KR0129052B1 - 3차원 좌표측정기의 공간오차 측정방법 - Google Patents
3차원 좌표측정기의 공간오차 측정방법Info
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Abstract
본 발명은 공작기계에서 가공된 물체의 3차원 좌표를 측정하는 3차원좌표 측정기의 공간오차를 측정하는 방법에 관한 것으로써, 한 개의 홀-플레이트를 이용하여 간단하고 신속하게 다수개의 길이에 대한 3차원 좌표측정기(CMM)의 공간오챠를 측정하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은, 다수개의 홀을 갖는 홀-플레이트를 준비하는 단계 : 상기와 같이 준비된 홀-플레이트의 홀 중심간 거리를 측정하여 교정거리를 구하는 단계 : 오차를 측정하고자 하는 CMM테이블 상에 X,Y,Z(높이)의 3차원 직각 좌표를 만드는 단계 : 상기 홀-플레이트롤 상기 3차원 직각 좌표의 X-Y기준면에 위치시킨 다음, CMM프로브에 의해 홀 중심간의 거리를 측정하는 단계 : 상기 홀-플레이트를 X-Y기준면에서 홀-플레이트의 한변의 길이 만큼 평행이동시킨 다음, CMM 프로브에 의해 홀 중심간의 거리를 측정하는 단계 : 상기한 전 두 단계를 X-Z평면 및 Y-Z평면에 대하여 수행하여 각각의 홀 중심간의 거리를 측정하는 단계 : 및 상기와같이 구해진 홀 중심간 교정거리와 측정된 홀 중심간 거리를 이용하여 3차원 좌표측정기의 공간오차를 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 3차원 좌표 측정기의 공간 오차 측정방법을 그 요지로 한다.
Description
제1도는 본 발명을 구현하기 위한 홀-플레이트의 일례를 나타내는 개략도.
제2도는 3차원 좌표측정기의 작업테이블에 홀-플레이트가 위치되어 있는 상태를 나타내는 모식도.
제3도는 본 발명에 따라 2차원 길이오차를 구하는 방법을 설명하기 위한 모식도.
제4도는 본 발명에 따라 3차원길이오차를 구하기위한 가상적인 정육면체도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,20 : 홀-플레이트 12 : 중공부
11,21 : 홀형성부 13 : 골격부
11a,21a : 홀
본 발명은 공작기계에서 가공된 물체의 3차원 좌표를 측정하는 3차원좌표 측 정기의 공간오차를 측정하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 홀-플레이트(Hole-Plate)를 이용하여 3차원좌표측정기(Coordinate Measuring Machine : 이하, CMM이라고도 칭함)의 공간오차를 측정하는 방법에 관한 것이다.
가공물의 3차원 측정에서 사용되는 CMM은 측정에 앞서 CMM자체의 오차를 검사하여야 한다.
CMM업체 또는 국제규격에서는 3차원 길이의 부정확도(3-dimentional lengt h uncertanty)로 CMM의 오차를 정의한다. CMM의 3차원 길이오차, 즉 작업공간에서의 임의방향의 길이오차를 측정하기 위한 방법으로는 보통 볼-바(Ball-bar)를 사용하는 방법을 들수 있으며, 그 대표적인 것으로는 미국특허 제 4,437,151 호등이 있다.
상기한 볼-바를 사용하는 방법은 막대의 양 끝에 정밀한 볼을 고정하고 볼과 볼 중심사이의 길이를 정밀하게 교정한 기준 길이를 이용하여 공간오차를 측정하는 방법이다.
그러나, 볼-바를 사용하는 방법은 볼-바를 여러 방향으로 고정하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 한 개의 길이에 대한 공간오차밖에는 구할수 없는 단점이 있다.
