생산현장 업무에서는 측정검사업무의 비중이 크다. 측정검사의 업무는 품질향상을 위한 활동이며 또한 고부가가치의 제품을 위해서도 중요하다. 고품질 고정밀도는 철저한 측정검사를 통하여 이루어진다. 제품의 치수를 정확히 측정하여 정밀도 있는 부품을 제작하고 불량부품이나 파손된 부품을 검사하여 제거함으로써 제품의 성은과 품질이 우수하게 인정된다. 이러한 측정검사작업의 정밀도향상, 생산성 향상을 위해서는 자동화가 필요하다. 측정검사의 자동화 (CAT : Computer Aided Testing)에는 영상처리를 이용하는 시각검사의 자동화가 중요한 분야이다. 영상처리를 이용한 시각검사의 대상은 결함검사, 두께검사, 형상칫수 검사, 물체의 위치, 방향, 종류의 파악 등이 있다.
측정기술과 자동화기술은 그 시대의 정밀가공 및 설계기술과 같은 수준에서 진보되고 있고 컴 퓨터 응용기술, 전자 . 반도체 응용기술, 신소재 기술에 힘입어 급속도로 발전하고 있다. 이글에서 소개된 길이 및 형상 측정 관련 각종 센서류, 자동측정장비도 최근 현장에서 널리 활용되고 있 지만, 생산, 제조, 개발, 시험 등 사용분야를 명확히 하여야 측정의 자동화 수준을 명확히 결정할 수 있으며 분해능 . 정밀도와 같은 측정 수준을 구체화하여야만 적합한 측정시스템을 선정할 수 있을 것이다.
최근 산업현장에서 작업능률의 향상, 인건비의 절감을 목적으로 공장자동화가 급속히 추진됨에 따라 자동화 설비의 핵심기기인 공압벨브의 수요가 급격히 증가하고 있다. 공압밸브는 전기적신호로 솔레노이드를 작동하여 공기의 흐름을 제어하는 것으로 기계와 전기가 결합된 Mechatronics화된 제품이다. 본 연구에서는 공압벨브류의 성능측정 분야 에 있어서 세계 각종규격(ISO, JIS, CETOP) 에 명기된 시험항목들을 자동으로 측정할 수 있는 종합성능 시험시스템을 개발하였고, 시스템의 작동은 한명의 작업자가 측정항목의 모든 시험을 제어할 수 있도록 완전자동화 하였다.
진동하는 구조물의 평면 진동장을 측정하기 위해, 자동화된 스캐닝 레이저 도플러 진동 측정기를 개발하고 이의 성능을 시험하였다. 광섬유를 사용하여 레이저 탐침이 진동체 표면을 따라 움직일 수 있도록 하였으며, 시스템의 자동화를 이루기 위한 알고리즘을 고안하였다. 시스템의 자동화과정은, 레이저 탐침이 진동체 표면을 따라 움직이도록 하며, 표면의 각 측정 점마다 두 레이저 광선들의 초점을 맞추고, 진동 신호 데이터를 얻고 저장하는 모든 과정을 포함한다. 따라서 이 자동화 과정을 이용하여 구조물의 표면 진동장을 측정할 수 있도록 하였다. 이 진동 측정기의 성능을 시험하기 위하여, 연속신호로 가진되는 압전 원통 셸의 진동과 펄스 신호에 의해 가진되는 평판의 진동을 측정하였다. 측정결과로부터, 구조물의 평면 진동장을 측정하고 표면을 따라 전파되는 탄성파들을 분리해내기 위하여, 이 자동화된 스캐닝 레이저 도플러 진동 측정기가 유용한 측정 도구가 될 수 있음을 보였다.
중진공 국가표준기의 자동화를 위한 하드웨어 및 측정 프로그램 개발에 관한 연구를 수행하였다. 이 장치는 부피가 서로 다른 여러 개의 진공용기, 배기장치, 진공게이지, 온도계, 그리고 밸브 등 많은 부품들로 구성되어 있을 뿐만 아니라 복잡한 측정방법 때문에 자동화가 꼭 필요하다. 개발한 자동화 장치의 성능 평가를 위하여 진공용기의 부피율을 측정하고 용량형 격막식 진공게이지를 교정해 보았다.
본 논문은 생산라인 자동화를 위한 로봇으로 제조업 시장 확대에 가장 큰 걸림돌이 되는 가격 경쟁력 및 인력난 해소를 위해 설계하였으며 다양한 소재에 대응하기 위해 그리퍼를 교체하여 적용이 되도록 하였다. 자동화를 위한 로봇은 소재의 내외경 가공 및 검사까지 모든 공정이 일괄적으로 이루어 져야하며 LCD 모니터에 생산수량 및 불량률 등의 정보를 실시간으로 나타내어 효율적인 생산계획을 수립할 수 있도록 하였다. 생산라인 자동화를 위해 로봇의 설계는 Auto CAD를 이용하였다. 부품의 가공은 CNC에 적용하기 위해 자동공급장치를 설계하였다. 가공이 완료된 후 측정한 값을 LCD모니터를 통하여 작업자가 알아볼 수 있게 나타냈다. 외경 1은 40.405, 외경2는 32.201, 내경 1은 23.346, 내경 2는 34.302로 나타났다. 측정결과 불량 측정을 위해 측정부의 결과 값이 나타나며 불량이 발생하면 그래프를 이용하여 어떤 부위에서 발생했는지를 알 수 있도록 하였다. 또한 결과 값은 자동으로 저장되도록 하였다. 생산라인 자동화를 위해 100EA를 측정한 결과 외경 1은 40.40438, 외경2는 32.20164, 내경 1은 23.34830 내경 2는 34.30033의 평균값을 나타냈다. 측정값의 검증은 하이트게이지로 측정한 결과 0.003 이내의 결과를 나타냈다. 따라서 본 로봇 자동화 시스템을 적용한다면 생산성 향상 및 불량률 감소가 가능하여 인력대체 및 가격경쟁력이 가능하다고 판단된다.
