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3차원 스캐너는 카메라와 매우 유사합니다. 카메라처럼 원뿔 형태의 시야(Field of view)를 가지고 있고, 카메라가 피사체의 표면정보만 얻는 것처럼, 3차원 스캐너도 주로 물체의 표면정보만 취득합니다. 그러나, 카메라가 물체 표면에 있는 2차원 정보(x, y)에 색상 정보만 취득하지만, 3차원 스캐너는 물체의 깊이 정보(Depth, z)까지도 취득합니다.

3차원 스캐너의 목적은 물체의 표면으로부터 기하정보(주로 X, Y, Z)가 샘플링 된 점군(Point Cloud)을 형성하는 것입니다.

3차원 스캐닝 장비에는 다양한 기술들이 사용됩니다. 각각의 기술들은 비용이나, 스캐닝 대상 별로 다양한 장단점을 가지고 있습니다.

예를 들면 접촉식이 아닌 광학식(Optical)인 경우, 반짝이는 물체나 반사가 심하거나 투명한 유리 같은 물체에는 취약한 특성이 있습니다.
물론 이 경우에도 피사체의 표면에 매우 얇은 특수한 파우더를 덮는 방법 등을 활용해 스캐너가 좀더 안정적으로 광 정보를 인식하게 만들 수 있습니다.


레이저를 이용한 스캐너는 수 조개의 광자(Light Photon)를 물체 표면에 보내고 그 중 일부만을 받아 들이는데 스캔 대상의 반사도(Reflectivity)는 대상물의 색상 또는 밝기에 의존적입니다. 흰색 표면은 좀 더 많은 빛을 반사하고, 어두운 표면에서는 적은 양의 빛만 반사합니다.

유리와 같은 물체는 빛을 굴절시켜 잘못된 3차원 정보를 만들어 내기도 합니다. 대부분의 경우에, 한번의 스캔으로 물체를 완전한 모델로 만들 수는 없습니다. 하나의 물체를 모델링 하기 위해서는 수 번에서 수 십 또는 수 백 번에 이르는 다른 방향에서의 스캐닝 작업을 필요로 합니다.
이러한 스캔 된 여러 장의 이미지들은 특정 부분의 데이터이기 때문에 하나의 좌표계로 합치는 작업을 해야 합니다.

하나의 좌표계로 변환하는 작업을 정렬(Alignment)또는 정합(registration)이라고 부르고 이렇게 정렬된 여러 데이트 셋을 하나의 데이터로 합치는 작업을 머징(Merging)이라고 부릅니다.


3차원 스캐닝기술이란 3차원 스캐너를 이용하여 레이저나 백색광을 대상물에 투사하여 대상물의 형상정보를 취득, 디지털 정보로 전환하는 모든 과정을 통칭하는 용어입니다.

3차원 스캐닝기술을 이용하면 볼트와 너트를 비롯한 초소형 대상물을 비롯해 항공기, 선박
심지어는 빌딩이나 다리 혹은 지형 같은 초대형 대상물의 형상정보를 손쉽게 취득할 수 있습니다.


3차원 스캐너로부터 얻어진 형상 정보는 다양한 산업 군에 필요한
역설계(Reverse Engineering)나 품질 관리(Quality inspection)분야에 적극적으로 활용되고 있습니다.

기존에는 특정 제품의 형상 정보를 얻기 위해 대상 제품을 일일이 캘리퍼스와 같은 도구를 이용한 수작업으로 대상물의 측정이 이루어졌습니다.
이런 기존의 방식은 작업 시간도 많이 소요될 뿐 더러 정확한 작업이 이루어 질 수 없었습니다.


3차원 스캐너는 단 몇 번의 샷을 통해서 단 시간 내에 제품 전체의 형상정보를 쉽고 정확하게 취득할 수 있게 해 주는 혁신적인 툴입니다.
3차원 스캐닝 기술은 대상물의 전체형상을 한꺼번에 측정함으로써 정확하고 신속한 결과를 도출할 수 있게 해주었고
그 결과 여러 산업분야에서 생산성이 크게 증대되었습니다.


현재 다양한 산업 분야에서 CMM(Coordinate Measuring Machine)이라는 3차원 측정기를 이용하여 제품의 형상정보를 얻고 있습니다.
CMM은 물체의 표면 위치를 검출할 수 있는 프루브가 3차원 공간을 이동하면서 각 측정 점의 공간 좌표를 검출하고
그 데이터를 컴퓨터가 처리함으로써 3차원적인 크기나 위치 또는 방향 등을 측정할 수 있는 장치입니다.
그러나 3차원 측정기는 시스템이 복잡하기 때문에 유지, 보수를 위한 노력이 필요하고 정상적으로 활용하기까지에는 일정한 시간과 관련 분야의 전문 지식이 필요합니다.
또 온도나 진동 등에 민감하기 때문에 주변 환경을 잘 관리해야 하는 등의 어려움이 있습니다.

이에 반해, 3차원 스캐너는 CMM 측정기의 단점들을 보완한 편리한 사용방법과 빠른 측정 속도로 인해 기존의 산업 분야들에서 대체 솔루션으로 급부상하고 있습니다.

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피케이시스템 대표 김신곤 부산광역시 남구 신선로 365, 한미르관 307호
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