR20220116953A - 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20220116953A
Application number: KR1020210020464A
Authority: KR
Inventors: 이동훈; 송명우; 정영석
Original assignee: 주식회사 메디트
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2022-08-23
Also published as: CN116847773A; KR102576495B1; WO2022177261A1; US20240138680A1

Abstract

본 발명은 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 관한 것으로서, 특히, 3차원 스캐너의 전단부가 삽입 안착되는 크래들 본체, 상기 크래들 본체의 내부에 배치되어 상기 3차원 스캐너를 스캐닝 보정하는 캘리브레이션 패턴 플레이트(이하, '패턴 플레이트'라 약칭함) 및 상기 3차원 스캐너가 상기 크래들 본체에 결합되면 자동으로 상기 패턴 플레이트를 상기 크래들 본체의 내부에서 축 회전 및 축 방향 왕복 이동시키는 패턴 무빙부를 포함함으로써, 캘리브레이션 수행의 편의성 및 신뢰성을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법{CALIBRATION CRADLE FOR THREE-DIMENSIONAL SCANNER AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 3차원 스캐너의 캘리브레이션 정확도를 향상시키고, 캘리브레이션 수행 시 사용자 편의성을 향상시킬 수 있는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

3차원 스캐너는, 대상 물체에 대한 다수의 광학 이미지를 획득하고, 이들을 이용하여 대상 물체에 대한 3차원 모델 데이터를 생성하는 스캐너의 일종이다. 핸드헬드 스캐너는 이러한 3차원 스캐너 중에서 신체 일부, 특히 치아와 잇몸 등 구강 내부의 구조물에 대한 일련의 광학 이미지를 획득하기에 적합하도록 구성된 장치를 말한다.

여기서, 핸드헬드 스캐너는, 위생상의 목적으로 핸드헬드 스캐너의 일부(예컨대 반사 미러가 구비된 프로브 팁 또는 팁 케이스)를 교체 사용 가능하도록 구비될 수 있다.

정확한 3차원 모델 데이터 획득을 위해서는 3차원 스캐너에 대한 오차 보정 작업, 즉 캘리브레이션(calibration)이 수시로 요구된다. 이와 같은 이유로 3차원 스캐너에는 별도의 액세서리(accessory)로 캘리브레이션 툴(tool)이 제공되는 것이 일반적이다.

그러나, 종래의 핸드헬드 스캐너의 경우, 상술한 바와 같이, 교체 가능하게 구비된 프로브 팁(또는 팁 케이스)을 포함하는 스캐너의 광경로를 모두 캘리브레이션 툴에 형성된 수용부 내측으로 수용되도록 하여 캘리브레이션을 수행함에 따라, 프로브 팁(또는 팁 케이스)의 내부에 구비된 반사 미러에 의하여 반전 현상이 발생하기 때문에 캘리브레이션의 정확도가 저하되는 문제점이 있다. 아울러, 프로브 팁(또는 팁 케이스)의 반사 미러에 김서림 또는 물 때 등의 이물질이 개재된 경우에도 캘리브레이션의 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 사용자가 캘리브레이션 수행 시 필수적으로 마련된 패턴 플레이트를 다양한 거리 및 다양한 각도로 수동 조작하여야 하는 바, 캘리브레이션 정확도를 보장하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 3차원 스캐너의 보다 정확한 캘리브레이션 수행을 위해 광학 부재가 포함된 팁 케이스를 제거한 상태로 캘리브레이션 크래들에 삽입 및 안착할 수 있는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은, 3차원 스캐너의 보다 정확한 캘리브레이션 수행 및 사용자의 편의성을 향상시키기 위해 3차원 스캐너가 삽입 및 안착되면 자동으로 패턴 플레이트가 무빙되도록 구비되는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들은, 카메라를 포함하는 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되는 크래들 본체, 상기 3차원 스캐너를 스캐닝 보정하기 위하여, 상기 카메라와 마주하도록 상기 크래들 본체의 내부에 배치되는 패턴 플레이트 및 상기 3차원 스캐너가 상기 크래들 본체에 결합되면 자동으로 상기 패턴 플레이트를 축 회전 및 축 방향 이동 중 적어도 하나로 이동시키는 패턴 무빙부를 포함하고, 상기 축 방향은 상기 3차원 스캐너의 길이 방향이다.

여기서, 상기 축은 상기 3차원 스캐너로부터 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 일치하거나 평행할 수 있다.

또한, 상기 패턴 무빙부는 상기 패턴 플레이트를 동시에 축 회전 이동 및 축 방향 이동시키고, 상기 패턴 플레이트가 이동하는 동안, 상기 패턴 플레이트가 이동하는 동안, 상기 패턴 플레이트와 상기 3차원 스캐너로부터 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축 사이의 각도가 유지될 수 있다.

또한, 상기 크래들 본체에는 상기 3차원 스캐너가 삽입되는 스캐너 삽입구가 형성되고, 상기 스캐너 삽입구는 수평으로 삽입된 상기 3차원 스캐너의 하단과 상기 크래들 본체의 하단이 동일 지면에 위치되는 높이로 설정될 수 있다.

또한, 상기 크래들 본체에는 상기 3차원 스캐너가 삽입되는 스캐너 삽입구가 형성되고, 상기 스캐너 삽입구의 크기는 상기 3차원 스캐너가 삽입되면 상기 크래들 본체 내부로 외부광이 유입되지 않도록 차단되는 크기를 가질 수 있다.

또한, 상기 패턴 무빙부는 무선 또는 유선으로 충전되는 내부 전원에 의하여 전기적으로 작동될 수 있다.

또한, 상기 크래들 본체에는, 상기 3차원 스캐너의 삽입 안착을 감지하는 마운팅 센서 및 상기 패턴 플레이트의 위치를 감지하는 스캐닝 위치 감지부 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.

또한, 상기 크래들 본체의 내부에는 광을 감지하는 조도 센서가 구비되며, 상기 조도 센서는, 상기 3차원 스캐너로부터 조사되는 광을 감지할 수 있다.

또한, 상기 패턴 무빙부는, 전기적으로 작동되고, 회전축이 구비된 구동 모터, 상기 크래들 본체의 내부에 고정되고, 수평 방향으로 개구된 무빙 가이드홀이 형성된 고정 블록 및 상기 패턴 플레이트가 결합되고, 상기 고정 블록 내의 무빙 가이드홀에 배치된 마운팅 블록을 포함하고, 상기 축 방향은 상기 회전축의 축 방향일 수 있다.

또한, 상기 패턴 무빙부는, 상기 구동 모터와 상기 마운팅 블록 사이에 배치되어 상기 구동 모터의 회전력을 상기 마운팅 블록에 전달하는 전달 블록을 더 포함하고, 상기 전달 블록은, 상기 구동 모터의 회전축에 축 결합되는 결합단 및 상기 결합단에 구비되고, 상기 마운팅 블록에 형성된 회동 간섭홀 내부로 삽입되어 회동 간섭을 일으키는 회동 날개단을 포함할 수 있다.

또한, 상기 마운팅 블록에 형성된 회동 간섭홀은, 상기 회동 날개단의 회전 방향으로는 간섭되고, 상기 회동 날개단의 수평 방향으로는 간섭되지 않는 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 회동 간섭홀은, 상기 회동 날개단의 선단으로부터 수평 방향으로 형성된 깊이가 적어도 상기 마운팅 블록이 수평 방향으로 이동 가능한 거리보다 더 크거나 같도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 전달 블록은, 상기 구동 모터의 회전축에 구비된 구동 벨트 풀리와 상기 구동 모터의 회전축과 평행되게 배치된 종동 벨트 풀리에 감긴 전달 벨트를 매개로 상기 구동 모터의 회전 구동력을 전달받을 수 있다.

