여러분들께서 흔히 알고 계시는 스캐너는 각종 문서나 사진 등 2차원 화상정보를 광학적으로 인식하여 컴퓨터에 입력 시키는 장치 입니다. 스캐너는 컬러필름이나 원색 사진, 그림 등을 고해상도로 입력하여 영상처리나 전자 출판등에 유용하게 사용됩니다. 하지만, 최근 들어서 3차원 스캐너를 도입하여 여러 산업 분야의 성장에 일조를 기하는 사례들이 속속들이 나오고 있습니다. 그러면, 3차원 스캐너란 무엇이며 어떤 분야에 활용될까요? ㈜쓰리디시스템즈코리아가 3차원 스캐닝기술에 대한 사용자의 이해를 돕기 위해 3차원 스캐닝에 대한 기본이론, 3차원 스캐너의 종류, 측정방식 등에 대한 설명을 제공해 드립니다.

3차원 스캐닝기술이란 3차원 스캐너를 이용하여 레이저나 백색광을 대상물에 투사하여 대상물의 형상정보를 취득, 디지털 정보로 전환하는 모든 과정을 통칭하는 용어입니다. 3차원 스캐닝기술을 이용하면 볼트와 너트를 비롯한 초소형 대상물을 비롯해 항공기, 선박 심지어는 빌딩이나 다리 혹은 지형 같은 초대형 대상물의 형상정보를 손쉽게 취득할 수 있습니다.

3차원 스캐너로부터 얻어진 형상 정보는 다양한 산업 군에 필요한 역설계(Reverse Engineering)나 품질 관리(Quality inspection)분야에 적극적으로 활용되고 있습니다. 기존에는 특정 제품의 형상 정보를 얻기 위해 대상 제품을 일일이 캘리퍼스와 같은 도구를 이용한 수작업으로 대상물의 측정이 이루어졌습니다. 이런 기존의 방식은 작업 시간도 많이 소요될 뿐 더러 정확한 작업이 이루어 질 수 없었습니다.

3차원 스캐너는 단 몇 번의 샷을 통해서 단 시간 내에 제품 전체의 형상정보를 쉽고 정확하게 취득할 수 있게 해 주는 혁신적인 툴입니다. 3차원 스캐닝 기술은 대상물의 전체형상을 한꺼번에 측정함으로써 정확하고 신속한 결과를 도출할 수 있게 해주었고 그 결과 여러 산업분야에서 생산성이 크게 증대되었습니다.

현재 다양한 산업 분야에서 CMM(Coordinate Measuring Machine)이라는 3차원 측정기를 이용하여 제품의 형상정보를 얻고 있습니다. CMM은 물체의 표면 위치를 검출할 수 있는 프루브가 3차원 공간을 이동하면서 각 측정 점의 공간 좌표를 검출하고 그 데이터를 컴퓨터가 처리함으로써 3차원적인 크기나 위치 또는 방향 등을 측정할 수 있는 장치입니다. 그러나 3차원 측정기는 시스템이 복잡하기 때문에 유지, 보수를 위한 노력이 필요하고 정상적으로 활용하기까지에는 일정한 시간과 관련 분야의 전문 지식이 필요합니다. 또 온도나 진동 등에 민감하기 때문에 주변 환경을 잘 관리해야 하는 등의 어려움이 있습니다 이에 반해, 3차원 스캐너는 CMM 측정기의 단점들을 보완한 편리한 사용방법과 빠른 측정 속도로 인해 기존의 산업 분야들에서 대체 솔루션으로 급부상하고 있습니다.

CMM과 3차원스캐너의 특징 비교표

 
CMM(Coordinate Measuring Machine) 3차원 스캐너(3D Scanner, 3D Digitizer)
장점 측정 정확도, 측정 정밀도 우수
오랜 역사에 따른 정립된 운영 프로세스
제품 안정성
고밀도 점군 생성 (한 번 촬영에 최대 약 600만 점군 생성)
빠른 측정 속도 (한 번 촬영에 최대 약 0.97초)
이동성 및 휴대성
사용 편의성
측정 대상물의 크기 제한이 없음
폭 넓은 활용 분야
단점 매우 느린 측정 속도
복잡한 측정 사전 준비 작업 요구
전문가만이 운영 가능
항온/항습 시설 등 독립화 측정 공간 요구
한 번 설치 이후 이동 불가능
측정 대상물의 크기가 제한됨
CMM에 비하여 상대적으로 낮은 측정 정확도
동일 측정정확도 수준의 CMM 대비 상대적으로 높은 가격

3차원 스캐너는 실물 또는 실제 환경으로부터 그것의 형상이나 색깔을 디지털 데이터로 전환하는 장치를 통칭합니다. 3차원 스캐너로부터 취득된 디지털 데이터는 3차원 디지털 모델화 되어 다양한 분야에 활용이 가능합니다. 참고로 3차원 스캐닝은 3차원 스캐너를 활용한 데이터 취득에서부터 분석 및 그 응용을 포괄하는 용어입니다. 이러한 기술들은 초창기에는 게임이나 영화 특수효과 등에 활용되기 시작하여, 근래엔 산업 디자인 분야에서는 역설계, 생산된 제품의 검사 목적으로도 활용되고, 의학 또는 치 의학 분야에서 교정이나 보철물 제작 등에도 널리 응용되고 있습니다.

