카메라 마운트 변형 측정 실험: 고정 구조 안정성 분석(Digital Image Correlation, 비접촉 검사 장비, Full-Field Deformation, Structural Deformation, Plastic Deformation, Torque-Induced Strain)

 

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카메라 마운트 변형 측정 실험: 고정 구조 안정성 분석

 

이 실험의 주요 목적은 카메라 마운트 구조에 하중이 가해질 때 발생하는 변형과 응력을 측정하여, 실제 사용 중 발생할 수 있는 문제점—특히 클램프의 미끄러짐(slippage)이나 비의도적인 영구 변형(plastic deformation)의 원인을 파악하는 것이다. 이 실험은 고정 장비의 구조적 안정성과 설계 신뢰성을 평가하는 데 중점을 두고 있다.

 

 

일반적인 카메라 마운트나 고정 구조물에서 발생하는 문제 중 하나는 사용 중 클램프가 조여졌음에도 불구하고 장비가 미세하게 움직이는 현상이다. 이런 경우 정확한 측정이나 촬영이 어려워지고, 고속 측정 시스템에서는 큰 오차로 이어질 수 있다. 문제는 이와 같은 미끄러짐이나 변형이 어느 부위에서 발생하는지 육안으로는 판단하기 어렵다는 점이다. 스트레인 게이지를 사용하려 해도 문제의 위치가 불확실하면 설치 위치를 정하기가 곤란하며, 복잡한 형상 때문에 게이지 설치 자체가 어려울 수 있다.

 

이에 비해 DIC 시스템은 전체 표면에 걸친 변형을 한 번에 측정할 수 있기 때문에 이러한 불확실성을 줄이고 문제를 빠르게 진단할 수 있다. 접촉식 센서를 여러 곳에 부착할 필요 없이, 시편에 스페클 패턴만 적용하면 전체 변형 필드를 시각적으로 분석할 수 있다는 점이 큰 장점이다.

 

 

 

 

 

 

실험은 고정된 알루미늄 바에 마운트 시편을 부착한 후, 조임 볼트에 토크를 가하면서 진행되었다. 이때 마운트의 스페클이 도포된 영역을 고속 카메라로 촬영하며 변형을 분석하였다. 토크가 가해짐에 따라 구조물의 각 부위에서 일어나는 미세한 이동이나 응력 집중이 어떻게 분포되는지를 정밀하게 파악할 수 있었다.

 

측정 결과, 예상치 못한 부위에서 영구적인 소성 변형이 발생한 것이 확인되었으며, 특정 부위의 두께가 과도하게 설계되어 있어 변형을 유도하고 있던 구조적인 약점이 발견되었다. 이를 바탕으로 클램프의 설계를 수정하였고, 변경된 디자인은 다시 DIC를 통해 검증되어, 안정성이 향상된 것이 입증되었다.

 

이 실험은 비단 카메라 마운트뿐 아니라, 모든 종류의 클램핑 메커니즘, 고정구조, 볼트 체결 부위에 대한 응용 가능성을 시사한다. 특히 구조가 복잡하거나 응력 집중이 우려되는 기계 부품의 경우, DIC는 반복적인 설계-검증-개선 사이클에서 매우 유용한 도구로 작용할 수 있다.

 

전통적인 방식보다 빠르고, 구조 전체의 반응을 정량적으로 분석할 수 있으며, 비접촉 방식이기 때문에 실험 간 오차도 줄일 수 있다.

 

카메라 마운트 실험은 DIC 기술이 제품 설계와 신뢰성 검증 과정에서 어떻게 효과적으로 활용될 수 있는지를 보여주는 좋은 예이다. 제품 개발 초기에 이러한 분석을 수행하면, 미세한 설계 오류를 조기에 발견하고 보완함으로써 최종 제품의 성능과 내구성을 크게 향상시킬 수 있다. 특히 정밀 계측 장비, 광학 시스템, 산업용 자동화 기기 등의 분야에서 중요한 참고 자료가 될 수 있다.

 

 

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