또한, 상기 패턴 무빙부는, 상기 마운팅 블록과 연동되도록 구비되고, 상기 고정 블록과의 간섭에 의하여 상기 마운팅 블록을 회전 이동 및 직선 이동 중 적어도 하나로 이동시키는 무빙 블록을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 무빙 블록은 상기 무빙 가이드홀의 내부에서 움직이고, 상기 무빙 블록의 외주면 또는 상기 고정 블록의 내주면에는 가이드 부재가 치합되는 회전 가이드홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 3차원 스캐너는 광이 출사되는 광 프로젝터를 포함하고, 상기 광 프로젝터에서 출사되는 광은 다른 구성을 거치지 않고, 상기 패턴 플레이트로 직접 조사될 수 있다.

또한, 상기 패턴 플레이트가 적어도 한번 이동하면, 상기 카메라가 적어도 한번 작동할 수 있다.

또한, 상기 크래들 본체에 상기 3차원 스캐너에 구비된 팁 케이스가 제거된 상태로 삽입되는 경우, 상기 카메라와 상기 팁 케이스 내의 광학부재 사이의 거리에 따라 캘리브레이션 수행을 위한 상기 패턴 플레이트의 초기 위치가 상이하게 설정될 수 있다.

본 발명의 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 제어 방법의 일 실시예는, 크래들 본체에 3차원 스캐너의 삽입을 감지하는 스캐너 감지 단계, 상기 3차원 스캐너의 동작에 의하여 조사된 광을 감지하는 광 감지 단계 및 상기 광 감지 단계에 의하여 광이 감지되면, 상기 크래들 본체의 내부에서 광축을 기준으로 회전하면서 직선 이동되는 패턴 플레이트를 동작시켜 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 수행 단계를 포함하고, 상기 캘리브레이션 수행 단계 시 상기 크래들 본체의 내부에 구비된 스캐닝 위치 감지부를 통해 제어부로 상기 패턴 플레이트의 위치 정보를 제공한다.

여기서, 상기 캘리브레이션 수행 단계는, 상기 3차원 스캐너가 삽입된 후에 상기 광 감지 단계에 의하여 광이 감지되면, 상기 패턴 플레이트를 상기 캘리브레이션 수행을 위한 초기 위치로 복원시킬 수 있다.

또한, 상기 캘리브레이션 수행 단계는, 상기 패턴 플레이트의 이동 및 상기 3차원 스캐너에 포함된 카메라의 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 팁 케이스를 3차원 스캐너로부터 탈거한 후 캘리브레이션 크래들을 통해 캘리브레이션을 수행함으로써 이물질 및 광학 부재에 의한 캘리브레이션의 정확도 저하를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

둘째, 3차원 스캐너의 광학 부재와 측정 대상 물체 사이에 해당하는 광축 경로를 유지하면서 패턴 플레이트를 회전 및 직선 왕복 이동 가능하도록 설정함으로써 캘리브레이션 신뢰도를 향상시키는 효과를 가진다.

셋째, 크래들 본체에 3차원 스캐너가 삽입 및 안착되면 자동으로 패턴 플레이트가 직선 왕복 이동 및/또는 회전 이동되도록 구비됨으로써 사용자 편의성을 향상시키는 효과를 가진다.

넷째, 크래들 본체의 내부에 구비된 패턴 플레이트를 캘리브레이션 수행을 위한 초기 위치에서 완료 위치까지의 단 1회의 과정을 통해 획득한 다수 지점의 데이터를 이용하여 캘리브레이션 수행이 완료되는 바, 캘리브레이션 수행 과정에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 적용되는 3차원 스캐너의 일예를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 분해 사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예의 사용 상태도이고,
도 4는 도 3의 구성 중 3차원 스캐너가 분해된 상태의 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일방향 및 타방향 사시도이며,
도 5 및 도 6은 도 4의 분해 사시도이고,
도 7은 도 3의 구성 중 크래들 본체가 제거된 상태의 내부 모습을 나타낸 투영 사시도이며,
도 8은 도 5의 구성 중 패턴 무빙부를 나타낸 사시도이고,
도 9는 도 8의 패턴 무빙부를 나타낸 분해 사시도이며,
도 10은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 작동 전 및 작동 후 상태의 패턴 플레이트의 이동 모습을 나타낸 단면도이고,
도 11은 도 8의 패턴 무빙부의 작동 전 및 작동 후 상태를 나타낸 단면도이며,
도 12는 도 11의 절개 사시도이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 단면도이며,
도 14는 도 13의 절개 사시도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 직선 왕복 이동 설계의 일예를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 및 그 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 적용되는 3차원 스캐너의 일예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

먼저, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100)에 적용 대상인 3차원 스캐너(1)의 일예를 참조된 도면을 통하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 적용되는 3차원 스캐너(1)는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 본체 케이스(10) 및 본체 케이스(10)에 결합될 수 있는 팁 케이스(14)를 포함할 수 있다.

본체 케이스(10)의 내부에는, 카메라(20)가 배치될 수 있다. 팁 케이스(14)에는 일단부를 통해 화상이 광의 형태로 내부로 유입되도록 개구된 개구부(16)가 구비될 수 있다. 개구부(16)는, 외부의 광이 팁 케이스(14)의 내부로 유입되는 입구일 수 있다. 개구부(16)를 통하여 입사된 광은 카메라(20)를 투과하게 된다. 카메라(20)를 투과한 광은 후술하는 이미징 보드(31a,32a)에 구비된 이미징 센서(31b,32b)를 통해 화상이 촬영된다.

카메라(20)는, 구체적으로 도시되지 않았지만, 화상에 대하여 초점 조절이 가능한 적어도 2 이상의 투과 렌즈를 포함할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 예는, 카메라(20)를 투과한 광을 각각 이미징 처리하는 이미징 센서(31b,32b)를 가진 이미징 보드(31a,32a)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 예는, 카메라(20)의 작동을 제어하기 위한 전장부품이 실장된 카메라 제어 보드 및 스캐닝된 이미지를 처리하기 위한 전장부품이 실장된 스캐닝 제어 보드를 더 포함할 수 있다.

본체 케이스(10)는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 상술한 카메라(20), 이미징 보드(31a,32a), 카메라 제어 보드(미도시) 및 스캐닝 제어 보드(미도시)와 같은 다수의 전장부품이 내장되도록 소정 공간을 제공하는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 본체 케이스(10)는, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 다수의 전장부품들이 내장되는 소정 공간이 형성된 로워 케이스(12)와, 로워 케이스(12)의 상측에 구비되되, 로워 케이스(12)에 착탈 가능하게 결합되어 상기 구성들을 커버하는 어퍼 케이스(13)를 포함할 수 있다. 개구부(16)를 통해 본체 케이스(10) 내부로 입사되는 광은 입사 광을 의미하고, 본체 케이스(10) 내부에서 개구부(16)를 통해 출사되는 광은, 출사 광으로써, 후술하는 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 조사 광을 의미한다.

팁 케이스(14)의 내부 구조는, 상기 입사 광과 출사 광이 용이하게 본체 케이스(10)의 내외부로 조사되는 광 가이드 구조로 형성될 수 있다. 아울러, 개구부(16)는, 팁 케이스(14)의 길이 방향에 대하여 직교되는 일측 방향으로 개구되게 형성되고, 개구부(16)에는, 후술하는 광학 부재(60)가 배치될 수 있다.

본체 케이스(10)의 전단과 팁 케이스(14)의 후단 사이에는, 도 2에 참조된 바와 같이, 연결 블록(18)이 더 구비될 수 있다. 연결 블록(18)은, 후술하는 크래들 본체의 내부로 삽입되어 거치됨으로써 안정적인 캘리브레이션 수행이 가능하도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 도 2에 참조된 바와 같이, 본체 케이스(10)의 내부에 배치되고, 팁 케이스(14)의 일단부에 형성된 개구부(16)를 통하여 출사 광을 조사하는 광 프로젝터(70)를 더 포함할 수 있다.

