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측정 정밀도와 오차 본문

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측정 정밀도와 오차

quizs 2020. 12. 16. 18:20

측정 정밀도

편차의 원인

다음과 같이 지름의 측정값은 동일하더라도 편차가 발생하는 원인은 여러가지가 있을 수 있다. 첫째로 원의 위치는 안정되었는데 지름이 편차가 나는 경우이다. 이런 경우는 가공툴의 마모에서 원인을 찾는 경우가 많다. 두번째 경우는 지름은 일정한데 위치 편차가 발생하는 경우이다. 이런 경우는 툴이나 지그의 위치 선정이 안정되지 않는 경우가 많다. 세 번째 경우는 원의 형상이 불균일한 경우이다. 여러 가지 원인이 있겠지만 가공 툴이나 지그의 진동으로 발생 되는 경우가 많다. 이처럼 측정값은 동일하더라도 편차가 발생하는 원인은 여러 가지가 있으므로, 이를 여러 방법으로 측정하여 이에 대한 원인을 파악해서 적절한 조치를 취하여야 하겠다. 

사전 협의 되어야 하는 사항

측정을 수행할 때 동일한 측정물이라도 사람에 따라 또는 업체에 따라 다른 결과가 나오는 경우가 허다하다. 또한 측정을 의뢰한 사람과 측정을 수행한 사람 간의 기대한 값과 측정한 값이 완전히 다르게 나오는 경우도 많이 볼 수 있다. 이런 이견 없이 서로 간 정확한 측정을 수행하기 위해서는 아래에서 제시하는 측정의 기본적인 요구사항 세 가지를 분명히 해야 한다.

1. 측정할 값의 위치와 방법이 분명하게 정의되어야 한다. 

다음과 같이 실제 측정하는 제품들은 가공에 대한 편차가 존재하므로 어디를 측정하는지에 따라 다른 측정값이 산출될 수 있다. 따라서 제품의 특성에 맞는 위치의 측정값을 요청해야 하고 이를 정확히 측정해야 한다. 

2. 측정의 단위는 협약에 의해 정의되었거나 반드시 사전 협의가 되어야 한다.

3. 측정 방법은 반드시 명백해야 한다.

가공오차의 영향

기계 산업에서 가장 중요한 생산공정을 4가지 기본 타입으로 분류한다. (DIN 8580)
Primary forming 주조, 제련, 압출 등
Forming 압축성형, 드로잉(drawing), 압연등
Parting 절삭가공 고정, 선반 가공, 드릴 가공, 밀링 가공 등
Joining 프레스 가공, 용접 가공, 굽힙 가공 등

3차원 측정기 정도

3차원 측정기가 갖는 불확도는 여러 가지 영향에 기인한다. 이들 중 주된 원인을 나열하여 보았다. 

가이드 웨이 - 기계 축 좌표계의 기반이 되는 중요한 부위로 진직상태와 축간의 직각상태에 따라 정도에 영향을 주게 된다. 

베어링, 드라이브 시스템 - 정적, 동적인 측정에 구동상태가 얼마나 안정되었냐에 따라 정도에 영향을 미친다.

길이 측정 시스템 - 스케일의 해상도와 길이 정확도 그리고 온도 변화에 따른 불확도 등이 측정기 정도에 영향을 준다.

센서 시스템 - 측정방향에 따른 오차와 여러 스타일러스를 사용시 발생하는 오차 등이 주된 원인 요소이다. 

높은 정도를 구현하기 위해서 측정기 제조업체에서는 장비를 조립한 후 측정기의 각각의 위치에 고유한 편차를 측정하여 이에 대한 보정 값을 측정기에 저장해서 장비 구동 시 축의 위치에 따라 발생한 편차를 저장된 보상 값으로 보정하는 기능이 널리 사용되고 있다.

3차원 측정기의 표시 오차

각각의 측정기는 작든 크든 오차를 가지고 있다. ISO 10360-2에서는 3차원 측정기의 지시 오차의 검사 방법과 정보를 규정하고 있다. 

길이 측정에 대한 최대 허용 오차(MPEE)

길이 측정에서 길이 값이 커지면 측정에 대한 오차도 커지는 것은 너무 당연하다. 이를 고려하여 길이 측정에 대한 오차는 아래와 같은 함수 형식으로 표시하고 있다.

E = k1 + 1/k2

측정기의 표시 오차

프로빙에 대한 최대 허용오차 (MPEP)

프로빙 에러를 결정하기 위해서, 무시해도 좋을 만한 형상 오차를 가지는 구(10mm에서 50mm의 직경)를 추천하는 위치에서 25번을 프로빙한다. 측정 결과로부터 소위 가우스 방식에 의하여 구가 계산된다. 측정된 점들의 최대 반경 거리의 오차 값이 된다. 이를 통해 여러 공간적 방향의 측정시 얼마나 정확한 측정을 수행할 수 있는지 알 수 있다.