21세기 측정 문제를 광학 휴대용 CMM으로

일반적 측정 암이 극복해야 할 관건
지난 30여년 동안 계측 부문에 나타난 큰 변화중 하나는 휴대용 측정 장치의 개발이었다. 1990년대 초 단순히 휴대용 장치의 개발로 인해 생산 라인, 즉 최대한 부품 가까이에서 바로 검사가 가능해졌고 개발 직후 레이저트래커의 출현에 힘입어 이러한 변화에 시너지를 더해 기존 산업 검사방식이 완전히 바뀌게 되었다. 그 결과 측정을 보다 빠르게, 더 자주 수행할 수 있게 되었고 반응 시간과 품질이 많이 개선된 것이다. 그러나 검사자들이 테이블에서 디지털 CMM을 사용해 편안하게 계측하는 실험실과는 거리가 먼 휴대용 측정 장치의 산업현장은 아직도 여러 가지 커다란 과제를 안고 있다.

장애물
다음은 휴대용 측정 솔루션 사용자들이 매일 직면하는 장애물이다.

진동
다음은 생산 또는 현장에서 진동을 초래하는 원인이다.
● 도로 및 철도망 근처
● 운반 장비
● 생산 장비
● 작동자

예를 들어 이 그래프는 투영된 CMM 위치에서 압력을 유도한 땅 진동(시간 함수로서 계측한 즉각적인 속도)을 나타낸다. CMM 설치 전에 공장 안의 1.06인치/초(26.9mm/s), 50ft 거리에 전형적인 17Hz 주파수(땅 공명주파수) 값을 가진 스탬핑 프레스를 작동시키는 진동을 현장에서 직접 기록했다.

8FT 다중관절 암 vs 휴대용 CMM
실험실에서 유사한 진동 수준을 재현하는 실험이 진행됐다. 로봇은 휴대용 CMM의 진동이 미치는 영향을 평가하는 데 사용된 것이다. 테스트된 기계(8ft의 다중관절 암 및 휴대용 광학 CMM HandyPROBE)는 로봇 암 끝에 올려져 있고 로봇은 빠른 위치 변경이 가능하도록 프로그래밍되어 있다. 정확도 테스트는 원뿔에 적합한 2.5m의 표준 측정 게이지를 사용하여 시행된다. 원뿔은 인공물로서 일반적으로 VDI 2634 표준에 맞춰 정확한 테스트를 위해 사용된다.

진동 제외
진동없이 두 장비를 통해 얻은 결과는 매우 비슷하다. 광학 CMM에서는 0.011mm, 암에서는 0.018mm가 평균 이차 오류(RMS)로 측정되었으며 최대 오류는 광학 CMM에서 0.031mm, 암에서는 0.041mm로 측정됐다.

진동 포함
광학 CMM은 0.013mm, 암은 0.039mm를 평균 이차 오류로 보면 진동에 관한 테스트 결과는 분명하게 동적 참조의 이점에 대해 보여주고 있다. 최대 오류는 암에서 측정된 0.103mm 만큼 높았지만 광학 CMM에서 측정된 0.037mm를 초과하지 않았다. 광학 CMM 성능에서 눈에 띄는 노후화는 없었다.

이 실험은 진동 방지 패드가 장착된 비광학 휴대성 솔루션이 야기하는 정확도의 손실을 분명히 보여주는 것이다.

작동자 관련 오류
이 연구를 통해 파악할 수 있는 또 다른 이점은 작동자 관련 오류 감소에 미치는 영향을 알 수 있다는 것이다. CMSC의 2011 측정 연구 보고서(부제: 행동이 측정에 미치는 영향)에는 계측 과정에서 작동자 행동에 관한 설득력 있는 자세한 분석이 포함되어 있다. 이 분석은 실제 환경에서 참가자들을 테스트하기 위해 사전 정의 계측 설치를 일부 사용했고 어떤 지침 또는 절차도 제공하지 않았다.

연구 결과 중 하나는 인간의 실수가 저품질 측정에서의 주요 원인이라고 했다. 하지만 동적 참조는 CMSC 연구에서 파악된 인간의 실수를 줄이는데 적극적으로 기여하고 있다. 예를 들어 불안정한 환경, 교통 체증, 불안정한 부분에서 발생하는 위험의 불충분한 작동자 평가 등이 있다.

측정 설치의 불안정이 오류에 기여하는 정도를 단언하는 것은 불가능하지만 엔진 설계에서 3.81mm까지, 문에서 43.18mm까지, 완전 차량 테스트에서 8.198mm까지와 같은 조건에서 오류가 발견되었다는 사실에 주목해야 할 것이다. 따라서 동적 참조를 이용하면 현장에서도 정확도가 높은 측정이 가능하며 작동자 관련 오류를 적극적으로 감소시킬 수 있을 것이다.

휴대용 좌표측정기(CMM)
HandyPROBE 무암형 프로빙 시스템은 고정밀 측정(최대 22μm의 정밀도)을 수행하여 기존 작업현장의 휴대용 CMM 성능을 능가한다. HandyPROBE 휴대용 CMM은 현재 자동차, 항공 및 제조 업계의 주요 기업들이 생산 라인에서 사용하고 있다.

● 진동, 부품 위치 변경, 설정 또는 CMM 불안정과 같은 현장의 조건 변화에 영향을 받지 않음
● 화강암 또는 주철 테이블로 이동할 수 없는 부품 측정에 효율적
● 기하 및 표면 품질 관리에 이상적
● MetraSCAN 3D 스캐너와 함께 사용하는 경우 스캔 기능을 사용할 수 있음
● 부품 크기 범위 : 1~3미터, 모든 종류의 재료
● 측정범위를 최대 10m까지 확장할 수 있음
● 휴대성이 뛰어나며 무선으로 사용 가능

출처 | Creaform(www.creaform3d.com)