KR100264968B1 - 치공구와 가공부품 측정 장치 및 방법 - Google Patents

치공구와 가공부품 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치공구와 가공 부품 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
먼저 가공 완료된 임의의 가공 부품에 대한 측정 조건이 설정되면 설정된 운용 프로그램에 따라 가공 부품에 대한 3차원 좌표값들을 판독하고, 측정 조건이 곡면부인지 평면부인지를 체크한다. 이때 곡면부의 측정 조건인 경우에는 곡면부 측정을 위한 운용 데이터를 판독하여 세팅한 다음 측정하고자 하는 각 포인트 및 측정 순서를 설정하고, 측정 포인트 및 측정 순서에 따른 측정 동작의 실행으로 검출되는 값으로부터 각 포인트와 모델링된 포인트를 분석하여 측정 분석에 필요로 하는 최적의 포인트를 산출한다. 최적의 포인트 추출이 설정되면 각 포인트간의 거리를 산출한 다음 산출된 각 포인트간의 거리와 설정이 측정 조건을 비교하여 측정 결과를 출력한다. 또한 평면부의 측정 조건인 경우에는 평면부 측정을 위한 플레그를 세팅함과 동시에 모델링 값을 설정한 다음 선택된 평면부의 측정을 통해 검출되는 각 포인트와 평면간의 거리를 산출하고, 산출된 거리의 값이 수직 평면에 대한 값인지를 체크하며, 측정된 거리의 결과와 설정된 측정 조건을 비교하여 측정 분석 결과를 출력한다.
그 결과, 가공 부품의 분석에 시간이 단축되어 신속성 및 생산성이 향상되고, 측정 데이터의 활용으로 설계 및 가공 공정에 효율성을 제공한다.

Description

치공구와 가공부품 측정 장치 및 방법
본 발명은 공작물 및 기계 부품의 가공 정도를 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작 기계로 가공된 임의의 공작물이나 기계 부품에 대한 각 위치별 가공 정도의 측정 및 분석을 자동으로 실행할 수 있도록 한 치공구와 가공 부품의 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 항공기의 부품이나 기타 공작 기계 및 설비 비계 등을 제작하기 위해서는 설계자가 제작한 도면을 기초로 하여 CNC 공작 기계나 밀링 머신 및 기타의 공작 기계를 이용한 절삭 가공으로 가공품의 형상 및 치수를 일치시켜 도면으로 제시된 임의의 부품을 제작한다.
상기와 같이 제작된 임의의 부품을 현장에 투입하여 필요로 하는 완성품을 제작하기에 앞서 각 부품의 조립을 통한 완성품 제작 이후에 결합의 발생을 최소화하기 위하여 제작된 부품의 가공 정도에 대하여 숙련된 기술자 및 기타 관련 부분에 종사하는 사람들이 QC 검사를 실행한다.
종래에는 항공기의 임의의 부품에 대하여 설계된 도면에 의거하여 단품을 제작한 이후에 안성품 즉, 항공기를 제작하기 위한 공정으로 투입하기 이전에 실행하는 가공 부품의 수치와 곡률, 각 표면의 가공 정도 등에 대한 QC 검사는 치 공구의 설계를 통해 제작된 치공구를 이용하여 가공된 임의의 부품에 대한 각 위치의 수치와 곡률 및 표면 거칠기 등의가공 정도를 작업자의 육안 및 수작업에 의존하였다.
또한, 치공구로부터 검출되는 임의의 부품에 대한 가공 정도의 데이터를 분석 시스템인 CMM 장비를 이용하여 검사한 다음 그 결과에 대한 값으로부터 가공 정도에 대한 합격 및 불합격의 여부를 체크하기 위해 QC 엔지니어가 CAD/CAM 시스템인 CATIA 상에서 작업자가 수작업을 통해 각각의 측정 부위에 대한 결과를 분석하였다.
따라서, 종래에 실행하는 가공 부품에 대한 가공 정도의 분석에 있어 작업자의 숙련도에 따라 신뢰성이 결여되는 문제점이 있으며, 측정되는 각 부위에 대한 가공 정도의 결과 분석이 일일이 수작업으로 진행되므로 분석하는 과정이 단순함에도 불구하고 많은 시간의 소요로 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 제반적인 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 공작 기계를 통해 가공된 항공기 부품이나 각종 기계 장치의 부품에 대한 각 위치의 가공 정도 분석이 설계치와 동일한 치수와 곡률 및 형상을 유지하는가를 분석함에 있어 치공구로부터 측정되는 데이터를 CAD/CAM 시스템의 CATIA 상에서 자동으로 분석되어 작업자에게 디스플레이 되도록 하여 가공품의 가공 정도 분석에 신뢰성과 분석에 수요되는 작업 시간의 단축으로 생산성을 향상시키도록 한 것이다.
