KR100728694B1 - 구멍 내벽 검사 장치 - Google Patents

구멍 내벽 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구멍 내벽 검사 장치에 관한 것으로, 가이드관의 회전 없이 구멍 내벽 둘레의 수직 영상을 한번에 촬영하여 검사하기 위한 것이다. 즉 본 발명은 구멍에 삽입하여 상기 구멍의 내벽을 검사하는 구멍 내벽 검사 장치로서, 제 1 개방부와 제 2 개방부가 일정 거리를 두고 형성된 가이드관과; 상기 가이드관의 제 1 개방부를 통하여 삽입되어 상기 가이드관의 내벽의 가장 자리 부분에 설치되어 상기 가이드관의 제 2 개방부 밖으로 광을 조사하는 복수개의 광 섬유와; 상기 가이드관의 제 2 개방부에서 일정 거리로 돌출되어 상기 광 섬유에서 조사되는 광을 일정 폭의 상기 구멍의 내벽 전체로 반사시키는 원추형의 제 1 반사판과; 상기 가이드관의 제 2 개방부와 제 1 반사판 사이에 설치되어 상기 일정 폭의 구멍의 내벽 전체에서 반사된 광을 받아 상기 제 2 개방부를 통하여 상기 가이드관 안으로 반사시키는 원추형의 제 2 반사판과; 상기 가이드관 내에 설치되어 상기 가이드관 안으로 입사된 광을 상기 제 1 개방부쪽으로 이동시키는 다수개의 렌즈와; 상기 가이드관의 제 1 개방부에 설치되어 상기 렌즈를 통해 들어온 상기 일정 폭의 구멍의 내벽 전체의 영상을 촬영하는 촬영 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍 내벽 검사 장치를 제공한다.
구멍, 내벽, 검사, 내시경, 원추형반사판(PRISM),실린더

Description

구멍 내벽 검사 장치{Apparatus for inspection the inside wall of hole}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구멍 내벽 검사 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 1의 구멍 내벽 검사 장치를 이용하여 구멍의 내벽을 검사하는 상태를 보여주는 부분 절개 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 종래기술에 따른 구멍 내벽 검사 장치를 구멍 내벽을 검사하는 상태를 보여주는 부분 절개 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10 : 가이드관 12 : 제 1 개방부
14 : 제 2 개방부 16 : 내벽
20 : 광 섬유 23 : 광원
30 : 제 1 반사판 40 : 제 2 반사판
50 : 지지대 60 : 렌즈
80 : 차단막 82 : 윈도우
90 : 검사물 91 : 구멍
92 : 내벽 100 : 구멍 내벽 검사 장치
본 발명은 구멍 내벽 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구멍 내벽 둘레를 전체적으로 한번에 촬영하여 검사할 수 있는 구멍 내벽 검사 장치에 관한 것이다.
인류가 사물을 관찰하는데 오랫동안 이용되어온 시각 검사는 기술개발의 가속화와 함께 첨단장비를 이용한 내시경 검사로 발전하게 되었다.
특히 산업용 내시경은 인체 내부를 진단 치료하는 의료용 내시경과 같은 원리로 엔진, 보일러, 배관, 열교환기, 튜브, 발전기, 실린더, 용기, 탱크 등 각종 기계 구조물 등을 해체, 분해, 절단하지 않고 내부를 외부에서 직접 육안으로 관찰하도록 하여 해체 분해시 수반되는 제품의 손상방지는 물론 시간 및 인건비의 절약 등 제반 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
산업용 내시경 중 검사물(190)의 구멍 내벽(192)을 검사하는 구멍 내벽 검사 장치(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드관(110)의 선단부에 구멍의 내벽(192)을 비출 수 있는 광을 조사하는 광 섬유(120)와, 구멍의 내벽(192)에서 반사된 빛을 수광하는 대물 렌즈(160)를 포함하며, 대물 렌즈(160)에서 수광된 구멍의 내벽(192)의 영상은 접안 렌즈(170)를 통하여 육안으로 확인할 수 있다. 가이드관(110) 밖에서 광 섬유(120)로 광을 제공하는 광원이 설치되어 있다.
즉 작업자는 종래기술에 따른 구멍 내벽 검사 장치(200)의 가이드관(110)의 선단부를 구멍(191)에 삽입시켜 접안 렌즈(170)를 통하여 영상을 확인함으로써 구멍 내벽(192)의 상태의 검사하게 된다. 통상적으로 구멍 내벽 검사 장치(200)를 이용하여 구멍 내벽(192)에 잔류하는 이물질에 의한 오염 정도, 긁힘 그리고 도금 상태 등을 검사하게 된다.
