빠른 측정 프로세스로 가는 7가지 단계

신속하게 측정한다는 것은  빠르게 생산할 수 있다 것을 의미한다. 측정에 소요되는 시간은 주로 측정 장치에 따라 좌우되지만, 팔레트와 같은 주변장치 그리고 소프트웨어도 측정 시간에 영향을 준다.

나딘 슈왑: Carl Zeiss 3DAutomation GmbH 영업부 소속
감수: 자이스코리아 3차원 측정기 사업부 김효인, 신희우

부품 제조 시 정밀성과 품질 그리고 효율성에 대한 요건이 점차 까다로워지고 있다. 이와 더불어 제조업체들의 3차원 측정기와 측정 프로세스에 대한 요건도 점점 늘어나고 있다. 대부분의 경우,몇 가지 작은 부분만 조정하여도 효율적으로 품질을 유지할 수 있지만,제조사들은 사용하고 있는3차원 측정기의 최대치를 끌어내지 못하고 있다. 다음 일곱 단계의 권장 사항을 유지한다면 측정 시간을 훨씬 더 단축할 수 있다.

 1 단계: 스타일러스 다이아몬드 스타일러스를 사용하면 측정량이 늘어난다.

측정 센서 끝에 있는 볼은 작고 잘 보이지 않지만 측정 품질에 있어서 결정적인 역할을 한다. 피측정물 위를 구르는 볼은 대부분 루비나 질화 규소(siliconnitride)로 되어 있는데 시간이 지나면서 그 진원도가 떨어진다. 사용자는 스타일러스를 주기적으로 닦아야 하고 세라믹이나 알루미늄과 같은 소재를 측정하는 경우 스타일러스를 자주 교체해야 한다. 이렇게 스타일러스를 교체하거나 새로 보정하는 동안에는 측정기 사용이 중지되는데, 가동 중지 시간을 줄이기 위해 피측정물을 전체적으로 스캔하지 않고 선별적으로 측정하는 경우가 많다. 스타일러스의 사용시간을 늘릴 수 있겠지만 전체적으로 측정하는 스캔 절차에 비해 측정의 불확실성을 훨씬 높아진다. 이런 경우 다이아몬드 재질의 스

타일러스나 특수 다이아몬드 코팅된 스타일러스를 사용하면 이러한 딜레마에서 벗어날 수 있다. 다이아몬드 스타일러스는 물질이 달라붙지 않고 마모가 발생하지 않아 주기적으로 스타일러스를 닦지 않아도 되고, 항상 원형을 유지하기 때문에 교체할 필요도 없다. 가공물 스캔이 정확도에 부정적인 영향을 주지 않으므로, 측정 포인트를 개별적으로 파악할 필요도 없다. 따라서 측정 안정성은 높아지고 측정량은 늘어난다.

다이아몬드 센싱 볼은 매우 단단한 피측정물이나 부드러운 피측정물의 접촉에 의한 영향을 받지 않는다. 따라서 스타일러스 해드를 주기적으로 닦거나 교체할 필요가 없다.
다이아몬드 센싱 볼은 매우 단단한 피측정물이나 부드러운 피측정물의 접촉에 의한 영향을 받지 않는다. 따라서 스타일러스 해드를 주기적으로 닦거나 교체할 필요가 없다.

2 단계: 팔레트도 스타일러스의 가동 중지 시간을 줄인다.

측정기의 가동 중지 시간은 일련의 조치를 통해서도 획기적으로 줄일 수 있다. 일반적으로 3차원 측정기는 측정해야 할 피측정물이 준비되는 몇 분간 가동을 중지하게 된다. 다양하고 많은 부품들로 인해 클램핑 장치를 자주 교체하는 것은 번거로운 일인데, 이 경우 팔레트를 사용하면 간단하다. 팔레트는 측정 장치가 측정을 진행하는 동안, 팔레트에 다음 피측정물을 클램핑하면 팔레트는 부품을 위치 보정 없이 빠르게 로딩할 수 있다. 사용자는 이 과정에서 교체당 15분 정도의 가동 중지 시간을 줄일 수 있다. 이상적인 경우 두배 이상의 피측정물을 측정할 수 있다.

