분해능은 정도가 아니다 4가지 지표를 조건별로 구분하여 읽는다

분해능·반복 정도·직선성·정도는 각각 측정 조건이 다른 별개의 지표입니다. 수치만 가로로 나열해도 비교가 되지 않는 이유와 구분하여 읽는 방법에 대한 개념을 정리합니다.

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변위 센서의 사양·선정에 관한 문의

스펙 시트를 잘못 읽으면 발생하는 3가지

수치 자체보다 그 수치가 어떤 조건에서 측정되었는지가 선정의 갈림길이 됩니다.

분해능을 정도로 읽어 잘못 선정하다

분해능은 변화를 식별할 수 있는 최소량입니다. 표시나 출력의 눈금이 미세하다는 것과 그 눈금 단위로 실제로 변화를 판독할 수 있다는 것은 별개의 이야기이며, 참값에 얼마나 가까운가는 또 다른 이야기입니다. 분해능 수치만으로 선택하면 실제 측정에서는 직선성이나 온도 드리프트의 영향으로 기대했던 관리 폭 내에 들어오지 못할 수 있습니다. 구하고자 하는 관리 폭에 대해 어떤 지표가 유효한지 먼저 결정한 후 카탈로그를 보는 것이 선정의 출발점입니다.

측정 조건이 다른 수치를 나란히 비교해 버린다

반복 정도는 동일한 조건에서 반복 측정했을 때의 편차입니다. 단, 평균 횟수를 몇 회로 설정했는지, σ로 표시하는지 ±의 전체 폭으로 표시하는지, 어느 측정 거리에서의 값인지에 따라 수치는 달라집니다. 조건 기재가 다른 카탈로그끼리 수치만으로 비교하면 실제 성능과 반대의 결론이 날 수도 있습니다. 조건을 맞추어 읽는 것이 전제가 됩니다.

현장 조건이 사양 전제에서 벗어난다

카탈로그 값은 표준적인 대상 물체·설치 거리·온도 조건에서 측정한 것입니다. 실제 현장에서는 대상 물체의 표면이 거칠거나, 경면이거나, 기울어져 있거나, 주위 온도가 변동하는 등의 조건이 추가됩니다. 특히 온도 드리프트는 장시간 연속 측정 시 서서히 측정값의 오차로 나타납니다. 사양값을 그대로 현장의 보증값으로 생각하지 말고 조건 차이를 어떻게 메울지까지 포함하여 검토해야 합니다.

스펙 시트를 읽는 4가지 단계

지표의 의미를 파악한 후 조건을 맞추어 비교합니다.

  1. 1 관리하고자 하는 값을 먼저 결정한다 – STEP①. 편차를 줄이고 싶은지, 절대값의 정확성이 필요한지를 먼저 결정합니다. 전자의 경우 반복 정도, 후자의 경우 직선성과 정도가 유효한 지표가 됩니다.
  2. 2 ±% of F.S.의 기준값을 확인한다 – STEP②. 직선성은 「±◯% of F.S.」로 표시됩니다. F.S.=풀 스케일은 측정 범위의 전체 폭을 가리키므로 동일한 %라도 F.S.가 클수록 오차의 실제 치수는 커집니다.
  3. 3 반복 정도의 측정 조건을 읽는다 – STEP③. 평균 횟수, σ 표기인지 전체 폭인지, 어느 측정 거리에서의 값인지 확인합니다. 조건이 적혀 있지 않은 수치는 그대로 타사 값과 비교할 수 없습니다.
  4. 4 현장 조건과의 차이를 메운다 – STEP④. 대상 물체의 표면 상태, 기울기, 주위 온도의 변동을 확인합니다. 조건이 사양 전제와 다른 경우는 헤드 선택이나 설치 방법으로 차이를 메웁니다.

4가지 지표의 차이를 정리한다

무엇을 나타내는 지표인지, 어디에 유효한지, 어떤 조건에서 변하는지 구분하여 이해합니다.