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 치공구와 가공 부품 측정 장치에 대한 개략적인 구성도이고,
제2도는 본 발명에서 치공구의 세팅과 가공 부품의 측정을 실행하는 일 실시예의 흐름도이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 치공구와 가공 부품 측정 장치는, 가공물 측정 장치에 있어서, 가공 부품에서 측정하고자 하는 포인트를 접촉하며, 상기 포인트 접촉시 가공 부품의 파손 방지를 위해 완충재가 도포된 프로브를 구비하며, 상기 프로브의 접촉을 통하여 공작 기계로 가공된 임의의 부품에 대하여 각각의 위치에 대한 가공된 치수, 곡률 및 형상을 포함하는 정보를 측정하는 CMM장치; 상기 CMM 장치의 운용과 CMM 장치로부터 검출되는 측정 데이터를 소정의 상태로 처리하여 출력하는 서버 시스템; 및 상기 서버 시스템으로부터 인가되는 측정 데이터를 설정된 운용 프로그램의 알고리즘과 설정된 허용 오차, 측정 위치, 완충재의 갭 레벨, 측정 치수 단위 등에 따라 분석한 다음 측정되는 가공 부품의 합격 여부를 체크하는 호스트 시스템을 포함한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 치공구와 가공 부품 측정 방법은 가공품 측정 방법에 있어서, (a) 가공 완료된 임의의 가공 부품에 대한 측정 조건이 설정되면 설정된 운용 프로그램에 따른 측정 순서의 진행으로 상기 가공 부품에 대한 3차원 좌표값들을 판독하는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 설정된 측정 조건이 곡면부인지, 평면부인지를 체크하는 단계; (c) 상기 단계(b)에서 곡면부의 측정 조건인 경우에는 곡면부 측정을 위한 운용 데이터를 판독하여 세팅한 다음 측정하고자 하는 각 포인트 및 측정 순서를 설정하는 단계; (d) 상기 단계(c)에서 설정된 측정 포인트 및 측정 순서에 따른 측정 동작의 실행으로 검출되는 값으로부터 각 포인트와 모델링된 포인트를 분석하여 측정 분석에 필요로 하는 최적의 포인트를 추출하는 단계; (e) 상기 단계(d)에서 최적의 포인트 추출이 설정되면 각 포인트간의 거리를 산출한 다음 산출된 각 포인트간의 거리와 상기 단계(a)에서 설정된 측정 초기 조건을 비교하여 가공 부품에 대한 가공 정도의 측정 결과를 출력하는 단계; (f) 상기 단계(b)에서 평면부의 측정 조건인 경우에는 평면부 측정을 위한 플래그를 세팅함과 동시에 모델링 값을 설정한 다음 선택된 평면부의 측정을 통해 검출되는 각 포인트와 평면간의 거리를 산출하는 단계; 및 (g) 상기 단계(f)에서 산출된 거리의 값이 수직 평면에 대한 값인지를 체크한 다음 측정된 거리의 결과와 상기 과정에서 설정된 측정 조건을 비교하여 가공부품에 대한 가공 정도의 측정 결과를 출력하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 가공 부품의 측정 장치는, 가공 부품에서 측정하고자 하는 포인트를 접촉하며, 접촉시 가공 부품의 파손을 방지하기 위하여 완충재가 도포된 프로브(Probe)를 구비하며, 프로브의 접촉을 통하여 공작 기계로 가공된 임의의 부품에 대하여 각각의 위치에 대한 가공된 치수의 정보와 곡률 및 형상 등을 측정하는 CMM(Coordinate Measuring Machine) 장치(10)와, 상기 CMM 장치(10)의 운용과 CMM 장치(10)로부터 검출되는 측정 데이터를 소정의 상태로 처리하여 출력하는 서버 시스템(20)과, 상기 서버 시스템(20)으로부터 인가되는 측정 데이터를 설정된 운용 프로그램의 알고리즘과 설정된 허용 오차, 측정 위치, 갭(Gap) 레벨, 측정 치수 단위 등에 따라 분석한 다음 측정되는 가공 부품의 합격 및 불합격을 체크하는 호스트 시스템(30)과, 상기 호스트 시스템(30)으로 분석되는 가공 부품에 대한 제반적인 정보를 일시 기억하는 보조 기억장치(40) 및, 측정 데이터를 요구하는 작업자에게 측정된 결과의 데이터를 페이퍼로 출력하는 출력장치(50)로 구성된다.