팔레트가 측정 시간을 줄인다.측정기가 측정을 하는 동안, 다음 측정을 위한 부픔을 팔레트에 고정한다. 고정된 스타일러스 홀더와 스타일러스가 장착된 보정 팔레트가 추가로 시간을 절약한다.
팔레트가 측정 시간을 줄인다.측정기가 측정을 하는 동안, 다음 측정을 위한 부픔을 팔레트에 고정한다. 고정된 스타일러스 홀더와 스타일러스가 장착된 보정 팔레트가 추가로 시간을 절약한다.

3 단계: 클램핑 장치가 측정량을 늘린다.

프레임 구조가 다양하다는 점은 종래의 기둥 기반 장치에 비해 장점이 있다. 프레임 구조의 경우 네 개의 기둥의 메탈 프레임에 피측정물이 고정되고, 기둥들은 기초 플레이트에 고정된다. 그에 비해 종래의 장치는 일반적으로 피측정물을 자체 기둥에 고정하기 위한 개별 요소들이 있다. 측정 기술자는 프로그래밍 시점부터 이 기둥을 고려해야 되는데, 번거롭고 시간도 많이 걸리는 일이다. 또 스타일러스가 얽혀있는 기둥 사이를 통해 지나가야 하기 때문에 측정시간 자체도 늘어난다. 이에 비해 프레임 구조는 모든 방향에서 피측정물에 쉽게 접근할 수 있어 전체 측정 프로세스도 단축된다. 필요한 기둥 개수도 측정 프로세스에 영향을 준다.

기둥이 4개인 금속 프레임으로 제작된이 마운팅 장치 측정 센서가 피측정물에 접근하기가 쉽고, 측정 프로그램 제작도 수월하다
기둥이 4개인 금속 프레임으로 제작된이 마운팅 장치 측정 센서가 피측정물에 접근하기가 쉽고, 측정 프로그램 제작도 수월하다

4단계: 자동 온도 측정이 프로세스를 가속화한다.

작업자가 피측정물 온도를 직접 파악하는 업무만 줄여도 8시간 교대 근무조 당 약 30분의 시간을 절감할 수 있다. 측정 사이클 15분당 온도 측정에 1분이 포함된다고 전제할 때 이 계산이 나온다. 측정 시작 시 피측정물 온도를 자동으로 파악하고 이 정보를 측정기에 전달하는 온도 센서를 팔레트에 통합하면 시간을 절감할 수 있다. 사용자는 센서를 수동으로 또는 온도 스타일러스를 사용할 필요가 없으며, 연속 측정으로 효율성이 높아진다.

팔레트에 통합된 온도 센서를 이용하여 피측정물 온도를 자동으로 파악하면, 8시간 교대 근무조 당 약 30분을 아낄 수 있다.
팔레트에 통합된 온도 센서를 이용하여 피측정물 온도를 자동으로 파악하면, 8시간 교대 근무조 당 약 30분을 아낄 수 있다.

5 단계: 조정 유닛이 효율성 증대를 책임진다.

측정 스타일러스의 각도 조절기도 시간과 수고를 덜어준다. 각도 조절기를 이용하면 스타일러스 시스템을 설치할 때에 스타일러스를 빠르게 그리고 1/2도까지 정확하게 스타일러스를 구성할 수 있어 3차원 측정기의 가동 중지 시간이 줄일 수 있다. 이와 같이 정밀하게 조정되므로 스타일러스 시스템 자체를 조정할 필요가 없다. 또한 조정기 덕분에 스타일러스와 피측정물이 충돌 손상으로 인한 비용과 시간소모가 최소화된다. 사용자는 복잡한 스타일러스 시스템을 간단하게 설치할 수 있고 한 번의 측정으로 더 많은 양을 측정할 수 있다.