광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사 광은 팁 케이스(14)의 광학 부재(60)를 통해 굴절되어 측정 대상 물체로 출사되고, 이와 동시에 측정 대상 물체에 반사된 출사 광은 입사 광 형태로 팁 케이스(14)의 광학 부재(60)를 통해 입사되어 본체 케이스(10)의 내부에 구비된 카메라(20)를 통과하여 이미징 보드(31a,32a)의 이미징 센서(31b,32b)에 의하여 이미지 처리된다. 여기서, 팁 케이스(14)에 구비된 광학 부재(60)는 프리즘 또는 미러(mirror, 거울) 중 어느 하나로 구비될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예의 사용 상태도이고, 도 4는 도 3의 구성 중 3차원 스캐너가 분해된 상태의 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일방향 및 타방향 사시도이며, 도 5 및 도 6은 도 4의 분해 사시도이고, 도 7은 도 3의 구성 중 크래들 본체가 제거된 상태의 내부 모습을 나타낸 투영 사시도이다.

본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100)의 일 실시예는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 3차원 스캐너(1)의 캘리브레이션 크래들(100)에 관한 것이다. 전술한 3차원 스캐너(1)는 환자의 구강을 스캔할 수 있는 구강 스캐너를 예로 들어 설명하였으나, 본 실시예에서의 캘리브레이션 크래들(100)을 통해 캘리브레이션이 수행되는 3차원 스캐너(1)는, 반드시 구강 스캐너일 필요는 없고, 공지된 핸드헬드(handheld)형 스캐너를 모두 적용할 수 있다.

일 예에 따른 3차원 스캐너(1)는, 팁 케이스(도 2의 14)의 내부에 구비된 광학 부재(도 2의 도면부호 60 참조)를 통하여 스캐닝을 수행할 수 있다. 보다 상세하게는, 일 예에 따른 3차원 스캐너(1)는 환자의 구강 내부에 삽입되는 팁 케이스(14)에 광학 부재(60)가 구비될 수 있다. 이는 환자의 좁은 구강 내부를 용이하게 스캐닝하기 위한 것이다. 그러나, 3차원 스캐너(1)를 이용한 환자의 구강 스캐닝 시 환자의 구강 습기와 같은 이물질이 광학 부재(60)에 부착되는 경우, 정확한 캘리브레이션 수행이 불가능할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 캘리브레이션 크래들(100)의 일 실시예는, 광학 부재(60)의 부정적 영향을 방지하기 위하여, 3차원 스캐너(1)로부터 광학 부재(60)가 포함된 팁 케이스(14)를 분리한 상태에서, 3차원 스캐너(1)의 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 캘리브레이션 크래들(100)의 일 실시예는, 도 3 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 팁 케이스(14)가 제거된 상태의 3차원 스캐너(1)의 전단부가 삽입 안착되는 스캐너 삽입구(111)가 형성된 크래들 본체(110)와, 크래들 본체(110)의 내부에 배치되어 상기 3차원 스캐너(1)를 스캐닝 보정하는 캘리브레이션 패턴 플레이트(255, 이하, '패턴 플레이트'라 약칭함) 및 상기 3차원 스캐너(1)가 크래들 본체(110)에 결합되면 자동으로 패턴 플레이트(255)를 크래들 본체(110)의 내부에서 축 회전 이동 및 축 방향 이동 중 적어도 어느 하나로 이동시키는 패턴 무빙부(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 패턴 플레이트(255)는, 크래들 본체(110)에 3차원 스캐너(1)가 삽입되면, 3차원 스캐너(1)의 내부에 구비된 카메라(20)와 마주하도록 배치될 수 있다. 또한, 패턴 플레이트(255)가 이동되는 축 방향이라 함은, 후술하는 3차원 스캐너(1)의 길이 방향으로 정의할 수 있다.

크래들 본체(110)는, 캘리브레이션이 수행되는 책상 또는 테이블에 보다 안정적으로 지지되어 안착된 상태를 유지하도록 하부면이 평평하게 형성될 수 있다. 또한, 크래들 본체(110)의 하부면의 면적이 상부면의 면적보다 상대적으로 더 크게 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 크래들 본체(110)의 상부면과 하부면은 전체적으로 라운드진 테두리를 가지도록 형성될 수 있다.

아울러, 크래들 본체(110)의 내부에는, 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(도 2의 도면부호 70 참조)로부터 조사된 출사 광 및 입사 광의 조사 경로가 구비되고, 특히 출사 광 및 입사 광의 조사 경로는 외부 광의 영향을 받지 않도록 암실 형태로 구비될 수 있다. 즉, 3차원 스캐너(1)의 전단부가 스캐너 삽입구(111)에 삽입 안착되면, 크래들 본체(110)의 내부는 암실을 이루고, 캘리브레이션의 수행을 위하여 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(70)가 작동되는 경우, 오로지 광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사 광 및 패턴 플레이트(255)로부터 반사된 반사 광 형태의 입사 광만이 크래들 본체(110)의 내부에 존재하게 되는 것이다. 따라서, 스캐너 삽입구(111)의 크기는, 3차원 스캐너(1)가 삽입되면 크래들 본체(110) 내부로 외부광이 유입되지 않도록 차단되는 크기를 가지는 것이 바람직하다.

한편, 크래들 본체(110)는, 도 5에 참조된 바와 같이, 그 하부면을 구성하되, 상술한 바와 같이 크래들 본체(110)의 내부를 암실 형태로 차폐하는 메인 인쇄회로기판(150)을 포함할 수 있다.

메인 인쇄회로기판(150)에는, 후술하는 스캐닝 위치 감지부 및 마운팅 센서(190)와 같은 구성이 실장 배치될 수 있고, 외부 전원이 공급되기 위한 급전 선로(미도시)가 인쇄 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 크래들 본체(110)의 하부면이 상술한 메인 인쇄회로기판(150)과 같은 PCB 형태로 마련될 필요는 없고, 각 구성(170,190)에 대한 전원 공급이 가능한 한도에서 다른 다양한 형태로 마련되는 것도 가능하다.

또한, 메인 인쇄회로기판(150)에는, 도면에 도시되지 않았으나, 후술하는 패턴 무빙부(200)의 구성 중 구동 모터(210)의 작동을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 마이콤(MICOM) 형태로 실장 배치될 수 있다.

아울러, 크래들 본체(110)의 내부에는, 도 5에 참조된 바와 같이, 후술하는 패턴 무빙부(200)의 구성 중 구동 모터(210)의 작동 제어 및 전원 공급을 위한 모터 PCB(180)가 서브 PCB 형태로 마련될 수 있다. 모터 PCB(180)에는, 외부 전원을 유선 연결하여 공급할 수 있는 외부 전원 커넥터(185) 및 후술하는 디스플레이 PCB(160)와의 전원 연결을 위한 내부 전원 커넥터(181)가 실장 배치될 수 있다.

또한, 크래들 본체(110)의 내부에는, 도 5에 참조된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 크래들(100)의 작동 상태를 표시하기 위한 디스플레이 PCB(160)가 더 구비될 수 있다.

디스플레이 PCB(160)는, 크래들 본체(110)의 내측 상면에 밀착되도록 배치되고, 디스플레이 PCB(160)의 상면에는 전원 온오프 표시등(163a) 및 작동상태 표시등(163b)이 LED 형태로 구비되며, 디스플레이 PCB(160)의 테두리 일측에는 상술한 바와 같이 모터 PCB(180)의 일측에 구비된 내부 전원 커넥터(181)와 유선 연결을 위한 전원 공급 커넥터(161)가 구비될 수 있다.

