베스트핏 찾기
Geoform은 PolyWorks|Inspector의 베스트-핏 기능을 활용하여 폐기될 뻔한 부품들을 되살리다
Geoform, Inc.(캘리포니아주 잉글우드), 또는 Precision Measurement Laboratories로도 알려진 이 회사는 1986년부터 측정 서비스를 제공해 왔습니다.
회사의 성장과 함께 CAD/CAM, 공구 및 지그 제작, 소량 생산 분야로 사업 영역을 확장했지만, 여전히 항공우주, 자동차, 의료 분야의 복잡한 부품을 중심으로 한 치수 검사가 주요 사업입니다.
과제
수년에 걸쳐 Geoform은 품질 관리에 사용되는 도구, 기술, 접근 방식의 발전을 지켜봐 왔습니다. 최근의 기술 발전으로 인해, 어떤 도구가 작업에 가장 적합한지 신중히 검토하는 것이 그 어느 때보다 중요해졌습니다. Geoform의 대표인 Steve Farentinos는 Weber Metals Inc.와의 협업 사례를 통해 이러한 변화와 올바른 도구 선택의 중요성을 설명합니다.
Weber Metals는 알루미늄 및 티타늄 단조 전문 공급업체로, 도면에 치수를 표기하지 않고 CAD 데이터만으로 제품 정보를 전달하는 모델 기반 정의 방식을 채택한 기업 중 하나입니다. Farentinos 대표는 다음과 같이 말합니다.
“최근에는 CAD 데이터와 몇 가지 주요 치수 및 형상 공차 검사를 요청하는 지시사항만 제공된 채로 들어오는 부품이 많습니다. 예전처럼 도면을 기준으로 검사하는 경우는 거의 없습니다.” 이러한 접근 방식은 특히 형상이 복잡하고 특징이 많은 부품의 경우 시간과 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 그는 덧붙였습니다. “치수가 표기된 도면을 작성하는 데 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있고, 검사 과정에서 수행해야 할 작업량도 크게 감소합니다.”
솔루션
Weber Metals의 부품에 대한 프로파일 검사를 위해, Geoform은 Faro 레이저 스캐닝 시스템과 PolyWorks® 소프트웨어 솔루션을 활용했습니다. 스캔부터 보고서 작성까지, 일부 검사 작업은 하루도 걸리지 않고 완료됩니다. Farentinos 대표는 다음과 같이 말했습니다. “엄청난 차이입니다! 비교적 복잡한 부품들도 몇 시간 만에 검사가 완료됩니다. 기존 방식으로 했다면 동일한 부품의 검사는 3~4일이 걸렸을 것입니다.”
프로젝트가 시작되면 Geoform은 그 작업에 가장 적합한 도구를 사용합니다!
Farentinos는 이어서, "구식"이라는 표현은 정확하지 않다고 덧붙였습니다. 왜냐하면 Geoform은 여전히 기존의 검증된 측정 방법들도 적극적으로 사용하고 있기 때문입니다. Faro 휴대형 CMM을 많이 사용하고 있지만, 그는 이렇게 강조합니다. “프로젝트가 들어오면, 작업에 가장 적합한 도구를 선택해 사용합니다.” Geoform이 보유한 주요 측정 장비는 다음과 같습니다.
Faro 암 2대, 고정형 CMM 3대, 그리고 InnovMetric의 PolyWorks|Inspector™ 소프트웨어 솔루션.
Farentinos 대표에 따르면, CMM은 대량 생산 부품, 더 높은 정밀도가 요구되는 작업, 장기간 반복 측정이 필요한 작업에서 핵심적인 역할을 합니다. 반면, Faro 암은 단일 프로젝트나 설계 검증 및 공정 인증을 위한 초도품 검사 작업에 탁월합니다. 또한 복잡한 주조물, 단조품, 금속 또는 플라스틱 성형 부품의 형상 공차 검사 시 형상을 캡처하는 데 이상적입니다. 이러한 작업에서 Geoform은 한 번의 측정 세션 내에서 레이저 스캐너와 터치 프로브를 함께 사용합니다. 그는 다음과 같이 설명했습니다. “프리즘 형상과 같은 일부 특징은 터치 프로브로 측정하고, 나머지는 스캐닝으로 진행합니다. 특히 초기 좌표계 설정을 위해 빠르게 일부 기준 형상을 측정해야 할 경우, 터치 프로브가 매우 유용합니다.”
