최첨단 해양 동물 추적을 위해 Artec Eva로 3D 스캐닝

19/05/2019

스완지 대학교(Swansea University)는 Artec의 3D 스캐닝 기술을 사용하여 해양 동물을 위한 맞춤형 태그를 만들어 해양 생물학 연구에 대한 행동을 지속해서 모니터링합니다.

3D 스캐닝과 물이 잘 섞이지 않는다고 생각했다면 다시 생각해보십시오! Artec의 전문 3D 스캐닝 솔루션은 스완지 대학교의 야심만만한 박사 과정 학생인 Lloyd Hopkins가 이끄는 흥미진진한 해양 생물학 프로젝트에 사용되었습니다. Artec 3D 스캐너는 아직 방수되지 않지만, 심해의 서식 동물을 정확히 캡처하는 이상적인 솔루션임이 밝혀졌습니다. Lloyd와 그의 팀은 휴대용 Artec Eva 3D 스캐너와 전문 CAD 소프트웨어를 결합하여 다양한 해양 동물을 위한 맞춤형 태그를 만드는 혁신적이고 효율적인 접근 방법을 발견했습니다.

스완지 대학교의 동물 이동 연구소(SLAM)는 최첨단 태깅 기술과 선도적인 데이터 시각화 기법을 사용하여 해양 동물을 연구합니다. 이 연구는 바다의 깊숙한 곳에서 바다 동물이 시야에서 벗어났을 때마저 그들의 놀라운 삶에 대해 더 많이 이해하기 위해 수행합니다. 동물의 속도 및 활동 수준과 같은 이러한 맞춤형 태그에서 수집된 중요한 데이터는 해양 온도가 바다 생물의 행동에 미치는 영향뿐만 아니라 그들의 이동 패턴에 대한 자세한 정보를 제공합니다. Lloyd의 연구는 킹 압둘라 과학 기술 대학교(KAUST), MIT, 호주 해양 과학 연구소, 브라운 대학, 발렌시아 해양 지각 학 재단, 고래-상어 연구 보존 자선 단체인 Ecocean 등 다양한 기관 및 단체와 협력하여 비침습적이며 사용하기 쉬운 방법으로 다양한 해양 동물에게 이러한 태그를 부착하는 혁신적인 방법을 개발하는 데 역점을 두고 있습니다. 태그가 너무 느슨하면 효과가 없으며 떨어져 나갈 수도 있습니다. 너무 조이면 동물에게 고통을 줄 것입니다.

안전하고 관리하기 쉽기 때문에 동물에 부착한 기술의 사용은 최근 몇 년 동안 동물 행동 연구뿐만 아니라 보존 및 관리 노력을 위해 점차 인기를 얻고 있습니다. Lloyd는 "태깅 관행과 기법의 윤리적 발전은 중요한 기준이지만, 동물에 대한 태그 효과를 정량화하고 시뮬레이션할 수 있는 새로운 기술은 종종 활용도가 낮거나 철저히 검토되지 않고 있습니다"라고 말합니다.

상어, 돌고래, 바다거북과 같은 해양 동물을 위한 새로운 형태의 부착 방법을 개발하고 효과를 시뮬레이션하기 위해서는 먼저 각 동물의 모양과 구조를 정확하게 측정하는 것이 중요했습니다.

Lloyd는 바다 생물을 빠르고 안전하게 3D 스캔할 수 있는 솔루션을 찾고 있었습니다. 그는 또한 그와 그의 팀이 사용자 지정 태그를 만들 수 있는 자유와 도구를 제공할 소프트웨어가 필요했습니다. 이들은 Artec의 가장 인기 있는 3D 스캐너인 Artec Eva를 선택하여 Artec Studio 12 스캐닝 및 후처리 소프트웨어와 함께 사용했습니다. Artec의 최우수 대리점인 Central Scanning Limited는 Lloyd와 그의 팀이 Artec의 전문 3D 스캐닝 솔루션을 최대한 활용할 수 있도록 필요한 교육 및 컨설팅을 제공했습니다.

청상아리 지느러미의 스캔

Lioyd는 "우리는 이 유형의 연구를 위해 미래에 3D 스캐닝 기술의 사용이 표준으로 널리 채택될 것이라고 확신합니다”라고 말했습니다. 

Lloyd는 3D 스캐닝은 대형 동물을 캡처하고 쉽게 검사하고 상호작용하는 신뢰할 수 있는 데이터를 얻는 최적의 방법이라고 언급합니다. 이 중요한 기술을 사용하지 않으면 개발 단계의 상당 부분이 실제 응용으로 제대로 바꾸지 않을 수도 있는 부족한 어림잡은 데이터에 의존해야 합니다.