이에, 본 발명자는 상기한 종래의 단점을 개선하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 한 개의 홀-플레이트를 이용하여 간단하고 신속하게 다수개의 길이에 대한 3차원 좌표측정기의 공간오차를 측정하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 다수개의 홀을 갖는 홀-플레이트를 준비하는 단계 : 상기와 같이 준비된 홀-플레이트의 홀 중심간 거리를 측정하여 교정거리를 구하는 단계 : 오차를 측정하고자 하는 CMM테이블 상X,Y,Z(높이)의 3차원 직각 좌표를 만드는 단계 : 상기 홀-플레이트를 상기 3차원직각 좌표의 X-Y기준면에 위치시킨 다음, CMM프로브(probe)에 의해 홀 중심간의 거리를 측정하는 단계 : 상기 홀-플레이트를X-Y기준면에서 홀-플레이트의 한변의 길이만큼 평행 이동시킨 다음, CMM프로브에 의해 홀 중심간의 거리를 측정하는 단계 : 상기한 전 두단계를X-Z 평면 Y-Z평면에 대하여 수행하여 각각의 홀 중심간 거리 를 측정하는 단계 : 및 상기와같이 구해진 홀중심간 교정거리와 측정된 홀중심간 거리를 이용하여 3차원 좌표측정기의 공간오차를 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 3차원 좌표측정기의 공간오차 측정방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기한 3차원 죄표 측정기의 공간오차 측정방법에 있어서, 상기공간 오차로 2차원(평면)길이오차를 구하고, 이 2차원 길이오차를 이용하여 구해지는 3차원 좌표측정기의 3차원 공간오차 측정방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 3차원 좌표측정기의 공간오차를 측정하기 위해서는 우선, 본 발명 의 홀-플레이트를 제작하여야 하는데, 이를 제1도에 의해 설명한다.
제1a도에 나타난 바와같이, 홀-플레이트로는 다수개의 홀(11a)이 형성되어 있는 홀 형성부(11), 중공부(12) 및 골격부(13)로 이루어진 정사각형 형상을 갖는 홀-플레이트(10)나 또는 제1b도에 나타난 바와같이, 다수개의 홀(21a)이 형성되어 있는 홀 형성부(21) 및 중공부(22)로 이루어진 정사각형 형상을 가는 홀-플레이트(20)가 바람직하다.
상기한 홀- 플레이트의 재질로는 열팽창 효과를 줄이기 위하여 티타늄 또는 세라믹 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 홀 내부 및 진원도를 위하여 홀을 정밀 가공하거나 또는 내부에 정밀가공, 연마된 베어링 부쉬(bush) 등을 끼우는 것이 바람직하다.
상기 홀-플레이트의 재질이 세라믹인 경우에는 세라믹을 성형한후 홀 내부를 연마 하여 가공정도를 높이도록 하는 것이 바람직하다. 상기 홀-플레이트의 재질이 세라믹인 경우에는 세라믹을 성형한후 홀 내부를 연마 하여 가공정도를 높이도록 하는 것이 바람직하다.
상기 홀의 크기는 CMM의 프로브로 중심의 위치를 구하기위한 원의 모양을 얻기 위하여 프로브로 7-8점을 접촉할 수 있을 정도로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고,상기 홀-플레이트의 홀수는 사용목적에 따라 변화될수 있다.
상기 홀-플레이트에는 3개정도의 고정 다리(14)를 형성하여 다리로 설치될수 있도록하는 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같이 제작된 홀-플레이트를 이용하여 3차원 좌표측정기의 공간 오차를 측정하는 과정을 제2도 및 제3도에 의해 설명한다.
상기와 같이 준비된 홀플레이트의 홀중심간 거리를 측정하여 교정거리를 구한다. 일단 홀사이의 거리가 교정되면 각 홀은 고유의 이름이 명시되어야 하는데, 제2도에서는 좌측아래의 홀을 기준으로하여 반시계방향으로 번호를 표시하였다.
다음에, 측정하고자 하는 CMM테이블상에, 제 2도에서와 같이 X,Y,Z(높이)의 3차원 직각좌표를 만든다. 다음에, 상기홀-플레이트를 제2도(가)에서와같이, 상기 3차원 직각 좌표의 X-Y기준면에 위치시킨 다음, CMM프로브에 의해 홀 중심간의 거리를 측정한다.
다음에, 상기 홀-플레이트를 X-Y기준면에서 홀-플레이트에 의한 변의 길이만큼 평행 이동시킨후, CMM프로브에 의해 홀중심간의 거리를 측정한다.
상기한 두 과정을, 제2b도 및 제2c도에서와같이, X-Y평면에 대하여 실행하여 각각의 홀 중심간 거리를 구한다. 다음에, 상기와 같이 구한 홀 중심간 거리를 이용하여 CMM의 공간 오차를 측정하게 되는데, 이에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과같다.
우선 제3도에서와같이 CMM작업테이블의 X-Y평면에 설치된 홀-플레이트로부터 기준홀(H1)에서 부터 2차원 오차를 측정하여야 하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과같다. 즉, (Xj, yj)좌표의 i홀에서(Xi, Yi)좌표의 j홀까지의 길이오차를 X,Y방향으로 (ex,ey)로하면 2차원 길이오차 E(i,j)는 하기식(1)과 같이된다.
