KR102641382B1 - Form error compensation apparatus for machining using on-machine measurement and method threreof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 기상 측정을 통한 형상오차 보정 장치는, 대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신하는 데이터수신 모듈; 상기 대상물에 대하여 상기 목표 형상 및 가공 조건에 기초하여 가공 경로를 생성하는 가공경로생성 모듈; 상기 가공경로에 따라 상기 대상물의 형상을 가공하는 가공 모듈; 상기 가공 모듈에 의한 형상 가공 전, 형상 가공 중, 및 형상 가공 후 중 적어도 하나 이상의 시점에서 상기 대상물에 대하여 형상의 기상 측정(on-machine measurement: OMM)을 수행하는 기상 측정 모듈; 및 상기 기상 측정 모듈에서 획득한 형상 측정 데이터에 기초하여 상기 대상물에 대한 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 생성된 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 가공 보정 경로를 생성하는 형상오차 보정 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 항공 부품과 같은 대면적 가공시에 보다 효율적이고 정확한 형상오차 보정을 위한 가공조건 선정 및 가공 경로 생성이 가능하도록 하여 자율 가공시스템을 구축 가능하게 하는 형상오차 보정 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다. A shape error correction device through meteorological measurement according to an embodiment of the present invention includes a data reception module that receives data on the target shape and processing conditions of an object; a machining path creation module that generates a machining path for the object based on the target shape and machining conditions; a processing module that processes the shape of the object according to the processing path; an on-machine measurement module that performs on-machine measurement (OMM) of the shape of the object at least one of before, during, and after shape processing by the processing module; and establishing a shape error model from the target shape for the object based on the shape measurement data acquired from the weather measurement module and applying the shape error model to the generated machining path to process the shape of the object. It may include a shape error correction module that generates a correction path.
According to an embodiment of the present invention, a shape error correction device that enables the construction of an autonomous machining system by enabling selection of processing conditions and creation of a machining path for more efficient and accurate shape error correction when processing large areas such as aircraft parts, and We can provide that method.

Description

기상 측정을 활용한 형상 오차 보정 장치 및 그 방법{FORM ERROR COMPENSATION APPARATUS FOR MACHINING USING ON-MACHINE MEASUREMENT AND METHOD THREREOF}Shape error correction device and method using meteorological measurement {FORM ERROR COMPENSATION APPARATUS FOR MACHINING USING ON-MACHINE MEASUREMENT AND METHOD THREREOF}

본 발명은 기상측정을 사용하는 가공을 위한 형상오차보정 장치 및 그 관련 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난삭재 및 가공변형성 소재로 이루어진 가공 대상물에 대하여 출력 또는 선가공 후에 목표 형상으로부터의 가공 오차를 기상 측정(On-machine measurement)에 의해 점검하여 형상오차 보정 모델을 생성하고 이에 기초하여 보정 가공 경로를 생성하여 가공 대상물의 형상오차를 보정가공하는 형상오차보정 장치 및 그 형상오차보정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a shape error correction device and related method for machining using meteorological measurements, and more specifically, to a machining error from the target shape after printing or pre-processing for a machining object made of difficult-to-cut materials and machining-deformable materials. About the shape error correction device and its shape error correction method that checks the shape error by on-machine measurement, creates a shape error correction model, and creates a correction machining path based on this to correct the shape error of the processed object. will be.

기상측정(OMM: On-Machine Measurement)은 CNC 공작기계에서 공구 대신 접촉식 또는 비접촉식 측정장치를 부착하여 공작기계에서 가공과 측정 작업을 동시에 수행할 수 있는 방법으로 가공 대상물을 이동하지 않고 가공 과정 중 측정작업을 수행할 수 있어 이를 자율가공시스템에 적용하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. On-Machine Measurement (OMM) is a method of simultaneously performing processing and measurement on a CNC machine tool by attaching a contact or non-contact measuring device instead of a tool. Since it can perform measurement tasks, various studies are being conducted to apply it to autonomous processing systems.

티타늄 합금과 같은 재료는 내열성으로 인해 높은 절삭열이 발생하여 공구 마모가 높아 대표적인 난삭재 중 하나로서 이러한 절삭열은 가공물의 변형을 야기하며 특히 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 가공에서 이러한 영향이 더욱 커진다. 소재의 그러한 변형이 부품의 최종 치수정밀도와 품질에 큰 영향을 미치기 때문이다. 따라서, 가공 과정 중 다양한 동적 변형에 기인한 형상오차를 해결하여 치수정밀도 확보와 품질 향상을 위해 형상오차를 보정하기 위한 방법이 필요하다. Materials such as titanium alloys are one of the representative difficult-to-cut materials as they generate high cutting heat due to heat resistance, resulting in high tool wear. This cutting heat causes deformation of the workpiece, and this effect is especially noticeable in the machining of thin-wall shapes. It gets bigger. This is because such deformation of the material has a significant impact on the final dimensional accuracy and quality of the part. Therefore, a method for correcting shape errors due to various dynamic deformations during the processing process is needed to secure dimensional accuracy and improve quality.

이러한 문제점을 해결하기 위해 한국특허 제20-234560호에서는 측정 체적 내에서 스타일러스 프로브를 이동시킬 수 있는 이동 유닛을 구비한　측정 기계의 동적변형에 기인하는 오차의 보상을 위한 캘리브레이션하는 방법을 개시하고 있다. 이러한 기술에서는 오차 보상을 위해 캘리브레이션하는 방법은, 동적 변형을 생성할 수 있는 이동 사이클을 수행하도록 이동 유닛을 제어하고, 이동 사이클 동안 상기 입력량 및 출력량의 복수의 샘플을 수집하며 그 샘플들을 형상오차 모델을 정의하기 위한 식별 알고리즘에 공급하는 단계를 포함하도록 구성되고, 상기 이동 사이클은, 프로브의 유지 플랜지에 대한 스타일러스의 팁의 변위 범위보다 작은 진폭과 상기 측정 기계의 사용에 대한 동적 조건을 나타내는 주파수 스펙트럼을 갖는 운동 법칙을 이용하여, 프로브의 스타일러스의 팁을 고정되게 유지하면서 수행되도록 하는 구성을 개시하고 있다. To solve this problem, Korean Patent No. 20-234560 discloses a method of calibrating to compensate for errors caused by dynamic deformation of a measuring machine equipped with a moving unit capable of moving the stylus probe within the measurement volume. . In this technology, the method of calibrating for error compensation is to control a mobile unit to perform a movement cycle that can generate dynamic deformation, collect a plurality of samples of the input quantity and output quantity during the movement cycle, and use the samples as a shape error model. and feeding into an identification algorithm for defining a frequency spectrum, wherein the movement cycle has an amplitude smaller than the range of displacement of the tip of the stylus with respect to the retaining flange of the probe, and which represents the dynamic conditions for the use of the measuring instrument. A configuration is disclosed that allows the method to be performed while keeping the tip of the stylus of the probe fixed, using a motion law having .

