최근 수십 년 동안 제조 기술에서 가장 큰 발전 중 하나는 3D 스캐닝 기술의 발전과 부상입니다. 복잡한 3D 물체를 정확하게 매핑하는 방법을 찾는 것은 많은 과학자와 엔지니어의 오랜 숙원이었지만 정교한 카메라 기술과 컴퓨터 처리 하드웨어가 개발되기 전에는 불가능해 보였습니다.
이제 취미로 3D 스캐닝을 하는 사람들도 Xbox Kinect와 같은 기본적인 소비자 하드웨어를 사용하여 아마추어 3D 스캐닝 시스템을 만들 수 있으며, 마이크로 제조 및 의료 분야는 전문가 수준의 설정으로 변화하고 있습니다.
특히 치과 분야에서 구조광 스캐닝은 이제 치과 임플란트 및 기타 교정 장치를 제조하는 데 매우 유용한 도구로 의료진이 환자 구강 내 모든 구조물의 치수를 정밀하게 스캔할 수 있게 해줍니다.
구조광 스캐닝의 역사
구조광 스캐닝의 구성 요소는 5,000년 전 이집트와 바빌로니아의 수학자들이 삼각 측량을 사용하여 물리적 치수를 계산하기 시작하면서 수천 년 전부터 존재해 왔습니다. 하지만 19세기 후반에 이르러서야 최초의 첨단 카메라가 개발되면서 현대 구조광 스캐닝의 토대가 마련되었습니다.
19세기 후반이 되어서야 최초의 첨단 카메라가 개발되면서 현대 구조광 스캐닝의 토대가 마련되었습니다.
과학자들이 깨달은 중요한 사실은 카메라가 단순한 이미지 그 이상을 표현한다는 것이었습니다. 카메라가 시각적 데이터 자체를 수집하고 표시한다는 사실을 깨달은 것입니다. 연구자들은 새로운 카메라 기술이 제공하는 가능성을 실험했지만, 1970년대 실리콘 혁명이 컴퓨터 산업을 압도할 때까지 기다려야 진정한 3D 스캐닝 기술을 개발할 수 있었습니다.
오늘날 구조광 스캐닝은 연구 및 제조를 위한 매우 다재다능한 도구입니다.
초기의 구조광 스캐너는 조잡하고 비싸며 사용하기 어려웠습니다. 따라서 산업용 애플리케이션에 머물러 있었습니다. 그러나 카메라와 컴퓨터 기술이 급속도로 발전하면서 기술이 빠르게 발전하여 90년대 후반에는 현대적인 구조광 스캐닝 장비가 등장하기 시작했습니다.
오늘날 구조광 스캐닝은 연구와 제조를 위한 매우 다재다능한 도구로, NASA 우주선 개발부터 골동품 유물의 세부 분석, 그리고 치과에 이르기까지 모든 분야에서 사용되고 있습니다.
구조광 스캐닝의 작동 원리
구조광 스캐너의 기본 기능은 간단합니다. 구조광 패턴을 물체에 투사한 다음 하나 이상의 카메라(보통 두 대)로 촬영하여 물체가 빛 패턴을 변형시키는 방식을 캡처하는 것입니다. 스캔한 여러 이미지를 삼각 측량하여 복잡한 물체의 치수를 모두 계산할 수 있습니다.
대부분의 스캐너는 베네치아 블라인드 사이로 비치는 햇빛이 그림자를 드리우는 것과 유사한 줄무늬가 번갈아 나타나는 패턴을 사용합니다. 미세하게 보정된 스트라이프와 정확한 카메라를 사용하면 치아 표면이나 구강 소켓의 미세한 변화까지 아주 작은 디테일의 치수를 측정할 수 있습니다.
스캔 소프트웨어에서 결과 데이터를 처리하면 스캔한 물체의 디지털화된 3D 이미지를 생성하여 치과 보철물을 디자인하거나 스캔한 대상 위치의 치수를 정확하게 매핑하는 데 사용할 수 있습니다.
구조광 스캐닝은 반사 표면, 모든 형태의 투명도, 심지어 레이저 광 자체의 복잡한 간섭 패턴으로 인해 레이저가 쉽게 방해받는 경향이 있기 때문에 3D 레이저 스캐닝의 대안으로 자주 사용됩니다.
정교한 LED에서 투사되는 청색광이 새로운 표준이 되었습니다.
초기에는 백색광 가 구조광 스캐닝에 선호되었지만 오늘날에는 청색광 이 새로운 표준으로 자리 잡았는데, 이는 정확도가 향상되고 반사와 같은 방해 요인에 대한 저항력이 높으며 심지어 생체 살의 미세한 투명도까지 구현할 수 있기 때문입니다.
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