고정형 vs 휴대용 CMM(3차원 측정기) 선택 가이드: 필수 고려사항

CMM(3차원 측정기)이란?

좌표 측정기(CMM)는 프로브를 사용하여 제품이나 물체의 기하학적 형상을 측정하고, 표면에 이산 포인트가 있는지 감지하는 장비입니다. CMM에는 기계식, 레이저, 광학, 백색광 등 다양한 종류의 프로브를 장착할 수 있습니다. 프로브 위치는 작업자가 수동으로 제어하거나 컴퓨터 시스템으로 제어할 수 있습니다.

좌표 측정기는 상당한 투자가 필요하며, 사람들은 종종 휴대용 CMM과 고정형 CMM 사이에서 결정을 내려야 합니다. 사실 고려해야 할 요소가 꽤 많습니다. 이 글에서는 휴대용과 고정형 장비 선택 방법에 대해 다룹니다.

휴대용 CMM이란?

휴대용 CMM과 기존 CMM의 핵심 차이는 측정 메커니즘에 있습니다. 기존 CMM이 3개의 데카르트 축을 기반으로 프로브만 사용하여 물체를 측정하는 반면, 휴대용 CMM은 관절형 암(articulated arms)이나 암 프리(arm-free) 시스템을 채택하여 광학 삼각측량법으로 물체 주변을 더 자유롭게 이동하며 측정할 수 있습니다.

관절형 암을 가진 휴대용 CMM은 리니어 축 대신 로터리 인코더와 결합된 6축 또는 7축을 가집니다. 휴대용 CMM의 관절형 암은 휴대할 수 있을 만큼 가볍고, 일반적으로 20파운드(약 9kg) 미만입니다. 이전에는 덜 보급되었던 암 프리 CMM이 산업계에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 이들은 소형 선형 또는 매트릭스 어레이 카메라를 장착하며, 암이 있는 CMM보다 더 작고 휴대하기 편합니다. 광학 CMM은 무선 설계로 특징지어지며, 사실상 어디에 위치한 모든 종류의 물체를 측정할 수 있게 합니다.

휴대용 CMM의 장점과 한계

휴대용 CMM은 신속 시제품 제작, 리버스 엔지니어링, 다양한 크기 부품의 대규모 검사 등 용도에서 특히 널리 쓰입니다. 휴대용 CMM의 장점은 제어된 환경에서 정확한 측정을 위한 사용 편의성, 원격 위치에서 다양한 부품의 3D 측정을 위한 유연성 등이 있습니다. 게다가 휴대용 CMM은 일반적으로 고정형보다 저렴합니다.

휴대용 CMM의 알려진 단점 중 하나는 최소 한 명의 작업자가 수동으로 조작해야 한다는 것입니다. 정확도 측면에서 휴대용 CMM은 브리지 타입 CMM 등 다른 유형의 CMM에 비해 열등한 선택으로 간주됩니다. 또한 특정 용도에만 적합하여 다용도성이 부족합니다.

휴대용과 고정형 장비 선택하기

CMM은 더 비싼 측정 장비 유형 중 하나로 간주되므로 많은 사람을 고민하게 만드는 흔한 문제입니다. 어떤 솔루션이 가장 적합한지 결정하기 전에 먼저 다음 질문들에 답해보는 것이 좋습니다.

1. 요구되는 정확도 수준은 무엇인가?
2. 측정할 부품의 크기는 얼마인가?
3. 처리량(throughput) 요구사항은 무엇인가?

● 정확도 요구사항 확인

간단히 말해, 본질적으로 위의 세 질문으로 구현되는 검사 니즈를 아는 것이 휴대용 또는 고정형 장비 선택의 열쇠입니다. 무엇보다 요구되는 정확도 수준을 아는 것은 기초 지식 이상이 필요합니다. 작업 중인 측정 파라미터에 대한 구체적인 이해가 필요합니다. 일반적인 맥락에서 크기 용량과 마찬가지로, 정확도가 높아지면 솔루션 비용도 증가하는 경향이 있음을 유의하세요. 프로젝트에 적합한 정확도 요구사항이라면, 이를 충족할 예산이 확보되었는지 확인해야 합니다.

● 측정 대상 고려

다음으로 검사 니즈와 관련하여 측정할 부품의 크기를 다루어야 합니다. 이는 부피를 고려한 부품 형상도 포함합니다. 앞서 언급했듯 검사 시스템의 크기 능력은 나중에 발생할 비용과 직접적으로 연관됩니다. 부품이 원형인지, 평평한지, 불규칙한 형상인지 등을 아는 것은 검사 니즈 검증에 매우 중요합니다. 일반적으로 고정형 CMM은 예외적으로 큰 부품의 측정을 자동화된 방식으로 수행해야 하는 프로젝트에 이상적입니다. 하지만 이것이 고정형 CMM이 휴대용보다 일반적으로 더 비싼 이유이기도 합니다. 더 큰 규모 프로젝트에는 100만 달러 이상의 견적이 제시될 수도 있으니 놀라지 마세요.

● 총 처리량 고려

또한 처리량 요구사항을 고려해야 합니다. 프로젝트가 매일 대량의 동일 부품 측정을 포함한다면, 컴퓨터 제어 시스템을 갖춘 고정형 CMM이 여전히 더 비용 효율적인 선택일 수 있습니다. 즉, 일정 수준의 자동화를 갖춘 고정형 CMM은 최적의 사이클 타임으로 대량 반복 검사 작업을 훨씬 더 효율적으로 수행할 수 있습니다. 반대로 엄격한 정확도 요구사항과 대량 검사 니즈가 없다면 휴대용 CMM이 더 나은 투자가 될 수 있습니다.

● 기타 고려 파라미터

마지막으로, 위의 핵심 요소들을 다루고 나면 조작 편의성, 안전 우려, 기계 크기, 유지보수 등 2차 중요도의 다른 기준도 고려할 수 있습니다. 결론은 비용만으로 결정하지 말라는 것입니다. 초기 비용을 낮출 수 있더라도, 잘못된 투자로 인한 고통이 더 큽니다.