다학제 캡스톤 디자인 기반 고정밀 눈 측정 의료장비 개발 및 교육적 시사점 = High-Precision Eye Measurement Medical Device Development via Multidisciplinary Capstone Design: A Case Study with Educational Insights

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents the development of a high-precision eye measurement medical device as a multidisciplinary capstone design project that required high technology and its educational implications. This medical measurement device development project, which was conducted over three years, involved students from the Department of Computer Engineering and the Department of Design Engineering collaborating to develop a high-precision non-contact vision facial measurement prototype requested by the medical industry. In the initial Version 1, it was produced as a medical device that measured the important MRD1 (Margin Reflex Distance) and MRD2 values of both eyes using a single camera. In Version 2, two cameras were used to individually capture each eye to improve the resolution and measurement accuracy. Finally, in Version 3, one more camera was added to capture the entire face, developing an AI and vision technology-based medical device that utilizes a total of three cameras to provide more comprehensive and precise facial and eye measurement functions. In terms of division of roles, the Design Engineering students were in charge of the exterior design and 3D printing of the device, while the Computer Engineering students were in charge of camera and LED integration, AI and advanced vision algorithm application, and overall application software development. This case study presents the possibility of developing technology applicable to the actual medical field and educational implications through the effectiveness of multidisciplinary convergence education and a step-by-step/sequential development approach to meet the needs of the medical industry that requires cutting-edge technology.

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 높은 기술력을 요구하는 산학 협력 과제를 다학제 융합 캡스톤 디자인 프로젝트로 수행하여 개발한 고정밀 눈 측정 의료 장비 개발 사례와 그 교육적 시사점을 다룬다. 3년에 걸쳐 진행된 이 의료 측정 장비 개발 프로젝트는 컴퓨터공학과와 디자인공학과 학생들이 협력하여, 의료 산업계에서 요청한 고정밀 비접촉 비전 안면 측정 시제품을 개발하였다. 초기 Version 1에서는 단일 카메라를 이용해 양쪽 눈의 중요한 MRD1(Margin Reflex Distance)과 MRD2 값을 측정하는 의료 장치로 제작되었으며, 이후 Version 2에서는 2대의 카메라를 사용하여 각각의 눈을 개별 촬영함으로써 해상도 및 측정 정밀도를 향상시켰다. 최종적으로 Version 3에서는 얼굴 전체를 촬영하는 카메라 1대를 더 추가하여 총 3대의 카메라를 활용하는 AI 및 비전 기술 기반 의료 장비를 개발함으로써 더욱 포괄적이고 정밀한 안면 및 눈 측정 기능을 제공한다. 역할 분담에 있어 디자인공학과 학생들은 장비의 외관 설계 및 3D 프린팅을 담당했고, 컴퓨터공학과 학생들은 카메라 및 LED 통합, AI 및 고급 비전 알고리즘 적용, 그리고 전체적인 응용 소프트웨어 개발을 담당하였다. 본 사례는 첨단 기술을 요구하는 의료 산업계의 요구 조건을 다학제 융합 교육의 효과와 단계별/순차적 개발 접근 방식을 통해 실제 의료 분야에 적용 가능한 기술 개발 가능성 및 교육적 시사점을 제시한다.