김상규님의 전체 분야 답변 목록 - 103 페이지 ㅣ 궁금할 땐, 아하!

3D 스캐너라는 것이 있다고 들었는데 어떤 방식으로 검사하는 것인지 알고싶습니다.

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.3D 프린팅을 위해서는작업자가 3D 도면을 작성해서 프린터에 입력하는 방법도 있으나실질적으로 도면작성이 불가한 형상의 경우구조물을 3D로 스캔하여 3D 프린터용 도면으로 바로 입력이 가능합니다.그런 과정에서 사용되는 3D 스캐닝 방식으로 검사또한 가능한데요3D 스캐닝은 크게 두 종류로 구분되고접촉식과 비접촉식으로 구분되는데비접촉식 스캐너는 3D 스캐너가 직접 빛을 피사체에 쏘는 여부따라 능동/수동형 으로 분류됩니다.최근 산업계 주류는 거의 능동형이고, 능동형만을 3D 스캐너라 칭하기도 합니다.방식을 나열해 보면1, 접촉식 3D 스캐너탐촉자로 불리는 프루브(Probe) 로 물체에 직접 닿게 해서 측정을 하는 방식입니다. CMM(Coordinate Measuring Machine)이 대표적인 방식이며, 대부분의 제조업에 오래 전부터 이 방식이 활용된 방식으로 정확도가 우수합니다.반면, 대상물의의 표면에 접촉을 해야 하므로 물체에 변형이나 손상을 줄 수 있다는 단점이 있고여타 다른 스캐닝방식에 비해 측정 속도가 느립니다.요즘은 거의 사용하지 않는 방식입니다.2, 비접촉식 3D 스캐너 TOF( Time of Flight) 방식 스캐너의 핵심기술은 3차 레인지파인더라 불리는 빛(주로 레이저) 을 물체 표 면에 조사하여, 그 빛이 돌아오는 시간을 측정해서, 물체와 측정원점 사이의 거리를 구하는 기술입니다.TOF방식의 정확도는 시간을 얼마나 정확하게 측정할 수 있 는가에 좌우되는데, 현재 기술로는 약 3.3 picoseconds(1조 분의 1초)의 측정이 가능하므로, 이 방식은 약 1 mm 단위까지가 측정이 한계라고 볼 수 있습니다.따라서 토목 측정이나, 건물 등 대형물 측정에 많이 활용됩니다.3, 광 삼각법 3D 레이저 스캐너 능동형 스캐너로 분류되며, TOF방식의 스캐너처럼 레이저를 이용합니다. 카메라와 레이저 발신자 사이의 거리, 각도는 고정되어 이미 알고 있으므로, 카메라 화각 내에서 수신 광선이 CCD 소자의 상대적인 위치에 따라 깊이(depth)의 차이를 구할 수 있습니다. 이를 삼각법이라고 합니다. 거의 대부분 상황에서 단순히 하나의 레이저 점을 조사 하는 게 아니라 스캐닝 속도를 증가시키기위한 목적으로 라인타입의 레이저가 주로 이용됩니다.4, 핸드헬드 스캐너 3D 이미지를 얻기 위해, 앞에서 언급된 광 삼각법을 주로 이용합니다. 점(dot) 또는 선(line) 타입의 레이저를 피사체에 투사하는 레이저 발송자와 반사된 빛을 받는 수신 장치(주로 CCD)와 내부 좌표계를 기준좌표계와 연결하기 위한 시스템으로 구성되어 있습니다.기준좌표 와 연결하기 위한 시스템은 정밀한 인코더가 부착된 소위 이동형 CMM이라고 불리는 접촉식 로봇 팔과 유사한 장치의 끝 단에 스캐너가 직접 붙여서 구성되기도 하고, 기준 좌표 계를 만들기 위한 마크를 피사체 표면에 붙여서 해결하기도 합니다. 최근의 적용 경우를 살펴본다면모션 트레킹 시스템과 유사하게, 외부에 두 대 이상의 카메라가 스캐너의 동작을 따라갈 수 있도록, 스캐너의 외부에 6개의 자유도를 측정할 수 있는 적외선 발신자를 장착하여, 스캐너 외부에 설치된 트레커(tracker)가 이 발신자의 위치를 추적하도록 하는데요,이 정보를 이용해 내부좌표계로 생성된 3D 이미지데이터를 기준좌표계로 변환시키는 시스템들도 많이 나왔습니다.한번에 한 점씩 스캔하는 방식이 아니라촬상영역 전체 안에 걸려 있는 모든 피사체의 3D 좌표를 여러번에 나눠서가 아닌, 한번에 얻어 낼 수 있습니다. 이런 점 때문에 모션장치에 의한 진동으로 부터 오는 측정 정확도의 손실을 혁신적으로 감쇠시키고 때에 따라서 , 어떤 시스템들은 움직이는 물체를 거의 실시간으로 스캔해 내는 경우도 있습니다.이러한 잇점 덕분에 특히 산업 계에서 정밀한 스캐닝을 목적으롤 할 때 광범위하게 사용되고 있습니다.5, 변조광 방식의 3D 스캐너 물체 표면에 지속적으로 주파수 가 다른 빛을 쏘고 수광부에서 이 빛을 받을 때, 주파수의 차이를 검출해, 거리 값을 구해내는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 스캐너가 발송하는 레이저 소스 외에 주파수가 다른 빛의 배제가 가능 하여 간섭에 의한 노이즈를 감쇄 시킬 수가 있습니다. 이런 타입의 스캐너는 TOF방식의 단점인, 시간 분행능에 대한 제한이 없어 훨씬 고속(약1M Hz)으로 스캔이 가능한데 비해 레이저의 세기가 약한데, 이는 일정 영역의 주파수 대를 모두 사용해야 하기 때문입니다. 따라서, 중거리 영역인 10~30 m 영역을 스 캔 할 때 주로 이용이 됩니다.더많은 방식과 제품들이 있으나간략히 여기까지 나열해 보았습니다.

학문 / 기계공학

24.08.07

답변 내역