정밀 측정 분야에서 3차원 측정기는 제품 품질 관리의 핵심 장비이며, 측정기의 안정적인 작동을 위해서는 받침대가 필수적입니다. 받침대의 열 변형 성능은 측정 정확도를 직접적으로 좌우합니다. 화강암과 주철은 대표적인 바탕재로서 열 변형 특성의 차이로 오랫동안 많은 관심을 받아왔습니다. 열화상 카메라의 시각화 검출 기술을 활용하면 이 두 소재의 열 안정성 차이를 직접적으로 파악할 수 있어 정밀 제조 산업에서 장비 선택에 과학적인 근거를 제공할 수 있습니다.
열 변형: 3차원 측정 정확도에 영향을 미치는 "보이지 않는 살인자"
3차원 측정기는 프로브와 측정 대상 물체의 접촉을 통해 3차원 데이터를 획득합니다. 베이스의 열 변형은 측정 기준점의 이동을 유발합니다. 산업 환경에서는 장비 작동 중 발생하는 열이나 주변 온도 변화와 같은 요인으로 인해 베이스가 열팽창 또는 수축될 수 있습니다. 이러한 미세한 열 변형조차도 측정 프로브의 위치 오차를 발생시켜 결국 측정 오류로 이어질 수 있습니다. 항공우주 및 반도체와 같이 극도로 높은 정밀도가 요구되는 산업에서는 열 변형으로 인한 오류가 제품 불량이나 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 따라서 베이스의 열 안정성은 매우 중요합니다.
열화상 카메라: 열 변형의 차이를 시각화합니다.
열화상 카메라는 물체 표면의 온도 분포를 시각적 이미지로 변환할 수 있습니다. 서로 다른 영역의 온도 변화를 분석함으로써 열 변형 상황을 시각적으로 보여줄 수 있습니다. 본 실험에서는 동일한 사양의 화강암과 주철 재질의 3차원 측정기 받침대를 선택하고, 동일한 환경에서 장비 작동 중 발생하는 열을 모사한 후, 열화상 카메라를 사용하여 두 받침대의 온도 변화와 열 변형 과정을 기록했습니다.
주철 받침대: 심각한 열 변형 및 불안정한 안정성
열화상 이미지를 보면 주철 받침대가 30분간 작동한 후 표면 온도가 상당히 불균일하게 분포하는 것을 알 수 있습니다. 주철의 불균일한 열전도율로 인해 받침대의 특정 부위 온도가 급격히 상승하고, 최고 온도와 최저 온도의 차이가 8~10℃에 달할 수 있습니다. 이러한 열응력으로 인해 주철 받침대는 육안으로 확인할 수 있는 미세한 변형을 겪게 됩니다. 고정밀 측정 장비를 사용하여 측정한 결과, 선형 크기 변화가 0.02~0.03mm에 이르는 것으로 나타났습니다. 이러한 변형은 측정 오차를 ±5μm까지 확대시켜 측정 정확도에 심각한 영향을 미칩니다. 또한, 주철 받침대가 작동을 멈춘 후 열이 천천히 발산되어 초기 상태로 돌아가는 데 1~2시간이 소요되므로 장비의 연속 작동 용량이 크게 제한됩니다.
화강암 받침대: 뛰어난 열 안정성으로 측정 정확도를 보장합니다.
이와는 대조적으로 화강암 받침대는 작동 중 탁월한 열 안정성을 보입니다. 열화상 이미지를 통해 표면 온도 분포가 균일함을 확인할 수 있습니다. 1시간 작동 후 받침대 표면의 최대 온도 차이는 1~2℃에 불과합니다. 이는 화강암의 매우 낮은 열팽창 계수(5~7 × 10⁻⁶/℃)와 우수한 열전도율 균일성 덕분입니다. 시험 결과, 동일한 작동 조건에서 화강암 받침대의 선형 치수 변화는 0.005mm 미만이며, 측정 오차는 ±1μm 이내로 제어 가능합니다. 장시간 연속 작동 후에도 화강암 받침대는 안정적인 형태를 유지하며, 작동 중지 후 온도는 빠르게 안정된 상태로 돌아와 다음 측정에 신뢰할 수 있는 기준을 제공합니다.
열화상 카메라의 직관적인 화면 표시와 데이터 비교를 통해 화강암의 열 안정성이 얼마나 뛰어난지 명확하게 알 수 있습니다. 고정밀 측정을 추구하는 제조 기업의 경우, 화강암 받침대가 있는 3차원 측정기를 선택하면 열 변형으로 인한 측정 오차를 효과적으로 줄이고 제품 검사의 정확성과 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 제조 산업이 고정밀 및 지능화로 나아가면서, 탁월한 열 안정성을 지닌 화강암 받침대는 3차원 측정기 및 더욱 정밀한 장비에 선호되는 소재가 되어 산업 전반의 품질 관리 수준을 한 단계 끌어올릴 것입니다.
게시 시간: 2025년 5월 13일