그런데 종래기술에 따른 구멍 내벽 검사 장치의 대물 렌즈(160)는 가이드관(110)의 선단부 앞에 설치된 구조를 갖기 때문에, 대물 렌즈(160) 및 접안 렌즈(170)를 통하여 경사각을 갖고 구멍 내벽(192)을 볼 수 있어 구멍 내벽(192)의 상태를 정밀하게 검사하는 데는 적합하지 못한다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해서, 가이드관의 선단부를 경사지게 형성하고 그 경사면에 접안 렌즈가 설치된 구멍 내벽 검사 장치가 사용되고 있다. 즉 경사면에 접안 렌즈를 설치함으로써, 경사면이 향하는 쪽의 구멍 내벽 부분은 수직으로 볼 수 있기 때문에 도 5에 도시된 구멍 내벽 검사 장치(200)에 비해서 구멍 내벽(192)의 상태를 정밀하게 검사할 수 있다.
하지만 구멍 내벽 전체를 검사하기 위해서 가이드관의 선단부를 회전시키면서 구멍 내벽을 검사해야 하는 번거러움이 있고, 한번에 소정 폭의 구멍 내벽 전체를 검사할 수 없는 단점을 갖고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 구멍 내벽에 수직한 방향으로 구멍 내벽 둘레 전체를 한번 에 촬영하여 검사할 수 있는 구멍 내벽 검사 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 구멍에 삽입하여 상기 구멍의 내벽을 검사하는 구멍 내벽 검사 장치로서, 양단에 제 1 개방부와 제 2 개방부가 형성된 가이드관과;상기 가이드관의 제 1 개방부로부터 상기 가이드관의 제 2 개방부를 통해 광을 조사하는 광조사부와, 상기 광조사부에서 조사되는 광을 일정 폭의 상기 구멍의 내벽 전체로 반사시키는 제 1 반사판과, 상기 구멍의 내벽 전체에서 반사된 광을 받아 상기 제 2 개방부를 통하여상기 가이드관 안으로 반사시키는 제 2 반사판과, 상기 가이드관 내에 설치되어 상기 가이드관 안으로 입사된 표면 영상을 상기 제 1 개방부쪽으로 이동시키는 렌즈와, 상기 가이드관의 제 1 개방부에 설치되어 상기 렌즈를 통해 들어온 상기 일정 폭의 구멍의 내벽 전체의 영상을 확인 할 수 있는 확인부를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 광조사부는 광섬유이며, 상기 제 1 반사판과 상기 제 2 반사판은 구멍 내벽 전체로 빛과 영상을 반사시킬 수 있도록 원추형 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 확인부는 내벽 전체의 영상을 촬영하는 촬영 소자이거나 작업자가 직접 육안으로 확인 할 수 있는 접안렌즈일 수 있다.
본 발명에서, 구멍 내벽 검사장치에는 상기 렌즈의 중심을 관통하여 상기 제2개방부 밖으로 돌출된 지지대가 더 포함되며, 상기 지지대에 상기 제 1 반사판과 제 2 반사판이 차례로 고정 설치되되, 상기 제 2 반사판은 상기 제 1 반사판보 다는 작을 수있다. 본 발명에서, 상기 제 1 반사판으로 입사되는 광이 상기 가이드관의 제 2 개방부 안으로 반사되는 것은 차단하고, 상기 제 2 반사판으로 입사되는 빛과 영상은 상기 가이드관의 제 2 개방부 안으로 반사될 수 있도록 고리 형태의 차단막이 상기 가이드관의 제 2 개방부에 설치될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제 1 및 제 2 반사판은 원추형의 프리즘 또는 반사 거울이며, 상기 촬영 소자는 고체촬상소자(CCD) 또는 씨모스 이미지 센서(CMOS image sensor)일 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구멍 내벽 검사 장치(100)를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구멍 내벽 검사 장치(100)는 산업용 내시경의 일종으로, 구멍에 삽입되는 가이드관(10)과, 가이드관(10)에 설치되어 광을 제공하는 광 섬유(20)와, 광 섬유(20)에서 제공된 광을 간접광으로 일정 폭의 구멍 내벽 전체를 비추는 제 1 반사판(30)과, 일정 폭의 구멍 내벽에서 반사되는 광을 가이드관(10) 안으로 반사시키는 제 2 반사판(40)과, 가이드관(10) 안으로 반사된 광을 처리하는 렌즈(60)와, 렌즈(60)를 통해 들어온 일정 폭의 구멍 내벽 전체의 영상을 촬영하는 촬영 소자(70)를 포함하여 구성된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 구멍 내벽 검사 장치(100)는 구멍을 따라 이동하면서 구멍 내벽의 전체 영상을 한번에 촬영할 수 있다. 즉 종래와 같이 가이드관(10)을 회전시키지 않더라도 제 1 및 제 2 반사판(30, 40)을 이용하여 구멍 내벽의 360도 영상을 한번에 촬영할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구멍 내벽 검사 장치(100)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
가이드관(10)은 일정 거리를 두고 제 1 개방부(12)와 제 2 개방부(14)가 형성되어 있으며, 검사물의 구멍의 내경 보다는 작은 외경을 갖도록 제작된다. 가이드관(10)은 경질의 플라스틱 소재나 금속 소재로 제조될 수 있다.
