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[산업지식인] 핸드헬드 스캐너, 손 떨려도 정밀도 문제 없나요?

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헬로티 서재창 기자 |

 

 

 

현업 실무자가 가진 현실적인 궁금증을 전문가가 현명하게 직접 답해주는 [산업지식인] 입니다. 산업지식인은 스마트 팩토리, 머신비전, RPA, 3D프린팅 등 첨단 기술과 연관된 솔루션과 해당 산업 동향을 다룹니다. 

이 과정에서  ‘이 용어는 무슨 뜻이지?’, ‘이 솔루션을 도입했을 때의 장점은?’ 등 다양한 질문들이 떠오를 텐데요. 산업지식인에서는 질문의 종류와 상관없이 전문가의 이론과 경험이 담긴 생생한 답변을 들을 수 있습니다. 앞으로 산업지식인은 산업 현장에 있는 실무자가 혁신 기술과 가까워질 수 있는 기회를 제공할 것입니다. 

 

이번 시간에 다뤄볼 내용은 ‘3D스캐너 및 3D프린터의 활용Ⅱ’입니다. 4차 산업혁명이 제조업의 새로운 트렌드로 등장을 하면서 다양한 기술을 융합하는 솔루션들이 등장하고 있죠. 그 가운데 주목받고 있는 장비가 바로 3D스캐너와 3D프린팅입니다. 

 

특히 디지털 설계 공정에 사용할 목적으로 실제 제품을 캡처하는 경우, 역설계 및 품질 검사 공정은 필수로 거쳐야 하는 과정입니다. 이 역설계를 실현할 수 있는 장비가 바로 3D스캐너이며, 이후 3D프린터를 활용한 적층제조 공정까지 이어지게 되죠. 

 

3D프린터 제조 기업인 3D시스템즈는 앞서 세 건의 웨비나를 통해 다관절 암의 구성 및 구조, 레이저 스캐너 사양, 핸드헬드 3D스캐너 종류와 활용 사례 등을 공개했는데요. 하단에서는 3D시스템즈가 2차로 진행했던 웨비나에서 다뤄진 질의응답 중 핵심적인 내용만 담아봤습니다. 

 

Q&A

 

Q : 도입 시 고려해야할 사항과 운영 비용절감 요소는?
A : 원하는 목적과 예산에 맞는 스캐너를 선택하는 것이 중요하다. 장비를 도입할 경우, 제품 생산에 대한 비용 절감(시간, 공수) 효과를 볼 수 있다.

 

Q : 다관절 암 스캐너의 무게는 어느 정도 되는가?
A : 약 7-8kg다. 탈착이 쉬운 편이라 이동하며 측정하기 편리한 축에 속한다.

 

Q : 3D시스템즈의 3D스캐너 이용을 위한 시스템 최소 사양은?
A : 일반적으로 CPU는 i7, RAM은 최소 16GB 이상, 그래픽카드는 지포스 계열을 추천한다.

 

Q : 자동차와 같은 대형부품의 경우 내부를 스캔할 때 측정에 어려움이 있는데, 이에 대한 노하우는?
A : 대형 부품의 경우, 스캐너의 각도를 변경해 여러 번 스캔을 한 후 하나의 데이터로 병합한다. 또는 포토그라메트리라는 별도의 장치를 이용해 병합할 수 있다. 

 

Q : 다관절 암 3D스캐너 및 핸드헬드 3D스캐너를 고정형 스캐너와 비교한다면?

A : 비접촉식 스캐너는 고정형 CMM 측정기보다 정밀도가 낮기지만, 광범위한 범위를 빠르게 스캔할 수 있다. 즉, 전체 형상에 대한 편차 분석을 할 수 있다는 것이 최대 장점이다. 

 

Q : 3D스캐닝 시 파손되거나 유실된 부분 조정은 어떻게 보완하는가?
A : 스캔할 제품이 이미 파손됐다면 남은 부분을 스캔해 파손된 부분을 유추한 뒤 역설계한다. 

 

 

Q : 다관절 암 3D스캐너와 핸드헬드 3D스캐너를 사용할 경우, 각각 효과를 볼 수 있는 영역은?
A : 제품 사이즈가 크거나 현장에서 스캔할 경우 유용하다. 다관절 암 스캐너의 가장 큰 장점은 접촉식 프로브와 비접촉식 레이저 스캐너를 동시에 사용한다는 것이다. 따라서 정밀 측정을 해야 하는 부품에 적용하는 것이 좋고, 핸드헬드 스캐너는 휴대성이 용이하며 제품의 형상 위주로 스캔해야 하는 경우에 좋다. 

 

Q : 오래 사용한 후, 렌즈 등의 교체비용은?
A : 렌즈가 고장나지 않는다면 교체할 필요 없다. 