상기에서 CMM 장치(10)와 서버 시스템(20) 및 호스트 시스템(30)은 전용선이나 LAN 등을 통해 연결되어 상호간의 데이터를 교환한다.
전술한 바와 같은 기능을 구비하여 이루어지는 본 발명에서 임의의 가공 부품에 대한 측정 동작을 제2도와 함께 설명하면 다음과 같다.
CNC 시스템이나 밀링 머신 등의 공작 기계에 의해 가공된 항공기나 기계 장치 또는 임의의 기계 설비에 대한 임의의 부품을 완성 공정으로 투입하기 이전에 가공된 정도가 설계치와 동일하게 가공되었는지를 분석하기 위하여 가공된 부품을 CMM 장치(10)에 결합한다.
이후,서버(20)를 이용하여 가공 부품의 측정에 필요로 하는 CATIA의 설정된 모델링 값과 CMM 장치(10)를 이용하여 측정을 하고자 하는 현재의 데이터 값을 입력한다(스텝 101).
상기와 같이 측정 시스템에 대한 오퍼레이팅 데이터의 설정이 완료되면 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭(Gap)값과 가공 부품에 부여되는 허용 오차의 값을 입력한 다음(스텝 102) 가공 부품의 가공 정도 측정을 위한 동작을 실행한다.
상기와 같은 가공 정도의 측정 동작 실행이 입력되면 서버(20)를 가공 부품의 측정 순서와 현재의 X,Y,Z 좌표값 및 프로브의 직경값을 판독한 다음(스텝 103), 측정하고자 하는 위치가 곡면인지 평면인지를 체크한다(스텝 104).
상기 스텝 104에서 측정 위치가 곡면으로 설정된 것으로 체크되면 CATIA 값을 세팅함과 동시에 CMM 장치(10)를 이용하여 곡면부 측정을 위한 플레그를 생성하고(스텝 105), CATIA 포인트를 생성한 후 기존의 실행한 측정 순서에 기존으로 측정 순서를 부여한다(스텝 106).
이후, 상기에서 생성한 각 측정 포인트와 기존의 표면중 가장 가까운 곡면을 찾아 최적의 포인트를 추출하며(스텝 107), 측정 동작을 통하여 각 포인트간의 거리를 산출한다(스텝 108).
상기에서 산출된 각 포인트간의 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에서 허용 오차를 감산한 값 보다 크거나 산출된 각 포인트간의 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에 허용 오차를 가산한 값 보다 작은 상태인지를 체크하여(스텝 109), 체크되는 값에 따라 측정 결과를 획득하는데, 이때, 측정된 결과를 작업자가 용이하게 인지할 수 있도록 포인트의 타입과 포인트의 칼라 및 측정 순서에 대한 각 포인트의 ID를 결정한 다음 화면 디스플레이 및 페이퍼 출력을 유도한다.
상기에서 일 예를 들어 산출된 각 포인트간의 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에서 허용 오차를 감산한 값 보다 크거나 산출된 각 포인트간의 거리가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에 허용 오차를 가산한 값 보다 작은 상태인 것으로 체크되면 포인트를 각 포인트의 타입을 “+”로 설정하고, 측정된 포인트의 칼라를 그린(Green)으로 설정하며, 포인트의 ID를 측정 순서로부터 추출하여(스텝 110), 측정된 결과를 호스트 컴퓨터(30)의 모니터(31) 상에 출력함과 동시에 보조 기억장치(40)에 저장하고 사용자의 요구에 따라 출력장치(50)를 통해 페이퍼로 출력한다(130).
상기에서 산출된 각 포인트간의 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에서 허용 오차를 감산한 값 보다 작거나 산출된 각 포인트간의 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에 허용 오차를 가산한 값 보다 작은 상태이면 산출된 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에서 허용 오차를 가산한 값 보다 작은 상태이면 산출된 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에서 허용 오차를 감산한 값 보다 작은 상태를 유지하고 있는지 또는 산출된 거리(DIST)가 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값에서 허용 오차를 가산한 값 보다 큰 상태를 유지하고 있는지를 체크하며(스텝 111)(스텝 112), 체크된 결과에 따라 그에 대한 포인트의 타입과 측정된 포인트의 칼라 및 측정 순서에 따른 포인트 ID를 추출한다.