사각형 홀-플레이트의 홀수가 NxN(가로x세로)이면, 전체의 홀수는 4N-4이고, 따라서 가능한 2차원 길이오차의 총 수는 4N-4콤비네이션(Combination)2, 즉 (4N-4). (4N-5)/2가 된다.
상기와같은 과정을 X-Z평면및 Y-Z평면에 대해서도 수행하여 2차원길이 오차를 구한다.
다음에, 제4도에서와 같이, 홀-플레이트의 각 평면들로 이루어진 가상적인 정육면체를 만든다.
다음에, 상기와 같이 만들어진 정육면체상에 상기와같이 구해진 2차원길이 오차를 표시한다.
다음에, X,Y,Z방향의 3차원 오차벡터를 구하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 정육면체의 모서리에 해당되는 홀에 대한 오차벡터는 2개씩 겹치는 6개의 값으로 표시되며, 변에 해당되는 홀에 대한 오차 벡터는 4개의 값으로 표시된다.
그 이유는 하나의 홀-플레이트 평면에 있어 백터는 2개의 값을 가지기 때문이다.
따라서, 모서리에 해당되는 홀에 대한 오차벡터는 각 방향의 평균값을 취하여 3개의 값으로 구하고, 변에 해당되는 홀에 대한 오차벡터는 하나의 방향에서만 겹치게되므로 겹친값에 대해서만 평균값을 취하여 3개의 값으로 구한다.
다음에, 상기에서 구한 3방향 오차벡터로 부터 임의의 두점간에 대한 3차원 오차길이를 구하게 된다.
상기와 같이 하므로서, 본 발명에 따라 3차원 좌표측정기의 공간오차가 측정된다.
상술한 바와같이, 본 발명은 간단하고 신속하게 다수개의 길이에 대한 3차원 좌표측정기의 공간오차를 측정할 수 있는 방법을 제공하는 효과가 있는 것이다.
Claims (2)
- 다수개의 홀을 갖는 홀-플레이트롤 준비하는 단계 :상기와 같이 준비된 홀-플레이트의 홀 중심간 거리를 측정하여 교정거리를 구하는 단계 : 오차를 측정하고자 하는 3차원좌표 측정기의 테이블 상에 X,Y,Z(높이)의 3차원 직각 좌표를 만드는 단계 : 상기 홀-플레이트를 상기 3차원 직각 좌표의 X-Y기준면에 위치시킨 다음, 3차원 좌표측정기의 프로브에의해 홀 중심간의 거리를 측정하는 단계 : 상기 홀-플레이트를 X-Y기준면에서 홀-플레이트의 한변의 길이 만큼 평행이동시킨 다음, 3차원 좌표측정기의 프로브에 의해 홀 중심간의 거리를 측정하는 단계 : 상기한 전 두 단계를 X-Z평면에 대하여 수행하여 각각의 홀 중심간 거리를 측정하는 단계 : 및 상기와같이 구해진 홀 중심간 교정거리와 측정된 홀 중심간 거리를 이용하여 3차원 좌표측정기의공간오차를 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 3차원 좌표 측정기의 공간 오차 측정방법.
- 제1항에 있어서, 3차원 좌표측정기의 공간오차가 다음과 같은 단계 즉, 상기 홀중심간 교정거리와 측정된 홀 중심간 거리를 이용하여 X-Y평면, X-Z평면 및 Y-Z평면에 대하여 2차원 길이오차를 구하는 단계 : 홀-플레이트의 각 평면들로 이루어진 가상적인 정육면체를 만드는 단계 : 상기와 같이 만들어진 정육면체상에 상기와 같이 구해진 2차원 길이오차를 표시하는 단계 : X,Y,Z방향의 3차원 오차벡터를 구하는 단계; 및 상기에서 구한 3방향 오차 벡터로 부터 임의의 두점간에 대한 3차원 오차길이를 구하는 단계에 의해 구해지는 것을 특징으로하는 3차원 좌표 측정기의 공간오차 측정방법 .
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| CN108709482B (zh) * | 2018-06-11 | 2023-09-08 | 广东机电职业技术学院 | 汽车部件空间垂直孔系距离立式量具 |
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- 1994-12-20 KR KR1019940035216A patent/KR0129052B1/ko not_active IP Right Cessation
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