WO2022177259A1 - 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들 - Google Patents

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WO2022177259A1
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moving
scanner
calibration
pattern plate
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PCT/KR2022/002202
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이동훈
정영석
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주식회사 메디트
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Definitions

  • the present invention relates to a calibration cradle for a three-dimensional scanner (CALIBRATION CRADLE FOR THREE DIMENSIONAL SCANNER), and more particularly, to improve the calibration accuracy of the three-dimensional scanner and to improve user convenience when performing calibration. It's about the cradle.
  • An intraoral scanner is a type of 3D scanner that acquires a plurality of optical images of a target object through a series of scanning sequences and generates 3D model data of the target object by using them.
  • the intraoral scanner refers to a device configured to acquire a series of optical images of a body part, particularly, structures in the oral cavity, such as teeth and gums, among these three-dimensional scanners.
  • the intraoral scanner may be provided to replace a portion of the intraoral scanner (eg, a probe tip or tip case provided with a reflective member) for sanitary purposes.
  • a portion of the intraoral scanner eg, a probe tip or tip case provided with a reflective member
  • the intraoral scanner is generally provided with a calibration tool as a separate accessory.
  • the calibration is performed by allowing all of the optical paths of the scanner including the probe tip (or tip case) provided to be replaced inside the receiving part formed in the calibration tool. Accordingly, since the reversal phenomenon occurs by the optical member provided inside the probe tip (or tip case), there is a problem in that the accuracy of calibration is reduced. In addition, there is a problem in that the accuracy of calibration is deteriorated even when foreign substances such as fogging or water are interposed in the optical member of the probe tip (or tip case).
  • the present invention has been devised to solve the above technical problem, and in order to perform more accurate calibration of the 3D scanner, the 3D scanner can be inserted and seated in the calibration cradle with the tip case including the optical member removed. It aims to provide a cradle.
  • another object of the present invention is to provide a calibration cradle for a 3D scanner that is provided such that a pattern plate is automatically moved when the 3D scanner is inserted and seated in order to perform more accurate calibration of the 3D scanner and improve user convenience. do it with
  • the calibration cradle for a three-dimensional scanner includes a fixed case having an internal space, a pattern plate provided inside the fixed case, and provided to calibrate a three-dimensional scanner including a camera, the camera At least a part of the 3D scanner is inserted to face the pattern plate, and the 3D scanner moves at least one of a rotational movement and a vertical movement to move at least one of a moving case and the moving case and the pattern plate. It includes a moving driving unit that provides a driving force.
  • the moving case is moved up and down by the moving driving unit, the pattern plate is disposed inclined to one side inside the fixed case, is rotated by the moving driving unit, and the moving case or the pattern plate is moved During the operation, the angle between the optical axis of the light irradiated from the 3D scanner to the pattern plate and the rotation axis of the pattern plate may be maintained.
  • the moving driving unit includes a case moving unit that moves the moving case up and down and a pattern moving unit that rotates and moves the pattern plate, and when the case moving unit and the pattern moving unit stop, the camera for performing calibration is operation, and at least one of the case moving unit and the pattern moving unit may move.
  • the moving case unit includes a case driving motor passing through a moving panel provided in a horizontal direction to be connected to the moving case inside the moving case, and at least one panel guide unit for guiding vertical movement of the moving panel. can do.
  • At least one of a vertical moving sensing unit sensing the vertical movement of the moving case and a pattern rotation sensing unit sensing rotation of the pattern plate may be provided inside the fixed case.
  • a seating portion on which at least a portion of the 3D scanner is mounted is provided on the upper surface of the moving case, and a mounting sensor for detecting seating of the 3D scanner may be provided on the moving case adjacent to the seating portion.
  • the mounting sensor may be provided in the form of a tact switch in contact with the 3D scanner inserted through the seating part.
  • the moving case may be rotated and moved up and down by the moving driving unit, and the pattern plate may be disposed and fixed to be inclined to one side inside the fixed case.
  • the moving case rotates and moves up and down, the angle between the optical axis of the light irradiated from the 3D scanner to the pattern plate and the pattern plate may be maintained.
  • the moving case is provided on the inside so as to be in contact with the inner circumferential surface of the fixed case
  • the moving driving unit includes a case driving motor having a rotation shaft vertically extending toward the moving case and the outer circumferential surface of the moving case passing through the fixed case. and a guide member inserted into a spiral groove formed at the tip to guide the rotational movement of the moving case, wherein the spiral groove is along the outer circumferential surface of the moving case so that the moving case can rotate and vertically move It may be provided so as to surround it in a spiral shape.
  • the moving driving unit may include a spur gear connected to the rotation shaft of the case driving motor to rotate interlockingly, and a spur internal tooth gear formed on an inner circumferential surface of the moving case and meshed with the spur gear.
  • the spur internal gear is formed on the inner peripheral surface of the moving case, it may have a vertical height corresponding to the vertical height of the spiral groove.
  • the moving driving unit may include a driving pulley provided at the front end of the rotation shaft of the case driving motor, a spur gear disposed parallel to the rotation shaft of the case driving motor, a driven pulley coaxially connected to the rotation shaft of the spur gear, and the driving pulley; and a connection belt wound around the driven pulley and rotated to mesh, and the driving pulley, the driven pulley, and the connection belt may be provided in a mutually geared meshing form.
  • the moving driving unit may be operated by receiving power from a rechargeable battery provided in the fixed case, and the rechargeable battery may be charged wirelessly or by wire.
  • the 3D scanner may include a light projector from which light is emitted, and the light emitted from the light projector may be directly irradiated onto the pattern plate without refraction.
  • the initial position of the 3D scanner for performing calibration is, It may be set differently depending on the distance between the camera and the optical member of the removed tip case.
  • the pattern plate is provided such that the pattern plate is relatively linearly reciprocally moved and/or rotated, thereby improving user convenience.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a 3D scanner applied to a calibration cradle for a 3D scanner according to the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1
  • FIG. 3 is a state diagram showing a calibration cradle for a three-dimensional scanner according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a state in which the three-dimensional scanner of FIG. 3 is separated;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the effect of the calibration cradle for a three-dimensional scanner according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a cut-away perspective view of Figure 3,
  • FIG. 7 is a state diagram showing a calibration cradle for a three-dimensional scanner according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing a state in which the three-dimensional scanner of FIG. 7 is separated;
  • FIG. 9 is a cutaway perspective view and a cross-sectional view to which an example of a moving driving unit is applied among the configuration of FIG. 7;
  • FIG. 10 is a cutaway perspective view and a cross-sectional view to which another example of the moving driving unit is applied among the configuration of FIG. 7;
  • FIG. 11 is a perspective view and a cross-sectional view illustrating an example of a linear reciprocating design of a calibration cradle for a three-dimensional scanner according to an embodiment of the present invention.
  • pattern rotation detection unit 240 installation block
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a 3D scanner applied to a calibration cradle for a 3D scanner according to the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1 .
  • the three-dimensional scanner 1 applied to the calibration cradle for a three-dimensional scanner according to an embodiment of the present invention is to be coupled to the main body case 10 and the main body case 10, as shown in FIGS. 1 and 2 . It may include a tip case 14 that can be used.
  • a camera 20 may be disposed inside the body case 10 .
  • the tip case 14 may be provided with an opening 16 that is opened so that an image is introduced into the inside in the form of light through one end.
  • the opening 16 may be an inlet through which external light flows into the tip case 14 .
  • the light incident through the opening 16 is transmitted through the camera 20 .
  • the light transmitted through the camera 20 is imaged through imaging sensors 31b and 32b provided on imaging boards 31a and 32a to be described later.
  • the camera 20 may include at least two or more transmissive lenses capable of focusing on an image.
  • an example of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention further includes imaging boards 31a and 32a having imaging sensors 31b and 32b for imaging the light transmitted through the camera 20, respectively. can do.
  • a camera control board on which an electric component for controlling the operation of the camera 20 is mounted and an electric field for processing the scanned image It may further include a scanning control board on which the component is mounted.
  • the body case 10 includes the aforementioned camera 20, imaging boards 31a and 32a, a camera control board (not shown) and a scanning control board (not shown), such as It serves to provide a predetermined space so that a plurality of electronic components are embedded.
  • the main body case 10 is provided on the upper side of the lower case 12, the lower case 12 having a predetermined space in which the plurality of electrical components are built-in, and the lower case 12, as shown in FIG. It may include an upper case 13 detachably coupled to the lower case 12 to cover the components.
  • the light incident into the body case 10 through the opening 16 means 'incident light', and the light emitted through the opening 16 inside the body case 10 is 'exit light', which will be described later. It means irradiation light irradiated from the light projector 70 .
  • the internal structure of the tip case 14 may be formed as a light guide structure in which the incident light and the emitted light are easily irradiated to the inside and outside of the body case 10 .
  • the opening 16 is formed to be opened in one direction orthogonal to the longitudinal direction of the tip case 14 , and an optical member 60 to be described later may be disposed in the opening 16 .
  • connection block 18 may be further provided.
  • the connection block 18 may serve to enable stable calibration by being inserted into and mounted in a calibration cradle 100 to be described later.
  • an embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention is disposed inside the body case 10 , and has an opening 16 formed at one end of the tip case 14 .
  • the emitted light irradiated from the light projector 70 is refracted through the optical member 60 of the tip case 14 and emitted to the measurement target object, and at the same time, the output light reflected by the measurement target object is reflected in the tip case in the form of incident light.
  • the image is processed by the imaging sensors 31b and 32b of the imaging boards 31a and 32a after being incident through the optical member 60 of 14 and passing through the camera 20 provided in the body case 10.
  • the optical member 60 provided in the tip case 14 may be provided with any one of a prism or a mirror.
  • FIG. 3 is a state diagram showing a calibration cradle for a 3D scanner according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a state in which the 3D scanner of FIG. 3 is separated
  • FIG. 5 is an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a cutaway perspective view of FIG. 3 .
  • An embodiment 100A of a calibration cradle for a 3D scanner according to the present invention relates to a calibration cradle for a 3D scanner described with reference to FIGS. 1 and 2 .
  • the three-dimensional scanner 1, in which calibration is performed through the calibration cradle 100A in this embodiment is freely portable by the user, and the front end of the tip case 14 is inserted into the patient's oral cavity, so that the tip It is characterized in that scanning is performed through the optical member 60 provided inside the case 14 .
