1. 제품 스캐닝 (1) 스캐닝 방식_ 획득 데이터의 유형 및 특징

"3D 프린터운용기능사 필기 1. 제품 스캐닝 (1) 스캐닝 방식_ 획득 데이터의 유형 및 특징에 대해 알아보기 위해 스캐닝 준비 설정 및 획득 데이터에 대해 정리해 보겠습니다. 

 

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1. 스캐닝 준비

스캐닝 작업의 성공은 철저한 준비 단계에서 시작됩니다. 이 단계에서는 스캐닝의 목적과 요구 사항을 정의하고, 스캐닝 환경과 장비를 점검합니다.
스캐닝 준비 단계에서는 스캐닝의 목적과 요구 사항을 명확히 정의하고, 대상 물체를 분석하여 적합한 스캐닝 방식을 선택하는 것이 중요합니다. 이 과정에서 스캐닝 장비와 소프트웨어를 준비하고, 스캐너의 초기 설정(캘리브레이션)을 조정하며, 조명 조건과 스캐닝 환경을 최적화하는 작업이 필요합니다. 또한, 대상의 크기, 표면 특성, 복잡성을 고려하여 장비 배치를 결정하고, 장애물을 제거하여 스캐닝의 정확성을 높입니다.

🔸 물체의 표면 상태에 따른 스캐닝 준비 방법

3D 스캐닝 작업에서 물체의 표면 상태는 스캐닝의 정확도에 중요한 영향을 미칩니다. 각 표면 유형에 따라 적절한 준비 작업을 통해 최상의 스캔 결과를 얻을 수 있습니다. 아래는 물체의 표면 상태에 따라 필요한 준비 작업을 정리한 내용입니다.
투명 표면:
투명한 표면은 레이저 빛이 투과할 수 있기 때문에 레이저 투과 문제가 발생합니다. 이 경우 코팅 처리가 필요합니다. 투명 표면에 적합한 코팅을 통해 레이저 빛의 반사를 유도하여 정확한 스캔 데이터를 얻을 수 있습니다.
전반사 표면:
전반사 표면은 빛이 표면에서 심하게 반사되어 스캐닝이 어렵습니다. 이 경우에도 코팅이 필요합니다. 표면 반사를 줄이기 위해, 반사율을 낮출 수 있는 코팅을 사용해야 합니다. 반사 표면에서의 스캐닝 정확도를 높이기 위한 코팅 처리 방법은 매우 중요합니다.
난반사 표면:
난반사 표면은 빛이 여러 방향으로 산란되는 표면을 의미합니다. 이 경우 조명과 스캐너 설정을 조정하면 문제가 해결될 수 있습니다. 적절한 조명 배치와 스캐너의 각도 조정으로 난반사 표면을 스캔하는 데 효과적입니다.
코팅 방법:
코팅 방법으로는 백색 파우더 스프레이 등의 사용이 일반적입니다. 백색 파우더는 표면에 고르게 분포하여 레이저가 정확히 반사되도록 도와줍니다. 코팅은 쉽게 제거 가능한 코팅재를 선택하여, 스캔이 끝난 후 쉽게 물체에서 제거할 수 있도록 해야 합니다.

코팅 스프레이

 

 
🔸 물체의 크기에 따른 스캐닝 준비 방법
대상물의 크기에 따라 대형 대상물인 경우 데이터를 부분적으로 측정하여 병합하는 과정으로 진행됩니다. 이를 위해 정합용 마커(볼)을 사용하여 병합 과정에서 정밀도를 높일 수 있습니다. 아래 그림처럼 스캐너 영역 보다 큰 물체에 정합용 마커를 부착해 측정합니다. 

정합용 마커(볼) 예시

 
🔸적용 분야에 따라
적용 분야에 따라 산업용과 일반용으로 구분해 준비하며, 산업용의 경우 고정밀 측정이 필요하고, 표면 코팅은 필수입니다. 반면 3D프린팅 등 낮은 정밀도를 요하는 경우는 일반용으로도 가능합니다. 이 경우 코팅은 생략 가능합니다. 

 