3차원 스캐너는 카메라와 매우 유사합니다. 카메라처럼 원뿔 형태의 시야(Field of view)를 가지고 있고, 카메라가 피사체의 표면정보만 얻는 것처럼, 3차원 스캐너도 주로 물체의 표면정보만 취득합니다. 그러나, 카메라가 물체 표면에 있는 2차원 정보(x, y)에 색상 정보만 취득하지만, 3차원 스캐너는 물체의 깊이 정보(Depth, z)까지도 취득합니다.3차원 스캐너의 목적은 물체의 표면으로부터 기하정보(주로 X, Y, Z)가 샘플링 된 점군(Point Cloud)을 형성하는 것입니다.

3차원 스캐닝 장비에는 다양한 기술들이 사용됩니다. 각각의 기술들은 비용이나, 스캐닝 대상 별로 다양한 장단점을 가지고 있습니다. 예를 들면 접촉식이 아닌 광학식(Optical)인 경우, 반짝이는 물체나 반사가 심하거나 투명한 유리 같은 물체에는 취약한 특성이 있습니다. 물론 이 경우에도 피사체의 표면에 매우 얇은 특수한 파우더를 덮는 방법 등을 활용해 스캐너가 좀더 안정적으로 광 정보를 인식하게 만들 수 있습니다.

레이저를 이용한 스캐너는 수 조개의 광자(Light Photon)를 물체 표면에 보내고 그 중 일부만을 받아 들이는데 스캔 대상의 반사도(Reflectivity)는 대상물의 색상 또는 밝기에 의존적입니다. 흰색 표면은 좀 더 많은 빛을 반사하고, 어두운 표면에서는 적은 양의 빛만 반사합니다. 유리와 같은 물체는 빛을 굴절시켜 잘못된 3차원 정보를 만들어 내기도 합니다.대부분의 경우에, 한번의 스캔으로 물체를 완전한 모델로 만들 수는 없습니다. 하나의 물체를 모델링 하기 위해서는 수 번에서 수 십 또는 수 백 번에 이르는 다른 방향에서의 스캐닝 작업을 필요로 합니다. 이러한 스캔 된 여러 장의 이미지들은 특정 부분의 데이터이기 때문에 하나의 좌표계로 합치는 작업을 해야 합니다. 하나의 좌표계로 변환하는 작업을 정렬(Alignment)또는 정합(registration)이라고 부르고 이렇게 정렬된 여러 데이트 셋을 하나의 데이터로 합치는 작업을 머징(Merging)이라고 부릅니다.

3차원 스캐너를 크게 두 종류로 구분한다면, 접촉식과 비접촉식으로 구분할 수 있습니다. 비접촉식 스캐너는 3차원 스캐너가 직접 빛을 피사체에 쏘는 여부에 따라 능동형과 수동형 스캐너로 분류될 수 있습니다. 참고로 최근 산업계의 주류는 대부분 능동형 스캐너이고, 능동형 스캐너만을 3차원 스캐너라고 한정하기도 합니다. 수동형은 주로 머신 비젼(Machine vision) 또는 로봇 비젼(Robot Vision)의 한 분야로 인식되곤 합니다.

접촉식 3차원 스캐너는 탐촉자로 불리는 프루브(Probe)를 측정하고 하는 물체의 직접 닿게 해서 측정을 하는 방식입니다. CMM(Coordinate Measuring Machine)이 대표적인 방식이며, 대부분의 제조업에 오래 전부터 이 방식이 활용되어 왔고 측정점의 정확도가 우수한 편입니다. 그러나 대상물의의 표면에 접촉을 해야 하므로, 물체에 변형이나 손상을 줄 수 있다는 단점이 있습니다. 또 다른 CMM의 단점은 다른 스캐닝방식에 비해 측정 속도가 느리다는 것입니다. 고 성능 CMM조차도 수백 hertz(초당 측정점수) 에 불가합니다. 이에 반해, 비접촉식 스캐너인 레이저 스캐너의 경우 10~500 kHz에 이르며, 백색광(Structured light) 방식의 경우 3 MHz에 이르는 제품까지 개발되었습니다.


