KR100567398B1 - 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법 - Google Patents

캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 측정방법에 있어서,
1)가공과 측정을 같은 공작기계에서 수행토록 가공한 공작물의 특징 형상을 측정할 다양한 면 정보를 분류하고, 퍼지논리를 이용한 측정점 수를 결정하고, 해머슬레이 좌표게를 이용하여 위치를 설정하는 과정;
2)측정 시간을 최소화 하는 하기식(1)의 함수를 사용하는 과정;
3)측정 경로 영역과 그 영역 내의 측정 대상물에 대한 이지 맵을 생성하고, 판별점에서 프로브 높이와 이지 맵 높이를 비교하여 충돌 여부를 판별하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법 이다.
Figure 112005052985974-pat00001
(여기서 E는 측정점 간의 거리이고, i는 측정점의 수, x,y,z는 측정 좌표 이다.)
충동회피, 공작기계, 캐드캠

Description

캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법{Inspection method for on machine measurement process by CAD/CAM}
도 1 은 일반적인 공작기계의 구성 블럭도,
도 2 는 수평형 머시닝 센터의 일 예를 나타낸 구성도,
도 3 은 도 2 의 정면도 상태로 나타낸 충돌방지 기능지역 표시 도면,
도 4 는 본 발명의 공작기계 구성블럭도,
도 5 는 본 발명의 측정점수를 결정하는 퍼지이론 구성도,
도 6 은 본 발명의 해머스레이 알고리즘을 나타내는 함수표
도 7 은 본 발명의 해머스레이 분산도,
도 8 은 본 발명의 충돌회피 방법을 나타낸 플로우차트,
도 9 는 본 발명에 적용되는 프로브 이동 설명도,
도 10 은 본 발명에 적용되는 프로브와 프로브홀더의 리모델링을 나타내는 설명도면,
도 11 은 본 발명의 프로브 충돌예를 나타낸 설명도,
도 12 는 본 발명에서 프로브와 공작물의 충돌을 회피하는 단계를 설명하는 플로우차트,
도 13 은 본 발명에서 프로브홀더의 충돌을 설명하는 예시도면,
도 14 는 본 발명에서 프로브홀더와 공작물의 충돌을 회피하는 방법을 나타낸 도면,
도 15 는 검사할 가공물의 특성을 검사하는 과정을 나타낸 도면이다.
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도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10;수치제어부 20;기계제어부 30;구동부 35;고욱대 구동부 36;공구대 37;센서부 38;프로브 40;메모리부 50;조작반
본 발명은 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법에 관한 것으로, 공작기계 가공물을 가공한 다음 가공물의 위치를 옮기지 않고 프로브를 사용하여 측정가공물의 형상에 따라 측정점의 수와 위치, 그리고 최적의 측정경로를 능동적으로 대처토록 하고, 각 측정 경로마다 프로브 및 프로브 홀더와 공작물과의 충돌을 피하는 경로를 만들어 충돌을 회피하면서 가공물의 정밀도를 측정 가능토록 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계는 도 1 과 같이 수치 제어부(10)와, 수치 제어부(10)의 지령에 따라서 구동부(30)를 조작하는 기계 제어부(20)와, 기계제어부(20)의 구동부(30) 제어를 위하여 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리부(40)와, 기계제어부(20)의 제어를 지령하는 조작반(50)을 포함하여 이루어진다. 이 경우 머시닝 센타의 경우는 이에 더하여 센서부(37)의 인식으로 공구대(36)의 공구를 선택 결합시키도록 기계제어부(20)의 지령을 받는 공구대 구동부(35)를 더 포함하여 이루어진다.
도 2 는 일반적인 수평형 머시닝센터를 나타낸 요부 구성도로, 일축(X) 방향으로 이동하는 팔레트 테이블(31)과, 팔레트 테이블(31)위에 안치되어 축(B) 방향으로 회전 운동하는 팔레트(32)와, 공구를 결합하고 축(Y) 방향으로 이동하는 스핀들 헤드(33)와, 스핀들 헤드(33)를 축(Z)방향으로 이동시키는 칼럼(34)으로 이루어진다.
