KR100666344B1

KR100666344B1 - Cmm 측정의 프로그램 생성방법

Info

Publication number: KR100666344B1
Application number: KR1020040100256A
Authority: KR
Inventors: 김학진; 김창익; 양선환; 조흥업
Original assignee: 주식회사 대한항공
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2007-01-09
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: KR20060061491A

Abstract

개시된 CMM 측정의 프로그램 생성방법은, 3차원 좌표 및 측정 방향이 있는 디지털 데이터에서 CATIA 또는 CAD 내 NC(수치제어) 프로그램 작성용 기능으로 CMM 명령어(Post Processor Word)를 지정하는 단계와, CATIA나 CAD 내 NC 프로그램 작성용 기능으로 프로브의 위치 이동과 측정 순서인 CMM 프로브 경로를 지정하는 단계와, 치수측정 인터페이스 표준인 DMIS(Dimensional Measuring Interface Standard) CMM 프로그램을 창생하는 DMIS의 CMM P.P(Post Processor)를 실행하는 단계를 포함한다.

개시된 CMM 측정 프로그램의 생성방법에 의하면, 디지털화 추세의 산업현장에서 가장 기본적인 장비인 CATIA 또는 CAD와 PC 환경으로 쉽게 구동할 수 있기 때문에 최소한의 투자로 신속, 정확한 3차원 자동측정을 가능케 함으로써, 검사시간 단축으로 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 품질 향상에도 기여할 수 있다.

CMM, Post Processor, CATIA/CAD, 명령어, 프로브 경로 지정.

Description

CMM 측정의 프로그램 생성방법 {CMM program post processor}

도 1은 종래 일반적인 CMM 측정방식의 순서도이다.

도 2는 종래 측정 프로그램를 생성하여 CMM 측정하는 방식을 나타내는 순서도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정 프로그램를 생성하여 CMM 측정하는 방식을 나타내는 순서도이다.

본 발명은 피측정물의 3차원 좌표를 측정하는 좌표측정기인 CMM(Coordinate Measuring Machine)의 측정 프로그램을 값비싼 CMM 프로그램 장비를 사용하지 않고 생성하는 방법에 관한 것이다.

CMM은 물체의 형상을 빠르고 정확하게 측정하여 3차원 형상의 정변형부를 얻는 장비로, 가공된 제품이나 부품의 실제 치수와 설계 치수의 비교 및 도면이 없는 제품의 역설계에 이용된다.

CMM은 3차원 공간에 존재하는 이산(離散)된 X축, Y축, Z축의 좌표점을 이용하여 계산기의 지원에 의해 치수 및 형상을 측정한다.

이 CMM의 측정방식은 프로브(probe)를 이용하는 접촉식과 레이저 간섭계나 CCD 카메라 등을 이용하는 비접촉식 방식으로 구분된다.

접촉식의 경우, 테이블 상에 놓인 피측정물과 측정기의 Z축 선단에 장착된 프로브를 X,Y,Z의 3차원 방향으로 상대 이동시켜 피측정물에 접촉한 순간을 잡아 이 순간의 전기적 트리거에 의해 각 이송축 방향의 좌표값을 판독하고, 이 좌표값에 근거하여 계산기의 계산에 의해서 치수 및 형상을 계측한다.

도 1은 종래 일반적인 CMM 측정방식의 순서도이다.

종래의 접촉식 CMM 측정방식은 기술 도면을 출도한(S12) 후, 그 도면에 따라 조이스틱을 사용해서 수동(manual)으로 포인트(Point), 포인트를 직접 이동하여 접촉시켜 값을 얻는다(S14).

이는 종래의 2차원 기술 도면에 따라 측정하는 방식으로, 3차원 좌표 및 측정 방향이 있는 자료의 디지털 데이터(CATIA/CAD 데이터세트(dataset))에서는 측정이 불가능하다.

