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3차원 측정기

 

1. 3차원 측정기 외관. 2. 3차원 측정기 프로브를 움직이며 원점을 설정하는 모습. 3차원 측정의 정밀도를 높이기 위해서는 무엇보다 좌표계 설정이 중요하다. 이에 따라 측정 값이 달라지기 때문에 오차가 발생하지 않도록 주의해야 한다.

3차원 측정기란?
CMM. 이는 Coordinate Measuring Machine의 약자로 좌표 측정기, 즉 3차원 측정기를 뜻한다. 3차원 측정기는 X축을 좌우 방향으로, Y축을 전후 방향으로, Z축을 상하 방향으로 하여 공작물의 치수와 형상을 측정한다. 측정은 프로브가 측정면에 직접 접촉하면서 데이터를 처리하는 것으로 이루어지며, 측정점이 많고 복잡한 형상을 측정할 때주로 쓰인다.
3차원 측정기로 측정물에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있지만 다른 측정기에 비해 측정 방법이 어려운 편이다. 말 그대로 3차원 공간상의 위치와 거리를 측정하는 것이기 때문이다. 참고로 1차원 측정은 직선 거리를 측정하는 것으로 마이크로미터와 버니어 캘리퍼스가 쓰인다. 2차원 측정은 광학 기기와 형상측정기 등으로 평면상의 X, Y좌표를 측정하는것이다.
3차원 측정기는 종류가 다양하지만 보통 프로브가 직접 닿는 접촉식과 레이저를 이용하는 비접촉식으로 나뉜다. 접촉식은 정밀도가 높고 비접촉식은 측정속도가 빠르다는 장점이 있으므로, 측정물의 특성에 따라 그에 알맞은 방식을 선택하여 측정하면 된다.

3차원 측정기로 측정하기
3차원 측정의 기본은 좌표계 설정이다. 좌표계 설정을 어떻게 하느냐에 따라 측정 결과가 좌우되기 때문에 특히 주의를 기울여야 하는 작업이다. [사진 2]를 보며 좌표계 설정 과정에 대해 자세히 알아보자. 먼저 그림과 같이 샘플블럭에서 요소를 제외한 맨 윗면의 세 점을 찍는다. 여기서 요소란 평면에서 튀어나와있거나 들어가있거나 구멍이 뚫린, 즉 측정해야 하는 부위(지점)를 일컫는다.
그 다음 사진에서 보이는 샘플블럭의 왼쪽 측면과 정면에 같은 방법으로 프로브를 접촉시킨다. 이렇게 세 개의 면에 대한 위치정보를 얻음으로써 원점과 X, Y, Z축이 설정된다. 좌표계가 설정되면 기본 작업은 끝이다. 정확한 좌표계가 지정된 후에는 원하는 요소에 프로브를 접촉시켜 측정 값을 얻으면 된다(요소 측정).
[사진 2]에서 보듯 샘플블럭에는 여러 요소가 있다. 윗면에는 밖으로 돌출된 요소도 있고 측면에는 구멍 모양의 요소도 보인다. 여기서 튀어나온 특정 요소의 높이를 알고자 한다면 요소에서 가장 높은 꼭지점을 터치하면된다. 홀과 같은 원형 요소의 지름을 측정할 경우에는 홀 안의 세 지점을 접촉하면 그 지름을 알 수 있다.
측정 결과는 소프트웨어에서 처리된다. 프로브 터치로 측정 결과가 실시간 소프트웨어에 입력되며 이것이 설계 도면과 얼마나 일치하는지를 평가할 수 있다. 이밖에 Off Line, In Line, Remote Manager 등 측정에 관한 다양한 설정을 제어할 수 있다.

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.