정적 오류 발생 원인좌표 측정기주요 오차 요인으로는 좌표 측정기 자체의 오차(예: 안내 메커니즘의 오차(직선, 회전), 기준 좌표계의 변형, 프로브 오차, 표준량의 오차), 측정 환경의 영향(온도, 먼지 등), 측정 방법의 영향, 불확실성 요인 등의 측정 조건과 관련된 다양한 요인으로 인한 오차 등이 있습니다.
좌표 측정기의 오차 발생 원인은 매우 복잡하여 하나하나 검출하고 분리하여 수정하기 어렵습니다. 일반적으로는 좌표 측정기의 정확도에 큰 영향을 미치는 오차 발생 원인과 분리가 용이한 오차 발생 원인만 수정합니다. 현재 가장 많이 연구되는 오차는 좌표 측정기의 메커니즘 오차입니다. 생산 현장에서 사용되는 대부분의 좌표계 좌표 측정기는 직교 좌표계 좌표 측정기이며, 일반적인 좌표 측정기에서 메커니즘 오차는 주로 위치 오차, 직선도 오차, 각도 오차, 직각도 오차를 포함한 선형 운동 성분의 오차를 의미합니다.
정확도를 평가하기 위해좌표 측정기오차 보정을 구현하기 위해서는 좌표 측정기(CMM)의 고유 오차 모델을 기반으로 하며, 각 오차 항목의 정의, 분석, 전달 및 총 오차를 제시해야 합니다. CMM의 정확도 검증에서 총 오차란 CMM의 정확도 특성, 즉 지시 정확도, 반복 정확도 등을 반영하는 복합 오차를 의미하며, CMM의 오차 보정 기술에서는 공간 점들의 벡터 오차를 의미합니다.
메커니즘 오류 분석
CMM의 기계적 특성상, 가이드 레일은 가이드되는 부품에 5자유도를 부여하고, 측정 시스템은 운동 방향의 6번째 자유도를 제어합니다. 따라서 가이드되는 부품의 공간상 위치는 가이드 레일과 해당 부품이 속한 측정 시스템에 의해 결정됩니다.
프로브 오류 분석
CMM 프로브에는 두 가지 유형이 있습니다. 접촉식 프로브는 구조에 따라 스위칭식(터치 트리거 또는 동적 신호 방식이라고도 함)과 스캐닝식(비례식 또는 정적 신호 방식이라고도 함)으로 나뉩니다. 스위칭식 프로브의 오차는 스위칭 스트로크, 프로브의 이방성, 스위칭 스트로크 분산, 리셋 데드존 등으로 인해 발생합니다. 스캐닝식 프로브의 오차는 힘과 변위의 관계, 변위와 변위의 관계, 교차 결합 간섭 등으로 인해 발생합니다.
프로브와 공작물 접촉 시 프로브의 스트로크, 즉 프로브의 편향 거리를 프로브의 시스템 오차라고 합니다. 프로브의 이방성은 모든 방향에서 스트로크의 불일치를 의미합니다. 이는 시스템 오차이지만, 일반적으로 랜덤 오차로 취급됩니다. 스트로크 분해는 반복 측정 시 스트로크의 분산 정도를 나타냅니다. 실제 측정값은 한 방향 스트로크의 표준 편차로 계산됩니다.
리셋 데드밴드란 프로브 로드가 평형 위치에서 벗어나는 현상을 말합니다. 외부 힘이 제거되면 스프링 힘에 의해 로드는 원래 위치로 돌아가지만, 마찰력 때문에 완전히 원래 위치로 복귀하지 못하고, 이 편차가 리셋 데드밴드라고 합니다.
CMM의 상대적 통합 오차
소위 상대적 적분 오차는 CMM의 측정 공간에서 점 간 거리의 측정값과 참값 사이의 차이이며, 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.
상대적 적분 오차 = 거리 측정값 / 실제 거리값
CMM 할당량 승인 및 주기적 교정을 위해서는 측정 공간 내 각 지점의 오차를 정확하게 알 필요는 없고, CMM의 상대 적분 오차로 평가할 수 있는 좌표 측정 대상물의 정확도만 알면 됩니다.
상대적 적분 오차는 오차의 원인과 최종 측정 오차를 직접적으로 반영하는 것이 아니라, 거리와 관련된 치수를 측정할 때 발생하는 오차의 크기만을 반영하며, 측정 방법 또한 비교적 간단합니다.
CMM의 공간 벡터 오차
공간 벡터 오차는 CMM의 측정 공간 내 임의의 점에서의 벡터 오차를 의미합니다. 이는 이상적인 직각 좌표계에서 측정 공간 내 고정된 점과 CMM이 설정한 실제 좌표계에서 해당하는 3차원 좌표 간의 차이입니다.
이론적으로 공간 벡터 오차는 해당 공간 지점의 모든 오차를 벡터로 합성하여 얻은 종합적인 벡터 오차입니다.
CMM의 측정 정확도는 매우 중요하며, 부품이 많고 구조가 복잡하며 측정 오차에 영향을 미치는 요소도 많습니다. CMM과 같은 다축 측정기에서 발생하는 정적 오차의 주요 원인은 다음과 같이 네 가지입니다.
(1) 구조부품(가이드 및 측정 시스템 등)의 제한된 정확도로 인한 기하학적 오차. 이러한 오차는 구조부품의 제조 정확도와 설치 및 유지보수 시 조정 정확도에 따라 결정됩니다.
(2) CMM의 메커니즘 부품의 유한 강성과 관련된 오차. 이는 주로 이동 부품의 무게로 인해 발생합니다. 이러한 오차는 구조 부품의 강성, 무게 및 형상에 의해 결정됩니다.
(3) 단일 온도 변화 및 온도 구배로 인한 가이드의 팽창 및 굽힘과 같은 열 오차. 이러한 오차는 CMM의 기계 구조, 재료 특성 및 온도 분포에 의해 결정되며 외부 열원(예: 주변 온도) 및 내부 열원(예: 구동 장치)의 영향을 받습니다.
(4) 프로브 및 액세서리 오류, 주로 프로브 교체, 긴 막대 추가, 기타 액세서리 추가로 인한 프로브 끝 반경의 변화, 프로브가 다른 방향과 위치에서 측정에 닿을 때 발생하는 이방성 오류, 인덱싱 테이블 회전으로 인한 오류를 포함합니다.
게시 시간: 2022년 11월 17일