KR100637727B1

KR100637727B1 - 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터 검사 방법

Info

Publication number: KR100637727B1
Application number: KR1020050049785A
Authority: KR
Inventors: 배석훈; 이동훈
Original assignee: 주식회사 아이너스기술
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-10-25
Also published as: DE102005058701A1; US20060282232A1; CN100541481C; JP2006343311A; JP4704897B2; CN1971550A

Abstract

본 발명은 검사 대상물의 설계 데이터에 포함된 허용 공차의 개수만큼 파라메트릭 공차 오브젝트를 설정하고, 상기 검사 대상물의 설계 데이터에 각 영역별 허용 공차를 직접 숫자로 입력하지 않고, 상기 설정된 파라메트릭 공차 오브젝트를 연결시킴으로써, 설계 변경에 따른 허용 공차의 범위가 변경되어도 해당 설계 데이터 영역의 공차값을 각각 변경하지 않고 상기 파라메트릭 공차 값만 변경하면 연결된 상기 설계 데이터와 연결된 영역의 허용 공차 값을 자동으로 변경하여 상기 검사 대상물을 검사하는 3차원 측정 데이터의 검사에 관한 것이다. 검사 대상물의 설계 데이터에서 사용되는 허용 공차를 분류하여 파라메트릭 공차로 설정하고, 상기 허용 공차에 따라 분류된 상기 설정된 파라메트릭 공차를 상기 설계 데이터를 연결하며, 스캐너를 통해 측정된 검사 대상물의 측정 데이터를 상기 설계 데이터와 비교 검사하여 검사 결과에 따라 리포트를 작성하거나 상기 파라메트릭 공차를 수정하여 재계산한다. 따라서 설계 데이터의 허용 공차역을 변경하기 위해 설계 데이터의 공차값을 일일이 변경하지 않고 허용 공차값을 자동으로 변경할 수 있다.

측정 데이터, 설계 데이터, 곡면

Description

파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터 검사 방법{Method of inspecting 3D scanned data using parametric tolerance}

도 1 은 본 발명에 따른 파라메트릭 공차를 이용하여 데이터를 검사하기 위한 시스템의 구성을 나타낸 블록도.

도 2 는 본 발명에 따른 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터 검사 방법을 나타낸 흐름도.

도 3 은 도 2의 검사 방법에 따라 허용 공차에 따른 파라메트릭 공차를 설정하는 과정을 나타낸 예시도.

도 4 는 도 3에서 지정한 파라메트릭 공차를 설계 데이터에 지정하는 과정을 나타낸 예시도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100: 스캐너 200: 키 입력부

300: 데이터 저장부 400 : 표시부

500: 제어부 600: 측정 데이터

본 발명은 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터의 검사에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사 대상물의 설계 데이터에 포함된 허용 공차의 개수만큼 파라메트릭 공차 오브젝트를 설정하고, 상기 검사 대상물의 설계 데이터에 각 영역별 허용 공차를 직접 숫자로 입력하지 않고, 상기 설정된 파라메트릭 공차 오브젝트를 연결시킴으로써, 설계 변경에 따른 허용 공차의 범위가 변경되어도 해당 설계 데이터 영역의 공차값을 각각 변경하지 않고 상기 파라메트릭 공차 값만 변경하면 연결된 상기 설계 데이터와 연결된 영역의 허용 공차 값을 자동으로 변경하여 상기 검사 대상물을 검사하는 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터의 검사에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 스캐너를 이용한 측정은 측정 대상 물체와의 직접적으로 접촉하는 접촉방식과 접촉 없이 영상 장비를 이용한 촬영으로 얻어진 형상을 디지털데이터로 처리함으로써, 물체에 대한 형상 정보를 얻을 수 있는 것이다.