TOF방식원 스캐너의 핵심기술은 레 3차인지 파인더(Range Finder or Laser Range Finder)라고 불리는 빛을 물체 표면에 조사하여, 그 빛이 돌아오는 시간을 측정해서, 물체와 측정원점 사이의 거리를 구하는 기술을 바탕으로 하고 있습니다. 주로 레이저가 이용되는데, 빛의 활공시간인 시간이 측정되면 간단한 공식을 이용하여 거리를 구할 수 있습니다. TOF방식의 정확도는 시간을 얼마나 정확하게 측정할 수 있는가에 좌우되는데, 현재 기술로는 약 3.3 picoseconds(1조분의 1초)의 측정이 가능하므로, 이 방식은 약 1 milimeter 단위까지가 측정이 한계라고 볼 수 있습니다. 따라서 토목 측정이나, 건물 등 대형물 측정에 많이 활용됩니다. 레인지 파인더는 오직 측정기가 바라보는 방향(direction of view)으로의 거리 밖에 못 구하기 때문에, TOF 3차원 스캐너는 이 레이저의 방향을 정밀하게 바꿔주는 장치가 추가됩니다. 이 장치에는 레이저가 발사되는 소스를 직접 모터를 이용해 움직이는 방식과 회전거울을 이용하는 방식이 있는데, 거울을 이용하는 방식이 훨씬 더 가볍고 더 빠르고, 더 정확한 조정이 가능해서 대부분 이 방식을 채택하고 있으며 대부분 초당 10,000~ 100,000개의 점군을 얻는 속도로 측정이 가능합니다.


광 삼각법 3차원 레이저 스캐너도 능동형 스캐너로 분류되며, TOF방식의 스캐너처럼 레이저를 이용합니다. 레이저가 얼마나 멀리 있는 물체에 부딪혔는가에 따라 레이저를 수신하는 CCD 카메라 소자에는 레이저가 다른 위치에 보여지게 됩니다. 카메라와 레이저 발신자 사이의 거리, 각도는 고정되어 이미 알고 있으므로, 카메라 화각 내에서 수신 광선이 CCD소자의 상대적인 위치에 따라 깊이(depth)의 차이를 구할 수 있습니다. 이를 삼각법이라고 합니다. 대부분의 경우는 단순히 하나의 레이저 점을 조사 하는 게 아니라 스캐닝 속도를 높이기 위해 라인타입의 레이저가 주로 이용됩니다. 이 기술은 캐나다 국립 연구재단(The National Research Council of Canada)이 1978년에 처음으로 개발하였으며 대부분의 레이저 타입의 3차원 스캐너는 TOF 또는 이 방식을 주로 이용하고 있습니다.


핸드헬드 스캐너는 3차원 이미지를 얻기 위해, 앞에서 언급된 광 삼각법을 주로 이용합니다. 점(dot) 또는 선(line) 타입의 레이저를 피사체에 투사하는 레이저 발송자와 반사된 빛을 받는 수신 장치(주로 CCD)와 함께, 내부 좌표계를 기준좌표계와 연결하기 위한 시스템으로 구성되어 있습니다. 기준좌표와 연결하기 위한 시스템은 정밀한 인코더가 부착된 소위 이동형 CMM이라고 불리는 접촉식 로봇 팔과 유사한 장치의 끝 단에 스캐너가 직접 붙여서 구성되기도 하고, 기준 좌표계를 만들기 위한 마크를 피사체 표면에 붙여서 해결하기도 합니다. 최근에는 모션 트레킹 시스템과 유사하게, 외부에 두 대 이상의 카메라가 스캐너의 동작을 따라갈 수 있도록, 스캐너 외부에 6개의 자유도를 측정할 수 있는 적외선 발신자(infrared light emitting diode)를 붙여, 스캐너 외부에 설치된 트레커(tracker)가 이 발신자의 위치를 추적을 합니다. 이 정보를 이용해 내부좌표계로 생성된 3차원 이미지데이터를 기준좌표게로 변환시키는 시스템들도 다수 출현했습니다.


백색광 방식 스캐너는 특정 패턴을 물체에 투영하고 그 패턴의 변형 형태를 파악해 3차원 정보를 얻어냅니다. 여기에 사용되는 패턴은 여러 가지가 있는데 1차원 패턴 방식은 선(line) 형태의 패턴을 LCD 프로젝트나 움직이는 레이저(sweeping laser)를 이용해 물체에 프로젝션 시킵니다. 카메라는 프로젝트로부터 적당한 거리(대부분 피사체에 크기에 따라 가변적임)를 두고 위치 하는데, 패턴에서 라인을 인식하고, 그 라인을 구성하는 모든 화소의 깊이 값은 광 삼각법을 이용해 구해 냅니다.1차원 패턴 방식은 하나의 라인 패턴을 물체를 죽 훑어 내는 방식인데 반해 2차원 패턴 방식은 그리드(grid)또는 스트라이프 무늬의 패턴이 이용됩니다. 스트라이프나 그리드를 사용할 경우엔 1차원 패턴 방식보다 많은 데이터를 얻을 수 있으나 물체의 형태에 따라, 패턴의 순서가 바뀔 수가 있다는 것이 기술적인 병목이었다가 최근 들어 MLT(Multistripe Laser Triangulation)이라고 불리는 방식이 개발되어 이러한 한계가 극복이 되었습니다. 이러한 패턴과 관련한 다양한 연구들이 이 분야에서 활발하게 진행되고 있습니다. 이러한 백색광 방식의 최대 장점은 그 측정속도에 있습니다. 한번에 한 점씩 스캔하는게 아니라, 전체 촬상영역(Fied of View, FOV) 전반에 걸려 있는 모든 피사체의 3차원 좌표를 한번에 얻어 낼 수 있습니다. 이점 때문에 모션장치에 의한 진동으로 부 터 오는 측정 정확도의 손실을 획기적으로 줄일 수 있으며 어떤 시스템들은 움직이는 물체를 거의 실시간으로 스캔 해낼 수도 있습니다. 이 때문에 특히 산업계에서 정밀한 스캐닝을 위한 목적으로 널리 사용되고 있습니다.