  • the optical member 60 is a light emitted by the light projector 70 and reflected therefrom in order to easily scan the inside of the patient's narrow oral cavity. It is provided so that it can be easily scanned by refracting incident light in the form of reflected light.
  • a foreign material such as oral moisture of a patient is attached to the optical member 60 during oral scanning of a patient using the three-dimensional scanner 1
  • accurate calibration may not be performed. Therefore, in one embodiment 100A of the calibration cradle for a three-dimensional scanner according to the present invention, in order to minimize the negative influence of the optical member 60, the tip case 14 including the optical member 60 is separated. A dedicated cradle (100A) for only the three-dimensional scanner (1) of the state is provided.
  • An embodiment 100A of the calibration cradle for a three-dimensional scanner according to the present invention is coupled to the upper portion of the fixed case 110 and the fixed case 110 having an internal space, as shown in FIGS. 3 to 6 , However, it includes a moving case 120 that is provided to rotate relative to the fixed case 110 or move in the vertical direction, and forms a dark room between the fixed case 110 and the fixed case 110 .
  • a seating portion 130 into which the fitting portion is inserted may be provided.
  • the seating unit 130 is provided to communicate the internal space and the external space formed by the moving case 120 , and the three-dimensional scanner 1 shakes vertically on the upper part of the moving case 120 during the calibration process. It plays a role of stably mounted without this. Therefore, the seating portion 130 is preferably formed in a shape in which the connection block 18 provided at the lower end of the three-dimensional scanner 1 is firmly fitted.
  • connection block 18 may be exposed to protrude a predetermined length to the lower end of the main body case 10 when the tip case 14 is removed.
  • the seating portion 130 is formed in a shape that can accommodate the connection block 18 protruding to the lower end of the body case 10 .
  • an insertion setting protrusion for setting an insertion position of the connection block 18 may be formed to protrude from the seating portion 130 .
  • the insertion setting protrusion is formed to protrude in the form of a rib on the inside of the seating part 130 , and may be formed to protrude in any shape, but the connection block 18 of the three-dimensional scanner 1 is connected to the seating part 130 . ), it is also possible to be formed in a structure that can prevent it from flowing in the inserted and seated state.
  • an insertion setting groove (not shown) of a shape matching the insertion setting protrusion formed in the seating part 130 is to be formed.
  • the insertion setting groove may be formed below the front end of the lower case 12 of the main body case 10 of the 3D scanner 1 .
  • the three-dimensional scanner 1 may be coupled with an insertion setting groove formed at the lower end of the main body case 10 and an insertion setting protrusion formed on the seating part 130 while being formed with each other. Therefore, the user performing the calibration identifies the position of the insertion setting groove provided in the 3D scanner 1 and the insertion setting protrusion formed in the calibration cradle 100A of this embodiment, and connecting the 3D scanner 1 to the correct position.
  • the block 18 can be inserted and seated, and the three-dimensional scanner 1 can be vertically supported so that the optical axis is stably maintained during the calibration process. Maintaining the optical axis through stable vertical maintenance of the 3D scanner 1 may improve the reliability of calibration.
  • the moving case 120 or the pattern plate 250 is moved up and down, the above-described optical axis is maintained. More specifically, the optical axis of the light irradiated from the three-dimensional scanner 1 to the pattern plate 250 while the moving case 120 or the pattern plate 250 to be described later moves, and the pattern plate 250 or the pattern plate 250 ) between the axes of rotation can be maintained.
  • the seating part 130 in which the 3D scanner 1 is inserted and seated is located at a location spaced apart from the center of the moving case 120 according to the position of the moving driving unit 205 or the moving method of the moving case 120 to be described later. can be
  • a mounting sensor (refer to reference numeral 140 in FIG. 6 ) for detecting the insertion and seating of the 3D scanner 1 may be further provided inside the moving case 120 adjacent to the seating unit 130 .
  • the mounting sensor 140 is provided in the form of a tact switch, and when the connection block 18 of the 3D scanner 1 inserted through the seating part 130 comes into contact, the electrical signal can be switched. have. To this end, it is preferable that the mounting sensor 140 is installed in a portion adjacent to the seating part 130 among the inside of the moving case 120 .
  • the operation of the calibration cradle 100A for the three-dimensional scanner according to an embodiment of the present invention is prepared (stand-by), When a predetermined time elapses in the ready state, calibration may be performed automatically.
  • an illuminance sensor for detecting a predetermined light may be further provided inside the fixed case 110 or the moving case 120 .
  • the illuminance sensor detects when a predetermined light is irradiated from the light projector 70 by operating the 3D scanner 1 into an inner space forming a dark room, and determines a time when the moving driving unit 205 to be described later can be operated. criteria can be presented.
  • a vertical moving sensing unit (refer to reference numeral 200 in FIG. 6 ) for detecting the vertical movement of the moving case 120 , and a pattern plate 250 . ) may be provided with at least one of a pattern rotation detection unit (refer to reference numeral 213 in FIG. 6 ) for detecting the rotation.
  • a case in which the pattern rotation detection unit is not provided may be a case in which the pattern driving motor 210 is provided as a stepping motor. That is, since the step motor is provided to rotate by a set amount according to a pulse, a separate pattern rotation detecting unit is not required.
  • the camera 20 of the 3D scanner 1 may operate.
  • the stop process after rotation of the 3D scanner 1 is performed several times (eg, a total of 9 times) until the range of the completion position including the initial position of the calibration is performed, and the operation of the camera 20 for performing the calibration Also, it may be performed the same number of times.
  • the moving up and down sensing unit is provided in the inner space of the fixed case 110 in a fixed state and detects the relative distance of the moving case 120 to the fixed case 110 that is moved up and down by the operation of the case driving motor 160 . perform the role
  • the pattern rotation detection unit is provided in the inner space of the fixed case 110 in a fixed state and serves to detect the rotation of the pattern plate 250 axially rotated by the operation of the pattern driving motor 210 .
  • the vertical movement detection unit and the pattern rotation detection unit may include any one of a photo sensor unit and a hall sensor unit.
  • the photo sensor unit when the upper and lower moving sensing unit is the photo sensor unit, as shown in FIG. 6 , the photo sensor unit includes the photo sensor 200 fixed to the bottom surface of the fixed case 110 and the inside of the moving case 120 . It may include a detection lead (not shown) provided on the lower surface of the moving panel 150 provided in the horizontal direction.
  • the photo sensor unit is fixed to one side of the pattern plate 250 in the fixed case 110 , and the photo sensor 213 , similar to the photo sensor in 3D. It may include a configuration and a detection lead (not shown) provided to move in association with the pattern plate 250 and to be illustrated as it is employed as a pattern rotation detection unit as it is illustrated.
  • the detection lead may be fixed to a portion of the outer peripheral surface of the installation block 240 on which the pattern plate 250 is installed inclinedly and rotated in conjunction with the pattern plate 250 .
  • the hall sensor unit 200 when the upper and lower moving sensing unit 200 is a hall sensor unit, although not shown in the drawing, the hall sensor unit includes a hall sensor fixed to the bottom surface of the fixed case 110 and a moving panel 150 of the moving case 120 . ) may include a detection magnet provided on the lower surface of the moving case 120 and linearly moved in association with the moving case 120 .
  • the pattern rotation detection unit is a hall sensor unit, although not shown in the drawing, the hall sensor unit is provided on the outer circumferential surface of the installation block 240 in which the hall sensor fixed to the fixed case 110 and the pattern plate 250 are installed. It may include at least one detection magnet.
  • the fixed case 110 and the moving case 120 may be combined with each other to form a predetermined dark room in which external light does not enter during the calibration process.
  • the moving case 120 in a state in which the three-dimensional scanner 1 is inserted and seated is rotated relative to the fixed case 110 or moved in the vertical direction to be described later with a pattern plate 250 and three-dimensional. By changing the relative distance between the scanners 1, it is possible to perform calibration with more accurate reliability.
  • an irradiation path of the emitted light and the incident light irradiated from the light projector 70 of the three-dimensional scanner 1 is provided.
  • the irradiation path may be provided in the form of a dark room so as not to be influenced by external light. That is, when the three-dimensional scanner 1 is inserted and seated in the seating unit 130 , the internal space formed by the fixed case 110 and the moving case 120 forms a dark room with no light at all, and a three-dimensional (3D) scanner is performed to perform calibration.
  • the light projector 70 of the scanner 1 When the light projector 70 of the scanner 1 is operated, only the incident light in the form of emitted light irradiated from the light projector 70 and reflected light reflected from the pattern plate 250 exists therein. At this time, the light emitted from the light projector 70 is a bar with the tip case 14 including the optical member 60 removed from the three-dimensional scanner 1, and is directed to a pattern plate 250 to be described later without refraction. can be directly investigated.
  • FIGS. 3 to 6 An embodiment 100A of the calibration cradle for a three-dimensional scanner according to the present invention, as shown in FIGS. 3 to 6 , the moving case 120 is linearly moved in the vertical direction with respect to the fixed case 110, By changing the relative distance between the dimension scanner 1 and the pattern plate 250 to be described later and at the same time rotating the pattern plate 250 to be described later arranged to have a predetermined inclination, one pattern plate 250 This is an embodiment implemented so that calibration is performed more quickly using
  • FIGS. 7 to 10 another embodiment 100B of the calibration cradle for a three-dimensional scanner according to the present invention referenced in FIGS. 7 to 10 is a moving case while fixing the pattern plate 250 to the inside of the fixed case 110 .
  • 120 is an embodiment implemented to perform calibration while simultaneously moving relative rotation and vertical direction with respect to the fixed case 110 . This will be described in more detail later.
  • an embodiment 100A of the calibration cradle for a three-dimensional scanner according to the present invention is provided in the fixed case 110, as shown in FIGS. 3 to 6, the three-dimensional scanner (1)
  • It may further include a moving driving unit 205 to provide.
  • the moving driving unit 205 may serve to provide a driving force to move at least one of the moving case 120 and the pattern plate 250 .
  • a predetermined pattern (not marked) is printed or can be provided.
  • Such a pattern plate 250 may be disposed to be inclined on the upper surface of the installation block 240 in which the upper surface portion is inclined at a predetermined angle.