이러한 3차원 스캐너를 이용한 측정은 반도체 웨이퍼 생산, 정밀기기 측정, 3차원 영상 복원 등 측정 대상물의 외적인 힘이 가해졌을 경우 파손이 발생하기 쉬운 물체 또는 고정밀 소형 부품 등의 형상 정보를 얻고자 할 때 사용되며, 상기 3차원 스캐너를 통해 획득한 형상 정보는 미리 설정된 설계 데이터와의 비교 검사된다.

종래의 산업 제품들은 특징적인 형상의 조합으로 표현되는 모델들이 대부분이었으나 근래에는 모델링 기술의 발달과 소비자의 요구에 의해 심미적 곡면을 갖는 형상의 제품들이 많이 개발되고 있다.

이에 따라 곡면, 곡선 등을 갖는 제품의 형상을 효율적으로 다루기 위한 기술이 요구되고 있으며, 이러한 제품을 모델링하기 위한 기법은 주로 그래픽스 분야에서 많이 연구되었으나 최근에는 이를 제품 개발에 적용하는 사례도 늘고 있다.

한편, 대부분의 제품 설계 데이터는 각 요소 별로 다양한 공차를 갖고 있으며, 특히 허용 공차가 낮을수록 가공에 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에 설계자가 제품의 특징적인 요소별로 중요도에 따라 복수의 허용 공차를 도면상에 표기하기도 한다.

그러나 일반적인 설계 데이터와 시제품에 대한 3차원 스캐닝 측정 데이터와의 차이를 검사하는 기술에서는 대부분 하나의 허용 공차만을 설계 데이터 전체에 지정하여 각종 검사를 수행할 수 있고, 복수의 허용 공차를 설계 데이터의 관심 영역에 지정하여 각종 검사를 수행할 수 있도록 해주는 기술도 있지만, 설계 데이터의 해당 측정 요소를 선택한 다음 허용 공차 값을 각각 직접 입력하는 방식을 사용하고 있어 작업 과정이 복잡한 문제점이 있다.

또한, 상술한 방식들은 제품 설계자가 허용 공차를 변경하는 경우 처음부터 다시 검사 대상물의 설계 데이터를 수정하는 작업을 반복하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 제품의 허용 공차가 변경되어도 사용자가 처음부터 다시 검사 대상물의 설계 데이터를 수정해야 하는 불편함을 해소하고 체계적인 허용 공차 관리가 가능하도록 파라메트릭 공차를 이용한 데이터 검사 방법을 제안하고자 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 검사 대상물의 설계 데이터에 포함된 허용 공차의 개수만큼 파라메트릭 공차 오브젝트를 설정하고, 상기 검사 대상물의 설계 데이터에 각 영역별 허용 공차를 직접 숫자로 입력하지 않고, 상기 설정된 파라메트릭 공차 오브젝트를 연결시켜 설계 변경에 따른 허용 공차의 범위가 변경되어도 해당 설계 데이터 영역의 공차값을 각각 변경하지 않고 상기 파라메트릭 공차 값만 변경하면 연결된 상기 설계 데이터와 연결된 영역의 허용 공차 값을 자동으로 변경하여 상기 검사 대상물을 검사하는 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터의 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 설계 데이터에 허용 공차 별로 파라메트릭 공차를 설정하여 측정 데이터를 검사하는 방법으로서, 제어부가 검사 대상물의 설계 데이터를 검출하고, 상기 검출된 설계 데이터에서 사용되는 허용 공차를 분류하여 파라메트릭 공차로 설정하는 단계; 상기 제어부가 상기 허용 공차에 따라 분류된 상기 설정된 파라메트릭 공차를 상기 설계 데이터에 지정하는 단계; 상기 제어부가 스캐너를 통해 측정된 검사 대상물의 측정 데이터를 상기 설계 데이터와 비교 검사하는 단계; 및 상기 비교 검사 결과에 따라 상기 제어부가 상기 측정 데이터의 검사 결과 디스플레이용 리포트를 작성하거나 상기 파라메트릭 공차를 수정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제어부가 상기 허용 공차에 따라 분류된 상기 설정된 파라메트릭 공차를 상기 설계 데이터에 지정하는 단계에서 상기 파라메트릭 공차는 상기 설계 데이터의 곡선, 곡면 및 기하공차분석(GD&T) 중에서 적어도 하나를 지정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교 검사 결과에 따라 상기 제어부가 상기 측정 데이터의 검사 결과 디스플레이용 리포트를 작성하거나 상기 파라메트릭 공차를 수정하는 단계에서 상기 리포트는 상기 비교 검사 결과를 수치정보 및 이미지 정보로 표시되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교 검사 결과에 따라 상기 제어부가 상기 측정 데이터의 검사 결과 디스플레이용 리포트를 작성하거나 상기 파라메트릭 공차를 수정하는 단계에서 상기 파라메트릭 공차 수정은 상기 검출된 설계 데이터에서 사용되는 허용 공차를 분류하여 파라메트릭 공차로 설정하는 단계에서 설정된 파라메트릭 공차를 수정하고, 상기 수정된 파라메트릭 공차에 따라 상기 비교 검사를 재계산 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 파라메트릭 공차를 이용하여 데이터를 검사하기 위한 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1에서, 본 발명에 따른 파라메트릭 공차를 이용하여 데이터를 검사하기 위한 시스템은 측정 대상물을 스캐닝하는 3차원 스캐너(100)와, 상기 측정 대상물로부터 측정된 데이터의 비교 검사를 위한 설계 데이터 및 상기 설계 데이터의 허용 공차 정보를 저장한 데이터 저장부(300)와, 3차원 스캐너(100)로부터 검출된 측정 정보와 데이터 저장부(300)에 저장된 상기 측정 대 상물의 검사 안내 정보를 출력하는 표시부(400)와, 검사 안내 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(500)를 포함한다. 미설명 부호 200은 설계 데이터의 허용 공차와 관련된 정보를 입력하는 키 입력부이다.