도 3 은 도 2 의 정면도로, 스핀들 헤드(33)의 전후 이동과 팔레트(32)의 이 동 공간(36)을 나타내며, 이동 공간(36)에는 충돌 공간(35)을 포함한다. 이러한 종래의 머시닝 센터 특히 수평형 머시닝 센터에서 공작물이 올라가는 팔레트(32)를 기준으로 볼 때 주축에 부착된 칼럼(34)(Y축, Z축)이 팔레트 중심으로 접근하였을 경우 팔레트 테이블(31)위에 올라가 있는 팔레트(32)와 충돌하게 되는 간섭영역(도 3 의 충돌 공간(35))이 존재하나 기계운전자의 이상조작 또는 가공 프로그램의 오류가 있으면 팔레트(32)와 주축(스핀들 헤드(33))이 충돌을 일으키게 된다.
이러한 가공시의 충돌외에 가공한 공작물 측정시의 충돌도 문제가 되는바, 일반적인 기계가공은 CAD/CAM 소프트웨어를 사용하여 주어진 형상 데이터로 공구경로를 결정하여 가공작업을 수행한다. 이렇게 가공된 제품을 측정하기 위해 3차원 측정기(CMM: Coordinate Measuring Machine)나 기타 비접촉식 측정장비가 널리 사용되고 있다.그러나, 일반적인 기계가공에서 가공물 대부분의 기하학적 형상은 CNC 공작기계에서 결정되기 때문에, 이 단계에서 의도하지 않았던 과도한 절삭이 발생하여 요구되는 형상과 공차범위를 벗어나는 오류가 발생하였을 경우에 후속 공정을 계속 진행하는 것은 시간과 경제적인 손실로 이어진다고 할 수 있다. 따라서, 기계가공 단계에서 원하는 형상으로 가공이 진행되고 있는지를 판단할 수 있는 측정방법이 필요하나, CMM를 이용하여 측정을 수행할 경우 대상물을 가공기에서 측정기로 이동하여야 하므로, 의도하지 않은 좌표계의 변화에 따른 오차를 발생시키게 된다. 이를 보다 효율적으로 대처하는 방법으로 CAD 데이터 베이스로부터 최적의 측정 조건을 도출하기 위하여 CAD/CAM/CAI 통합에 기초한 측정기술에 관한 연구가 이루어져 왔다.또한, 이러한 이유로 정밀도는 CMM에 비하여 떨어지나 그 효용성에 의하여 기상측정(OMM: On-Machine Measurement)에 관한 연구가 진행되고 있다. 기존의NC 공작기계는 많은 기계 가공의 경험적 지식을 보유한 숙련자를 요구하였지만, 현 추세는 NC의 경험이 적은 작업자도 간단하게 작업을 수행할 수 있는 작업환경을 연구, 개발하는 하는 추세이기 때문에 측정 또한 현장에서 보다 손쉽게 적용이 가능한 모듈이 필요하지만, 측정 시간이 많이 걸리고, 각오물에 대한 측정 형상이 다양하여 측정에러가 많은 문제점이 있다.
본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 측정형상에 따라 측정점의 수와 위치, 그리고 최적의 측정 경로를 능동적으로 대처할 수 있는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각 측정경로마다 프로브 및 프로브 홀더와 공작물과의 충돌을 피하는 경로를 만들고, 공정 중에 또는 공정을 완료한 후에 측정 작업을 가공물의 위치 이동 없이 수행하여 가공중인 대상물에 대한 정밀도 판정작업을 신속히 가능하게 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.
이를 위하여 본원발명은 공작기계 가공물을 가공한 다음 가공물의 위치를 옮기지 않고 프로브를 사용하여 측정가공물의 형상에 따라 측정점의 수와 위치, 그리고 최적의 측정경로를 능동적으로 대처토록 하고, 각 측정 경로마다 프로브 및 프로브 홀더와 공작물과의 충돌을 피하는 경로를 만들어 충돌을 회피하면서 가공물의 정밀도를 측정 가능토록 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.