  • the inclination angle of the pattern plate 250 may be set to be 40 degrees or more and less than 50 degrees based on the vertical direction in which the optical axis is formed.
  • each pattern formed on the pattern plate 250 has the same depth information (or height information) on the same surface when the pattern plate 250 is provided at right angles (ie, 90 degrees) with respect to the vertical direction of the optical axis.
  • the calibration effect is increased by arranging the pattern plate 250 inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction of the optical axis.
  • the moving driving unit 205 includes, as shown in FIG. 6 , a case moving unit 205A for moving the moving case 120 up and down, and a pattern moving unit 205B for rotating the pattern plate 250 . may include.
  • the case moving unit 205A may include a case driving motor 160 , and at least one of the shaft bearing unit 151 and the panel guide unit 170 .
  • the case driving motor 160 is provided in a horizontal direction to be connected to the moving case 120 inside the moving case 120 , and the moving panel 150 is provided in the horizontal direction.
  • a rotating shaft 161 may be provided to vertically penetrate through the .
  • the shaft bearing part 151 is interposed so that the rotating shaft of the case driving motor 160 passes through the through part of the moving panel 150 , and a spiral groove formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft 161 of the case driving motor 160 . (not shown) may be fitted.
  • the panel guide unit 170 is disposed to vertically penetrate the moving panel 150 , and may guide the vertical movement of the moving panel 150 .
  • the moving panel 150 provided in the moving case 120 except for the optical paths of the emitted light and the incident light of the three-dimensional scanner 1 described above, the fixed case 120 and the inner space forming the horizontal It may be provided to completely partition in the direction.
  • the above-described optical path is positioned on the optical axis for performing calibration, and for this purpose, the optical path hole 159 may be formed to penetrate vertically in the moving panel 150 .
  • the at least one panel guide unit 170 may be a guide rod having a lower end fixed to the fixed case 110 side and an upper end penetrating through the moving panel 150 to be exposed upward.
  • a guide bush 153 is interposed between the panel guide unit 170 and the penetrating portion of the moving panel 150 to minimize frictional force during vertical movement of the moving panel 150 .
  • each of the stopping nuts 180 may be fixed to the upper end of the panel guide unit 170 .
  • the stopping nut 180 may serve to limit the upper movement distance of the moving panel 150 .
  • the rotating shaft 161 of the case driving motor 160 is not shown in detail in the drawings, but may be provided as a screw rod in which a spiral groove is formed to extend vertically in a certain portion.
  • a bearing ball (not shown) of the shaft bearing part 151 fixed to the through part of the moving panel 150 is meshed with the case driving motor 160 .
  • the moving panel 150 may be linearly moved upwards or downwards according to the rotational direction of the rotating shaft 161 of the .
  • the moving pattern 205B is fixed to the lower portion of the fixed case 110 , and the pattern plate 250 is installed at an angle to the lower portion of the installation block 240 , the rotation shaft 211 .
  • the vertically fixed pattern driving motor 210 may be included. That is, the pattern plate 250 is inclined to one side via the installation block 240 located inside the fixed case 110 , and the pattern driving of the pattern moving unit 205B among the moving driving unit 205 is configured.
  • the motor 210 may rotate about the vertical axis.
  • a rechargeable battery for supplying power to the moving driving unit 205 may be further provided in the inner space of the fixed case 110 , and the rechargeable battery may be charged with power in a wired or wireless manner.
  • the case moving unit 205A of the moving driving unit 205 is configured.
  • the case driving motor 160 is rotated in one direction, the moving panel 150 is linearly moved downward by the interaction between the rotating shaft 161 of the case driving motor 160 and the shaft bearing part 151 3
  • the moving case 120 in which the dimension scanner 1 is inserted and seated is interlocked and moved downward.
  • the pattern plate 250 may be moved by one rotation in an operation in which the rotation shaft 211 of the pattern driving motor 210 of the pattern moving part is rotated in one direction by 360 degrees,
  • the moving case 120 may be linearly moved downward by “d1”.
  • the case driving motor 160 rotating shaft 161 is continuously rotated in one direction during the configuration of the case moving part, and the pattern driving motor 210 is operated in the configuration of the pattern moving part.
  • the rotating shaft 211 is rotated 360 degrees in one direction, the moving case 120 may be linearly moved downward by “d2” again.
  • the camera 20 of the 3D scanner 1 may be operated to perform calibration during a stop process of the case moving unit 205A and the moving pattern moving unit 205B among the moving driving units 205 .
  • the stopping process of the case moving unit 205A and the pattern moving unit 205B may be repeatedly performed several times (eg, a total of 9 times) to the completion position including the initial position of the calibration, and the camera 20 and the pattern plate ( 250), more calibration data can be obtained by changing the relative distance and the relative rotation angle.
  • the relative distance (light) between the three-dimensional scanner 1 and the pattern plate 250 according to the case moving part and the pattern moving part. It may be possible to perform calibration based on various data while continuously changing the path distance) and the pattern depth difference of the pattern plate 250 .
  • the moving driving unit 205 be provided separately into the case moving unit 205A and the pattern moving unit 205B, and like the calibration cradle 100B for a 3D scanner according to another embodiment of the present invention to be described later, While the pattern plate 250 is fixed inside the fixed case 110 , the same calibration effect can be achieved by driving only the moving case 120 to rotate relative to the fixed case 110 and move in the vertical direction.
  • FIG. 7 is a state diagram showing a calibration cradle for a 3D scanner according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing a state in which the 3D scanner of FIG. 7 is separated
  • FIG. 9 is a configuration of FIG. A cutaway perspective view and a cross-sectional view to which an example of a moving drive unit is applied
  • FIG. 10 is a cut-away perspective view and a cross-sectional view to which another example of the moving drive unit among the configuration of FIG. 7 is applied.
  • the calibration cradle 100B for a 3D scanner may be rotated by the moving driving unit 205 and moved in the vertical direction as shown in FIGS. 7 to 10 .
  • the moving case 120 may be provided to be in contact with the inner circumferential surface of the fixed case 110 as shown in FIGS. 7 to 10 .
  • the outer circumferential surface of the moving case 120 does not necessarily have to be provided so as to be in contact with the inner circumferential surface of the fixed case 110, and it is also possible that the inner circumferential surface of the moving case 120 is provided so as to be in contact with the outer circumferential surface of the fixed case 110. would take it for granted
  • the moving case 120 is provided to be rotated relative to the fixed case 110 to which the pattern plate 250 is fixed by the moving driving unit 205 and to be moved in the vertical direction at the same time. At this time, it is preferable that the seating part 130 and the pattern plate 250 into which the three-dimensional scanner 1 is inserted and seated so as not to change the optical axis are positioned at the center of rotation of the moving case 120 .
  • the moving driving unit 205 includes a case driving motor 160 having a rotating shaft 161 vertically extending toward the moving case 120 and a rotating shaft 161 of the case driving motor 160, as shown in FIG. 9 . It may include a spur gear 163 provided at the front end and rotated interlockingly, and a spur internal tooth gear 123 integrally formed on the inner circumferential surface of the moving case 120 and meshed with the spur gear 163 .
  • the case driving motor 160 is not necessarily provided inside the fixed case 110 , and as shown in FIG. 9 , the motor case 160C formed to protrude downward of the fixed case 110 . It is provided inside, and it is also possible that the rotating shaft 161 is disposed to be exposed to the inside of the fixed case 110 .
  • the spur gear 163 must continuously transmit the rotational force of the case driving motor 160 while meshing with the spur internal tooth gear 123 , and the moving case 120 is vertically moving with respect to the fixed case 110 . Since the meshing should not be separated, at least the vertical height of the spur internal tooth gear 123 is preferably formed to correspond to the vertical height of the spiral groove 125 formed on the outer peripheral surface of the moving case 120 to be described later.
  • the moving driving unit 205 is a guide member ( 175) may be included.
  • the spiral groove 125 may be provided to surround the moving case 120 in a spiral shape along the outer circumferential surface of the moving case 120 so that the moving case 120 can rotate and vertically move at the same time.
  • the spiral groove 125 is formed on the outer peripheral surface of the moving case 120, the moving case 120 may be grooved in a spiral shape having a predetermined pitch interval to be made at least 3 rotations or more.
  • the guide member 175 may be provided with one or more, for example, may be a guide bolt.
  • a pair is provided to be spaced apart at regular intervals (for example, 180 degrees apart) based on the center of the fixed case 110, and the inner end thereof is provided in a spiral shape. It may be inserted into the spiral groove 125 side.
  • the tip of the guide member 175 is inserted into the spiral groove 125 formed on the outer circumferential surface of the moving case 120 , so the moving The case 120 is rotated along the spiral groove 125 while rotating the 3D scanner 1, and the 3D scanner 1 is moved upward or downward by the entire pitch distance of the spiral groove 125.
  • the relative distance between the and the pattern plate 250 may be changed in a linear direction.
  • the pattern plate 250 is inclined with respect to the upper surface of the installation block 240 fixed inside the fixed case 110, the three-dimensional scanner 1 and the pattern according to the rotation of the moving case 120.
  • the plate 250 may form various imaging plane angles.
  • the rotational speed and the vertical moving speed of the moving case 120 are based on the gear ratio between the spur gear 163 and the spur internal gear 123, assuming that the case driving motor 160 rotates at the same rotational speed. can be determined by This is because the spur gear 163 is provided to be directly connected to the rotation shaft 161 of the case driving motor 160 .
  • the spur gear 163 may be directly connected to the rotation shaft 161 of the case driving motor 160 . That is, the spur gear 163 may be disposed parallel to the rotation shaft 161 of the case driving motor 160 , and may transmit the driving force of the case driving motor 160 to the spur gear 163 in a belt driving manner.
  • the moving driving unit 205 includes a driving pulley 165 provided at the front end of the rotation shaft (not shown) of the case driving motor 160 , and the case driving motor 160 .
  • a spur gear 163 disposed parallel to the rotational shaft, a driven pulley 169 coaxially connected to the rotational shaft of the spur gear 163, and a connecting belt wound around the driving pulley 165 and the driven pulley 169 to rotate meshing ( 167) may be included.
  • the rotational speed and the vertical moving speed of the moving case 120 are primarily between the driving pulley 165 and the driven pulley 169, assuming that the case driving motor 160 rotates at the same rotational speed.
