KR20150026998A - 3차원 스캐너 장치 - Google Patents

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KR20150026998A
KR20150026998A KR20140115682A KR20140115682A KR20150026998A KR 20150026998 A KR20150026998 A KR 20150026998A KR 20140115682 A KR20140115682 A KR 20140115682A KR 20140115682 A KR20140115682 A KR 20140115682A KR 20150026998 A KR20150026998 A KR 20150026998A
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김경중
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주식회사 퓨런티어
배상신
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 내부에 측정 대상물이 배치되는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되고, 상기 측정 대상물이 배치되는 영역을 향하며, 서로 이격되도록 배치된 적어도 3개의 개별 측정 모듈과, 상기 개별 측정 모듈 각각으로부터 얻어진 데이터를 전달 받아 처리하고, 상기 개별 측정 모듈 각각에 제어 신호를 전달하는 데이터 처리 제어부를 포함하며, 상기 개별 측정 모듈은, 상기 측정 대상물을 촬영하는 카메라와, 상기 측정 대상물의 일 영역과 이에 인접한 타 영역 사이의 거리 차이를 측정하는 거리 측정 수단과, 상기 개별 측정 모듈에 구비된 상기 카메라 및 상기 거리 측정 수단을 제어하고, 상기 데이터 처리 제어부와 통신하는 모듈 제어부를 포함하는 3차원 스캐너 장치를 개시한다.

Description

3차원 스캐너 장치 {Three-dimensional scanner device}
본 발명의 실시예들은 3차원 스캐너 장치에 관한 것이다.
일반적으로 측정 대상물에 대한 3차원 정보를 얻기 위해서, 접촉식 프로브(probe)를 이용하여 측정하고자 하는 대상물의 각각의 점에 대한 정보를 반복하여 획득하는 접촉식 측정 방법이나, 고해상도의 산업용 카메라를 이용하여 측정 대상물의 단면 형상을 반복적으로 획득하는 비접촉식 측정 방법이 사용된다.
그러나, 프로브를 이용한 측정 방법은, 한번에 일 점에 대한 정보만을 얻을 수 있고 별도의 이송 시스템이 필요하여, 측정 및 데이터 처리를 위해 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
또한, 고해상도의 산업용 카메라를 이용한 측정 방법 또한, 별도의 이송 시스템이 필요하고, 고속의 고해상도의 카메라를 사용하여야 하므로 장치의 단가가 높아지며, 카메라의 한정된 화소수에 의해 분해능이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은, 고속으로 정밀하게 측정 대상물을 측정할 수 있는 3차원 스캐너 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 내부에 측정 대상물이 배치되는 하우징과, 상기 하우징 내의 서로 다른 위치에 설치되고, 상기 측정 대상물이 배치되는 영역을 향하며, 서로 이격되도록 배치된 적어도 복수 개의 개별 측정 모듈과, 상기 개별 측정 모듈 각각으로부터 얻어진 데이터를 전달 받아 처리하고, 상기 개별 측정 모듈 각각에 제어 신호를 전달하는 데이터 처리 제어부를 포함하며, 상기 개별 측정 모듈은, 상기 측정 대상물을 촬영하는 카메라와, 상기 측정 대상물에 광을 조사하는 레이저 및 상기 레이저로부터 조사되어 상기 측정 대상물에 의해 반사된 광을 수광하는 광 검출부를 포함하는 레이저 거리 측정 장치, 또는 상기 측정 대상물의 일 표면에 패턴을 가진 광을 조사하는 패턴 프로젝터 중 적어도 하나를 포함하는 거리 측정 수단과, 상기 개별 측정 모듈에 구비된 상기 카메라 및 상기 거리 측정 수단을 제어하고, 상기 데이터 처리 제어부와 통신하는 모듈 제어부를 포함하고, 상기 데이터 처리 제어부는 각각의 개별 측정 모듈로부터 얻어진 영상 데이터 및 거리 데이터를 취합하여 처리하도록 구비된 3차원 스캐너 장치를 개시한다.
상기 개별 측정 모듈은, 인접한 개별 측정 모듈 및 상기 데이터 처리 제어부로부터 데이터 신호 및 제어 신호를 전송받거나, 상기 인접한 개별 측정 모듈 및 상기 데이터 처리 제어부에 데이터 신호 및 제어 신호를 전송하기 위한 복수 개의 데이터 입출력 단자 및 복수 개의 제어 신호 입출력 단자를 포함할 수 있다.