한편, 크래들 본체(110)의 상부면에는, 도 5 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 전원 온오프 표시등(163a) 및 작동상태 표시등(163b)으로부터 조사되는 표시등의 빛이 외부로 투과되는 전원 온오프 표시홀(113a) 및 작동상태 표시홀(113b)이 형성될 수 있다.

여기서, 디스플레이 PCB(160)에 실장 배치된 작동상태 표시등(163b)은, 도 7에 참조된 바와 같이, 투명 재질로 이루어진 라이트 가이드(165)를 매개로 작동상태 표시홀(113b)을 통해 외부로 조사될 수 있다.

크래들 본체(110)의 길이방향 일측단부에 형성된 스캐너 삽입구(111)는, 도 4 및 도 6에 참조된 바와 같이, 팁 케이스(14)가 제거된 상태의 3차원 스캐너(1)의 전단에 구비된 연결 블록(18)이 삽입 안착 가능한 형상으로 형성될 수 있다. 연결 블록(18)은, 3차원 스캐너(1)의 팁 케이스(14)가 탈거되면 본체 케이스(10)의 전단으로 소정 길이 돌출되게 노출될 수 있다. 스캐너 삽입구(111)는, 본체 케이스(10)의 전단으로 돌출된 연결 블록(18)이 수용 가능한 형상으로 형성될 수 있다.

아울러, 도면에 도시되지 않았으나, 스캐너 삽입구(111)에는 연결 블록(18)의 삽입 위치를 설정하기 위한 삽입 설정 돌기가 돌출되게 형성될 수 있다. 삽입 설정 돌기는, 스캐너 삽입구(111)의 내부에 리브(rib) 형태로 돌출 형성된 것으로, 어떠한 형상이든 무방하며, 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)이 스캐너 삽입구(111)에 삽입 안착된 상태에서 유동되는 것을 방지할 수 있는 구조로 형성되는 것도 가능하다.

한편, 연결 블록(18)이 구비된 3차원 스캐너(1)의 본체 케이스(10)의 전단에는, 스캐너 삽입구(111)에 형성된 삽입 설정 돌기와 형합되는 형태의 삽입 설정 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 삽입 설정 홈은, 3차원 스캐너(1)의 본체 케이스(10) 중 로워 케이스(12)의 전단부 하측에 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

3차원 스캐너(1)는, 본체 케이스(10)의 전단에 형성된 삽입 설정 홈과 스캐너 삽입구에 형성된 삽입 설정 돌기가 상호 형합되면서 결합될 수 있다. 따라서, 캘리브레이션을 수행하는 사용자가 3차원 스캐너(1)에 구비된 삽입 설정 홈과 본 실시예의 캘리브레이션 크래들(100)에 형성된 삽입 설정 돌기의 위치를 식별하여 정확한 위치에 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)을 결합시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 크래들(100)의 크래들 본체(110)는, 캘리브레이션 수행을 위하여 마련된 책상 또는 테이블의 상면에 수평 배치될 수 있고, 수평 배치된 크래들 본체(110)의 스캐너 삽입구(111)로 3차원 스캐너(1)를 수평 방향으로 이동시켜 삽입하면, 3차원 스캐너(1)의 하단면이 책상 또는 테이블의 상면에 지지되면서 수평 상태를 유지할 수 있다.

이를 위해, 스캐너 삽입구(111)에 3차원 스캐너(1)가 삽입되었을 때, 스캐너 삽입구(111)는 3차원 스캐너(1)의 하단과 크래들 본체(110)의 하단이 동일 지면에 위치되고, 3차원 스캐너(1)와 크래들 본체(110)가 수평 상태를 유지할 수 있는 높이로 설정될 수 있다. 이와 같이, 크래들 본체(110)의 하단과 이에 삽입 안착되는 3차원 스캐너(1)의 하단이 동일 지면에 위치됨에 따라, 캘리브레이션이 수행되는 과정 동안 3차원 스캐너(1)가 안정적으로 광축이 유지되도록 수평 지지될 수 있다. 3차원 스캐너(1)의 안정적인 수평 유지를 통한 광축 유지는, 캘리브레이션의 신뢰성을 향상시킨다.

한편, 크래들 본체(110)의 내부에는, 도 5 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착을 감지하는 마운팅 센서(190)가 구비될 수 있다.

마운팅 센서(190)는, 스캐너 삽입구(111)를 통하여 삽입되는 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)이 접촉되는 경우 전기적인 신호가 스위칭될 수 있다. 이를 위해, 마운팅 센서(190)는, 크래들 본체(110)의 내부 중 스캐너 삽입구(111)와 인접한 부위에 설치됨이 바람직하다. 일 예에 따른 마운팅 센서(190)는, 택트 스위치(tack switch) 형태로 구비될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

마운팅 센서(190)를 통해 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착이 감지되면, 상기 제어부는 캘리브레이션 크래들(100)의 작동을 준비(stand-by)시킴과 아울러, 디스플레이 PCB(160)의 전원 온오프 표시등(163a)을 동작시켜 외부로 3차원 스캐너(1)의 안정적인 삽입 안착이 완료됨을 표시할 수 있다.

아울러, 도 7을 참조하면, 크래들 본체(110)의 내부에는, 소정의 광을 감지하는 조도 센서(169)가 더 구비될 수 있다. 조도 센서(169)는, 3차원 스캐너(1)가 동작하여, 크래들 본체(110)의 내부 공간으로 광 프로젝터(70)로부터 소정의 광이 조사된 경우 이를 감지할 수 있다. 조도 센서(169)는, 광을 감지함으로써 후술하는 패턴 무빙부(200)의 구성 중 구동 모터(210)의 작동이 가능한 시점을 제어부에 알려줄 수 있다.

보다 상세하게는, 마운팅 센서(190)를 통해 크래들 본체(110)의 스캐너 삽입구(111)에 3차원 스캐너(1)의 전단부가 삽입 안착됨을 감지한 경우, 곧바로 캘리브레이션이 수행되는 것이 아니고, 3차원 스캐너(1)의 동작으로 인해 광 프로젝터(70)로부터 소정의 광이 조사된 것을 조도 센서(169)가 인지하면, 패턴 플레이트(255)를 캘리브레이션 수행을 위한 초기 위치로 복원시켜, 캘리브레이션 수행을 위한 준비를 할 수 있다.

여기서, 조도 센서(169)는, 크래들 본체(110)의 내부 공간의 광을 보다 정확히 측정할 수 있도록, 디스플레이 PCB(160)의 하면에 실장 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

아울러, 크래들 본체(110)의 내부에는, 도 5 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 패턴 플레이트(255)의 위치를 감지하는 스캐닝 위치 감지부가 더 구비될 수 있다. 스캐닝 위치 감지부는, 패턴 플레이트(255)가 결합된 마운팅 블록(250)의 위치를 감지함으로써 제어부가 캘리브레이션 수행 시 필요한 거리값 및 회전각값을 산출할 수 있도록 정보를 제공할 수 있다. 또한, 스캐닝 위치 감지부는, 패턴 무빙부(200)가 캘리브레이션 수행 시의 초기 위치로 복원되었는지 여부를 확인할 수 있다.

이와 같은 기능을 수행하는 스캐닝 위치 감지부는, 예를 들어, 포토 센서(photo sensor)부 및 홀 센서(hall sensor)부 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

예를 들면, 스캐닝 위치 감지부가 포토 센서부일 경우, 도 7에 참조된 바와 같이, 포토 센서부는, 크래들 본체(110)의 바닥면에 고정된 포토 센서(170)와, 패턴 플레이트(255)가 결합된 마운팅 블록(250) 또는 무빙 블록(260)에 결합되어 회전 및 직선 이동되는 검출 리드(175)를 포함할 수 있다.