  • the radius ratio and secondarily may be determined by a combination of the gear ratio between the spur gear 163 and the spur internal tooth gear 123 .
  • the moving driving unit 205 referenced in FIG. 10 can obtain a further reduction ratio by the radius ratio between the driving pulley 165 and the driven pulley 169 compared to the moving driving unit 205 referenced in FIG. 9 , adjustment of the reduction ratio This could be easier.
  • the driving pulley 165 , the driven pulley 169 , and the connecting belt 167 may be provided in the form of mutual gear meshing. That is, predetermined gear teeth are formed on the outer peripheral surfaces of the driving pulley 165 and the driven pulley 169 , and the inner peripheral surfaces of the connection belt 167 are meshed with the gear teeth formed on the outer peripheral surfaces of the driving pulley 165 and the driven pulley 169 . Possible inner peripheral gear teeth can be formed.
  • the calibration cradle 100B for a 3D scanner is a moving case 120 and is rotated and vertically moved at the same time. Since it has a structure, as shown in FIG. 9 , the vertical moving sensing unit and the pattern rotation sensing unit may be integrally installed as one sensor unit. In this case, the sensor unit may be applied as either a photo sensor or a Hall sensor.
  • the photo sensor unit to which the photo sensor is applied is fixed to the fixed case 110 , the photo sensor 200 fixed to the lower portion of one side of the rotating radius of the moving case 120 , and the moving case 120 to interact with the photo sensor 200 . ) may be provided to include at least one detection lead 200a provided on the rotation radius.
  • the three-dimensional scanner 1 and the pattern plate 250 through the relative distance and rotation angle value of the moving case 120 with respect to the fixed case 110 measured between the photo sensor 200 and the detection lead 200a.
  • the relative distance and rotation angle values can be calculated.
  • the case driving motor 160 may be provided as a stepping motor as described above.
  • the sensor unit integratedly installed to perform the functions of the vertical moving sensing unit and the pattern rotation sensing unit Only the relative distance or initial position between the three-dimensional scanner 1 and the pattern plate 250 is measured, and the rotation angle value may be measurable from a preset pulse value of the case driving motor 160 provided as a step motor.
  • the camera 20 of the 3D scanner 1 may operate.
  • the stop process after rotation of the 3D scanner 1 is performed several times (eg, a total of 9 times) until the range of the completion position including the initial position of the calibration is performed, and the operation of the camera 20 for performing the calibration Also, it may be performed the same number of times.
  • FIG. 11 is a perspective view and a cross-sectional view illustrating an example of a linear reciprocating design of a calibration cradle for a three-dimensional scanner according to an embodiment of the present invention.
  • the calibration cradle 100B is illustrated in FIG. 11 , the calibration cradle 100A may also be applied.
  • the three-dimensional scanner 1 in which calibration is performed using a calibration cradle for a three-dimensional scanner according to an embodiment of the present invention is, as described above, of the body case 10 with the tip case 14 removed. Calibration is performed after at least a portion is inserted into the moving case 120 .
  • the tip case 14 may be manufactured in various specifications of various lengths, and in this case, it is preferable to set the initial position of the 3D scanner 1 differently for performing calibration.
  • the distance between the camera 20 and the optical member 60 in the tip case 14 is defined as “A”, and the optical member 60 and the measurement target object are defined as “A”.
  • the distance between them can be defined as "B”.
  • the scan error distance C may be set based on the distance B between the optical member 60 and the measurement target object.
  • the distance D between the camera 20 and the pattern plate 250 is, the camera 20 and the optical member 60 ), preferably set within a range of values obtained by adding half (C/2) of the scan error distance to the distance (B) between the optical member 60 and the measurement target in a state including the distance (A) between the .
  • the distance D between the camera 20 and the pattern plate 250 may be a minimum distance equal to the distance A between the camera 20 and the optical member 60, and the camera 20 and the optical
  • the maximum distance may be the sum of the distance A between the members 60, the distance B between the optical member 60 and the measurement target, and half (C/2) of the scan error distance. Accordingly, when performing calibration, the initial position and the final position of the 3D scanner 1 may be set in consideration of the minimum distance and the maximum distance. In addition, the vertical movement area of the 3D scanner 1 for performing calibration may be between the initial position and the final position.
  • the initial position of the three-dimensional scanner 1 for performing calibration is different depending on the distance A between the camera 20 and the optical member 60 of the tip case 14 provided with various specifications. You need to set
  • the first tip case 14 is applied as the calibration cradle of the present invention.
  • Both the 3D scanner 1 to be applied and the 3D scanner 1 to which the second tip case 14 is to be applied may be calibrated.
  • the distance between the pattern plate 250 and the camera 20 is greater than when the second tip case 14 is applied.
  • the initial position of the 3D scanner 1 may be set to be closer.
  • the distance between the pattern plate 250 and the camera 20 is greater than when the first tip case 14 is applied.
  • the initial position of the three-dimensional scanner 1 may be set to be further away.
  • the present invention provides a calibration cradle for a 3D scanner, which is provided to automatically move a pattern plate when the 3D scanner is inserted and seated in order to perform more accurate calibration of the 3D scanner and improve user convenience.

Abstract

본 발명은 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 관한 것으로서, 특히, 내부 공간이 형성된 고정 케이스, 상기 고정 케이스의 내부에 구비되고, 카메라를 포함하는 3차원 스캐너를 보정하기 위하여 마련된 패턴 플레이트, 상기 카메라가 상기 패턴 플레이트를 향하도록 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되고, 상기 3차원 스캐너가 회전 이동 및 상하 이동 중 적어도 하나로 이동할 수 있도록 움직이는 무빙 케이스 및 상기 무빙 케이스 및 상기 패턴 플레이트 중 적어도 하나를 이동시키도록 구동력을 제공하는 무빙 구동부를 포함함으로써, 캘리브레이션의 신뢰도 및 사용자 편의성을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들
본 발명은 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(CALIBRATION CRADLE FOR THREE DIMENSIONAL SCANNER)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 스캐너의 캘리브레이션 정확도를 향상시키고, 캘리브레이션 수행 시 사용자 편의성을 향상시킬 수 있는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들에 관한 것이다.
구강 스캐너는, 일련의 스캐닝 시퀀스(Scanning Sequence)를 통해 대상 물체에 대한 다수의 광학 이미지를 획득하고, 이들을 이용하여 대상 물체에 대한 3차원 모델 데이터를 생성하는 3차원 스캐너의 일종이다. 구강 스캐너는 이러한 3차원 스캐너 중에서 신체 일부, 특히 치아와 잇몸 등 구강 내부의 구조물에 대한 일련의 광학 이미지를 획득하기에 적합하도록 구성된 장치를 말한다.
여기서, 구강 스캐너는, 위생상의 목적으로 구강 스캐너의 일부(예컨대 반사 부재가 구비된 프로브 팁 또는 팁 케이스)를 교체 사용 가능하도록 구비될 수 있다.
정확한 3차원 모델 데이터 획득을 위해서는 구강 스캐너에 대한 오차 보정 작업, 즉 캘리브레이션(calibration)이 수시로 요구된다. 이와 같은 이유로 구강 스캐너에는 별도의 액세서리(accessory)로 캘리브레이션 툴(tool)이 제공되는 것이 일반적이다.
그러나, 종래의 구강 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 광학 부재에 의하여 반전 현상이 발생하기 때문에 캘리브레이션의 정확도가 저하되는 문제점이 있다. 아울러, 프로브 팁(또는 팁 케이스)의 광학 부재에 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 크래들을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은, 3차원 스캐너의 보다 정확한 캘리브레이션 수행 및 사용자 편의성을 향상시키기 위해 3차원 스캐너가 삽입 및 안착되면 자동으로 패턴 플레이트가 이동되도록 구비되는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 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, 내부 공간이 형성된 고정 케이스, 상기 고정 케이스의 내부에 구비되고, 카메라를 포함하는 3차원 스캐너를 보정하기 위하여 마련된 패턴 플레이트, 상기 카메라가 상기 패턴 플레이트를 향하도록 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되고, 상기 3차원 스캐너가 회전 이동 및 상하 이동 중 적어도 하나가 이동하도록 움직이는 무빙 케이스 및 상기 무빙 케이스 및 상기 패턴 플레이트 중 적어도 하나를 이동시키도록 구동력을 제공하는 무빙 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 상하 이동되고, 상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 배치되며, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전되고, 상기 무빙 케이스 또는 상기 패턴 플레이트가 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트의 회전축 사이의 각도는 유지될 수 있다.
또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 무빙 케이스를 상하 이동시키는 케이스 무빙부 및 상기 패턴 플레이트를 회전 이동시키는 패턴 무빙부를 포함하고, 상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부가 정지하면, 캘리브레이션 수행을 위한 상기 카메라가 작동하고, 상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부 중 적어도 하나가 이동할 수 있다.
또한, 상기 케이스 무빙부는, 상기 무빙 케이스의 내부에 상기 무빙 케이스와 연결되도록 수평 방향으로 구비된 무빙 패널을 관통하는 케이스 구동 모터, 및 상기 무빙 패널의 상하 이동을 가이드하는 적어도 하나의 패널 가이드부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정 케이스의 내부에는, 상기 무빙 케이스의 상하 이동을 감지하는 상하 무빙 감지부 및 상기 패턴 플레이트의 회전을 감지하는 패턴 회전 감지부 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있다.
또한, 상기 무빙 케이스의 상면부에는 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 안착되는 안착부가 구비되고, 상기 안착부에 인접하는 상기 무빙 케이스에는 상기 3차원 스캐너의 안착을 감지하는 마운팅 센서가 구비될 수 있다.
또한, 상기 마운팅 센서는, 상기 안착부를 통하여 삽입되는 상기 3차원 스캐너에 접촉되는 택트 스위치 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전 이동 및 상하 이동되고, 상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 배치 고정될 수 있다.
또한, 상기 무빙 케이스가 회전 이동 및 상하 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트 사이의 각도는 유지될 수 있다.
