KR100878480B1 - Cmm measurement path generating method for measuring impeller - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삼차원좌표측정기(CMM; Coordinate Measuring Machine)를 이용하여 임펠러의 블레이드면을 단시간내에 쉽게 측정할 수 있는 임펠러 블레이드면의 측정경로 생성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3개의 이동축과, 2축의 탐침봉으로 구성된 CMM을 이용하여 임펠러의 블레이드면을 측정하는 방법에 있어서, 측정 블레이드면상의 측정점에 대한 룰드라인을 상기 탐침봉의 접근시 인접한 블레이드면과 충돌하지 않는 측정영역으로 분할하고, 분할된 상기 측정영역에 대한 상기 탐침봉의 자세 및 상기 이동축의 자세를 계산하여 CMM의 측정경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 임펠러측정을 위한 삼차원좌표측정기(CMM) 측정경로생성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of generating a measurement path of the impeller blade surface that can easily measure the blade surface of the impeller using a three-dimensional coordinate measuring machine (CMM; Coordinate Measuring Machine), more specifically, three moving shafts, In the method for measuring the blade surface of the impeller by using a CMM consisting of a two-axis probe rod, the rule line for the measuring point on the measuring blade surface is divided into a measurement area that does not collide with the adjacent blade surface when the probe rod approaches, It relates to a three-dimensional coordinate measuring device (CMM) measuring path generation method for the impeller measurement, characterized in that for generating the measurement path of the CMM by calculating the attitude of the probe rod and the attitude of the moving axis with respect to the measurement area.

임펠러, 블레이드, 측정, CMM Impeller, blade, measurement, CMM

Description

임펠러측정을 위한 삼차원좌표측정기 측정경로생성방법{CMM MEASUREMENT PATH GENERATING METHOD FOR MEASURING IMPELLER}CMM MEASUREMENT PATH GENERATING METHOD FOR MEASURING IMPELLER}

도 1은 임펠러를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing an impeller.

도 2는 본 발명의 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.2 is a view sequentially showing a method for generating a CMM measurement path for measuring the impeller of the present invention.

도 3은 블레이드면을 이루는 점으로부터 규칙적으로 추출된 측정점을 나타내는 도면이다.3 is a view showing measurement points regularly extracted from the points forming the blade surface.

도 4는 탐침봉의 접근방향에서 블레이드의 허브곡선 및 쉬라우드곡선을 XY평면에 투영한 상태를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a state in which the hub curve and the shroud curve of the blade are projected on the XY plane in the approach direction of the probe rod.

도 5는 측정 블레이드면을 3개의 측정영역으로 분리한 상태를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a state in which the measuring blade surface is divided into three measuring regions.

도 6은 본 발명의 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법에 의해 블레이드면을 측정하는 상태를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a state of measuring the blade surface by the CMM measuring path generation method for the impeller measurement of the present invention.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

10: 임펠러, 110: 블레이드,10: impeller, 110: blade,

110a: 측정 블레이드, 110b: 인접 블레이드,110a: measuring blade, 110b: adjacent blade,

30, 30a, 30b: 탐침봉,30, 30a, 30b: probe rod,

본 발명은 삼차원좌표측정기(CMM; Coordinate Measuring Machine)를 이용하여 임펠러의 블레이드면을 단시간내에 쉽게 측정할 수 있는 임펠러 블레이드면의 측정경로 생성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3개의 이동축과, 2축의 탐침봉으로 구성된 CMM을 이용하여 임펠러의 블레이드면을 측정하는 방법에 있어서, 측정 블레이드면상의 측정점에 대한 룰드라인을 상기 탐침봉의 접근시 인접한 블레이드면과 충돌하지 않는 측정영역으로 분할하고, 분할된 상기 측정영역에 대한 상기 탐침봉의 자세 및 상기 이동축의 자세를 계산하여 CMM의 측정경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating a measurement path of an impeller blade surface that can easily measure the blade surface of the impeller using a three-dimensional coordinate measuring machine (CMM; Coordinate Measuring Machine), more specifically, three moving shafts, In the method for measuring the blade surface of the impeller by using a CMM consisting of a two-axis probe rod, the rule line for the measuring point on the measuring blade surface is divided into a measurement area that does not collide with the adjacent blade surface when the probe rod approaches, It relates to a method for generating a CMM measurement path for the impeller measurement, characterized in that for generating the measurement path of the CMM by calculating the attitude of the probe rod and the attitude of the moving axis with respect to the measurement area.