상기 개별 측정 모듈은, 상기 데이터 처리 제어부와 무선으로 통신하기 위한 무선 송수신기 및 상기 개별 측정 모듈 각각을 구분하기 위한 ID 설정부를 포함할 수 있다.
상기 개별 측정 모듈은 하프 미러를 더 포함하며, 상기 하프 미러에 의해 상기 측정 대상물의 상기 레이저에서 조사된 광이 입사되는 영역, 상기 카메라에 의해 촬영되는 영역을 일치시킬 수 있다.
상기 개별 측정 모듈은 하프 미러를 더 포함하며, 상기 하프 미러에 의해 상기 측정 대상물의 상기 카메라에 의해 촬영되는 영역과 상기 패턴 프로젝터에 의해 패턴 광이 조사되는 영역을 일치시킬 수 있다.
상기 개별 측정 모듈은, 병렬적으로 연결된 상기 카메라, 상기 레이저 및 상기 패턴 프로젝터를 포함하며, 상기 데이터 처리부는 상기 카메라, 상기 레이저 및 상기 패턴 프로젝터의 이격 거리를 고려하여 데이터를 보정하도록 구비될 수 있다.
상기 하우징은 구형, 반구형 또는 장방형일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 3차원 스캐너 장치는, 고속으로 측정 대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있다.
또한, 카메라 이외에 별도의 거리 측정 수단을 구비함으로써 정밀하게 측정 대상물을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 측정 모듈의 구성도이다.
도 7은 도 6의 개별 측정 모듈을 포함하는 3차원 스캐너 장치에 포함된 구성 요소들의 연결 관계를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈의 구성도이다.
도 9는 도 8의 개별 측정 모듈을 포함하는 3차원 스캐너 장치에 포함된 구성 요소들의 연결 관계를 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징에 배치된 개별 측정 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하우징에 배치된 개별 측정 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하우징에 배치된 개별 측정 모듈을 나타낸 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 장치(1)는 내부에 측정 대상물(50)이 배치되는 하우징(10), 하우징(10) 내에 설치되고, 측정 대상물(50)이 배치되는 영역을 향하며, 서로 이격되도록 배치된 복수 개의 개별 측정 모듈(20) 및 복수 개의 개별 측정 모듈(20)로부터 얻어진 데이터를 전달 받아 처리하는 데이터 처리 제어부(30)를 포함한다.
하우징(10)는 내부에 측정 대상물(50) 및 복수 개의 개별 측정 모듈(20)을 배치할 수 있는 정도의 크기를 갖는 입체 형상을 가지며, 하우징(10)의 크기 및 형상은 측정 대상물(50)의 크기 및 측정하고자 하는 영역에 따라 다양할 수 있다.
하우징(10)의 내부에는 측정 대상물(50)이 배치되며, 측정 대상물(50)은 하우징(10)의 중심부에 배치될 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
측정 대상물(50)은 사람과 같이 크기가 크고 상대적으로 분해능이 작아도 무방한 것에서부터, 인쇄 회로 기판(PCB; printed circuit board)과 같이 크기가 작고 정밀한 측정이 요구되는 것까지 다양할 수 있다.
데이터 처리 제어부(30)는 복수 개의 개별 측정 모듈(20)로부터 얻어진 데이터, 예를 들면 영상 신호, 거리 신호 등을 전송 받아, 취합하고 처리하여 정해진 통신 프로토콜에 따라 컴퓨터(40) 등으로 전송하는 기능 및 복수 개의 개별 측정 모듈(20)에 제어 신호를 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 데이터를 전송받은 컴퓨터(40)는 측정 대상물(50)의 3차원 형상을 복원할 수 있다.
복수 개의 개별 측정 모듈(20)과 데이터 처리 제어부(30) 사이 및 복수 개의 개별 측정 모듈(20) 사이의 통신 방법에 관해서는 도 6 내지 도 10에서 설명한다.
상기 개별 측정 모듈(20)은 적어도 3개 이상일 수 있으며, 바람직하게는 10개 이상일 수 있다. 각각의 개별 측정 모듈(20)은 측정 대상물(50)이 배치되는 영역을 향하도록 설치되며, 서로 이격되도록 배치된다.
