3D 스캐너

3D 스캐닝이란,

하드웨어 장비를 이용하여 물체의 3D 형태를 측정하는 방법

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이미지 출처 : 지오시스템 - 스테이틱 스캐너/모바일 스캐너/핸드 스캐너

- 분류 - 

  ㅇ 접촉식

      탐촉자를 물체에 직접 닿게 하여 스캐닝. 정확하지만 물체의 변형 및 손상 가능성 (주로 제품검측에 이용)

 

  ㅇ 비 접촉식

      빛을 이용하여 물체 스캐닝. 레이저나 백색광으로 물체에 빛을 쬔 후 반사된 빛의 시간 측정 후 거리로 수치화

      (광범위한 공간 스캐닝에 주로 사용)

      빛의 특성상 물체가 그림자에 가려지거나 물체 표면마감이 반짝이는 재질일 경우 3D 데이터 획득이 어렵다는 단점.

      최대 1,000m 이상의 장거리 스캐닝부터 마이크로미터 단위의 미세한 3D 데이터까지 획득하는 장점이 있지만 고가.

 

이미지 출처 - https://3dsangsang.com/page/?M2_IDX=5575

      

 

        1) 레이저 스캐닝

           : 광을 매개로 한 3D 측정의 가장 기본적인 형태

            레이저 스캐닝이란 광을 매개로 한 3D 측정의 가장 기본적인 형태로서 기존 접촉식 프로브를 광학식

            변위센서로 교체한 형태의 측정법이다. 측정방식은 

                 ㅇ Triangulation 방식

                     삼각측량법에 근거

                 ㅇ TOF방식(Time Of Flight)

                     방출된 적외선 레이저펄스가 대상물체에 반사되어 돌아오는 이동시간으로부터 거리를 역산하고,

                     대상점 좌표 인식

 

- 건설 현장에서의 일반적 3D 스캐너 활용 -

 

  ㅇ 지반조사

     절취사면, 터널 등의 안정성에 큰 영향을 주는 요인으로는

     지반 내에 존재하는 불연속면과 풍화정도, 지하수의 존재여부 등이 있다. (지반상태의 객관적, 정확한 파악이 중요)

      기존의 조사방법은 조사자의 육안에 의해 조사되는 경우가 많으며, 현장 여건상 접근이 어려운 경우 존재.

     보다 객관적이고 정밀한 현장조사 자료를 취득하기 위한 조사기술 중 하나로 3D 스캐닝 방법이 있다.

 

  ㅇ Reverse drawing(3D 스캔 데이터를 기반으로 도면 및 모델 작성)

      도면이 없는 오래된 건축물의 리모델링 혹은 보수/보강을 위해 3D 스캐너와 BIM 데이터를 활용하면 보다 빠르고

      정확한 현황 조사 도면 작성이 가능하다. 

이미지 출처 : 연우테크놀러지 -  3D스캔데이터

 

  ㅇ Data inspection(3D 스캔 데이터와 2D 도면 or 3D 모델 비교 분석)

      3D 스캔 데이터를 2D 도면 혹은 3D 모델과 비교하여 편차 정도를 분석하여 제작 상태 및 시공성 분석.

 

  ㅇ 변위 분석

      기둥의 수직도, 보의 수평도, 바닥의 평활도 등 부재의 변위 상태를 분석한다.

 

- 3D 스캐너 문제점 - 

 

  ㅇ 데이터 현장 확인 불가능 ( 작업실에서 스캔한 3차원 형상정보 데이터를 정합 후 확인 가능)

  ㅇ 불필요한 요소 수동제거 ( 규모가 큰 건설업에서 획득한 3차원 정보는 건축물은 물론 나무, 가로등 등 불필요한

                                       정보를 포함하고 있음. 작업자가 수작업으로 제거해야 하기 때문에 긴 작업시간 소요)

  ㅇ 국내에서는 역설계가 보편화 되어있지 않음.

  ㅇ 가격 ( 비싼 장비 )

  ㅇ 측정자 능력에 따라 데이터의 정확성과 질이 달라짐.

 

 

 

- 참고

 2019 대한건축학회 추계학술발표논문집 제 39권 제 2호 '3D 스캐너를 활용한 3차원 형상정보 데이터 획득 개선방안'

한국공간구조학회지 제 18권 제 3호 통권 18호, 2018.9 기술기사 '4차 산업혁명을 위한 3D 스캐너와 BIM 데이터 활용'