고정식 CMM에서 얻은 터빈 휠 측정값에 대한 베스트핏 및 검사 보고
“작업이 CMM에서 진행 중이라 하더라도, 더 정밀한 베스트 핏 기능이나 다양한 리포팅 옵션이 필요할 경우,부품 형상의 좌표 데이터를 PolyWorks|Inspector로 가져와 활용할 수 있습니다.” Steve Farentinos, Geoform 대표
소프트웨어 선택 역시 비교적 명확합니다. Geoform은 CMM 프로그래밍이 필요하고 전통적인 표 형식 검사 보고서가 적합한 장기 프로젝트에는 일반 CMM 소프트웨어를 사용합니다. 반면, CMM에서 수행하는 다른 작업과 모든 PCMM 작업에는 PolyWorks를 사용합니다. Farentinos 대표는 “Faro 암을 사용할 경우 PolyWorks|Inspector를 사용하는 것은 당연한 선택입니다”라고 말했습니다. Geoform은 플러그인을 활용해 수동 CMM이나 I++ 서버를 사용하는 CMM에서도 PolyWorks|Inspector로 측정 세션을 실행할 수 있습니다.
성과
베스트핏 정렬
전통적인 검사 방식에서는 소수의 타깃 포인트를 이용해 좌표계를 설정하고 모든 측정이 그 좌표계에 고정되기 때문에 몇 개의 측정값이 이후의 모든 결과에 영향을 미치게 됩니다. 그러나 부품에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해서는 좌표계를 기존 타깃 포인트에서 의도적으로 벗어나도록 조정해 보는 것도 도움이 될 수 있습니다. 이것이 바로 측정 데이터셋에 베스트 핏(Best-Fit) 기능을 적용하는 여러 활용 사례 중 하나입니다.
내부 흐름 경로(와이어프레임으로 표시된 외부 서페이스)에 대한 검사 결과.
Farentinos 대표는 “베스트 핏 작업이 필요한 경우, 우리는 항상 PolyWorks|Inspector를 통해 측정을 진행합니다. 이것이 PolyWorks의 가장 큰 강점 중 하나입니다”라고 강조했습니다.
그는 이어서 “예를 들어 주조품을 검사할 때, 기준 타깃에 맞춰 셋업하면 일부 형상이 공차를 벗어나는 경우가 있습니다. 그러나 고객이 원하는 것은 기준 타깃에서 벗어나더라도 가공 여유가 충분한지를 아는 것일 수 있습니다”라고 설명했습니다. 이어 “때로는 한두 개의 기준 타깃에서 소량의 소재만 제거하면 폐기될 뻔한 부품을 살릴 수 있는 경우가 있습니다. 이러한 상황에서 우리는 PolyWorks|Inspector의 베스트 핏 기능을 활용해 이런 질문에 대한 답을 찾습니다”라고 덧붙였습니다.
측정 데이터셋에는 수천에서 수백만 개의 포인트가 포함될 수 있으며, 이는 MBD 기반 CAD 데이터와 정렬되어 두 데이터 간의 "베스트 핏(Best Fit)"을 수행하게 됩니다. 정렬 타깃은 CAD 모델 전체에 분포될 수도 있고, 주조 기준점과 같은 특정 형상에 집중될 수도 있습니다. Farentinos 대표는 “주조품이나 단조품의 경우, 기준 타깃이 경사면이나 표면 불규칙성이 있는 부분에 위치하는 경우가 많습니다. 소프트웨어는 많은 포인트를 사용해 이러한 변동을 평균화합니다. 이를 통해 매우 우수한 정렬 결과와 측정 정확도를 확보할 수 있습니다”라고 설명했습니다.