이때, 측정 대상물(50)과 각각의 개별 측정 모듈(20)을 연결하는 가상의 선 들 사이의 각도가 일정하도록 복수 개의 개별 측정 모듈(20)을 배치할 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
상기 개별 측정 모듈(20)은 측정 대상물(50)을 촬영하는 카메라(도 2, 21), 측정 대상물(50) 의 일 영역과 이에 인접한 타 영역 사이의 거리 차이를 측정하는 거리 측정 수단 및 개별 측정 모듈(20)에 구비된 카메라(21) 및 거리 측정 수단을 제어하고, 데이터 처리 제어부(30)와 통신하는 모듈 제어부(도 6, 24)를 포함하며, 측정 대상물(50)의 3차원 형상을 카메라(21)만으로 측정하는 것보다 더 정밀하게 측정할 수 있도록 구비된 거리 측정 수단은 레이저 거리 측정 장치(도 2, 22), 패턴 프로젝터(도 3, 23) 등일 수 있다.
각각의 개별 측정 모듈(20)의 구체적인 구성은 하기와 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 2의 개별 측정 모듈(20)은 측정 대상물(50)을 촬영하는 카메라(21) 및 측정 대상물(50)의 일 영역과 이에 인접한 타 영역 사이의 거리 차이를 측정하기 위한 레이저 거리 측정 장치(22)를 포함한다.
상기 레이저 거리 측정 장치(22)는 측정 대상물(50)에 광을 조사하는 레이저(22a) 및 레이저(22a)로부터 조사되어 상기 측정 대상물에 의해 반사된 광을 수광하는 광 검출부(22b)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은, 측정 대상물(50)의 카메라(21)에 의해 촬영되는 영역과 레이저(22a)에 의해 조사된 광이 입사되는 영역을 일치시키기 위하여, 레이저(22a)의 광 경로를 변화시키는 하프 미러(26)를 더 포함할 수 있다.
하프 미러(26)는 입사되는 광의 일부는 반사시키고, 일부는 투과시키는 거울이므로, 측정 대상물(50)과 카메라(21) 사이에 배치되더라고 카메라(21)에서는 측정 대상물(50)을 촬영할 수 있으며, 레이저(22a)에서 조사된 광의 일부는 하프 미러(26)에 의해 반사되므로, 카메라(21)에 의해 촬영되는 측정 대상물(50)의 일 영역에 레이저(22a) 광을 입사시켜 거리를 측정할 수 있다.
거리 측정 방법에 관하여 상세히 설명하면, 측정 대상물(50)의 일 영역에 레이저(22a)를 조사하고, 측정 대상물(50)에서 반사된 광을 광 검출부(22b)에 의해 수광한 후, 레이저(22a) 광이 측정 대상물(50)까지 왕복한 시간을 측정하고 왕복 시간의 1/2을 빛의 속도에 곱함으로써 절대 거리를 측정할 수 있다.
그러나, 본 발명은 측정 대상물(50)의 3차원 형상을 측정하고자 하는 것이므로, 소정 범위, 예를 들면 카메라(21)에 의해 촬영되는 영역에 대응되는 범위 내의 각 점들의 상대 거리를 측정하여야 한다.
따라서, 레이저 거리 측정 장치(22)를 소정 범위 내에서 이동시키는 구동부(미도시)를 배치하여, 레이저 거리 측정 장치(22)를 개별 측정 모듈(20) 내에서 이동시킴으로써 레이저(22a)에 의해 조사되는 각 점들 간의 절대 거리의 차이, 즉 상대 거리를 측정할 수 있다.
상기 구성에 의해, 카메라(21) 만으로 측정 대상물(50)을 측정하는 것보다 더 정밀하게 측정 대상물(50)의 3차원 형상을 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 3의 개별 측정 모듈(20)은 측정 대상물(50)을 촬영하는 카메라(21) 및 측정 대상물(50)에 일정한 패턴을 가진 광을 조사하는 패턴 프로젝터(23)를 포함한다.