또한, 데이터 저장부(300)에 저장되는 상기 설계 데이터는 상기 측정 대상물의 설계 정보로써, CAD 프로그램을 통해 모델링된 설계 데이터이다.

도 2는 본 발명에 따른 파라메트릭 공차를 이용한 데이터 검사 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 파라메트릭 공차를 이용한 데이터 검사 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제어부(500)가 데이터 저장부(300)에 미리 저장된 검사 대상물의 설계 데이터를 검출하거나 또는 외부 입력장치(미도시)를 통해 상기 검사 대상물의 설계 데이터를 입력(S100)받으면, 제어부(500)는 상기 입력된 설계 데이터에 포함된 허용 공차를 검출하여 허용 공차의 개수 만큼 파라메트릭 공차를 설정(S110)한다. 즉 검사 대상물의 설계 데이터에 측정 영역 및 중요도에 따라 분류되어 있는 측정 요소의 허용 공차를 검출하고, 상기 검출된 허용 공차에 대응하는 파라메트릭 공차 오브젝트(이하, 파라메트릭 공차라고 한다)를 생성한다.

상기 S110단계를 수행한 다음 제어부(500)는 상기 설계 데이터에 측정 영역 및 중요도에 따라 분류하여 정의된 상기 설계 데이터의 허용 공차를 상기 파라메트릭 공차와 연동되도록 지정(S120)한다. 즉 제어부(500)는 상기 S120단계에서 설계 데이터에 곡선, 곡면 및 기하공차분석(Geometrical Dimensioning & Tolerancing: GD&T) 등에 허용 공차를 지정하는 것으로써, 상기 설계 데이터의 곡면군과 허용 공 차와의 데이터를 연동하는 것이다. 이것은 검사 대상물의 설계데이터에 각 영역별 허용 공차에 상기 설정된 파라메트릭 공차를 연결시켜줌으로써, 설계 데이터의 설계 변경에 따라 허용 공차의 값이나 상기 허용 공차의 범위가 수정되었을 경우 상기 허용 공차를 직접 숫자로 입력하여 일일이 변경하지 않고 해당 설계 데이터 영역의 허용 공차와 연동된 상기 파라메트릭 공차 값만 변경하여 설계 데이터 영역의 허용 공차값을 자동으로 변경되도록 한다.

