레이저 센서를 이용한 철도차량 대차프레임의 자동 평면 포지셔닝 기술 개발

초록

본 연구에서는 레이저 센서를 이용하여 철도차량 대차프레임의 평면 자동 포지셔닝 기술을 개발하고 시제품을 제작하여 성능을 검증하였다. 대차프레임에 대한 측정, 가공, 조립 등의 공정에서 수평도 확보는 구조 안전성과 품질 향상에 필수적이다. 기존에는 대차프레임의 평면 포지셔닝을 위해 수동 높이 조절 장치를 사용하였으나 정밀도, 작업 위험도, 효율 등의 측면에서 개선이 필요하였다. 개발한 자동 평면 포지셔닝 시스템은 3차원 레이저 트래커, 레이저 센서를 이용한 높이 측정 장치, 서보모터를 이용한 자동 높이 조절장치, PLC를 이용한 제어 및 통신시스템, 입출력 가시화를 위한 모니터링 시스템, 정밀 정반 등으로 구성되어 있다. 본 시스템은 대차프레임 4개 기준점에서 높이를 측정하고 평면 목표값을 계산한 후, 자동으로 높이를 조절하여 4개 기준점이 평면이 되도록 대차프레임을 자동으로 포지셔닝한다. 국제 공인 시험을 통해 평면포지셔닝 성능을 검증한 결과, 기준점 수평도 오차는 0.5 mm 이내로서 기존 기술에 비해 정밀도가 월등히 우수하며, 작업 시간도 기존 대비 1/6로 단축되어 효율성도 뛰어남을 알 수 있었다. 개발 기술은 자동차 프레임, 플랜트, 산업기계 등 다양한 구조체의 평면 포지셔닝에 효과적으로 활용될 수 있다.

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