본 연구는 회전 기계의 5자유도(5-DOF) 오차 운동을 정밀 측정하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 개발된 7개 프로브 오차 분리 시스템은 오차 신호를 분리하기 위해 상부 4개 프로브 유닛과 하부 3개 프로브 유닛으로 구성된 두 개의 측정 유닛을 사용한다. 7개 프로브 출력 신호로부터 측정된 표면의 프로파일 신호와 무작위 성분을 포함한 5-DOF 오차 운동 신호를 정밀하게 분리할 수 있다. 또한 추가적인 측정 오차 원인인 5-DOF 오차 운동 신호에 의한 교차항의 영향을 살펴보기 위한 분석을 수행하였다. 아울러, 그 영향을 보상하여 정밀한 표면 프로파일 및 오차 운동 신호를 계산할 수 있는 효과적인 계산 과정을 제안하였다. 수치 검증 시험 및 측정 실험을 수행하였으며, 5-DOF 오차 운동과 표면 프로파일 신호를 분리하고 보상 계산 과정을 적용함으로써 정확한 측정이 가능함을 보여주었다. 더불어 측정 불확실성을 증가시키는 데 중요한 요인이 될 수 있는 프로브 안정성 오차가 측정 결과에 미치는 영향을 관찰하고 분석하였다. 측정 시스템의 기하학적 관계를 기반으로, 측정 결과에 대한 프로브 안정성 오차의 예상 효과를 추정하는 과정을 제시하였다. 이 과정을 적용하면, 시스템에서 사용될 프로브를 선택할 때 요구되는 측정 신뢰성을 확보하기 위해 프로브 안정성 오차의 크기를 결정할 수 있다.

본 연구에서는 회전 디스크의 표면 형상을 얻기 위한 정밀 측정 방법을 제안한다. 추정된 형상의 정확도를 향상시키기 위하여, 측정된 표면 프로파일 신호에 포함된 3자유도(3-DOF) 오차 운동을 동시에 추정하고 보상한다. 디스크의 프로파일은 1개의 변위 센서를 장착한 표면 측정 장치로 측정하며, 회전 구성요소의 오차 운동은 4개 프로브(probe) 시스템을 장착한 오차 운동 측정 장치로 측정한다. 개발된 오차 운동 측정 장치는 4개 프로브 오차 분리(four-probe error separation) 기법을 사용하며, 보상된 표면 프로파일에서 프로브 간 제로 설정 오차가 미치는 영향을 분석한다. 이어서 그 영향을 제거하기 위한 과정을 제안한다. 제안한 방법의 성능을 확인하기 위해 시험 장비를 사용하여 수치 검증 시험과 실험을 수행한다. 수치 검증 시험 결과, 개발된 측정 시스템은 형상 추정을 정확하게 수행하며 프로브 간 제로 설정 오차의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 제안된 측정 방법과 기존의 1개 프로브 방법을 사용한 표면 프로파일 측정 결과를 비교한다. 제안된 방법에서의 측정 결과 표준편차는 기존 방법보다 2/3 미만 수준으로 더 작았다. 이를 바탕으로 오차 운동이 효과적으로 보상되었음을 결론내릴 수 있다.

본 논문에서는 제조 공정의 효율을 향상시키기 위해 다재료 비조립(non-assemble) 3-DOF 힘 센서를 제안하고 개발하였다. PLA 필라멘트를 사용하여 프레임 구조와 탄성 변형을 제작하고, 도전성-PLA 필라멘트를 사용하여 변환기(transducer)를 제작하였다. 이중 노즐 3D 프린터를 적용하여 단일 제조 공정에서 다재료를 동시에 사용함으로써 일체형(monolithic-structure type) 구조의 힘 센서를 제작하였다. 센서는 트라이포드(tripod) 구조로 설계되어 외부 힘에 대한 3-DOF 힘 성분을 감지하도록 하였으며, 탄성 변형에 대한 기계적 해석을 수행하여 이를 하중셀(load-cell)로 작용하게 하였다. 또한 스트레인 게이지(strain-gauge)로서 동작하는 휘트스톤 브리지(Wheatstone-bridge) 회로 기반 변환기의 출력 모델도 제작하였다. 회전 스테이지(rotating stage)로 구성된 교정 시험 장치도 개발하였는데, 이 장치는 2-DOF(θ, ϕ)와 함께 회전하여 모든 방향에서 힘을 가할 수 있도록 하였다. 교정 시험을 수행함으로써 입력과 출력 간의 관계를 행렬로 계산하였고, 선형성 및 안정성 편차의 평가를 통해 센서의 분해능을 결정하였다.