여기서 CATIA(Computer Aided Tree-dimensional Interactive Application)는 프랑스 소재의 항공기 회사에서 개발한 것으로 전세계 업체에서 산업 전반에 걸쳐서 사용되고 있는 CAD/CAM/CAE 통합 솔루션이다.

이 CATIA를 이용하면 제품의 개념 설계부터 생산관리까지의 작업이 가능하며, 3차원 형상으로 설계한다.

도 1에서, 디지털 데이터(CATIA/CAD 데이터세트)에서는 측정이 불가능하여, 필요한 경우 CATIA/CAD 데이터세트에서 검사 좌표값을 출력하고(S16) 장비 컴퓨터 에 구비된 키보드를 이용해 키입력(Key-in) 하여(S18) 측정을 실행함으로써(S20) 시간이 많이 소요된다.

좀 더 자세히 설명하면 몸체, 모니터, 측정용 조이스틱으로 구성된 CMM 본체에 피측정물을 위치시킨 상태에서, 조이스틱을 조종하여 피측정물의 측정 위치에 프로브를 이동시켜 피측정물에 접촉하여 측정하고, 포인트 측정시마다 조이스틱으로 조정하여 피측정물에 접촉시켜 측정을 하게 된다.

그런데 이러한 매뉴얼(수동작) 조정은 인력과 시간이 많이 소요된다.

예를 들어 자동차 크랭크 샤프트를 측정하는 경우, 치수를 측정하기 위하여 측정자가 수십 번씩 매뉴얼로 조이스틱을 조정하여 자동차 크랭크 샤프트에 프로브를 접촉시켜야 한다.

그리고 동종 피측정물에 동일 위치를 측정하기 위하여 매뉴얼로 위치값을 입력하여야 하므로 다량의 피측정물 측정에 부적합하다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 CNC CMM 프로그램을 생성하여 측정하여야 한다.

먼저, 워크스테이션 컴퓨터를 이용해 디지털 데이터(CATIA/CAD 데이터세트)를 그래픽정보의 교환을 위한 표준규격인 IGES 포맷으로 변환한다(S32).

상기 IGES(Initial Graphics Exchange Specification)는 그래픽정보의 교환을 위해 제정된 표준규격으로 중립파일(neutral file)을 이용한 이기종 CAD/CAM 시 스템간의 형상데이터 교환을 위한 수단으로 사용된다.

다음 CMM 프로그램 장치(예를 들어 CSI(Cim Station Inspection))를 이용해 CSI 소프트웨어 환경에서 CMM 프로그램을 작성한다(S33).

다음, CSI 소프트웨어 환경에서 치수측정 인터페이스 표준인 DMIS CMM 프로그램을 생성한다(S34).

상기 DMIS는 Dimensional Measuring Interface Standard의 약칭으로, 각 측정기의 공통된 명령어로, 모든 측정기에 동일하게 사용할 수 있게 한다.

그러나 각 CMM 제작사 장비별 특성이 상이하여 상기 DMIS CMM 프로그램을 각 CMM 제작사 장비별 특성에 맞게 수정 및 추가(수작업 또는 관련 P.P(Post Processor))한 CNC CMM 프로그램을 작성한 (S35) 후, 수치제어에 의해 CMM를 이용해 측정을 하게 된다(S36).

그런데 상기 과정을 실행하기 위해서는 S33 단계와 S35단계에서 고가의 장비가 필요하고, 이 장비의 유지에도 많은 비용이 소요되어 CMM를 이용하는 대다수의 중소기업에서는 상기한 장비를 구비하기 위하여 투자가 거의 불가능한 실정이다.

만약 유지비용을 줄이기 위하여 유지 계약을 맺지 않은 경우, CATIA/CAD 데이터세트의 모델이 CSI로 변환하는 과정에 있어, S32단계에서 IGES 버전 불일치로 문제가 발생될 수 있으며, 일정시간(예를 들어 CATIA V4에서 CATIA V5로 환경이 변한 경우 등)이 지나면 데이터 변환이 되지 않을 수도 있다.