본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은, 측정 대상물(50)의 카메라(21)에 의해 촬영되는 영역 및 패턴 프로젝터(23)에서 조사된 광이 입사되는 영역을 일치시키기 위한 하프 미러(27)를 포함할 수 있으며, 카메라(21)에 의해 측정 대상물(50)을 촬영하는 이외에, 패턴 프로젝터(23)에 의해 추가적으로 거리를 측정할 수 있다.
즉, 패턴 프로젝터(23)에 의해 조사된 패턴을 가진 광을 측정 대상물(50)에 입사시키면, 패턴 광은 측정 대상물(50)에 포함된 굴곡 등에 의해 왜곡되어 나타나며, 이러한 왜곡된 패턴을 카메라(20)에 의해 촬영함으로서 거리를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 4의 개별 측정 모듈(20)은 측정 대상물(50)을 촬영하는 카메라(21), 측정 대상물(50)의 일 영역과 이에 인접한 타 영역 사이의 거리 차이를 측정하기 위한 레이저 거리 측정 장치(22), 및 측정 대상물(50)에 일정한 패턴을 가진 광을 조사하는 패턴 프로젝터(23)를 포함한다.
상기 레이저 거리 측정 장치(22)는 측정 대상물(50)에 광을 조사하는 레이저(22a) 및 레이저(22a)로부터 조사되어 상기 측정 대상물에 의해 반사된 광을 수광하는 광 검출부(22b)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은, 측정 대상물(50)의 카메라(21)에 의해 촬영되는 영역, 레이저(22a)에 의해 조사된 광이 입사되는 영역 및 패턴 프로젝터(23)에서 조사된 광이 입사되는 영역을 일치시키기 위한 2 개의 하프 미러(26, 27)를 포함할 수 있다
레이저(22a) 및 패턴 프로젝터(23)에 의한 거리 측정 방법은 상술한 바와 동일하다. 즉, 본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은 카메라(21)에 의해 측정 대상물(50)을 측정하는 이외에 별도의 거리 측정 수단, 즉 레이저 거리 측정 장치(22) 및 패턴 프로젝터(23)를 더 포함함으로써, 측정 대상물(50)의 3차원 형상을 더 정밀하게 복원할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 하프 미러(26, 27)을 이용하여, 측정 대상물(50)의 카메라(21)에 의해 촬영되는 영역(21), 레이저(22a) 및 패턴 프로젝터(23)에 의해 광이 조사되는 영역을 일치시킨 것으로, 본 발명의 개별 측정 모듈(20)은 도 2 내지 도 4의 배치 방식 이외에 각 영역들을 일치시키기 위한 다양한 배치 방식으로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈에 포함된 구성 요소의 배치 관계를 나타낸 구성도이다.
도 5의 개별 측정 모듈(20)은 측정 대상물(50)을 촬영하는 카메라(21), 측정 대상물(50)의 일 영역과 이에 인접한 타 영역 사이의 거리 차이를 측정하기 위한 레이저 거리 측정 장치(22), 및 측정 대상물(50)에 일정한 패턴을 가진 광을 조사하는 패턴 프로젝터(23)를 포함한다.
이때, 카메라(21), 레이저 거리 측정 장치(2) 및 패턴 프로젝터(23)는 측정 대상물(50)에 대하여 병렬적으로 배치되어 있으며, 거리 측정 방법은 상술한 바와 같다.
이러한 구성은, 도 2 내지 도 4의 하프 미러(26, 27)에 의해, 카메라(21)에 입사되는 광량이 줄어들어, 해상도가 떨어지는 문제를 방지할 수 있다.
본 실시예에 개별 측정 모듈(20)은, 측정 대상물(50)에 의해 카메라(21)에 의해 촬영되는 영역과, 레이저(22a) 광이 입사되는 영역 및 패턴 프로젝터(23)에서 조사된 광이 입사되는 영역이 다르므로, 데이터 처리 과정에서 각 구성 요소들이 이격되어 있는 거리를 고려하여 이를 보정하는 단계가 추가되어야 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 측정 모듈의 구성도이고, 도 7은 도 6의 개별 측정 모듈을 포함하는 3차원 스캐너 장치에 포함된 구성 요소들의 연결 관계를 나타낸 개념도이다.
