비디오 측정기(VMM), 광학 측정 시스템, 고정밀 치수 검사 장비와 같은 최신 정밀 측정 시스템에서 X/Y축 피드백 시스템은 측정 정확도와 반복성을 결정하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
산업 현장에서 가장 일반적으로 사용되는 위치 피드백 솔루션은 유리 광학 저울과 금속 자기 저울 두 가지입니다. 각각 작동 원리가 다르며 적용 환경에 따라 다르게 설계되었습니다.
1. 유리 광학 눈금자의 작동 원리
유리 광학 눈금자는 열팽창률이 낮은 유리 기판, 정밀 격자 및 광학 판독 헤드로 구성됩니다. 작동 원리는 모아레 무늬 효과와 광전 변환에 기반합니다.
판독 헤드가 회절 격자에 빛을 비추면 두 개의 주기적인 패턴이 겹쳐지면서 밝고 어두운 신호가 번갈아 나타납니다. 스테이지가 움직이면 이러한 신호는 센서에 의해 변위 데이터로 변환됩니다.
VMM 및 정밀 측정 시스템에서 유리 저울은 다음과 같은 이점을 제공합니다.
마이크론 수준 측정에 적합한 높은 반복 위치 정밀도
고해상도 처리를 위한 강력한 보간 기능
장기적인 안정성을 위한 비접촉 구조
따라서 유리 광학 스케일은 계측 등급 VMM 시스템, 검사 플랫폼 및 실험실 측정 장비에 널리 사용됩니다.
하지만 먼지, 기름, 기계적 충격은 광학 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 깨끗하고 안정적인 환경이 필요합니다.
2. 금속 자석 저울의 작동 원리
금속 저울(자기 저울 시스템이라고도 함)은 자기 인코딩이 된 금속 기판을 사용합니다. 위치 감지는 자기장 변화를 통해 이루어집니다.
움직이는 동안 판독 헤드는 자기 신호의 변화를 감지하고 이를 위치 출력 데이터로 변환합니다.
주요 특징은 다음과 같습니다.
기름, 먼지 및 산업 오염 물질에 대한 강력한 저항력
진동 및 충격에 대한 높은 기계적 내구성
정렬 허용 오차가 높아 설치가 더욱 간편해졌습니다.
금속 저울은 CNC 기계, 자동화 장비 및 산업용 동작 제어 시스템에 일반적으로 사용됩니다.
하지만 고정밀 VMM 응용 분야에서는 일반적으로 광학 스케일에 비해 해상도와 장기 안정성이 떨어지기 때문에 선호되지 않습니다.
3. 시스템 수준의 차이점
유리와 금속 저울은 서로 경쟁하는 기술이 아니라, 서로 다른 엔지니어링 요구 사항에 맞춰 설계된 솔루션입니다.
유리 광학 스케일: 높은 정밀도와 측정 일관성에 중점을 둠
금속 자석 저울: 산업적 신뢰성과 환경 적응성에 중점을 둠
하나는 계측 등급의 정확도에 최적화되어 있고, 다른 하나는 산업 현장에서의 견고성을 위해 설계되었습니다.
4. VMM 시스템 선택
VMM 시스템에서 모션 피드백 시스템은 광학 이미징 시스템과 함께 작동하여 폐쇄형 측정 루프를 형성합니다.
고정밀 검사, 계측 및 품질 관리 분야에서는 안정적이고 반복 가능한 스테이지 위치 지정을 보장하기 위해 일반적으로 유리 광학 스케일이 사용됩니다.
생산 환경이나 열악한 산업 환경에서는 먼지, 진동, 온도 변화와 같은 환경적 요구 사항에 따라 금속 자성 저울을 선택할 수 있습니다.
측정 정확도에 영향을 미치는 5가지 요인
측정 정확도는 저울 자체만으로 결정되는 것이 아닙니다. 다음과 같은 여러 시스템 요소의 영향을 받습니다.
XY 스테이지의 기계적 강성
열팽창 및 온도 변화
광학 렌즈 왜곡 및 조명 안정성
서브픽셀 에지 검출 알고리즘
따라서 저울은 전체 측정 시스템에서 중요한 구성 요소 중 하나일 뿐입니다.
6. 결론
유리 광학 저울과 금속 자기 저울은 정밀 측정 시스템에서 서로 다른 역할을 수행합니다.
유리 눈금은 높은 반복성과 안정성이 요구되는 VMM 및 계측 장비에 선호됩니다. 금속 눈금은 환경적 내구성이 중요한 산업 자동화 및 공작 기계에 더 적합합니다.
적절한 선택은 사양을 직접 비교하는 것이 아니라 적용 분야의 요구 사항에 따라 달라집니다.