검출 리드(175)는, 후술하는 패턴 무빙부(200)의 구성 중 마운팅 블록(250) 또는 무빙 블록(260)의 선단 테두리 부위에 결합되어, 마운팅 블록(250) 및 무빙 블록(260)이 축 회전 및/또는 축 방향 직선 이동하는 경우, 연동되어 함께 이동할 수 있다. 검출 리드(175)가 이동하다가 포토 센서(170) 사이로 삽입되는 경우, 포토 센서(170)는 검출 리드(175)를 감지할 수 있으며, 검출 리드(175)가 결합된 마운팅 블록(250) 및 무빙 블록(260)의 위치를 감지하고, 마운팅 블록(250)에 결합된 패턴 플레이트(255)의 위치를 감지할 수 있다. 제어부는 포토 센서부로부터 획득된 정보를 통해, 패턴 무빙부(200) 또는 패턴 플레이트(255)와 포토 센서(170)와의 이격 거리 및 회전각값을 산출할 수 있다.

다른 예를 들면, 스캐닝 위치 감지부가 홀 센서부일 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 홀 센서부는, 크래들 본체(110)에 고정된 홀 센서(미도시)와, 패턴 플레이트(255)와 연동하여 회전 및 직선 이동되는 검출 마그네트(미도시)를 포함할 수 있다.

검출 마그네트는, 자성을 통해 홀 센서와 상호 작용하는 구성이다. 검출 마그네트는 후술하는 패턴 무빙부(200)의 구성 중 마운팅 블록(250) 또는 무빙 블록(260)의 선단 테두리 부위에 구비되어, 마운팅 블록(250) 및 무빙 블록(260)이 축 회전 및/또는 축 방향 직선 이동하는 경우, 연동되어 함께 이동할 수 있다. 검출 마그네트가 이동하다가 홀 센서에 의해 감지되는 경우, 홀 센서는 검출 마그네트의 위치를 감지하고, 마운팅 블록(250)에 결합된 패턴 플레이트(255)의 위치를 감지할 수 있다. 제어부는 홀 센서부로부터 획득된 정보를 통해 패턴 무빙부(200) 또는 패턴 플레이트(255)와 홀 센서와의 이격 거리 및 회전각값을 상대 측정하도록 하는 구성이다.

조도 센서(169)를 통해 크래들 본체(110)에 3차원 스캐너(1)가 삽입 안착된 후 3차원 스캐너(1)의 작동을 감지한 경우, 스캐닝 위치 감지부는 감지한 패턴 무빙부(200)의 위치(보다 상세하게는, 패턴 플레이트(255)의 현재 위치 및 회전각 상태)를 확인하여, 캘리브레이션 초기 위치에 있지 않은 경우 초기 위치로 복원시키는 기준값을 제시할 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 크래들 본체(110)의 내부에는 패턴 무빙부(200)가 수평 방향으로 무빙되도록 구비될 수 있다. 이하에서 '수평 방향'이라 함은, 크래들 본체(110)가 거치되는 테이블의 상면에 대하여 평행한 방향을 의미하는 것으로 정의하고, 크래들 본체(110)의 길이 방향 및 3차원 스캐너(1)의 길이 방향을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.

패턴 무빙부(200)는, 패턴 플레이트(255)가 3차원 스캐너(1)의 전단부가 삽입 안착된 수평 방향(즉, 크래들 본체(110)의 길이방향)을 축으로 하는 축 회전 및 축 방향 왕복 이동이 가능하도록 구비됨으로써, 자동으로 패턴 플레이트(255)를 무빙시켜 캘리브레이션 수행이 가능하도록 하는 역할을 수행한다. 여기서, 패턴 무빙부(2200)는, 패턴 플레이트(255)를 동시에 축 회전 이동 및 축 방향 이동시키고, 패턴 플레이트(255)가 이동하는 동안, 패턴 플레이트(255)와 3차원 스캐너(1)로부터 패턴 플레이트(255)로 조사되는 광의 광축 사이의 각도가 유지될 수 있다.

패턴 무빙부(200)는, 상술한 메인 인쇄회로기판(150)을 매개로하여 공급되는 외부 전원 또는 미도시 되었으나 크래들 본체(110)의 내부에 충전형 배터리와 같은 형태로 마련된 내부 전원에 의하여 전기적으로 작동될 수 있다. 크래들 본체(110)의 내부에 내부 전원이 충전형 배터리로 구비된 경우, 충전형 배터리는 유선 또는 무선 방식으로 전원이 충전될 수 있다. 패턴 무빙부(200)에 대한 자세한 설명은 도8 및 도 9를 참조하여 후술한다.

패턴 플레이트(255)는, 도 7에 참조된 바와 같이, 캘리브레이션을 위한 소정의 패턴(255')이 인쇄 또는 구비된 것으로서, 패턴 무빙부(200)의 회동 또는 직선 이동과 연동하여 이동되면서 캘리브레이션을 수행하도록 구비된 것이다.

이와 같은 패턴 플레이트(255)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 후술하는 마운팅 블록(250)의 전면에 경사지게 배치될 수 있다. 이를 위해, 마운팅 블록(250)의 전면은 소정의 경사 각도를 가지도록 경사지게 형성될 수 있다.

여기서, 패턴 플레이트(255)의 경사 각도는 수평 방향(3차원 스캐너(1)의 길이 방향)을 기준으로 40도 이상 50도 미만이 되도록 설정될 수 있다. 이는, 패턴 플레이트(255)가 상기 수평 방향을 기준으로 직교(즉, 90도)로 구비된 경우 패턴 플레이트(255)에 형성된 각 패턴(255')들이 동일한 면에 대한 동일한 깊이 정보(또는 높이 정보)를 가지는 단점이 있는 바, 본 발명의 일 실시예에서는, 패턴 플레이트(255)를 수평 방향에 대하여 소정 각도로 경사 배치함으로써 캘리브레이션 효과를 증대시키도록 설계된 것이다.

도 8은 도 5의 구성 중 패턴 무빙부를 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 8의 패턴 무빙부를 나타낸 분해 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 작동 전 및 작동 후 상태의 패턴 플레이트의 이동 모습을 나타낸 단면도이고, 도 11은 도 8의 패턴 무빙부의 작동 전 및 작동 후 상태를 나타낸 단면도이며, 도 12는 도 11의 절개 사시도이다.

패턴 무빙부(200)는, 도 5 및 도 6과 도 8 내지 도 12에 참조된 바와 같이, 전기적으로 작동되고, 회전축(211)이 구비된 구동 모터(210)와, 크래들 본체(110)의 내부에 고정되고, 일측 및 타측으로 개구된 무빙 가이드홀(231)이 형성된 고정 블록(230)과, 패턴 플레이트(255)가 결합되고, 고정 블록(230) 내의 무빙 가이드홀(231)에 배치된 마운팅 블록(250)을 포함할 수 있다.

구동 모터(210)는, 크래들 본체(110)의 내부 공간 중 스캐너 삽입구(111)가 형성된 일측단부와 반대 방향의 타측단부 측에 인접되게 고정되고, 회전축(211)이 광축과 평행하거나 일치하도록 구비될 수 있다. 따라서, 구동 모터(210)의 구동에 의하여 이동되는 패턴 플레이트(255)의 축 방향은, 3차원 스캐너(1)로부터 패턴 플레이트(255)로 조사되는 광의 광축과 일치하거나 평행하는 것으로 해석될 수 있음은 당연하다. 이와 같은 구동 모터(210)는, 외부 전원 또는 내부 전원을 이용하여 전기적으로 구동될 수 있다.

