현장용 CMM의 정확도

좌표 측정 기계 (CMM)의 정확도는 주변 열 환경에 따라 달라집니다. 온도 변화는 스케일, 기계 구조 그리고 측정물이 확장, 수축 그리고 경우에 따라 비선형 왜곡이 측정되도록 하는 원인이 됩니다.

대게 다양한 방법으로 보정되기는 하지만, 이러한 열 유도 변화는 특히 온도를 제어 하기 어려운  현장에서 측정의 중요한 불 확실성을 발생시킬 수 있습니다. 치수 검사를 온도 제어 측정실에서 현장으로 이동시키는 트렌드로, 온도가 어떻게 CMM 정확도 영향을 미치는지에 대한 이해는 그 어느때 보다도 더 중요성을 갖게 되었습니다.

전통적으로, CMM의 정확도에 대한 열 의존도는 약 20°C (68°F)를 중심으로 한 광범위한 온도 대역을 사용하여 구체화되었습니다. 예를 들어, 제조업체는 18-22°C (64-72°F) 온도 대역에 걸쳐 iso 10360-2에 준수하여 크기 측정, MPEE를 위한 표시로 가상 CMM의 최대 허용 오차를 지정할 수 있습니다:
MPEE = 3.0 + 3.0 * L / 1000

여기에서 MPEE은 미크론이며 L은 밀리미터 단위의 측정 길이입니다.

실험실 환경에서 CMM 기계의 정확성이 온도 의존성을 구체화하기 위한 논리적인 방법(CMM 제조 업체와 고객 모두)인 반면, 논리는 온도가 잘 제어되지 않는 사용 환경에서 설치되고 사용되는 기계에는 일치하지 않습니다.

단일 온도 범위 사양(그것이 넓거나 좁던지 상관없이)은 CMM 제조업체에 있어 편리한 반면, 고객에게는 기계 정확도가 온도에 따라 어떻게 변화하는지에 대해 그다지 상세하지 않은 예측만이 주어집니다. 결국 고객이 현장용 장비를 구매하는 주요 이유는 주위 온도가 CMM의 측정 정확도에 영향을 미치는 장소에 설치하기 때문입니다.

단계별 사양

일반적으로, CMM 제조업체는 여러 온도 범위를 통해 정확도를 지정함으로서 이 문제를 해결 하려고 하였습니다. 다음과 같이 명시된 정확도를 가진 가상 CMM을 고려하도록 합니다:

MPEE = 3.0 + 3.0 * L / 1000 (18-22°C)
MPEE = 3.3 + 4.2 * L / 1000 (16-26°C)
MPEE = 3.5 + 5.0 * L / 1000 (15-30°C)

측정길이 L이 500mm인 경우, 주변 온도의 단계 기능으로서 그래픽으로 묘사됩니다. chart 1

연속 열 사양
온도 변화에 따라 계측 프레임이 확장, 수축 그리고 왜곡 될 때 수반되는 물리학을 고려 할 때 직관적으로 이러한 유형의 단계가 부정확 하다는 것을 알 수 있습니다. 계측 구조물은 온도가 몇몇 임계 값을 초과 할 때, 정확도의 즉각적인 하락이 발생하면서 일반적으로 온도의 단계 기능으로서 정확도에서의 변화를 나타내지 않습니다. 또는, 변화가 존재하였다면, 측정을 원하지 않았을 것입니다.

분명히, 다양한 주변 온도 조건에서의 CMM 정확성에 대한 자세한 설명은 충분한 온도 제어가 불가한 환경에서 필요로 합니다. 물리적으로 보다 현실적인 대안은 주위 온도에 대해 지속적인 기능으로서 정확한 사양입니다. 그리고 측정 학자 또는 품질 엔지니어의 실용적인 관점에서 더 유용합니다.

요점을 설명하기 위해, 실제 CMM를 살펴봅시다. 현장용 CMM 4.5.4 SF의 정확성에 대해 고려하도록 합니다. 
MPEE = 3.1 + 0.05 * ∆T + (3.0 + 0.2 * ∆T) * L / 1000 (15-40°C)

Where? T는 20°c에서부터 주위 온도 출발점입니다.

다시, 500 mm 길이를 측정하는 것을 고려하여 주변 온도의 기능으로서 MPEE를 구성합니다. 보다 물리적으로 직관적인 결과를 발견할 수 있고, 이 것은 사용자에게 훨씬 더 유용할 것 입니다.

유용성은 성능이 일련의 광범위한 열 범위에 구체화되는 곳에, 이전의 가상 예제를 같은 그래프에 표시하면서 입증됩니다. chart 2

사용자에게 다양한 온도에서의 CMM의 정확도에 대한 더욱 정확한 그림을 제공하여, 연속 사양은 정확도를 정의하기 위한 간단한 방법이며, 측정 결과의 자동 레포트에 통합 되기에 특히 적합합니다.

시간에 따른 온도 변이

넓은 온도 범위 사양을 갖추었을 때 고려해야 할 또 다른 요인은 지속적이던 아니던 시간 경과에 따른 허용 가능한 온도 변화입니다. 일반적으로 이것은 1 시간 및 24 시간 이내의 변경으로 표현됩니다. 이 사양은 정확도를 유지 하기 위해 지정된 주어진 시간 간격에 얼마나 많은 온도 편차가 허용되는지를 사용자에게 알려줍니다. 주어진 기간에서 허용되는 변화가 클 수록 기계가 변화하는 현장 조건에 더욱 잘 정밀도를 유지 할 수 있음을 의미합니다.

CMM의 현장설치를 위한 실용적인 조언

현장에 CMM 의 배치를 선택할 때 측정 작업을 평가하고, 불 확실한 예산을 계산 하는 것이 중요합니다. 그렇다면, 매일 혹은 매 시간 당 총 열 변화를 초과하지 않도록 주의하고, 장비가 설치된 현장에서 발생 할 수 있는 모든 온도에서 연속적인 열 사양을 이용하여, 장비의 정확도를 계산합니다. 이것은 하루 중의 모든 시점에 대한 예상된 정확도를 제공 할 수 있습니다. 기계 정확도가 불확실성 예산에 항상 허용 될 수 있다면 대단한 것입니다! 하루 종일 장비를 사용할 수 있습니다. 그렇지 않다면, 하루 중 특정 시간에만 기계를 사용하거나 현장이 가장 따뜻할 동안만 더 완화된 허용 오차를 가진 부품을 측정 하는 것과 같은 대안을 고려해야 합니다.
현장에 연속적인 열 사양을 가진 CMM을 사용하는 것은 사용자에게 제어가 어려운 환경에서 기계의 예상된 성능에 대한 완벽한 예상을 할 수 있도록 합니다. 이것은 측정 결과에 있어 더 양호한 결정과 예상에 대한 정확성을 가능하게 합니다. 이러한 성능이 가능한 CMM이 4.5.4 SF 현장용 CMM 입니다. 

CMMs - 생산 현장용

생산현장의 상황에 따라 공장 바닥에서 정밀한 측정 결과를 얻는 것이 불가능한 경우도 있습니다. 하지만 생산현장에 무관하도록 특별히 고안된 헥사곤 메트롤로지의 3차원 측정기(CMM)를 사용하면 생산 환경에서도 측정 정밀도를 확보할 수 있습니다.

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