기울어진 표면의 형상 제거와 거칠기 제거 구분하기

표면 높이 자료의 레벨링·형상 제거·필터 처리를 단계별 파일과 연결한 처리표를 만든다. 아래 수치는 개념 설명을 위한 가상 사례이며 실제 장비의 성능·합격 기준이 아니다.

기울기를 빼는 일과 작은 요철을 줄이는 일

표면 높이 지도가 한쪽으로 올라가면 평균 높이의 변화가 시편 놓임새 때문인지 원래 형상인지 먼저 확인한다. 경사진 평면을 빼는 레벨링은 작은 요철을 선택적으로 제거하는 필터와 목적이 다르다. 곡면 시편에서 원통 형상을 빼는 처리도 별도다. 화면에서 모두 평평하게 보인다는 이유로 세 작업을 같은 이름으로 기록하지 않는다.

NPL의 거친 표면 간섭계 측정 지침은 표준 기하 형상을 적합해 높이 자료에서 빼는 형상 제거와 레벨링을 설명한다. 필터에서는 어떤 공간 규모를 남길지 설정해야 한다. 이 글은 2010년 지침의 처리 개념을 사용하며 당시 인용된 ISO 문서가 현재 계약에 그대로 적용된다고 주장하지 않는다. 실제 절차의 개정판은 별도로 확인한다.

가상 평면을 처리표로 나타낸다

가상 측정 영역의 x방향 끝점 사이가1 mm이고 설치 기울기 때문에 높이 차이가10 µm라고 하자. 별도 결함이 없는 평면에도 이 높이 변화가 나타날 수 있다. 적합 평면을 뺀 뒤 원래 작은 표면 변화를 검토하면 설치 기울기의 영향을 구분하는 데 도움이 된다. 그러나 실제로 기능적인 경사면을 측정하는 과제였다면 그 기울기는 제거할 잡음이 아니라 보고할 형상이다.

가상 처리표의 첫 행은 원높이 지도,둘째는 평면 적합의 대상 영역과 계수,셋째는 평면 제거 후 지도다. 이어 필터를 적용했다면 네 번째 행에 필터 종류와 규모 설정을 적는다. 숫자는 권장 경사나 권장 영역 크기가 아니다. 같은 원파일에서 무엇을 뺐고 어떤 공간 성분을 변경했는지 보여주는 예시다.

형상 모델을 잘못 고르면 관심 형상도 사라진다

곡면에 평면만 적합하면 큰 곡률이 남을 수 있다. 반대로 높은 차수의 다항식으로 모든 굴곡을 따라가면 원래 평가해야 할 큰 표면 변화까지 제거할 수 있다. NPL 지침은 원통·평면·구면과 자유형상에서의 다항식 등 형상 선택을 설명한다. 적합이 잘 되어 보인다는 이유만으로 그 모델이 측정 목적에 맞는다고 판단하지 않는다.

피트나 돌출부를 포함한 전체 영역이 적합 평면을 얼마나 움직이는지도 확인한다. 특정 영역을 적합에서 제외했다면 제외 마스크와 이유를 저장한다. 보고하기 좋은 거칠기가 나오도록 영역을 바꾸지 않는다. 형상 모델 선택과 관심 결함 관찰 범위는 별도 열에 기록해 담당자가 대상 손실 여부를 검토할 수 있게 한다.

필터 설정은 숫자와 의미를 함께 남긴다

필터 종류·규모 또는 파장 설정·창 크기·반복 횟수·경계 처리·결측 채움 여부를 남긴다. 같은 이름의 필터여도 구현과 설정이 달라 결과가 달라질 수 있다. 필터가 제거하는 작은 성분을 측정 잡음이라고 확정하려면 측정 구조와 관심 물리량을 확인해야 한다. 작은 실제 요철을 관심 없는 성분이라고 간주하는 것은 목적에 따른 선택이다.

NPL은 필터 선택에 자료의 신호 내용과 후속 분석에서 필요한 특성에 대한 이해가 필요하다고 설명한다. 경계에서 자료를 버리는지 보존하는지도 확인한다. 처리 후 평가 영역이 작아졌다면 원영역 면적과 사용영역 면적을 나란히 기록한다. 거칠기 숫자의 변화가 필터 효과인지 관측 범위 변경 때문인지 구분한다.

처리 순서를 복원할 산출물

독자의 표는 원파일ID,단위와 좌표,측정 영역,처리 단계,형상 모델,적합 영역·마스크,필터 설정,평가 영역,출력 파일ID,소프트웨어 버전으로 구성한다. 각 단계 지도와 대표 단면을 같은 좌표와 척도로 대조한다. 색상 범위를 자동으로 바꿔 처리 효과를 비교하면 같은 높이 차이가 다르게 보일 수 있어 표시 범위도 저장한다.

완성 문장은 ‘설치 평면을 이 영역에서 적합해 제거한 뒤 이 규모의 필터를 적용했으며 제거한 형상은 별도 보존함’처럼 작성한다. 원파일을 처리 결과로 덮어쓰지 않는다. 이 기록은 계산 재현을 돕지만 최종 표면 적합성이나 위험 부품 사용 허용의 승인은 아니다. 계약이 요구한 형상과 표면 지표를 책임자가 검토할 수 있도록 원지도와 단계별 파일을 제공한다.

곡면의 기준 형상을 무엇으로 정했는지와 남긴 잔차의 좌표계를 함께 적는다. 형상 제거 전 자료가 없으면 다른 기준 형상으로 되돌려 비교할 수 있다는 주장을 제한한다.

자주 묻는 질문

평면 제거는 거칠기 제거인가?

설치 또는 명목 형상을 분리하는 처리와 공간 성분을 바꾸는 필터는 목적이 다르다.

차수가 높으면 형상 제거가 더 좋은가?

관심 형상까지 제거할 수 있다. 측정 목적과 모델을 확인한다.

최종 지도만 남겨도 되는가?

원지도·마스크·각 처리 설정을 연결해야 결과를 복원할 수 있다.