그러나, 항공부품과 같은 대면적 가공 시에 형상오차 모델링에 적절하지 않으며 이동 유닛의 이동 사이클 동안 입력량과 출력량의 복수의 샘플을 수집하고 이를 식별 알고리즘에 공급해야 하는 등 형상오차 모델링이 복잡하고 비효율적이라는 문제점이 있다. 특히 티타늄 합금과 같은 소재는 고부가가치 소재로 소재의 가격이 고가이기 때문에 가공현장의 생산성 및 품질경쟁력 확보를 위해 변형을 개선하는 것에 대한 연구가 필요하다.However, it is not appropriate for shape error modeling when processing large areas such as aircraft parts, and shape error modeling is complicated and inefficient, as multiple samples of input and output amounts must be collected during the movement cycle of the mobile unit and supplied to the identification algorithm. There is a problem. In particular, materials such as titanium alloy are high value-added materials and are expensive, so research on improving deformation is necessary to secure productivity and quality competitiveness at the processing site.

[선행문헌][Prior literature]

(특허문헌 1) KR 20-234560 B (Patent Document 1) KR 20-234560 B

상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기계 상 측정 데이터를 활용하여 형상오차를 보다 자동 보정함으로서 품질 및 전체 공정 시간을 단축하는 형상오차 보정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a shape error correction device and method that reduces quality and overall process time by more automatically correcting shape errors using on-machine measurement data.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 항공부품과 같은 대면적 가공시에 보다 효율적이고 정확한 형상오차 보정을 위한 가공조건 선정 및 가공 경로 생성이 가능하도록 하여 자율 가공시스템을 구축 가능하게 하는 형상오차 보정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. In addition, the technical problem that the present invention aims to achieve is shape error correction that makes it possible to build an autonomous processing system by enabling selection of processing conditions and creation of a machining path for more efficient and accurate shape error correction when processing large areas such as aircraft parts. To provide a device and method.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대상물의 가공 조건 및 가공 경로에 따른 가공 오차를 터치프로브 기반의 기상 측정을 활용하여 효과적으로 자동 모델링하여 효율적으로 보정가공이 가능하도록 하는 형상오차 보정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is a shape error correction device and method that enables efficient correction processing by effectively and automatically modeling processing errors according to the processing conditions and processing path of the object using touch probe-based weather measurement. is to provide.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

종래기술의 문제점을 해결하고 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 기상 측정을 통한 형상오차 보정 장치는, In order to solve the problems of the prior art and achieve the above technical problem, a shape error correction device through meteorological measurement according to an embodiment of the present invention,

대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신하는 데이터수신 모듈; A data reception module that receives data regarding the target shape and processing conditions of the object;

상기 대상물에 대하여 상기 목표 형상 및 가공 조건에 기초하여 가공 경로를 생성하는 가공경로생성 모듈;a machining path creation module that generates a machining path for the object based on the target shape and machining conditions;

상기 가공경로에 따라 상기 대상물의 형상을 가공하는 가공 모듈;a processing module that processes the shape of the object according to the processing path;

상기 가공 모듈에 의한 형상 가공 전, 형상 가공 중, 및 형상 가공 후 중 적어도 하나 이상의 시점에서 상기 대상물에 대하여 형상의 기상 측정(on-machine measurement: OMM)을 수행하는 기상 측정 모듈; 및an on-machine measurement module that performs on-machine measurement (OMM) of the shape of the object at least one of before, during, and after shape processing by the processing module; and

상기 기상 측정 모듈에서 획득한 형상 측정 데이터에 기초하여 상기 대상물에 대한 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 생성된 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 가공 보정 경로를 생성하는 형상오차보정 모듈을 포함할 수 있다. Establish a shape error model from the target shape for the object based on the shape measurement data acquired from the weather measurement module, and apply the shape error model to the generated machining path to correct machining for the shape of the machining object. It may include a shape error correction module that creates a path.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 형상오차보정 모듈은, 상기 기상 측정에 의해 획득된 상기 대상물의 현재 형상에 대하여 복수의 구간을 설정하고 상기 복수의 구간 및 그 각 구간의 측정 포인트를 통해 상기 현재 형상의 상기 목표 형상에 대한 형상오차 모델의 계수를 설정할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the shape error correction module sets a plurality of sections for the current shape of the object obtained by the meteorological measurement and uses the plurality of sections and measurement points of each section to determine the shape error correction module. The coefficient of the shape error model for the target shape of the current shape can be set.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 형상오차보정 모듈은, 보간(interpolation) 수학 모델을 사용하여 상기 복수의 구간에 대한 형상오차 모델을 생성할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the shape error correction module may generate a shape error model for the plurality of sections using an interpolation mathematical model.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 가공 모듈은, 상기 형상오차보정 모듈이 상기 가공 보정 경로 생성시 상기 가공 보정 경로를 수신하여 상기 가공 보정 경로에 따라 보정 가공하도록 더 이루어지고,According to one embodiment of the present invention, the machining module is further configured to receive the machining correction path when the shape error correction module generates the machining correction path and perform correction processing according to the machining correction path,

상기 기상 측정 모듈의 기상 측정, 상기 형상오차보정 모듈의 가공 보정 경로 생성, 및 상기 가공 모듈의 보정 가공은 순차적으로 자동 수행될 수 있다. Weather measurement of the weather measurement module, generation of a machining correction path of the shape error correction module, and correction machining of the machining module may be automatically performed sequentially.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기상 측정 모듈은, 상기 보정 가공된 대상물의 형상에 대하여 제2 기상 측정을 수행하고 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내에 만족하는지 결정하도록 더 이루어지며, According to one embodiment of the present invention, the weather measurement module is further configured to perform a second weather measurement on the shape of the corrected object and determine whether it satisfies the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape,

상기 형상오차보정 모듈은, 상기 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내를 만족하지 않는다고 결정된 경우, 상기 기상 측정 모듈에서 획득한 보정 가공 후 형상 데이터에 기초하여 상기 대상물에 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 생성된 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 제2 가공 보정 경로를 생성하도록 더 이루어질 수 있다. When the shape error correction module determines that the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape is not satisfied, the shape error correction module provides a shape from the target shape to the object based on shape data after correction processing obtained from the weather measurement module. It may be further performed to generate a second machining correction path for the shape of the machining object by establishing an error model and applying the shape error model to the generated machining path.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기상 측정(On-Machine Measurement: OMM)을 통한 형상오차 보정 방법은, In order to achieve the above technical problem, the shape error correction method through on-machine measurement (OMM) according to another embodiment of the present invention is,

대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신하는 데이터 수신 단계;A data receiving step of receiving data regarding the target shape and processing conditions of the object;

상기 대상물에 대하여 상기 목표 형상 및 가공 조건에 기초하여 가공 경로를 생성하는 가공경로 생성 단계;A machining path creation step of generating a machining path for the object based on the target shape and machining conditions;

상기 가공경로에 따라 상기 대상물의 형상을 가공하는 제1 가공 단계;A first processing step of processing the shape of the object according to the processing path;

상기 대상물에 대한 형상 가공 전, 형상 가공 중, 및 형상 가공 후 중 적어도 하나 이상의 시점에서 상기 대상물에 대하여 형상의 3차원 기상 측정(on-machine measurement: OMM)을 수행하는 기상 측정 단계; 및A vapor measurement step of performing three-dimensional on-machine measurement (OMM) of the shape of the object at least one of before, during, and after shape processing of the object; and