또한, 상기 무빙 케이스는 상기 고정 케이스의 내주면에 접하도록 내측에 구비되고, 상기 무빙 구동부는, 상기 무빙 케이스를 향하여 수직 연장된 회전축을 가지는 케이스 구동 모터 및 상기 고정 케이스를 관통하여 상기 무빙 케이스의 외주면에 형성된 나선 홈에 선단부가 삽입되어 상기 무빙 케이스의 회전 이동을 가이드하는 가이드 부재를 포함하고, 상기 나선 홈은, 상기 무빙 케이스가 회전 이동과 상하 이동을 동시에 할 수 있도록 상기 무빙 케이스의 외주면을 따라 나선 형태로 둘러싸도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 케이스 구동 모터의 회전축에 연결되어 연동 회전되는 스퍼 기어 및 상기 무빙 케이스의 내주면에 형성되고, 상기 스퍼 기어와 치합되는 스퍼 내치 기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스퍼 내치 기어는, 상기 무빙 케이스의 내주면에 형성되되, 상기 나선 홈의 상하 높이에 대응되는 상하 높이를 가질 수 있다.
또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 케이스 구동 모터의 회전축 선단에 구비된 구동 풀리, 상기 케이스 구동 모터의 회전축과 평행되게 배치된 스퍼 기어, 상기 스퍼 기어의 회전축과 동축으로 연결된 종동 풀리 및 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리에 감겨 치합 회전되는 연결 벨트를 포함하며, 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리 및 상기 연결 벨트는, 상호 기어 치합되는 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 무빙 구동부는, 상기 고정 케이스에 구비된 충전형 배터리로부터 전원을 공급받아 작동되고, 상기 충전형 배터리는, 무선 또는 유선으로 충전 가능할 수 있다.
또한, 상기 3차원 스캐너는 광이 출사되는 광 프로젝터를 포함하고, 상기 광 프로젝터로부터 출사된 광은 굴절없이 상기 패턴 플레이트로 직접 조사될 수 있다.
또한, 상기 무빙 케이스에 상기 3차원 스캐너가 삽입될 때, 상기 광을 굴절시키는 광학 부재가 포함된 팁 케이스가 제거된 상태로 삽입될 경우, 캘리브레이션 수행을 위한 상기 3차원 스캐너의 초기 위치는, 상기 카메라와 상기 제거된 팁 케이스의 상기 광학 부재 사이의 거리에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 실시예들에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 환자의 구강 내로 유입되는 팁 케이스 부위를 3차원 스캐너로부터 탈거한 후 캘리브레이션 크래들을 통해 캘리브레이션을 수행함으로써 이물질 및 광학 부재에 의한 캘리브레이션의 정확도 저하를 방지할 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 캘리브레이션을 위해 제거된 3차원 스캐너의 광학 부재와 측정 대상 물체 사이의 이격거리를 고려한 패턴 플레이트의 직선 왕복 이동 거리를 설정함으로써 캘리브레이션 신뢰도를 향상시키는 효과를 가진다.
셋째, 크래들 본체에 3차원 스캐너가 삽입 및 안착되면 상대적으로 패턴 플레이트가 직선 왕복 이동 및/또는 회전 이동되도록 구비됨으로서 사용자 편의성을 향상시키는 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 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고,
도 4는 도 3의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 작용 효과를 나타낸 단면도이고,
도 6은 도 3의 절개 사시도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고,
도 8은 도 7의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며,
도 9는 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 일예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이고,
도 10은 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 다른 예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 직선 왕복 이동 설계의 일예를 나타낸 사시도 및 단면도이다.
<부호의 설명>
1: 3차원 스캐너 18: 연결 블록
100A,100B: 캘리브레이션 크래들 110: 고정 케이스
120: 무빙 케이스 130: 안착부
140: 마운팅 센서 150: 무빙 패널
160: 케이스 구동 모터 170: 패널 가이드부
180: 스토핑 너트 190: 가이드 부시
200: 상하 무빙 감지부 205: 무빙 구동부
205A: 케이스 무빙부 205B: 패턴 무빙부
210: 패턴 회전 감지부 240: 설치 블록
250: 패턴 플레이트
이하, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 실시예들을 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, 도면에 도시되지 않았으나, 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 광'을 의미하고, 본체 케이스(10) 내부에서 개구부(16)를 통해 출사되는 광은 '출사 광'으로써, 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 캘리브레이션 크래들(100)의 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 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고, 도 4는 도 3의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 작용 효과를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 3의 절개 사시도이다.
본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 3차원 스캐너 전용 캘리브레이션 크래들에 관한 것이다. 특히, 본 실시예에서의 캘리브레이션 크래들(100A)을 통해 캘리브레이션이 수행되는 3차원 스캐너(1)는, 사용자에 의하여 자유롭게 휴대 가능하고, 환자의 구강 내부로 팁 케이스(14)의 전단부가 삽입되어 팁 케이스(14)의 내부에 구비된 광학 부재(60)를 통하여 스캐닝을 수행하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상술한 3차원 스캐너(1)의 일 예에 있어서 광학 부재(60)는 환자의 좁은 구강 내부를 용이하게 스캐닝하기 위해서, 광 프로젝터(70)에 의한 출사 광과 이로부터 반사되는 반사 광 형태의 입사 광을 굴절시켜 용이하게 스캐닝이 가능하도록 구비된 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 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 광학 부재(60)의 부정적 영향을 최소화하기 위하여, 광학 부재(60)가 포함된 팁 케이스(14)가 분리된 상태의 3차원 스캐너(1)만을 위한 전용 크래들(100A)을 제공한다.
본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 내부 공간이 형성된 고정 케이스(110)와, 고정 케이스(110)의 상부에 결합되되, 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 또는 상하 방향으로 이동되도록 구비되고, 고정 케이스(110)와의 사이에 암실을 형성하는 무빙 케이스(120)를 포함한다.
여기서, 무빙 케이스(120)의 상부에는, 광학 부재(60)를 포함하는 팁 케이스(14)가 제거된 상태의 3차원 스캐너(1)의 전단부(보다 상세하게는, 팁 케이스(14)가 끼워지는 부분)가 삽입되는 안착부(130)가 마련될 수 있다.
안착부(130)는, 무빙 케이스(120)가 형성하는 내부 공간과 외부 공간을 연통시키도록 구비되고, 3차원 스캐너(1)가 무빙 케이스(120)의 상부에 상하 수직되게 캘리브레이션 수행 과정 동안 흔들림이 없이 안정적으로 거치되도록 하는 역할을 수행한다. 그러므로, 안착부(130)는, 3차원 스캐너(1)의 하단에 구비된 연결 블록(18)이 견고하게 형합되는 형상으로 형성됨이 바람직하다.
연결 블록(18)은, 팁 케이스(14)가 탈거되면 본체 케이스(10)의 하단으로 소정 길이 돌출되게 노출될 수 있다. 여기서, 안착부(130)는, 본체 케이스(10)의 하단으로 돌출된 연결 블록(18)이 수용 가능한 형상으로 형성되는 것이다.
아울러, 도면에 도시되지 않았으나, 안착부(130)에는 연결 블록(18)의 삽입 위치를 설정하기 위한 삽입 설정 돌기가 돌출되게 형성될 수 있다. 삽입 설정 돌기는, 안착부(130)의 내부에 리브(rib) 형태로 돌출 형성된 것으로서, 여하한 형상으로 돌출 형성되어도 무방하나, 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)이 안착부(130)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 하단에는, 안착부(130)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 있다.
3차원 스캐너(1)는, 본체 케이스(10)의 하단에 형성된 삽입 설정 홈과 안착부(130)에 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(100A)에 형성된 삽입 설정 돌기의 위치를 식별하여 정확한 위치에 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)을 삽입 및 안착 결합시킬 수 있고, 캘리브레이션이 수행되는 과정 동안 3차원 스캐너(1)가 안정적으로 광축이 유지되도록 수직 지지될 수 있다. 3차원 스캐너(1)의 안정적인 수직 유지를 통한 광축 유지는, 캘리브레이션의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 무빙 케이스(120) 또는 패턴 플레이트(250)가 상하로 이동되는 과정 동안 상술한 광축은 유지된다. 보다 구체적으로, 무빙 케이스(120) 또는 후술하는 패턴 플레이트(250)가 이동하는 동안 3차원 스캐너(1)에서 패턴 플레이트(250)로 조사되는 광의 광축과, 패턴 플레이트(250) 또는 패턴 플레이트(250)의 회전축 사이의 각도는 유지될 수 있다.
3차원 스캐너(1)가 삽입 안착되는 안착부(130)는, 후술하는 무빙 구동부(205)의 위치 또는 무빙 케이스(120)의 무빙 방식에 따라 무빙 케이스(120)의 중심으로부터 이격되는 부위에 위치될 수 있다.
한편, 안착부(130)에 인접하는 무빙 케이스(120)의 내부에는 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착을 감지하는 마운팅 센서(도 6의 도면부호 140 참조)가 더 구비될 수 있다.
마운팅 센서(140)는, 택트 스위치(tact switch) 형태로 구비되어, 안착부(130)를 통하여 삽입되는 3차원 스캐너(1)의 연결 블록(18)이 접촉되는 경우 전기적인 신호가 스위칭될 수 있다. 이를 위해, 마운팅 센서(140)는, 무빙 케이스(120)의 내부 중 안착부(130)가 인접한 부위에 설치됨이 바람직하다.
마운팅 센서(140)를 통해 3차원 스캐너(1)의 삽입 안착이 감지되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)의 작동을 준비(stand-by)시킴과 아울러, 준비 상태에서 소정의 시간이 경과되면 자동으로 캘리브레이션이 수행될 수 있다.
아울러, 고정 케이스(110) 또는 무빙 케이스(120)의 내부에는, 도면에 도시되지 않았으나, 소정의 광을 감지하는 조도 센서가 더 구비될 수 있다. 조도 센서는, 암실을 형성하는 내부 공간으로 3차원 스캐너(1)가 동작하여 광 프로젝터(70)로부터 소정의 광이 조사된 경우 이를 감지하여 후술하는 무빙 구동부(205)의 작동이 가능한 시점을 결정하는 기준을 제시할 수 있다.
