Artec 스캐너가 복잡한 부품군이 있는 대형 물체를 캡처하는 방법

세부적인 영역이 많은 대형 물체를 디지털 방식으로 캡처하는 경우, 스캐닝 전문가일지라도 어떻게 하면 가장 잘 진행할지 불안해할 수 있습니다. 이는 오후 반나절 만에 람보르기니의 내부 및 외부를 스캔하여 완벽하게 맞는 맞춤형 구성품 및 개조품을 설계하는 자동차 커스터마이징 전문가가 될 수 있습니다. 또는 에어버스 A380 조종석을 스캔하여 단 며칠 만에 VR을 지원하는 1mm 미만의 정확한 3D 모형으로 변환할 임무를 맡은 항공 우주 엔지니어가 될 수 있습니다.

Artec Leo로 스캔하는 ShareMind의 Pietro Meloni

엔지니어가 전체 계기판과 그것의 8개 디스플레이 그리고 모든 스위치, 버튼, 조이스틱 등을 어떻게 하면 정확하게 캡처하고 처리할까 생각하는 동안 시간은 흘러갑니다. 좌석과 조종실의 전체 구조는 말할 것도 없습니다.

처음에는 간단한 스캔 작업으로 보이는 것이 몇 주에 이르는 다단계 프로젝트로 빠르게 전환될 수 있습니다. 그러나 그런 식일 필요는 없습니다.

이러한 유형의 시나리오는 Artec의 골드 리셀러인 ShareMind의 Pietro Meloni가 간소화된 작업 흐름을 만들어 짧은 시간 안에 다면적인 "사람 크기보다 큰" 물체를 놀라울 정도로 정확하게 3D 모형으로 쉽게 캡처하고 변환할 수 있도록 했습니다.

Meloni는 벤치마크 대상으로 3m 길이의 카약을 선택했습니다. 이는 카약이 상대적으로 단순한 형상의 넓은 공간과 매우 세부적인 영역, 연한 소재 그리고 오목하고 손에 닿기 어려운 부품이 포함된 여러 구성품이 모두 포함되어 있기 때문입니다.

그는 프로젝트에 사용할 기본 스캐너로 Artec Leo를 선택했습니다. Leo는 실시간으로 스캔을 모니터링하기 위한 온보드 처리 및 후면 터치스크린을 갖춘 완전한 무선 방식의 혁신적인 휴대용 3D 스캐너입니다. 사람과 가구, 심지어 자동차와 같은 중간 크기의 물체를 고해상도 컬러 3D(최대 0.1mm 정확도)로 캡처하는 데 이상적인 Leo는 초보자부터 전문가까지 간단하게 버튼을 눌러 스캔을 시작할 수 있습니다.

카약을 계속 스캔할 준비가 된 Artec Leo

Meloni는 Leo를 손에 들고 60개 가까운 부품이 있는 카약 전체를 5분 만에 캡처했습니다. 그런 다음 Artec Studio 소프트웨어에서 13분 만에 스캔을 처리했습니다. 그러나 그는 결과에 100% 만족하지 못했습니다. 그의 목표는 전문가의 검사를 견뎌낼 수 있을 정도로 정교한 3D 모형을 만들 수 있는 최선의 방법을 찾는 것이었습니다. Meloni는 곧 카약의 더 복잡한 측면은 다른 스캐너인 Artec Space Spider를 사용하는 것이 득이 될 수 있다는 것을 알았습니다.

계측학적으로 정확한(최대 0.05mm) 휴대용 3D 스캐너인 Space Spider는 복잡한 형상과 얇은 표면을 캡처하는 기능을 갖추고 있어 리버스 엔지니어링 및 품질 관리에 탁월하며 소규모 영역을 스캔하는 대 매우 적합합니다.

Artec Space Spider

Meloni는 “정글에 메스를 가져오지 않거나 수술실에 마체테를 가져오지 않더라도 각 스캐너는 그 용도에 맞게 훌륭합니다. 또한 Artec Studio 15를 사용하면 여러 Artec 스캐너의 스캔을 매우 쉽게 결합하므로 몇 분 만에 놀라운 3D 모형을 만들 수 있습니다”라고 말합니다. 그는 “많은 고객이 하나의 3D 스캐너가 섬세한 에메랄드 반지부터 서커스 텐트까지 모든 것을 완벽하게 캡처할 수 있다고 잘못 생각하고 있습니다”라고 말을 이었습니다.