즉, 본원발명은 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 측정방법에 있어서,
1)가공과 측정을 같은 공작기계에서 수행토록 가공한 공작물의 특징 형상을 측정할 다양한 면 정보를 분류하고, 퍼지논리를 이용한 측정점 수를 결정하고, 해머슬레이 좌표게를 이용하여 위치를 설정하는 과정;
2)측정 시간을 최소화 하는 하기식(1)의 함수를 사용하는 과정;
3)측정 경로 영역과 그 영역 내의 측정 대상물에 대한 이지 맵을 생성하고, 판별점에서 프로브 높이와 이지 맵 높이를 비교하여 충돌 여부를 판별하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.
Figure 112003046602870-pat00002
(여기서 E는 측정점 간의 거리이고, i는 측정점의 수, x,y,z는 측정 좌표 이다.)
상기 퍼지 논리를 이용한 측정점수 결정 과정은 공작기계의 정밀도에 대한 정보와 측정면의 면적, 및 최대 측정점수를 입력 요소로 인가받아 퍼지논리 시스템에서 측정점 수를 결정하도록 한다
상기 충돌방지 경로를 생성하는 과정은 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(제 1 과정),
그 영역에 있는 측정 대상물에 대한 이지맵을 생성하고,
판별점에서 프로브의 높이와 이지맵의 높이 값을 비교하여, 추출 여부를 판별하고,
충돌이 일어나지 않는 새로운 측정경로를 생성하며,
측정 대상물의 형상 중 다음 형상에 대한 충돌을 체크하고,
새로운 측정 경로 생성시 상기 제 1 과정을 수행하는 과정으로 이루어진다.
상기 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,
프로브와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 프로브 측정 경로와 형상이 겹쳐지는 부분의 존재 여부를 확인하고,
겹쳐지는 부분에서 프로브의 제트(Z)값과 형상의 제트값을 비교하여 충동\ㄹ여부를 확인하며,
다음 측정점에 대한 충돌 여부를 확인하고,
다음 측정점도 충돌이 예상될 경우 2개의 유도점을 생성하고,
다음 측정점에서 충돌의 위험이 없을 경우 현재 측정점에 대한 유도점을 1개만 생성하고,
새로운 측정 경로를 결정하는 과정으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행한다.
상기 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,
프로브 홀더와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 홀더와 형상이 겹쳐지는 부분의 존재여부를 확인하고,
겹쳐지는 부분에서 홀더의 제트값과 형상의 제트값을 비교하여 충돌여부를 확인하고,
측정점이 에스1 평면에 위치하는지 확인하고,
측정점의 제트값을 변화시켜 측정점을 재생성하고,
측정점의 엑스와이 값을 변화시켜 측정점을 재생성하고,
새로운 측정 경로를 결정하는 과정으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행한다.
이하 본원 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4 는 본 발명이 수행되는 공작기계의 구성도로, 수치 제어부(10)와, 수치 제어부(10)의 지령에 따라서 구동부(30)를 조작하는 기계 제어부(20)와, 기계제어부(20)의 구동부(30) 제어를 위하여 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리부(40)와, 기계제어부(20)의 제어를 지령하는 조작반(50)와, 센서부(37)의 인식으로 공구대(36)의 공구를 선택 결합시키도록 기계제어부(20)의 지령을 받는 공구대 구동부(35)와, 공구대(36)에 안치되는 검사용 프로브(38)와, 프로브(38)의 삽입 여부를 인식하는 센서부(37)의 센서(S1)로 이루어진다.
본 발명의 특징형상 측정시스템은 측정 가공물의 형상, 측정수, 위치 및 경로로 구분하여 나타낼 수 있다.
1. 특징형상분류
측정형상은 일반적으로 CAD 데이터에서 기하정보를 이용하거나, 가공 단계에 서 분류할 수 있는 특징 형상에 의존하는 경우가 대부분이다. 그러나 접촉식 측정 장비인 CMM이나 기상측정에 적용하려면 세부적인 면 정보로 더 분류되어야 하므로 적합하지 않다고 판단되어, 본 발명에서는 특징형상분류를 각 일반 형상에 대해 측정 해야 할 면(Plane) 정보로 다시 분류하였고, 두개의 특징형상의 연관성도 알 수 있도록 하였다.
