KR970705737A

KR970705737A - 스캐닝 장비 및 방법(scanning arrangement and method)

Info

Publication number: KR970705737A
Application number: KR1019970701182A
Authority: KR
Inventors: 가이 리차드 존 파울러; 크리스토퍼 피터 플락하트
Original assignee: 파울러 가이 리차드 존, 플락하트 크리스토퍼 피터; 트리코더 테크놀로지 피엘씨
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 1997-10-09
Also published as: GB2292605A; AU3263695A; CN1163661A; US5850289A; CN1066259C; GB2292605B; NZ291492A; JPH10510352A; GB9515247D0; WO1996006325A1; EP0805948A1; DE69524122D1; CA2198124A1; AU715218B2; US5912739A; EP0805948B1; ATE209334T1; US6128086A

Abstract

본 발명은 스캐닝 장비에 관한 것으로, 본 발명에 따른 스캐닝 장비는 스캔되는 물체의 표면(35)상에 2차원 광학 패턴을 프로젝트하는 수단(40)을 포함하며, 손으로 붙들고 있는 스캐닝 장치내에는 2차원 광학검출기(34′)가 장착되어 있으며, 물체의 오버랩핑 표면부의 3D 좌표 데이터의 스캔 파일을 출력한다. 이들 스캔 파일에 의해 형성된 표면부는 컴퓨터에서의 적절한 회전 및 평행 이동에 의해 레지스터링되며, 이는 자이로스코프(51) 및 가속도미터(5)의 출력으로부터 결정되거나 또는 공통 특징들의 검출 및 배치를 포함하는 상기 표면부에 대한 수학적 처리에 의해 결정된다.

Description

스캐닝 장비 및 방법(SCANNING ARRANGEMENT AND METHOD)

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제1도는 본 발명에 따른 스캐닝 장치(선형 스캐닝 패턴을 이용함)의 개략적인 사시도로서, 광학 시스템의 배열을 도시한 도면, 제2도는 제1도의 스캐닝장치를 이용한 스캐닝 장비의 블럭도, 제3도는 본 발명에 따른 스캐닝장비에 사용되는 또다른 스캐닝 장치(2차원 스캐닝 패턴을 이용함)의 광학 특성을 도시한 평면도.