핸들, 밧줄 및 기타 작은 부품을 보여주는 최종 카약 3D 모형의 클로즈업

해결해야 할 프로젝트의 두 번째 측면은 카약 밧줄과 같이 부드럽고 유연한 요소를 처리하는 방법이었습니다. 이러한 얇은 로프는 유리 섬유 선박의 다양한 부분에 걸쳐 있습니다. 예를 들어, 밑면을 캡처하기 위해 카약이 움직일 때 이 밧줄은 위치가 조금씩 바뀝니다. 이는 스캔에서 이중 노출을 야기하며, 이러한 이중 노출을 종래의 방법을 통해 처리하려면 시간이 걸린다.

얇은 밧줄 및 기타 부드러운 요소를 보여주는 카약 3D 모형의 후면

ZBrush를 사용하여 이러한 부드러운 요소를 모델링할 수 있다는 가능성이 즉시 떠오릅니다. 이 소프트웨어를 경험해 본 Meloni는 “결국 구두끈 또는 지갑의 어깨끈이든 셀 수 없이 많은 다른 물건이든 스캔이 필요한 물체에는 비슷한 특성을 가진 재료 및 구성품의 예가 많이 있습니다. 따라서 더 쉽고 빠른 방법으로 모델링하여 고해상도 3D 스캔에 통합할 수 있다면 저는 그것에 대찬성입니다”라고 확고하게 말했습니다.

ZBrush를 사용하여 카약의 작은 구성품 중 일부를 손보는 Pietro Meloni

최종 관건은 카약 내부의 비좁은 공간에 있는 몇몇 작은 구성품을 스캔하는 방법이었습니다. 이러한 물체와 다른 물체 사이의 거리가 짧기 때문에 필요한 모든 캡처 각도에서 물체에 접근할 수 없었습니다. 예를 들어, 낚싯대 홀더는 카약 중앙의 우묵한 곳에 꼭 맞게 들어가 있습니다. 이때 Meloni는 이러한 부품을 분해하여 따로 스캔하기로 결정했습니다.

이것은 매우 성공적이었습니다. 모든 부품을 분리하는 데 몇 분밖에 걸리지 않았습니다. 그런 다음 그는 스캐너가 추적을 잃어버린 경우 Turntable이 몇도 뒤로 회전하고 추적이 회복될 때까지 대기했다가 다시 회전을 시작하도록 완전히 동기화된 Space Spider와 Artec Turntable을 사용하여 각 개체를 스캔했습니다.

Meloni는 스캔 후에 이러한 개별 개체를 Artec Studio에서 직접 카약과 원활하게 병합했습니다. “처리는 실제로 매우 간단합니다. 각 스캔을 처리하고 카약과 결합하는 것은 간단했습니다. 결과는 마치 각 부품이 모두 줄곧 거기에 있었던 것처럼 보였습니다. Micro에서 Ray에 이르는 Artec 3D 스캐너로 얻은 스캔으로 이 작업을 수행할 수 있으며 초보자도 몇 분 안에 방법을 배울 수 있을 정도로 쉽습니다.

Meloni는 핸들과 같은 일부 부드러운 부품에 대해서는 몇 개의 간단한 3D 프린팅 지지대를 만들기로 해 이러한 요소는 카약에서 고정되어 있던 것과 정확히 같은 위치에서 캡처됩니다.

Artec Turntable과 함께 사용하기 위한 스캐닝 지지대 3D 프린팅

Artec Space Spider로 스캔하기 위해 Artec Turntable에 카약 핸들을 매단 3D 프린팅된 지지대

Meloni는 자신의 Artec Studio 스캔 처리 작업 흐름에 관해 다음과 같이 설명했습니다.

“Artec Studio 15를 사용하여 스캔을 어려움 없이 정렬했습니다. 그런 다음 Global Registration, 방수 Sharp Fusion, Fast Mesh Simplification 및 Texturing을 사용했습니다. 이것이 선체에서 시작하여 각각의 개별 부품에 대해 프로젝트의 각 요소에 대해 수행한 작업 흐름입니다.”

그는 이어서 “Artec Studio 15의 Groups 기능을 통해 처리가 상당히 단순화되었습니다. 카약을 캡처하는 동안 Leo 스캔은 자동으로 하나의 폴더로 이동한 다음 제가 작은 부품에 대해 Space Spider로 스캔하려 할 때 그 모든 부품이 자체의 별도 폴더로 그룹화되었습니다. 아주 많은 스캔을 처리할 때 이런 종류의 자동 구성을 사용하면 극적인 차이가 있습니다”라고 말했습니다.”