변조광 방식의 3차원 스캐너는 물체 표면에 지속적으로 주파수가 다른 빛을 쏘고 수광부에서 이 빛을 받을 때, 주파수의 차이를 검출해, 거리 값을 구해내는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 스캐너가 발송하는 레이저 소스 외에 주파수가 다른 빛의 배제가 가능 해 간섭에 의한 노이즈를 감쇄 시킬 수가 있습니다. 이런 타입의 스캐너는 TOF방식의 단점인, 시간 분행능에 대한 제한이 없어 훨씬 고속(약1M Hz)으로 스캔이 가능한데 비해 레이저의 세기가 약한데, 이는 일정 영역의 주파수 대를 모두 사용해야 하기 때문입니다. 따라서, 중거리 영역인 10~30 m 영역을 스캔 할 때 주로 이용이 됩니다.

여러분들께서 흔히 알고 계시는 스캐너는 각종 문서나 사진 등 2차원 화상정보를 광학적으로 인식하여 컴퓨터에 입력 시키는 장치 입니다. 스캐너는 컬러필름이나 원색 사진, 그림 등을 고해상도로 입력하여 영상처리나 전자 출판등에 유용하게 사용됩니다. 하지만, 최근 들어서 3차원 스캐너를 도입하여 여러 산업 분야의 성장에 일조를 기하는 사례들이 속속들이 나오고 있습니다. 그러면, 3차원 스캐너란 무엇이며 어떤 분야에 활용될까요? ㈜쓰리디시스템즈코리아가 3차원 스캐닝기술에 대한 사용자의 이해를 돕기 위해 3차원 스캐닝에 대한 기본이론, 3차원 스캐너의 종류, 측정방식 등에 대한 설명을 제공해 드립니다.

ACIS: Solid Modelling을 제공하는 software(Kernel 이라고도 함)로 많은 연구 기관들과 기업들로부터 CAD/CAM/CAE 의 핵심요소로 사용되고 있으며, 포맷의 확장자는 SAT 입니다. (Note: ACIS 은 약어가 아닙니다.). (Spatial Technology Corp.)

Anti-aliasing: Anti-aliasing은 내부 pixel interpolation으로, 모서리가 더욱 두드러지게 나타나게 해줍니다. API: API는 일련의 함수들로 운영체제가 복잡한 일을 하게 만들어 주며, 다른 프로그램에서 사용되는 software 인터페이스입니다.

Aspect Ratio: 폭과 높이의 비

Bezier Curve(Surface): 세 점 이상으로 조절되는 부드러운 곡선으로 첫번째 점과 마지막 점을 반드시 지나며, 다른 조절 점의 영향을 받습니다. 베지어 곡면은 베지어 곡선의 확장 형태로 고안자인 프랑스 CAD시스템 설계자인 Pierre Bézier의 이름에서 따왔습니다.

Bitmap: Bitmap은 pixel로 이루어진 이미지입니다.

Boundary: 모델의 경계

Boundary Edge: 다른 Polygon을 공유하지 않은 Polygon의 모서리

Boundary Representation (B-rep): solid modeling의 데이타 구조는 Solid를 명백하게 정의된 점, 선, 면의 위상학적 집합으로 정의합니다.

Box: 서로 마주보고 있는 세 쌍의 면과 8개의 선으로 이루어진 상자

C0 or G0 Continuity: 위치상의 연속성. 경계선을 공유하는 두 Surface는 위치를 기준으로 Surface의 모서리가 정확히 틈이 없이 인접하여 있을 때 C0 혹은 G0연속성이 있다고 말합니다.

C1 or G1 Continuity: 접선의 연속성. 마주하는 Surface의 경계부위의 Normal값이 방향 및 크기에 있어서 정확히 일치할 때 두 Surface는 C1, G1 연속성이 있다고 말합니다.

C2 or G2 Continuity: 곡률의 연속성. 두 개의 Surface가 서로 만나는 곳에서 같은 곡률 값을 가지고 있을 때 경계를 공유하는 두 개의 Surface는 C2, G2 연속성이 있다고 말합니다.

CAD: 컴퓨터를 이용한 설계

Centroid: Centroid (회전 중심)은 영역의 중심점 또는 중심점으로 일반적으로, 무게의 균형을 이루는 점을 말합니다.