"3D 스캐닝을 방법으로 채택하자 우리에게 가장 힘든 작업을 수행한 Artec 브랜드가 유용성, 기능 및 환상적인 소프트웨어 때문에 금방 두드러졌습니다."- Lloyd Hopkins  

이 프로젝트를 위해 Lloyd와 그의 팀은 가벼운 Artec Eva 3D 스캐너를 사용하여 몇몇 물고기 및 게 종뿐만 아니라 상어, 바다거북, 돌고래 등 살아있거나 죽은 해양 동물의 3D 데이터를 신속하고 정확하게 캡처합니다.

Eva를 사용하여 실내 및 실외에서 동물을 캡처하여 필요한 측정 데이터를 얻을 수 있었습니다. 휴대용 Artec 3D 배터리 팩이 있어 물 옆을 포함해 어디서든 스캐닝을 할 수 있었습니다! 대부분의 3D 스캐너로는 물에 젖고, 윤기가 있고 움직이는 동물을 캡처하는 것이 어려울 것이라는 점을 감안하면, 다양한 종에 대한 필요한 정보를 입수하는 데 며칠 밖에 걸리지 않아 3D 스캔의 사용은 시간 효율적이고 놀라울 정도로 쉬웠습니다.

붉은 바다거북의 3D 스캔

프로젝트의 작업 흐름은 다음과 같았습니다. 우선, Lloyd와 그의 팀은 동물의 고품질 스캔을 구했습니다. 상어, 바다거북 및 돌고래의 경우 사망한 표본이 이미 발렌시아 해양 동물 수족관에 보관되어 있었습니다. Lloyd가 스캔해야 했던 상어 지느러미 중 하나는 소형 냉동고에 보관되어 있어 구부러져 있었습니다. 그러나 Lloyd는 지느러미에 대한 일련의 측정  값을 캡처하고 모형을 직접 재구성할 수 있었기 때문에 그것은 문제가 되지 않았습니다.

그러나 일부 3D 스캔한 동물은 대단히 생생했습니다! 예를 들어, 살아있는 돌고래를 캡처할 때, 트레이너는 이 지능이 매우 뛰어난 동물을 수영장 옆으로 밀어 넣을 수 있었으며, Lloyd는 거기에서 돌고래의 아름다운 지느러미를 빠르고 세부적으로 스캔했습니다. 한 면을 캡처한 다음 Artec Studio 12 스캐닝 및 후처리 소프트웨어에서 다른 면을 함께 스티칭(stitching)하기에 충분했습니다.

동물을 3D 스캐닝한 후, 태그의 최종 3D 모형을 만드는 과정은 다음과 같습니다.

스캔 데이터를 사용하여 Autodesk Meshmixer 및 Fusion 360 CAD 소프트웨어를 사용하여 스캔한 동물을 중심으로 직접 디자인을 효과적으로 구현하였습니다. Lloyd는 Autocad Fusion 360을 사용하여 스캔을 중심으로 태그를 디자인하고 제작했으며 수집된 측정값으로 지느러미를 재현하였습니다. 그런 다음 Meshmixer를 사용하여 메시를 변경했습니다. 예를 들어, 스캔 스티칭 선을 부드럽게 처리하고 돌고래의 입과 같은 스캔하기 어려운 영역을 수정했습니다

동물에 맞게 디자인한 태그를 사용하여 프린팅 및 실제 테스트를 수행할 준비가 되었습니다. 열심히 노력한 결실이 있었습니다. 완성품은 손으로 잰 측정값을 사용하여 만든 제품보다 크기 측면에서 훨씬 더 좋았습니다.

Lloyd는 3D 스캐닝을 통해 수집된 정보는 전통적인 방법으로 얻은 기록과 비교할 때 훨씬 신뢰할 수 있고 정확하다고 말했습니다. 전통적인 유형의 데이터 캡처는 시간이 많이 소요되고 오류가 발생할 여지가 남아 있으며 이러한 측정값이 동물과 비교하여 공간에서 어떻게 맞는지 알기 어렵게 할 수 있기 때문입니다. 주물을 사용하여 완전한 모양을 얻을 수 있지만, 이는 작은 생물체나 동물 일부분에서만 가능합니다. 주조는 또한 설정할 주물이 굳는 것을 기다려야 하므로 시간이 오래 걸리며, 이것은 살아 있는 동물을 오랫동안 움직이지 못하게 하는 최상의 선택은 아닙니다!

돌고래의 3D 스캔

Lloyd와 그의 팀은 아주 짧은 시간에 필요한 모든 정확한 데이터를 얻었습니다. 이 프로젝트에 대한 연구는 아직 진행 중이지만, 해양 동물의 3D 스캔, 특히 돌고래 3D 데이터는 이미 스페인에서 트레이너 및 수의사의 관심을 끌었습니다. 3D 스캐닝 기술의 가능성에 감명을 받은 동물 전문가들은 3D 스캐닝을 통해 죽은 동물에 대한 많은 측정이 필요한 성장의 모니터링 및 동물 부검의 수행 등 수의사 업무에서 시간을 상당히 절약할 수 있다고 말합니다.

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