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임베디드 애플리케이션에서 빠르고 정확한 3D 스캐닝 구현하기

점점 더 많은 산업 분야에서 3D 표현의 유용함을 인지하면서 3D 스캐닝 기술이 상승세를 타고 있다. 3D 측정이 제공하는 깊이와 정교함은 산업용 검사나 공장 자동화와 같은 분야에서 특히 유용하게 사용되며, 결함 분석과 생산성, 수익성 또한 개선한다. 3D 스캐닝은 이 분야 외에도 이미 잘 알려진 3D 프린팅과 같은 영역에서부터 치과용 스캐닝 같이 비교적 덜 알려진 분야에 이르기까지 다양한 곳에 사용되고 있다.

어떤 분야에 사용하는 것이든, 구조광(structured light) 기법은 스테레오스코픽 비전(stereoscopic vision)이나 레이저 삼각 측량(laser triangulation)과 같은 서로 다른 3D 측정 기술에 비해 깊이 정확도, 해상도, 속도 측면에서 더 우수하다. 스테레오스코픽 비전은 알고리듬이 복잡하고, 레이저 삼각 측량은 이동하는 물체가 필요하다는 단점이 있는 반면, 구조광은 이런 한계점들이 없다. TI의 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 기술 기반의 DLP® 기술 구조광 패턴 생성기를 사용하면 측정하고자 하는 물체를 빠른 속도와 신뢰할 수 있는 정밀한 패턴으로 투영할 수 있다. 또한 근적외선에서부터 가시 대역과 자외선에 이르기까지 빛의 파장 범위에서 넓게 동작하므로, 다양한 소재 및 애플리케이션에 적용할 수 있는 높은 유연성을 제공한다.

3D 스캐닝에 구조광을 사용하는 것은 새로운 일이 아니다. 3D 스캐닝의  인기가 점점 높아지고 보다 많은 분야에서 이를 활용하기 위해 임베디드 시스템을 구축하면서, 이로 인한 새로운 설계 요구 사항과 이점이 동시에 등장했다. 임베디드 시스템의 요구를 충족하기 위해서는 전력, 크기, 비용이 중요한 해결 과제이고, 따라서 활용할 수 있는 프로세서도 매우 제한적이다.

TI의 새로운 Sitara™ AM572x 프로세서 시스템온칩(SoC)과 DLP LightCrafter™ 4500 평가 모듈(EVM)을 결합하면 임베디드 3D 머신 비전 솔루션을 제공할 수 있다. TI는 DLP 기술 구조광을 갖춘 AM572x 프로세서 SoC 기반의 3D 스캐너용 TI Design 레퍼런스 디자인을 선보였으며, 이 시스템에서는 AM572x 프로세서 SoC에서 모든 프로세싱이 처리된다. 다음의 그림은 이 시스템에 대해 간략하게 설명한다.

AM572x 프로세서 SoC는 2개의 ARM® Cortex®-A15 프로세서와 2개의 C66x DSP 코어를 포함하고 있다. ARM 프로세서는 하이 레벨 OS를 실행하고 이미지 포착을 제어하며, 3D 머신 비전 프로세싱을 수행한다. C66x DSP 코어는 ARM 코어를 효율적으로 오프로딩 하는 데 사용될 수 있으며, 기하학적 계산을 실행하고, 3D 포인트 클라우드를 생성하며, 물체의 특성을 추출해 복잡한 분석 알고리듬을 실행하는 데 적합하다. 또한 AM572x 프로세서는 물체 특성의 시각화를 위한 3D 그래픽 가속화 기능과 디스플레이 서브시스템을 제공한다. 그러므로 AM572x 프로세서를 사용하면 전통적인 PC 기반 솔루션의 전력, 크기, 비용을 줄이며, 임베디드 환경에 필요한 3D 스캐닝 솔루션을 제공할 수 있다.

DLP LightCrafter 4500 EVM은 산업용, 의료용, 과학용 애플리케이션에 사용할 수 있는 유연한 광 스티어링 솔루션을 제공한다. 이 평가 모듈은 DLP4500 칩셋을 기반으로 하며, 작은 폼팩터에서 해상도, 밝기, 프로그래머빌리티를 강력하게 구현하고 있다. 그러므로 개발자들은 DLP LightCrafter 4500의 USB 기반 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)와 사용이 용이한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 고속 패턴 시퀀스를 손쉽게 생성하고 저장하며, 표시할 수 있다. 또한 2개의 구성 가능한 입/출력 트리거는 카메라, 센서, 기타 주변장치와 서로 편리하게 동기화된다. DLP LightCrafter 4500 EVM의 기능 세트는 산업용 3D 머신 비전 스캐너나 의료용 영상 장비 등에 사용될 수 있는 플랫폼을 제공한다.

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