2 스캐닝 설정

스캐닝 설정은 스캐닝 작업의 정확성과 품질을 좌우하는 중요한 단계로, 스캐닝 환경, 장비, 그리고 소프트웨어 설정을 최적화하는 과정입니다.
🔸 스캐닝 환경 설정
작업 공간의 조명과 주변 조건을 조정해야 합니다. 스캐너가 민감하게 반응하는 조명 조건을 확인하고, 과도한 직사광선이나 어두운 환경을 피하며, 균일한 조명을 유지해야 합니다. 또한, 스캔 대상 주변의 장애물을 제거해 장비와 대상 간에 적절한 시야를 확보합니다.
🔸 장비 설정
스캐너의 유형과 해상도를 작업 목표에 맞게 조정합니다. 스캔할 물체의 크기, 표면 특성, 정밀도 요구 사항에 따라 해상도를 설정하며, 대상의 디테일이 많은 경우 높은 해상도를 선택합니다. 스캐너와 대상 간의 거리를 정확히 측정하고, 장비가 안정적으로 고정되도록 배치합니다. 필요한 경우, 스캐너의 캘리브레이션 과정을 통해 장비의 정확도를 보정하며, 다중 스캔이 필요한 복잡한 형상의 경우 여러 각도에서 데이터를 수집할 수 있도록 계획합니다.
🔸 소프트웨어 설정
데이터 처리와 스캔 품질을 최적화하기 위한 매개변수를 조정합니다. 예를 들어, 스캔 데이터를 실시간으로 확인할 수 있는 프리뷰 기능을 활성화하거나, 노이즈 필터를 설정해 불필요한 데이터를 제거합니다. 또한, 스캔 데이터를 저장할 파일 형식을 지정하고, 저장 간격을 설정하여 데이터 손실을 방지합니다. 특정 소프트웨어의 경우, 점군 데이터를 메쉬로 변환하거나 텍스처 매핑을 추가하는 옵션을 설정할 수 있습니다.
 

3. 스캐닝 실시 및 데이터 저장

2.1 스캐닝 실시

스캐닝 실시는 준비된 장비와 설정을 바탕으로 대상을 스캔하여 데이터를 수집하는 단계로, 스캐닝의 핵심 과정입니다. 이 단계에서는 스캐너를 대상과의 적절한 거리와 각도로 배치하고, 설정된 해상도와 스캔 매개변수를 기반으로 데이터를 캡처합니다. 스캐너가 대상을 정밀하게 인식할 수 있도록 위치를 조정하며, 복잡한 형상을 가진 대상은 여러 각도에서 데이터를 수집하여 모든 면을 포괄할 수 있도록 합니다.

🔸 측정 자세에 따라
측정 자세는 대상의 형상 복잡도에 따라 달라집니다. 단순한 형상의 경우, 하나의 자세에서 데이터를 수집하는 것으로 충분하며, 이는 작업 시간을 단축하고 효율성을 높일 수 있습니다. 반면, 복잡한 형상의 경우, 여러 자세에서 데이터를 수집해야 모든 면과 세부 정보를 포괄할 수 있습니다. 이 과정에서 발생하는 잡음 데이터는 후처리 단계에서 제거하여 최종 데이터의 품질을 보장합니다. 적절한 측정 자세와 데이터 수집 전략은 정확하고 완전한 스캔 결과를 얻는 데 중요한 역할을 합니다.

복잡 형상의 데이터 수집

 
🔸 상세 측정 과정
상세 측정 과정은 스캐닝 방식에 따라 다르게 진행됩니다.

턴테이블 방식에서는 스캔 대상이 턴테이블 위에 놓이고, 360도 회전하면서 데이터를 수집합니다. 회전이 완료된 후 축 방향으로 위치를 이동시켜 다른 높이에서 추가 데이터를 수집하며, 이 과정을 반복해 전체 형상을 포괄합니다.
라인 레이저 방식에서는 레이저를 선 형태로 투사하여 데이터를 수집하며, 여러 각도에서 스캔한 중첩 데이터를 최종적으로 병합합니다. 이 방식은 복잡한 형상의 세부 정보를 정밀하게 캡처할 수 있는 장점이 있지만, 중첩 데이터를 병합하여 하나의 완전한 모델로 통합하는 과정이 중요합니다. 각 방식은 대상을 완벽히 캡처하기 위해 효율적으로 활용되며, 최종적으로 품질 높은 데이터를 생성하기 위해 데이터 정렬 및 통합 작업이 요구됩니다.

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4. 데이터 저장

데이터 저장 단계에서는 스캔 데이터를 표준 포맷이나 전용 포맷으로 저장하여 이후 작업에서 활용할 수 있도록 준비합니다.
표준 포맷으로는 다양한 파일 형식이 있으며, 각기 다른 목적과 호환성을 제공합니다. XYZ는 단순한 좌표 데이터로, 스캔된 점의 위치를 기록하는 데 사용됩니다. IGES는 CAD/CAM 소프트웨어 간 호환성이 뛰어나 설계 및 제조 단계에서 널리 활용됩니다. STEP은 설계부터 생산까지 필요한 모든 데이터를 포함할 수 있어 제조 공정 전체에서 활용되는 종합적인 포맷입니다.

전용 포맷은 특정 스캐너 전용 소프트웨어에서 사용되며, 스캔 장비의 특성에 맞춰 데이터를 저장합니다. 이 포맷은 일반적으로 법선 벡터나 색상 정보와 같은 추가 정보를 포함할 수 있어, 데이터의 디테일과 품질을 유지하면서도 소프트웨어 내에서 효율적으로 처리할 수 있도록 지원합니다. 적절한 데이터 저장 형식의 선택은 이후 분석, 설계, 제조 단계에서 작업 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

 

 

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