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형상을 스캔해 데이터를 생성해주는 3D 스캐너

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 사용됩니다.

 

3D 스캐너의 개념과 원리

3D 스캐너란, 입체 형상의 3D 좌표값을 스캔하여 모델링 데이터를 생성해주는 장비입니다.

이미 제작된 제품을 역설계하고자할 때 사용할 수 있으며, 그 외에도 맞춤형 제작(인체 맞춤형 치과장치나 의료장치 등..)을 위해서도 사용됩니다.

 

3D 스캐너는 일반 스캐너와 유사하게 측정 대상을 두고, 이를 스캔하여 데이터와 정보를 얻는 장비입니다. 일반 스캐너와 다른 점이 있다면, 3D 스캐너에서는 2D가 아닌 3차원적 형상에 대한 좌표값을 얻어낸다는 점입니다. 3D 스캐너로 읽어낸 3D 데이터는 입체 형상의 모델을 구성할 수 있는 좌표가 됩니다.

 

3D 스캐닝 방식의 구분

3D 스캐너도 3D 프린터와 마찬가지로 다양한 방식이 있으며 스캔 방식에 따라 장비의 특징들도 조금씩 상이합니다.

 

접촉식 3D스캐너

가장 대표적으로 사용되는 스캔 방식은 CMM(Coordinate Measuring Machine) 방식으로 프루브를 물체에 접촉시켜 측정하는 방식입니다. 정확도가 높다는 장점이 있는 방식이나 타방식에 비해 측정 속도가 빠르지 않고 대상물의 표면에 접촉하면서 변형이나 손상의 원인이 될 수 있습니다.

비접촉식 3D스캐너 – 단거리 측정

접촉하지 않고 입체형상을 측정하는 방식의 비접촉식 3D 스캐너도 많이 있습니다. 단거리 용도의 비접촉식 3D 스캐너부터 중단거리,  장거리 스캐너까지 종류도 다양한 편이에요. 이 중 단거리를 측정하기 위해 사용되는 스캔 방식은 핸드헬드 스캐너에 적용되는 레이저 활용의 광 삼각법 방식, 패턴을 물체에 투영하여 한 번에 물체의 형상을 알아내는 백색광 방식, 빛을 조사하고 돌아오는 빛에 대한 주파수 차이로 거리를 계산하는 변조광 방식이 있습니다.

비접촉식 3D스캐너 – 중·단거리 측정

수많은 사진을 활용해 모델링 파일을 생성하는 사진 방식, 신체나 물체의 움직임을 감지하여 입력하는 키네틱(Kinect) 방식이 있습니다.

비접촉식 3D스캐너 – 장거리 측정

레이저 방식은 CMM 방식의 느린 측정속도를 개선할 수 있고 접촉으로 인한 제품의 변형과 손상을 막을 수도 있습니다. 레이저를 물체에 조사하고 빛이 돌아오는 시간을 측정해 크기를 측정하는ToF(Time of Fligh) 방식, 레이저가 반사되는 신호의 시간차로 데이터를 측정하는 Online Waveform Analysis 방식, 대형 물체나 건축, 지형 등에 사용되는 위상차 측정(Phase-Shift) 방식이 레이저를 활용한 비접촉식 스캔 방법입니다.

접촉식 3D 스캐너가 아직까진 흔하게 사용되고 있으며, 비접촉식 방식의 3D 스캐너로는 광삼각법 방식과 ToF 방식을 많이 사용한다고 해요.

 

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