도 3은 도 2의 검사 방법에 따라 허용 공차에 따른 파라메트릭 공차를 설정하는 과정이고, 도 4는 도 3에서 지정한 파라메트릭 공차를 설계 데이터에 지정하는 과정을 나타낸 예시도이다.

즉 검사 대상물의 설계 데이터(600)의 표면에서 검사 대상 요소의 파라메트릭 공차 T1, T2 및 T3을 정의한다. 예를 들면 T1은 검사 대상물의 설계 데이터(600)에 설계된 구성요소의 곡면에 대한 길이 또는 크기의 허용 공차를 정의하는 파라메트릭 공차이고, 범위가 -0.1 ~ 0.1로 설정된 파라메트릭 공차로 등록된다.

T2 또한 검사 대상물의 설계 데이터(600)에 설계된 다른 구성요소의 곡면에 대한 길이 또는 크기의 허용 공차를 정의하는 파라메트릭 공차이고, 범위가 -0.3 ~ 0.3으로 설정된 프라메트릭 공차로 등록된다.

또한, 검사 대상물의 설계 데이터(600)에 설계된 구성요소의 곡면에 대한 길이나 크기 이외에 상기 구성요소의 각도에 대한 파라메트릭 공차를 정의하는 것도 가능하다. 즉 T3은 검사 대상물의 각도에 대한 허용 공차를 정의하는 것으로 곡면이 형성된 각도의 허용 공차가 -1 ~ 1로 설정된 파라메트릭 공차이다.

즉 도 3에서 연동된 파라메트릭 공차는 도 4의 검색 대상물의 설계 데이터(600)와 연동하여 상기 설계 데이터의 허용 공차 영역을 자동을 설정하게 된다. 이는 T1의 파라메트릭 공차가 -0.1 ~ 0.1이므로 설계 데이터가 -0.1 축소되거나 0.1이 증가된 영역을 갖는 설계 데이터를 제공하는 것과 동일한 효과를 제공하게 된다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면 상기 S120단계를 수행한 다음 제어부(500)는 스캐너(100)를 통해 검사 대상물로부터 측정(S130)된 상기 검사 대상물의 측정 데이터를 입력(S140)받아 상기 설계 데이터와 비교 검사(S150)를 수행한다. 이때 측정 데이터와 설계 데이터의 위치가 일치되도록 하고, 상기 측정 데이터의 점군들로부터 상기 설계 데이터의 검사 대상 구성요소와 일치되는 점군들을 검출한다.

또한, 상기 S150단계에서 상기 설계 데이터의 검사 대상과 일치되는 상기 측정 데이터는 상기 설계 데이터에 지정된 상기 파라메트릭 공차와 비교하여 상기 측정된 구성요소의 데이터가 예를 들면, 파라메트릭 공차 T1 및 T2(도 3 및 도 4참조)의 조건을 만족하는지 여부를 판단(S160)하고, 상기 S160단계에서 상기 측정된 데이터가 상기 파라메트릭 공차의 조건을 만족하는 경우 제어부(500)는 상기 측정 데이터 및 설계 데이터의 검사 결과에 대한 텍스트 정보, 수치 정보 및 이미지 정보를 작성하여 리포트를 작성(S170)하고, 상기 작성된 리포트를 표시부(400)를 통해 출력한다.

상기 S170단계를 수행한 후 제어부(500)는 키 입력부(200)를 통해 입력되는 제어신호로부터 설계 데이터의 허용 공차를 변경하는지 여부를 판단(S181)하고, 상 기 설계 데이터의 허용 공차를 변경하지 않는 신호 예를 들면, 키 입력부(200)로부터 상기 작성된 리포트를 데이터 저장부(300)에 저장되도록 하는 신호를 검출하면 상기 리포트를 데이터 저장부(300)에 저장하고 종료한다.