상기 기상 측정 단계에서 획득한 상기 대상물의 형상 측정 데이터에 기초하여 상기 대상물에 대한 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 가공 보정 경로를 생성하는 형상오차보정 단계를 포함할 수 있다. Establish a shape error model from the target shape for the object based on the shape measurement data of the object obtained in the weather measurement step and apply the shape error model to the processing path to process the shape of the object. It may include a shape error correction step of generating a correction path.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 형상오차보정 단계는, 상기 기상 측정에 의해 획득된 상기 대상물의 현재 형상에 대하여 복수의 구간을 설정하고 상기 복수의 구간 및 그 각 구간의 측정 포인트를 통해 상기 현재 형상의 상기 목표 형상에 대한 형상오차 모델의 계수를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the shape error correction step sets a plurality of sections for the current shape of the object obtained by the meteorological measurement and uses the plurality of sections and measurement points of each section to determine the shape error correction step. It may include setting coefficients of a shape error model for the target shape of the current shape.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 형상오차보정 단계는, 보간(linear interpolation) 수학 모델을 사용하여 상기 복수의 구간에 대한 형상오차 모델을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the shape error correction step may further include generating a shape error model for the plurality of sections using a linear interpolation mathematical model.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 생성된 가공 보정 경로에 따라 상기 가공 대상물의 형상을 보정 가공하는 보정가공 단계를 더 포함하고, 상기 기상측정 단계, 형상오차보정 단계, 및 보정가공 단계는 순차적으로 자동 수행될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, it further includes a correction machining step of correcting the shape of the processing object according to the generated machining correction path, and the meteorological measurement step, shape error correction step, and correction processing step are sequentially performed. It can be performed automatically.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 보정가공 단계 후에, 상기 보정 가공된 대상물의 형상에 대하여 제2 기상 측정을 수행하여 보정가공 후 형상 데이터를 획득하고, 이에 기초하여 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내에 만족하는지 결정하는 추가 기상 측정 단계, 및 According to one embodiment of the present invention, after the correction processing step, a second vapor measurement is performed on the shape of the correction processed object to obtain shape data after correction processing, and the required size of the final shape is predetermined based on this. an additional meteorological measurement step to determine if the precision is within tolerance, and

상기 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내를 만족한다고 결정된 경우, 가공을 종료하고, 상기 미리정해진 최종 형상의 요구치수 정밀도 오차범위 내를 만족하지 않는다고 결정된 경우, 상기 보정 가공 후 형상 데이터에 기초하여 상기 대상물에 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 생성된 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 제2 가공 보정 경로를 생성하는 제2 형상오차보정 단계를 더 포함할 수 있다.If it is determined that it satisfies the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape, processing is terminated, and if it is determined that it does not satisfy the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape, it is based on the shape data after the correction processing. A second shape error correction step of establishing a shape error model from the target shape on the object and applying the shape error model to the generated machining path to generate a second machining correction path for the shape of the machining object. More may be included.

본 발명의 실시예에 따르면, 기계 상 측정 데이터를 활용하여 형상오차를 보다 자동 보정함으로서 품질 및 전체 공정 시간을 단축할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, quality and overall process time can be reduced by more automatically correcting shape errors using on-machine measurement data.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 항공부품과 같은 대면적 가공시에 보다 효율적이고 정확한 형상오차 보정을 위한 가공조건 선정 및 가공 경로 생성이 가능하도록 하여 자율 가공시스템을 구축 가능하게 하는 형상오차 보정 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, shape error correction makes it possible to build an autonomous processing system by enabling selection of processing conditions and creation of a machining path for more efficient and accurate shape error correction when processing large areas such as aircraft parts. A device and method may be provided.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 난삭재로 이루어진 얇은 벽(Thin-wall) 형태의 대상물의 가공 조건 및 가공 경로에 따른 가공 오차를 터치프로브 기반의 기상 측정을 활용하여 효과적으로 자동 모델링하여 효율적으로 보정가공이 가능하도록 하는 형상오차 보정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the machining conditions and machining errors according to the machining path of a thin-walled object made of difficult-to-cut materials are effectively and automatically modeled using touch probe-based meteorological measurements to efficiently The object is to provide a shape error correction device and method that enables correction processing.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 기상 측정을 통한 형상오차 보정 장치의 구성 블록도를 도시한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상측정(OMM) 측정점들 위에 놓인 임의의 형태의 예시를 도시한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 얇은 벽(thin-wall) 형상의 기상측정 측점점들의 예시를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공 보정 툴 경로 생성 과정의 예시를 도시한다
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 측정을 통한 형상오차 보정 방법의 흐름도를 도시한다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용한 가공 방법의 전체 흐름도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용한 가공 방법에서 우측 가공과 좌측 가공을 포함하는 가공 공정의 순서를 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용하여 얇은 벽 형상의 대상물 좌측의 가공 보정을 수행하기 전과 후의 형상오차의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용하여 얇은 벽 형상의 대상물 우측의 가공 보정을 수행하기 전과 후의 형상오차의 예시를 나타낸 그래프이다. Figure 1 shows a block diagram of a shape error correction device through meteorological measurement according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an example of an arbitrary shape placed over meteorological measurement (OMM) measurement points according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows an example of thin-wall shaped meteorological measurement points according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows an example of a machining correction tool path creation process according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a flowchart of a shape error correction method through meteorological measurement according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows an overall flowchart of a processing method applying the shape error correction method according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a photograph showing the sequence of machining processes including right-hand machining and left-hand machining in a machining method applying the shape error correction method according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a graph showing an example of shape error before and after performing processing correction on the left side of a thin-walled object by applying the shape error correction method according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a graph showing an example of shape error before and after performing processing correction on the right side of a thin-walled object by applying the shape error correction method according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명에서 Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary. In the present invention

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치를 설명한다.Hereinafter, a additive manufacturing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 기상 측정을 통한 형상오차 보정 장치(100)의 구성을 나타내는 블록도를 도시한다. 본 발명의 일실시예에 따른 기상측정을 통한 형상오차 보정 장치(100), 데이터 수신 모듈(110), 가공경로 생성 모듈(120), 가공 모듈(130), 기상측정 모듈(140), 형상오차 보정 모듈(150)을 포함한다. 상기 형상오차 보정 장치(100)는 상기 모듈들 중 적어도 하나 이상 또는 모든 모듈을 제어하는 제어 모듈(160)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상오차 보정 장치에서는 상기 제어 모듈(160)의 프로세서가 가공경로 생성 모듈 및 형상오차 보정 모듈 중 적어도 하나 이상의 모듈을 포함하거나 또는 그에 대응하는 기능을 수행하도록 구성될 수도 있다. Figure 1 shows a block diagram showing the configuration of a shape error correction device 100 through meteorological measurement according to an embodiment of the present invention. Shape error correction device 100, data reception module 110, processing path creation module 120, processing module 130, weather measurement module 140, shape error through weather measurement according to an embodiment of the present invention. Includes a correction module 150. The shape error correction device 100 may further include a control module 160 that controls at least one or all of the modules. In the shape error correction device according to another embodiment of the present invention, the processor of the control module 160 may include at least one module of a processing path creation module and a shape error correction module or may be configured to perform a function corresponding thereto. there is.

