최첨단 기술을 위한 혁신적인 제조: 3D 레이저 스캔 시스템 구성 요소 사례 연구

정밀 CNC 가공으로 RS100-RTK 모바일 매핑 시스템용 핵심 회전 어셈블리의 신속한 프로토타입 제작을 가능하게 함

프로젝트 개요

고객 및 제품 정보

이 전문 및 산업 수준의 3D 레이저 스캔 시스템은 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 기술을 활용하는 모바일 3D 레이저 스캔 시스템의 선구자입니다. RS100-RTK 시스템은 SLAM과 RTK 차등 측위 기능을 결합하여 GNSS가 없는 환경과 실외 환경 모두에서 cm 수준의 정확도를 제공하는 자사의 주력 제품입니다.

이 사례 연구는 회전 레이저 스캔 헤드 하우징, 즉 다음을 가능하게 하는 핵심 구성 요소에 중점을 둡니다.

• 초당 650,000 포인트 데이터 획득
• 120미터 측정 범위
• 360°×285° 초광각 시야
• 통합 RTK 보정 기능

하우징은 모바일, 백팩, UAV 및 차량 플랫폼에서 안정적인 작동을 보장하면서 1cm 상대 정확도를 유지하기 위해 정밀 제조가 필요했습니다.

올바른 제조 방법 선택

이 중요한 회전 구성 요소에 대해 여러 제조 접근 방식이 평가되었습니다.

• 투자 주조: 광학 정렬 기능에 필요한 정밀도를 달성할 수 없음
• 적층 제조(금속 3D 프린팅): 불충분한 표면 품질 및 치수 안정성
• 5축 CNC 터닝/밀링: 타의 추종을 불허하는 정밀도, 회전 대칭 최적화 및 ±0.01mm 공차 유지를 위해 선택됨

5축 CNC 터닝/밀링이 이상적인 이유:

• 단일 설정 가공: 재배치 없이 완전한 제작으로 동심도 보장<0.005mm
• 동적 밸런싱 통합: 기계 내 밸런싱으로 G0.4 레벨 달성(업계 표준 초과)
• 열 관리: 최적화된 재료 제거로 이상적인 열 발산 특성 제공
• 항공우주 재료 호환성: 7075-알루미늄은 강도를 제공하면서 회전 질량을 최소화

스캔 헤드 제조의 주요 과제 및 솔루션

1. 초정밀 회전 균형

과제: 정확한 포인트 클라우드 수집을 위한 5-20 RPM의 진동 없는 회전

솔루션:

• 통합 동적 밸런싱: 최종 가공 작업 중 기계 내 밸런싱
• 비대칭 질량 최적화: 완벽한 회전 균형을 달성하기 위한 전략적 재료 제거

2. 광학 정렬 정밀도

과제: 360° 회전 전체에서 레이저 방출/수신 경로 정확도 유지

솔루션:

• 모놀리식 구조: 조립 오류를 제거하는 일체형 설계
• 기준 표면 가공: 모든 광학 장착 표면을 동일한 설정으로 가공

3. 다중 플랫폼 호환성

과제: 백팩, UAV 및 차량 장착에서 일관된 성능 보장

솔루션:

• 통합 장착 인터페이스: 모든 플랫폼 어댑터와 호환되는 정밀 플랜지 설계
• 진동 감쇠 기능: 조화 진동을 줄이는 최적화된 구조 형상

4. 환경 보호

과제: 회전 기능을 유지하면서 IP67 등가 밀봉

솔루션:

• 통합 씰 홈: 3중 립 씰용 정밀 가공 홈
• 표면 최적화: 내식성 및 내마모성을 제공하는 경질 아노다이징

품질 검증 및 테스트

프로토타입은 GoSLAM의 현장 요구 사항에 맞는 엄격한 검증을 거쳤습니다.

계측 검증:

• CMM 검사: 모든 중요 기능이 ±0.01mm 이내
• 광학 정렬: 레이저 경로 편차 <0.005° 전체 회전동적 성능 테스트:

회전 균형: G0.4 레벨 달성(업계 표준: G2.5)

• 진동 분석: 작동 RPM에서 <5μm 변위
• 환경 테스트:열 사이클링(-30°C ~ +70°C): 변형 또는 성능 저하 없음

IP67 테스트: 30분 침수 후 유입 없음

• 현장 검증:
• RS100-RTK 시스템과의 성공적인 통합

작동 테스트에서 1cm 상대 정확도 유지

• 고객 피드백 및 향후 응용 분야
• 프로토타입은 고객의 기술 요구 사항을 초과했습니다.

이전 설계에 비해 회전 질량 25% 감소

열 발산 효율 40% 향상

기존 RS100-RTK 시스템과의 완벽한 통합

고객이 시작했습니다.

소량 생산(50-100개)을 위한 생산 툴링 설계

차세대 T 시리즈 스캐너에 대한 설계 적용

지속적인 구성 요소 개발을 위한 장기적인 파트너십