그러나, 상기 S181단계에서 키 입력부(200)로부터 상기 설계 데이터의 허용 공차를 변경하기 위한 제어신호가 검출된 경우 제어부(500)는 키 입력부(200)로부터 상기 상기 설계 데이터의 허용 공차를 수정하기 위한 수정값을 검출하여 상기 S110단계에서 설정된 상기 파라메트릭 공차를 수정(S180)하고, 상기 수정된 파라메트릭 공차에 따라 상기 측정 데이터와 설계 데이터의 비교 검사를 자동으로 재계산 하여 상기 측정 데이터의 검사 결과에 대한 리포트를 생성한다.

한편, 상기 S160단계에서 상기 측정된 데이터가 상기 파라메트릭 공차의 조건을 만족하지 않는 경우 또는 상기 설계 데이터의 허용 공차 값이나 허용 공차의 범위가 변경된 경우에 제어부(500)는 상기 설계 데이터의 모든 곡면을 하나씩 선택하여 처음부터 다시 허용 공차를 수정하지 않고 상기 S110단계에서 설정된 상기 파라메트릭 공차를 수정(S180)하여 상기 수정된 파라메트릭 공차에 따라 상기 측정 데이터와 설계 데이터의 비교 검사를 자동으로 재계산되도록 하여 상기 측정 데이터의 검사 결과에 대한 리포트를 생성한다.

또한, 도시되지는 않았지만 상기 파라메트릭 공차의 변화에 따라 상기 설계 데이터와 측정 데이터의 차이를 소정의 컬러로 표시하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 데이터 검사 방법은 설계 데이터의 허용 공차역을 변경하기 위하여 설계 데이터의 모든 곡면을 선택하여 처음부터 공차값을 일일이 변경하지 않고 파라메트릭 공차 값만을 변경하여 연결된 허용 공차값을 자동으로 변경함으로써 간편하게 수정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 허용 공차의 데이터 값을 교체하여 자동으로 재계산함으로써, 설계 데이터의 곡선, 곡면 및 GD&T검사값 등이 변화되는 공차 시뮬레이션을 확인할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims

설계 데이터에 포함된 허용 공차 별로 파라메트릭 공차를 설정하여 3차원 측정 데이터를 검사하는 방법으로서,

a) 제어부가 검사 대상물의 설계 데이터를 검출하고, 상기 검출된 설계 데이터에서 사용되는 허용 공차를 분류하여 파라메트릭 공차로 설정하는 단계;

b) 상기 제어부가 단계 a에서 설정된 상기 파라메트릭 공차를 상기 설계 데이터에 지정하는 단계;

c) 상기 제어부가 스캐너를 통해 측정된 검사 대상물의 측정 데이터를 상기 설계 데이터와 비교 검사하는 단계; 및

d) 상기 비교 검사 결과에 따라 상기 제어부가 상기 측정 데이터의 검사 결과 디스플레이용 리포트를 작성하거나 상기 파라메트릭 공차를 수정하는 단계를 포함하는 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터 검사 방법.
제 1 항에 있어서, 단계 b의 상기 파라메트릭 공차는 상기 설계 데이터의 곡선, 곡면 및 기하공차분석(GD&T) 중에서 적어도 하나를 지정하는 것을 특징으로 하는 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터 검사 방법.
제 1 항에 있어서, 단계 d의 리포트는 상기 비교 검사 결과를 수치정보 및 이미지 정보로 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 파라메트릭 공차를 이용한 3차 원 측정 데이터 검사 방법.
제 1 항에 있어서, 단계 d의 상기 파라메트릭 공차 수정은 단계 a에서 설정된 파라메트릭 공차를 수정하고, 상기 수정된 파라메트릭 공차에 따라 상기 비교 검사를 재계산 하는 것을 특징으로 하는 파라메트릭 공차를 이용한 3차원 측정 데이터 검사 방법.