상기 데이터 수신 모듈(110)은, 미리정해진 가공의 대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신할 수 있다. 상기 데이터 수신 모듈(110)은 이와 같이 수신한 데이터를 기록하는 내부 데이터베이스(미도시)에 연결될 수도 있다. 상기 데이터 수신 모듈(110)은 자율 (또는 자동) 제조 공정 시스템 서버로부터 상기 대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신할 수 있으며, 상기 자율 (또는 자동) 제조 공정 시스템 서버에서 상기 대상물의 가공 조건 또는 목표형상이 수정될 필요가 있는 경우 수정 데이터를 수신하여 형상오차 보정 장치(100)를 갱신할 수 있다. The data receiving module 110 may receive data regarding the target shape and processing conditions of a predetermined object to be processed. The data receiving module 110 may be connected to an internal database (not shown) that records the data received in this way. The data receiving module 110 may receive data about the target shape and processing conditions of the object from the autonomous (or automatic) manufacturing process system server, and process the object in the autonomous (or automatic) manufacturing process system server. If the condition or target shape needs to be corrected, the shape error correction device 100 can be updated by receiving correction data.

상기 가공경로 생성 모듈(120)은, 상기 미리정해진 대상물에 대하여 상기 목표 형상 및 가공 조건에 기초하여 가공 경로를 생성할 수 있다. 상기 미리정해진 대상물은 예를 들어 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 대상물일 수도 있다. 상기 미리정해진 대상물은 항공기 조립 공정에 사용되는 부품일 수도 있다. 상기 미리정해진 대상물은 가공변형성이 높은 티타늄 합금으로 이루어진 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 대상물일 수도 있다. 상기 미리정해진 대상물은 정밀 가공이 필요한 부품 일 수도 있다. The machining path creation module 120 may generate a machining path for the predetermined object based on the target shape and machining conditions. For example, the predetermined object may be a thin-wall shaped object. The predetermined object may be a part used in an aircraft assembly process. The predetermined object may be a thin-wall object made of titanium alloy with high processing deformability. The predetermined object may be a part that requires precision processing.

상기 가공 모듈(130)은, 상기 가공경로 생성 모듈(120)에서 생성되거나 또는 외부에서 입력된 상기 가공경로에 따라 상기 대상물의 형상을 입력된 목표 형상으로 가공할 수 있다. 상기 가공은 예를 들어, 절삭 가공일 수 있다. 상기 가공 경로는 예를 들어, 얇은 벽 형상을 위한 절삭 가공 경로일 수도 있다. The machining module 130 may process the shape of the object into the input target shape according to the machining path generated in the machining path creation module 120 or input from the outside. The processing may be, for example, cutting processing. The machining path may be, for example, a cutting machining path for thin-walled geometries.

상기 기상측정 모듈(140)은, 상기 가공 모듈에 의한 형상 가공 전, 형상 가공 중, 및 형상 가공 후 중 적어도 하나 이상의 시점에서 상기 대상물에 대하여 형상의 2차원 및/또는 3차원 기상 측정(on-machine measurement: OMM)을 수행할 수 있다. The weather measurement module 140 performs two-dimensional and/or three-dimensional weather measurement (on- machine measurement (OMM) can be performed.

상기 형상오차 보정 모듈(150)은, 상기 기상 측정 모듈에서 획득한 형상 데이터에 기초하여 상기 대상물에 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 보정 모델을 수립하고 상기 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 가공 보정 경로를 생성할 수 있다. 상기 형상오차 보정 모듈(150)은, 상기 형상오차 모델 수립시 보간(interpolation) 수학 모델을 사용하여 형상오차 모델을 수립할 수 있다.The shape error correction module 150 establishes a shape error correction model from the target shape to the object based on shape data acquired from the weather measurement module and applies the shape error model to the processing path to process the object. A machining compensation path for the shape of the object can be created. The shape error correction module 150 may establish the shape error model using an interpolation mathematical model when establishing the shape error model.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상측정(OMM) 측정점들 위에 놓인 임의의 형태의 예시를 도시한다. 상기 기상측정 모듈(140)은 예컨대 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 대상물의 경우 도 2와 같이 형상 측정에 필요한 좌표 및 측정점들(예를 들어, P1, P2)을 정의할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 3차원 형상의 대상물의 기상 측정의 경우, 추가적인 좌표 즉, 3차원 좌표 및 측정점들이 정의될 수도 있다. 본 발명의 또다른 실시예에서, 이러한 형상 측정에 필요한 좌표 및 측정점들은 상기 형상오차 보정 모듈(150)에서 지정될 수도 있다. Figure 2 shows an example of an arbitrary shape placed over meteorological measurement (OMM) measurement points according to an embodiment of the present invention. For example, in the case of a thin-wall shaped object, the weather measurement module 140 may define coordinates and measurement points (eg, P1, P2) required for shape measurement as shown in FIG. 2. According to another embodiment of the present invention, in the case of meteorological measurement of a three-dimensional object, additional coordinates, that is, three-dimensional coordinates and measurement points, may be defined. In another embodiment of the present invention, the coordinates and measurement points required for such shape measurement may be designated in the shape error correction module 150.

상기 형상오차 보정 모듈(150)은, 예컨대 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 대상물의 경우 직사각형 가공면을 터치프로부 접촉을 통해 측정하기 때문에 1차원에서의 일반적인 선형보간법(linear interpolation)을 2차원으로 확장한 이중선형 보간법(Bi-linear interpolation) 수학 모델을 활용하여 형상오차 모델을 수립할 수 있다. 또한, 예컨대, 3차원 대상물의 경우 이러한 선형보간법을 3차원으로 확장한 3차 보간법(Cubic interpolation) 수학 모델을 활용하여 형상오차 모델을 수립할 수도 있다. For example, in the case of a thin-wall shaped object, the shape error correction module 150 measures the rectangular processing surface through contact with the touch probe, so it converts the general linear interpolation method in one dimension into two dimensions. A shape error model can be established by using the expanded bi-linear interpolation mathematical model. In addition, for example, in the case of a three-dimensional object, a shape error model can be established using a cubic interpolation mathematical model that extends this linear interpolation method to three dimensions.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 얇은 벽 형상의 대상물에 대한 기상측정 측정점 및 구간들의 예시를 도시한다. 도 3의 예에서는 상기 대상물의 얇은 벽 형상 측정에 필요한 좌표를 지정하고 각 좌표의 교차되는 지점을 기준으로 임의의 구간(Section)을 9개로 나누어 구분하였으며 구간정의 행렬 S는 다음 식(1)과 같이 정의된다. 여기서, S[i,All]은 행렬 S의 i-행 모든 열 성분을 의미하고, 은 n번째 포인트(Pn)의 x와 z 위치를 의미한다. Figure 3 shows an example of meteorological measurement measurement points and sections for a thin-walled object according to an embodiment of the present invention. In the example of FIG. 3, the coordinates required to measure the thin wall shape of the object were specified, and an arbitrary section was divided into 9 sections based on the intersection of each coordinate, and the section definition matrix S was expressed as the following equation (1) are defined together. Here, S[i,All] refers to all column elements of i-row of matrix S, means the x and z positions of the nth point (Pn).

위에서 구분한 구간 Section 1에서의 형상오차를 추정하는 이중선형보간 모델 는 식 (2)와 같이 설정한다.Bilinear interpolation model that estimates the shape error in Section 1 of the section divided above is set as in equation (2).

여기서, 는 j-번째 section의 y방향 형상오차를 의미하고, 은 j-번 째 section의 Bi-linear polynomial의 n번째 계수를 의미한다. 은 k 번째 포인트(pk)의 x와 z 위치를 의미한다. 구간 Section. 1을 정의하는 포인트(P1, P2, P5, P6)에서의 형상오차는 다음과 같이 표현할 수 있다.here, means the y-direction shape error of the j-th section, means the nth coefficient of the bi-linear polynomial of the j-th section. means the x and z positions of the kth point (pk). Section Section. The shape error at the points (P1, P2, P5, P6) defining 1 can be expressed as follows.

