병렬 처리 허용 오차 기본 사항 이해하기: 전체 가이드
엔지니어가 제조 과정에서 어떻게 정밀도를 보장하는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 병렬 처리 오차의 매혹적인 세계에 대해 자세히 알아보세요. 미세한 편차가 부품의 성능에 어떤 영향을 미치는지 알아보고... 자세히 알아보세요.
제조의 정밀도가 마이크로미터 단위까지 어떻게 달성되는지 궁금한 적이 있나요? 3차원 측정기(CMM)가 그 해답을 제시합니다. 고성능 데이터 수집 시스템과 에어 브레이크 스위치가 장착된 이 첨단 장치는 자동차에서 항공우주에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 탁월한 측정 정확도를 보장합니다. 이 문서에서는 CMM의 작동 방식과 다양한 유형, 그리고 제품 설계 및 품질 관리에 제공하는 놀라운 정밀도에 대해 알아보세요. 더 자세히 읽어보면 CMM의 메커니즘과 현대 제조에서 중요한 역할에 대한 인사이트를 얻을 수 있습니다.
3차원 측정기(CMM)는 다양한 산업 분야에서 사용되는 정밀 측정기입니다. 세 축에 에어 브레이크 스위치와 마이크로 모션 장치가 장착되어 있어 각 축을 정밀하게 전달할 수 있습니다. 또한 CMM에는 고성능 데이터 수집 시스템이 장착되어 있어 측정의 정확성을 보장합니다.
CMM은 일반적으로 제품 설계, 금형 장비, 기어 및 블레이드 측정, 기계 제조, 툴링 설비, 증기 금형 부품, 전자 및 전기 장비, 기타 정밀 측정에 사용됩니다.
3차원 측정기라고도 하는 3차원 측정기(CMM)는 3차원 좌표계 내에서 기하학적 치수, 모양 및 공간 관계를 측정하는 데 사용되는 정밀 계측 장치입니다. 세 개의 직교축(X, Y, Z)을 따라 고정밀로 이동할 수 있는 프로브를 활용하여 작동합니다.
프로브는 공작물과 물리적으로 접촉하거나(터치 트리거 또는 스캐닝 프로브) 비접촉 측정(레이저 또는 비전 시스템)을 수행할 수 있습니다. 일반적으로 고정밀 선형 엔코더 또는 광학 스케일을 사용하는 각 축의 변위 측정 시스템은 정교한 컴퓨터 시스템에 데이터를 공급합니다. 이 시스템은 수집된 포인트(x, y, z)를 처리하여 공작물의 다양한 기하학적 특징, 치수 및 형태 특성을 계산합니다.
CMM은 다음을 포함하여 부품 품질의 여러 측면을 측정할 수 있습니다:
이 다목적 기기는 자동차, 항공우주, 첨단 제조 등 다양한 산업 분야에서 정밀도와 정확성을 보장하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
모델 사양:
구조: 독일식 무빙 브리지 디자인의 3축 화강암 구조로, 4면 인클로저가 안정성을 높여줍니다.
드라이브 시스템: DC 서보 모터와 사전 로드된 고정밀 에어 베어링이 결합되어 부드럽고 마찰 없는 동작을 구현합니다.
측정 시스템: 해상도 0.1μm(100nm)의 RENISHAW 개방형 선형 엔코더.
프로브 시스템: Renishaw 컨트롤러와 프로브 헤드로 호환성과 고성능 측정 기능을 보장합니다.
베이스: 고정밀(00등급) 화강암 표면판으로 안정적인 기준 표면을 제공합니다.
환경 요구 사항:
공압 요구 사항:
성능 사양:
주요 기능:
이 기계는 세 축 모두에 천연 화강암 가이드 레일을 사용하여 전체 구조에 걸쳐 뛰어난 열역학적 안정성을 보장합니다. 이러한 설계 선택은 여러 축에 혼합 재료를 사용하는 기계에서 발생할 수 있는 재료 간 열팽창 차이로 인해 발생할 수 있는 정확도 오류를 제거합니다. 화강암의 균일한 열 특성은 다양한 환경 조건과 측정 기간에 걸쳐 일관된 성능을 제공합니다.
화강암과 항공 알루미늄 합금의 비교
알루미늄 합금 소재는 화강암에 비해 열팽창 계수가 상당히 높습니다. 이러한 고유한 특성으로 인해 정밀 장비의 치수 불안정성이 발생할 수 있습니다.
3차원 측정기(CMM)에서 항공 등급 알루미늄 합금으로 제조된 빔 및 Z축 구조와 같은 부품은 특히 장기간 사용 및 열 순환 시 시간이 지남에 따라 치수 변화와 정확도 편차가 발생하기 쉽습니다.
이와는 대조적으로, 하이엔드 CMM은 중요한 구조 구성 요소에 화강암을 사용하는 경우가 많습니다. 3좌표계의 플랫폼과 주축은 일반적으로 정밀 연마된 화강암 블록으로 제작됩니다. 이러한 소재 선택은 뛰어난 열 안정성과 진동 감쇠 특성을 제공합니다.
메인 샤프트는 화강암으로 제작되며, 빔과 Z축은 최적화된 무게와 강성을 위해 알루미늄 합금 및 기타 재료를 사용한 하이브리드 설계가 적용될 수 있습니다. 그러나 열팽창 계수가 서로 다른 재료를 조합하면 온도 변동에 따라 측정 오류와 안정성 문제가 발생할 수 있습니다.
이러한 문제를 완화하기 위해 고급 CMM은 3축 가이드 시스템에 완전한 화강암 직사각형 구조를 사용합니다. 이 설계는 고정밀, 자가 세척, 프리스트레스 에어 베어링으로 보완됩니다. 모놀리식 화강암 구조는 장기적인 치수 안정성과 측정 정확도를 보장합니다.