아울러, 패턴 무빙부(200)는, 도 9 및 도 10에 참조된 바와 같이, 구동 모터(210)와 마운팅 블록(250) 사이에 배치되어 구동 모터(210)의 회전력을 마운팅 블록(250)에 전달하는 전달 블록(240)을 포함할 수 있다.

여기서, 전달 블록(240)은, 구동 모터(210)의 회전축(211)으로부터 전달되는 회전력을 마운팅 블록(250)에 전달함으로써, 마운팅 블록(250)이 고정 블록(230)의 무빙 가이드홀(231) 내에서 회전되도록 구성됨으로써, 경사지게 형성된 마운팅 블록(250)의 수용단(253)의 경사면에 경사지게 배치된 패턴 플레이트(255)를 회전시킬 수 있다.

전달 블록(240)은, 도 9 및 도 10에 참조된 바와 같이, 구동 모터(210)의 회전축(211)에 축 결합되는 결합단(241)과, 결합단(241)의 선단에 구비되고, 마운팅 블록(250)에 형성된 회동 간섭홀(251) 내부로 삽입되어 회동 간섭을 일으키는 회동 날개단(245)을 포함할 수 있다.

여기서, 회동 날개단(245)은 결합단(241)이 원형의 수직 단면을 가지도록 형성된 것으로 전제할 경우, 결합단(241)의 외주면보다 더 일측 및/또는 타측으로 연장된 날개 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같은 회동 날개단(245)에 의하여 전달 블록(240)이 회전될 때, 마운팅 블록(250)과 간섭되어, 마운팅 블록(250)을 구동 모터(210)의 회전축(211)과 연동하여 회전시킬 수 있다.

마운팅 블록(250)에 형성된 회동 간섭홀(251) 및 전달 블록(240)의 회동 날개단(245)은 상호 대응되는 수직 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 아울러, 마운팅 블록(250)에 형성된 회동 간섭홀(251)은, 회동 날개단(245)의 회전 방향으로는 간섭되고, 회동 날개단(245)의 수평 방향으로는 간섭되지 않는 형상으로 형성될 수 있다.

이와 같이, 회동 간섭홀(251)이 회동 날개단(245)과 상호 대응되는 수직 단면을 가지도록 형성됨과 아울러 수평 방향(즉, 축 방향)으로는 상호 간섭되지 않는 구조를 가지는 바, 후술하는 무빙 블록(260)에 의하여 마운팅 블록(250)이 축 방향 왕복 이동될 수 있다.

또한, 회동 간섭홀(251)은, 회동 날개단(245)의 선단으로부터 수평 방향으로 형성된 깊이가 적어도 마운팅 블록(250)이 수평 방향으로 이동 가능한 거리보다 더 크거나 같도록 형성됨이 바람직하다. 이는, 회동 간섭홀(251)의 수평 방향으로의 깊이가 적어도 패턴 플레이트(255)가 이동 가능한 거리보다 더 크게 형성됨으로써, 마운팅 블록(250)과 전달 블록(240)의 간섭에 의하여 이동 거리가 제한되는 것을 방지하기 위함이다.

여기서, 구동 모터(210)는, 도 9에 참조된 바와 같이, 크래들 본체(110)의 내부면에 지지되도록 구비된 센터 블록(220)을 매개로 그 회전축(211)이 안정적으로 지지되고, 전달 블록(240)이 구동 모터(210)의 회전축(211)의 선단에 축 고정될 수 있다. 구동 모터(210)의 회전축(211)은, 센터 블록(220)의 관통홀(221) 내부에 개재된 회전 베어링(225)에 의하여 축 회전 지지될 수 있다.

한편, 패턴 무빙부(200)는, 도 9에 참조된 바와 같이, 마운팅 블록(250)과 연동되도록 구비되고, 고정 블록(230)과의 간섭에 의하여 마운팅 블록(250)을 수평 방향으로 직선 이동시키는 무빙 블록(260)을 더 포함할 수 있다.

무빙 블록(260)은, 도 9 내지 도 12에 참조된 바와 같이, 패턴 플레이트(255)가 결합된 마운팅 블록(250)과 연동하여 회전되면서 패턴 플레이트(255)를 수평 방향(축 방향)으로 왕복 이동시키도록 하는 역할을 수행한다.

이를 위해, 무빙 블록(260)은, 무빙 가이드홀(231)의 내부에서 회전 및 직선 이동하고, 무빙 블록(260)의 외주면에는 고정 블록(230)의 무빙 가이드홀(231)의 내부로 돌출된 가이드 부재(235)의 선단이 치합되는 회전 가이드홈(263)이 형성될 수 있다.

여기서, 회전 가이드홈(263)은, 무빙 블록(260)의 외주면에 형성되되, 무빙 블록(260)이 적어도 3회전 이상 이루어지도록 소정의 피치 간격을 가지는 나선 형태로 홈 가공될 수 있다.

가이드 부재(235)는, 고정 블록(230)의 무빙 가이드홀(231)의 중심을 기준으로 180도 간격으로 이격되게 한 쌍이 구비될 수 있으나, 개수와 간격은 이에 한정되지 않는다. 가이드 부재(235)의 일단부는 나선 형태로 구비된 회전 가이드홈(263)으로 삽입될 수 있다.

마운팅 블록(250)은 무빙 블록(260)과 연동 회전 및 수평 방향으로 왕복 직선 이동되도록 구비됨과 아울러, 고정 블록(230)에 고정된 가이드 부재(235)가 회전되는 무빙 블록(260)의 외주면에 형성된 회전 가이드홈(263)에 치합되도록 구비되는 바, 무빙 블록(260)의 회전량에 따라 패턴 플레이트(255)의 직선 이동 거리가 결정될 수 있다.

그러나, 반드시 가이드 부재(235)가 고정 블록(230)의 내부로 돌출 구비되고, 회전 가이드홈(263)이 무빙 블록(260)의 외주면에 구비되어야 하는 것은 아니다. 즉, 상술한 바와 같이, 무빙 블록(260)의 회전량에 따라 패턴 플레이트(255)의 수평 방향에 대한 직선 이동이 가능한 구조라면 그 반대의 구조 채용도 가능하다.

보다 상세하게는, 도면에 도시되지 않았으나, 무빙 가이드홀(231)의 내주면에 가이드 부재가 치합되는 회전 가이드홈이 형성되고, 무빙 블록(260)의 외주면에 가이드 부재가 구비될 수 있다.

한편, 가이드 부재(235)는, 일부가 회전 가이드홈(263)의 내부로 삽입되는 가이드 볼트일 수 있다. 그러나, 반드시 가이드 부재(235)가 가이드 볼트로 구비되어야 하는 것은 아니고, 가이드 부재(235)는 베어링 볼이 내설된 볼 플런저일 수 있다. 가이드 부재(235)가 볼 플런저로 구비된 경우에는 무빙 블록(260)의 회전에 따른 마찰력을 최소화할 수 있는 이점을 가진다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 단면도이고, 도 14는 도 13의 절개 사시도이다.

도 5 내지 도 10을 참조하여 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들은, 구동 모터(210)의 회전축(211)에 전달 블록(240)이 동축을 가지도록 직결되어 직접 구동 모터(210)의 회전력을 상기 전달 블록(240)을 매개로 마운팅 블록(250)으로 전달하도록 구비된 것이다.

그러나, 반드시 구동 모터(210)의 회전축(211)에 전달 블록(240)이 직결되어야 하는 것은 아니다. 즉, 도 13 및 도 14에 참조된 바와 같이, 구동 모터(210)의 회전 구동력을 벨트 구동 전달 방식으로 전달 블록(240)에 전달되도록 구비되는 것도 가능하다.