계수 연산을 위해 선형방정식 형태로 식 (4)와 같이 정리할 수 있다. For coefficient calculation, it can be organized as equation (4) in the form of a linear equation.

구간 Section 1의 형상오차 추정모델의 미지수인 계수에 대해 행렬연산을 통해 식 (5)와 통해 도출하고, 동일한 방법으로 구간 Section 2~9의 계수를 도출하면 식 (6)과 같은 형상오차 추정을 위한 계수 행렬이 계산될 수 있다. If the unknown coefficients of the shape error estimation model of section Section 1 are derived from equation (5) through matrix operations, and the coefficients of section sections 2 to 9 are derived using the same method, the shape error estimate as in equation (6) can be obtained. A coefficient matrix for can be calculated.

이상과 같은 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 대상물의 가공 정삭(finish cut) 전 이중선형보간 모델을 적용하여 수립한 형상오차 추정 모델은 전체 형상오차를 반영한 보정 경로, 즉 보정 툴 경로 생성에 적용할 수 있다. The shape error estimation model established by applying the double linear interpolation model before finishing cutting the thin-wall shaped object as described above is applied to generate a correction path that reflects the entire shape error, that is, a correction tool path. can do.

도 4는 상기와 같은 형상오차 추정 모델을 반영하여 생성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공 보정 툴 경로 생성 과정(400)의 예시를 도시한다.Figure 4 shows an example of a machining correction tool path generation process 400 according to an embodiment of the present invention, which is generated by reflecting the shape error estimation model described above.

도 4에서 좌측 박스 내의 x, y, z 좌표 정보는 가공경로 생성 모듈(120)에서 생성된 상기 대상물의 원 가공 경로(S410)를 나타낸다. 이러한 가공 경로는 기상측정 모듈(140) 상에서 대상물의 기상 측정을 통해 형상오차 보정 계수 및/또는 형상오차 모델이 수립(S420)되고, 이러한 형상오차 모델 계수 및/또는 모델을 상기 원 가공 경로에 적용하여 가공보정 경로를 생성(S430) 할 수 있다. 도 4에서 우측 박스 내의 x, y, z 좌표 정보는 도 1의 형상오차 보정 모듈(150)에서 생성된 상기 대상물의 가공보정 경로(S430), 즉 가공 보정 툴 경로에 관한 정보를 나타낸다. In FIG. 4 , the x, y, and z coordinate information in the left box represents the original processing path (S410) of the object created in the processing path creation module 120. For this processing path, shape error correction coefficients and/or shape error models are established (S420) through meteorological measurements of the object on the weather measurement module 140, and these shape error model coefficients and/or models are applied to the original processing path. You can create a machining compensation path (S430). In FIG. 4, the x, y, and z coordinate information in the right box represents information about the machining correction path (S430) of the object generated in the shape error correction module 150 of FIG. 1, that is, the machining correction tool path.

도 5는, 도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 형상오차 보정 장치(100)를 사용하여 수행할 수 있는 기상 측정(On-Machine Measurement: OMM)을 통한 형상오차 보정 방법의 흐름도를 도시한다. 이러한 방법은 이에 대한 일련의 지시들 또는 알고리즘이 저장된 프로그램 또는 수동 입력에 따라 수행될 수 있다. 상기 프로그램은 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장되거나 형상오차 보정 장치(100) 또는 형상오차 보정 장치(100)를 제어하는 자율 제조 시스템(미도시)에 저장될 수도 있다. 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 형상오차 보정 방법은 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다.FIG. 5 shows a flowchart of a shape error correction method through On-Machine Measurement (OMM) that can be performed using the shape error correction device 100 according to an embodiment of the present invention in FIG. 1. . This method can be performed according to a program in which a series of instructions or algorithms are stored or manual input. The program may be stored in a non-transitory computer-readable storage medium or in the shape error correction device 100 or an autonomous manufacturing system (not shown) that controls the shape error correction device 100. The shape error correction method according to an embodiment of the present invention may include the following steps.

우선, 형상오차 보정 장치(100)는 대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신하고 (데이터 수신 단계: S510), 상기 대상물에 대하여 상기 목표 형상 및 가공 조건에 기초하여 가공 경로를 생성하며 (가공경로 생성 단계: S520), 상기 대상물은 상기 가공경로에 따라 그 형상이 가공된다 (제1 가공 단계: S530). 그 후, 예컨대 일정한 단위의 가공 공정이 완료되고 후속하는 미세 가공 공정이 작하기 전 (예컨대, 황삭(rough cut) 또는 중삭 공정이 완료되고 정삭(finish cut) 전단계)과 같이, 상기 대상물에 대한 형상 가공 전, 형상 가공 중, 및 형상 가공 후 중 적어도 하나 이상의 시점에서 상기 대상물에 대하여 형상의 3차원 기상 측정(on-machine measurement: OMM)을 수행하며 (기상 측정 단계: S540), 상기 기상 측정 단계에서 획득한 형상 측정 데이터에 기초하여 상기 대상물에 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 가공 보정 경로를 생성 (형상오차 보정 단계: S550) 할 수 있다. 상기 형상오차 모델 수립시 보간(interpolation) 수학 모델을 사용하여 형상오차 모델을 수립할 수 있다.First, the shape error correction device 100 receives data regarding the target shape and processing conditions of the object (data reception step: S510), and generates a processing path based on the target shape and processing conditions for the object ( Processing path creation step: S520), the object is processed into its shape according to the processing path (first processing step: S530). Thereafter, the shape of the object is formed, for example, after a certain unit of machining process is completed and before the subsequent micromachining process (e.g., after the rough cut or semi-machining process is completed and before the finish cut). Performing three-dimensional on-machine measurement (OMM) of the shape of the object at least one of before processing, during shape processing, and after shape processing (on-machine measurement step: S540), and the on-machine measurement step Establish a shape error model from the target shape to the object based on the shape measurement data obtained in and apply the shape error model to the machining path to generate a machining correction path for the shape of the machining object (shape error correction Step: S550) You can do it. When establishing the shape error model, the shape error model can be established using an interpolation mathematical model.

상기 가공 경로 생성 단계(S520)는, 예컨대 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 대상물의 경우 가공 경로 생성 모듈(120) 또는 기상측정 모듈(130)이 도 2와 같이 형상 측정에 필요한 좌표 및 측정점들(예를 들어, P1, P2)을 정의할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 3차원 형상의 대상물의 기상 측정의 경우, 추가적인 좌표 즉, 3차원 좌표 및 측정점들이 정의될 수도 있다. 본 발명의 또다른 실시예에서, 이러한 형상 측정에 필요한 좌표 및 측정점들은 데이터 수신 단계(S510)에서 지정될 수도 있다. 즉, 목표 형상이 입력되면, 가공 경로와 측정 경로(측정점)이 생성(지정)될 수 있다. In the processing path creation step (S520), for example, in the case of a thin-wall shaped object, the processing path creation module 120 or the weather measurement module 130 generates the coordinates and measurement points required for shape measurement as shown in FIG. 2. (For example, P1, P2) may be defined. According to another embodiment of the present invention, in the case of meteorological measurement of a three-dimensional object, additional coordinates, that is, three-dimensional coordinates and measurement points, may be defined. In another embodiment of the present invention, the coordinates and measurement points required for such shape measurement may be designated in the data reception step (S510). In other words, when the target shape is input, a machining path and a measurement path (measurement point) can be created (designated).

