Design X를 사용하여 가장 까다로운 조건에서 리버스 엔지니어링한 대형 머신

건설장비 보강을 위해 2개 부품을 3D로 스캔하고 역공학하여 3D 모델로 제작했습니다.

터키에 소재한 Artec의 주요 파트너사인 테크노디자인(Teknodizayn)은 대형 물체의 고정밀 3D 스캔에 적합하고 휴대가 편리한 Artec의 Eva 제품을 사용하여, 노후된 건설장비의 부품 교체를 위한 3D 스캔 작업을 성공적으로 완수했습니다.

이 스캔 작업은 건설기기 부품 제조 및 판매 사업으로 잘 알려진 다국적 기업 Assan ASP사의 의뢰로 이루어졌습니다.

통상적으로 Assan ASP에서 이러한 부품을 측정하고 도면을 만들기까지는 보름 정도의 시일이 걸리며, 일부 부품에는 기존 방법으로 정확하게 측정하기 어려운 부분도 있다고 합니다.

Assan ASP의 관계자들은 테크노디자인(Teknodizayn)의 스캔 시연을 통해 이와 같은 부품 스캔 작업에 Artec의 3D스캔 솔루션과 Geomagic의 역설계 소프트웨어를 사용하면 훨씬 쉽고 빠르게 도면 제작이 가능할 것으로 보았습니다.

이 작업의 목적은 건설장비의 드로바-요크 연결부(drawbar & yoke assembly)와 원형의 써클 접합부(circle assembly)를 추후 실제 부품 제조에 사용할 수 있도록 3D 모델로 정확하게 복제하는 것입니다.

이 작업의 목적은 건설장비의 드로바-요크 연결부(drawbar & yoke assembly)와 원형의 써클 접합부(circle assembly)를 추후 실제 부품 제조에 사용할 수 있도록 3D 모델로 정확하게 복제하는 것입니다. 3D 스캔으로 생성한 데이터를 통해 공장에서 정확한 규격으로 제조하여 동일한 건설장비의 부품으로 재조립이 가능해야 합니다.

테크노디자인의 영업 및 기술지원팀장 알리 칸 보이싼(Ali Can Boysan)은, “아시다시피 Artec의 3D 스캐너는 까다로운 스캔환경 장소에서 대형 피사체를 스캔하기에 최적의 제품들입니다. 이 작업이 정확히 그런 상황이었죠.”라고 설명했습니다.

알리는 해당 기계가 있는 현장에 직접 가서 특별 보호구를 착용한 상태로 스캔을 진행했습니다. 주변에 전력공급원이 없는 환경이었기에 Eva 스캐너로 작업하며 Artec의 배터리 팩도 함께 사용했습니다.

Artec Eva를 사용하여 드로바-요크 연결부를 스캔하는 알리 칸 보이싼(Ali Can Boysan) 팀장

알리는 스캔을 진행하면서, “Artec의 배터리 팩까지 활용했기에 스캔 시 움직임이 자유롭다는 점은 대단히 큰 장점입니다. 덕분에 부품 주위를 원하는 대로 이동하며 작업할 수 있었습니다.”라고 말했습니다.

부품의 일부는 광택이 있는 금속 표면으로 제작되어 있어, 해당 부분은 스캔 전 스프레이를 분사해야 했습니다.

알리는, “Artec의 Eva 제품은 이와 같이 대형 물체이면서 고도의 정확도를 요구하는 스캔 작업에 아주 적합한 스캐너입니다.”라고 말하며, “각 부품이 무려 3미터 직경의 사이즈인 것을 감안한다면 상당히 신속하고 용이한 스캔 작업이었죠.”라고 덧붙였습니다.

Artec Eva로 써클 부품의 접합부를 스캔하는 작업

각 부품의 상ž하부를 포함한 전체 정밀 스캔을 마치기까지는 30-40여분 가량이 걸렸습니다.

알리는, “스캔은 정말 신속하게 완료됐어요.”라고 설명하며 “이런 대형 부품을 이 정도로 정확하고 빠르게 스캔할 수 있는 스캐너는 없다고 봅니다.”라고 말했습니다.

스캔 작업을 완료한 후 알리는 테크노디자인 사무실에 있는 본인의 컴퓨터로 데이터를 전송했습니다. 3D 이미징 소프트웨어인 Artec Studio 11으로 후처리(post-processing)하는 작업은 각 부품 당 4-5시간정도 소요되었습니다. 상ž하부 각각의 측면을 여러 앵글에서 캡쳐한 스캔 파일이 상당했기에 대용량의 데이터가 생성되었습니다.

Artec Studio 11으로 작업한 드로바-요크 연결부의 .stl 파일 이미지

데이터 가공은 수작업으로 진행되었습니다. 먼저 스캔 데이터 중 불필요한 부분을 삭제한 후, 신속하고 간편한 포인트 투 포인트 알고리즘(point to point algorithm)을 사용해 스캔 데이터를 배열합니다. 그리고 텍스쳐(Texture)와 지오메트리(Geometry)를 반영한 글로벌 레지스트레이션(Global Registration) 기능을 적용하면 고밀도ž고정밀의 포인트 클라우드(point cloud)가 생성되어 메쉬(mesh) 작업을 진행하게 됩니다. 그 후에는 Sharp Fusion으로 가능한 최고의 해상도를 구현하는 .stl 파일의 메쉬 모델을 만들어서 역공학 작업(reverse-engineering)에 사용할 수 있도록 합니다.

Artec Studio 11으로 작업한 써클 접합부의 .stl 파일 이미지

그리고 작업한 두 개의 파일을 역공학에 사용되는 소프트웨어인 Geomagic Design X로 내보냅니다. 알리는 Geomagic Design X가 “타사 제품 대비 가장 성능이 좋고 속도도 빠르며 사용하기 편리한 프로그램입니다.”라고 말하며, “우리 테크노디자인의 역공학 디자인 전문가가 각각의 부분을 자동 조합한 후 배열하여 평면들을 조정했습니다. 그런 다음 파라메트릭 방식을 통해 각각의 부분을 조합하여 정확한 3차원 모델을 제작합니다. 부품 당 7-8시간 정도의 작업 끝에, 즉시 공장 제조에 활용 가능한 3D 모델을 만들었습니다.”라고 설명했습니다.

Geomagic Design X로 작업한 드로바-요크 연결부 이미지

Geomagic Design X로 작업한 써클 접합부 이미지

공장에서 제조된 각 부품은 아주 정확한 규격으로 만들어졌습니다. 실제 공사작업 중인 건설장비에 교체설치하여 시작동 해 보니 매우 잘 맞았다고 합니다. 3D 기술을 활용한 결과에 깊은 인상을 받은 Assan ASP사는 기존 업무 프로세스를 향상시키고 3D 기술을 향후 연구개발에 활용하기 위해 솔리드웍스 CAD와 호환되는 Artec의 Eva, Space Spider 스캐너와 Geomagic 프로그램 번들을 구매했습니다.