5축 가공품인 임펠러(10)의 블레이드(110)는 도 1과 같이 휘어져 있고, 블레이드 간에 조도간섭이 심하여 탐침봉을 이용한 접촉식 측정기인 삼차원좌표측정기(CMM; Coordinate Measuring Machine)이 널리 사용되고 있다. 이러한 CMM을 이용한 측정은 많은 시간이 소요됨에 따라 기업의 생산성 및 납기 단축을 위해서 정확하고 신속한 검사방법이 요구되었다.The blade 110 of the impeller 10, which is a 5-axis workpiece, is bent as shown in FIG. 1, and the coarse interference between the blades is severe, and a three-dimensional coordinate measuring machine (CMM) is widely used. As the measurement using the CMM takes a lot of time, an accurate and rapid inspection method is required to reduce the productivity and delivery time of the company.

일반적으로, CMM은 2개의 회전축을 갖는 탐침봉과, 상기 탐침봉을 이동시키는 3개의 이동축으로 구성되어 있다. 임펠러 등과 같은 터보기기의 경우 블레이드 의 간섭에 의해 측정이 불가능할 시 탐침봉의 회전이 이루어져 자세를 변경한 후 측정하게 된다.In general, a CMM is composed of a probe rod having two rotation shafts and three movement shafts for moving the probe rods. In the case of turbo equipment such as an impeller, when the measurement is impossible due to the interference of the blade, the probe rod is rotated and the posture is changed.

기존의 임펠러 측정방법은 CAD데이터를 입력후 입력된 CAD데이터를 기초로 측정도면을 측정한 후 작업자의 경험에 따라 대략적인 자세 변경이 이루어진 후 측정하거나 또는 CAD데이터를 바탕으로 검사데이터 포인트를 출력, 각 좌표값을 작업자가 직접 출력하여, 각 좌표값을 작업자가 직접 입력하여 측정하였다. 이는 측정의 오차를 초래하여 작업자의 오랜 경험 및 높은 숙련도가 요구되는 문제가 있다.Conventional impeller measurement method is to measure the measurement drawing based on the inputted CAD data after inputting the CAD data and then measure the posture change according to the operator's experience or output the inspection data points based on the CAD data, The operator directly outputs each coordinate value, and the operator directly inputs and measures each coordinate value. This causes a measurement error, which requires a long experience and high skill of the operator.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 임펠러의 블레이드면의 측정을 자동화하여 임펠러측정의 정확성 및 측정시간을 크게 단축시켜 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention for solving such a conventional problem, CMM measuring path generation method for impeller measurement that can greatly improve the productivity by automating the measurement of the blade surface of the impeller by greatly reducing the accuracy and measurement time of the impeller measurement It aims to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 3개의 이동축과, 2축의 탐침봉으로 구성된 CMM을 이용하여 임펠러의 블레이드면을 측정하는 방법에 있어서, 측정 블레이드면상의 측정점에 대한 룰드라인을 상기 탐침봉의 접근시 인접한 블레이드면과 충돌하지 않는 측정영역으로 분할하고, 분할된 상기 측정영역에 대한 상기 탐침봉의 자세 및 상기 이동축의 자세를 계산하여 CMM의 측정경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, in the method for measuring the blade surface of the impeller using a CMM consisting of three moving shafts, and two axis probe rod, the rule line for the measuring point on the measuring blade surface Impeller measurement, characterized in that divided into the measurement area that does not collide with the adjacent blade surface when the probe is approaching, and calculates the attitude of the probe rod and the attitude of the moving axis with respect to the divided measurement area to generate a measurement path of the CMM It provides a method for generating a CMM measurement path.

특히, 상기 측정영역의 분할은 측정 블레이드 및 인접한 블레이드의 쉬라우곡선과 허브곡선을 투영하여 충돌이 일어나지 않는 측정각도를 산출한 후, 상기 측정각도로부터 각 룰드라인을 XY평면에 투영하여 측정영역을 분할하는 것이 바람직하다.In particular, the division of the measurement area is a projection area of the measuring blades and adjacent blades by projecting the shear curve and the hub curve to calculate the measurement angle does not occur, and then project each rule line to the XY plane from the measurement angle measurement area It is preferable to divide.

이하, 본 발명의 임펠러측정을 위한 삼차원좌표측정기(CMM) 측정경로생성방법을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, a three-dimensional coordinate measuring device (CMM) measuring path generation method for measuring the impeller of the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, the scope of the present invention is not limited to the following examples, Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the technical gist of the invention.