상기 형상오차 보정 단계(S550)에서는, 예컨대 얇은 벽(Thin-wall) 형상의 대상물의 경우 직사각형 가공면을 터치프로부 접촉을 통해 측정하기 때문에 1차원에서의 일반적인 선형보간법(linear interpolation)을 2차원으로 확장한 이중선형 보간법(Bi-linear interpolation) 수학 모델을 활용하여 형상오차 모델을 수립할 수 있다. 또한, 3차원 공간상으로 형상오차 또는 변형이 발생하는 대상물의 경우에는, 이러한 선형보간법을 3차원으로 확장한 삼선형보간법(Cubic interpolation) 수학 모델을 활용하여 형상오차 모델을 수립할 수도 있다. 대상물이 얇은 벽 형상인 경우, 이상에서 개시된 도 3 및 도 4와 관련된 형상오차 보정 과정에 대한 설명이 동일하게 적용되어 수행될 수 있다. In the shape error correction step (S550), for example, in the case of a thin-wall shaped object, the rectangular processing surface is measured through contact with the touch probe, so the general linear interpolation method in one dimension is converted to two dimension. A shape error model can be established by using the expanded bi-linear interpolation mathematical model. Additionally, in the case of an object in which shape error or deformation occurs in three-dimensional space, a shape error model can be established using a cubic interpolation mathematical model that extends this linear interpolation method to three dimensions. When the object has a thin-walled shape, the description of the shape error correction process related to FIGS. 3 and 4 disclosed above can be applied and performed in the same manner.

도 6은, 도 5의 본 발명의 일 실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용한 가공 방법의 전체 흐름도를 도시한다. FIG. 6 shows an overall flowchart of a processing method applying the shape error correction method according to an embodiment of the present invention of FIG. 5.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가공방법에서, 우선 대상물의 목표 형상에 대하여 기존 형상 모델링을 CAD데이터(S610)를 활용하여 가공조건 정보를 입력하여 원 가공 경로, 즉 가공 툴 경로를 생성할 수 있다 (S620). 이와 같은 가공 툴 경로 생성은 CAM(Computer-aid manufacturing)을 사용하여 자동화하여 수행할 수도 있으며, 다른 자율 제조 소프트웨어 및/또는 시스템을 사용하여 수행될 수도 있다. 상기 가공 툴 경로 생성(S620) 단계에서 추후 선가공 후에 형성오차를 측정하기 위한 기상 측정 좌표를 설정하고(S622) 측정 경로 또한 생성할 수 있다(S624). Referring to FIG. 6, in the processing method according to an embodiment of the present invention, first, existing shape modeling of the target shape of the object is used to input processing condition information using CAD data (S610) to create the original processing path, that is, the processing tool. A path can be created (S620). This machining tool path creation may be automated using computer-aided manufacturing (CAM), or may be performed using other autonomous manufacturing software and/or systems. In the machining tool path creation (S620) step, the gaseous measurement coordinates for measuring the formation error after pre-processing can be set (S622) and the measurement path can also be created (S624).

상기 생성된 가공 툴 경로에 따라 절삭공정 등의 가공 공정을 수행하고, 일정 단계의 공정이 완료된 후 (예컨대, 황삭(rough cut) 또는 중삭 공정이 완료된 후, 정삭(finish cut) 공정 전에)(S630), 기상측정(OMM)을 통해 선가공된 대상물 형상의 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 값을 획득할 수 있다 (S632). 이러한 형상오차 값을 사용하여 수학 모델(예컨데, 얇은 벽 형상의 대상물인 경우, 이중선형보간법(Bi-linear interpolation model)을 사용)을 활용하여 전체 형상의 추정 값을 도출하거나 형상오차 모델을 수립하여(S642), 상기 도 4와 같이 기존 가공 툴 경로에 형상오차 추정값 및/또는 형상오차 모델을 대입하여 가공 보정 툴 경로를 생성할 수 있다 (S640). 상기 일정 단계의 공정에 후속한 공정 (예컨대, 정삭 공정)에 상기 생성된 가공 보정 툴 경로를 적용하여 가공을 수행하고 대상물의 최종 형상에 대하여 요구 치수정밀도 오차범위를 만족하는지 기상측정을 통해 확인하여(S660) 오차범위 내에 있는 경우 해당 가공 공정(예컨대, 절삭공정)을 종료하고, 상기 오차범위 밖에 있는 경우 오차범위 내의 정밀도를 갖기 위해 보정 가공을 반복할 수 있다.A machining process such as a cutting process is performed according to the generated machining tool path, and after a certain stage of the process is completed (e.g., after the rough cut or semi-cut process is completed and before the finish cut process) (S630 ), the shape error value from the target shape of the pre-processed object shape can be obtained through meteorological measurement (OMM) (S632). These shape error values can be used to derive an estimate of the overall shape using a mathematical model (for example, in the case of a thin-walled object, use a bi-linear interpolation model) or to establish a shape error model. (S642), a machining correction tool path can be created by substituting the shape error estimate and/or the shape error model to the existing machining tool path as shown in FIG. 4 (S640). Processing is performed by applying the generated machining correction tool path to a process (e.g., finishing process) following the above-described certain stage of the process, and it is confirmed through meteorological measurement whether the required dimensional accuracy error range for the final shape of the object is satisfied. (S660) If it is within the error range, the corresponding machining process (eg, cutting process) is terminated, and if it is outside the error range, correction machining can be repeated to obtain precision within the error range.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용한 가공 방법을 적용하여 얇은 벽 형상의 대상물에 우측 가공과 좌측 가공을 포함하는 가공 공정을 수행하는 순서를 나타내는 사진을 도시한다. 도 7에서는 본 발명의 일실시예에 따라 티타늄 합금 얇은 벽 형상의 대상물의 절삭공정에 대하여 툴 경로 별 형상오차 발생 경향 확인 공정을 통해 형상오차를 최소화하는 공정으로서 가장 낮은 형상오차를 보인 조건을 선택하여 Christmas tree 툴 경로로 설정하고 이에 대하여 양면가공(T자 형상)을 적용한 경우의 사진을 도시한다. 이 경우, 최종 가공 두께 3t까지 동일한 조건으로 가공 후 기상 측정을 통해 가공 보정 툴 경로를 적용하여 실험을 수행하였으며, 상기 가공 보정 적용 전과 후의 최종 가공 레이어 기준 형상오차 비교결과는 도 8 및 도 9와 같다.Figure 7 shows a photograph showing the sequence of performing a machining process including right machining and left machining on a thin-walled object by applying a machining method using a shape error correction method according to an embodiment of the present invention. In Figure 7, according to an embodiment of the present invention, the condition showing the lowest shape error is selected as a process for minimizing shape error through a process of confirming the trend of shape error occurrence for each tool path in the cutting process of a titanium alloy thin-walled object. A photo is shown when the Christmas tree tool path is set and double-sided processing (T-shaped) is applied to it. In this case, an experiment was performed by applying a machining correction tool path through gas phase measurement after machining under the same conditions up to the final machining thickness of 3t, and the comparison results of the shape error based on the final machining layer before and after applying the machining correction are shown in Figures 8 and 9. same.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용하여 얇은 벽 형상의 대상물 좌측의 가공 보정을 수행하기 전과 후를 측정한 형상오차의 실험 예시를 나타낸 그래프이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 형상오차 보정 방법을 적용하여 얇은 벽 형상의 대상물 우측의 가공 보정을 수행하기 전과 후의 형상오차의 예시를 나타낸 그래프이다. 얇은 벽 형상의 전체 형상오차 비교를 위해 최종 가공면 기준 평균 형상오차를 기상측정을 통해 확인한 결과 보정 툴 경로 적용 전의 평균 형상오차는 좌측 0.096 mm (도 8 참조), 우측 0.220 mm (도 9 참조)의 오차가 발생하였고, 타 방식의 보정 툴 경로 적용 결과 평균 형상오차 결과는 좌측 0.070 mm (도 8 참조), 우측 0.106 mm (도 9 참조)로 실험을 통해 확인되었다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 기상측정을 통한 가공 보정 툴 경로를 적용하여 가공 보정을 한 경우 양면가공 형상(T자 형상) 기준 좌측 0.026 mm, 우측 114 mm 형상오차가 감소하였으며, 이는 기존보다 약 44%의 평균 형상오차 개선을 이루었음이 확인되었다. Figure 8 is a graph showing an example of an experiment measuring shape error before and after performing processing correction on the left side of a thin-walled object by applying the shape error correction method according to an embodiment of the present invention, and Figure 9 is a graph showing an example of the shape error of the present invention This is a graph showing an example of shape error before and after performing processing correction on the right side of a thin-walled object by applying the shape error correction method according to an embodiment of . In order to compare the overall shape error of the thin wall shape, the average shape error based on the final machined surface was confirmed through meteorological measurements. As a result, the average shape error before applying the correction tool path was 0.096 mm on the left (see Figure 8) and 0.220 mm on the right (see Figure 9). An error occurred, and as a result of applying another method of correction tool path, the average shape error was confirmed through experiment to be 0.070 mm on the left (see Figure 8) and 0.106 mm on the right (see Figure 9). However, when processing correction was made by applying the processing correction tool path through weather measurement according to an embodiment of the present invention, the shape error was reduced by 0.026 mm on the left and 114 mm on the right based on the double-sided machining shape (T-shape), which was lower than before. It was confirmed that the average shape error was improved by about 44%.