6 단계: 보다 안정적인 스타일러스 시스템 덕분에 속도가 빨라진다.

측정 프로세스를 가속화할 때 가장 중요한 점 가운데 하나는 적합한 스타일러스 시스템을 사용하는 것이다. 스타일러스와 연장봉이 보다 가볍고 견고할수록, 시스템의 정밀성이 비틀림이나 휨 현상에 의해 저하되지 않고 보다 신속하게 측정할 수 있다. 속도가 8 mm/s일 때, 티타늄 재질의 연장봉에 7.3μm의 형태 오차가 발생한다. 3차원 측정기가 12 mm/s의 속도로 스캔하면, 오차는 13.0μm이 된다. 따라서 측정 기술을 위해서는 무게가 가볍고 비틀림 강성이 있으며, 열적 안정성으로 인해 알루미늄, 스테인레스 스틸, 강, 티타늄 및 세라믹 보다 탄소 섬유가 제격이다. 탄소 섬유와 티타늄이 조합된 ZEISS의 연장봉은 위에 언급한 조건에서도 오차가 1.7 내지 2.4μm 수준 정도이다.

각도 조절기를 이용하여 스타일러스 시스템을 설치하면 스타일러스를 빠르고 정확하게 정렬할 수 있다. 이 스타일러스 시스템의 정밀성 덕분에 충돌 위험도 줄어든다. 또한 복잡한 스타일러스 시스템을 빠르게 구성할 수 있고 한 번의 측정 과정에서 더 많은 포인트를 측정할 수 있다.
각도 조절기를 이용하여 스타일러스 시스템을 설치하면 스타일러스를 빠르고 정확하게 정렬할 수 있다. 이 스타일러스 시스템의 정밀성 덕분에 충돌 위험도 줄어든다. 또한 복잡한 스타일러스 시스템을 빠르게 구성할 수 있고 한 번의 측정 과정에서 더 많은 포인트를 측정할 수 있다.

7 단계: 올바른 소프트웨어가 속도를 높인다.

마지막 단계로 측정 프로세스 효율성을 위해 하드웨어 외에 소프트웨어도 자세히 살펴 보고자 한다. 소프트웨어에 적합한 옵션이 있으면, 추가로 시간을 절감할 수 있다. 스타일러스가 피측정물 표면의 홈 부분에 도달하면, 일반적으로 스타일러스는 수직으로 상승하여 홈을 통과하고 다시 수직 하강한다. 적합한 소프트웨어 옵션을 잘 사용하면 피측정물 표면 홈 부분을 바로 지나 끊김 없이 진행방향으로 스캔이 계속하게 된다. 이러한 옵션이 있는 소프트웨어는 올바른 측정점을 측정한다. 이 옵션을 사용하면 피측정물에 따라서는 측정 시간의 최대 70%를 줄일 수 있다. 비록 기존의 작업 방식에서 이런 방식으로 전환하는 것이 개별적으로 보면 몇 분을 아끼는 것들이지만 사용자는 효율성과 이익에 있어서 확실한 보장을 받게 된다. 기업으로서는 우수한 측정 장비에 따른 투자를 빠르게 회수할 수 있고 측정 기술자는 작업이 훨씬 수월해진다.

특수한 소프트웨어 옵션은 측정 시간을 절반 이상 줄일 수 있다. 스타일러스가 스캔 시 측정부품의 표면 홈을 빠르게 측정할 수 있다면 많은 시간을 절감할 수 있다.
특수한 소프트웨어 옵션은 측정 시간을 절반 이상 줄일 수 있다. 스타일러스가 스캔 시 측정부품의 표면 홈을 빠르게 측정할 수 있다면 많은 시간을 절감할 수 있다.