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권성환(S. H. Kweon),리우위(Y. Liu),양승한(S. H. Yang) 한국정밀공학회 2004 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2004 No.10월
소형화된 기계가공시스템은 사용재료의 다양화와 에너지 및 공간의 감소와 같은 장점을 가지고 작고 정밀한 부품을 가공할 수 있는 시스템으로 주목 받고 있다. 이라한 시스템이 비록 그 크기가 일반적인 가공시스템에 비해 작지만 정렬 및 조립공정 기계요소의 불완정성에 의한 기하학적 오차는 여전히 존재한다. 기하학적 오차 평가는 기계시스템의 정밀도를 효과적으로 적은 비용으로 향상시킬 수 있는 오차보정기술을 적용할 수 있는 토대가 된다. 일반적으로 3 측의 직선축으로 이루어진 공작가계는 21개의 오차요소를 가진다. 레이져간섭계는 이러한 오차요소를 평가하는데 널리 사용되고 있지만 광학계를 정렬하고 설치하는 데 많은 어려움이 있으며 한번의 설치로 한 개의 오차요소만이 측정 가능하다. 또한, 소형공작가계의 경우, 그 크기로 인해 기존의 레이져 간섭계를 직접적으로 적용할 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 소형공작기계를 포함한 소형가공시스템의 기하학적 오차 평가를 위한 새로운 다자유도 측정시스템을 제안하였다. 5개의 정전용량변위센서를 사용하는 이 시스템을 통해 한 축의 움직임에 따른 5개의 오차요소를 동시에 측정 가능 하다. 균질변환행렬을 이용한 측정알고리듬을 구성하고 이를 모의시험을 통해 평가하였다. 수학적 모델링을 통해 각 센서의 출력값을 유도하고 이를 이용하여 각 오차요소를 계산하기 위한 식을 유도하였다. 여기서, 단순화된 식을 적용한 경우, 임의의 오차에 대한 측정 알고리듬의 정확도를 평가하였다. 또한, 측정 시스템의 설치시 발생하는 셋업오차에 대한 측정 알고리듬의 민감도 분석을 행하였다. 제안하는 측정 시스템은 구조가 간단하고 고가의 부가장비가 필요치 않다. 또한, 적은 비용으로 구성할 수 있으며 높은 측정 정밀도를 가지고 소형가공시스템에 필요한 오차 평가를 행할 수 있다.
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