예를 들어, 측정된 각 포인트간의 거리(DIST)가 갭 값에서 허용 오차를 감산한 값 보다 작은 상태를 유지하고 있는 상태이면 포인트 타입을 “X”로 하고, 측정된 포인트의 칼라를 노랑(Yellow)으로 하며, 측정 순서의 ID를 호스트 컴퓨터(30)의 모니터(31)에 디스플레이 함과 동시에 보조 기억 장치(40)에 저장하고, 사용자의 요구에 따라 페이퍼로 출력한다(스텝 112).
상기에서 측정된 각 포인트간의 거리(DIST)가 갭 값에 허용 오차를 가산한 값 보다 큰 상태를 유지하고 있는 상태이면 호스트 컴퓨터(30)는 예를 들어 포인트 타입을 “-”로 하고, 측정된 포인트의 칼라를 적색(Red)으로 하며, 측정 순서의 ID를 모니터(31)에 디스플레이 함과 동시에 보조 기억 장치(40)에 저장하고, 사용자의 요구에 따라 페이퍼로 출력한다(스텝 112).
상기 스텝 104에서 측정 위치가 평면으로 설정된 것으로 체크되면 가공 부재의 평면부 가공 정도를 측정하기 위하여 CATIA값을 세팅함과 동시에 CMM 장치(10)를 통해 평면부를 측정하고자하는 플레그를 생성한다(스텝 120).
이후, 선택된 평면부의 측정 순서와 선택된 각 포인트를 연속적으로 측정한 다음 포인트와 평면간의 거리(DIST)를 산출한다(스텝 121)(스텝 122)(스텝 123).
상기와 같이 선택된 각 포인트와 평면간의 거리 측정으로 추출되는 값이 수직 평면에 대하여 추출된 값인지를 체크하며(스텝 124). 수직 평면에 대한 값이면 상기 스텝 109를 실행하여 전술한 바와 같은 과정의 동작을 실행하고, 수직 평면에 대한 값이 아니면 산출 거리에서 반경을 감산한 기준값이 허용 오차보다 큰 상태를 유지하는 지를 체크한다(스텝 125).
상기에서 기준값이 허용 오차 이상을 유지하는 상태이면 상기 스텝 110을 실행하면 전술한 바와 같은 과정으로 포인트 타입과 측정된 포인트의 칼라 및 측정 ID를 설정한 다음 그 결과를 출력한다(스텝 130).
상기에서 기준값이 허용 오차 이하를 유지하고 있는 상태이면 기준값이 임의의 값, 예를 들어 0.0 이상을 유지하고 있는 지를 체크한다(스텝 126).
상기에서 기준값이 임의의 값, 예를 들어 0.0 이상을 유지하고 있는 상태이면 상기 스텝 112를 실행하여 전술한 바와 같은 과정으로 포인트 타입과 측정된 포인트의 칼라 및 측정 ID를 설정한 다음 그 결과를 출력하고, 기준값이 임의의 값, 예를 들어 0.0 이하를 유지하고 있는 상태이면 상기 스텝 114를 실행하여, 포인트 타입과 측정된 포인트의 칼라 및 측정 ID를 설정한 다음 그 결과를 출력한다(스텝 130).
상기에서 측정된 결과에 대한 칼라는 일 예를 들어, 주어진 공간 내에서 존재하는 경우 즉 가공 정도가 양호한 상태이면 녹색으로 표시하고, 가공이 덜 된 상태이면 노란색으로 표시하며, 가공이 지나치게 된 상태이면 적색으로 표시하며 가공 부품의 가공 정도를 쉽게 파악할 수 있다.
상기에서의 각 측정 색상은 작업자의 편의에 따라 통일된 범위 내에서 교환할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공작 기계로 가공된 임의의 가공 부품에 대한 가공 정도의 측정 및 분석이 자동으로 실행되도록 함으로서 가공 부품의 분석에 시간이 단축되어 현장 작업으로 투입에 신속성이 제공되어 생산성이 향상되고, 측정 분석이 자동으로 실행되므로 측정 분석에 신뢰성이 제공되며, 측정 데이터의 활용을 통해 설계 및 가공 공정에 효율성을 제공한다.