CMM: Coordinate Measuring Machine

Control Points: NURBS Curve또는 Surface의 모양을 제어하거나 파리미터를 결정하는 점들

CT: CT(Computed Tomography)스캔은 물 대비 섬유 조직의 광선형 희석도를 측정합니다. 세포와 뼈와 같은 석회질이 쉽게 구분되므로 고 정밀 해부학 이미지를 쉽게 얻어낼 수 있으며, 해상도는 1mm정도 입니다.

Curvature: 수학적으로 곡선 또는 곡면상의 한 점이 위치한 곳에 어느 정도의 곡률이 존재하고 잇는가를 나타냅니다. 만약 곡선이 직선이라면, 곡률은 0이 됩니다. 만약 곡선이 둥글다면 곡률은 올라가거나 내려갑니다. 곡률은 ‘k’ = 1 /로 정의되며,는 곡률반경을 의미합니다. 이 두 변수는 반비례 관계에 있습니다.

Curve: Curve는 공간을 따라 접의 경로를 표현하는 수학적인 기능입니다. rapidform에서 Curve는 특정 공간에서 Curve의 수학적인 묘사를 샘플링 함으로써 그리고 이러한 샘플 점들 사이를 여러 선분으로 그려 표현합니다. rapidform은 Curve Geometry를 표현하기 위해서 NURBS를 사용합니다.

Decimation: 각 요소들의 수를 감소시키는 기능입니다. 일반적으로, 이 기능은 형상의 전체적인 형상과 상세한 특징 형상을 유지하기 위해 사용합니다.

Depth Cueing: Depth cueing은 Viewpoint로부터 물체를 이동시킬 때 밀도를 낮추는 것 입니다.

DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) standard는 National Electrical Manufacturers Association (NEMA)에 의해 CT, MRI, 초음파와 같은 의학 이미지의 보기와 배포를 위해 만들어졌습니다.

Displacement map: Displacement Map은 기능은 NURBS Surface와 원래의 Polygon 메쉬 사이의 편차를 묘사하는 NURBS Surface상에 정의하는 기능입니다.

Draft Angle: 금형에서 제품을 분리할 수 있는 최소 각도로 금형 작업에 주로 이용이 됩니다.

Edge: Polygon 상에 두개의 연결된 꼭지 점 사이의 선

Face: Face는 삼각형으로 구성된 세 개의 꼭지 점을 갖고 있고 서로 연결된 세 개의 모서리로 정의됩니다.

Feature: rapidform내에서, 기초 형상은 planes(box 포함), sphere, cylinder, cone 과 같은 형상입니다. 향상된 형상은 hole, cut, fillet, chamfer 또는 extrusion, revolution, sweep 혹은 loft의 자유곡면을 뜻합니다.

Feature Curve: 모델의 Feature Topology안에서 형상의 특징을 유지하면서 만들어내는 Curve.

Feature-based modeling: part가 만들어진 기초 단면과 비슷한 형상을 응용하여 모델링을 하는 방법 (holes, ribs, fillets, cuts, boss 등등)

Flat Shading: flat shading 방법은 constant shading이라고도 말합니다. 렌더링에 있어 전체Polygon에 동일한 색을 적용하는 것 입니다. 이러한 Shading 방법은 품질이 좋지 않습니다. Polygon자체에 삼각형 모양이 나타나며, Block과 같은 형상이 나타납니다.

Gaussian Curvature: 곡면상의 한 점의 이중 곡률 만약 곡면이 한 방향으로 편평하다면 Gaussian curvature 는 0이 되며 곡면이 두 방향으로 더욱 구부러진다면 Gaussian curvature는 증가하게 된다 (양 혹은 음 방향으로) 수학적으로 두개의 주 곡률의 외적 값이 된다.

Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T): Geometric dimensioning and tolerancing (GD&T)는 도면에서 사용되는 기호와 규약으로 제품의 형상을 정확하고 효과적으로 규제하기 위한 것입니다.

Geometric Tolerance (GT): 기하 공차는 실제 치수가 도면 상에 기재되어 있는 치수와 어느 정도까지 차이가 나도 되는지에 대한 정도를 기술합니다. 또한 대량 생산 제품의 반복도를 표현하기도 합니다. 공정에 관계된 공차는 측정에 사용되는 기술과 공정에 따라 달라질 수 있습니다. rapidform에서는 평면도, 직진도, 진원도 등등이 있습니다.

Gouraud Shading: Gouraud shading은 가장 많이 사용 되는 smoothing 방법으로, Henri Gouraud의 이름에서 가져왔습니다. Gouraud shading 또는 color interpolation은 각 pixel의 색을 결정하기 위해 polygon 면의 color 정보를 interpolate하는 과정입니다. 이 과정은 Polygon내부의 모든 pixel에 선형 interpolation방법을 이용하여 색을 할당합니다.