에어 베어링은 축 방향을 따라 안정적이고 균형 잡힌 힘 분포를 제공하여 마모를 크게 줄이고 기계의 주요 구성 요소의 수명에 기여합니다. 또한 이 설계는 마찰과 스틱 슬립 효과를 최소화하여 측정 반복성을 향상시킵니다.
특허받은 작은 구멍 공기 배출 기술이 적용되어 공기 소비량이 분당 30L로 최적화되었습니다. 이 혁신적인 기술은 베어링 간극 내에 국부적인 응축 효과를 만들어 잔류 베어링 운동 마찰로 인해 발생하는 열에 효과적으로 대응하고 장비의 전반적인 열 안정성을 향상시킵니다.
기본 물리적 원리는 압력을 받는 원형 구멍을 통과하는 가스의 거동을 활용합니다. 이 과정에서 마찰열이 발생하여 고정밀 측정에 해로울 수 있다는 것이 일반적인 상식이지만, 작은 구멍 설계는 독특한 현상을 유도합니다. 배출구 구멍의 직경이 임계치 이하로 줄어들면 구멍 바로 근처에서 응축 효과가 발생합니다. 이 국소 냉각은 측정 작업 중 공기 마찰로 인해 발생하는 최소한의 열을 효과적으로 상쇄합니다.
작은 구멍 가스 배출구 기술을 구현하여 이러한 물리적 원리를 활용함으로써 CMM은 장시간 동안 탁월한 온도 안정성을 유지할 수 있습니다. 이러한 열 관리 전략은 정밀 계측 애플리케이션에서 일관된 측정 정확도와 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다.
주요 공급업체의 CMM 베어링 비교
세 축에는 Renishaw의 프리미엄 금도금 광학 스케일이 통합되어 0.1μm(마이크로미터)의 탁월한 분해능을 제공합니다. 이 고정밀 선형 인코딩 시스템은 정확한 위치 피드백 및 측정 기능을 보장합니다.
저울 장착 설계는 한쪽 끝은 단단히 고정하고 다른 쪽 끝은 띄울 수 있는 고정 없는 구성을 채택하고 있습니다. 이러한 배열은 열팽창과 수축을 효과적으로 보정하여 환경 온도 변동으로 인한 측정 오류를 최소화합니다.
모션 시스템은 베어링 표면에서 구동력을 분리하는 최첨단 운동학 설계를 활용합니다. 이 고급 접근 방식은 가이드웨이에 유도되는 응력을 제거하여 측정 정확도와 장기적인 기계적 안정성을 모두 극대화합니다.
축 구동에는 강철로 강화된 동기식 벨트 전송 시스템이 사용됩니다. 이 설계는 빠른 트래버스 중에 우수한 진동 감쇠 특성을 제공하는 동시에 높은 인장 강도, 뛰어난 위치 결정 속도, 연장된 작동 수명을 제공합니다.
이 CMM은 독일기술표준원(PTB)의 인증을 받은 업계 최고의 계측 패키지인 Rational-DMIS 소프트웨어에서 작동합니다. 이 강력하면서도 직관적인 소프트웨어 플랫폼을 통해 사용자는 복잡한 프로그래밍 대신 측정 작업에 집중할 수 있어 검사 프로세스를 간소화할 수 있습니다.
X-빔:
첨단 정밀 경사 빔 기술을 통합하여 구조적 강성을 높이고 열 변형을 최소화하여 측정 정확도를 향상시킵니다.
Y 방향 가이드 레일:
작업대에 직접 가공된 일체형 하부 도브테일 홈이 있는 독점적인 포지셔닝 구조로 뛰어난 정렬을 보장하고 조립 오류를 줄여줍니다.
가이드 레일 시스템:
4방향 정압 에어 플로팅 가이드 레일로 구성된 자체 청소, 프리로드 고정밀 에어 베어링을 활용합니다. 이 디자인은 마찰을 최소화하고 동작의 부드러움을 향상시키며 시간이 지나도 일관된 정확도를 유지합니다.
드라이브 시스템:
유연한 동기식 톱니 벨트 구동 메커니즘과 결합된 고성능 DC 서보 모터를 구현합니다. 각 축은 전자적으로 제어되고 기계적으로 제한되므로 빠른 전송, 향상된 모션 성능, 향상된 위치 정밀도를 제공합니다.
Z축 스핀들:
조정 가능한 공압 밸런싱 장치를 통합하여 Z축 측정의 위치 정확도와 반복성을 크게 향상시킵니다. 이 기능은 프로브 무게 변화를 보정하고 일관된 접촉력을 보장합니다.
제어 시스템:
고급 수입 듀얼 컴퓨터 3좌표 전문 제어 시스템을 채택하여 병렬 처리 및 이중화를 통해 안정성과 성능을 향상시킵니다.
머신 시스템:
컴퓨터 지원 3D 오류 보정 기술(CAA)을 통합하여 시스템의 장기적인 안정성과 높은 정확도를 보장합니다. 이 적응형 기술은 기하학적 오류와 열 변화를 실시간으로 보정합니다.
측정 소프트웨어:
종합적인 3D-DMIS 측정 소프트웨어 패키지를 활용하여 다양한 측정 기능, 고급 데이터 분석 기능, CAD/CAM 시스템과의 원활한 온라인 통합을 통해 효율적인 검사 프로세스를 제공합니다.
3차원 측정기(CMM)는 물체의 기하학적 특성을 높은 정확도로 측정하도록 설계된 정밀 계측 기기입니다. 가이드 메커니즘, 길이 측정 요소, 디지털 디스플레이 장치의 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있으며, 모두 상호 수직인 세 개의 축(X, Y, Z)을 따라 정렬되어 있습니다. 이 시스템에는 측정된 물체를 지지하는 작업 테이블도 포함되어 있지만, 이 테이블의 크기는 CMM의 용도에 따라 달라질 수 있습니다.