도 6을 참조하면, 개별 측정 모듈(20)은 카메라(21), 레이저 거리 측정 장치(22), 패턴 프로젝터(23) 및 모듈 제어부(24)를 포함하며, 모듈 제어부(24)는 카메라(21), 레이저 거리 측정 장치(22) 및 패턴 프로젝터(23)를 제어하고 인접한 개별 측정 모듈(20) 및 데이터 처리 제어부(30)와 통신한다.
본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은 인접한 개별 측정 모듈(20)로부터 데이터 신호를 전송하거나 전달받기 위한 데이터 입출력 단자(DI, DO) 및 제어 신호를 전송하거나 전달받기 위한 제어 신호 입출력 단자(CI, CO)를 포함할 수 있다. 또한, 개별 측정 모듈(20)은 데이터 처리 제어부(30)에 데이터 신호를 전송하기 위한 데이터 출력 단자(DO)와 제어 신호를 전달받기 위한 제어 신호 입력 단자(CI)를 포함할 수 있다.
즉, 모듈 제어부(24)는 개별 측정 모듈(20)에 포함된 각 구성 요소들을 제어하는 기능 이외에, 인접(상, 하, 좌, 우)한 개별 측정 모듈(20) 및 테이터 처리 제어부(30)와 통신하는 기능을 수행한다.
본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은 카메라(21)로부터 획득된 영상 및 레이저 거리 측정 장치(22)에 의해 측정된 데이터, 패턴 프로젝터(23) 설정 값 등을 기록하기 위한 메모리(25)를 포함할 수 있다.
즉, 각각의 개별 측정 모듈(20)은 메모리(25)를 포함하며, 개별 측정 모듈(20)에 구비된 카메라(21) 및 레이저 거리 측정 장치(22) 등으로부터 얻어진 데이터를 상기 메모리(25)에 각각 저장할 수 있다.
따라서, 각각의 개별 측정 모듈(20)은 측정 대상물(50)을 순차적으로 촬영하지 않고 동시에 촬영할 수 있으며, 촬영된 데이터를 메모리(25)에 각각 저장한 후, 각각의 메모리(25)에 저장된 데이터를 데이터 처리 제어부(30)에 전송하여 이를 취합하고, 최종적으로 컴퓨터(40)에 전송함으로써 측정 대상물(50)의 3차원 형상을 복원할 수 있다.
또한, 측정 대상물(50)이 움직이는 대상일 경우, 시간에 따라 측정 대상물(50)을 촬영하고 각 시간에 해당하는 데이터를 메모리(25)에 계속적으로 저장함으로서, 측정 대상물(50)의 시간적 변화 형상을 측정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 3차원 스캐너 장치(1)는 하우징(10)의 내부에 배치된 6개의 개별 측정 모듈(20)을 포함하며, 개별 측정 모듈(20)로부터 얻어진 데이터를 전달 받아 처리하고, 개별 측정 모듈에 제어 신호를 전달하는 데이터 처리 제어부(30) 및 컴퓨터(40)를 포함할 수 있다.
인접한 개별 측정 모듈(20)은 도 6에 설명한 바와 같이 데이터 신호 및 제어 신호를 각각 전송하거나 전달받기 위한 데이터 입출력 단자(DI, DO)와 제어 신호 입출력 단자(CI, CO)를 통해 서로 연결되어 있으며, 6개의 개별 측정 모듈(20) 중 적어도 하나는 데이터 처리 제어부(30)와 유선 연결되어 있다.
구체적으로 살펴보면, DI(data in) 단자는 인접한 개별 측정 모듈(20)의 DO(data out) 단자와 연결되어 있고, CO(control out) 단자는 인접한 개별 측정 모듈(20)의 CI(control in) 단자와 연결되어, 데이터 신호 및 제어 신호를 서로 전송하거나 전달받을 수 있다.
데이터 처리 제어부(30)는 적어도 하나의 개별 측정 모듈(20)의 데이터 출력 단자(DO) 및 제어 신호 입력 단자(CI)와 연결되어 데이터를 전송 받고, 제어 신호를 전달할 수 있다.
데이터 처리 제어부(30)에서 특정 개별 측정 모듈(20)로 제어 신호를 보내는 경우, 특정 개별 측정 모듈(20)을 제외한 다른 개별 측정 모듈(20)은 전달받은 제어 신호를 바이패스(bypass) 처리한다. 즉, 전달받은 제어 신호를 그대로 인접한 개별 측정 모듈(20)에 전송한다.