Claims (7)

  1. 가공물 측정 장치에 있어서, 가공 부품에서 측정하고자 하는 포인트를 접촉하며, 상기 포인트 접촉시 가공 부품의 파손 방지를 위해 완충재가 도포된 프로브를 구비하며, 상기 프로브의 접촉을 통하여 공작 기계로 가공된 임의의 부품에 대하여 각각의 위치에 대한 가공된 치수, 곡률 및 형상을 포함하는 정보를 측정하는 CMM장치; 상기 CMM 장치의 운용과 CMM 장치로부터 검출되는 측정 데이터를 소정의 상태로 처리하여 출력하는 서버 시스템; 및 상기 서버 시스템으로부터 인가되는 측정 데이터를 설정된 운용 프로그램의 알고리즘과 설정된 허용 오차, 측정 위치, 완충재의 갭 레벨, 측정 치수 단위 등에 따라 분석한 다음 측정되는 가공 부품의 합격 여부를 체크하는 호스트 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 호스트 시스템으로 분석되는 가공 부품에 대한 제반 정보를 일시 기억하는 보조 기억장치; 및 측정 데이터를 요구하는 작업자에게 측정된 결과 데이터를 페이퍼로 출력하는 출력장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치공구와 가공 부품 측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 CMM 장치와 서버 시스템 및 호스트 시스템은 전용선이나 LAN 등을 통해 연결되어 상호간의 데이터를 교환을 실행하는 것을 특징으로 하는 치공구와 가공 부품 측정 장치.
  4. 가공품 측정 방법에 있어서, (a) 가공 완료된 임의의 가공 부품에 대한 측정 조건이 설정되면 설정된 운용 프로그램에 따른 측정 순서의 진행으로 상기 가공 부품에 대한 3차원 좌표값들을 판독하는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 설정된 측정 조건이 곡면부인지, 평면부인지를 체크하는 단계; (c) 상기 단계(b)에서 곡면부의 측정 조건인 경우에는 곡면부 측정을 위한 운용 데이터를 판독하여 세팅한 다음 측정하고자 하는 각 포인트 및 측정 순서를 설정하는 단계; (d) 상기 단계(c)에서 설정된 측정 포인트 및 측정 순서에 따른 측정 동작의 실행으로 검출되는 값으로부터 각 포인트와 모델링된 포인트를 분석하여 측정 분석에 필요로 하는 최적의 포인트를 추출하는 단계; (e) 상기 단계(d)에서 최적의 포인트 추출이 설정되면 각 포인트간의 거리를 산출한 다음 산출된 각 포인트간의 거리와 상기 단계(a)에서 설정된 측정 초기 조건을 비교하여 가공 부품에 대한 가공 정도의 측정 결과를 출력하는 단계; (f) 상기 단계(b)에서 평면부의 측정 조건인 경우에는 평면부 측정을 위한 플래그를 세팅함과 동시에 모델링 값을 설정한 다음 선택된 평면부의 측정을 통해 검출되는 각 포인트와 평면간의 거리를 산출하는 단계; 및 (g) 상기 단계(f)에서 산출된 거리의 값이 수직 평면에 대한 값인지를 체크한 다음 측정된 거리의 결과와 상기 과정에서 설정된 측정 조건을 비교하여 가공부품에 대한 가공 정도의 측정 결과를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치공구와 가공 부품 측정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 단계(a)에서 설정되는 측정 조건은 측정 부품의 모델링 값, 가공 정도의 허용 오차, 프로브를 도포하고 있는 완충재의 갭 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 치공구와 가공 부품 측정 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 단계(e)에서 출력되는 가공 부품에 대한 가공 정도의 측정 결과는 각 포인트의 타입과 포인트의 칼라 및 측정 순서에 따른 측정 ID로 출력하는 것을 특징으로 하는 치공구와 가공 부품 측정 방법.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 단계(e)에서 출력되는 가공 부품에 대한 가공 정도의 측정 결과는 색상의 구분을 통해 합격 및 불합격의 판정을 실행하는 것을 특징으로 하는 치공구와 가공 부품 측정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101191912B1 (ko) * 2011-12-16 2012-10-17 한국항공우주산업 주식회사 가공물의 좌표 및 변형 검사 시스템
KR101200914B1 (ko) * 2011-12-16 2012-11-13 한국항공우주산업 주식회사 가공물의 좌표 측정 시스템
CN104842219A (zh) * 2015-02-12 2015-08-19 上海卫星装备研究所 一种卫星结构平台多工序集约式修配系统与方法
KR102599827B1 (ko) 2023-01-03 2023-11-07 권대규 항공기 엔진 부품용 로테이팅 힌지의 정밀 치수 검사를 위한 스마트 치공구

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