2 측정점 수의 결정
측정점의 개수는 측정 정밀도와 측정 시간에 미치는 영향이 가장 크므로, 측정면을 원하는 정밀도를 측정할 수 있는 최소측정점수를 결정하는 것이 중요하다.
위의 사항을 고려하여, 본 연구에서는 공작 기계의 정밀도에 관한 정보와 측정면의 면적, 최대측정점수를 입력요소로 추가 하였다. 도 5 는 퍼지 논리를 이용하여 측정점의 수를 결정하는 방법을 도시화 한 것이다. 측정점의 수를 결정하기 위한 입력요소는 면적, 최대측정점 수, 공작기계의 정밀도로 하고, 퍼지시스템에서 판단하여 측정점의 수를 결정한다.
3 측정점 위치 선정
본 발명에서의 측정점의 위치결정은 해머슬레이 위치 결정법을 사용하였다. 해머슬레이 방법을 이용한 측정점 위치 결정 방법은 대상물을 해머슬레이 좌표계인 축(s, t)으로 만들고, 2차원 면이 사각형이면 직교 좌표계로, 원형이면 극 좌표계로 변환하여 사용한다. 각 형상에 대한 적용 함수는 도 6 과 같으며, 여기서 s, t의 값은 0보다 크고 1보다 작다. 그리고 i는 0부터 N-1이며, N은 전체 측정점 수, , k는
Figure 112003046602870-pat00003
보다 같거나 큰 최소의 정수이다. 또한 측정점의 수가 10인 경우에 대 하여 제시한 방법으로 측정점의 위치를 결정한 결과를 사각 및 동그라미 형태로 도 7 에 도시하였다.
4.1 측정시간을 최소화하기 위한 경로생성
기상측정 모듈에 적용되고 있는 측정경로는 단순히 인접 측정점을 연결하는 방식이 아닌 모든 측정점에 대한 거리를 계산하여 최소 측정거리를 구하기 위해 TSP 알고리즘을 적용하였다. 함수는 식(1)과 같으며 측정점 간의 거리 E가 최소가 되게 하는 것이 기본 구조이다.
Figure 112003046602870-pat00004
(여기서 E는 측정점 간의 거리이고, i는 측정점의 수, x,y,z는 측정 좌표 이다.)
4.2 충돌을 방지한 경로생성
본 발명에서는 앞에서 생성된 측정경로로 측정 시 발생할 수 있는 프로브와 공작물의 충돌을 회피하기 위하여 도 8 에 도시한 방법을 사용하였다.
이는 충돌방지 경로를 생성하는 과정은 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 측정 대상물의 형상에 따라 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(S1),
그 영역에 있는 측정 대상물에 대한 이지맵을 생성하고(S2),
판별점에서 프로브의 높이와 이지맵의 높이 값을 비교하여 형상 특성을 체크하고(S3),
체크한 형상으로 충돌 여부를 판별하고(S4),
충돌시 충돌이 일어나지 않는 새로운 측정경로를 생성하며(S5),
충돌이 아닌 경우 측정 대상물의 형상 중 다음 형상에 대한 충돌을 체크하고(S6),
상기 단계(S5)에서 새로운 측정 경로 생성시 상기 과정(S1)을 수행하고, 생성이 없으면 종료하는 과정(S7)으로 이루어진다.
즉, 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(S1), 그 영역에 있는 측정대상물에 대한 EZ-map을 생성하고(S2), 판별점(checkpoint)에서 프로브의 높이 값과 EZ-map의 높이 값을 비교하여(S3,S4), 충돌이 일어나지 않도록 충돌여부를 판별하는 경로를 생성한다.
구체적으로, 프로브 충돌여부를 판정하기 위하여 먼저 X,Y평면에서 각 판별점 좌표에서 일정한 크기를 가지는 벡터를 결정하여 가상적인 공작물을 구성한다. 그런 다음 프로브가 포인트 벡터와 만나는 점의 Z값을 구하면 된다.
