DPA를 활용한 산업용 측정

Deutsche Bahn의 차량 유지보수 작업은 각기 다른 생산 영역별로 배정된 15개소 현장에서 수행됩니다. 디젤 다중 유닛 제품 분야에 속한 브레멘(Bremen) 공장은 여러 업무 중에서도 주로 차량의 대차 및 휠셋 복원을 담당하고 있습니다.

브레멘 공장의 작업자들은 2006년까지만 해도 일반적인 다이얼 표시기와 캘리브레이션된 서피스 플레이트(정반)를 사용하여 대차의 여러 측정 포인트와 기하학적 형상을 검사했습니다. 그러나, 이 기법은 융통성이 없고 시간이 오래 걸렸으며, 신제품에는 사용할 수 없었습니다. 브레멘 지점에서 기관차 제조 부서의 최고 책임자를 맡은 Jens Makat는 높은 효율성과 경제성으로 공장의 미래를 공고히 할 수 있는 대안이 될 만한 측정 시스템을 찾기 시작했습니다. 새로운 측정 솔루션은 측정 시간을 대폭 절감하고, 측정 공정을 자동화하면서 동시에 새로운 유형의 대차에도 적용할 수 있어야 했습니다. 마지막으로, 새 시스템은 Deutsche Bahn의 수준 높은 정확도 및 보고 기준을 충족할 수 있어야 했습니다. 

여러 번의 테스트를 거친 끝에 마침내 이 모든 요건을 충족하는 측정 시스템이 나타났습니다. 바로 AICON의 DPA였습니다.

측정 시간 및 측정 비용 절감

DPAInspect는 휴대용 부품 검사 분야에서 보편적으로 적용할 수 있는 휴대용 3D 측정 시스템입니다. DPAInspect는 디지털 카메라로 데이터를 수집하며, 어떤 장소에서든 거의 즉시 작동할 수 있습니다. DPAInspect로 대차를 검사하는 경우, 20~50개 지점과 여러 가지 기하학적 특징(대차 유형에 따라 다름)을 포착합니다. 이들을 점검하여 제조업자와 Deutsche Bahn 사내에서 결정한 공차를 준수하는지 확인합니다. 표준화된 보고서에 출력되어 나오는 측정 결과를 바탕으로 재작업에 돌입할 것인지 대차를 폐기할 것인지 선택할 수 있습니다.

DPAInspect로 측정 작업을 수행하면 시간을 절약할 뿐만 아니라 측정 비용도 대폭 절감할 수 있습니다. 이는 공장의 경제적 성공에 중요한 역할을 하는 요소입니다. Jens Makat이 이렇게 설명했습니다. “옛날식 정반와 다이얼 게이지를 쓰려면 취득 원가, 고정 비용과 유지관리비가 매우 많이 들어갔습니다. 게다가 그런 비용 때문에 대차 측정은 하청을 주어야 했는데, 이제는 사내에서 해결할 수 있게 됐습니다. DPAInspect를 사용하면서부터 대차 한 대당 측정 비용이 상당히 줄었거든요. 사용하기 시작한지 겨우 몇 달 지났을 뿐인데 투자 비용을 금방 회수할 수 있었습니다."

자동화된 측정 공정

AICON은 Deutsche Bahn만을 위해 특수 매크로를 프로그래밍하여 고객이 원하는 방식으로 측정을 자동화할 수 있도록 했습니다. AICON의 담당 프로젝트 엔지니어인 Andreas Kahle의 보고를 인용하자면 다음과 같습니다. "매크로의 혜택을 보는 것은 Deutsche Bahn 회사뿐만이 아닙니다. 시스템을 작동해야 하는 작업자 개개인에게도 크게 이득이 되죠. 측정 과정 전체를 거쳐 저희 매크로가 사용자를 안내하기 때문에 작업이 전보다 훨씬 수월해졌습니다. 오랫동안 교육을 받을 필요가 없습니다. 장비 작업자가 측정 작업 전체를 수행하는 데 오래 걸리지도 않아요. 설정부터 대차 분해, 이미지 획득, 분석, 보고서 생성까지 통틀어 불과 90분 안에 해결되죠."  

특히 만족할만한 부가적인 효과는 반복과 재생성이 가능한 측정 결과값이 나온다는 점입니다. "부품이 공차 이내인지 공차를 벗어났는지를 결정하는 것이 더는 사용자의 판단에 달려 있지 않습니다. DPAInspect를 사용하면 프로빙 장비를 사용할 때처럼 잘못된 위치를 측정하는 실수를 저지르는 일이 애초에 불가능하거든요." Jens Makat이 말했습니다.

