3D 스캐너가 형상을 스캔하고 데이터화하는 방법

안녕하세요, 주식회사 #한국전자기술 입니다.

3D 프린터가 3D로 된 입체 형상을 출력해주는 장비였다면 3D 스캐너는 3D 입체 형상을 스캔하여 형상에 대한 데이터를 생성해주는 장비입니다. 이미 제작된 제품을 역설계하고, 3D 데이터를 얻기 위해서 주로 사용되며 맞춤형 제품(인체 맞춤형 치과장치나 의료장치 등..)을 제작하기 위해서 사용되기도 합니다.

일반 스캐너와 유사하게 측정 대상을 스캔하여 데이터와 정보를 얻을 수 있는 장비인데, 2D 데이터를 얻을 수 있는 일반 스캐너와 달리 3차원 형상에 대한 좌표값(x, y, z)을 모두 얻어내 입체 형상의 모델링 파일 생성까지 가능합니다.

 

© tomspentys, 출처 Unsplash

 

 

다양한 방식의 3D 스캐닝

1. 접촉식 3D 스캔 방식

가장 보편적으로 사용되고 있 3D 스캐너는 CMM(Coordinate Measuring Machine) 방식의 접촉식 3D 스캐너입니다. 전압 전류를 측정하듯이 프루브를 물체에 접촉시켜 측정하는 방식입니다. 정확도가 높다는 장점이 있지만, 스캔하고자하는 대상물의 변형이나 손상을 유발할 수 있으며 타 측정방식에 비해 측정 속도가 빠르지 않습니다.

2. 비접촉식 단거리 3D 스캔 방식

비접촉식 3D 스캐너는 대부분 레이저를 사용해 CMM 방식의 느린 측정속도와 제품의 변형이라는 단점을 커버합니다. 핸드헬드 스캐너는 레이저를 활용한 광삼각법 방식을 사용하는데, 레이저를 사용하는 비접촉식 3D 스캔방식 중에는 가장 흔하게 사용되는 방식이에요. 패턴을 물체에 투영하여 물체의 형상에 대한 정보를 알아내는 백색광 방식, 빛을 조사한 뒤 돌아오는 빛의 주파수 차이로 거리를 계산하는 변조광 방식도 비접촉식 단거리 측정 스캐닝에 속합니다.

3. 비접촉식 중.단거리 3D 스캔 방식

비접촉식 중.단거리 3D 스캔 방식에는 수십 장의 사진을 활용해 모델링 파일을 생성하는 사진 방식, 신체나 물체의 움직임을 감지하는 키네틱(kinect) 방식이 있습니다.

4. 비접촉식 장거리 3D 스캔 방식

레이저를 물체에 조사하고 빛이 돌아오는 시간을 측정해 물체의 크기를 측정하는 ToF 방식, 레이저가 반사되는 신호의 시간차로 데이터를 계산하는 Online Waveform Analysis 방식, 대형물체나 건축물 등에 활용되는 위상차 측정(Phase-Shift) 방식은 모두 레이저를 활용한 비접촉식 스캐닝 방식으로, 장거리 측정에 사용되는 방식들입니다.