도 7 내지 9는 티타늄 합금의 얇은 벽 형상 대상물에 대한 절삭가공 공정시 발생하는 형상오차에 대해 기상측정을 활용한 가공 보정을 적용하여 형상오차 개선에 기여하는 효과를 검증한 결과를 나타내고 있으나, 타 난삭 소재의 형상가공 공정에서도 현저한 형상오차 개선효과를 달성할 수 있다. Figures 7 to 9 show the results of verifying the effect of contributing to the improvement of shape error by applying machining correction using meteorological measurement to the shape error occurring during the cutting process for a thin-walled object of titanium alloy. Even in the shape machining process of difficult-to-cut materials, significant shape error improvement effects can be achieved.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 형상오차 보정 장치 110: 데이터 수신 모듈
120: 가공경로 생성 모듈 130: 가공 모듈
140: 기상측정 모듈 150: 형상오차 보정 모듈
160: 제어 모듈100: Shape error correction device 110: Data reception module
120: Processing path creation module 130: Processing module
140: Weather measurement module 150: Shape error correction module
160: control module

Claims (10)

기상 측정을 통한 형상오차 보정 장치로서,
대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신하는 데이터수신 모듈;
상기 대상물에 대하여 상기 목표 형상 및 가공 조건에 기초하여 가공 경로를 생성하는 가공경로생성 모듈;
상기 가공경로에 따라 상기 대상물의 형상을 가공하는 가공 모듈;
상기 가공 모듈에 의한 형상 가공 전, 형상 가공 중, 및 형상 가공 후 중 적어도 하나 이상의 시점에서 상기 대상물에 대하여 형상의 기상 측정(on-machine measurement: OMM)을 수행하는 기상 측정 모듈; 및
상기 기상 측정 모듈에서 획득한 형상 측정 데이터에 기초하여 상기 대상물에 대한 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 생성된 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 가공 보정 경로를 생성하는 형상오차보정 모듈을 포함하고,
상기 형상오차보정 모듈은 상기 기상 측정에 의해 획득된 상기 대상물의 현재 형상에 대하여 상기 대상물의 현재 형상에 필요한 다수의 좌표를 지정하고, 상기 다수의 좌표의 교차되는 지점을 기준으로 임의의 구간을 9개로 나누어 구분한 복수의 구간을 설정한 후 구간정의 행렬을 정의하며, 상기 복수의 구간 중 제1 구간에서의 형상오차를 추정하는 이중선형보간 모델을 설정하여 상기 제1 구간을 정의하는 각각의 포인트에서의 형상오차를 선형방정식으로 정리하고, 상기 제1 구간의 형상오차 추정모델의 미지수인 계수에 대해 행렬연산을 통해 상기 각각의 포인트에 대한 계수를 정의하며, 상기한 과정을 적용하여 상기 복수의 구간 중 제2 구간 내지 제9 구간의 계수를 도출하여 형상오차 추정을 위한 계수 행렬을 계산함으로써 상기 현재 형상의 상기 목표 형상에 대한 형상오차 모델의 계수를 설정하고,
상기 구간정의 행렬은,
로 정의되며,
상기 이중선형보간 모델()은,

(여기서, S[i,All]은 행렬 S의 i-행 모든 열 성분, 은 n번째 포인트(Pn)의 x와 z 위치)로 정의되고,
상기 제1 구간을 정의하는 각각의 포인트에서의 형상오차는,

(여기서, 는 j-번째 section의 y방향 형상오차, 은 j-번 째 section의 Bi-linear polynomial의 n번째 계수, 은 k 번째 포인트(pk)의 x와 z 위치)로 정의되며,
상기 선형방정식은,
로 정리되고,
상기 제1 구간의 형상오차 추정모델의 미지수인 계수는,
로 정의되며,
상기 계수 행렬은,
로 정의되는 것을 특징으로 하는, 형상오차보정 장치.As a shape error correction device through meteorological measurement,
A data reception module that receives data regarding the target shape and processing conditions of the object;
a machining path creation module that generates a machining path for the object based on the target shape and machining conditions;
a processing module that processes the shape of the object according to the processing path;
an on-machine measurement module that performs on-machine measurement (OMM) of the shape of the object at least one of before, during, and after shape processing by the processing module; and
Establish a shape error model from the target shape for the object based on the shape measurement data acquired from the weather measurement module, and apply the shape error model to the generated machining path to correct machining for the shape of the machining object. Includes a shape error correction module that generates a path,
The shape error correction module specifies a plurality of coordinates necessary for the current shape of the object with respect to the current shape of the object obtained by the meteorological measurement, and selects an arbitrary section based on the intersection point of the plurality of coordinates. After setting a plurality of sections divided into sections, a section definition matrix is defined, and a bilinear interpolation model that estimates the shape error in the first section among the plurality of sections is set, so that each point defines the first section. The shape error in is organized into a linear equation, the coefficient for each point is defined through matrix operation for the unknown coefficient of the shape error estimation model of the first section, and the above process is applied to determine the plurality of Setting the coefficients of the shape error model for the target shape of the current shape by calculating the coefficient matrix for shape error estimation by deriving the coefficients of the second to ninth sections among the sections,
The interval definition matrix is,
It is defined as,
The bilinear interpolation model ( )silver,