Grid: 거리를 측정하기 위한 연속된 사각형의 격자

GUI: 그래픽 사용자 환경

Hidden lines: 화면상에 보이지 않는 선을 나타내기 위한 은선

Healing: Surface 혹은 Solid model 내에 있는 비정상 요소들을 수정하기 위한 일련의 함수로 공통적인 함수들은Surface 간략화(spline surface의 plane, cylinder, cone 과 같은 정형화된 형상에 mapping함), 밑 face 붙이기, 틈새 수정 등을 포함하고 있습니다. (spline surface의 plane, cylinder, cone 과 같은 정형화된 형상에 mapping하는 것) More advanced functions may include the ability to merge coincident vertices, repair self-intersections, and reduce and/or redeploy curve and surface control nodes. 일반적인 IGES, STEP, SAT 파일들이 변환 될 때 잘못된 Translation Code에 의해 개체 Mapping이 잘못될 수 있는데 이러한 잘못된 오류를 수정할 수 있습니다. 보다 진보된 함수들은 일부 CAD system은 healing을 내부적으로 수행하거나, 외부적으로 수행하기도 합니다.

Hybrid:Solid modeling system은 Solid를 정의하고 저장하기 위해 두 개 (e.g., CSG and B-Rep)이상의 데이터 구조를 사용합니다. Hybrid systems이란 같은 데이터 내에 Solid용 함수들과 곡면을 동시에 이용할 수 있게 만든 system을 말합니다. 또한 Hybrid systems을 이용하면 solid를 개 개의 surface로 분리할 수 도 다시 solid로 합칠 수도 있습니다, 있습니다. IGES:Initial Graphics Exchange Specification 기하학적 정보를 교환하는 표준 데이터 형식

Interpolation: 일년의 점들을 지나는 곡선(곡면)을 정의하는 방법

Isocurve(Iso-parameter curve): UV방향에서 발생하고 Surface의 형상을 정의하는 Surface상의 Curve군입니다. Parametric surface는 전형적으로 Surface상에 일정한 U,V Parameter Curve인 흐르는 선과 교차합니다.

LMB: 왼쪽 마우스 버튼 Loop: 끝이 연결되어 있는 Curve군

Manipulator: 일반적으로 모델을 이동시키는데 사용되는 상호 작용적인 조절 도구

Model: 하나의 모델은 몇몇의 논리적으로 연관된 쉘들의 조합이다. 작업화면에는 단 하나의 모델만이 존재할 수 있습니다.

Mouse Drag: 마우스 버튼을 누른 채 마우스를 움직이는 것을 말합니다.

MRI: MRI (Magnetic Resonance Imaging)스캔은 고 정밀 해부 이미지를 얻어낼 수 있습니다. 자기 주파수가 신체 내부의 구조와 액체성분 내부의 수분 함량의 차이를 구분하여 보여줍니다.

Noise: 스캐닝 과정으로부터 나온 에러가 있는 데이터이다. 보통 점군에서 불필요한 점으로 표현됩니다.

Normal: Polygon 의 법선 벡터

NURBS: Non-Uniform Rational B-Spline은 일종의 Spline으로 조점점 또는 Knot를 유사하게 지나는 곡선으로 Spline에 기초한 모델링에 자주 사용이 됩니다.

OLE: OLE (Object Linking and Embedding)은 외부 어플리케이션의 데이터를 사용자가 통합 사용 가능하게 만들어 줍니다. Object linking을 이용하면 특정 목적의 단순 소스를 이용할 수 있습니다.

Parameter: B-splines에서는 독립적인 값이나 curve또는 surface를 정의하는데 사용되는 parameter를 참조합니다. curve에서 parameter는 ‘u’라 불리고 그 값은 curve의 끝인 0.0에서부터 다른 하나의 끝인 1.0까지 변합니다. 사각형상을 하고 있는 B-spline surface들은 두 가지 two parameter들이 있습니다.: row direction으로 일정한 ‘u’와 column direction으로 일정한 ‘v’. ‘u’와 ‘v’의 값들 사이에 0.0 과 1.0의 조합은 entire surface를 정의하기 때문에 그 값들 또한 0.0부터 1.0까지의 범위를 가집니다.

Parasolid: solid modeling engine은 많은 commercial 과 연구 기관에 CAD/CAM/CAE applications의 core로 이용됩니다. (Unigraphics Solutions Inc.)

Parameterization: Parametric Surface를 정의하는 Curve의 흐름

Patch: surface의 각 부분은 control point의 집합으로 정의됩니다. program은 patch-by-patch basis으로 surface를 다루는 것을 허락합니다.

Perspective view: perspective에 대한 관점은 관찰될 수 있습니다. Perspective view는 3D appearance를 주는데 이용됩니다.

Phong Shading: Phong shading은 Phong Bui-tuong 의해 시작된 세련되고 smooth한 shading 방법입니다. Phong shading algorithm은 정확하고, 현실적인specula highlight들을 가장 잘 표현하기 위한 방법으로 잘 알려져 있습니다. rendering하는 동안, Phong shading은 polygon의 vertex들이 아닌 전체의 surface 을 가로 지르는 아주 작은 point에서 그 물체에 대한 빛의 양을 계산함으로써 우수한 realism을 달성합니다. 각 pixel이 표현하는 image는 point 에 적용된 lighting model을 기반으로 그들 자신의 color를 받습니다. Phong shading은 Gouraud shading 보다 hardware에 더 많은 계산이 요구됩니다.

