1.참치캔으로 만들어 보는 3D스캐너 - 회전테이블.

​Create Date : 2015/12/03, Modified Date : 2015/12/04, Revision : 3.
License : CC BY-NC-ND 4.0

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필자는 레이저와 카메라를 이용한 방식의 3D 스캐너를 만들어 보려는 생각을 하고 있었습니다. 레이저와 카메라를 이용한 3D스캐너의 경우 대표적인 오픈소스 모델인 Ciclop 3D Scanner 가 공개되 있습니다.  stl 파일 또한 공개하고 있기때문에 3D프린터를 소유하고 있다면 기구부를 출력하여 제작이 가능합니다. 하지만 필자는 3D 프린터를 가지고 있지 않기 때문에 자료를 수집해 주변재료와 경제적인 부품을 활용한 3D스캐너를 제작해 보기로 하였습니다.

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1. 참치캔으로 만들어 보는 3D스캐너 - 회전테이블.
2 .참치캔으로 만들어 보는 3D스캐너 - 레이저 및 카메라. (준비중)
3. 참치캔으로 만들어 보는 3D스캐너 - 스캔 해보기. (준비중)

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1. 참치캔으로 만들어 보는 3D스캐너 - 회전테이블.

필자는 3D 스캐너를 제작해보기 위해 예전에 3D 프린터에 사용되는 NEMA17 모터를 사용해 회전테이블을 제작해보고 Ciclop 3D Scanner 모델에 사용되는 ZUM -SCAN Shield PCB를 조립하여 Laser 출력테스트와 회전테이블 테스를 진행해 보았었습니다. 

조금더 경제적이고 접근하기 쉽게 제작할수는 방법이 없을까 생각해 보던중 주변재료와 저가 부품을 활용하여 카메라(camera)와 레이저(laser)를 사용한 방식의 3D스캐너(3D Scanner)를 제작해 보기로 하였습니다.

3D 스캐너의 기구부분을 크게 나누어 보면 물체를 올려놓고 회전을 시켜주는 회전테이블과(Rotary Table) 레이저 모듈과 카메라 모듈을 거치해 주는 부분으로 나누어 볼수 있었습니다. 이번 포스트에서는 참치캔과 경제적인 재료를 사용하여 회전테이블을 제작해 보도록 하겠습니다.

사진1. 레이저와 카메라 모듈과 필자가 제작한 회전테이블을 가설치하여 캘리브레이션을 진행한 모습입니다.

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1-1. 준비물.

필자가 회전테이블을 제작하기 위해 사용한 재료들은 다음과 같습니다.

좌측상단 : 빈 참치캔 
우측상단 : CD
좌측중단 : 3mm MDF 판재
우측중단 : 검정색 절연 테이프
좌측하단 : 28BYJ-48/5v 스텝모터, UNL2003 드라이버
우측하단 : 알루미늄 쿠킹호일
기타도구 : 커터칼, 글루건, 3mm 볼트, 핸드드릴, 가위

사진2. 필자가 회전테이블 제작에 사용한 재료들 입니다.

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1-2. 참치캔 가공.

필자는 참치캔의 측면을 지지대로 활용하고 내부에 스텝모터를 배치한후 CD를 상판으로 사용하여 회전테이블을 구성할 계획이었습니다.

내부의 모터와 상판을 연결할수 있도록 참치캔의 윗면을 커터칼로 제거하여 속이 비어있는 실린더 형태로 가공 하였습니다.

사진3. 참치캔을 커터칼로 가공한 모습입니다.

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1-3. 모터축 연결 블럭 제작.

상판과 모터축이 연결되어 회전해야 하므로 모터축과 상판을 연결할수 있는 부품을 제작하였습니다.

3mm MDF 판재를 작게잘라 3~4개정도 붙여서 육면체를 만든다음 가운데 5mm 드릴 홀을 가공하였습니다. 연결 블럭 측면에는 세트스크류 역할을 할수 있도록 2.5mm 홀을 가공한후 3mm 볼트를 끼운후 모터축에 장착하였습니다.