세부 측정

중요한 지점을 측정할 수 있도록 하기 위해 대차에 강철 눈금 막대 두 개와 기준점 역할을 하는 십자 표시가 되어 있습니다. 이들은 측정 시스템에 치수에 사용될 눈금과 방향을 알려주는 역할을 합니다. 다음으로 보어 홀 및 엣지나 평면과 같이 분석 대상이 될 기하학적 형상이 AICON의 "주사위"(정육면체 모양의 어댑터)를 사용하여 타겟으로 설정합니다. 대차 한 대에 어댑터 60~80개 가량 필요합니다. 

사용자는 노트북에서 AICON 매크로를 열고 마우스를 한 번 클릭하면 DPA 측정이 시작됩니다. 이렇게 클릭한 것만으로 분석 소프트웨어인 PolyWorks/Inspector가 시작되고 배경에 DPAInspector 플러그인이 시작됩니다. 

작업자에게는 보이지 않지만, 이로써 CAD 데이터에 기반한 분석 과정의 첫 단계가 시작된 것입니다.
측정에 필요한 150개의 이미지 획득에는 약 30분이 소요됩니다.

이러한 이미지는 무선 LAN을 통해 분석용 노트북으로 곧바로 전송되기 때문에 DPAInspect 플러그인은 이미지 획득 단계가 진행되는 동안 이미지 처리와 3D 좌표 계산을 시작할 수 있습니다. 측정되는 지점은 각기 다른 색상으로 표시되어 각 측정의 수준을 나타냅니다. 따라서 작업자가 즉각적으로 이미지가 부족한 부분이 어디인지 알 수 있으며, 추가로 사진을 더 찍어서 쉽게 문제를 교정할 수 있습니다. 이 기능 덕에 대단히 높은 정확도의 측정이 보장됩니다. 

이미지 획들이 완료된 후, 사용자가 매크로의 "Analysis(분석)" 버튼을 누르면 PolyWorks/Inspector의 타겟 데이터와 실제 데이터의 비교가 활성화 됩니다. 마지막으로, 측정 보고서가 생성됩니다. 이 과정 또한 완전히 자동이며, 생성되는 보고서는 Deutsche Bahn 표준에 맞게 형식화되어 있습니다. 보고서에서 데이터 필드는 녹색 또는 빨간색으로 표시되어 허용오차 값을 준수했는지 여부를 알아보기 쉽습니다. 

검증된 정확도 및 처리 성능

브레멘의 공장에 처음으로 DPAInpsect를 도입하기 전에, 우선적으로 Deutsche Bahn의 품질 보증과 테스트 장비를 담당하는 센터의 수많은 테스트를 진행해야 했습니다. Andreas Kahle가 이렇게 전합니다. 

"허용 테스트만 해도 AICON에서 사흘, 브레멘 현장에서 닷새가 더 걸렸죠. AICON에서 수행한 사흘간의 허용 테스트에는 여러 가지 측정 기준을 사용해서 DPAInspect의 절대적인 정확도를 점검하는 과정도 있었는데, 품질 보증 및 테스트 장비 센터에서 그 기준을 결정했습니다. DPAInspect가 이 시험을 첫 시도만에 통과하자, 다음 차례는 브레멘에서의 처리 성능 테스트였죠. 대차 한 대를 대상으로 한 가지 시퀀스를 25차례 반복적으로 측정했습니다. 또한 DPAInpsect 측정 시스템은 Deutsche Bahn의 요건을 그 즉시 충족시켰습니다. 이러한 결과들이 바로 저희 DPAInspect 시스템의 품질을 확실히 보장해주고 있습니다. 즉, 저희는 기존의 측정 시스템과 겨뤄도 손색없다는 뜻이죠."

툴링 비용 지출 없이 변경내용을 적용하는 높은 융통성

현재 브레멘의 공장에서는 다섯 가지 각기 다른 유형의 대차를 DPAInspect로 측정하고 있으며, 연간 총 120대의 대차가 측정됩니다. "물론 저희로서는 DPAInspect를 도입해서 비용을 절감한 부분을 다른 곳에도 확장하고 싶죠. 지금도 더 많은 대차 유형에 사용할 매크로 프로그래밍을 진행 중입니다. 저희 목표는 2007년 말까지 대차 전종을 DPAInspect로 검사하는 것입니다." Jnes Makat가 말했습니다. AICON에서 프로그래밍한 새 매크로의 처리 성능을 확인하기 위해 Deutsche Bahn 센터에서 매크로 하나당 열 번의 측정을 반복하고 있으며, DPAInspect는 이 시험도 뛰어난 성적으로 통과하고 있습니다.