광 섬유(20)는 제 1 개방부(12)를 통하여 삽입되어 가이드관의 내벽(16)의 가장자리 부분에 설치되어 제 2 개방부(14) 밖으로 광을 균일하게 조사한다. 제 1 개방부(12) 밖으로 인출된 광 섬유(20)의 일단에서 광원(23)으로부터 광을 제공받아 제 2 개방부(14)에 근접하게 설치된 광 섬유(20)의 타단으로 광을 조사한다.
이때 제 2 개방부(14)를 통하여 광이 균일하게 조사될 수 있도록 제 2 개방부(14)의 근접하세 설치된 광 섬유(20)의 타단 부분은 가이드관(10)의 중심축으로부터 방사형의 위치에 배치될 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다.
제 1 반사판(30)은 제 2 개방부(14)에서 일정 거리로 돌출되어 광 섬유(20)에서 조사되는 광을 구멍의 내벽으로 반사시키며, 일정 폭의 구멍의 내벽 전체로 광을 반사시킬 수 있도록 원추형 형태를 갖는다.
제 2 반사판(40)은 제 2 개방부(14)와 제 1 반사판(30) 사이에 설치되어 구멍의 내벽에서 반사된 표면의 상태를 받아 제 2 개방부(14)를 통하여 가이드관(10) 안으로 반사시키며, 일정 폭의 구멍의 내벽(92) 전체 원 둘레 중 일정 폭이 반사된 빛과 영상을 받아 제 2 개방부(14)를 통하여 가이드관(10) 안으로 반사시킬 수 있도록 제 1 반사판(30)과 동일하게 원추형 형태를 갖는다.이때 제 1 반사판(30)과 제 2 반사판(40)으로는 입사되는 빛과 영상을 반사할 수 있는 프리즘이나 반사 거울이 사용될 수 있다.
렌즈(60)는 가이드관(10) 내에 일정 간격을 두고 설치되어 가이드관(10) 안으로 입사된 빛과 영상을 제 1 개방부(12)쪽으로 이동시킨다. 본 발명의 실시예에서는 두 개의 렌즈(60)가 일정 간격을 두고 설치된 예를 개시하였지만, 두 개 이상 설치될 수도 있다.
그리고 촬영 소자(70)는 가이드관의 제 1 개방부(12)에 설치되어 렌즈(60)를 통해 들어온 일정 폭의 구멍의 내벽 전체의 영상을 촬영한다. 본 발명의 실시예에서는 촬영 소자(70)로 고체촬상소자(CCD; Charge Couple Device) 또는 씨모스 이미지 센서(CMOS image sensor)가 사용될 수 있다. 그 외 작업자가 직접 육안으로 확인할 수 있는 접안 렌즈가 제 1 개방부(12)에 설치될 수도 있다. 그리고 촬영 소자(70)에서 촬영한 영상은 촬영 소자(70)에 연결된 별도의 모니터와 같은 표시 수단을 통하여 확인할 수도 있다.
이때 제 1 반사판(30)과 제 2 반사판(40)은 렌즈들(60)의 중심을 관통하여 제 2 개방부(14) 밖으로 돌출된 지지대(50)에 차례로 고정 설치된다. 물론 원추형의 제 1 및 제 2 반사판(30, 40)이 지지대(50)에 삽입되어 체결된다. 따라서 렌즈(60)의 중심 부분에 지지대(50)가 위치하기 때문에, 촬영 소자(70)에서 촬영되는 구멍 내벽의 영상은 지지대(50)를 중심으로 하는 링 형태로 촬영된다.