터치 트리거 프로브 또는 광학 센서가 장착된 측정 헤드는 수동으로 또는 컴퓨터 제어 모터를 통해 특정 측정 지점으로 이동할 수 있습니다. 프로브가 공작물에 접촉(또는 광학적으로 데이터를 캡처)하면 트리거 신호가 생성됩니다. 동시에 각 축을 따라 고정밀 선형 인코더(일반적으로 광학 스케일 또는 유리 스케일)가 3D 공간에서 프로브 팁의 정확한 위치를 측정합니다.
CMM의 핵심 기능은 측정 영역 내 모든 지점의 공간 좌표를 정확하게 결정하고 표시하는 기능에 있습니다. 이는 기계적 정밀도, 센서 기술, 데이터 처리의 정교한 통합을 통해 달성됩니다:
최신 CMM은 이러한 기본 원칙을 넘어 다음과 같은 고급 기능을 통합하는 경우가 많습니다:
여기에서는 CMM의 기본적인 작동에 대해 설명했지만, 비접촉 측정, 멀티 센서 시스템, 인더스트리 4.0 개념과의 통합과 같은 분야의 발전으로 이 중요한 계측 도구의 기능과 응용 분야가 더욱 확장되면서 기술이 계속 발전하고 있다는 점에 유의해야 합니다.
CMM의 구조에 따라 다음과 같은 카테고리로 나눌 수 있습니다:
가장 일반적으로 사용되는 좌표 측정기(CMM)는 모바일 브리지 유형입니다.
수직 방향으로 움직이는 주축인 축은 상자 모양의 프레임에 의해 안내되어 수평 빔을 따라 이동합니다.
축에 수직인 수평 빔은 양쪽 끝에서 두 개의 기둥으로 지지되어 "브리지"를 형성합니다. 브리지는 수평면의 축에 수직인 두 개의 가이드 홈을 따라 이동합니다.
모바일 브리지 타입은 빔의 양쪽 끝에 스트럿이 지지대를 제공하기 때문에 캔틸레버 타입에 비해 최소 처짐이 낮고 정확도가 높습니다.
브리지 베드 타입에서는 주축이 수직 방향으로 움직이며 박스형 프레임에 의해 안내되어 수직축의 빔을 따라 이동합니다. 빔은 기계 본체에 고정된 기둥의 상부에 위치한 두 개의 수평 가이드 레일을 따라 축 방향으로 이동합니다.
이 유형은 모바일 브리지 유형과 유사하며 빔의 양쪽 끝이 지지되므로 캔틸레버 유형에 비해 빔 처짐이 최소화되고 정확도가 높습니다.
또한 빔만 축 방향으로 움직이기 때문에 전체 관성이 줄어들고 이동식 브리지 타입에 비해 수동 조작이 더 쉬워집니다.
바닥 장착형 또는 도어형이라고도 하는 브리지 갠트리 유형은 바닥에 직접 고정된다는 점에서 브리지 베드 유형과 다릅니다.
이 유형의 구조는 베드형 브리지에 비해 강성과 안정성이 뛰어나며 일반적으로 대형 3좌표 측정기에 사용됩니다.
각 샤프트는 모터로 구동되므로 측정 범위가 넓습니다. 작업자는 교량 구조물 내에서 작업할 수도 있습니다.
고정 브리지 유형은 수직 방향으로 움직이는 메인 샤프트가 상자 모양의 프레임에 의해 안내되어 수직축의 수평 빔을 따라 이동하는 것이 특징입니다.
브릿지 또는 기둥은 기계 본체에 고정되어 있으며, 측정 테이블은 축에 수직인 수평면의 가이드 레일을 따라 축 방향으로 이동합니다.
각 샤프트는 위치 정확도를 유지하기 위해 모터로 구동됩니다. 하지만 이 모델은 수동 조작용으로 설계되지 않았습니다.
L자형 브리지는 샤프트가 움직일 때 브리지의 관성을 줄이기 위해 설계되었습니다.
모바일 브리지 유형에 비해 움직이는 구성 요소의 관성이 적어 작동이 더 쉽습니다. 하지만 강성이 낮다는 단점이 있습니다.
이동식 캔틸레버 방식은 수직 방향으로 움직이는 메인 샤프트가 박스형 프레임에 의해 안내되어 수직축의 수평 캔틸레버 빔을 따라 축 방향으로 이동하는 방식입니다. 캔틸레버 빔은 샤프트에 수직인 수평면의 가이드 홈을 따라 이동합니다.
이 유형의 구조는 3면이 개방되어 있으며 테이블 너머로 확장할 수 있어 공작물을 조립 및 분해할 때 편리합니다. 그러나 캔틸레버 설계로 인해 정확도가 낮습니다.
단일 기둥 이동식은 수직 방향으로 이동하는 주축이 있고, 전체 기둥이 축과 수직인 수평면의 가이드 홈을 따라 이동하며 축에 연결된 기둥 전체가 이동하는 방식입니다.
측정 테이블은 축에 수직인 수평면의 가이드 홈을 따라 축 방향으로 이동합니다.
이러한 유형의 구조는 측정 테이블과 기둥 모두에서 우수한 강성을 자랑하며 변형을 최소화합니다. 또한 각 축의 선형 눈금이 측정 축에 가깝게 배치되어 아베의 정리를 준수합니다.
단일 기둥 측정 테이블은 수직 방향으로 움직이는 주축이 있는 이동식 타입입니다.
기둥에는 샤프트 가이드 홈이 장착되어 있으며 측정기 본체에 고정됩니다.
측정하는 동안 측정 테이블은 축을 따라 수평면 방향으로 이동합니다.
수평 암 측정 테이블은 이동식 타입으로, 수평 암이 수직 기둥을 따라 수직(축) 방향으로 움직일 수 있도록 지지하는 박스 프레임이 있습니다. 프로브는 수평 방향으로 캔틸레버에 부착됩니다.
기둥은 축에 수직인 수평면에서 가이드 홈을 따라 축 방향으로 이동합니다. 측정 테이블도 축과 축에 수직인 수평면의 가이드 홈을 따라 축 방향으로 이동합니다.