또한, S35단계를 실행하는 장비는 DMIS의 기본적인 기능(Zeiss CMM의 경우, 한 방향 Picking, Hole 측정 등)만 변환되고 특별한 기능(GDT, 연산, 기억, Macro 등)은 변환이 불안정하며, 각 CMM 장비별 고유의 명령어(Parameter, Macro 등)는 일부 편집이 불가피 하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 측정장비와 별개로 CATIA/CAD 단계에서 검사계획을 세우고 자동측정 프로그램을 생성하여 CMM에 적용함으로써 CMM의 유휴 시간을 줄이고, 연속측정이 가능하여 장비 가동률을 높일 수 있는 CMM 측정의 프로그램 생성방법을 제공하는데 주목적이 있다.

또한, 본 발명은 고가의 전용 CMM 프로그램 장비가 필요 없고 장비유지 비용이 불필요하며, CATIA/CAD 데이터세트(dataset)의 IGES 변환에 따른 문제점이 없을 뿐만 아니라 측정 방식에 있어서도 3축 측정방식으로 측정값에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있는 CMM 측정의 프로그램 생성방법을 제공하는데 주목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 CMM의 측정 프로그램 생성방법은, 3차원 좌표 및 측정 방향이 있는 디지털 데이터에서 CATIA 또는 CAD 내 NC(수치제어) 프로그램 작성용 기능으로 CMM 명령어(Post Processor Word)를 지정하는 단계와, CATIA나 CAD 내 NC 프로그램 작성용 기능으로 프로브의 위치 이동과 측정 순서인 CMM 프로브 경로를 지정하는 단계와, 치수측정 인터페이스 표준인 DMIS(Dimensional Measuring Interface Standard) CMM 프로그램을 창생하는 DMIS의 CMM P.P(Post Processor)를 실행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 DMIS CMM P.P 실행단계 이후에, 각 측정장비별 CNC CMM 프로그램으로 변환시키는 호환성 CMM P.P를 실행하는 단계를 더 수행하는 것이 바람직하다.

상기 DMIS CMM P.P 실행단계나 호환성 CMM P.P 실행단계는 PC의 DOS 환경에서 지정하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에서 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도시된 바와 같이, 3차원 좌표 및 측정 방향이 있는 자료의 디지털 데이터 (CATIA/CAD 데이터세트) 모델에서 CATIA 또는 CAD 내에 NC 프로그램 작성용 기능(예: MCMILL, MFG 등)으로 CMM 명령어(Post Processor Word)를 입력하여 지정한다(S102).

예를 들어 XY 평면의 홀 지름을 연속으로 측정하고 싶은 경우 명령어 “ANGHOLE/XY,CONT”를 입력하여 지정한다.

계속하여 CATIA 또는 CAD 내에 NC 프로그램 작성용 기능에서 프로브의 위치 이동과 측정 순서인 CMM 프로브 경로를 지정한다(S103).

상기 S102단계와 S103단계는 바꾸어 수행하여도 무방하다.

다음 3차원 좌표 및 측정 방향(Vector)이 있는 수치화(Alphanumeric) 자료를 작성한 후, PC의 DOS 환경에서 DMIS의 CMM P.P(Post Processor)를 실행하여 치수측정 인터페이스 표준인 즉, 3차원 치수측정 장비의 표준어인 DMIS CMM 프로그램을 자동 생성한다(S104).

그런데 상기 DMIS 표준어는 미국 연방 표준협회(American National Standard Institution)로부터 최종승인 된 시점이 1995년이고, 3차원 치수측정 장비 제작사들이 도입 적용하기 시작한 것은 1999년경 이후로, 각 장비별 특성 때문에 일부업체에서는 기존 자사의 고유언어를 유지하고 있으며, 다른 일부업체에서는 DMIS를 도입하되 자사의 고유기능을 추가 또는, 변형한 DMIS 언어로 사용하고 있어, 공통된 DMIS 표준어를 생성한 후 각 장비에 맞는 DMIS 언어 또는 고유의 언어로 변환하여야 한다.