보다 상세하게는, 구동 모터(210)의 회전축(211)에는 구동 벨트 풀리(211a)가 직결되게 구비될 수 있다. 여기서, 전달 블록(240)은 구동 모터(210)의 회전축(211)과 평행되게 크래들 본체(110)의 폭 방향으로 이격되게 배치될 수 있고, 전단에는 동축으로 하는 종동 벨트 풀리(211b)가 구비될 수 있다. 구동 벨트 풀리(211a)와 종동 벨트 풀리(211b)의 외주에 감김되는 전달 벨트(211c)를 통해 상호 구동 모터(210)의 회전 구동력을 전달할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100)을 이용한 3차원 스캐너(1)의 캘리브레이션 제어 방법의 일 실시예를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 제어 방법은, 크래들 본체(110)의 내부에 구비된 마운팅 센서(190)를 통해 크래들 본체(110)에 대한 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착을 감지하는 스캐너 감지 단계와, 크래들 본체(110)에 3차원 스캐너(1)가 삽입된 후 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(70)의 동작에 의하여 조사된 광을 조도 센서(169)를 통해 감지하는 광 감지 단계 및 광 감지 단계에 의하여 광이 감지되면, 크래들 본체(110)의 내부에서 광축을 기준으로 회전하면서 직선 이동되는 패턴 플레이트(255)를 동작시켜 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 수행 단계를 포함한다.

보다 상세하게는, 도 10 내지 도 12에 참조된 바와 같이, 크래들 본체(110)의 스캐너 삽입구(111)에 3차원 스캐너(1)를 수평 방향으로 삽입 안착시키면, 마운팅 센서(190)에 의하여 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착을 감지할 수 있고(스캐너 감지 단계), 캘리브레이션 수행을 위한 준비 상태(Stand-by)로 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 크래들(100)을 전환한다.

다음으로, 3차원 스캐너(1)를 동작시켜, 크래들 본체(110)의 내부 공간으로 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(170)로부터 조사된 소정의 광을 조도 센서(169)를 통해 인지하면(광 감지 단계), 구동 모터(210)에 동작 전원을 인가하되, 스캐닝 위치 감지부를 통해 감지된 패턴 플레이트(255)의 위치가 캘리브레이션 초기 위치가 아닌 경우에는 구동 모터(210)의 작동에 의하여 마운팅 블록(250) 및 무빙 블록(260)을 초기 위치로 회전 및 직선 이동시킨다.

그리고, 패턴 플레이트(255)가 캘리브레이션 초기 위치로 이동되면, 캘리브레이션의 수행을 위하여 구동 모터(210)의 작동을 제어하고, 이에 따라 구동 모터(110)의 회전축(111)이 일방향으로 회전되면, 전달 블록(240)을 매개로 마운팅 블록(250) 및 무빙 블록(260)을 연동 회전시키며, 고정 블록(230)의 가이드 부재(235) 및 무빙 블록(260)의 회전 가이드홈(263)의 상호 치합에 의하여 마운팅 블록(250)에 결합된 패턴 플레이트(255)가 회전 및 수평 방향으로 직선 무빙될 수 있다(캘리브레이션 수행 단계).

여기서, 구동 모터(210)는 스테핑 모터(stepping motor)일 수 있다. 구동 모터(210)는 펄스가 있을 때 마다 정해진 양만큼 회전할 수 있다. 구동 모터(210)에 의해서 정해진 만큼 패턴 플레이트(255)가 회전한 후 정지할 때, 3차원 스캐너(1)의 카메라(20)가 작동하여 캘리브레이션 데이터를 획득할 수 있다. 패턴 플레이트(255)의 회전 및 정지 동작은 캘리브레이션 수행을 위한 초기 위치를 포함하여 완료 위치까지 여러 번 반복(일 예로, 총 9번)될 수 있고, 3차원 스캐너(1)의 카메라(20) 또한 여러 번 반복(일 예로, 총 9번) 작동하여 캘리브레이션 데이터를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 캘리브레이션 크래들의 일 실시예는, 스캐닝 위치 감지부를 이용하여 패턴 플레이트(255)의 위치 및 회전각에 대한 정보를 획득하고, 제어부를 이용하여 다수 지점의 연속적인 결과값(데이터)을 산출할 수 있으므로, 보다 정확하고 신뢰성 있는 캘리브레이션의 수행이 가능한 이점을 제공한다. 이때, 패턴 플레이트(255)를 초기 위치에서 동작시켜 완료 위치까지 회전 및 직선 이동되는 단 1회의 캘리브레이션 과정 동안 획득한 다수 지점의 데이터를 기반으로 캘리브레이션을 수행할 수 있으므로, 캘리브레이션 수행 과정에 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있는 이점을 제공한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 직선 왕복 이동 설계의 일예를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 이용하여 캘리브레이션이 수행되는 3차원 스캐너(1)는, 상술한 바와 같이, 팁 케이스(14)가 제거된 상태로 본체 케이스(10)의 전단부가 스캐너 삽입구(111)에 삽입된 후 캘리브레이션이 수행된다. 여기서, 팁 케이스(14)는 다양한 길이의 다양한 사양으로 제조될 수 있으며, 이 경우 캘리브레이션 수행을 위한 패턴 플레이트(255)의 초기 위치를 상이하게 설정함이 바람직하다. 즉, 크래들 본체(110)에 3차원 스캐너(1)에 구비된 팁 케이스(14)가 제거된 상태로 삽입되는 경우, 팁 케이스(14)가 다양한 길이의 다양한 사양으로 제조되는 것을 고려하여, 카메라(20)와 팁 케이스(14) 내의 광학부재(60) 사이의 거리에 따라 캘리브레이션 수행을 위한 패턴 플레이트(255)의 초기 위치가 상이하게 설정될 수 있다.

보다 상세하게는, 도 15의 상부 도면을 참조하면, 카메라(20)와 팁 케이스(14) 내의 광학 부재(60) 사이의 거리를 "A"라 정의하고, 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리를 "B"라 정의할 수 있다. 여기서, 상기 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리(B)를 기준으로 스캔 오차 거리(C)가 설정될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 이용한 캘리브레이션 수행 시, 카메라(20)와 패턴 플레이트(255) 사이의 거리(D)는, 상기 카메라(20)와 광학 부재(60) 사이의 거리(A)를 포함한 상태에서, 상기 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리(B)에 상기 스캔 오차 거리의 절반(C/2)을 합한 값의 범위 내로 설정됨이 바람직하다. 다시 말하면, 카메라(20)와 패턴 플레이트(255) 사이의 거리(D)는 카메라(20)와 광학 부재(60) 사이의 거리(A) 만큼이 최소 거리일 수 있으며, 카메라(20)와 광학 부재(60) 사이의 거리(A), 광학 부재(60)와 측정 대상 물체 사이의 거리(B), 및 스캔 오차 거리의 절반(C/2)을 모두 합한 거리 만큼이 최대 거리일 수 있다. 따라서, 캘리브레이션 수행 시, 패턴 플레이트(255)의 초기 위치와 최종 위치는 상기 최소 거리와 상기 최대 거리를 고려하여 설정될 수 있다. 또한, 캘리브레이션 수행을 위한 패턴 플레이트(255)의 이동 영역은 상기 초기 위치와 상기 최종 위치 사이일 수 있다.

상술한 바와 같이, 카메라(20)와 다양한 사양으로 구비되는 팁 케이스(14)의 광학 부재(60) 사이의 거리(A)에 따라 캘리브레이션 수행을 위한 패턴 플레이트(255)의 초기 위치를 상이하게 설정해줄 필요가 있다.