또한, 특정 개별 측정 모듈(20)에서 데이터 처리 제어부(30)로 데이터 신호를 전송하는 경우, 특정 개별 측정 모듈(20)에 인접한 다른 개별 측정 모듈(20)은 전달받은 데이터 신호를 바이패스(bypass) 처리한다. 즉, 전달받은 제어 신호를 그대로 인접한 개별 측정 모듈(20)이나 데이터 처리 제어부(30)로 전송한다.
상술한 방식에 의해, 데이터 처리 제어부(30)는 하우징(10) 내에 배치된 모든 개별 측정 모듈(20)에 제어 신호를 전달할 수 있고, 개별 측정 모듈(20)에서 측정된 데이터 신호는 모두 데이터 처리 제어부(30)로 전송될 수 있다.
이때, 통신은 최단 거리를 이용할 수도 있고 특정 순서에 따라 전달될 수도 있다. 상기 데이터 신호는 카메라(21)에 의해 촬영된 영상 데이터 및 레이저 거리 측정 장치(22)에 의해 측정된 거리 측정 데이터 등을 포함할 수 있으며, 상기 제어 신호는 활성화, 바이패스, 캡처 및 설정 등을 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리 제어부(30)는 전달받은 데이터 신호를 취합, 처리하여 컴퓨터(40)에 전송하고, 컴퓨터(40)는 전달받은 신호로부터 3차원 형상을 복원할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개별 측정 모듈의 구성도이고, 도 9는 도 8의 개별 측정 모듈을 포함하는 3차원 스캐너 장치에 포함된 구성 요소들의 연결 관계를 나타낸 개념도이다.
도 8을 참조하면, 개별 측정 모듈(20)은 카메라(21), 레이저 거리 측정 장치(22), 패턴 프로젝터(23) 및 모듈 제어부(24)를 포함하며, 모듈 제어부(24)는 카메라(21), 레이저 거리 측정 장치(22) 및 패턴 프로젝터(23)를 제어하고 데이터 처리 제어부(30)와 통신한다.
본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은 데이터 처리 제어부(30)에 데이터 신호를 전송하고, 데이터 처리 제어부(30)로부터 제어 신호를 전달받기 위한 무선 송수신부(28)와, 개별 측정 모듈(20) 각각을 식별하기 위한 ID 설정부(29)를 포함할 수 있으며, 개별 측정 모듈(20)은 데이터 처리 제어부(30)와 상기 무선 송수신부(28)를 이용하여 직접 통신할 수 있다.
또한, 본 실시예의 개별 측정 모듈(20)은 카메라(21)로부터 획득된 영상 및 레이저 거리 측정 장치(22)에 의해 측정된 데이터, 패턴 프로젝터(23) 설정 값 등을 기록하기 위한 메모리(25)를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 3차원 스캐너 장치(1)는 하우징(10)의 내부에 배치된 6개의 개별 측정 모듈(20)을 포함하며, 개별 측정 모듈(20)로부터 얻어진 데이터를 전달 받아 처리하고, 개별 측정 모듈에 제어 신호를 전달하는 데이터 처리 제어부(30) 및 컴퓨터(40)를 포함할 수 있다.
상기 개별 측정 모듈(20) 각각은 무선 송수신부(28)와 ID 설정부(29)를 포함하며, 유선 연결을 포함하지 않고 각각의 개별 측정 모듈(20)과 데이터 처리 제어부(30)는 무선으로 직접 통신한다.
이때, 무선 통신 인터페이스는 블루투스나 무선 근거리 통신망(WLAN; wireless local area network) 등의 통신 규격을 사용할 수 있다.
상술한 방식에 의해, 개별 측정 모듈(20) 각각은 데이터 처리 제어부(30)로부터 제어 신호를 전달 받고, 측정된 데이터 신호를 데이터 처리 제어부(30)에 전송할 수 있다. 여기서, 데이터 신호는 카메라(21)에 의해 촬영된 영상 데이터 및 레이저 거리 측정 장치(22)에 의해 측정된 거리 측정 데이터 및 패턴 프로젝터 세팅값 등을 포함할 수 있으며, 제어 신호는 활성화, 바이패스, 캡처 및 설정 등을 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리 제어부(30)는 전달받은 데이터 신호를 취합, 처리하여 컴퓨터(40)에 전송하고, 컴퓨터(40)는 전달받은 신호로부터 3차원 형상을 복원할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징에 배치된 개별 측정 모듈을 나타낸 사시도이다.