따라서 상기 DMIS CMM 프로그램만으로 측정이 불가능한 장비가 존재하고, 이 경우에 그 장비에 맞는 호환성 CMM P.P를 실행하여 자동측정 CNC CMM 프로그램으로 변환해야 한다(S105).

즉, DMIS 표준어 이전(약 1995년 이전)의 3차원 치수측정장비(CMM)의 언어로 변환하는 호환성 CMM P.P를 실행한다.

그러면 짧은 시간 내에서 CNC CMM 측정 프로그램이 자동 생성되고, 이 CMM 측정 프로그램을 실행하면 CMM이 수치제어에 의해 피측정물을 측정하게 된다(S106).

이와 같이 함으로써 종래의 CMM 측정 방식의 문제점인 3차원 디지털 데이터에 의한 측정이 불가능한 점, 매우 제한적(3축 표면 측정 등)으로 각 포인트별 좌표값을 키 입력으로 측정함으로써 과다 측정시간이 소요된 점, 수동 키 입력 에러 발생의 우려로 측정값의 신뢰도가 낮은 점을 해결할 수 있다.

또 측정 장비인 CMM과 별개로 CATIA/CAD 단계에서 검사계획을 세우고 측정 프로그램을 자동으로 생성하여 CMM 장비에 적용함으로써 측정장비의 유휴시간을 최대한 줄일 수 있으며, 연속측정이 가능하여 장비 가동률도 높일 수 있다.

종래 전용 CMM 측정 프로그램 장비인 CSI와 비교할 때, 장비유지 비용이 불필요하고, CATIA/CAD 데이터세트의 IGES 변환에 따른 문제점이 없으며, 측정방식에 있어서도 CSI는 한 축 측정 방식이나, 본 발명은 3축 측정방식으로 측정값에 대한 정밀도를 향상 시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명 CMM의 측정 프로그램 생성방법은 근래 디지털화 추세의 산업현장에서 가장 기본적인 장비인 CATIA 또는 CAD와 PC 환경으로 쉽게 구동할 수 있기 때문에 최소한의 투자로 신속, 정확한 3차원 자동측정을 가능케 함으로써, 검사시간 단축으로 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 품질 향상에도 기여할 수 있다.

또한, CMM 장비 보유업체가 대부분 중소기업의 제작업체인 점을 고려할 때, CMM 측정 프로그램 작성용 전용 장비의 도입 및 유지에 과다비용을 지출할 필요가 없고, 전문 CMM 프로그래머를 확보하지 않고서도 CATIA 또는 CAD 조작이 가능한 사람이면 누구나 쉽게 구동할 수 있어 편리하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

3차원 좌표 및 측정 방향이 있는 디지털 데이터에서 CATIA 또는 CAD 내 NC(수치제어) 프로그램 작성용 기능으로 CMM 명령어(Post Processor Word)를 지정하는 단계;

CATIA나 CAD 내 NC 프로그램 작성용 기능으로 프로브의 위치 이동과 측정 순서인 CMM 프로브 경로를 지정하는 단계; 및

치수측정 인터페이스 표준인 DMIS(Dimensional Measuring Interface Standard) CMM 프로그램을 창생하는 DMIS의 CMM P.P(Post Processor)를 실행하는 단계를 포함하고,

상기 DMIS CMM P.P 실행단계는 PC의 DOS 환경에서 실행함을 특징으로 하는 CMM 측정의 프로그램 생성방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 DMIS CMM P.P 실행단계 이후에, 각 측정장비별 CNC CMM 프로그램으로 변환시키는 호환성 CMM P.P를 실행하는 단계를 더 수행함을 특징으로 하는 CMM 측정의 프로그램 생성방법.
제3항에 있어서,

상기 호환성 CMM P.P를 실행단계는 PC의 DOS 환경에서 실행함을 특징으로 하는 CMM 측정의 프로그램 생성방법.