본 발명의 임펠러측정을 위한 삼차원좌표측정기(CMM) 측정경로생성방법은 CMM의 탐침봉이 임펠러의 블레이드에 충돌없이 단시간내에 접근하여 측정할 수 있는 CMM 측정경로를 생성하는 방법에 관한 것이다.CMM measuring path generation method for measuring the impeller of the present invention relates to a method for generating a CMM measuring path that can be measured by approaching the probe rod of the CMM within a short time without impacting the blade of the impeller.

삼차원좌표측정기(CMM; Coordinate Measuring Machine)는 회전축 및 틸팅축을 갖는 2축의 탐침봉과, 상기 탐침봉을 3축으로 이동시킬 수 있는 이동축으로 이루어져 있다. 상기 2축의 탐침봉은 상기 3축의 이동축과 협력하여 5축의 접근자세를 생성할 수 있다.A three-dimensional coordinate measuring machine (CMM) consists of a two-axis probe rod having a rotating shaft and a tilting shaft, and a moving shaft capable of moving the probe rod in three axes. The two-axis probe rod may generate a five-axis approach posture in cooperation with the three-axis moving shaft.

도 2는 본 발명의 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.2 is a view sequentially showing a method for generating a CMM measurement path for measuring the impeller of the present invention.

먼저, 측정하고자 하는 임펠러에 관한 형상데이터로부터 허브곡선, 쉬라우드곡선 및 측정점에 관한 룰드라인, 법선벡터 등을 계산한다(S1, S2).First, a hub curve, a shroud curve, a rule line, a normal vector, and the like regarding a hub curve, a shroud curve, and a measurement point are calculated from the shape data of the impeller to be measured (S1, S2).

도 3은 블레이드면을 이루는 점으로부터 규칙적으로 추출된 측정점을 나타내는 도면이다.3 is a view showing measurement points regularly extracted from the points forming the blade surface.

상기 측정점(P)은 임펠러의 블레이드면(110)을 단시간내에 효율적으로 측정하기 위해 도 3과 같이 상기 임펠러의 블레이드면을 이루는 점으로부터 규칙적인 일정한 수의 특정의 점을 추출하여 결정한다.The measuring point P is determined by extracting a predetermined number of specific points from a point forming the blade surface of the impeller in order to efficiently measure the blade surface 110 of the impeller in a short time.

도 4는 탐침봉의 접근방향에서 블레이드의 허브곡선 및 쉬라우드곡선을 XY평면에 투영한 상태를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a state in which the hub curve and the shroud curve of the blade are projected on the XY plane in the approach direction of the probe rod.

다음으로, 측정하고자 하는 임펠러의 블레이드(110a)와, 인접한 블레이드(110b)의 허브곡선(Ha, Hb) 및 쉬라우드곡선(Sa, Sb)을 투영하여 CMM의 탐침봉이 접근시 인접한 블레이드와 충돌하지 않는 룰드라인에 대한 측정각도를 산출한다.(S3)Next, the blade 110a of the impeller to be measured and the hub curves Ha and Hb and the shrouds Sa and Sb of the adjacent blade 110b are projected so that the probe rod of the CMM does not collide with the adjacent blade when approaching. Calculate the measurement angle for the rule line does not (S3).

도 4를 참조하면, 도면 부호 30b의 탐침봉은 인접한 블레이드(110b)와 충돌하는 반면, 도면 부호 30a의 탐침봉은 인접한 블레이드(30b)와 충돌하지 않은 상태 로 측정하고자 하는 블레이드(110a)상의 측정점(P)에 접근할 수 있다. 이와 같이, 인접한 블레이드(110b)와 충돌하는 경우 재차 탐침봉 및 이동축의 자세를 변경해야 함에 따라 측정시간이 증가하기 때문에, 인접한 블레이드와 충돌없이 각각의 룰드라인에 포함된 모든 측정점에 접근할 수 있는 측정각도를 산출한다.Referring to FIG. 4, the probe rod 30b collides with the adjacent blade 110b, while the probe rod 30a is measured on the blade 110a to be measured without colliding with the adjacent blade 30b. ) Can be accessed. As such, when the collision with the adjacent blade 110b increases the measurement time as the attitude of the probe rod and the moving shaft must be changed again, it is possible to access all the measurement points included in each rule line without colliding with the adjacent blade. Calculate the measurement angle.