관점 분해능 반복 정도 직선성 정도(정확도)
무엇을 나타내는가
분해능
변화를 식별할 수 있는 최소량
반복 정도
동일한 조건에서 반복했을 때의 편차
직선성
기준 직선으로부터의 편차
정도(정확도)
참값에 대한 종합적인 근접성
효과를 발휘하는 상황
분해능
미세한 변화를 검출하고 싶을 때
반복 정도
양부의 편차 관리를 하고 싶을 때
직선성
절대값으로 치수를 관리하고 싶을 때
정도(정확도)
다른 측정기와 값을 대조할 때
표기 예
분해능
µm·nm 단위의 값
반복 정도
±값 또는 σ 표기
직선성
±% of F.S.
정도(정확도)
개별적으로 규정되는 경우가 많음
읽을 때의 주의 사항
분해능
미세함 = 정확함은 아님 / 표시 단위와 혼동하지 말 것
반복 정도
평균 횟수와 σ / 전폭의 구분을 확인
직선성
F.S.(=측정 범위의 전폭)를 확인
정도(정확도)
무엇을 포함하는 종합값인지 확인
측정 거리에서의 변화
분해능
헤드와 거리에 따라 달라짐
반복 정도
거리에 따라 달라짐
직선성
규정된 범위를 확인
정도(정확도)
조건에 따라 달라짐
평균 횟수의 영향
분해능
평균 횟수를 늘리면 판독할 수 있는 변화는 작아짐
반복 정도
평균 횟수에 따라 수치가 달라짐
직선성
거의 영향을 미치지 않음
정도(정확도)
조건에 따라 달라짐
대상 물체의 표면 상태 영향
분해능
수광량이 감소하면 악화됨
반복 정도
수광량이 감소하면 악화됨
직선성
대상에 따라 달라짐
정도(정확도)
대상에 따라 달라짐
온도 변화의 영향
분해능
단시간의 변화에는 잘 나타나지 않음
반복 정도
단시간에는 나타나기 어렵다
직선성
규정은 일정 온도. 온도에 의한 영향은 별도 항목
정도(정확도)
온도 특성을 포함해서 생각한다

수치를 비교하기 전에 조건을 맞춘다

분해능·반복 정도·직선성·정도는 측정 조건이 다르면 동일한 제품이라도 다른 수치가 됩니다. 제조사마다 전제로 하는 평균 횟수나 측정 거리, 대상 물체가 다르기 때문에 카탈로그의 수치만 단순 비교해서는 실제 성능의 우열을 가릴 수 없습니다. 먼저 관리하고자 하는 값을 결정하고, 다음으로 조건을 맞춘 후, 마지막으로 현장과의 차이를 좁히는 순서로 읽는 것이 기본입니다.

사양을 조건별로 선택할 수 있는 상품

대상 물체의 표면 상태나 설치 거리에 따라 센서 헤드를 선택할 수 있으므로 사양과 현장 조건의 차이를 설계 단계에서 좁힐 수 있습니다.

대상 물체·거리에 따라 선택할 수 있는 20가지 이상의 헤드 - LK-G5000 시리즈

초고속·고정도 레이저 변위 센서

신뢰와 실적의 삼각 측거 방식을 채택한 초고속·고정도 레이저 변위 센서입니다. 대상 물체의 표면 상태나 설치 거리에 따라 선택할 수 있는 센서 헤드를 20가지 이상 제공하고 있어 미세 측정 타입(스폿 타입), 거친 면 측정 타입(와이드 타입), 투명/경면 측정 타입(미러 타입) 등 측정 대상에 맞게 선택할 수 있습니다. 사양상의 수치는 측정 조건에 따라 달라지므로 대상 물체에 적합한 헤드를 선택하는 것이 카탈로그의 성능을 현장에서 이끌어내는 지름길입니다.

최고 속도 392 kHz의 초고속 샘플링은 이동·회전하는 워크의 변위를 확실하게 포착할 뿐만 아니라, 평균화를 통한 편차 감소에도 효과적입니다. 광량 자동 제어 기능 ABLE II를 통해 대상 물체의 반사 조건이 바뀌어도 측정값이 안정적입니다. 평균 기능·필터 기능·오토 제로 기능·교정 기능을 갖추고 있어 측정 조건을 명시한 상태에서 관리할 수 있습니다. 상호 간섭 방지 기능으로 여러 헤드의 근접 설치에도 대응하며, 측정값은 데이터 스토리지 기능으로 저장할 수 있어 조건과 결과를 남긴 운용이 가능합니다.

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변위 센서의 사양·선정에 관한 문의

측정 조건에 따라 유효한 지표가 달라지는 예

동일한 사양표라도 대상 물체와 조건이 바뀌면 유효한 지표와 적합한 헤드가 달라집니다.

