측정기 설정 시 주의할 점 알아보기

기하공차(GD&T)는 제품의 형상, 방향, 위치, 흔들림을 정의하고 제어하기 위한 국제적인 언어입니다. 설계자는 도면상에서 이를 표현하고, 검사자는 측정기를 통해 이를 해석하고 검증합니다. 이때 사용되는 측정기(예: CMM, 비전 측정기, 레이저 스캐너 등)는 고정밀 장비이지만, 설정이 잘못되면 정확한 측정 결과를 얻기 어렵습니다. 따라서 기하공차의 신뢰성 있는 평가를 위해서는 측정기의 설정이 매우 중요하며, 그 설정 방법과 환경 조건에 따라 측정 결과는 크게 달라질 수 있습니다. 본 글에서는 측정기 설정 시 반드시 확인하고 주의해야 할 핵심 사항들을 정리하였습니다.

 

 

1. 기준면(Datum) 설정의 정확성

 1). 기준면이란?

기하공차에서 기준면은 측정의 기준이 되는 위치, 평면, 축 등을 의미하며, 모든 공차 해석의 시작점입니다. 2). 잘못된 기준면 설정의 위험

  - 기준면의 위치가 도면과 불일치하면 측정 결과가 모두 왜곡됩니다.

  - 기계 좌표계(MCS)와 도면상의 기준 좌표계(DRF)가 다르면 해석 불일치 발생.

  - 예: 직각도 공차 측정 시, 기준면 A가 잘못 정해지면 측정 대상면과의 관계 자체가 무의미함.

 3). 올바른 기준면 설정 팁

  - CAD 모델과 동일한 기준 체계 적용

  - 최소 세 점 이상을 기준으로 삼아 안정된 평면 확보

  - 기준면은 반드시 평면도 공차 기준 이상으로 유지

 

2. 환경 조건에 따른 오차 방지

 1). 온도 영향

측정실의 온도는 일반적으로 20±1°C가 표준입니다. 부품과 장비가 동일한 온도 조건에서 수축·팽창이 없는 상태여야 합니다.

 2). 진동 및 습도

  - 진동은 특히 비접촉식 측정기에 큰 영향을 주며, 미세한 흔들림만으로도 오차가 누적됩니다.

  - 습기가 많으면 센서나 렌즈 표면에 영향을 미쳐 정밀 측정 불가.

 3). 측정 전 안정화 시간

측정 대상이 외부 환경에서 들어온 경우 최소 2시간 이상 실온에서 안정화 후 측정하는 것이 정확도를 높이는 팁입니다.

 

3. 프로브와 센서 선택의 정확성

 1). 접촉식 vs 비접촉식

  - 접촉식 프로브: 기계적 접촉으로 형상을 측정하며 정밀도는 높지만, 부드러운 표면에는 부적합.

  - 비접촉식 센서: 레이저, 영상 방식 등으로 빠르게 측정하지만 반사율, 투명도에 민감.

 2). 프로브의 구경과 오차의 관계

너무 큰 프로브는 작은 피처를 정확히 측정할 수 없고, 너무 작은 프로브는 튕김이나 오차 발생 가능성이 있습니다. 측정 대상의 형상에 맞는 센서/프로브 선택이 중요합니다.

 3). 프로브 교정

모든 측정 전에는 프로브를 표준구(마스터 볼 등)로 교정해야 하며, 공차 허용 오차보다 훨씬 정밀한 상태로 유지되어야 합니다.

 

4. 측정 경로와 포인트 설정 전략

 1). 포인트 개수와 분포

  - 형상에 따라 적절한 측정 포인트 수와 위치 분포는 측정의 정확도를 좌우합니다.

  - 단순한 평면: 최소 3~5점

  - 원형 부품: 최소 6~8점

  - 곡면 부품: 곡률 변화에 따라 포인트 분산 배치

 2). 자동 측정 루틴 설정

CMM이나 비전 측정기의 경우, 측정 루틴을 미리 프로그래밍하면 일관성 있는 반복 측정이 가능하지만, 포인트 간 경로가 겹치거나 충돌이 발생하지 않도록 설정 확인이 필요합니다.

 3). 측정 속도 조절

고속 측정 시 오차가 증가할 수 있으며, 특히 작은 피처에서는 측정 속도를 낮춰야 정확한 데이터 확보가 가능합니다.

 

5. 소프트웨어 설정 및 데이터 해석 주의사항

 1). 공차 해석 모드 선택

측정기 소프트웨어에는 다양한 해석 방식(예: 최적 적합법, 최소 자승법 등)이 있으므로, 설계 기준과 동일한 방식으로 설정해야 결과 일치가 가능합니다.

 2). CAD-PMI 연동 체크

CAD 파일에서 PMI(GD&T 기호)를 불러올 경우, 측정기 소프트웨어가 이를 정확히 인식하고 해석하는지 사전 검토가 필요합니다.

 3). 결과 값 오해 방지

  - 값이 기준 범위 내라도 기준면이 틀렸다면 그 측정은 무의미합니다.

  - 항상 결과 해석 시 기준 좌표계, 기준면 정렬 상태를 확인해야 합니다.

 

6. 결론: 기하공차 측정은 정밀도보다 "설정 정확성"이 핵심이다

정확한 기하공차 측정은 단지 고정밀 장비를 사용하는 것만으로 달성되지 않습니다. 측정기 설정, 기준면 정의, 환경 조건, 센서 선택, 소프트웨어 해석까지 모든 요소가 유기적으로 일치해야 진정한 공차 관리가 가능합니다. 특히 측정기 설정 오류는 측정값 왜곡뿐 아니라 제품 불량 판정을 유발할 수 있으며, 그 피해는 제조 공정 전반에 걸쳐 영향을 미칩니다. 따라서 설계자와 측정자는 함께 기준 해석을 공유하고, 측정 장비 설정에 있어 공통 언어를 사용할 수 있어야 합니다. 기하공차의 본질은 정확한 전달과 해석입니다. 이를 위한 측정기 설정은 선택이 아니라 '표준'이어야 합니다.