본 실시예의 3차원 스캐너 장치에 포함된 하우징(10)은 정방형일 수 있으며, 정방형의 하우징(10) 내에는 측정 대상물(50)과, 측정 대상물(50)을 향하도록 정렬되어 있는 적어도 3개의 개별 측정 모듈(20)이 배치될 수 있다.
상기 각각의 개별 측정 모듈(20)은 모두 측정 대상물(50)을 향하도록, 즉 카메라(21)의 촬영 방향 및 레이저(22a) 광의 조사 방향 및 패턴 프로젝터(23)에서 조사된 광이 입사되는 방향이 모두 측정 대상물(50)을 향하도록 하우징(10) 내에 배치된다.
도 10을 참조하면, 정방형의 하우징(10)의 일면에 9개의 개별 측정 모듈(20)이 배치되며, 9개의 개별 측정 모듈(20)은 각 면 상에 일정한 간격으로 배치되어 있다. 또한, 정방형의 하우징(10)의 4면에만 개별 측정 모듈(20)이 배치되어 있다.
그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 정방형 하우징(10)의 하나의 면에는 1개 이상의 개별 측정 모듈(20)이 배치될 수 있으며, 복수 개의 개별 측정 모듈(20)이 배치되어 있는 경우, 그 간격 또한 특별히 제한되지 않는다.
또한, 정방형 하우징(10)의 개별 측정 모듈(20)이 배치된 면의 수도 특별히 제한되지 않는다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하우징에 배치된 개별 측정 모듈을 나타낸 사시도이다.
본 실시예의 3차원 스캐너 장치에 포함된 하우징(10)은 구형일 수 있으며, 구형의 하우징(10) 내에는 측정 대상물(50)과, 측정 대상물(50)을 향하도록 정렬되어 있는 적어도 3개의 개별 측정 모듈(20)이 배치될 수 있다.
상기 각각의 개별 측정 모듈(20)은 모두 측정 대상물(50)을 향하도록, 즉 카메라(21)의 촬영 방향 및 레이저(22a) 광의 조사 방향 및 패턴 프로젝터(23)에서 조사된 광이 입사되는 방향이 모두 측정 대상물(50)을 향하도록 하우징(10) 내에 배치된다.
본 실시예의 3차원 스캐너 장치는, 하우징(10) 내에 배치된 복수 개의 개별 측정 장치(20) 중 인접한 개별 측정 장치(20) 사이의 거리 및 각각의 개별 측정 장치(20)와 측정 대상물(50) 사이의 거리가 동일하도록, 개별 측정 장치(20)와 측정 대상물(50)을 배치함으로써, 보정 처리 단계를 생략하여 데이터 처리 시간을 단축할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 구형의 하우징(10) 내에 배치된 인접한 개별 측정 장치(20) 사이의 거리 및 각각의 개별 측정 장치(20)와 측정 대상물(50) 사이의 거리는 서로 다를 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하우징에 배치된 개별 측정 모듈을 나타낸 사시도이다.
본 실시예의 3차원 스캐너 장치에 포함된 하우징(10)은 반구형일 수 있으며, 반구형의 하우징(10) 내에는 측정 대상물(50)과, 측정 대상물(50)을 향하도록 정렬되어 있는 적어도 3개의 개별 측정 모듈(20)이 배치될 수 있다.
상기 각각의 개별 측정 모듈(20)은 모두 측정 대상물(50)을 향하도록, 즉 카메라(21)의 촬영 방향 및 레이저(22a) 광의 조사 방향 및 패턴 프로젝터(23)에서 조사된 광이 입사되는 방향이 모두 측정 대상물(50)을 향하도록 하우징(10) 내에 배치된다.
본 실시예의 3차원 스캐너 장치는, 인쇄 회로 기판(PCB)과 같이 일면의 3차원 형상의 정보만이 필요한 경우에 특히 유용할 수 있지만, 측정 대상물(50)은 이에 제한되지 않는다.
