비접촉3D스캐너

(1) TOF (Time of Flight) 방식 3D 스캐너

TOF 방식 스캐너는 장거리 측정기로서 레인지 파인더 (Range Finder or Laser Range Finder) 빛을 표면에 조사하여 돌아 오는 시간 측정하며 주로 토목측정이나 건물 등 대형물 측정에 활용 되고 있으며 광원은 주로 레이저를 이용하며 한 방향의 거리만 측정 할 수 있으므로 TOF 3D 스캐너는 레이저의 방향을 정밀하게 바꾸기 위하여 레이저 소스에 모터를 달거나 회전거울을 사용하여 정확한 측정이 가능하도록 조정한다. 일반적으로 TOF 방식의 대부분이 10,000 ~ 100,000 개의 점군을 얻는 속도로 측정이 가능하다. [그림 1-54)은 TOF 방식 스캐너와 그 원리를 나타낸 것이다.

 

(2) 광 삼각법 3D 레이저 스캐너

레이저를 대상물에 조사하면 수신 장치인 CCD 카메라 소자에는 레이저가 다른 위치에 보이므로, CCD와 물체 사이의 거리 및 각도를 삼각법을 활용하여 스캐닝하는 단거리 측정기로 사용되고 있으며 카메라와 레이저 발신자 사이의 거리와 각도는 고정되어야한다. CCD에 수신 된 광선의 위치에 따라 깊이 차이를 구할 수있어 표면의 형상 정보를 측정 할 수있다.

(3)백색광 방식 3D 스캐너

특정 패턴을 물체에 투영하고 그 패턴의 변형 형태를 파악해 3D 정보를 스캐닝하며, 전체 촬영영상의 모든 3D 좌표를 한 번에 얻어낼 수 있으므로 움직이는 물체를 거의 실시간으로 스캔 할 수있다. 백색광 방식의 최대 장점은 측정 속도에 있으며 특히 산업계에서 정밀한 스캐닝을위한 목적으로 널리 사용되고 있으며 비접촉식 스캐너 가운데 백색광 방식의 스케너는 작은 오차와 높은 정밀도를 갖추고 있으며 초당 측정 속도가 3MH2로써 10 ~ 5,000Hz 인 레이저 스캐너 나 수백 Hz의 고성능 CMM보다도 높아 시간 절약이 가능하다.

 

(4)변조 광 방식의 3D 스캐너

물체 표면에 지속적으로 주파수가 다른 빛을 쏘고 수광부에서의 주파수의 차이를 검출해 거 리 값을 구해내는 방식으로 작동하는 3D 스캐너이다. 스캐너가 발송하는 레이저 소스 외에 주파수가 다른 빛의 배제가 가능하기 때문에 간섭에 의한 노이즈를 감쇄시킬 수있어 고속스캔이 가능하며, TOF보다 고속 (약 1MH2)으로 스캔이 가능 하나 일정 영역의 주파수대를 모두 사용해야하기 때문에 레이저 세기가 약하므로, 중거리 영역 인 10~30m 영역을 스캔할때 주로 이용되고있다. 

 

(5)핸드 헬드 (Handheld) 스캐너

3D 이미지를 얻기 위해 광 삼각법을 이용하여 점 또는 선 타입의 레이저를 파사체에 투사하는 레이저와 반사수신장치 (CCD), 내부 좌표계를 기준좌표계와 연결하기 위한 시스템으로 구 성된 이동식 3D 스캐너이다. 기준좌표와 연결하기 위한 시스템은 접촉식 로봇팔과 비슷한 장치끝에 정밀한 인코더를 부착하거나, 기준 좌표계를 만들기 위한 마크를 대상물 표면에 붙여서 구성하기도한다. 최근에는 모션 트래킹 시스템과 유사하게 외부에 2대 이상의 카메라가 스캐너의 동작을 따라갈 수 있도록 적외선 발신자 (Infrared light emitting diode)를 두어 위치를 정 확히 추적하는 기술까지 발전하고있다. [그림 1-58 |은 핸드 헬드 (Handheld) 스캐닝 모습이다