(Here, S[i,All] is all column elements of i-row of matrix S, is defined as the x and z positions of the nth point (Pn),
The shape error at each point defining the first section is,

(here, is the y-direction shape error of the j-th section, is the nth coefficient of the bi-linear polynomial of the j-th section, is defined as the x and z positions of the kth point (pk),
The linear equation is,
It is organized as,
The unknown coefficient of the shape error estimation model of the first section is,
It is defined as,
The coefficient matrix is,
A shape error correction device, characterized in that defined as. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 형상오차보정 모듈은, 보간(interpolation) 수학 모델을 사용하여 상기 복수의 구간에 대한 형상오차 모델을 생성하는 것인, 형상오차보정 장치.According to paragraph 1,
The shape error correction module is a shape error correction device that generates a shape error model for the plurality of sections using an interpolation mathematical model. 제1항에 있어서,
상기 가공 모듈은, 상기 형상오차보정 모듈이 상기 가공 보정 경로 생성시 상기 가공 보정 경로를 수신하여 상기 가공 보정 경로에 따라 보정 가공하도록 더 이루어지고,
상기 기상 측정 모듈의 기상 측정, 상기 형상오차보정 모듈의 가공 보정 경로 생성, 및 상기 가공 모듈의 보정 가공은 순차적으로 자동 수행되는 것인, 형상오차보정 장치.According to paragraph 1,
The machining module is further configured to receive the machining correction path when the shape error correction module generates the machining correction path and perform correction processing according to the machining correction path,
A shape error correction device wherein the weather measurement of the weather measurement module, the creation of a machining correction path of the shape error correction module, and the correction machining of the machining module are automatically performed sequentially. 제4항에 있어서,
상기 기상 측정 모듈은, 상기 보정 가공된 대상물의 형상에 대하여 제2 기상 측정을 수행하고 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내에 만족하는지 결정하도록 더 이루어지며,
상기 형상오차보정 모듈은, 상기 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내를 만족하지 않는다고 결정된 경우, 상기 기상 측정 모듈에서 획득한 보정 가공 후 형상 데이터에 기초하여 상기 대상물에 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 생성된 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 제2 가공 보정 경로를 생성하도록 더 이루어지는 것인, 형상오차보정 장치.According to paragraph 4,
The vapor phase measurement module is further configured to perform a second vapor phase measurement on the shape of the corrected object and determine whether it satisfies the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape,
When the shape error correction module determines that the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape is not satisfied, the shape error correction module provides a shape from the target shape to the object based on shape data after correction processing obtained from the weather measurement module. Shape error correction device further comprising establishing an error model and applying the shape error model to the generated machining path to generate a second machining correction path for the shape of the machining object. 제1 항에 따른 형상오차 보정 방법으로서,
상기 대상물의 목표 형상 및 가공 조건에 관한 데이터를 수신하는 데이터 수신 단계;
상기 대상물에 대하여 상기 목표 형상 및 가공 조건에 기초하여 가공 경로를 생성하는 가공경로 생성 단계;
상기 가공경로에 따라 상기 대상물의 형상을 가공하는 제1 가공 단계;
상기 대상물에 대한 형상 가공 전, 형상 가공 중, 및 형상 가공 후 중 적어도 하나 이상의 시점에서 상기 대상물에 대하여 형상의 3차원 기상 측정(on-machine measurement: OMM)을 수행하는 기상 측정 단계; 및
상기 기상 측정 단계에서 획득한 상기 대상물의 형상 측정 데이터에 기초하여 상기 대상물에 대한 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 가공 보정 경로를 생성하는 형상오차보정 단계를 포함하는, 형상오차 보정 방법. As a shape error correction method according to claim 1,
A data receiving step of receiving data regarding the target shape and processing conditions of the object;
A machining path creation step of generating a machining path for the object based on the target shape and machining conditions;
A first processing step of processing the shape of the object according to the processing path;
A vapor measurement step of performing three-dimensional on-machine measurement (OMM) of the shape of the object at least one of before, during, and after shape processing of the object; and
Establish a shape error model from the target shape for the object based on the shape measurement data of the object obtained in the weather measurement step and apply the shape error model to the processing path to process the shape of the object. A shape error correction method comprising a shape error correction step of generating a correction path. 제6항에 있어서,
상기 형상오차보정 단계는, 상기 기상 측정에 의해 획득된 상기 대상물의 현재 형상에 대하여 복수의 구간을 설정하고 상기 복수의 구간 및 그 각 구간의 측정 포인트를 통해 상기 현재 형상의 상기 목표 형상에 대한 형상오차 모델의 계수를 설정하는 단계를 포함하는, 형상오차 보정 방법. According to clause 6,
In the shape error correction step, a plurality of sections are set for the current shape of the object obtained by the meteorological measurement, and the current shape is changed to the target shape through the plurality of sections and measurement points in each section. A shape error correction method including the step of setting coefficients of an error model. 제7항에 있어서,
상기 형상오차보정 단계는, 보간(interpolation) 수학 모델을 사용하여 상기 복수의 구간에 대한 형상오차 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 형상오차 보정 방법. In clause 7,
The shape error correction step further includes generating a shape error model for the plurality of sections using an interpolation mathematical model. 제6항에 있어서,
상기 생성된 가공 보정 경로에 따라 상기 가공 대상물의 형상을 보정 가공하는 보정가공 단계를 더 포함하고,
상기 기상측정 단계, 형상오차보정 단계, 및 보정가공 단계는 순차적으로 자동 수행되는 것인, 형상오차 보정 방법.According to clause 6,
Further comprising a correction machining step of correcting the shape of the object to be processed according to the generated machining correction path,
A shape error correction method in which the weather measurement step, shape error correction step, and correction processing step are automatically performed sequentially. 제6항에 있어서,
상기 보정가공 단계 후에, 상기 보정 가공된 대상물의 형상에 대하여 제2 기상 측정을 수행하여 보정가공 후 형상 데이터를 획득하고, 이에 기초하여 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내에 만족하는지 결정하는 추가 기상 측정 단계, 및
상기 미리정해진 최종 형상의 요구 치수 정밀도 오차범위 내를 만족한다고 결정된 경우, 가공을 종료하고, 상기 미리정해진 최종 형상의 요구치수 정밀도 오차범위 내를 만족하지 않는다고 결정된 경우, 상기 보정 가공 후 형상 데이터에 기초하여 상기 대상물에 상기 목표 형상으로부터의 형상오차 모델을 수립하고 상기 생성된 가공 경로에 상기 형상오차 모델을 적용하여 상기 가공 대상물의 형상에 대한 제2 가공 보정 경로를 생성하는 제2 형상오차보정 단계를 더 포함하는, 형상오차 보정 방법. According to clause 6,
After the correction processing step, a second gas phase measurement is performed on the shape of the correction processed object to obtain shape data after correction processing, and based on this, it is determined whether the required dimensional accuracy of the predetermined final shape is satisfied within the error range. a meteorological measurement step, and
If it is determined that it satisfies the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape, processing is terminated, and if it is determined that it does not satisfy the required dimensional accuracy error range of the predetermined final shape, it is based on the shape data after the correction processing. A second shape error correction step of establishing a shape error model from the target shape on the object and applying the shape error model to the generated machining path to generate a second machining correction path for the shape of the machining object. Further comprising a shape error correction method.
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