본 실시예들에 따른 3차원 스캐너 장치는, 개별 측정 모듈(20)을 이동시키지 않고, 하우징(10)에 배치된 복수 개의 개별 측정 모듈(20)로부터 얻어진 데이터 신호를 모두 취합하고, 측정 대상물(50)에 대한 개별 측정 모듈(20)의 위치 및 거리를 고려하여 데이터 신호를 보정함으로써 3차원 형상을 고속으로 측정할 수 있다.
또한, 각각의 개별 측정 모듈(20)에 포함된 카메라(21) 및 별도의 거리 측정 장치를 이용하여 3차원 형상을 정밀하게 측정할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 3차원 스캐너 장치 10: 하우징
20: 개별 측정 모듈 21: 카메라
22: 레이저 거리 측정 장치 22a: 레이저
22b: 광 검출부 23: 패턴 프로젝터
24: 모듈 제어부 25: 메모리
26, 27: 하프 미러 28: 무선 송수신부
29: ID 설정부 30: 데이터 처리 제어부
40: 컴퓨터 50: 측정 대상물

Claims (7)

  1. 내부에 측정 대상물이 배치되는 하우징;
    상기 하우징 내의 서로 다른 위치에 설치되고, 상기 측정 대상물이 배치되는 영역을 향하며, 서로 이격되도록 배치된 적어도 복수 개의 개별 측정 모듈; 및
    상기 개별 측정 모듈 각각으로부터 얻어진 데이터를 전달 받아 처리하고, 상기 개별 측정 모듈 각각에 제어 신호를 전달하는 데이터 처리 제어부;를 포함하며,
    상기 개별 측정 모듈은,
    상기 측정 대상물을 촬영하는 카메라;
    상기 측정 대상물에 광을 조사하는 레이저 및 상기 레이저로부터 조사되어 상기 측정 대상물에 의해 반사된 광을 수광하는 광 검출부를 포함하는 레이저 거리 측정 장치, 또는 상기 측정 대상물의 일 표면에 패턴을 가진 광을 조사하는 패턴 프로젝터 중 적어도 하나를 포함하는 거리 측정 수단; 및
    상기 개별 측정 모듈에 구비된 상기 카메라 및 상기 거리 측정 수단을 제어하고, 상기 데이터 처리 제어부와 통신하는 모듈 제어부;를 포함하고,
    상기 데이터 처리 제어부는 각각의 개별 측정 모듈로부터 얻어진 영상 데이터 및 거리 데이터를 취합하여 처리하도록 구비된 3차원 스캐너 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 개별 측정 모듈은,
    인접한 개별 측정 모듈 및 상기 데이터 처리 제어부로부터 데이터 신호 및 제어 신호를 전송받거나, 상기 인접한 개별 측정 모듈 및 상기 데이터 처리 제어부에 데이터 신호 및 제어 신호를 전송하기 위한 복수 개의 데이터 입출력 단자 및 복수 개의 제어 신호 입출력 단자를 포함하는 3차원 스캐너 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 개별 측정 모듈은,
    상기 데이터 처리 제어부와 무선으로 통신하기 위한 무선 송수신기 및 상기 개별 측정 모듈 각각을 구분하기 위한 ID 설정부를 포함하는 3차원 스캐너 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 개별 측정 모듈은 하프 미러를 더 포함하며, 상기 하프 미러에 의해 상기 측정 대상물의 상기 레이저에서 조사된 광이 입사되는 영역과, 상기 카메라에 의해 촬영되는 영역을 일치시키는 3차원 스캐너 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 개별 측정 모듈은 하프 미러를 더 포함하며, 상기 하프 미러에 의해 상기 측정 대상물의 상기 카메라에 의해 촬영되는 영역과 상기 패턴 프로젝터에 의해 패턴 광이 조사되는 영역을 일치시키는 3차원 스캐너 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 개별 측정 모듈은, 병렬적으로 연결된 상기 카메라, 상기 레이저 및 상기 패턴 프로젝터를 포함하며, 상기 데이터 처리부는 상기 카메라, 상기 레이저 및 상기 패턴 프로젝터의 이격 거리를 고려하여 데이터를 보정하도록 구비된 3차원 스캐너 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은 구형, 반구형 또는 장방형인 3차원 스캐너 장치.
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