전자업계에서는 그동안 LSI(Large Scale Integrated Circuit), Microprocessor등의 괄목한 개발로 각종 생산공장, 의료기구등의 측정, 가공, 제어 및 계산의 자동화를 가속 시켜주고 있으며 이러한 컴퓨터기능의 범용화로 우리 생활면에도 많은 변화를 가져오고 있다. 계산기의 대중보급화로 계산자(Slide Rule)가 없어지고 조그마한 계산기가 프로그램의 능력을 가짐으로서 통계는 물론, 수학에서는 편미분 방정식 까지도 쉽게 처리해 주며, 기계분야에서는 Beam의 계산, 사절기 구(Four Bar Mechanism)등도 쉽게 풀어주고 있다. 또한 토목분야 에서는 과거 숙달된 측정기 사에 의존하던 지형의 정밀측정이 측정의 자동화로 측정치가 정확하게 읽혀지고 있지만, 반면 아쉬운 점이라면 정밀측정사에 의존하던 정밀도등이 장비의 정밀도에 의존해 가는 경향도 무시 될 수 없겠다. 또한 안과에서는 과거에 시력측정표를 일정거리에 떨어져서 측정하던 시력검사가 이제는 기계를 안구에 대고 자동측정 하게 된 점 등 다 나열 할 수 없게된 현실이다. 그러면 우리 기술인 주변에는 어떠한 면들이 바뀌었는가, 우선 생산 Line의 자동화, 설계자체도 컴퓨터를 이용하는 많은 여건상의 변화가 일어나고 있다. 여기서 선진국등의 현황과 더불어 우리의 여건 진로 방향등을 잠시 고찰해 보고자 한다.
Bacillus subtilis와 PVA를 사용한 미생물막 전극을 이용하여 수질시료의 생화학적 산소요구량(BOD)을 측정할 수 있는 BOD 자동화 측정장치를 개발하였다. 본 연구에서 개발한 BOD 자동화 측정장치는 glucose/glutamic acid BOD 표준용액을 사용시 60ppm까지 직선적인 감응을 나타내었으며, 시료주입 후 10분 이내에 자동으로 BOD 측정기능을 수행하였다. Bacillus subtilis와 PVA를 사용한 미생물막 전극의 감응시간과 회복시간은 각각 5분이었으며, BOD 측정 정장치의 자동화에 의하여 10% 오차내에서 재현성 있는 결과를 얻을 수 있었다.
최근 생산성 향상을 위해 용접 자동화가 실용 분야, 특히 GMAW 공정에서 활발히 진행되고있다. 그러 나, 현 수준의 용접 자동화는 완전 자동화에는 이르지 못하고 단지 주어진 용접 조건과 용접 경로로 용 접을 실행하는 로보트 시스템의 채용으로 인간의 작업을 대체하는 정도이다. 이와 같은 로보트 시스템 을 이용한 자동화에 있어서는 예기치못한 공정의 변동에 대처하기 위한 공정 중 용접질 모니터링이 더욱 중요해지고 있다. 본 연구에서는 이 목적으로 표면의 다점 온도를 측정하여 이 중 한점의 온도와 이점 이점 부근의 온도 구배로써 용융지 크기 추정 지수를 구성하였다. 이 지수는 온도 변수들과 대응 용융지 크기 간에 다중 회귀 방법을 이용하여 최소 추정 오차가 발생하도록 설정된 수학적 모델이다. 제안된 지 수의 추정 성능을 평가하기 위해 용접 열전도 모델로 부터 얻은 용융지 크기와 표면 온도분포 data를 이용 하여 일련의 시뮬레이션 연구를 실시하였다. 이 과정에서 지수 구성 온도 변수들의 차수가 추정 성능에 미치는 영향과 온도 측정 위치에 따른 추정 성능의 민감도를 추정 오차와 오차 분산을 통해 분석하고, 지수를 사용하였을 때의 추정성능을 한점 온도를 이용하는 경우와 비교 평가하였다.
공작기계의 자동화에 적용되는 ACO, ACC 및 GAC 등에 대한 원리와 이용방안 그리고 연구개발 되어져야 할 점들에 대하여 수학적인 논술을 피하고 그 기본개념 등을 소개하였다. 궁극적인 자동화의 목표가 공작기계에 인공지능을 부여하여 경험이 없는 작업자라고 하더라도 생산공정을 관리 감독할 수 있도록 하기 위하여는 지능있는 공작기계의 개발이 이루어져야 하겠다. 지능 있는 공작기계의 개발시 고려되어져야 할 사항들을 고찰해 볼 때 공작기계의 ACO, ACC 및 GAC 등에 대한 연구개발에 앞서 절삭공정매카니즘 그 자체의 연구개발은 물론 절삭상황을 실 시간으로 측정 및 인식 할 수 있는 측정장치들에 대한 연구들이 선행되어져야 할 것이고, 선진국 대열에 들어서기 위해서는 공작기계 산업에 대한 육성은 물론 연구개발에 집중적인 투자가 이 루어져야 하겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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