3차원 측정기(CMM): 목적, 기능, 산업 적용 분야

20세기 초반 제품 설계는 꽤 단순했고 제품 설계자는 정확도와 치수 공차 요구사항에 유연했습니다. 그 결과 머신 샵은 캘리퍼, 마이크로미터, 컴퍼레이터 같은 수공구를 사용하여 기존 밀링 머신으로 부품을 제작하고 품질 관리를 하는 데 문제가 없었습니다.

하지만 제품 설계가 더 복잡해지고 제조 기술이 더 발전하면서 인적 오류를 제거하는 더 진보된 품질 관리 장치의 필요성이 대두되었습니다. 이는 1959년 페란티(Ferranti)가 최초의 3차원 측정기(CMM)를 개발하는 계기가 되었습니다.

3차원 측정기(CMM)는 오늘날 최상위 머신 샵에서 사용하는 필수 품질 관리 장치이며, 이 글에서는 CMM의 기초를 다룹니다. CMM이 어떻게 작동하는지, 그 적용 분야, 오늘날 사용 가능한 다양한 유형의 3차원 측정기를 설명합니다.

3차원 측정기(CMM)란 무엇인가?

3차원 측정기(CMM)는 부품의 높이, 너비, 깊이를 측정하여 설계 요구사항을 충족하는지 판단하는 품질 관리 장치입니다.

일반적인 3차원 측정기(CMM)는 공간에서 한 점의 위치를 감지하고 3차원 기준 위치에서 이를 측정하는 프로브를 특징으로 합니다. 따라서 프로브 팁을 공작물 위로 움직이면 프로빙 시스템이 점들을 수집하여 공작물의 형상을 윤곽으로 나타내는 '포인트 클라우드(point cloud)'를 형성합니다.

프로브 포인트들이 측정되어 형상 윤곽으로 변환되는 과정은 특수 좌표 처리 소프트웨어에 의해 처리됩니다.

3차원 측정기는 무엇에 사용되는가?

Lucas Vieira의 '포인트 클라우드' 예시, 공개 도메인, Wikimedia Commons 제공

3차원 측정기가 형성하는 '포인트 클라우드'는 부품이 설계 의도와 공차 요구사항을 준수하는지 확인할 수 있게 합니다. 최상위 머신 샵은 일반적으로 이 머신들을 품질 관리(QC) 부서에 통합하여 제조된 부품의 정확도와 정밀도를 고객 사양과 비교 테스트합니다.

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역설계를 통해 머신 샵은 CMM을 사용하여 맞춤형 설계(또는 물리적 샘플)의 복제품을 만듭니다. 이 과정에서 머시니스트가 민감한 프로브를 물리적 샘플 위로 움직이면 CMM이 이 샘플을 3D CAD 도면으로 변환하는 일련의 작업을 수행합니다.

머시니스트는 이 CAD 모델을 사용하여 CNC 머신과 3D 프린터 같은 제조 기술로 물리적 샘플의 복제품을 만듭니다. CMM의 이 역설계 적용은 빈티지 자동차 엔진이나 가스 터빈 부품 같은 단종 부품 제작에 유용합니다.

3차원 측정기의 유형

3차원 측정기는 일반적으로 네 가지 고유한 유형으로 제공됩니다:

1. 브리지 CMM
2. 갠트리 CMM
3. 캔틸레버 CMM
4. 수평 암 CMM

#1 브리지 3차원 측정기

브리지 타입 CMM은 가장 일반적인 유형의 3차원 측정기입니다. 일반적으로 측정 장치에 매우 안정적인 앵커를 제공하며 최고 정확도와 가장 엄격한 공차 요구사항을 가진 가공 부품 측정에 최적입니다.

그러나 브리지 스타일 CMM은 일반적으로 테이블에 쉽게 올릴 수 있는 소형에서 중형 가공 부품 측정에 제한됩니다. 브리지 CMM에서는 X축을 고정하는 브리지의 직립 앵커 때문에 일부 측정 대상 부품에 접근하는 데 어려움을 겪을 수도 있습니다.

#2 갠트리 3차원 측정기

갠트리 CMM은 브리지 CMM과 꽤 유사하지만 설계와 성능에서 약간 다릅니다.

브리지 스타일 CMM과 달리 갠트리 3차원 측정기는 기둥 위에 브리지를 올린 상태로 바닥에 직접 장착됩니다. 이는 갠트리 CMM이 브리지 CMM이 처리하도록 설계된 것보다 더 높은 부피와 더 복잡한 형상을 가진 가공 부품을 수용하고 접근할 수 있게 합니다.

갠트리 CMM의 측정 범위는 일반적으로 3D 좌표계에서 (1 x 2 x 1m)에서 (5 x 9 x 3m)까지 다양합니다.

#3 캔틸레버 3차원 측정기

캔틸레버 CMM은 한 지점에서만 지지되어 갠트리와 브리지 스타일 3차원 측정기보다 덜 강성합니다. 저중량 가공 부품 측정에 사용될 때 단일 포인트 지지는 다른 CMM보다 더 빠르게 움직이고 더 높은 정확도를 달성하게 합니다.

캔틸레버 CMM은 일반적으로 소형 가공 부품, 측정 게이지, 마스터 부품 측정에 제한됩니다.

#4 수평 암 3차원 측정기

수평 암 CMM은 다른 CMM 유형처럼 수직이 아닌 수평으로 스캐닝 프로브(또는 터치 프로브)를 장착합니다. 이 독특한 설계는 큰 표면이나 접근하기 어려운 특징을 가진 가공 부품 측정을 가능하게 합니다.

수평 암 CMM이 다른 CMM 유형보다 덜 정확하다는 점을 명심하세요. 그럼에도 불구하고 대형 박판 시트 메탈 부품 측정에 이상적인 CMM 유형입니다.

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Gensun Precision Machining은 전 세계적으로 CNC 가공 서비스를 제공하는 선도적인 기업입니다. 최첨단 가공 장비와 고도로 경험 많은 머시니스트를 보유할 뿐만 아니라 전담 품질 관리 부서도 갖추고 있습니다.

우리 QC 전문가 팀은 3차원 측정기, 하이트 게이지, 2D 프로젝터, 마이크로미터 및 기타 QC 도구를 사용하여 가공 부품을 측정하여 고객의 설계 의도와 요구사항을 충족하는지 확인합니다. 우리 시설은 품질 관리 시스템에 대해 ISO 9001 인증도 받았습니다.

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