예를 들면, 상기 A의 길이가 95mm인 제1팁 케이스(14)와 100mm인 제2팁 케이스(14)가 제조된다고 가정할 경우, 본 발명의 캘리브레이션 크래들로 제1팁 케이스(14)를 적용할 3차원 스캐너(1)와 제2팁 케이스(14)를 적용할 3차원 스캐너(1)를 모두 캘리브레이션 수행할 수 있다. 이때, 제1팁 케이스(14)를 적용하는 3차원 스캐너(1)의 캘리브레이션 수행을 위해서는, 제2팁 케이스(14)를 적용하는 경우 보다 패턴 플레이트(255)와 카메라(20) 사이의 거리가 더 가깝도록 패턴 플레이트(255)의 초기 위치가 설정될 수 있다.

반대로, 제2팁 케이스(14)를 적용하는 3차원 스캐너(1)의 캘리브레이션 수행을 위해서는, 제1팁 케이스(14)를 적용하는 경우보다 패턴 플레이트(255)와 카메라(20) 사이의 거리가 더 멀도록 패턴 플레이트(255)의 초기 위치가 설정될 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1: 3차원 스캐너 18: 연결 블록
100: 캘리브레이션 크래들 110: 크래들 본체
111: 스캐너 삽입구 150: 메인 인쇄회로기판
160: 디스플레이 PCB 169: 조도 센서
170: 스캐닝 위치 감지부 180: 모터 PCB
190: 마운팅 센서 200: 패턴 무빙부
210: 구동 모터 211: 회전축
220: 센터 블록 225: 회전 베어링
230: 고정 블록 235: 가이드 부재
240: 전달 블록 241: 결합단
245: 회전 날개단 250: 마운팅 블록
255: 패턴 플레이트 260: 무빙 블록
269: 조도 센서

Claims

카메라를 포함하는 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되는 크래들 본체;
상기 3차원 스캐너를 스캐닝 보정하기 위하여, 상기 카메라와 마주하도록 상기 크래들 본체의 내부에 배치되는 패턴 플레이트; 및
상기 3차원 스캐너가 상기 크래들 본체에 결합되면 자동으로 상기 패턴 플레이트를 축 회전 이동 및 축 방향 이동 중 적어도 하나로 이동시키는 패턴 무빙부; 를 포함하고,
상기 축 방향은 상기 3차원 스캐너의 길이 방향인, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 축은 상기 3차원 스캐너로부터 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 일치하거나 평행하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴 무빙부는 상기 패턴 플레이트를 동시에 축 회전 이동 및 축 방향 이동시키고,
상기 패턴 플레이트가 이동하는 동안, 상기 패턴 플레이트와 상기 3차원 스캐너로부터 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축 사이의 각도가 유지되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 크래들 본체에는 상기 3차원 스캐너가 삽입되는 스캐너 삽입구가 형성되고,
상기 스캐너 삽입구는 수평으로 삽입된 상기 3차원 스캐너의 하단과 상기 크래들 본체의 하단이 동일 지면에 위치되는 높이로 설정되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 크래들 본체에는 상기 3차원 스캐너가 삽입되는 스캐너 삽입구가 형성되고,
상기 스캐너 삽입구의 크기는 상기 3차원 스캐너가 삽입되면 상기 크래들 본체 내부로 외부광이 유입되지 않도록 차단되는 크기를 가지는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴 무빙부는 무선 또는 유선으로 충전되는 내부 전원에 의하여 전기적으로 작동되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 크래들 본체에는,
상기 3차원 스캐너의 삽입 안착을 감지하는 마운팅 센서; 및
상기 패턴 플레이트의 위치를 감지하는 스캐닝 위치 감지부; 중 적어도 하나가 구비된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 크래들 본체의 내부에는 광을 감지하는 조도 센서; 가 구비되며,
상기 조도 센서는,
상기 3차원 스캐너로부터 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광을 감지하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴 무빙부는,
전기적으로 작동되고, 회전축이 구비된 구동 모터;
상기 크래들 본체의 내부에 고정되고, 수평 방향으로 개구된 무빙 가이드홀이 형성된 고정 블록; 및
상기 패턴 플레이트가 결합되고, 상기 고정 블록 내의 무빙 가이드홀에 배치된 마운팅 블록; 을 포함하고,
상기 축 방향은 상기 회전축의 축 방향인, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 9에 있어서,
상기 패턴 무빙부는,
상기 구동 모터와 상기 마운팅 블록 사이에 배치되어 상기 구동 모터의 회전력을 상기 마운팅 블록에 전달하는 전달 블록; 을 더 포함하고,
상기 전달 블록은,
상기 구동 모터의 회전축에 축 결합되는 결합단; 및
상기 결합단에 구비되고, 상기 마운팅 블록에 형성된 회동 간섭홀 내부로 삽입되어 회동 간섭을 일으키는 회동 날개단; 을 포함하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 10에 있어서,
상기 마운팅 블록에 형성된 회동 간섭홀은, 상기 회동 날개단의 회전 방향으로는 간섭되고, 상기 회동 날개단의 수평 방향으로는 간섭되지 않는 형상으로 형성된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 10에 있어서,
상기 회동 간섭홀은, 상기 회동 날개단으로부터 수평 방향으로 형성된 깊이가 상기 마운팅 블록이 수평 방향으로 이동 가능한 거리보다 더 크거나 같도록 형성된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 10에 있어서,
상기 전달 블록은,
상기 구동 모터의 회전축에 구비된 구동 벨트 풀리와 상기 구동 모터의 회전축과 평행되게 배치된 종동 벨트 풀리에 감긴 전달 벨트를 매개로 상기 구동 모터의 회전 구동력을 전달받는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 9에 있어서,
상기 패턴 무빙부는,
상기 마운팅 블록과 연동되도록 구비되고, 상기 고정 블록과의 간섭에 의하여 상기 마운팅 블록을 회전 이동 및 직선 이동 중 적어도 하나로 이동시키는 무빙 블록; 을 더 포함하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 14에 있어서,
상기 무빙 블록은 상기 무빙 가이드홀의 내부에서 움직이고,
상기 무빙 블록의 외주면 또는 상기 고정 블록의 내주면에는 가이드 부재가 치합되는 회전 가이드홈이 형성된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 3차원 스캐너는 광이 출사되는 광 프로젝터를 포함하고, 상기 광 프로젝터에서 출사되는 광은 다른 구성을 거치지 않고, 상기 패턴 플레이트로 직접 조사되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴 플레이트가 적어도 한번 이동하면, 상기 카메라가 적어도 한번 작동하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
청구항 1에 있어서,
상기 크래들 본체에 상기 3차원 스캐너에 구비된 팁 케이스가 제거된 상태로 삽입되는 경우,
상기 카메라와 상기 팁 케이스 내의 광학부재 사이의 거리에 따라 캘리브레이션 수행을 위한 상기 패턴 플레이트의 초기 위치가 상이하게 설정되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
크래들 본체에 3차원 스캐너의 삽입을 감지하는 스캐너 감지 단계;
상기 3차원 스캐너의 동작에 의하여 조사된 광을 감지하는 광 감지 단계; 및
상기 광 감지 단계에 의하여 광이 감지되면, 상기 크래들 본체의 내부에서 광축을 기준으로 회전하면서 직선 이동되는 패턴 플레이트를 동작시켜 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 수행 단계; 를 포함하고,
상기 캘리브레이션 수행 단계 시, 상기 크래들 본체의 내부에 구비된 스캐닝 위치 감지부를 통해 제어부로 상기 패턴 플레이트의 위치 정보를 제공하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 제어 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 캘리브레이션 수행 단계는,
상기 3차원 스캐너가 삽입된 후에 상기 광 감지 단계에 의하여 광이 감지되면, 상기 패턴 플레이트를 상기 캘리브레이션 수행을 위한 초기 위치로 복원시키는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 제어 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 캘리브레이션 수행 단계는,
상기 패턴 플레이트의 이동 및 상기 3차원 스캐너에 포함된 카메라의 동작을 반복적으로 수행하는,3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 제어 방법.