한편, 도 4의 A는 도면 부호 30a의 탐침봉의 자세의 방향에서 XY면으로 허브곡선(Ha, Hb) 및 쉬라우드곡선(Sa, Sb)을 투영한 상태를 나타내는 것이고, 도 4의 B는 도면 부호 30b의 탐침봉 자세의 방향에서 XY면으로 허브곡선(Ha, Hb) 및 쉬라우드곡선(Sa, Sb)을 투영한 상태를 나타내는 것이다.4A shows a state where the hub curves Ha and Hb and the shroud curves Sa and Sb are projected onto the XY plane in the direction of the attitude of the probe rod 30a, and FIG. 4B is a view. It shows the state which projected the hub curves Ha and Hb and the shroud curves Sa and Sb to the XY plane in the direction of the probe rod attitude | position of 30b.

도 5는 측정 블레이드면을 3개의 측정영역으로 분리한 상태를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a state in which the measuring blade surface is divided into three measuring regions.

그리고, 상기 측정각도로부터 각 룰드라인(도 3의 RL)을 XY평면에 투영하여 측정영역을 도 5와 같이 분할한 후, 인접한 블레이드면과 충돌없이 현재 측정영역으로 접근할 수 있는 탐침봉(30)의 자세를 계산한다.(S4, S5)Then, the ruled line (RL in FIG. 3) is projected on the XY plane from the measurement angle to divide the measurement area as shown in FIG. 5, and the probe rod 30 can approach the current measurement area without colliding with an adjacent blade surface. ), Calculate the attitude of (S4, S5)

도 5에서는 3개의 측정영역으로 분할되었으나, 블레이드의 형상, 측정점 수 등에 따라 복수의 측정영역으로 분할될 수 있음은 물론이다.In FIG. 5, it is divided into three measurement regions, but may be divided into a plurality of measurement regions according to the shape of the blade, the number of measurement points, and the like.

여기서, 분할된 측정영역은 동일한 탐침봉의 자세에 의하여 측정할 수 있는 측정점이 포함된 룰드라인으로 이루어진다. 예를 들어, 제1 영역이 1번째 룰드라인으로부터 5번째 룰드라인으로 이루어진다고 가정하면, 1번째 룰드라인의 1번째 측정점을 측정한 후 5번째 룰드라인의 마지막 측정점까지 상기 탐침봉을 접근시켜 측 정하는 경우, 상기 탐침봉의 자세를 변환시키지 않은 상태에서 상기 이동축의 자세만을 변환시켜 측정할 수 있는 것이다. 이와 같이, 복수의 측정영역으로 분할하여 측정 블레이드면을 측정함으로써, 단시간내에 블레이드면을 정확히 측정할 수 있다.Here, the divided measuring region is composed of a rule line including a measuring point that can be measured by the attitude of the same probe rod. For example, assuming that the first region consists of the first ruled line to the fifth ruled line, measure the first measurement point of the first ruled line and then move the probe to the last measurement point of the fifth ruled line. In the case of approaching measurement, it is possible to measure by changing only the attitude of the moving shaft without changing the attitude of the probe rod. In this way, the blade surface can be accurately measured within a short time by dividing the measurement blade surface into a plurality of measurement regions.

상기 탐침봉의 자세란, 상기 탐침봉의 회전축의 회전각(도 6의 α), 틸팅축의 회전각(도 6의 β)를 일컫는다.The posture of the probe rod refers to a rotation angle (α in FIG. 6) of the rotating shaft of the probe rod and a rotation angle (β in FIG. 6) of the tilting shaft.

다음으로, 측정값을 초기화한 후 현재 측정영역의 측정점에 관한 이동축의 자세를 계산하고, 다음 측정에 관한 이동축의 자세를 계산한다.(S6~S11)Next, after initializing the measured values, the attitude of the moving axis with respect to the measuring point of the current measuring area is calculated, and the attitude of the moving axis with respect to the next measurement is calculated. (S6 to S11)

그리고, 다음 측정점이 마지막 측정점인 경우 다음 측정영역에 대한 탐침봉의 자세를 계산한다. 상기 다음 측정영역이 마지막 측정영역인 경우 종료하고, 탐침봉 자세 및 이동축 자세를 저장한 후 측정경로를 생성한다.(S12~S15)And, if the next measuring point is the last measuring point, the attitude of the probe rod for the next measuring area is calculated. If the next measurement area is the last measurement area, the process is terminated and the measurement path is generated after storing the probe rod posture and the moving axis posture.

도 6은 본 발명의 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법에 의해 블레이드면을 측정하는 상태를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a state of measuring the blade surface by the CMM measuring path generation method for the impeller measurement of the present invention.