 

Q : 핸드헬드 스캐너 활용 시 빛의 영향에 따라 데이터의 왜곡은 없는가?
A : 빛에 대한 데이터 왜곡은 없지만, 스캐너의 특징상 측정 제품에 반사가 있는 경우에는 스캔이 어려울 수 있다. 다시 말해 직사광선에서 사용되는 것은 무리가 있다. 

 

Q : 다관절 스캐너의 경우, 매초 최대 몇 개의 데이터가 수집되고 소요되는 시간이 얼마나 단축되는가?
A : 최대 초당 120만 포인트까지 획득 가능하다. 스캔 속도 및 획득 포인트 수는 하드웨어의 고유 사양이기에 물리적으로 시간을 단축할 수 없다. 다만 작업자의 숙련도에 따라 작업 시간을 단축할 수 있다.

 

Q : X, Y축 방향의 정밀도와 Z축 방향의 정밀도 관점에서 광학식 스캐너와 다관절 스캐너를 비교한다면?
A : 광학식 스캐너의 정밀도가 더 좋다. 광학식 스캐너는 최소 10미크론 정도의 정밀도를 가지며, 다관절 스캐너는 30~50미크론의 정밀도를 갖는다.

 

Q : 3D스캐너 측정과 실제 제품과의 오차를 어느 범위까지 허용이 가능한가?
A : 제품과 오차 허용은 제품의 크기, 회사 규정에 따라 다르다. 참고로 다관절 암의 오차는 20~40미크론 정도다. 


Q : 오토데스크, 솔리드웍스와 같은 다양한 파일을 사용할 때 Control X를 적용해 연동이 가능한가?
A : Control X에서는 일반적인 중립CAD파일(IGS, STP, 파라솔리드)등의 데이터를 불러들일 수 있고, 솔리드웍스나 카티아의 경우 원본파일 포맷을 변환 없이 바로 불러온다.

 

Q : 손 떨림 보정을 도와주는 도구나 스캔 시 노하우가 있는가?
A : 손 떨림으로 인한 데이터의 오류는 없다. 그러나 일정한 속도로 스캔하면 보다 균일한 데이터를 얻을 수 있다. 

 

 

Q : 레이저삼각측정법의 경우 측정 속도가 빠른 반면 분해능 제한 및 측정 음영 지역이 존재하는데 구체적으로 어떤 측정법이 사용되는가?
A : 대부분의 스캐너는 광 삼각법을 이용한다. 사각지대가 있을 경우, 스캐너 또는 제품을 이동해 스캔하면 된다.

 

Q : 여러 컷을 찍어서 겹치는 과정에서 발생하는누적 오차를 예측하는 방법은?
A : 겹친 부분을 정렬하는 과정에서 각 스캔 파일의 편차를 확인할 수 있다. 

 

Q : 스캐닝 솔루션과 실제 3D프린터 연동 시 기종에 상관없이 가능한가?
A : 3D스캐닝과 역설계로 완성된 모델링 데이터의 확장자를 선택한 3D프린터에서 인식한다면 괜찮다. 일반적으로는 STEP이나 STL 확장자가 많이 사용된다. 3D스캐너로부터 취득된 결과는 범용으로 사용 가능한 파일포맷으로 내보낼 수 있다.

 

Q : 핸드헬드 스캐너는 스캐닝 시에 트레킹 문제로 에러가 발생할 가능성이 있는데, 이를 보완할 방법은?
A : 핸드헬드 3D스캐너 사용 시 정확한 위치와 트래킹을 위해 마커(전용 스티커)를 부착해 스캐너가 스캔 위치를 놓치지 않도록 한다. 

 

Q : 3D스캔에서 현장에 부착돼 있는 바코드나 QR, 텍스트도 인식해 부착된 좌표와 함께 저장해두는 기술도 있는가?
A : 컬러 스캐너를 사용할 경우 텍스트도 함께 이미지로 저장할 수는 있지만 3D데이터로 저장할 수 없다.

 

Q : 3D스캐닝 정보 중 위치정보나 GPS 정보가 있는가?
A : 소형 스캐너는 GPS가 내장돼 있지 않고 야외에서 주로 사용하는 광대역 스캐너에는 GPS가 내장돼 있다. 

 

 

‘3D스캐너 및 3D프린터의 활용Ⅱ’이란 주제로 다양한 질의응답이 오고갔습니다. 3D스캐너, 3D프린팅과 이제 조금은 가까워졌나요?

 

해당 주제와 관련해 궁금한 사항은 하단에 있는 댓글창에 댓글로 입력해주세요. 전문가가 직접 답변해드립니다. 이와 더불어 위 내용을 다룬 발표 자료를 공유 받고 싶다면, 댓글창에 메일 주소를 남겨주시길 바랍니다. 

 

 



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