광학식 3D스캐너에 대한 고찰, 첫번째 <스캔 대상>

 

 

 

안녕하세요, 토탈 3D 솔루션 전문 기업 휴스템(Hustem)입니다.

 

이번에는 3D스캐너의 한 종류에 대해 고찰해보는 글을 포스팅 해볼까 합니다.

 

 

3D스캐너는 크게 접촉식 3D스캐너와 비접촉식 3D스캐너가 있습니다.

 

저희 휴스템은 이 중에서 비접촉식 3D스캐너를 주로 취급하고 있는데요.

 

 

비접촉식에서도 빛을 사용하는 '광학식 3D스캐너',

레이저를 사용하는 '레이저 3D스캐너'로 분류가 됩니다.

 

 

그 중에서 광학식 3D스캐너에 대한 이야기를 해보겠습니다.

 

광학식 3D스캐너의 원리나 특징에 대해서는 아래의 링크를 참조하시면 되겠습니다!

 

 

[3D 스캐너 정보] 3D 스캐너의 가장 중요한 규격, 정확도/정밀도/해상도/점간거리

 

 

광학식 3D스캐너는 이름 그대로 빛을 사용하게 때문에 

스캔 대상의 재질이 중요한 요소로 작용이 됩니다.

 

그 스캔 대상들을 아래와 같이 포괄적으로 3가지로 분류해 보겠습니다.

 

첫번째로는 밝은 색상이 있는 물체,

 

두번째는 검은색 물체, 투명체, 반사가 심한 물체,

 

마지막 세번째는 밝은 색상과 어두운 색상이 혼합되어 있는 물체.

 

이렇게 3가지로 나눠서 3D스캐닝 테스트를 해보겠습니다.

 

이번 테스트에 사용할 3D스캐너는 아인스캔프로 2X입니다.

 

3D스캐너 아인스캔프로 2X에 관한 자세한 내용은 아래의 링크를 참조해 주세요!

 

[3D스캐너] 새롭게 다시 태어난 아인스캔 프로 시리즈, Einscan-Pro 2X Series

 

 

밝은 색상의 물체라고 한다면 하얀색, 노란색, 파란색 등

주변에서 흔하게 볼 수 있는 색상들로 이루어진 물체라고 정의를 내리겠습니다.

 

밝은 색상의 물체를 스캔할 샘플을 두 가지 준비해 보았는데요.

 

 

  

 

 

왼쪽은 FDM 형식의 3D프린터로 출력한 출력물이고 오른쪽은 치아 모형입니다.

 

하얀색과 노란색의 밝은 색상으로 준비해봤는데요.

 

그럼 스캔을 해보겠습니다.

 

 

 

스캐너에 내장되어 있는 패턴을 뿌려 스캔을 하는 모습입니다. 

 

 

 

(8배속)

 

스캔데이터가 아주 잘 나오는군요!
 

그렇다면 치아 모형을 3D스캐닝하면 어떻게 나올까요? 

 

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치아모형도 스캔데이터가 아주 잘 나왔습니다.

 

이렇게 밝은 색상을 가지고 있는 스캔 대상은 

광학식 3D스캐너로 아무런 문제 없이 3D스캔을 할 수 있다는 것을 알게 되었습니다!

 

 

 

	검은색 물체, 투명체, 반사체

 

 

두번째로는 검은색 물체, 투명체, 반사체를 스캔하는 경우인데요.

 

당연히 이렇게 따로 분류한 이유가 있겠죠?

 

그 이유는 이 세가지에 해당되는 물체는 광학식 3D스캐너로 스캔을 할 수 없습니다.

 

 

"그럼 방법이 아예 없는건가요? 포기해야 하나요?"

 

 

 

 그렇지 않습니다! 검은색, 투명체, 반사체도 광학식 3D스캐너로

3D스캐닝을 할 수 있는 방법이 있습니다!

 

우선 이 세가지의 경우 3D스캐닝을 할 경우 어떻게 나오는지 볼까요?

 

 

 

 

 

 

테스트할 물체는 검은색 부품, 안경 렌즈, 불상 모형입니다.

 

 

(검은색 부품 3D스캐닝 모습(좌), 3D 스캔 데이터 생성 모습(우,8배속)

 

 

 

검은색 부품을 스캐닝해보니 데이터가 나오긴 합니다만

제대로된 형태가 나오진 않습니다.

 

 

(안경 렌즈 3D스캐닝 모습(좌), 3D 스캔 데이터 생성 모습(우,8배속)

 

 

안경 렌즈는 데이터가 아예 나오질 않습니다....

(오른쪽 화면은 정지 화면 아닙니다!)