Geoform이 사용하는 또 다른 정렬 방식은 "공차 영역에 대한 베스트 핏(Best-Fit to Tolerance Zone)"입니다. 이 기능은 2008년 Geoform의 요청으로 PolyWorks|Inspector™에 추가되었으며, Geoform이 개발 과정에 참여했습니다. 목적은 공차를 벗어난 형상의 수를 최소화하는 것이었습니다. 이 방법은 일반적인 베스트 핏의 장점과 더불어 스캔된 데이터셋의 위치를 조정해, 원래는 불합격 판정을 받을 부품을 허용 가능한 상태로 만들 수 있도록 도와줍니다. Farentinos 대표는 “베스트 핏을 공차 영역으로 설정 옵션만 선택하면, 소프트웨어가 참조 형상에 대한 공차 밴드를 읽고 측정 데이터를 그 범위 내에서 재배치합니다. 이는 기준 형상과 측정 포인트 간의 거리를 최소화하는 대신, 측정 포인트 세트를 공차 내로 배치하려고 시도하는 방식입니다”라고 설명했습니다.
무게가 거의 1200파운드에 달하는 주철의 레이저 스캔 데이터에서 얻은 컬러맵 검사.
레포팅
Geoform은 CMM이든 PCMM이든 단순한 표 형식 데이터를 넘어선 보고서가 필요할 때 항상 PolyWorks|Inspector를 선택합니다. Farentinos는 "PolyWorks를 사용하여 더 많은 자유와 더 많은 보고 기능을 이용할 수 있게 되었습니다."라고 말했습니다. 페이지별로 표시되는 표 형식의 레포트 대신 PolyWorks|Inspector를 통해 Geoform에서는 시각적이고 직관적인 레포트를 생성할 수 있는 많은 옵션과 다양한 방법을 사용할 수 있습니다.
PolyWorks의 가장 큰 강점 중 하나는 보고서를 매우 쉽게 생성할 수 있다는 점이며, 특히 컬러 맵, 테이블, 헤더, 푸터가 포함된 다중 페이지 보고서를 간편하게 만들 수 있다는 것입니다.
PolyWorks|Inspector는 AS9102와 같은 표준 보고서 형식을 시각적 문서화 기능으로 보완합니다. Farentinos 대표는 “PolyWorks에서 검사 결과를 훨씬 더 보기 좋게 정리할 수 있고, 접근성도 매우 뛰어납니다. 특히 컬러 맵, 표, 헤더, 푸터가 포함된 다중 페이지 보고서를 쉽게 생성할 수 있다는 점이 가장 큰 강점 중 하나입니다”라고 말했습니다. 그는 이어 “항공우주 분야의 MBD 기반 보고서의 경우, 우리는 AS9102 보고서를 작성하고, PolyWorks로 생성한 그래픽 컬러 맵을 함께 첨부합니다. 이를 통해 고객은 표준 검사 보고서 외에도 시각적으로 내용을 확인할 수 있습니다”라고 덧붙였습니다.
Farentinos 대표는 “정말 드래그 앤 드롭만으로 가능합니다. 몇 분 만에 보고서를 만들 수 있습니다”라고 말했습니다. 그는 이에 대한 예시도 덧붙였습니다. “오늘 아침에 작업한 11페이지짜리 보고서가 있습니다. 포인트 클라우드 데이터부터 시작해 한 시간 반 만에 완성된 보고서를 만들었습니다. 그 정도로 쉽습니다.”
Farentinos 대표는 복잡한 형상을 가진 터빈 휠에 대한 검사 작업에 대해 설명하며, 이번에도 PolyWorks|Inspector 덕분에 프로젝트가 훨씬 간단하게 진행되었다고 전했습니다. 그는 “이런 유형의 프로젝트에서는 PolyWorks의 매크로 언어를 활용해 자주 사용하는 명령어를 자동화합니다. 보고서 작성에도 매우 유용하죠. 예를 들어, 레이저 스캔의 일부 데이터에서 XYZ 데이터 테이블을 추출해 표준 검사 보고서를 보완하는 문서로 활용하는 매크로를 사용하고 있습니다. 초기 측정 데이터부터 최종 보고서 완성까지 90분이면 충분합니다”라고 설명했습니다. 이러한 점들이 Geoform이 측정 작업에서 PolyWorks를 최고의 솔루션으로 평가하는 여러 이유 중 하나입니다.
FARO 암으로 윤곽 있는 자동차 부품 검사
