Artec 3D 스캐닝을 사용하여 VR로 전시할 최대 30톤의 기계 디지털화

글 Paul Hanaphy

3D 스캐너

과제: 운송하여 전시회에서 전시하는 물류 부담을 줄이는 방식으로 최대 30톤의 기계류를 잠재 고객에게 선보입니다.

솔루션: Artec Leo, Artec Ray II, Artec Studio, Blender, Unity, Microsoft HoloLens, HTC VIVE PRO

결과: 전기 외함, 배선 등 세밀한 부분까지 실물 크기로 놀라울 정도로 사실적으로 묘사된 거대한 기계로 가득 찬 시뮬레이션 전시실이 만들어졌습니다. HEMO는 이미 여러 주요 산업 박람회에서 가상 전시회를 개최했으며, 앞으로 더 많은 전시회를 개최할 예정입니다.

Artec 3D를 선택한 이유는? Ray II로 넓은 영역을 캡처한 후 Leo로 각 기계를 정밀하게 디지털화하여 가상 세계 구축 프로세스를 간소화했습니다. Artec Studio에서는 클릭 한 번으로 스캔을 병합하여 가능한 최고 해상도 데이터를 통해 만든 3D 모델이 가득한 놀랍도록 상세한 시뮬레이션을 빠르게 생성할 수 있습니다.

HEMO의 VR 시뮬레이션에 나오는 기계 3D 모델 중 하나. 모델 제공: HEMO

공장에 대해 잘 알고 있거나, 산업계에서 일하고 있거나, 제조 전시회에 가본 적이 있는 사람이라면 모두 거대한 기계가 있다는 공통점이 있다는 것을 알고 있을 것입니다.

어떤 제품을 만들거나 판매하든 이러한 시설에는 항상 컨베이어, 발전기, 압축기 및 기타 부피가 큰 장치가 가득하기 마련입니다. 하지만 실제로 어떻게 이러한 기계들을 전시장으로 가져갈 수 있을까요?

공장 내에서는 지게차부터 크레인까지 다양한 장비로 이동하거나 작업 현장에서 물건을 옮기는 바퀴 달린 돌리인 머신 스케이트를 사용할 수 있습니다. 그러나 지역 간 운송을 위해서는 수 톤에 달하는 거대한 기계를 포장하고 배송해야 하는 경우가 많습니다.

작동 중인 HEMO의 산업용 세척 시스템 중 하나. 이미지 제공: HEMO

짐작할 수 있듯이, 이는 특히 한 전시회에서 다른 전시회로 끊임없이 이동하는 장비 판매업체에게는 엄청난 작업입니다. 그리고 운송에 필요한 화물 트럭은 상당한 금전적, 환경적 비용을 들여 운영됩니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 세척 시스템 전문업체인 HEMO는 가상으로 기계를 전시하는 독특한 배송 공간 축소 솔루션을 고안해 냈습니다.

산업 규모의 디지털화

독일 바덴뷔르템베르크에 본사를 둔 HEMO는 수십 년간 주요 제조업체와 컨설팅을 진행하며 용매 및 하이브리드 세척 시스템 요구 사항을 충족하는 데 도움을 주고 있습니다.

세척 시스템 전문업체 HEMO의 본사. 이미지 제공: HEMO

금속 부품을 추가 후처리 또는 배송을 위해 보내기 전에 세척하도록 설계된 HEMO의 기계는 과도한 오일, 먼지, 칩을 제거하는 데 매우 효과적입니다. 하지만 무게가 각각 5톤에서 30톤에 달하는 엄청난 크기 때문에 옮기기가 매우 까다롭습니다.

전시 솔루션이 필요했던 HEMO는 Artec의 앰배서더인 algona에 연락했고, algona는 기계를 디지털화하여 디지털 공간에서 전시할 것을 제안했습니다.

algona의 전문가인 Ramon Spiller는 “케이블과 배관이 많기 때문에 3D 스캐닝 없이는 기계류를 캡처하는 것이 불가능할 것입니다. CAD 데이터가 없는 간섭 형상으로 인한 디테일의 손실 없이 물체의 전체 크기를 캡처하여 이를 수작업으로 모델링하려면 엄청난 노력이 필요합니다.”라고 설명했습니다.

VR용 3D 스캔 준비

기계의 디지털화에는 정밀도, 규모, 속도라는 세 가지 주요 과제가 있었습니다. algona의 도움으로 HEMO는 자사 팀에게 이동성이 뛰어난 Artec Leo와 130m 작동 범위의 Artec Ray II, 그리고 이를 결합하여 최대 효과를 낼 수 있는 교육을 제공함으로써 이 세 가지를 모두 해결할 수 있었습니다.

이 팀은 Leo의 무선 기능을 통해 접근하기 어려운 곳까지 세밀하게 캡처할 수 있었고, Ray II의 시각 관성 시스템(VIS)을 통해 대규모 디지털화 프로세스를 빠르고 쉽게 진행할 수 있었습니다.