이 디자인은 수평 캔틸레버 타입을 개선한 것으로, 수평 암을 축 방향으로 확장하거나 축소할 때 발생하는 처짐을 제거합니다.
수평 암 측정 플랫폼은 고정형이며 이동형과 유사한 구조를 가지고 있습니다.
측정 테이블은 고정되어 있고 X, Y, Z 축은 가이드 홈을 따라 이동합니다. 측정하는 동안 기둥은 축의 가이드 홈으로 이동하고 축에 부착된 슬라이딩 테이블은 수직 축 방향으로 이동합니다.
수평 암 이동형은 수평 방향으로 움직이는 캔틸레버 샤프트와 수평 암을 지지하고 축 방향으로 기둥을 따라 움직이는 박스 프레임이 특징입니다. 기둥은 축에 수직입니다.
기둥은 축에 수직인 수평면의 가이드 홈을 따라 축 방향으로 움직이기 때문에 무게로 인한 오차를 보정하기 위해 수평 암을 확장하거나 축소하지 않으면 고정밀 측정에 적합하지 않습니다.
이 유형의 구조는 주로 차량 검사에 사용됩니다.
폐쇄 루프 브리지 타입은 구동 메커니즘이 작업대 중앙에 위치하기 때문에 안정성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 이 설계는 브리지 이동으로 인한 충격을 줄여 3좌표 측정기 중 가장 안정적입니다.
폐쇄 루프 브리지 유형은 자동차, 전자, 기계, 항공, 군사 등 다양한 산업 분야에서 박스, 프레임, 기어, 캠, 웜 휠, 웜, 블레이드, 곡선, 곡면, 하드웨어, 플라스틱 등 다양한 물체를 측정하는 데 널리 사용됩니다. 또한 금형 산업에서도 일반적으로 사용됩니다.
3축 측정기(CMM)는 일반적으로 접촉식 측정, 비접촉식 측정, 접촉식 및 비접촉식 결합 측정의 세 가지 범주로 분류됩니다.
접촉 측정은 가공 제품, 프레스 제품 및 금속 필름을 측정하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. 가공 데이터를 분석하거나 리버스 엔지니어링을 위해 측정 대상 표면의 데이터 포인트를 CMM으로 스캔하는 것이 필요한 경우가 많습니다.
이 문서에서는 Foundation-Pro CMM을 예로 들어 CMM의 다양한 일반적인 스캔 방법과 작동 단계에 대해 설명합니다.
CMM의 스캔 작업에는 PC DMIS 프로그램을 사용하여 측정 대상 물체 표면의 특정 영역에서 데이터 포인트를 수집하는 작업이 포함됩니다. 이 영역은 선, 패치, 부품의 단면, 부품의 곡선 또는 가장자리에서 특정 거리의 둘레일 수 있습니다.
스캔 유형은 측정 모드, 프로브 유형 및 CAD 파일 사용 가능 여부에 따라 달라집니다. 제어 화면의 "스캔" 옵션은 상태 버튼(수동/DCC)에 따라 결정됩니다.
측정에 DCC 방법을 사용하고 CAD 파일을 사용할 수 있는 경우 사용 가능한 스캔 방법은 "오픈 라인", "폐쇄 라인", "패치", "단면" 및 "둘레" 스캔입니다. 와이어프레임 CAD 파일만 사용할 수 있는 경우 사용 가능한 스캔 방법은 "오픈 라인", "폐쇄 라인" 및 "패치" 스캔입니다.
수동 측정 모드를 사용하는 경우 기본 "수동 TTP 스캔" 모드만 사용할 수 있습니다. 리지드 프로브와 함께 수동 측정을 사용하는 경우 사용 가능한 옵션은 고정 델타, 가변 델타, 시간 델타 및 몸체 축 스캔입니다.
이 문서에서는 '유틸리티' 메뉴에 들어가서 DCC 상태에서 '스캔' 옵션을 선택했을 때 선택할 수 있는 5가지 스캔 모드에 대해 자세히 설명합니다.
오픈 라인 스캔은 가장 간단한 스캔 모드입니다. 프로브는 시작 지점에서 시작하여 미리 정해진 스텝 크기로 지정된 방향을 따라 스캔하고 끝 지점에서 끝납니다.
오픈 라인 스캔은 CAD 모델의 가용성에 따라 두 가지 경우로 나눌 수 있습니다.
(1) CAD 모델 제외:
측정된 공작물에 CAD 모델이 없는 경우 먼저 경계점의 공칭값을 입력합니다. 대화 상자에서 "경계점" 옵션을 열고 "1"을 클릭하여 시작점의 데이터를 입력합니다. 그런 다음 "d"를 두 번 클릭하여 방향점(스캐닝 방향을 나타내는 좌표점)의 새 X, Y, Z 좌표값을 입력합니다. 마지막으로 "2"를 두 번 클릭하여 끝점의 데이터를 입력합니다.
다음으로 스텝 크기를 입력합니다. 스캔 대화 상자의 "방향 1 기술" 열의 "최대 길이" 열에 새 스텝 길이 값을 입력합니다. 마지막으로 스캔 시작 후 첫 번째 측정 지점의 표면 법선 벡터, 단면, 스캔 종료 전 마지막 지점의 표면 법선 벡터를 정의하는 설정된 방향 벡터가 올바른지 확인합니다. 모든 데이터를 입력한 후 '생성'을 클릭합니다.
(2) CAD 모델 사용:
측정된 공작물에 CAD 모델이 있는 경우 스캔을 시작할 때 마우스 왼쪽 버튼으로 CAD 모델의 해당 표면을 클릭하면 PC DMIS 프로그램이 CAD 모델에 점을 생성하고 시작점인 "1"로 표시합니다. 그런 다음 다음 점을 클릭하여 스캔 방향을 정의합니다. 마지막으로 끝점(또는 경계점)을 클릭하고 "2"로 표시합니다. "1"과 "2" 사이에 선을 연결합니다.