이 경우 브로브는 도 4 에 나타ㅐㄴ바와 같은 공구대(36)에 설치한 프로브(38)를 사용하는 것으로, 프로브(38)의 사용은 센서부(37)를 통하여 결합 여부를 알 수 있게된다. 그리고 본 발명에서 사용하는 각종 알고리즘(도6,8,12,14)은 메모리부(40)에 저장하는 것이나 이에 한정하지는 않고, 기계제어부(20)이 직접 저장하기도 하며 외부 저장장치를 사용할 수도 있다. 이러한 프로브(38)가 고욱대구동부(35)의 구동 제어에 의하여 이동한 체적은 도 9 에서 보는 바와 같이 두 개의 프로브 위치점 a와 b의 좌표와 프로브 반경 r에 의해 정의되며, 이 때, XY 평면에 투영된 프로 브 궤적영역을 정의한다. 그리고 판별점에서의 기계제어부(20)가 Z값을 계산하기 위하여, 먼저 미리 설정된 판별점이 이 영역 내에 존재하는지를 판단하고, 만약 존재한다면 Z방향의 포인트 벡터와 프로브 이동궤적의 교점을 구하여 Z값을 구할 수 있다.
판별점(e)이 직사각형(1,2,3,4) 내에 존재할 때, 판별점의 Z좌표(z e 를)를 구하기 위해 보조점(f)가 사용되었으며, 이 점(f)는 선분(7과 8)의 교점이다. 판별점(e)가 선분(8)위에 있으므로 점f에서의 Z좌표 z f 는 다음식에 의해 계산된다.
Figure 112003046602870-pat00005
여기에서
Figure 112003046602870-pat00006
는 프로브(a와 b)의 엑스(x)좌표와 제트(z) 좌표를 나타낸다.
판별점e의 Z좌표 z e 는 도 10 에 나타낸 바와 같이 프로브와 프로브 홀더에 따라 각각 구할 수 있다.
Figure 112003046602870-pat00007
Figure 112003046602870-pat00008
＞
Figure 112003046602870-pat00009
Figure 112003046602870-pat00010
Figure 112003046602870-pat00011
≤
Figure 112003046602870-pat00012
-----------------------------------------(4)
프로브와 공작물이 충돌하는 경우는 인접한 면에 있는 측정점으로 이동하는 경우(도11(a))와 인접하지 않은 면에 있는 측정점으로 이동하는 경우(도11(b))로 나눌 수 있다. 이러한 경우 충돌회피방법은 도 12 와같이 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,
프로브와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 프로브 측정 경로와 형상이 겹쳐지는 부분(Z-View)의 존재 여부를 확인하고(C1),
겹쳐지는 부분이 있을 경우, 겹쳐지는 부분에서 프로브의 제트(Z)값과 형상의 제트값을 비교하여 충동여부를 확인하며(C2),
다음 측정점에 대한 충돌 여부를 확인하고(C3),
다음 측정점도 충돌이 예상될 경우 2개의 유도점을 생성하고(C4),
다음 측정점에서 충돌의 위험이 없을 경우 현재 측정점에 대한 유도점을 1개만 생성하고(C5),
상기 단계(C1)에서 겹쳐지는 부분이 없거나, 상기 단계(C4, C5)에 이어, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(C6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행한다.
즉, 인접한 면의 측정 점으로 프로브가 이동하면 도 11(a)와 같이 한 개의 유도점(P1)을 생성하고(C5), 인접하지 않은 면의 측정점으로 이동하면 도 11(b)와 같이 두개의 유도점(P1,P2)을 생성한다(C4).
또한, 프로브 홀더와 공작물이 충돌하는 경우는 도 13a 와 같이 Z방향의 법선벡터를 갖는 면 위의 측정점으로 이동하는 경우와, Z방향의 법선벡터를 갖지않는 면 위의 측정점으로 이동하는 경우(도 13b)로 나눌 수 있다.
프로브홀더의 충돌회피방법은 도 14와 같이 충돌방지 경로를 생성하는 과정 에 이어,
프로브 홀더와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 홀더와 형상이 겹쳐지는 부분의 존재여부를 확인(Z-View)하고(D1),
존재하면 겹쳐지는 부분에서 홀더의 제트값과 형상의 제트값을 비교하여 충돌여부를 확인하고(D2),
측정점이 평면(S1)에 위치하는지 확인하고(D3),
위치하지 아니하면 측정점의 제트값을 변화시켜 측정점을 재생성하고(D4),
상기 과정(D3)에서 위치하면, 측정점의 엑스와이 값을 변화시켜 측정점을 재생성하고(D5),
상기 과정(D1)에서 존재하지 않거나, 상기 과정(D4, D5)을 수행하면, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(D6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행한다.