 

 

(불상 모형 3D스캐닝 모습(좌), 3D 스캔 데이터 생성 모습(우,8배속)

 

 

불상 모형 또한 데이터가 완전하게 나오지 않습니다.

 

 

그렇다면 이러한 문제는 어떻게 해결해야 할 것인가!? 

 

그 해결은 바로 이것입니다!

 

(3D 스캐닝용 스프레이(좌), 현상액 스프레이(우)

 

바로 3D스캐닝용 스프레이입니다.

 

이 스프레이를 물체에 분사하면 물체는 하얗게 변하게 됩니다!

 

작업 후에는 브러쉬, 에어건, 물 등으로 

스프레이 입자를 털어내거나 세척할 수 있으니 안심하고 분사해도 된답니다!

 

(단, 재사용 해야하는 기계 부품 같은 물체는 스프레이를 사용하지 않는 것이 좋습니다.)

 

 

물체에 스프레이를 분사하면 아래의 사진과 같이 나타나게 됩니다.

 

 

 

 

 스프레이를 분사하여 하얗게 만들고 3D스캐닝을 하면 어떤 결과가 나올까요?

 

 

(검은색 부품 3D스캐닝 모습(좌), 3D 스캔 데이터 생성 모습(우,8배속)

 

 

 

 

이제야 스캔데이터가 잘 나오기 시작했습니다!

 

다른 물체들은 어떨까요??

 

 

 

 (안경 렌즈 데이터 생성 모습(좌,8배속), 불상 모형 데이터 생성 모습(우,8배속)

 

 

다른 물체들 역시 잘 나옵니다!

 

스프레이를 분사함으로써 물체를 하얗게 만드니

빛을 이용하는 광학식 3D스캐너로 아무 무리없이 3D스캐닝을 할 수 있게 되었습니다!

 

 

 

	밝은 색상과 어두운 색상이 혼합되어 있는 물체

 

 

 마지막으로는 밝은 색상과 어두운 색상이 혼합되어 있는 경우인데요.

 

이게 어떠한 경우인지 이번 3D스캐닝에 사용된 물체의 사진을 통해 바로 보여드리겠습니다.

 

 

 

위의 사진을 보시면 하얀색 바탕에 검은색으로 보이지만 어두운 갈색인 줄무늬(?)가 있고

꼭대기에는 어두운 빨간색이 있습니다.

 

이 물체를 3D스캐닝 해보면 어떤 결과가 나올까요?

 

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 (혼합 색상 물체 3D스캐닝 모습(좌), 3D 스캔 데이터 생성 모습(우,8배속)

 

 

3D스캔데이터가 나오긴 합니다만 어두운 색상 부분은 나오질 않는군요.

 

하지만 방법이 있습니다!

 

물론 두번째처럼 스프레이를 분사하는 방법도 있겠지만

지금과 같은 경우는 굳이 스프레이를 분사하지 않아도

완전한 3D스캔데이터를 취득할 수 있습니다.

 

이 때 사용하는 것이 바로 HDR 모드 입니다!

 

HDR은 High Dynamic Range의 약자로 빛의 범위를 확대하는 것을 의미합니다.

 

TV도 HDR모드를 지원하는 TV가 있듯이 3D스캐너도 HDR모드가 있답니다.

 

그래서 3D스캐너가 받아들일 수 있는 빛의 범위를 확장시켜서

밝은 색상과 어두운 색상이 동시에 데이터 취득을 가능하게 하는 것입니다!

 

 

위의 그림은 3D스캐너 아인스캔프로 2X 소프트웨어의 옵션 일부를 캡처한 것인데요.

 

빨간색으로 표시가 된 부분에 HDR 모드를 언제든지 키고 끌 수 있게 되어 있습니다.

 

저렇게 HDR 모드를 키고 3D스캐닝을 하면 데이터가 어떻게 나오는지 보겠습니다!

 

 

 

HDR 모드를 키고 3D스캐닝을 하니까 데이터가 완전하게 나오는군요!

 

HDR 모드를 껐을 때와 켰을 때의 데이터 차이를 한번 볼까요?

 

 (HDR 모드 OFF(좌), HDR 모드 ON(우,8배속)

 

 

확실히 HDR 모드의 사용 유무에 따라 결과의 차이가 있음을 알 수 있습니다.

 

 하나의 물체에 밝은 색상과 어두운 색상의 물체가 혼합되어 있는 경우

HDR 모드를 사용하시면 보다 만족스러운 데이터를 얻으실 수 있게 됩니다!

 

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여기까지 광학식 3D스캐너에 대한 고찰, 첫번째!

스캔 대상에 대한 이야기를 다뤄봤는데요.

 

다음 포스트에서는 광학식 3D스캐너의 다른 이야기를 다뤄보도록 하겠습니다.

 

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