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분야별 매뉴얼

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전자통신/디지털 제작

오픈소스 3D 스캐너 드림스캔 - 조립

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Step 1 : 드림스캔 기구물 목록

드림스캔은 레이저(slit beam)를 이용한 광삼각법 방식의 3D 스캐너이다.

 

다음 표는 드림스캔의 기구물의 목록이다.



 

아래 사진은 볼트, 너트 등 결합용 부품만 모은 사진이다. 28, 29, 33번 볼트는 아래 사진에서 포함되어 있지 않다.



 

 

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Step 2 : 부품의 위치

각 부품에 대한 설명의 위의 표에 일부가 표시되어 있다. 아래의 그림에서 각 부품이 기구물의 어디에 위치하는지를 알 수 있다.

 











 

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Step 3 : 조립의 시작

드림스캔의 외형은 크게 본체와 주탑으로 나뉜다. 본체는 바닥에 닿아서 기구물 전체를 지탱하면서 피사체의 회전을 담당하는 부분이고, 주탑은 카메라와 레이저가 설치되어 있는 기둥과 같은 부분이다.

아래 사진은 조립의 완료된 드림스캔의 모습니다. 이제 드림스캔을 조립하는 과정을 상세히 알아보자.

 

 

 

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Step 4 : 본체의 조립

본체는 기본적으로 아래 사진과 같은 모양이다. 사진에 각 부분별 조립 위치를 표시하였다.

 


아래 사진은 본체에 고정되는 전기/전자 부품이나 장치를 모은 것이다.

 


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Step 5 : 하드웨어의 조립

하드웨어는 두 가지 종류가 있는데, 첫 번째는 아두이노 우노 + 드림스캔 우노 쉴드(이하 우노 쉴드로 통칭함)이고 두 번째는 라즈베리 파이 2와 드림스캔 파이 쉴드(이하 파이 쉴드로 통칭함)이다. 아래 사진은 각 쉴드의 실물 사진이다.

 



 

우노 쉴드와 파이 쉴드 둘 중 하나만 설치를 할 수 있고, 설치되는 위치는 거의 유사하게 같다. 두 쉴드 모두 마운팅 홀이 4개이기 때문에 M3 볼트와 너트 4쌍으로 설치할 수 있다. 마운팅 홀의 간격을 기준으로 보면 우노 쉴드의 크기가 파이 쉴드의 크기보다 크다. 따라서 위 사진에서 우노 쉴드가 고정되는 마운팅 홀은 넓은 사각형을 이루고 파이 쉴드가 고정되는 마운팅 홀은 약간 작은 사각형을 이룬다.

하드웨어의 조립은 다음 사진 순서대로 진행하면 된다. 사진에는 우노 쉴드의 조립만 나와 있는데 파이 쉴드도 마찬가지로 조립하면 된다.




 

 

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Step 6 : 베어링 홀더의 조립

베어링 홀더의 모양은 다음 사진과 같다.

 

 

 

베어링 홀더의 조립 위치는 이전의 본체의 각 부분별 조립 위치 사진을 참고한다. 베어링 홀더를 본체의 해당 위치에 올려놓고 구멍 4개를 서로 맞춘 다음 M3 볼트와 너트 4쌍으로 아래 사진과 같이 베어링 홀더를 조립한다.




 

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Step 7 : 스텝 모터의 조립

스텝 모터의 조립도 베어링 홀더의 조립과 유사하다. 다만, 베어링 홀더는 본체의 윗부분에 고정되지만, 스텝 모터는 본체의 아랫부분에 고정된다. 그리고 베어링 홀더는 4쌍의 볼트와 너트로 고정되지만, 스텝 모터에는 기본적으로 나사 구멍이 있기 때문에 볼트와 워셔만 사용된다.

스텝 모터를 본체에 조립할 때 처음에는 임시로 간단히 조립한다. 이후에 회전판의 조립이 완료되면 스텝 모터의 풀리와 회전판의 타이밍 벨트가 잘 맞물리도록 스텝 모터를 회전판 방향으로 살짝 민 다음 스텝 모터를 완전히 고정한다.

 

 

 

아래 사진처럼 스텝 모터를 본체의 아랫부분에서 회전축이 본체의 윗 방향으로 향하도록 갖다 대고 4개의 구멍을 서로 맞춘 다음 볼트에 워셔를 끼워서 조립하면 된다.