즉, Z방향면의 측정점으로 프로브가 이동 시는 측정대상물을 프로브 홀더 반경만큼 오프셋 하여 측정점과 오프셋곡선과 최단 거리 방향으로 대칭 이동하고, Z방향의 법선벡터를 갖지않는 면 위의 점으로 이동 시는 프로브 길이만큼 +Z방향으로 측정 점을 이동한다.
본 발명에서 제시한 측정방법은 프로그램(Visual C++ 6.0)을 이용하여 기상측정 프로그램화하여 모의 가공 및 측정을 실행하였다. 개발한 기상측정 프로그램을 테스트하기 위해 시편을 도 15와 같이 설계하였다. 본 알고리즘을 이용 하여 측정 작업을 수행하기 위해 대상물을 다양한 형상으로 구분하여 분류작업을 수행하 였다. 대상물은 도 15에 도시한 것과 같이 각 측정면은 F1, F2, F3로 분류한다. 이후 측정 작업에 효과적인 곡면으로 다시 분류되는 데 이는 단일 곡면으로 분류됨을 의미한다. 분 류된 곡면은 도 15의 단계(STEP 2)의 곡면이다. 단계(STEP 1)에서 분류되는 곡면을 제외한 시편의 블록에 잔재하는 곡면에 측정점을 분포시킬 때 측정점은 접촉하지 않은 측정 점이 존재하기 마련이다. 이런 경우 기존의 인접 곡면과의 관계에서 삼각망으로 전개하여 인접 삼각망에 측정점을 다시 분포시키는 방법이 있으나, 이는 측정점이 전체 곡면에 한 지역으로 집중되는 형상이 발생할 수 있다.
본 발명에서는 삼각망을 형성하지 않고 블록 내부에 존재하는 곡면을 이용하여 사각 망을 형성하여 측정점을 다시 분포 시켰으며, 우선 순위는 사각망의 면적에 비례한다. 만약 하나의 사각망에 측정점이 두개 이상 분포할 경우, 기존의 사각망의 무게중심에 측정점이 존재하는 경우는 측정점을 이용하여 사각 망을 다시 2개를 생성하여 주변 사각 망에 존재하는 측정점과의 거리가 먼 하나의 사각 망에 측정점을 분포 시킨다. 그리고 사각 망에 원래의 측정점이 존재하며, 그 사각 망에 측정점이 추가되는 방법은 사각 망의 무게중심을 기준으로 정 반대 쪽에 측정점이 분포하게 된다. 이 방법은 측정점이 측정 곡면에 대해 산발적으로 분포시키기 위한 것으로 이를 적용한 것을 도 16(16a;측정전, 16b;측정후)에 도시하였다. 이와 같이 측정점을 분포시킨 후, 시편의 EZ-map을 생성한 것을 도 17 에 도시하였고, EZ-map을 이용한 방법으로 실제측정데이타를 기초로 충돌 검사한 것과 충돌 위치를 도 18 에 도시하고, TSP방법을 통한 경로와 충돌회피 경로를 도 19에 도시 하였다.
본 발명은 이상과 같이 기상측정에서의 해석적 곡면에 대한 효율적인 측정점 수와 위치를 결정할 수 있는 방법을 제시하고, 또한 기존의 가공에 필요한 형상을 측정에 보다 효과적인 형상으로 분류하여 이를 모의 측정과 실험을 통해 검증하였다. 기존의 가공 후 3차원 좌표 측정기에서 검사하는 공정에 비해 생산 공정중간에 원하는 형상을 검사 할 수 있는 방법을 제시함에 따라 생산 리드 타임을 줄일 수 있으며, 기계 가공 단계에서 발생하는 오차에 판별할 수 있어 사용자가 능동적으로 대처 할 수 있는 기반을 제공 한다.
