삼좌표측량기 (CMM) 는 현대 제조업에서 고정밀도의 기하량 계량 설비로서 그 핵심 원리는 3차원 좌표계의 구축과 정밀 측정을 통해 물체의 기하학적 형상, 치수 및 위치 공차에 대한 정확한 계량화를 실현하는 데 있다.그 계량 과정은 세 가지 핵심 부분으로 분해할 수 있다.

1. 3차원 좌표계의 구축과 위치

CMM은 X, Y, Z 세 개의 서로 수직인 선 동작 축을 통해 루비 프로브와 같은 헤드의 동작 궤적을 측정 구 중심점으로 나타내는 직각 좌표계를 구성합니다.측정할 때 가공소재는 작업대에 고정되고 헤드는 가공소재의 표면과 접촉하며 시스템은 실시간으로 좌표계에서 측정구의 중심점의 정확한 위치를 포착한다.예를 들어, 엔진 실린더의 공경을 측정할 때, 측정 헤드는 구멍 안으로 깊이 들어가 여러 점의 좌표를 수집해야 하며, 소프트웨어는 의합 알고리즘을 통해 공경의 직경과 원통도를 계산하는데, 이 과정은 좌표계의 고정밀 위치 지정에 의존한다.

2. 공간 좌표점의 정밀 채집

헤드가 가공소재 표면에 닿으면 래스터 자 또는 인코더가 순식간에 세 축의 래스터 데이터를 기록하여 공간 점 좌표(X, Y, Z)를 형성합니다.접촉식 헤드는 물리적 접촉을 통해 신호를 트리거하고, 비접촉식 헤드 (예: 레이저 헤드) 는 광학 원리를 이용하여 데이터를 수집한다.상자류 부품 검측의 경우, 헤드는 그 규칙적인 모양을 정의하는 유한점을 수집하고, 좌표 변환을 통해 서로 다른 바늘로 측정된 데이터를 동일한 좌표계로 통일하여 측정 결과의 연속성을 확보해야 한다.

3. 수학 모델링 및 기하학적 매개변수 해석

수집된 좌표 데이터는 전문 소프트웨어 처리를 거쳐 최소 2승법 등 알고리즘을 통해 점, 직선, 평면, 원통 등 기본 기하학적 요소를 입안하여 치수, 형상 및 위치 공차를 계산한다.예를 들어, 원추를 측정할 때 각 단면의 지름 차이가 자동으로 인식됩니다.자유 곡면을 측정할 때 대용량 점 데이터는 3D 디지털 모델을 재구성하여 단순한 형상에서 복잡한 곡면까지 전체 오버레이 측정을 실현합니다.또한 소프트웨어는 직선도, 평면도, 동축도 등 13개 형상 공차를 처리하여 ISO 표준을 준수하는 체크 보고서를 출력할 수 있습니다.