약 60개의 부품이 자동으로 그룹으로 구성된 카약 모형의 Artec Studio 15 스크린숏

그는 “작은 구성품의 스캔 및 처리에 관한 한 카약의 선체와 같은 단계를 사용했지만, 스캔 중에 Space Spider(Artec Turntable 사용) 스캔의 경우, Automatic Base Removal 기능을 켜고 처리 중에 Outlier Removal 필터도 사용했습니다”라고 말했습니다.

카약 선체 및 구성품의 Global Registration을 강조한 Artec Studio 15 스크린숏

모든 스캔이 완료 및 통합이 되어 이제 밧줄에 집중해야 했습니다. ZBrush 모델링은 완벽하게 진행되었으며, Meloni는 몇 분 만에 카약 모형 자체에 직접 이러한 전에는 어려웠던 부드러운 요소를 각각 모델링했습니다.

각 개체에 대해 적합한 밀도를 쉽게 선택할 수 있게 하고 전체 형의 전체 크기를 효율적으로 줄여주며 스캔 밀도를 강조하는 Artec Studio 15 스크린숏

Meloni는 “이러한 요소는 더 많은 장식 기능을 제공하기 때문에 그러한 빠른 3D 모델링에 적합했지만, 리버스 엔지니어링 또는 품질 관리와 같이 정확한 치수를 캡처해야 하는 경우 밧줄과 다른 부품의 훨씬 더 정확한 측정값을 구하기 위해 Space를 사용해야 했습니다”라고 말했습니다.

모든 요소가 제자리에 있고 준비가 완료된 카약의 최종 3D 모형

더 나은 결과를 얻기 위해 여러 개의 3D 스캐너와 추가 도구를 가져오는 측면에서 Meloni는 이 새로운 접근법의 성공을 확인했습니다. 필요한 총 처리 시간이 크게 단축되었으며, 최종 3D 모형은 예상보다 며칠 앞서 준비되었습니다. 그는 사용자가 새로운 것을 시도해 보기를 권장하며,

“예, 둘 이상의 스캐너와 소프트웨어 솔루션을 통합할 경우 작업 흐름에 어느 정도의 시간과 복잡성이 늘어납니다. 그러나 많은 세부적인 부분이 많은 대형 물체를 대상으로 하는 프로젝트를 자신 있게 수행하려면 시간이 다가올 때를 대비하여 준비해야 합니다”라고 말합니다.

Meloni는 이어서 “몇 시간 또는 심지어 며칠 앞서 그러한 프로젝트가 끝날 때 사용자는 올바른 선택을 했다는 것을 알게 될 것입니다. 이를 통해 우리 자신의 효과적인 작업 흐름을 실험하고 만들어야 하는 방법에 대해 충분히 이해하게 됩니다.

“매일 아침 출근하는데 차만 사용한다면 어느 날 큰 교통 체증이 발생하여 도시 전역에 차량이 줄지어 정체를 이룰 경우 어떤 일이 벌어집니까? 그때는 자전거나 대중 교통을 이용하는 방법을 아는 것이 좋겠지요”라고 말했습니다.

목표를 더 높게 잡은 Meloni는 최근 Artec Ray와 Artec Leo를 사용하여 고대 로마의 성을 고해상도 디지털로 완벽하게 캡처하는 프로젝트를 시작했습니다. Meloni는 모든 세부적인 부분이 1mm까지 정확히 제자리에 놓이면 “문화 보존에 사용하기에 적합하며, 이는 수집가나 박물관을 위한 소규모 모형을 3D 프린팅하거나 실제와 같은 VR 환경을 위해 또는 심지어 몰입도가 높은 AR 시뮬레이션 내에서 모형을 사용하는 것을 의미할 수 있습니다”라고 말합니다.

고대 로마 성의 안뜰을 캡처하기 위해 Artec Ray를 준비하는 Pietro Meloni

그는 “성을 방문한 사람들은 손을 쓰지 않고 성의 수 세기에 걸친 역사에서 3D 홀로그램, 비디오 및 애니메이션 캐릭터를 경험하고 상호 작용할 수 있습니다”라고 이것의 잠재력에 대해 자세히 설명했습니다. 이러한 기술의 사용을 통해 젊은이와 노인 방문객은 진정으로 생기 가득한 역사를 느낄 수 있습니다. 이러한 과거의 보물을 보존하는 데 있어 그들의 이야기를 잊을 수 없게 현재로 가져오는 것보다 더 좋은 방법이 있을까요?”