선택한 각 포인트에 대해 PC DMIS 프로그램이 대화 상자에 해당 좌표 값과 벡터를 입력합니다. 단계 크기 및 기타 옵션(예: 안전 평면, 단일 지점 등)을 결정한 후 '측정'을 클릭한 다음 '만들기'를 클릭합니다.
폐쇄 라인 스캔 모드를 사용하면 공작물의 내부 또는 외부 표면을 스캔할 수 있습니다. '시작점'과 '방향점' 두 값만 있으면 됩니다(PC DMIS는 시작점을 끝점으로 삼음).
(1) 데이터 입력 작업:
경계점 '1'을 두 번 클릭하여 편집 대화상자에 위치를 입력합니다. 방향점 "d"를 두 번 클릭하여 좌표 값을 입력합니다. 스캔 유형("선형" 또는 "변수")을 선택하고 단계 크기를 입력한 다음 터치 유형("벡터", "표면" 또는 "가장자리")을 정의합니다.
"초기 벡터"를 두 번 클릭하고 점 "1"에 벡터를 입력합니다. 단면 벡터를 확인합니다. 다른 옵션을 입력한 후 "만들기"를 클릭합니다.
좌표 측정기의 제어판을 사용하여 공작물 표면의 첫 번째 측정 지점을 터치한 다음 방향 지점을 터치할 수도 있습니다. PC DMIS 프로그램이 자동으로 측정값을 대화 상자에 입력하고 초기 벡터를 계산합니다.
스캔 제어 모드, 측정 포인트 유형 및 기타 옵션을 선택한 후 '만들기'를 클릭합니다.
(2) CAD 모델을 사용한 폐쇄 라인 스캔:
측정 대상 공작물에 CAD 모델이 있는 경우, 측정하기 전에 "폐쇄 라인 스캔"을 확인합니다. 먼저 표면의 시작점을 클릭하여 CAD 모델에 기호 "1"을 생성합니다(클릭하면 표면과 경계점이 강조 표시되어 올바른 표면을 선택하는 데 도움이 됩니다). 그런 다음 스캔 방향 포인트를 클릭합니다.
PC DMIS는 대화 상자에서 선택한 포인트의 해당 좌표와 벡터를 제공합니다. 스캔 제어 방법, 단계 크기 및 기타 옵션을 선택한 후 "생성"을 클릭합니다.
패치 스캔 모드를 사용하면 단일 스캔 라인이 아닌 영역을 스캔할 수 있습니다.
이 스캔 방법에는 시작점, 방향점, 스캔 길이, 스캔 폭을 포함하여 최소 4개의 경계점 정보가 필요합니다.
PC DMIS는 기본 또는 기본 정보로 정의된 경계점 1, 2, 3을 기준으로 삼각형 패치를 계산할 수 있습니다. 스캐닝 방향은 점 D의 좌표 값에 의해 결정됩니다.
네 번째 또는 다섯 번째 경계점을 추가하면 패치의 모양은 정사각형 또는 오각형이 될 수 있습니다.
패치 스캐닝 방법을 사용할 때 원통, 원뿔, 홈 등과 같은 닫힌 요소를 스캔하려면 확인란에서 '닫힌 라인 스캐닝'을 선택해야 합니다. 그런 다음 시작점, 끝점, 방향 지점을 입력합니다.
끝점 위치는 측정된 요소를 스캔하는 동안 이동한 위쪽 또는 아래쪽 거리를 나타냅니다.
단면 평면 벡터는 시작점, 방향점, 시작 벡터(일반적으로 측정된 요소와 평행)로 정의할 수 있습니다.
사변형 패치 생성을 예로 들어 패치 스캔을 정의하는 세 가지 방법을 소개합니다:
(1) 좌표 값 입력:
(2) 터치 테스트 모드:
(3) CAD 표면 모델 모드:
단면 스캔 모드는 CAD 표면 모델이 있는 공작물에만 적용할 수 있습니다.
공작물의 특정 부분을 스캔할 수 있습니다.
스캔한 섹션은 X, Y 또는 Z축 방향을 따라 또는 좌표축과 특정 각도로 스캔할 수 있습니다.
단계 크기를 정의하여 여러 섹션 스캔을 수행할 수 있습니다.
대화 상자에서 섹션 스캔의 경계점을 설정할 수 있습니다.
"Cut CAD" 변환 버튼을 누르면 CAD 서피스 모델에서 구멍을 찾고 오픈 라인 스캔과 동일한 방식으로 경계선을 정의할 수 있습니다.
PC DMIS 프로그램은 CAD 표면 모델에 구멍이 생기지 않도록 스캔 경로를 자동으로 조정합니다.
사용자 정의 서피스를 기준으로 CAD 서피스 모델을 자르려면 다음 단계를 따르세요:
이 시점에서 PC DMIS 프로그램이 선택한 표면을 절단하여 구멍을 찾습니다.
CAD 서피스 모델에 정의된 구멍이 없는 경우 'CAD 절단' 옵션을 선택할 필요가 없습니다. 이 경우 PC DMIS는 정의된 시작 및 끝 경계점에 따라 스캔합니다.
여러 서피스가 있는 복잡한 CAD 그래픽의 경우 서로 다른 서피스를 그룹으로 분할할 수 있습니다. 그룹 수는 로컬 CAD 서피스 모델로 제한됩니다.
주변 스캔 방법은 CAD 표면 모델이 있는 공작물에만 적용할 수 있습니다.
이 스캔 모드는 CAD 수학적 모델을 사용하여 사용자가 선택한 거리만큼 경계 또는 외부 윤곽에서 오프셋되는 스캔 경로를 계산합니다.
경계 스캔을 만들려면 다음 단계를 따르세요:
(1) 데이터 수집의 정확성과 측정 효율성을 높이려면 측정 대상 공작물의 특정 특성 및 모델링 요구 사항에 따라 적절한 스캐닝 측정 모드를 선택하는 것이 중요합니다.