Point Cloud (or Point Set): 점군은 3차원 공간상에 점의 하나의 집합으로 정의됩니다. 점군은 수십 혹은 수백만개의 점들로 구성됩니다. rapidform에서 점군안에서의 점의 숫자는 Host Computer의 메모리 한계에 의해 제한됩니다.

Polyline: N라인의 모음은 각 라인의 끝점을 말하는 N+1점에 의해 지정됩니다.

Polygonal model: Polygon 면으로 이루어진 모델

Primitives: Building Components는 3D 모델링에서 사용되며, 이러한 요소들은 Cube, Sphere, Cone, Cylinder, Torus의 기본 형태들입니다.

Profile: 참조 평면상의 2D 스케치.

Propagate: 경계방향에 수직한 방향으로 두 개 이상의 인접한 두 곡면의 Isocurve의 숫자를 동일하게 만들어 주는 방법

Region: Region 은 사용자가 작업과정 중에서 선택한 vertex와 face의 집합입니다. 이것은 작업중의 일시적인 그룹입니다. 한 Region은 해당 작업이 종료되면 해제됩니다.

Rendering: shading, color를 추가하고 2D또는 3D wireframe에 얇은 필름 모양을 만들기 위해 수학적인 모델이나 공식을 이용하여 screen 상에 실제 존재하는 것과 같은 image를 생성하는 과정.

Reverse Engineering: 일반적으로, design 을 이해하는 과정과 product 자신의 sample 을 이용한 product 의 functionality. CAD에서, 궁극적으로 그 part또는 product을 re-manufacture하기 위해 object의 shape를 scanning 하거나 digitizing하는 과정과 보통 CAD model 을 다룰 수 있는 모델로 data를 변화시키는 것을 좀더 깊게 나타내는 용어.

RMB: 오른쪽 마우스 버턴

RP (Rapid Prototyping): 다양한 제조의 과정뿐만 아니라 발전하는 산업. RP 과정은 3D CAD 파일을 받아들여 cross-section으로 그 data를 slice하고 engineering form, fit 과 같은 응용에 대한 physical prototype의 생산하는 다른 몇몇의 상층에 있는 것을 묶어 거꾸로 계층을 구성하며 prototype을 위한 soft tooling 그리고 hard tooling에 대한 패턴과 같은 기능의 장치 — office modeler에서 4-ton의 기계까지 걸쳐있는 — 를 수반합니다.RP산업은 RPsystem, material, 그리고 After-market product 와 서비스 부분으로 구성됩니다.

SAT: ACIS solid modeling 엔진을 사용한 프로그램에서 만들어진 Solid 모델 (Spatial Technology Corp.)

Shell: Shell은 몇몇 face의 논리적인 집합입니다. 면들은 보통 각각 서로를 연결되어 있지만 항상 그렇지는 않습니다. 일반적으로 Polygon 메쉬는 한View에서 측정된 점군을 삼각 메쉬화하여 얻어지며 하나의 Shell로 간주됩니다.

Shell curve: Curve가 생성될 때 해당 Shell에 자동으로 연결된다.

Shell surface: Surface가 생성될 때 해당 Shell에 자동으로 연결된다.

Sketch: 선 , 호, 원, 곡선과 같은 2D 형상은 기하학적 형상을 찾아내기 위하여 사용됩니다. 스케치 환경은 기하 형상에 치수 또는 관계와 같은 구속조건을 포함하고 있습니다.

SLA: Stereolithography Apparatus (SLA) rapid prototyping machines 이 사용하는 3D 파일 포맷 이며 단수 파일 보기 프로그램(3D Systems Inc.)에서 사용이 됩니다.

Space curve: 어떠한 Shell에도 연결되지 않은 Curve를 말하며 Shell에 관련된 기능은 이용할 수 없습니다. Space Surface는 일반적으로 외부 데이터 형식인 IGES, STEP, VDAFS 와 같은 다른 포맷으로 불러와 생성될 수 있습니다.

Space surface: 어떠한 Shell에도 연결되지 않은 Surface를 말하며 Shell에 관련된 기능은 이용할 수 없습니다. Space Surface는 일반적으로 외부 데이터 형식인 IGES, STEP, VDAFS 와 같은 다른 포맷으로 불러와 생성될 수 있습니다. 이것은 Blend, Loft, Sweep, N-Boundary-Filling 과 같은 Surface 생성 과정에서 소개될 것입니다.

STL(Stereolithography): Stereo Lithography 파일 포맷. rapid prototyping (RP) 과정, RP 생산업에 진출한 3D Systems Inc 에 의해 1987년에 소개되었습니다. Stereolithography Apparatus (SLA) machine는 physical model들을 다음과 같은 방식으로 제작합니다.: 액체 photopolymer로 채워진 큰 통의 표면에 ultraviolet (UV) 빛의 초점을 맞춥니다. 그 빛 광선은 computer control을 통해 아래에 이동하면서 액체의 표면에 객체의 각각의 층을 그립니다. 그 광선이 표면을 치는 곳이 어디이든, 액체는 고체로 변합니다. 3D 부분은 한번에 한 계층으로 거꾸로 쌓여 집니다.; 그 부분이 끝마쳐질 때, 굳게 하기 위해 UV 광을 노출 시킵니다. (3D Systems Inc.)