본 연구는 회전 기계의 5자유도(5-DOF) 오차 운동을 정밀 측정하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 개발된 7개 프로브 오차 분리 시스템은 오차 신호를 분리하기 위해 상부 4개 프로브 유닛과 하부 3개 프로브 유닛으로 구성된 두 개의 측정 유닛을 사용한다. 7개 프로브 출력 신호로부터 측정된 표면의 프로파일 신호와 무작위 성분을 포함한 5-DOF 오차 운동 신호를 정밀하게 분리할 수 있다. 또한 추가적인 측정 오차 원인인 5-DOF 오차 운동 신호에 의한 교차항의 영향을 살펴보기 위한 분석을 수행하였다. 아울러, 그 영향을 보상하여 정밀한 표면 프로파일 및 오차 운동 신호를 계산할 수 있는 효과적인 계산 과정을 제안하였다. 수치 검증 시험 및 측정 실험을 수행하였으며, 5-DOF 오차 운동과 표면 프로파일 신호를 분리하고 보상 계산 과정을 적용함으로써 정확한 측정이 가능함을 보여주었다. 더불어 측정 불확실성을 증가시키는 데 중요한 요인이 될 수 있는 프로브 안정성 오차가 측정 결과에 미치는 영향을 관찰하고 분석하였다. 측정 시스템의 기하학적 관계를 기반으로, 측정 결과에 대한 프로브 안정성 오차의 예상 효과를 추정하는 과정을 제시하였다. 이 과정을 적용하면, 시스템에서 사용될 프로브를 선택할 때 요구되는 측정 신뢰성을 확보하기 위해 프로브 안정성 오차의 크기를 결정할 수 있다.

본 연구에서는 회전 디스크의 표면 형상을 얻기 위한 정밀 측정 방법을 제안한다. 추정된 형상의 정확도를 향상시키기 위하여, 측정된 표면 프로파일 신호에 포함된 3자유도(3-DOF) 오차 운동을 동시에 추정하고 보상한다. 디스크의 프로파일은 1개의 변위 센서를 장착한 표면 측정 장치로 측정하며, 회전 구성요소의 오차 운동은 4개 프로브(probe) 시스템을 장착한 오차 운동 측정 장치로 측정한다. 개발된 오차 운동 측정 장치는 4개 프로브 오차 분리(four-probe error separation) 기법을 사용하며, 보상된 표면 프로파일에서 프로브 간 제로 설정 오차가 미치는 영향을 분석한다. 이어서 그 영향을 제거하기 위한 과정을 제안한다. 제안한 방법의 성능을 확인하기 위해 시험 장비를 사용하여 수치 검증 시험과 실험을 수행한다. 수치 검증 시험 결과, 개발된 측정 시스템은 형상 추정을 정확하게 수행하며 프로브 간 제로 설정 오차의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 제안된 측정 방법과 기존의 1개 프로브 방법을 사용한 표면 프로파일 측정 결과를 비교한다. 제안된 방법에서의 측정 결과 표준편차는 기존 방법보다 2/3 미만 수준으로 더 작았다. 이를 바탕으로 오차 운동이 효과적으로 보상되었음을 결론내릴 수 있다.

본 논문에서는 제조 공정의 효율을 향상시키기 위해 다재료 비조립(non-assemble) 3-DOF 힘 센서를 제안하고 개발하였다. PLA 필라멘트를 사용하여 프레임 구조와 탄성 변형을 제작하고, 도전성-PLA 필라멘트를 사용하여 변환기(transducer)를 제작하였다. 이중 노즐 3D 프린터를 적용하여 단일 제조 공정에서 다재료를 동시에 사용함으로써 일체형(monolithic-structure type) 구조의 힘 센서를 제작하였다. 센서는 트라이포드(tripod) 구조로 설계되어 외부 힘에 대한 3-DOF 힘 성분을 감지하도록 하였으며, 탄성 변형에 대한 기계적 해석을 수행하여 이를 하중셀(load-cell)로 작용하게 하였다. 또한 스트레인 게이지(strain-gauge)로서 동작하는 휘트스톤 브리지(Wheatstone-bridge) 회로 기반 변환기의 출력 모델도 제작하였다. 회전 스테이지(rotating stage)로 구성된 교정 시험 장치도 개발하였는데, 이 장치는 2-DOF(θ, ϕ)와 함께 회전하여 모든 방향에서 힘을 가할 수 있도록 하였다. 교정 시험을 수행함으로써 입력과 출력 간의 관계를 행렬로 계산하였고, 선형성 및 안정성 편차의 평가를 통해 센서의 분해능을 결정하였다.