(2) 클램핑 측정 과정과 프로브의 이동을 용이하게 하기 위해 공작물의 위치를 신중하게 계획해야 합니다. 모델링 정확도를 보장하려면 공작물을 클램핑할 때 모든 물체의 스캔 측정을 한 번에 완료하도록 프로브를 배치하십시오.
(3) 스캐닝 측정 포인트의 선택에는 공작물 윤곽의 기하학적 정보의 핵심 포인트가 포함되어야 하며 곡률 변화가 큰 부분에는 측정 포인트를 적절히 추가해야 합니다.
데이터 변환을 위한 작업 및 요구 사항:
(1) 측정 데이터 형식을 CAD 소프트웨어에서 인식하는 IGES 형식으로 변환하고 결합한 후 제품 이름 또는 사용자가 지정한 이름으로 저장합니다.
(2) 제품, 속성, 위치가 서로 달라 혼동하기 쉬운 데이터는 별도의 파일에 저장해야 하며, IGES 파일로 정리하여 분리해야 합니다.
데이터 변환은 좌표 측정 데이터 처리 시스템에 의해 수행됩니다.
조작 방법은 소프트웨어 사용 설명서를 참조하세요.
적용 배경
제품 측량 및 매핑 과정에서 여러 가지 이유로 제품의 기하학적 데이터를 동일한 좌표계에서 측정할 수 없는 경우가 종종 있습니다.
첫 번째 이유는 제품 크기가 측정기의 스트로크를 초과하기 때문입니다.
두 번째 이유는 측정 프로브가 제품의 반대편에 닿지 않기 때문입니다.
세 번째 이유는 공작물을 제거한 후 데이터가 누락되어 다시 측정해야 하기 때문입니다.
이러한 경우 제품의 각 부분을 다른 위치 상태(즉, 다른 좌표계)에서 측정해야 하는데, 이를 제품 재배치 측정이라고 합니다.
모델링에서 서로 다른 위치 상태에 있는 서로 다른 좌표계의 데이터를 동일한 좌표계로 변환해야 하는데, 이를 재배치 데이터 통합이라고 합니다.
복잡하거나 큰 모델의 경우, 측정 과정에서 여러 번의 위치 측정이 필요한 경우가 많습니다.
최종 측정 데이터는 특정 변환 경로에 따라 여러 번 재배치하고 통합하여 각 위치에서 측정된 데이터를 공통 위치 측정 벤치마크에 따른 측정 데이터로 변환해야 합니다.
재배치 통합 원칙
공작물 이동(재배치) 후 측정 데이터와 이동 전 측정 데이터 사이에 불일치가 있습니다.
재배치된 측정 데이터를 이동 전 데이터에 통합하려면 공작물에서 재배치 전과 후를 모두 측정할 수 있는 형상(재배치 벤치마크라고 함)을 설정해야 합니다. 재배치 후 형상의 측정 결과가 일련의 변환을 통해 재배치 전 측정 결과와 일치하면 재배치된 측정 데이터를 이동 전 데이터에 통합할 수 있습니다.
재배치 벤치마크는 재배치된 데이터를 통합하는 연결고리 역할을 합니다.
PID 제어는 비례, 적분 및 차동 제어를 의미합니다.
P 매개변수:
위치 오차에 대한 시스템의 대응 프로세스는 시스템의 안정성, 강성 및 위치 오차 간의 관계를 분석하여 결정할 수 있습니다.
값이 낮을수록 진동이 줄어들어 시스템이 더 안정적이지만 강성이 약하고 위치 오차가 커집니다.
반면 값이 높을수록 강성이 향상되고 위치 오차가 작아지지만 시스템에 진동이 발생할 수 있습니다.
I 매개변수:
마찰과 하중으로 인한 정적 위치 오차의 제어는 제어 값과 이론적 위치 도착 시간 간의 관계에 따라 결정됩니다.
값이 낮을수록 도착 시간이 길어집니다.
값이 높을수록 이론적 위치에서 진동할 가능성이 높아집니다.
D 매개변수입니다:
이 매개변수는 과도한 오류 변화를 방지하여 시스템에 안정성과 감쇠를 제공합니다.
값이 낮을수록 위치 오류에 대한 시스템의 응답 속도가 빨라집니다.
값이 클수록 시스템의 응답 속도가 느려집니다.
"휴일 증후군"을 방지하려면 CMM의 관리 모드를 변경해야 합니다.
CMM은 기계 부품, 전기 제어 부품, 컴퓨터 시스템 등 복잡한 구성 요소로 이루어져 있습니다.
수명을 연장하려면 공작물 측정에 사용하는 동안 CMM을 올바르게 유지 관리하는 것이 중요합니다.
다음은 세 가지 관점에서 CMM의 기본 유지 관리에 대해 설명합니다.
기계 부품
3차원 측정기(CMM)에는 다양한 유형의 기계 부품이 있습니다. 제대로 작동하려면 전송 시스템과 공기 회로 시스템 구성 요소 모두에 대해 매일 유지보수를 수행하는 것이 중요합니다.
유지보수 주기는 CMM의 작동 환경에 따라 결정해야 합니다. 최적의 조건을 갖춘 정밀 측정실에서는 3개월마다 정기 유지보수를 권장합니다. 그러나 먼지가 많거나 온도 및 습도가 적절한 작동 요건을 충족하지 않는 환경에서는 매월 유지보수를 수행해야 합니다.
측정기의 정기적인 유지보수를 위해서는 측정기에 영향을 미치는 요인을 이해해야 합니다:
압축 공기가 측정기에 미치는 영향
적절한 공기 압축기를 선택하려면 추가 공기 탱크를 통합하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 공기 압축기 압력의 수명과 안정성이 향상됩니다.
공기 압축기의 초기 압력이 필요한 작동 압력보다 높은 것이 중요합니다.
장비를 시작할 때는 먼저 공기 압축기를 활성화한 다음 전원 공급 장치를 켜는 것이 좋습니다.
