“3D 터치 프로브”란 무엇인가요?

3D 터치 프로브는 산업용 CNC 기계 내부에 장착되는 측정 장치입니다.
공작물의 길이, 너비, 높이를 3차원으로 측정하기 위한 장비
공작기계의 가공 정밀도를 향상시키기 위해서입니다.

이 제품들 대부분은 해외에서 수입된 고가의 제품입니다.

메트롤의 무선 3D 터치 프로브[RC-K3E]는 기존 적외선 3D 터치 프로브로는 불가능했던 1μm의 반복 정밀도를 구현하며, 여러 방향에서 신호를 송수신할 수 있습니다.

무선 통신의 약점으로는 열악한 환경에서의 잡음이나 전기적 간섭 등이 있습니다.
여러 방향에서 일관된 통신이 가능한 3D 터치 프로브를 개발하기 위해 여러 가지 난제를 극복했습니다.

안정적이고 신뢰할 수 있는 통신을 위해

3D 터치 프로브의 일반적인 무선 통신 방식은 적외선 광통신입니다.
TV 채널을 바꿀 때 사용됩니다.
적외선 통신은 직선 방향으로는 잘 작동하지만, 장애물이 있으면 차단되어 장거리 통신에는 사용할 수 없습니다.

최근 몇 년 동안 가공물의 형태는 더욱 복잡해졌고 가공 기술도 더욱 다양해졌습니다.
5축 기계 또는 로봇의 도입이 증가함에 따라 여러 방향에서 작동하는 무선 통신 장치에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

리모컨은 수신기를 직접 향해야만 작동합니다.
와이파이는 스트레스를 줄여주고 더 유용하기 때문에 모두가 사용합니다.

하지만 사무실이나 가정 환경과는 달리 공장의 모터와 기타 기계류는 전자기 간섭을 일으켜 높은 신뢰성의 무선 통신을 불가능하게 만듭니다.

메트롤 엔지니어들은 언제나 혹독한 환경에 견딜 수 있는 제품을 개발하는 데 도전해 왔습니다.

다음 과제는 잡음에 방해받지 않고 열악한 환경에서도 작동할 수 있는 안정적인 무선 통신 기술을 개발하는 것입니다.

응용 프로그램과 신기술의 융합

2.4GHz ISM 대역 통신은 활용도가 높고 여러 무선 시스템과 공유할 수 있지만 산업용 애플리케이션에는 신뢰성이 부족합니다.
통신 신뢰성을 높이기 위해서는 소음이 심한 공장 환경에서도 견딜 수 있는 무선 통신 시스템을 개발하는 것이 중요합니다.

이에 기계공학자와 통신공학자는 협력하여 끊김 없이 작동하는 무선 통신 방식을 개발했습니다.

시뮬레이션을 통해 완성된 무선 시스템 구조를 갖춘, 기존 유선 터치 프로브의 정밀한 기계 기술을 활용한 프로토타입이 제작되었다.

마침내 정밀한 의사소통 평가 테스트가 시작되었습니다.

보이지 않는 장애물...?

평가 테스트를 시작한 지 며칠이 지났습니다.
하지만 오류는 평일 정오 무렵과 특정 요일 저녁 시간에 자주 발생했습니다.
시스템이나 기계적인 문제가 있습니까?

그 일들이 항상 비슷한 시기에 발생한다는 점이 불안했다.
원인을 조사해 본 결과 시스템적인 측면과 기계적인 측면 모두에 문제가 없었으므로 외부 소음이 원인인 것으로 판단했습니다.

그런데 점심시간에 이런 소음이 나는 원인은 무엇일까요?

점심시간에는 음식을 데우기 위해 여러 대의 전자레인지를 동시에 사용합니다.
이것이 문제의 원인인지 확인하기 위해 전자레인지 작동 시간을 변경하여 켜 보았습니다.
예상했던 대로 의사소통 오류가 발생했습니다.

전자레인지에서 발생하는 잡음이 통신 오류를 일으켰습니다.

저녁 시간에 잦은 오류가 발생하는 근본적인 원인은 공장 상공을 비행하는 항공기와 관련이 있는 것으로 추정되었습니다.
메트로엘 주변에는 큰 공군 기지가 있어서 비행기와 헬리콥터가 공장 위를 날아다닙니다.

평가 테스트를 위한 최적의 환경

신제품 개발 환경은 소음이 심한 환경이라는 점을 최대한 활용해야 했으며, 평가 테스트는 훨씬 더 열악한 소음 환경에서 진행되었습니다.

제품 옆에 마이크로파 대 설치하고 송신기의 신호 안정성을 평가했습니다.

오류 메시지가 표시되면 데이터를 분석하고 시스템을 재구성했습니다.
일반 공장이 아닌 유난히 소음이 심한 환경에서 우연히 테스트를 진행하게 되면서, 높은 신뢰성을 갖춘 무선 통신 시스템을 완성하는 데 도움이 되었습니다.

독보적인 기술력의 강점

완성된 무선 통신 시스템은 국제 표준과 자체 개발한 최첨단 기술을 통합하고 있습니다.

무선 통신 대역은 여러 사용자가 공유하기 때문에 외부 신호가 서로 얽혀 통신이 불안정해집니다.
주파수를 전환하는 독자적인 검색 기술을 통해 혼합된 정보를 즉시 포착하여 안정적인 통신을 구현할 수 있습니다.

또한, 시스템 구조의 신호 안정성을 향상시키는 것 외에도, 국제 표준 ISA100을 채택하여 전송되는 정보의 보안을 강화하고 통신 오류를 기존 방식의 약 1/6 수준으로 줄였습니다.

끝은 시작이다.

여러 방향에서 신호를 전송할 수 있는 매우 안정적인 무선 통신 시스템
적외선 신호를 사용하여 장애물의 영향을 받지 않고 구현하기 매우 어려웠던 것이 실현되었으며, 국내외 5축 가공 장비, 로봇 및 대형 CNC 기계에 활발히 활용되고 있습니다.

공장 환경에서 높은 신뢰성을 갖춘 무선 통신 시스템을 구축함으로써,
3D 터치 프로브뿐만 아니라 에어 갭 센서를 포함한 여러 신제품이 개발되어 판매되고 있습니다!