한편, 고정 케이스(110)에는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)의 상하 이동을 감지하는 상하 무빙 감지부(도 6의 도면부호 200 참조)와, 패턴 플레이트(250)의 회전을 감지하는 패턴 회전 감지부(도 6의 도면부호 213 참조) 중 적어도 하나가 구비될 수 있다. 패턴 회전 감지부가 구비되지 않는 경우는, 패턴 구동 모터(210)가 스텝 모터(stepping motor)로 구비된 경우일 수 있다. 즉, 스텝 모터는 펄스에 따라 설정된 양만큼 회전되도록 구비되는 바, 별도의 패턴 회전 감지부를 요하지 않는다. 스텝 모터로 구비된 패턴 구동 모터(210)의 작동에 의하여 3차원 스캐너(1)가 회전 후 정지할 경우 3차원 스캐너(1)의 카메라(20)가 작동할 수 있다. 여기서, 3차원 스캐너(1)의 회전 후 정지 과정은 캘리브레이션 초기 위치를 포함하여 완료 위치의 범위에 이르기까지 여러 번 수행(일 예로, 총 9번)되고, 캘리브레이션 수행을 위한 카메라(20)의 동작 또한 동일한 횟수로 이루어질 수 있다.
상하 무빙 감지부는, 고정된 상태의 고정 케이스(110)의 내부 공간에 구비되어 케이스 구동 모터(160)의 작동에 의해 상하 이동되는 무빙 케이스(120)의 고정 케이스(110)에 대한 상대 거리를 감지하는 역할을 수행한다. 또한, 패턴 회전 감지부는, 고정된 상태의 고정 케이스(110)의 내부 공간에 구비되어 패턴 구동 모터(210)의 작동에 의해 축 회전되는 패턴 플레이트(250)의 회전을 감지하는 역할을 수행한다.
이와 같은 기능을 수행하는 상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부를 통해 획득한 무빙 케이스(120)와 패턴 플레이트(250)의 위치 정보에 의해, 캘리브레이션 수행 시의 초기 위치로 복원되었는지 여부를 확인할 수 있다.
상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부는, 포토 센서(photo sensor)부 및 홀 센서(hall sensor)부 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상하 무빙 감지부가 포토 센서부일 경우, 도 6에 참조된 바와 같이, 포토 센서부는 고정 케이스(110)의 바닥면에 고정된 포토 센서(200)와, 무빙 케이스(120)의 내부에 수평 방향으로 구비된 무빙 패널(150)의 하부면에 구비된 검출 리드(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 패턴 회전 감지부가 포토 센서부일 경우, 도 6에 참조된 바와 같이, 포토 센서부는 고정 케이스(110) 중 패턴 플레이트(250)의 일측에 고정된 포토 센서(213)(3D에 포토 센서와 비슷한 구성이 있어 도해되어 있어 그대로 패턴 회전 감지부로 채용하여 도해함)와, 패턴 플레이트(250)와 연동하여 이동되도록 구비된 검출 리드(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 검출 리드는, 패턴 플레이트(250)가 경사지게 설치된 설치 블록(240)의 외주면 일부에 고정되어 패턴 플레이트(250)와 연동 회전될 수 있다.
마찬가지로, 상하 무빙 감지부(200)가 홀 센서부일 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 홀 센서부는, 고정 케이스(110)의 바닥면에 고정된 홀 센서와, 무빙 케이스(120)의 무빙 패널(150)의 하부면에 구비되어 무빙 케이스(120)와 연동하여 직선 이동되는 검출 마그네트를 포함할 수 있다.
또한, 패턴 회전 감지부가 홀 센서부일 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 홀 센서부는, 고정 케이스(110)에 고정된 홀 센서와, 패턴 플레이트(250)가 설치된 설치 블록(240)의 외주면에 구비된 적어도 하나 이상의 검출 마그네트를 포함할 수 있다.
한편, 고정 케이스(110)와 무빙 케이스(120)는 상호 형합되어 그 내부에 캘리브레이션 수행 과정 동안 외부의 빛이 들어오지 않는 소정의 암실을 형성할 수 있다. 암실이 형성된 상태에서, 3차원 스캐너(1)가 삽입 및 안착된 상태의 무빙 케이스(120)가 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 또는 상하 방향으로 이동하여 후술하는 패턴 플레이트(250)와 3차원 스캐너(1) 사이의 상대 거리를 변화시켜주어 보다 정확한 신뢰도를 가지는 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
고정 케이스(110)와 무빙 케이스(120)가 형성하는 내부 공간에는, 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사 광 및 입사 광의 조사 경로가 구비되고, 특히 출사 광 및 입사 광의 조사 경로는 외부 광의 영향을 미치지 않도록 암실 형태로 구비될 수 있다. 즉, 3차원 스캐너(1) 가 안착부(130)에 삽입 안착되면, 고정 케이스(110)와 무빙 케이스(120)가 형성하는 내부 공간에는 빛이 전혀 없는 암실을 이루고, 캘리브레이션 수행을 위하여 3차원 스캐너(1)의 광 프로젝터(70)가 작동되는 경우, 오로지 광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사 광 및 패턴 플레이트(250)로부터 반사된 반사 광 형태의 입사 광만이 내부에 존재하게 되는 것이다. 이때, 광 프로젝터(70)로부터 출사된 광은, 3차원 스캐너(1)로부터 광학 부재(60)가 포함된 팁 케이스(14)가 제거된 것인 바, 굴절없이 후술하는 패턴 플레이트(250)로 직접 조사될 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)가 고정 케이스(110)에 대하여 상하 방향으로 직선 이동되면서 3차원 스캐너(1)와 후술하는 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리를 변화시킴과 동시에, 소정의 경사도를 가지도록 배치된 후술하는 패턴 플레이트(250)를 축 회전시킴으로써, 하나의 패턴 플레이트(250)를 이용하여 보다 신속하게 캘리브레이션이 수행되도록 구현된 실시예이다.
참고로, 도 7 내지 도 10에 참조된 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 다른 실시예(100B)는, 패턴 플레이트(250)를 고정 케이스(110)의 내부에 고정시킨 채로, 무빙 케이스(120)를 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 및 상하 방향으로 동시에 이동시키면서 캘리브레이션을 수행하도록 구현된 실시예인 점에서 차이가 있다. 이에 대해서는, 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 내부에 구비되고, 3차원 스캐너(1)를 스캐닝 보정하기 위한 캘리브레이팅 패턴 플레이트(이하, '패턴 플레이트'라 약칭함)(250)와 무빙 케이스(120)를 고정 케이스(110) 각각에 대하여 상대 회전 또는 상하 방향으로 이동시키도록 소정의 구동력을 제공하는 무빙 구동부(205)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 무빙 구동부(205)는, 무빙 케이스(120) 및 패턴 플레이트(250) 중 적어도 하나가 이동하도록 구동력을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
패턴 플레이트(250)의 외측면에는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 3차원 스캐너(1)에 의한 스캐닝을 통해 캘리브레이션 데이터를 획득할 수 있도록 소정의 패턴(도면부호 미표기)이 인쇄 또는 구비될 수 있다. 이와 같은 패턴 플레이트(250)는, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 상면부가 소정각도로 경사지게 형성된 설치 블록(240)의 상면에 경사지게 배치될 수 있다. 패턴 플레이트(250)의 경사 각도는, 광축이 형성된 수직 방향을 기준으로 40도 이상 50도 미만이 되도록 설정될 수 있다. 이는 패턴 플레이트(250)가 광축의 수직 방향을 기준으로 직교(즉, 90도)로 구비된 경우 패턴 플레이트(250)에 형성된 각 패턴들이 동일한 면에 대한 동일한 깊이 정보(또는 높이 정보)를 가지는 단점이 있는 바, 본 발명의 실시예들에서는, 패턴 플레이트(250)를 광축의 수직 방향에 대하여 소정 각도로 경사 배치함으로써 캘리브레이션 효과를 증대시키도록 하기 위함이다.
여기서, 무빙 구동부(205)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)를 상하 방향 이동시키는 케이스 무빙부(205A)와, 패턴 플레이트(250)를 회전 이동시키는 패턴 무빙부(205B)를 포함할 수 있다.
케이스 무빙부(205A)는, 케이스 구동 모터(160)와, 축 베어링부(151) 및 패널 가이드부(170) 중 적어도 어느 하나의 구성을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 케이스 구동 모터(160)는, 무빙 케이스(120)의 내부에 무빙 케이스(120)와 연결되도록 수평 방향으로 구비된 무빙 패널(150)을 수직되게 관통하도록 회전축(161)이 구비될 수 있다. 아울러, 축 베어링부(151)는, 무빙 패널(150)의 관통부에 케이스 구동 모터(160)의 회전축이 관통하도록 개재되고, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)의 외주면에 형성된 나선홈(미도시)에 치합될 수 있다. 또한, 패널 가이드부(170)는, 무빙 패널(150)을 수직되게 관통하도록 배치되고, 무빙 패널(150)의 상하 이동을 가이드할 수 있다.
여기서, 무빙 케이스(120)에 구비된 무빙 패널(150)은, 상술한 3차원 스캐너(1)의 출사 광 및 입사 광의 광 경로를 제외하고는, 고정 케이스(120)와 형성하는 내부 공간을 수평 방향으로 완전히 구획하도록 구비될 수 있다. 상술한 광 경로는 캘리브레이션 수행을 위한 광축 상에 위치되는 것으로서, 이를 위하여 무빙 패널(150)에는 광 경로홀(159)이 상하로 관통되게 형성될 수 있다.
적어도 하나의 패널 가이드부(170)는, 하단부가 고정 케이스(110) 측에 고정되고 상단부가 무빙 패널(150)을 관통하여 상측으로 노출되도록 구비된 가이드 봉일 수 있다.
패널 가이드부(170)와 무빙 패널(150)의 관통부 사이에는 가이드 부시(153)가 개재되어, 무빙 패널(150)의 상하 무빙 시 마찰력을 최소화할 수 있다.
아울러, 패널 가이드부(170)의 상단에는 각각 스토핑 너트(180)가 고정될 수 있다. 스토핑 너트(180)는, 무빙 패널(150)의 상부 이동 거리를 제한하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)은, 도면에 상세하게 도시되지 않았으나, 나선홈이 일정부분 상하로 연장 형성된 스크류봉으로 구비될 수 있다. 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)에 형성된 나선홈에는, 무빙 패널(150)의 관통부에 고정된 축 베어링부(151)의 베어링 볼(미도시)이 치합되어 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161) 회전 방향에 따라 무빙 패널(150)이 상부 또는 하부로 직선 이동될 수 있다.