생성된 CMM 측정경로에 의해 현재 측정영역의 자세에 관한 값을 기준으로 도 6의 a)의 탐침봉(30)을 도 6의 b)와 같이 α각도로 회전시킴과 동시에 β각도로 틸팅시켜 탐침봉(30)의 자세를 제어한다. Based on the generated CMM measurement path, the probe rod 30 of FIG. 6A is rotated at an α angle as shown in b) of FIG. 6 and tilted at an β angle as shown in b) of FIG. 6. 30) to control the posture.

그리고, 현재 측정영역에 포함된 측정점의 이동축에 관한 자세의 값을 기준 으로 상기 이동축을 이동시켜, 상기 탐침봉(30)을 측정점(P1)으로 접근시켜 도 6의 c)와 같이 측정점(P1)을 측정한다.Then, the moving shaft is moved based on the posture value of the moving axis of the measuring point included in the current measuring area, and the probe rod 30 approaches the measuring point P 1 to measure the measuring point P as shown in FIG. 1 ) Measure.

그리고, 다음 측정점(P2)을 측정하기 위해 상기 이동축을 미리 생성한 상기 이동축의 자세에 관한 정보를 기반으로 이동시켜, 상기 탐침봉을 다음 측정점(P2)로 접근시켜 측정함으로써, 종래와 달리 임펠러의 측정을 자동화할 수 있어, 정확성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 측정시간을 크게 단축시킬 수 있다.In order to measure the next measuring point P 2 , the moving shaft is moved based on information about a posture of the moving shaft previously generated, and the probe is approached to the next measuring point P 2 to measure the impeller, unlike in the related art. Can be automated, which not only increases the accuracy but also significantly reduces the measurement time.

한편, CMM의 이동축은 본 발명이 속하는 당업자가 용이하게 실시 및 이해할 수 있으므로, 상세한 설명 및 도면은 생략하였다.On the other hand, the movement axis of the CMM can be easily implemented and understood by those skilled in the art, detailed description and drawings have been omitted.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 임펠러측정을 위한 CMM 측정경로생성방법은, 임펠러의 블레이드면을 탐침봉의 접근방향이 동일한 측정영역으로 분할하여 측정함하고, 이에 따라, 동일한 측정영역은 상기 탐침봉의 자세를 변환시키지 않은 상태에서 상기 3축의 이동축만 이동시켜 측정할 수 있어 측정시간이 대폭 단축되는 효과가 있다.As described above, in the CMM measuring path generation method for measuring the impeller of the present invention, the blade surface of the impeller is measured by dividing the probe rod into the same measuring direction as the approach direction of the probe rod. Since the postures are not changed, only the moving axes of the three axes can be moved and measured, thereby greatly reducing the measurement time.

Claims (2)

3개의 이동축과, 2축의 탐침봉으로 구성된 삼차원좌표측정기(CMM)을 이용하여 임펠러의 블레이드면을 측정하는 방법에 있어서,In the method for measuring the blade surface of the impeller by using a three-dimensional coordinate measuring machine (CMM) consisting of three moving shafts, two axis probe rod, 측정 블레이드면상의 측정점에 대한 룰드라인을 상기 탐침봉의 접근시 인접한 블레이드면과 충돌하지 않는 측정영역으로 분할하고, 분할된 상기 측정영역에 대한 상기 탐침봉의 자세 및 상기 이동축의 자세를 계산하여 CMM의 측정경로를 생성하고,The ruled line for the measuring point on the measuring blade surface is divided into measuring regions which do not collide with adjacent blade surfaces when the probe is approaching, and the attitude of the probe rod and the moving axis of the CMM are calculated by calculating the attitude of the CMM. Create a measurement path, 상기 측정영역의 분할은 측정 블레이드 및 인접한 블레이드의 쉬라우드곡선과 허브곡선을 투영하여 충돌이 일어나지 않는 측정각도를 산출한 후, 상기 측정각도로부터 각 룰드라인을 XY평면에 투영하여 측정영역을 분할하는 것을 특징으로 하는 임펠러측정을 위한 삼차원좌표측정기 측정경로생성방법.The measurement area is divided by measuring the shroud curves and hub curves of the measurement blades and adjacent blades to calculate a measurement angle at which collision does not occur, and then divide the measurement area by projecting each rule line on the XY plane from the measurement angle. Method for generating a three-dimensional coordinate measuring path for the impeller measurement, characterized in that. 삭제delete
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