따라서 퍼지이론, 해머슬레이방법, 티에스피 방법을 이용하여 대상물에 대한 측정 점의 수와 위치 그리고 경로에 대해 효과적 으로 결정할 수 있다.
측정에 보다 효율적인 측정용 특징형상을 분류하여 보다 효과적인 측정계획과 작업이 가능하도록 한다.
또한 이지맵과 티에스피 방법을 이용하여 생성한 측정경로를 분석하고, 이를 기초로 공작물과 프로브 또는 프로브 홀더와의 충돌여부를 판별하고 충돌이 발생하는 경우, 회피경로를 생성할 수 있다.

Claims (5)

  1. 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 측정방법에 있어서,
    1)가공과 측정을 같은 공작기계에서 수행토록 가공한 공작물의 특징 형상을 측정할 다양한 면 정보를 분류 저장하고, 퍼지논리를 이용한 측정점 수를 결정하고, 해머슬레이 좌표계를 이용하여 위치를 설정하는 과정;
    2)측정 시간을 최소화 하는 하기식(1)의 함수를 사용하는 과정;
    3)측정 경로 영역과 그 영역 내의 측정 대상물에 대한 이지 맵을 생성하고, 판별점에서 프로브 높이와 이지 맵 높이를 비교하여 충돌 여부를 판별하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.
    Figure 112005052985974-pat00013
    (여기서 E는 측정점 간의 거리이고, i는 측정점의 수, x,y,z는 측정 좌표 이다.)
  2. 제 1 항에 있어서, 퍼지 논리를 이용한 측정점수 결정 과정은 공작기계의 정밀도에 대한 정보와 측정면의 면적, 및 최대 측정점수를 입력 요소로 인가받아 퍼지논리 시스템에서 측정 점수를 결정함을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 충돌방지 경로를 생성하는 과정은 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 측정 대상물의 형상에 따라 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(S1),
    그 영역에 있는 측정 대상물에 대한 이지맵을 생성하고(S2),
    판별점에서 프로브의 높이와 이지맵의 높이 값을 비교하여 형상 특성을 체크하고(S3),
    체크한 형상으로 충돌 여부를 판별하고(S4),
    충돌시 충돌이 일어나지 않는 새로운 측정경로를 생성하며(S5),
    충돌이 아닌 경우 측정 대상물의 형상 중 다음 형상에 대한 충돌을 체크하고(S6),
    상기 단계(S5)에서 새로운 측정 경로 생성시 상기 과정(S1)을 수행하고, 생성이 없으면 종료하는 과정(S7)으로 이루어짐을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,
    프로브와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 프로브 측정 경로와 형상이 겹쳐지는 부분(Z-View)의 존재 여부를 확인하고(C1),
    겹쳐지는 부분이 있을 경우, 겹쳐지는 부분에서 프로브의 제트(Z)값과 형상의 제트값을 비교하여 충동여부를 확인하며(C2),
    다음 측정점에 대한 충돌 여부를 확인하고(C3),
    다음 측정점도 충돌이 예상될 경우 2개의 유도점을 생성하고(C4),
    다음 측정점에서 충돌의 위험이 없을 경우 현재 측정점에 대한 유도점을 1개만 생성하고(C5),
    상기 단계(C1)에서 겹쳐지는 부분이 없거나, 상기 단계(C4, C5)에 이어, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(C6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행함을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,
    프로브 홀더와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 홀더와 형상이 겹쳐지는 부분의 존재여부를 확인(Z-View)하고(D1),
    존재하면 겹쳐지는 부분에서 홀더의 제트값과 형상의 제트값을 비교하여 충돌여부를 확인하고(D2),
    측정점이 평면(S1)에 위치하는지 확인하고(D3),
    위치하지 아니하면 측정점의 제트값을 변화시켜 측정점을 재생성하고(D4),
    상기 과정(D3)에서 위치하면, 측정점의 엑스와이 값을 변화시켜 측정점을 재생성하고(D5),
    상기 과정(D1)에서 존재하지 않거나, 상기 과정(D4, D5)을 수행하면, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(D6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행함을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.
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