STEP: Standard for the Exchange of Product Model Data는 디지털 제품정보를 어떻게 나타내주거나 교환할 것인가에 대해 표현하는 포괄적인 ISO표준입니다.

Surface (Patch) : Surface는 폴리곤 메쉬에 알맞은 기하형태를 묘사하는 수학적인 기능으로 정의된다. 패치라고 불리는 Surface는 일명 Flow Line이라고 불리는 ISO-Parameter Curve에 의해 경계가 지워지고 UV양방향에서 선택된 일련의 Control Point에 의해 제어된다. Surface는 Untrim과 Trim Surface의 두 가지 형태로 나눠진다. Untrim된 Surface는 4개의 Boundary Curve를 가지고 있다. Trim된 Surface는 원래의 Surface가 Boundary Curve에 의해 Trim된 Surface의 형태를 말한다. 그리고 그 반대의 경우가 Untrim된 Surface이다. rapidform은 Surface Geometry를 형성하기 위해 NURBS를 사용한다.

Template: Template 기능은 레이아웃을 복사, 저장, 그리고 재사용한다. 그래서 사용자는 유사한 모델의 다른 부분에 탬플릿을 복사하여 사용할 수 있습니다.

Tessellation: Tessellation은 더 작은 shape 안으로 surface을 다시 분할하는 과정입니다. object surface 패턴을 표현하기 위해, tessellation은 다루기 쉬운 polygon 안에 object의 surface을 부숩니다. computer hardware가 편히 이 간단한 두 polygon을 조절할 수 있고 계산할 수 있기 때문에 Triangle이나 quadrilateral들은 보통 graphical object를 그리는 데 있어서 두 polygon을 사용합니다. Texture Mapping: Texture mapping은 texture pixel또는 texel들로 구성되는 저장된 bitmap을 기반으로 합니다. 3D space 안에서 object의 사실적인 표현을 생성하기 위해 object에 texture image을 wrapping하는 것으로 이루어 집니다.

Toggle: 설정을 바꾸는 것으로 On/ Off 스위치와 같이 두 가지의 설정이 되어 있으면 하나의 설정에서 다른 설정으로 전화하는 것을 의미합니다. Toolbar: 특정 기능을 수행하게끔 만들어 주는 이동 가능한 도구 모음

Topology: 각 요소들이 어떻게 연결되어 있는지를 Software에게 말해주는 데이터

Torsion: 나선이 되는 축에서 initially parallel한 곧은 직선상의 축에 대한 형상의 구부러짐 정도. 수학적으로, 곡선에 대한 거리에 관하여 curvature 의 plane에 대한 표준의 파생물 크기에 의해 정의됩니다.

Torus: Torus는 하나의 hole을 가지는 surface입니다. 일반적인 torus는 삼차원 공간 상에 donut형상을 가지고 있습니다. 하지만 Torus를 이용하면 고차원 형상을 표현하는데 유용하게 사용할 수 있습니다. 또한 일반적으로 tori는 다 수의 hole을 가질 수 있습니다.

Transformation: 좌표계의 변환으로 기하 형상과 참조 형상을 모델 좌표계에서 장치 좌표계로 바꾸어 주는 일련의 수학적 과정

Undercut: 금형 내에 제품이 나오는 방향과 반대되는 방향의 면

UV Direction: 모든 곡면들은 U, V두 방향을 가지고 있습니다. 곡면내의 Isocurve들은 U, V 방향으로 표시됩니다.

VDAFS: VDAFS(Vereinung Deutsche Automobilindustrie Flächen Schnittstelle: or VDA)는 Surface Geometry의 교환을 위한 독일의 중간 파일 형식으로 이 파일 포맷은 자유곡면을 교환하기 위해 개발되었고 1986년에 DIN표준이 되었습니다. VDAFS는 더 복잡한 모델을 정의하기 위해 기본적인 Curve 혹은 Surface Geometry요소, 몇몇의 Topology를 지원합니다.

Vertex: 하나의 점은 데카르트 좌표(X, Y, Z)에 의해 정의됩니다.

Voxel: Voxel은 3D volume의 한 요소로 Pixel의 3D 개념입니다. 또한 digital volume의 가장 작은 공간요소로 정의되기도 합니다.

VRML(Virtual Reality Modeling Language): 3D 모델을 사용하기 위해 웹 브라우저에 사용되는 언어로 특별한 View가 필요합니다.

Wireframe: 모서리를 이용하여 모델을 표현하는 기하학적 모델.

World Coordinates: 3차원 공간에서 소프트 웨어와 예술가에게 형상과 빛 그리고 카메라에 대하여 정확한 위치를 설정하도록 해주는 좌표 시스템이다. World Coordinates System의 시작은 (0, 0, 0)입니다.

 

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