패턴 무빙부(205B)는, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 하부에 고정되고, 패턴 플레이트(250)가 경사지게 설치된 설치 블록(240)의 하부에 회전축(211)이 수직되게 고정된 패턴 구동 모터(210)를 포함할 수 있다. 즉, 패턴 플레이트(250)는, 고정 케이스(110)의 내부에 위치된 설치 블록(240)을 매개로 일측으로 경사지게 배치되고, 무빙 구동부(205)의 구성 중 패턴 무빙부(205B)의 패턴 구동 모터(210)에 의하여 상하 축을 중심으로 회전 이동될 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 고정 케이스(110)의 내부 공간에는 무빙 구동부(205)에 전원을 공급하는 충전형 배터리가 더 구비될 수 있고, 충전형 배터리는 유선 또는 무선 방식으로 전원이 충전될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 일 실시예(100A)의 휴대성 및 사용성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)의 작동 과정을 첨부된 도면(특히, 도 5)을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 3차원 스캐너(1)의 위치는 캘리브레이션 수행 초기 위치에 이미 설정되어 위치된 것으로 간주하여 설명한다.
먼저, 도 5의 (a)에 참조된 바와 같이, 3차원 스캐너(1)가 무빙 케이스(120)의 상부에 삽입 및 안착된 후, 무빙 구동부(205)의 구성 중 케이스 무빙부(205A)의 케이스 구동 모터(160)를 일 방향으로 회전 동작시키면, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)과 축 베어링부(151) 사이의 상호 작용에 의하여 무빙 패널(150)이 하방으로 직선 이동되면서 3차원 스캐너(1)가 삽입 안착된 무빙 케이스(120)가 연동하여 하방으로 이동된다.
이때, 도 5의 (b)에 참조된 바와 같이, 패턴 플레이트(250)는 패턴 무빙부의 패턴 구동 모터(210)의 회전축(211)이 360도 일방향으로 회전되는 동작으로 1회전 이동될 수 있고, 무빙 케이스(120)는 하방으로 "d1" 만큼 직선 이동될 수 있다.
그리고, 도 5의 (c)에 참조된 바와 같이, 케이스 무빙부의 구성 중 케이스 구동 모터(160) 회전축(161)을 계속적으로 일 방향 회전 동작시키고, 패턴 무빙부의 구성 중 패턴 구동 모터(210)의 회전축(211)을 360도 일방향으로 1회전시키면, 무빙 케이스(120)는 다시 하방으로 "d2" 만큼 직선 이동될 수 있다.
여기서, 3차원 스캐너(1)의 카메라(20)는, 무빙 구동부(205) 중 케이스 무빙부(205A) 및 패턴 무빙부(205B)의 정지 과정 동안 캘리브레이션 수행을 위하여 작동될 수 있다. 이러한 케이스 무빙부(205A) 및 패턴 무빙부(205B)의 정지 과정은 캘리브레이션 초기 위치를 포함하여 완료 위치까지 여러번 반복 수행(일 예로, 총 9번)될 수 있고, 카메라(20)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리 및 상대 회전각의 변경을 통해 보다 많은 캘리브레이션 데이터를 획득할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)에 따르면, 케이스 무빙부 및 패턴 무빙부에 따른 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리(광 경로 거리) 및 패턴 플레이트(250)의 패턴 심도 차이를 연속적으로 변화시키면서 다양한 데이터에 근거한 캘리브레이션 수행이 가능할 수 있다.
그러나, 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리(광 경로 거리) 및 패턴 플레이트(250)의 패턴 심도를 변화시킴에 있어서, 반드시 상술한 일 실시예(100A)와 같이, 무빙 구동부(205)가 케이스 무빙부(205A) 및 패턴 무빙부(205B)로 분리되어 구비될 필요는 없고, 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)과 같이, 패턴 플레이트(250)는 고정 케이스(110)의 내부에 고정시킨 채로, 무빙 케이스(120)만을 고정 케이스(110)에 대하여 상대 회전 및 상하 방향 이동되도록 구동시킴으로써 동일한 캘리브레이션 효과를 달성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 나타낸 사용 상태도이고, 도 8은 도 7의 3차원 스캐너가 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며, 도 9는 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 일예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이고, 도 10은 도 7의 구성 중 무빙 구동부의 다른 예가 적용된 절개 사시도 및 단면도이다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)을 상세하게 설명하되, 이미 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)과 비교하여 중복되는 구성의 설명은 생략하고 차이점이 있는 구성을 위주로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)은, 도 7 내지 도 10에 참조된 바와 같이, 무빙 구동부(205)에 의하여 회전됨과 아울러 상하 방향으로 이동될 수 있다.
여기서, 무빙 케이스(120)는, 도 7 내지 도 10에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 내주면에 접하도록 구비될 수 있다. 그러나, 반드시 무빙 케이스(120)의 외주면이 고정 케이스(110)의 내주면에 접하도록 구비되어야 하는 것은 아니고, 무빙 케이스(120)의 내주면이 고정 케이스(110)의 외주면에 접하도록 구비되는 것도 가능함은 당연하다고 할 것이다.
아울러, 무빙 케이스(120)는, 무빙 구동부(205)에 의하여 패턴 플레이트(250)가 고정된 고정 케이스(110)에 대하여 상대적으로 회전됨과 동시에 상하 방향으로 이동되도록 구비된다. 이때, 광축이 변동되지 않도록 3차원 스캐너(1)가 삽입 안착되는 안착부(130) 및 패턴 플레이트(250)는, 무빙 케이스(120)의 회전 중심 부분에 위치됨이 바람직하다.
무빙 구동부(205)는, 도 9에 참조된 바와 같이, 무빙 케이스(120)를 향하여 수직 연장된 회전축(161)을 가지는 케이스 구동 모터(160)와, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161) 선단에 구비되어 연동 회전되는 스퍼 기어(163)와, 무빙 케이스(120)의 내주면에 일체로 형성되고, 스퍼 기어(163)가 치합되는 스퍼 내치 기어(123)를 포함할 수 있다.
여기서, 케이스 구동 모터(160)는, 반드시 고정 케이스(110)의 내부에 구비되어야 하는 것은 아니고, 도 9에 참조된 바와 같이, 고정 케이스(110)의 하방으로 돌출되게 형성된 모터 케이스(160C)의 내부에 구비되고, 그 회전축(161)이 고정 케이스(110)의 내부로 노출되게 배치되는 것도 가능하다.
스퍼 기어(163)가 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)의 회전 동작에 따라 회전될 때, 무빙 케이스(120)에 일체로 형성된 스퍼 내치 기어(123)와 치합되면 무빙 케이스(120)가 고정 케이스(110)에 대하여 상대적으로 회전 이동될 수 있다.
이와 같이, 스퍼 기어(163)는 스퍼 내치 기어(123)과 치합되면서 케이스 구동 모터(160)의 회전력을 연속적으로 전달하여야 하는 바, 무빙 케이스(120)가 고정 케이스(110)에 대한 상하 이동 중 그 치합이 분리되지 않아야 하므로, 적어도 스퍼 내치 기어(123)의 상하 높이는 후술하는 무빙 케이스(120)의 외주면에 형성된 나선 홈(125)의 상하 높이에 대응되게 형성됨이 바람직하다.
여기서, 무빙 구동부(205)는, 고정 케이스(110)를 관통하여 무빙 케이스(120)의 외주면에 형성된 나선 홈(125)에 선단부가 삽입되어 무빙 케이스(120)의 회전 이동을 가이드하는 가이드 부재(175)를 포함할 수 있다. 나선 홈(125)은, 무빙 케이스(120)가 회전 이동과 상하 이동을 동시에 할 수 있도록 무빙 케이스(120)의 외주면을 따라 나선 형태로 둘러싸도록 구비될 수 있다. 또한, 나선 홈(125)은, 무빙 케이스(120)의 외주면에 형성되되, 무빙 케이스(120)가 적어도 3회전 이상 이루어지도록 소정의 피치 간격을 가지는 나선 형태로 홈 가공될 수 있다.
가이드 부재(175)는, 한 개 이상 구비될 수 있고, 일예로, 가이드 볼트일 수 있다. 가이드 부재(175)가 복수개로 구비되는 경우, 고정 케이스(110)의 중심을 기준으로 일정 간격(예를 들면, 180도 간격)으로 이격되게 한 쌍이 구비되고, 그 내측 단부는 나선 형태로 구비된 나선 홈(125) 측으로 삽입될 수 있다.
따라서, 무빙 구동부(205)의 작동에 의하여 무빙 케이스(120)가 회전 이동되면, 가이드 부재(175)의 선단부가 무빙 케이스(120)의 외주면에 형성된 나선 홈(125)에 삽입 개재되어 있으므로, 무빙 케이스(120)는, 나선 홈(125)을 따라 회전 이동되면서 3차원 스캐너(1)를 회전시킴과 아울러, 나선 홈(125)의 전체 피치 거리만큼 상부 또는 하부로 이동되면서 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리를 직선 방향 변화시킬 수 있다. 이때, 패턴 플레이트(250)는 고정 케이스(110)의 내부에 고정된 설치 블록(240)의 상면에 대하여 경사지게 배치되어 있는 바, 무빙 케이스(120)의 회전에 따라 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250)는 다양한 촬상면 각도를 형성할 수 있다.
여기서, 무빙 케이스(120)의 회전 속도 및 상하 무빙 속도는, 케이스 구동 모터(160)가 동일한 회전 속도로 회전되는 것을 전제할 때, 스퍼 기어(163)와 스퍼 내치 기어(123) 사이의 기어비에 의하여 결정될 수 있다. 이는, 스퍼 기어(163)가 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)과 직결되도록 구비되기 때문이다.
그러나, 반드시 스퍼 기어(163)가 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)에 직결되어야 할 필요는 없다. 즉, 스퍼 기어(163)는, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(161)과 평행되게 배치되고, 케이스 구동 모터(160)의 구동력을 벨트 구동 방식으로 스퍼 기어(163)에 전달할 수 있다.
보다 상세하게는, 도 10에 참조된 바와 같이, 무빙 구동부(205)는, 케이스 구동 모터(160)의 회전축(미도시) 선단에 구비된 구동 풀리(165)와, 케이스 구동 모터(160)의 회전축과 평행되게 배치된 스퍼 기어(163)와, 스퍼 기어(163)의 회전축과 동축으로 연결된 종동 풀리(169)와, 구동 풀리(165)와 종동 풀리(169)에 감겨 치합 회전되는 연결 벨트(167)를 포함할 수 있다.