오일과 물이 측정기에 미치는 영향
압축 공기는 측정기의 원활한 작동을 위해 매우 중요하므로 공기 회로를 적절하게 유지하는 것이 필수적입니다.
다음 작업은 정기적으로 수행해야 합니다:
측정기의 가이드 레일을 보호하기 위해 올바른 작업 습관을 형성해야 합니다.
가이드 레일의 안전을 위해 천이나 고무 패딩을 아래에 깔아두세요.
작업 또는 부품 완료 후에는 반드시 가이드 레일을 청소하세요.
측정기를 사용하는 동안 캘리브레이션할 때와 마찬가지로 측정실의 주변 온도를 일정하게 유지하도록 노력하세요.
전기 장비, 컴퓨터, 사람은 모두 열을 발생시킨다는 점에 유의하세요. 설치 중에는 전기 장비, 컴퓨터 등이 측정기와 충분한 거리를 유지하도록 배치하세요.
측정실을 엄격하게 관리하고 추가 인력의 투입을 최소화합니다.
고정밀 측정기의 작동 환경 관리는 특히 엄격해야 합니다.
에어컨 풍향이 측정기 온도에 미치는 영향
측정실의 에어컨은 가변 주파수 에어컨을 선택하는 것이 가장 좋습니다.
가변 주파수 에어컨은 에너지 절약 기능이 뛰어나며 가장 중요한 것은 강력한 온도 제어 능력입니다. 정상 용량에서는 온도를 ±1℃ 이내로 조절할 수 있습니다.
에어컨에서 나오는 공기가 20℃가 아닐 수 있으므로 측정기를 직접 향하지 않도록 주의하세요. 이를 방지하기 위해 풍향이 벽이나 측면으로 향하게 되어 실내 온도 차이가 커질 수 있습니다.
에어컨은 계획된 방식으로 설치하여 실내의 주요 영역에 공기를 불어넣어야 합니다. 풍향은 측정기 방향이 아닌 위쪽을 향하도록 하여 큰 사이클을 만들고 실내 온도의 균형을 최대한 맞춰야 합니다.
가능하면 공기 덕트를 설치하여 이중층 오리피스 플레이트를 통해 실내 상단으로 공기를 전달하고 환기 배출구는 실내 하단에 배치할 수 있습니다. 이렇게 하면 불규칙한 공기 흐름을 만들어 측정실의 온도 제어를 보다 효율적으로 할 수 있습니다.
공조기 전환 시간이 기계실 온도에 미치는 영향
매일 아침 직장에서 에어컨 시스템을 가동하고 하루가 끝나면 꺼야 합니다.
대기실의 온도가 약 4시간 동안 안정화되면 측정기의 정확도도 안정화됩니다.
그러나 이러한 작동 절차는 측정기의 효율성을 크게 저해하여 겨울과 여름 모두에서 정확도를 보장하기 어렵습니다.
이는 측정기의 정상적인 안정성에도 상당한 영향을 미칩니다.
기계실 구조가 기계실 온도에 미치는 영향
측정기실의 온도를 일정하게 유지하려면 단열 조치를 취해야 합니다.
창문이 있는 경우 이중창을 설치하고 직사광선을 피해야 합니다.
전환실을 사용하면 온도 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다.
기계실의 에어컨 시스템은 주변 공간의 에어컨과 비슷한 용량이어야 합니다.
기계실이 너무 크거나 너무 작으면 온도 제어에 어려움을 겪을 수 있습니다.
습도가 높은 남부 지역이나 북쪽의 여름철 또는 장마철에 갑자기 냉방 에어컨이 꺼지면 공기 중의 수증기가 측정기의 저온 부품과 가이드 레일에 빠르게 응결되어 에어 플로트와 기계의 일부 부품이 심각하게 부식되어 수명에 영향을 미칠 수 있습니다.
과도한 습도는 컴퓨터와 제어 시스템의 회로 기판에 부식이나 단락을 일으킬 수도 있습니다.
습도가 낮으면 화강암의 수분 흡수에 심각한 영향을 미쳐 변형이 발생할 수 있습니다.
먼지와 정전기는 제어 시스템을 손상시킬 수 있습니다.
따라서 기계실의 습도는 60% ± 5% 이내로 제어해야 합니다.
측정기실의 밀폐 불량과 높은 공기 습도는 습도가 높은 주요 원인입니다.
습도가 높은 공간에서는 기계실을 더 잘 밀폐하고 필요한 경우 제습기를 추가해야 합니다.
이를 해결하기 위해 관리 모드를 '휴가 전 청소'에서 '작업 중 청소'로 변경하고 에어컨과 제습기를 켜서 습기를 제거해야 합니다.
컴퓨터와 제어 시스템의 먼지를 정기적으로 청소하면 잠재적인 문제를 줄이거나 예방할 수 있습니다.
기계 검사에 표준 부품을 사용하는 것은 효과적이지만 상대적으로 번거롭고 주기적으로만 수행할 수 있습니다.
보다 편리한 방법은 대표 부품을 사용하여 자동 측정 프로그램을 컴파일하고 기계의 정확도를 확인한 후 여러 번 측정하는 것입니다.
통계 법칙에 따라 결과를 계산할 수 있으며 합리적인 값과 허용 오차 범위를 기록할 수 있습니다.
작업자는 이 부분을 자주 확인하여 기계의 정확도를 확인할 수 있습니다.
Z축 밸런스 조정
측정기의 Z축 밸런스는 무게추와 공압 밸런스로 구분되어 있어 Z축의 무게 균형을 맞추고 안정적인 작동을 보장합니다.
공기압 밸런스 스위치가 실수로 작동하면 Z축이 불균형 상태가 됩니다.
이 문제를 해결하려면 다음 단계를 따르세요:
두 사람이 함께 작업하여 위아래로 움직일 때 균형이 잡힐 때까지 Z축 밸런스를 조정할 수 있습니다.