Claims

물체(1)의 형상 또는 기타 3차원 표면 특성을 결정하는 스캐닝 장비에 있어서, 상기 물체의 표면(2)의 한 영역에 소정 패턴을 프로젝트하는 광학 프로젝터(5)와; 상기 부분의 좌표 또는 표면 특성을 검출하고 상기 좌표 또는 표면 특성을 나타내는 출력 신호를 발생하는 광검출기(6)로 이루어진 상기 물체에 대해 자유롭게 이동가능한 스캐닝 장치(10)와, 상기 물체의 표면의 스캔된 부분(pqrs, tuvw)의 상기 표면 특성을 나타내는 한 세트의 출력 데이터를 발생하도록 상기 검출기에 결합된 처리수단(25,26,27)과; 상기 표면의 오버랩 스캔으로부터 유도된 상기 출력 데이터의 세트들을 적절한 회전 및 평행이동에 의하 출력 데이터의 공통 세트로 조합하도록 상기 처리수단에 연결되어 있으며, 상기 표면의 공통 면적에 관련된 각각의 상기 출력 데이터 세트의 서브세트로부터 상기 회전 및 평행이동을 계산하는 추가 처리수단(61-66)을 선택적으로 포함하는 조합수단(47)과; 상기 물체에 대한 상기 스캐닝 장치의 이동을 검출하고, 상기 이동을 나타내는 출력 신호를 발생하는 관성 감지수단(50,51)과; 연속 스캔들간에서 상기 물체에 대한 상기 스캐닝장치의 이동을 수정하며, 상기 관성 감지수단으로부터의 출력 신호와, 상기 추가 처리 수단으로부터의 출력신호중의 적어도 하나에 응답하는 수정수단(23,47,50,51)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제1항에 있어서, 상기 조합수단(47)은 오버랩 스캔에 공통인 상기 물체의 특성들을 인식하는 수단과; 한 스캔에서 검출된 특징이 오버랩 스캔에서 검출된 특징상에 중첩되어 있는 공통 좌표계에 상기 출력 데이터세트를 다시 표현하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하느 스캐닝 장비.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스캔 장치의 선형 가속도를 표시하는 가속도 데이터를 발생하도록 상기 스캐닝장치(10)에 의해 지지되어 이동되는 관성 감지 수단(50)과, 연속 스캔들간에서 상기 스캔장치의 선형 위치의 변화를 결정하도록 상기 가속도 데이터에 응답하는 적분 수단(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제3항에 있어서, 상기 관성 감지수단(50)은 상기 검출된 가속도가 소정 범위를 벗어난 때에 상기 출력 데이터의 획득 또는 처리를 억제하는 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
선행항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 감지수단(51)은 연속 스캔들간에서 상기 스캐닝 장치의 회전을 결정하도록 상기 스캔장치에 의해 지지되어 이동되는 관성 감지수단(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제5항에 있어서, 상기 관성 감지수단(51)은 상기 검출된 회전 속도가 소정 범위를 벗어난 때에 상기 출력 데이터의 획득 또는 처리를 억제하는 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제3항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 관성 감지수단(50,51)은 각각의 스캔동안에 상기 스캐닝장치(10)의 위치 및/또는 자세의 변화에 응답하며, 각각의 스캔동안에 상기 위치 및/또는 자세변화에 대해 각각의 출력 데이터세트를 수정하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제3항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 좌표들을 광학적으로 검출하는 때에 상기 물체(1)에 대한 상기 스캐닝 장치(10)의 위치 및/또는 자세를 나타내는 자세 및/또는 위치 데이터와 상기 영역의 검출된 표면좌표를 관련시키는 수단(25)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스캐닝 장치(10)는 3개의 상호 수직축방향으로의 상기 스캐닝 장치의 위치 변화 및 상기 3개의 상호 수직축을 중심으로 하는 상기 스캐닝장치의 방향변화를 결정하도록 다수의 관성 감지수단(50,51)을 지지하여 운반하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광학검출기(6)는 상기 패턴의 2차원 위치를 감지하는 검출기(34)와, 상기 영역과의 상기 패턴의 교차 영상을 상기 검출기상에 형성하는 영상수단(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제10항에 있어서, 상기 광학 프로젝터(5)는 상기 영역내로 광학 방사선을 프로젝트하는 수단(29,30)을 포함하고, 제1축을 따라 상기 검출기(6)로부터 떨어져 위치하며, 상기 광학 방사선은 상기 제1축에 대체로 직각인 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제10항에 있어서, 상기 광학 프로젝터(5)는 2차원 패턴의 광학 방사를 상기 영역으로 프로젝트하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광학검출기(6)는 상기 스캐닝장치(10)에 대해 상기 광학 패턴을 스캐닝하는 스캐닝수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제10항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 프로젝터(5)는 상기 스캐닝장치(10)에 대해 적어도 한 방향으로 빔을 스캐닝함으로써 상기 광학 패턴을 발생하는 스캐닝 설비(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제10항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기(34)는 상기 영상수단(33)의 광학축에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 검출기(6)는 상기 물체(1)의 표면의(2)의 색을 감지하며, 상기 출력데이터는상기 색을 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 조합된 출력 데이터에 의해 형성된 표면을 디스플레이하는 디스플레이 장치에 연결된 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 물체(1)의 스캔된 다른 표면부들의 조합을 선택적으로 조절하는 수동 입력수단에 연결된 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 조합수단(47)은 상기 물체의 좌표 데이터를 표준 파일포맷으로 출력하도록 프로그램된 마이크로프로세서(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스캐닝장치(10)는 상기 출력 데이터의 획득 또는 처리를 억제하도록 수동 조작가능 스위치(T)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
제3항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스캐닝장치(10)에는 고정된 도킹 스테이션(100)이 구비되어 있고, 상기 관성 감지수단은 상기 수정수단(23,47,50,51)을 재설정하도록 상기 도킹 스테이션에서의 상기 스캐닝 장치의 도킹에 응답하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장비.
물체에 대해 자유롭게 이동가능한 스캐닝 장치(10)에 의해 상기 물체(1)의 형상 또는 3차원적 표면특성을 결정하는 스캐닝 방범에 있어서, ⅰ) 상기 물체의 표면의 한 영역상에 상기 스캐닝장치로부터 소정의 광학 패턴을 프로젝트하는 과정과; ⅱ) 상기 스캐닝 장치상에 장착된 광학 검출기(6)에 의해 상기 부분의 좌표 또는 표면 특성을 광학적으로 검출하는 과정과; ⅲ) 상기 영역의 상기 좌표 또는 표면 특성을 나타내는 한 세트의 출력 데이터를 유도해내는 과정과; ⅳ) 상기 물체위의 상기 광학 패턴을 오버랩 방식으로 반복적으로 스캐닝하고 오버랩 스캔들로부터 추가의 출력 데이터 세트들을 유도해내는 과정과; ⅴ) 관성 감지수단(50,51)으로 상기 물체에 대한 상기 스캐닝장치의 이동을 감지하거나 또는 상기 세트들에 공통인 상기 표면의 영역에 관련된 상기 출력 데이터의 각 세트의 서브세트를 중첩시키는 데에 필요한 회전 및/또는 평행이동을 결정함으로써, 연속 스캔들간에서 상기 물체에 대한 상기 스캐닝 장치의 이동에 대한 상기 출력 데이터 세트들을 수정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제22항에 있어서, 상기 스캐닝 장치(10)를 손으로 취급하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제22항 또는 제23항에 있어서, 연속 획득된 출력 데이터 세트들간에서 상기 회전 및/또는 평행이동을 결정하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제22항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서,오버랩 영역들을 결정하기 위해서 소정 영역의 상기 오버랩핑 스캔들을 처리하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제25항에 있어서, 상기 물체(1)의 표면위의 광학 패턴의 이동 속도 및/또는 방향을 표시하는 데이터로부터 상기 소정 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제22항 내지 제26항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 및/또는 평행 이동을 결정하기 위해서 반복 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제22항 내지 제27항 중의 어느 한 항에 있어서, 스캔되는 표면 영역(S1)에 대한 법선(N)들을 형성하고, 다른 표면 영역(S2)과 교차하는 상기 법선의 방향의 거리들을 다른 회전 및 평행이동하에서 결정하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제22항 내지 제27항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 및/또는 평행이동을 결정하기 위해서 각각의 스캔의 표면 특성들의 그룹들을 식별 및 비교하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.
제20항 내지 제29항 중의 어느 한 항에 있어서, 알고 있는 형상의 물체를 스캐닝함으로써 상기 스캐닝 장치를 보정하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.