회전오차운동의 정밀 측정

Abstract

본 연구에서는 회전 장치의 회전오차운동을 측정 하기 위해서 측정기준물의 형상 오차 성분을 효율적으로 제거 할 수 있는 Fourier model 기반 멀티프로브 오차분리법을 사용하고, 해당 기술의 문제점인 고조파 변조 현상을 회피 할 수 있는 방법을 개발 하여 적용하고자 한다. 이를 통해 고조파 변조 현상이 발생하지 않도록 설계가 가능한 ‘안정화 Fourier model 기반 멀티프로브 오차분리법’을 개발 하였다. 이를 기반으로 정밀한 원형 단면 형상 측정이 가능하고, 온-머신 및 실시간 측정이 가능하도록 하는 효율적인 기반 기술을 개발하고자 한다. 제안된 이론을 바탕으로, 정밀한 2자유도 회전오차운동을 측정하기 위해 측정시스템이 설계 및 구축 되었고, 시뮬레이션 검증 및 실험적 검증을 통해 해당 제안 기술의 성능 검증을 수행하였다. 특히 기존의 오차분리기술인 반전법과 비교 하여 본 연구의 제안 기술의 성능을 확인하였고, 그 결과 반전법에 비해 성능 측면에서 48.28% 개선된 결과를 보였다. 또한, Monte-Calro 시뮬레이션 및 구성 장치와 시스템의 기하학적 오차요인 분석을 통해 측정시스템의 불확도를 평가 하였고 ±0.162 μm로 산출되었다. 그리고, 개발된 방법의 적용성을 확인하기 위해 5자유도의 회전오차운동 측정시스템에 적용하였으며, 이를 기반으로 진원도 측정시스템에 적용하여 측정 정밀도 향상이 가능함을 확인하였다. 그 결과, 5자유도 회전오차운동 측정시스템은 종래의 5-프로브 측정시스템 보다 최대 300.8% 성능 개선이 관찰되었으며, 이를 기반으로 진원도 측정시스템에 적용한 결과 실제 측정기준물의의 진원도와 비교되었을 때 회전오차운동이 보상되는 경우 오차율은 27.84%로 확인되었고, 회전오차운동이 보상 되지 않는 경우의 오차율은 540.34%로 확인되어 성능 향상에 효과가 있음을 확인하였다. 이를 통해서 정밀한 원형 단면 형상 측정이 가능하고, 온-머신 및 실시간 측정이 가능하도록 하는 효율적인 기반 기술이 개발 되었다.