여행 종료 스위치는 기기를 보호하고 원점 위치를 설정하는 역할을 합니다.
일반적으로 여행 종료 스위치는 접점 스위치 또는 광전 스위치입니다.
접점 스위치는 수동으로 샤프트를 밀면 위치가 바뀌기 쉬워 접촉이 제대로 이루어지지 않습니다.
양호한 접촉을 보장하기 위해 스위치 위치를 적절히 조정할 수 있습니다.
광전 스위치를 사용할 때는 인서트의 위치가 정상인지 확인하고 정기적으로 먼지를 제거하여 제대로 작동하도록 유지하는 것이 중요합니다.
교육을 받고 운영 인증을 획득한 개인만 CMM을 운영할 수 있습니다.
매일 기계를 시작하기 전에 공기 공급 압력이 요구 사항을 충족하는 경우에만 제어 캐비닛을 열 수 있습니다: 공기 공급 압력은 0.65MPa 이상이어야 하고 기계 공기 압력은 0.4MPa 이상이어야 합니다.
삼중 물 저장 컵의 오일-물 혼합물 높이가 5mm를 초과하면 수동으로 물을 빼내야 합니다.
기계의 공기 공급 압력은 정상이지만 삼중 밸브의 압력을 정상 값으로 조정할 수 없는 경우 필터 요소를 교체해야 합니다.
CMM의 작동 환경은 20 ± 2°C의 온도와 40-75%의 상대 습도를 유지해야 합니다.
조정된 전원 공급 장치의 출력 전압은 220 ± 10V여야 합니다.
기계의 가이드 레일에는 어떤 물체도 올려놓으면 안 됩니다.
가이드 레일의 작업 표면을 손으로 만지지 마세요.
매일 기계를 시작하기 전에 3축 가이드 레일 표면을 무수 알코올에 적신 고밀도 순면 천으로 닦고, 가이드 레일 표면이 건조된 후에만 기계를 작동할 수 있습니다.
알코올은 페인트 표면이나 격자 눈금자를 청소하는 데 사용해서는 안 됩니다.
시작 순서는 다음과 같습니다:
기기를 시작할 때마다 기기를 영점으로 되돌려야 합니다.
영점으로 돌아가기 전에 프로브를 안전한 위치로 이동하여 프로브가 재설정되고 Z축에서 위쪽으로 이동하는 동안 장애물이 없는지 확인합니다.
프로브를 교체할 때는 기계와 함께 제공된 특수 도구를 사용하여 새 프로브를 보정하세요:
프로브 오류 메시지 대화 상자가 나타나면 대화 상자를 닫거나 웹 주소 입력란에 100.0.0.1을 입력하여 오류 기록 및 메시지를 확인합니다. 이 메시지는 다음 시작 시 자동으로 지워집니다.
수동 조작 중 샘플링 지점에 접근하면 느린 키를 누릅니다.
프로브를 회전하거나 프로브를 보정하거나 프로브를 자동으로 변경하거나 기타 작업을 수행할 때는 프로브의 이동 경로에 장애물이 없는지 확인합니다.
프로그램을 사용하지 않거나 프로그래밍하지 않은 경우, 조작 상자의 속도를 0으로 설정합니다.
프로그램을 처음 작동하는 동안 속도를 10-30%로 낮추고 작동 트랙이 요구 사항을 충족하는지 모니터링합니다.
공작물을 취급하고 배치할 때는 먼저 프로브를 안전한 위치로 이동하고 공작물이 작업 테이블, 특히 기계의 가이드 레일 표면과 충돌하지 않도록 하십시오.
종료 순서는 다음과 같습니다:
장기간 사용하지 않는 강철 표준 볼은 녹을 방지하기 위해 오일로 밀봉해야 합니다.
화강암 작업 표면에 인레이로 공작물을 고정할 때 토크는 20Nm을 초과하지 않아야 합니다.
비정상적인 상태가 감지되면(프로브 교체와 관련된 오류 메시지 제외) 소프트웨어에 표시되는 오류 정보를 기록하고 팩스 또는 전화로 Hexcon의 기술 서비스 부서에 문의하고 안내 및 허가 없이 점검 또는 유지 보수를 수행하지 마십시오.
시스템의 안정적인 작동을 위해 컴퓨터에 세 가지 좌표와 관련이 없는 소프트웨어를 설치하지 마세요.
에어컨은 하루 24시간 가동해야 하며, 세 좌표의 정상 작동을 보장하기 위해 가을에 유지 보수를 수행해야 합니다.
3축 측정기는 일반적으로 프로브 시스템과 공작물의 상대적인 움직임을 통해 공작물 표면점의 3차원 좌표를 결정하는 측정 시스템이라고 합니다.
좌표 측정기(CMM) 또는 3좌표 측정기라고도 합니다.
CMM은 빛, 기계, 전기, 컴퓨터, 제어 기술이 결합된 복잡한 측정 시스템으로, 측정 결과의 불확실성에 영향을 미칠 수 있는 요소가 많습니다.
그러나 중소형 좌표계의 경우 측정 결과의 불확도에 영향을 미치는 주요 요인은 주변 온도의 표준 측정 온도(20°C)와의 편차입니다. 정확한 좌표 측정 결과를 얻으려면 주변 온도를 좌표계의 지침에 명시된 범위 내에서 엄격하게 제어해야 합니다.
현재 세 좌표에 대한 보정 표준은 좌표 측정기용 JJF1064-2000 보정 규격으로, 보정 항목은 길이 측정 표시 오차 및 검출 오차로 지정되어 있습니다.
1년에 한 번 보정하는 것이 좋습니다.
21포인트 오차는 CMM의 정확도의 기초이며, 보정은 복잡합니다.
표준에 명시되어 있지는 않지만 새 기기를 인수할 때, 길이 측정 오차 보정 결과가 공차 범위를 벗어난 경우, 좌표기 이전 후, 좌표기 수리 후 등의 상황에서는 21점 오차에 대한 보정이 필요합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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