 



 

 

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Step 8 : 회전판(턴테이블)의 조립

회전판은 피사체가 직접 놓이는 원형 고무판, 아크릴판, 이 아크릴판을 지지하는 베어링 캡(3D 프린팅 출력물), 베어링, 그리고 타이밍 벨트로 구성된다. 베어링은 베어링 캡의 안쪽 원에 고정시키고, 타이밍 벨트는 바깥으로 뒤집어서 베어링 캡의 둘레에 꼭 맞게 끼운다. 그리고 고무판을 아크릴판에 붙이기 전에 아크릴판과 베어링 캡을 3쌍의 볼트와 너트로 고정한다.

 


 

 

아래 사진은 베이링 홀더에 꽂기 전에 조립이 완성된 회전판의 실제 사진이다.

 


 

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Step 9 : 주탑의 조립

주탑의 조립은 레이저와 레이저 홀더, 레이저 홀더 고정판, 카메라, 카메라 홀더, 플라스틱 주탑의 조립으로 구성된다. 아래 사진은 주탑의 부품 중 3D 프린팅 출력물만 모은 것이고, 그 아래 사진은 레이저 홀더 고정판이다.



 

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Step 10 : 레이저 홀더의 조립

아래 그림은 레이저를 레이저 홀더에 조립하는 그림이다. 서포트(25번)는 레이저 홀더 고정판에 레이저 홀더를 고정하는 나사가 끼워질 부품이다. 볼트(18번)과 너트(23번)은 레이저가 흔들리지 않도록 레이저 홀더에 고정시키는 부품이다.

 

 

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Step 11 : 레이저 홀더 고정판의 조립

아래 그림은 레이저 홀더를 레이저 홀더 고정판에 고정시키는 그림이다. 레이저 홀더 고정판을 조립할 때는 카메라 홀더도 같이 조립하여야 한다.

 

 

아래 사진은 카메라 홀더의 실물 사진이다.

 


 

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Step 12 : 카메라의 조립

카메라는 주탑의 조립 과정에서 맨마지막에 카메라 홀더에 꽂으면 된다. 카메라의 케이블은 카메라 홀더의 내부의 구멍을 통해 아래로 내려 보내면 된다.

 

 

아래의 왼쪽 사진은 카메라 홀더(7번)이고 오른쪽 사진은 라즈베리 파이 카메라 아답터(19번)이다. USB 웹캠을 사용할 때는 카메라 홀더만 필요하다. 카메라 홀더는 USB 웹캠을 끼우면 딱 맞고 설계되어 있다. 여기에 라즈베리 파이 카메라를 사용할 때는 라즈베리 파이 카메라 아답터에 라즈베리 파이 카메라를 조립한 다음 카메라 홀더에 꽂으면 된다.
카메라 홀더는 레이저 홀더 고정판을 조립할 때 같이 조립되어야 한다.

 

 

 

아래 사진은 각각 USB 웹캠과 라즈베리 파이 카메라를 끼운 모습니다.

 


 

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Step 13 : 본체와 주탑의 결합

본체와 주탑을 결합시키는 부품은 전산볼트 4개(34번)이다. 이 부품은 본체와 주탑을 결합하는 역할도 하지만 3D 프린팅 출력물이 부러지지 않도록 지탱해 주는 역할도 한다. 

플라스틱 주탑(2번)은 본체와 주탑을 결합할 때 동시에 조립된다.

 


아래 사진은 플라스틱 주탑의 실물 사진이다.

 


 

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Step 14 : 배선

배선은 세 종류가 있는데, 첫 번째는 스텝 모터와 스텝 모터 드라이버의 출력핀 간의 연결이고, 두 번째는 레이저와 ULN2003AN의 출력핀 간의 연결이고, 세 번째는 카메라의 연결이다. 카메라의 연결은 우노 쉴드를 사용하는 경우와 파이 쉴드를 사용하는 경우 각각에 대해 약간 다르다. 우노 쉴드를 사용하는 경우에는 카메라가 USB 웹캠이기 때문에 케이블을 주탑을 통과시켜 본체의 왼쪽 구멍으로 빼면 되는 반면, 파이 쉴드를 사용하는 경우에는 마찬가지로 케이블을 주탑을 통과시켜 본체 아래로 내린 다음 라즈베리 파이의 카메라 커넥터에 꽂으면 된다.
아래 사진들은 배선 과정을 순서대로 나타낸 것이다.

 

 




 

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