제 1 반사판(30)은 가이드관(10)의 외측면에 근접하게 설치된 광 섬유(20)에서 조사되는 빛을 반사할 수 있도록 가이드관(10)의 외측면에 근접한 크기를 갖는다. 그리고 가이드관(10)을 삽입할 때 제 1 반사판(30)이 구멍의 내벽과 접촉하지 않도록, 제 1 반사판(30)의 끝단의 외경은 가이드관(10)의 외경보다는 작게 형성하는 것이 바람직하지만, 구멍의 내벽과 접촉하지 않는 범위에서 가이드관(10)의 외경보다는 조금 크게 형성할 수도 있다.
제 2 반사판(40)은 제 1 반사판(10)보다는 작다. 즉 광 섬유(20)에서 조사되는 광이 제 1 반사판(30)에서 반사되어 구멍의 내벽을 비추면, 구멍의 내벽의 표면이 반사되는 광이 제 2 반사판(40)으로 입사될 수 있도록 제 1 반사판(30) 보다는 작은 것이 바람직하다.
지지대(50)를 중심으로 한 제 1 반사판(30)의 각도를 제 2 반사판(40)의 각도보다는 크게 형성하는 것이 바람직하다. 즉 제 1 반사판(30)의 각도를 크게 형성하는 이유는, 광 섬유(20)로부터 입사되는 광을 최대화하면서 제 1 반사판(30) 위의 일정 폭의 구멍 내벽 전체를 비출 수 있는 제 1 반사판(30)의 반사면의 면적을 최대화하기 위해서이다. 따라서 제 1 반사판(30)은 광 섬유(20)에서 조사되는 광을 구멍 내벽에 반사시킬 수 있는 범위에서 각도의 크기를 형성하는 것이 바람직하다.
반대로 제 2 반사판(40)의 각도를 좁게 형성한 이유는, 제 1 반사판(30)의 꼭지점을 포함한 중심 부분을 가리면서 구멍의 내벽에서 반사되는 광이 많이 입사 되어 가이드관(10)안으로 반사될 수 있도록 하기 위해서이다.
한편 촬영 소자(70)를 통하여 선명한 구멍 내벽 전체의 영상을 얻기 위해서, 제 1 반사판(30)을 통하여 제 2 개방부(14) 안으로 입사되는 광은 차단하고, 제 2 반사판(40)을 통하여 제 2 개방부(14) 안으로 입사되는 광은 통과시킬 수 있는 고리 형태의 윈도우(82)를 갖는 차단막(80)을 가이드관의 제 2 개방부(14)에 설치하는 것이 바람직하다. 이때 지지대(50)는 차단막의 윈도우(82) 중심을 통과할 수 있도록 설치된다.
차단막의 윈도우(82) 내경은 제 2 반사판(40)의 외경과 실질적으로 동일하거나 작게 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 구멍 내벽 검사 장치(100)를 이용하여 검사물(90)의 구멍 내벽(92)을 검사하는 방법을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
광원(23)으로부터 광을 광 섬유(20)에 제공하여 제 2 개방부(14) 밖으로 광이 조사되도록 한 상태에서, 일정 깊이의 구멍(91)이 형성된 검사물(90)의 구멍(91)에 가이드관(10)의 선단부를 삽입하면서 구멍의 내벽(92)을 촬영하여 구멍의 내벽(92)을 정밀하게 검사한다.
이때 광 섬유(20)에서 조사된 광의 흐름을 살펴보면, 광 섬유(20)에서 조사된 광은 제 1 반사판(30)으로 입사되어 일정 폭의 구멍의 내벽(92) 전체로 반사된다. 이때 제 1 반사판(30)이 원추형태를 갖기 때문에, 제 1 반사판(30)으로 입사되는 광으로 일정 폭의 구멍의 내벽(92) 전체를 비출 수 있다.
다음으로 제1반사판(30)에서 구멍의 내벽(92)으로 반사되어 구멍 내벽(92) 중 일정 폭을 비추면 구멍 내벽(92) 내부가 밝아지며 관찰 할 수 있도록 윤곽이 나타난다. 이 경우 상기 제2반사판(40) 또한 원추형태를 가지고 거울상태의 입사면을 가지고 있기 때문에 일정폭의 구멍의 내벽(92) 전체에서 제2반사판(40)을 통해 상기 입사 가이드관(10) 안으로 입사된다.
제 2 개방부(14)에서 제 1 반사판(30)에 의해 가이드관(10) 안으로 입사되는 광을 차단하는 차단막(80)이 설치되어 있기 때문에, 제 2 반사판(40)에 의해 가이드관(10) 안으로 입사되는 구멍 내벽(92)의 빛과 영상만 통과하게 된다.