* 연결블럭의 가로 세로 크기는 상판으로 사용할 CD의 중앙홀의 크기보다 커야합니다.

사진4. 모터축과 상판을 연결 하는 부분을 제작하여 설치한 모습입니다.

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1-4. 바닥판 재단.

스텝모터와 참치캔을 부착할 바닥판이 필요하므로 준비한 3mm MDF 판재를 커터칼을 사용하여 적당한 크기로 재단하여 바닥판으로 사용한 판재를 가공였습니다.

사진5. 바닥판을 사용한 MDF판을 커터칼로 재단하는 모습입니다.

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1-5. 표면 마감 처리.

재활용 재료를 사용하는것이므로 깔끔하게 보이도록 도색을 하거나 기타 표면 처리가 필요했습니다.
필자는 표면에 검정색 절연테이프를 붙여 표면 마감 처리를 진행 하였습니다.

사진6. 절연테이프를 사용하여 표면 마감 처리를 하였습니다.

1-6. 상판 알루미늄 호일 부착 및 윤활.

​28BYJ-48/5v 모터에 5v 전압을 인가하여 테스트 해본결과 발열이 크지 않은것을 확인할수 있었습니다. 
글루건을 이용해 참치캔, 스텝모터, 바닥판을 접합하여 조립을 진행 하였습니다.

회전테이블의 상판은 회전하기 때문에 참치캔과의 마찰을 줄이기 위해 상판으로 사용할 CD의 아랫면에 알루미늄 쿠킹호일을 붙인후 참치캔 윗면 테두리에 몰리브덴 구리스를 발라 주었습니다.

사진7. 상판으로 사용할 CD 아래면에 알루미늄 호일을 붙인 모습입니다.

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1-7. 조립완성.

상판으로 사용할 CD와 모터에 장착한 연결 블럭을 글루건을 이용해 접합한후 CD윗면에도 검정색 절연테이프로 표면 마감 처리를 하여 회전테이블 조립을 완성하였습니다. 

사진8. 완성된 회전테이블의 모습입니다.

1-8. 동작 테스트.

완성된 회전테이블 동작시켜보기 위해 필자는 가지고 있던 아두이노 프로미니 보드에 회전 테스트코드를 업로드 한후 동작시켜 보며 정상적인 회전이 이루어지는가를 확인해보았습니다.

* 필자는 아래 URL의 Example Code 사용하여 테스트를 진행하였습니다.
URL : http://www.geeetech.com/wiki/index.php/Stepper_Motor_5V_4-Phase_5-Wire_%26_ULN2003_Driver_Board_for_Arduino#Code

비디오1. 회전테이블 테스트 영상입니다.

마치며......

참치캔과  28BYJ-48/5V 저가형 스텝모터를 이용해 3D 스캐너 회전테이블을 제작해 보았습니다. 

구동부에 저가형 스텝모터인 28BYJ-48모델을 적용하여 이전에 NEMA17 스텝모터를 사용해 만들었던 회전 테이블에 비해 토크가 높지 않아 중량이 있는 물체를 스캔할 용도에는 적합하지 않았지만 상당히 경제적으로 구현이 가능하고 모터의 크기가 소형인 만큼 작은 사이즈로 제작이 가능했습니다. 

일반적으로 사용하는 작은 플라스틱 소품등의 경우 무게가 많이 나가지 않으므로 이것들을 스캔할 경우 매우 효율적일 것이라 생각되었습니다.

다음 포스트인 '2. 참치캔으로 만들어 보는 3D 스캐너 - 레이저 및 카메라' 에서는 레이저와 카메라 모듈 거치대를 제작해 보고 간단한 레이저 출력 테스트를 진행 해보겠습니다.

감사합니다.

- 2015.12.03 나무의날에 프미케 -

* 본 포스트의 원문은 프미케의 낙서장(http://pmice.tistory.com)에서 작성되었습니다.
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