이때, 무빙 케이스(120)의 회전 속도 및 상하 무빙 속도는, 케이스 구동 모터(160)가 동일한 회전 속도로 회전되는 것을 전제할 때, 1차적으로 구동 풀리(165)와 종동 풀리(169) 사이의 반경비 및 2차적으로 스퍼 기어(163)와 스퍼 내치 기어(123) 사이의 기어비의 조합에 의하여 결정될 수 있다.
도 10에 참조된 무빙 구동부(205)는 도 9에 참조된 무빙 구동부(205)에 비하여 구동 풀리(165) 및 종동 풀리(169) 사이의 반경비 만큼 더 감속비를 획득할 수 있으므로, 감속비의 조절이 보다 용이할 수 있다.
여기서, 구동 풀리(165)와 종동 풀리(169) 및 연결 벨트(167)는, 상호 기어 치합되는 형태로 구비될 수 있다. 즉, 구동 풀리(165) 및 종동 풀리(169)의 외주면에는 소정의 기어치가 형성되고, 연결 벨트(167)의 내주면에는 구동 풀리(165) 및 종동 풀리(169)의 외주면에 형성된 기어치와 치합 가능한 내주 기어치가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100A)과 비교하여 다른 실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들(100B)은, 무빙 케이스(120)과 회전과 동시에 상하 이동되는 구조를 가지는 바, 도 9에 참조된 바와 같이, 상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부는 하나의 센서부로 통합 설치될 수 있다. 이때, 센서부는, 포토 센서 또는 홀 센서 중 하나로 적용될 수 있다. 포토 센서가 적용된 포토 센서부는, 고정 케이스(110)에 고정되되, 무빙 케이스(120)의 회전 반경 일측 하부에 고정된 포토 센서(200)와, 포토 센서(200)와 상호 작용하도록 무빙 케이스(120)의 상기 회전 반경 상에 구비된 적어도 하나의 검출 리드(200a)를 포함하도록 구비될 수 있다.
따라서, 포토 센서(200)와 검출 리드(200a) 사이에 측정되는 무빙 케이스(120)의 고정 케이스(110)에 대한 상대 거리 및 회전각 값을 통해 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리 및 회전각 값을 산출할 수 있다.
여기서, 케이스 구동 모터(160)는, 상술한 바와 같이 스텝 모터(stepping motor)로 구비될 수 있는 바, 이 경우 상하 무빙 감지부 및 패턴 회전 감지부의 기능을 수행하기 위하여 통합 설치된 센서부에 의해서는 3차원 스캐너(1)와 패턴 플레이트(250) 사이의 상대 거리 또는 초기 위치만을 측정하고, 회전각 값은 스텝 모터로 구비된 케이스 구동 모터(160)의 기 설정된 펄스값으로부터 측정 가능할 것이다. 아울러, 스텝 모터로 구비된 패턴 구동 모터(210)의 작동에 의하여 3차원 스캐너(1)가 회전 후 정지할 경우 3차원 스캐너(1)의 카메라(20)가 작동할 수 있다. 여기서, 3차원 스캐너(1)의 회전 후 정지 과정은 캘리브레이션 초기 위치를 포함하여 완료 위치의 범위에 이르기까지 여러 번 수행(일 예로, 총 9번)되고, 캘리브레이션 수행을 위한 카메라(20)의 동작 또한 동일한 횟수로 이루어질 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 직선 왕복 이동 설계의 일예를 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 11에는 캘리브레이션 크래들(100B)을 도시하였으나, 캘리브레이션 크래들(100A)도 적용될 수 있다.
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 적어도 일부가 무빙 케이스(120)에 삽입된 후 캘리브레이션이 수행된다. 여기서, 팁 케이스(14)는 다양한 길이의 다양한 사양으로 제조될 수 있으며, 이 경우 캘리브레이션 수행을 위한 3차원 스캐너(1)의 초기 위치를 상이하게 설정함이 바람직하다.
보다 상세하게는, 도 11의 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(250) 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 값 범위 내로 설정됨이 바람직하다. 다시 말하면, 카메라(20)와 패턴 플레이트(250) 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, 3차원 스캐너(1)의 초기 위치와 최종 위치는 상기 최소 거리와 상기 최대 거리를 고려하여 설정될 수 있다. 또한, 캘리브레이션 수행을 위한 3차원 스캐너(1)의 상하 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 3차원 스캐너(1)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 경우보다 패턴 플레이트(250)와 카메라(20) 사이의 거리가 더 가깝도록 3차원 스캐너(1)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(250)와 카메라(20) 사이의 거리가 더 멀도록 3차원 스캐너(1) 의 초기 위치가 설정될 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 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.
본 발명은, 3차원 스캐너의 보다 정확한 캘리브레이션 수행 및 사용자 편의성을 향상시키기 위해 3차원 스캐너가 삽입 및 안착되면 자동으로 패턴 플레이트가 이동되도록 구비되는 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들을 제공한다.

Claims (16)

  1. 내부 공간이 형성된 고정 케이스;
    상기 고정 케이스의 내부에 구비되고, 카메라를 포함하는 3차원 스캐너를 보정하기 위하여 마련된 패턴 플레이트;
    상기 카메라가 상기 패턴 플레이트를 향하도록 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 삽입되고, 상기 3차원 스캐너가 회전 이동 및 상하 이동 중 적어도 하나로 이동할 수 있도록 움직이는 무빙 케이스; 및
    상기 무빙 케이스 및 상기 패턴 플레이트 중 적어도 하나가 이동하도록 구동력을 제공하는 무빙 구동부; 를 포함하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 상하 이동되고,
    상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 배치되며, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전 이동되고,
    상기 무빙 케이스 또는 상기 패턴 플레이트가 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트의 회전축 사이의 각도는 유지되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 구동부는,
    상기 무빙 케이스를 상하 이동시키는 케이스 무빙부; 및
    상기 패턴 플레이트를 회전 이동시키는 패턴 무빙부; 를 포함하고,
    상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부가 정지하면, 캘리브레이션 수행을 위한 상기 카메라가 작동하고, 상기 케이스 무빙부 및 상기 패턴 무빙부 중 적어도 하나가 이동하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 케이스 무빙부는,
    상기 무빙 케이스의 내부에 상기 무빙 케이스와 연결되도록 수평 방향으로 구비된 무빙 패널을 관통하는 케이스 구동 모터; 및
    상기 무빙 패널의 상하 이동을 가이드하는 적어도 하나의 패널 가이드부; 를 포함하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 케이스의 내부에는,
    상기 무빙 케이스의 상하 이동을 감지하는 상하 무빙 감지부; 및
    상기 패턴 플레이트의 회전을 감지하는 패턴 회전 감지부; 중 적어도 하나가 구비된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 케이스의 상면부에는 상기 3차원 스캐너의 적어도 일부가 안착되는 안착부가 구비되고,
    상기 안착부에 인접하는 상기 무빙 케이스에는 상기 3차원 스캐너의 안착을 감지하는 마운팅 센서가 구비된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 마운팅 센서는, 상기 안착부를 통하여 삽입되는 상기 3차원 스캐너에 접촉되는 택트 스위치 형태로 구비된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 케이스는, 상기 무빙 구동부에 의하여 회전 이동 및 상하 이동되고,
    상기 패턴 플레이트는, 상기 고정 케이스의 내부에 일측으로 경사지게 고정되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 무빙 케이스가 회전 이동 및 상하 이동하는 동안, 상기 3차원 스캐너에서 상기 패턴 플레이트로 조사되는 광의 광축과 상기 패턴 플레이트 사이의 각도는 유지되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 케이스는 상기 고정 케이스의 내주면에 접하도록 내측에 구비되고,
    상기 무빙 구동부는,
    상기 무빙 케이스를 향하여 수직 연장된 회전축을 가지는 케이스 구동 모터; 및
    상기 고정 케이스를 관통하여 상기 무빙 케이스의 외주면에 형성된 나선 홈에 선단부가 삽입되어 상기 무빙 케이스의 회전 이동을 가이드하는 가이드 부재; 를 포함하고,
    상기 나선 홈은, 상기 무빙 케이스가 회전 이동과 상하 이동을 동시에 할 수 있도록 상기 무빙 케이스의 외주면을 따라 나선 형태로 둘러싸도록 구비되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 무빙 구동부는,
    상기 케이스 구동 모터의 회전축에 연결되어 연동 회전되는 스퍼 기어; 및
    상기 무빙 케이스의 내주면에 형성되고, 상기 스퍼 기어와 치합되는 스퍼 내치 기어; 를 포함하는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 스퍼 내치 기어는, 상기 무빙 케이스의 내주면에 형성되되, 상기 나선 홈의 상하 높이에 대응되는 상하 높이를 가지는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 무빙 구동부는,
    상기 케이스 구동 모터의 회전축 선단에 구비된 구동 풀리;
    상기 케이스 구동 모터의 회전축과 평행되게 배치된 스퍼 기어;
    상기 스퍼 기어의 회전축과 동축으로 연결된 종동 풀리; 및
    상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리에 감겨 치합 회전되는 연결 벨트; 를 포함하고,
    상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리 및 상기 연결 벨트는, 상호 기어 치합되는 형태로 구비된, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 구동부는,
    상기 고정 케이스에 구비된 충전형 배터리로부터 전원을 공급받아 작동되고,
    상기 충전형 배터리는, 무선 또는 유선으로 충전 가능한, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원 스캐너는 광이 출사되는 광 프로젝터를 포함하고,
    상기 광 프로젝터로부터 출사된 광은 굴절없이 상기 패턴 플레이트로 직접 조사되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 무빙 케이스에 상기 3차원 스캐너가 삽입될 때, 상기 광을 굴절시키는 광학 부재가 포함된 팁 케이스가 제거된 상태로 삽입될 경우,
    캘리브레이션 수행을 위한 상기 3차원 스캐너의 초기 위치는, 상기 카메라와 상기 제거된 팁 케이스의 상기 광학 부재 사이의 거리에 따라 상이하게 설정되는, 3차원 스캐너용 캘리브레이션 크래들.
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