그리고 가이드관(10) 안으로 들어간 영상은 렌즈(60)를 지나 촬영 소자(70)에 입사됨으로써, 제 2 반사판(40)에서 입사된 빛과 영상에 대응되는 일정 폭의 구멍의 내벽(92) 전체의 영상이 촬영된다. 특히 제 2 반사판(40)으로 입사되어 반사된 빛은 일정 폭의 구멍의 내벽(92)의 수직 영상을 보내기 때문에, 촬영 소자(70)를 통하여 구멍 내벽(92)의 수직 영상을 촬영하여 구멍 내벽(92)을 정밀하게 검사할 수 있다.
즉 본 발명의 실시예에 따른 구멍 내벽 검사 장치(100)는 일정 폭의 구멍 내벽(92) 전체의 영상 즉 구멍 내벽(92)의 360도 수직 영상을 한번에 촬영할 수 있다.
이때 렌즈(60)의 중심 부분에 지지대(50)가 위치하기 때문에, 구멍 내벽(92)의 영상은 지지대(50)를 중심으로 하는 링 형태로 촬영된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 가이드관의 선단에 설치된 원추형의 제 1 반사판으로 일정 폭의 구멍의 내벽 전체를 비추고, 제 1 반사판 위에 설치된 원추형의 제 2 반사판으로 일정 폭의 구멍의 내벽 전체에서 반사되는 광을 가이드관으로 반사시킴으로써, 제 2 반사판에서 반사시킨 광이 형성하는 일정 폭의 구멍 내벽 전체의 수직 영상을 촬영 소자에서 촬영할 수 있기 때문에, 구멍 내벽을 정밀하게 검사할 수 있다.
그리고 종래와 같이 가이드관을 회전시키지 않더라도 한번에 일정 폭의 구멍 내벽 전체의 수직 영상을 촬영할 수 있기 때문에, 구멍 내벽 검사를 신속하게 진행할 수 있는 장점도 있다.
또한, 확인부로서, 고체촬상소자(CCD) 또는 씨모스 이미지 센서(CMOS image sensor)인 촬영 소자를 사용하거나, 작업자가 직접 육안으로 확인 할 수 있는 접안렌즈를 사용할 수 있으므로, 사용자의 요구에 따라 구멍 내벽 검사를 시행할 수 있는 구멍 내벽 검사 장치를 제공하게 된다.
또한, 상기 확인부는 내부 벽 검사용으로 전용 카메라를 제작하여 사용할 수 도 있으나, 제1개방부에 탈착 가능하게 결합되도록 구성될 수 있는 바, 이 경우에 는 종래에 판매되는 고체촬살소자를 직접 장착하여 사용할 수도 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 구멍에 삽입하여 상기 구멍의 내벽을 검사하는 구멍 내벽 검사 장치로서,
    양단에 제 1 개방부와 제 2 개방부가 형성된 가이드관과;상기 가이드관의 제 1 개방부로부터 상기 가이드관의 제 2 개방부를 통해 광을 조사하는 광조사부와;
    상기 광조사부에서 조사되는 광을 일정 폭의 상기 구멍의 내벽 전체로 반사시키는 제 1 반사판과;
    상기 구멍의 내벽 전체에서 반사된 광을 받아 상기 제 2 개방부를 통하여 상기 가이드관 안으로 반사시키는 제 2 반사판과;
    상기 가이드관 내에 설치되어 상기 가이드관 안으로 입사된 표면 영상을 상기 제 1 개방부쪽으로 이동시키는 렌즈와;
    상기 가이드관의 제 1 개방부에 설치되어 상기 렌즈를 통해 들어온 상기 일정 폭의 구멍의 내벽 전체의 영상을 확인 할 수 있는 확인부를 포함하되,
    상기 광조사부는 광섬유이며, 상기 제 1 반사판과 상기 제 2 반사판은 구멍 내벽 전체로 빛과 영상을 반사시킬 수 있도록 원추형 형태로 형성되고,
    구멍 내벽 검사장치에는 상기 렌즈의 중심을 관통하여 상기 제 2 개방부 밖으로 돌출된 지지대가 더 포함되며;
    상기 지지대에 상기 제 1 반사판과 제 2 반사판이 차례로 고정 설치되되, 상기 제 2 반사판은 상기 제 1 반사판보다는 작으며,
    상기 제 1 반사판으로 입사되는 광이 상기 가이드관의 제 2 개방부 안으로 반사되는 것은 차단하고, 상기 제 2 반사판으로 입사되는 빛과 영상은 상기 가이드관의 제 2 개방부 안으로 반사될 수 있도록 고리 형태의 차단막이 상기 가이드관의 제 2 개방부에 설치된 것을 특징으로 하는, 구멍 내벽 검사 장치.
  6. 삭제
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