Artec Ray II로 3D 스캔 중인 HEMO 세척 기계. 이미지 제공: HEMO

메시를 Microsoft HoloLens 또는 HTC VIVE PRO 헤드셋에서 실행할 수 있을 만큼 작지만 가상 세계를 제공할 수 있을 만큼 충분히 세밀하게 만들기 위해 HEMO는 Artec Studio에서 데이터를 처리했습니다. 고급 데이터 캡처 및 처리 소프트웨어를 사용하면 스캔을 각각의 최고 해상도 데이터를 사용하여 만든 놀랍도록 실물과 같은 메시로 병합할 수 있습니다.

Artec Studio에는 고급 알고리즘과 메시 편집 필수 기능도 탑재되어 있습니다. 이러한 필수 기능을 통해 Leo와 Ray II 스캔 융합을 용이하게 했을 뿐만 아니라 텍스처를 적용하고 메시를 최적화하여 OBJ 파일로 내보내는 과정이 원활하게 이루어졌습니다.

Spiller는 “Ray II의 VIS 기능을 통해 다양한 스캔을 대략적으로 정렬할 수 있어 준비 작업이 거의 필요하지 않습니다. 일반 유선 휴대용 스캐너를 사용했다면 필요한 모든 영역을 스캔하지 못했을 수도 있습니다. 우리에게 Artec Studio는 스캔 데이터 처리에서 중요한 이정표입니다.”라고 덧붙였습니다.

그런 다음 Blender를 사용하여 롤업 도어(roll-up door)와 같이 캡처하기 어려운 부분을 중심으로 텍스처와 형상을 약간 조정한 후 전시를 위한 '가상 프레젠테이션 룸'을 만들 수 있었습니다.

HEMO의 Technikum(기술 센터)처럼 보이도록 설계된 공간 자체는 기계에 집중할 수 있도록 일부러 드문드문하게 유지했습니다. 준비가 완료되면 세척 장치 모델과 가상 환경이 Unity로 전송되었고, 여기서 팀은 VR 애플리케이션을 구축했습니다.

무역 박람회에서 살펴보는 HEMO의 VR 시뮬레이션. 이미지 제공: HEMO

결과요? 사용자가 직접 기계를 보지 않고도 기계에 '걸어서' 다가가 가까이에서 검사하고 자사의 공장에 적합한지 판단할 수 있는 현실적인 VR 세계입니다. 시스템은 덮개가 부착된 상태와 부착되지 않은 상태 모두에서 3D 스캔하였습니다. 사용자는 버튼 클릭만으로 이를 켜거나 끌 수 있으므로 앱은 상호작용적으로 작동됩니다.

HEMO의 3D 모델링 전문가인 Christian Koch는 “이제 더 이상 기계를 전시회에 배송할 필요가 없습니다. 안경을 가져가서 고객에게 VR로 보여주기만 하면 됩니다. 올해 처음으로 그 방식을 시도했습니다. 사람들이 지나가면서 '뭘 볼 수 있나요?' 또는 '해봐도 되나요?'라고 말하곤 했습니다. 이 방식은 정말 눈길을 사로잡았습니다!"라고 말했습니다.

가상의 미래 구상

독일, 미국, 멕시코에서 기계를 전시하여 큰 호평을 받은 HEMO는 이제 더 많은 제품을 디지털화하고 다른 VR 애플리케이션을 실험할 계획입니다.

Koch에 따르면 HEMO는 고글을 착용한 고객의 '눈을 통해' 원격으로 문제를 진단하는 3D 스캐닝 기반 유지보수 접근 방식도 고려하고 있습니다. 그런 가운데 그는 시뮬레이션 성능을 향상하는 방법을 계속 모색하고 있습니다.

추가적인 개발을 통해 VR 애플리케이션이 어떻게 보일 수 있는지를 보여주는 렌더링. 이미지 제공: HEMO

이 회사는 Apple Vision Pro와 같은 하드웨어를 검토하는 것뿐만 아니라 앱 통합을 개선하기 위해 Microsoft 전문가에게 문의하기도 했습니다. VR 기능이 발전함에 따라 Koch는 HEMO의 가상 전시의 밝은 미래를 전망하며, 언젠가는 가장 외진 곳에서도 전 세계 고객에게 모든 제품을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Koch는 “우리는 다양한 사용 사례에 맞는 다양한 부품과 크기의 기계가 있기 때문에 모든 기계를 3D 모델로 사용할 수 있기를 바랍니다. 태블릿에서 버튼 클릭 한 번으로 제품을 선택할 수 있는 전시실을 하나 만드는 것이 제 바람입니다. 이것이 바로 3D 스캐닝과 VR에 대한 저의 비전입니다."라고 결론지었습니다.