초음파 융착기의 진동 측정

고속으로 진동하는 대상을 측정할 때는 샘플링 주기가 부족하면 파형 자체를 놓치게 됩니다. 분해능보다 먼저 샘플링과 평균 횟수 조건을 확인해야 하는 상황입니다.

경면/투명체 측정

경면이나 투명체는 반사 방식이 확산 반사와 달라 일반 헤드로는 수광량을 확보할 수 없습니다. 사양값의 전제가 되는 대상 물체 조건을 만족하는 헤드 선정이 우선입니다.

실외·장거리에서의 차고 측정

장거리 및 실외에서는 외광이나 온도 변화의 영향이 측정값의 변동으로 나타납니다. 단시간의 편차가 아니라 장시간의 안정성을 확인해야 하는 상황입니다.

정도·반복 정도·분해능의 차이에 관한 자주 묻는 질문

Q 분해능과 정도는 어떻게 다릅니까?

A

분해능은 변화를 식별할 수 있는 최소량, 정도는 참값에 얼마나 가까운지를 나타냅니다. 분해능이 미세하더라도 직선성이나 온도 드리프트의 영향이 있으면 참값에서 멀어집니다. 분해능은 정도를 보증하지 않습니다. 또한 표시기의 ’최소 표시 단위’는 표시 눈금이며 분해능과는 다른 항목입니다. 눈금이 미세하더라도 해당 단위로 변화를 판독할 수 있다고는 할 수 없습니다.

Q 반복 정도는 무엇을 나타냅니까?

A

동일한 조건에서 반복 측정했을 때 측정값의 편차입니다. 단, 평균 횟수, σ 표기인지 ±의 전폭인지, 어느 측정 거리에서의 값인지에 따라 수치가 달라지므로 조건과 세트로 읽어야 합니다. 자사의 LK-G5000 시리즈에서는 자사 표준 대상 물체를 기준 거리에서 평균 횟수 16384회로 측정한 값을 기재하고 있습니다.

Q ±% of F.S.의 F.S.란 무엇입니까?

A

F.S.(풀 스케일)는 해당 헤드 측정 범위의 전폭을 가리킵니다. 예를 들어 측정 범위가 20±3 mm인 헤드라면 F.S.는 6 mm입니다. 동일한 ±0.02% of F.S.라도 F.S.가 큰 헤드일수록 오차의 실제 치수는 커집니다. %만 보는 것이 아니라 해당 헤드의 F.S.가 몇 mm로 규정되어 있는지를 함께 확인해야 합니다.

Q 제조사가 다른 제품을 수치만으로 비교할 수 있습니까?

A

불가능합니다. 전제로 하는 평균 횟수·측정 거리·대상 물체의 조건이 제조사마다 다르기 때문입니다. 조건이 명기되어 있는 항목을 맞추어 비교하거나, 실제 기기에서 동일한 조건을 만들어 평가하는 것이 확실합니다.

Q 온도 드리프트는 어느 지표에 포함됩니까?

A

4가지 지표 중 어디에도 포함되지 않습니다. 많은 카탈로그에서는 ’온도 특성’이라는 별도 항목으로 ○% of F.S./℃와 같이 규정되어 있습니다. 반복 정도와 같은 단시간의 편차로는 나타나지 않고, 장시간의 연속 측정에서 측정값이 서서히 변화하는 형태로 나타나기 때문입니다. 장시간 관리하는 경우에는 이 온도 특성 값과 현장의 온도 변동 폭을 곱해서 예상해 두어야 합니다.

Q 자신의 용도에서는 어느 지표를 보면 됩니까?

A

합불 판정의 편차를 줄이고 싶다면 반복 정도, 절대값으로 치수를 관리하고 싶다면 직선성과 정도, 미세한 변화를 검출하고 싶다면 분해능이 중심이 됩니다. 관리하고자 하는 값을 먼저 결정한 후에 카탈로그를 읽는 것이 지름길입니다.

Q 사양을 읽는 방법으로 고민하고 계시지 않습니까?

A

대상 물체와 관리하고자 하는 값을 알려주시면 조건에 맞는 헤드와 사양에 대한 개념을 설명해 드립니다. 카탈로그 또는 문의 양식을 통해 문의해 주십시오.

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