KR100962591B1 - Portable apparatus for inspecting crack using active millimeter wave - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밀리미터파를 이용한 균열검사 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 능동형 밀리미터파를 이용하여 대상물체의 종류와 무관하게 균열검사의 신뢰성 및 안전성을 보장하고, 검사 수행시 사용자 편의성 및 균열감지의 용이성을 개선하는 휴대형 균열검사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a crack inspection technology using a millimeter wave, and more particularly, using an active millimeter wave to ensure the reliability and safety of the crack inspection irrespective of the type of the object, and user convenience and crack detection when performing the inspection Portable crack inspection apparatus for improving the ease of use.
일반적으로 금속 또는 석재 등과 같은 물질은 시간의 진행 또는 외부 환경 변화에 따라 균열(crack)이 발생하게 된다. 이러한 균열은 시간에 따라 초기 미세한 형태에서 점차 큰 형태로 변화하게 되고, 이는 결국 금속 또는 석재 등을 골격으로 이루어진 기계 또는 건물 자체의 붕괴를 초래하게 된다.In general, materials such as metal or stone will be cracked with time or changes in external environment. These cracks are gradually changed from the initial fine form to the larger form over time, which results in the collapse of the machine or building itself consisting of metal or stone skeleton.
따라서, 이러한 균열을 감지하여 인명 및 재산 피해를 방지하기 위해 정기적인 육안 검사 등과 같은 방법이 이용되기는 하나, 현재 균열 감지의 정확도 및 신뢰도를 개선하기 위해 비파괴 검사 방법을 이용하는 것이 일반화되고 있다.Therefore, although methods such as regular visual inspections are used to detect such cracks and prevent human and property damage, it is now common to use non-destructive inspection methods to improve the accuracy and reliability of crack detection.
비파괴 검사에 의한 균열 감지 방법 중 하나는 X선, γ선 ·β선 등의 방사선을 투과하는 방법이다. 특히, 방사선투과시험에는 보통 X선이 쓰이는데, 물품과 같은 재료로 된 여러 가지 두께의 철사를 물품과 같은 두께의 평판 위에 놓고 X선으로 사진을 찍어 각각의 선의 존재를 알 수 있게 X선의 강도나 노출시간을 조절함으로써 검출가능한 결함의 크기를 정한다.One of the crack detection methods by non-destructive inspection is a method of transmitting radiation such as X-rays, γ-rays and β-rays. In particular, X-rays are commonly used in radiographic tests, where wires of various thicknesses of the same material are placed on a flat plate of the same thickness and photographed with X-rays to show the existence of each line. By adjusting the exposure time the size of the detectable defect is determined.
그러나, 방사선투과시험의 경우, 방사선 투과 장치 자체가 상당한 부피를 차지하므로 소규모 작업장에서의 사용이 곤란하며, 방사선 노출에 따른 안전상의 문제점, 환경상의 문제점이 있음은 물론, 매질의 종류에 따라 투과하는 깊이가 상이함에 따라 투과 깊이가 불충분한 경우 검사 물질의 내부의 균열을 감지할 수 없게 되는 문제점이 있다.However, in the case of a radiographic test, since the radiation transmitting device itself occupies a considerable volume, it is difficult to use in a small workplace, and there are safety problems and environmental problems due to radiation exposure, as well as permeation depending on the type of medium. As the depth is different, there is a problem in that cracks inside the test material cannot be detected when the penetration depth is insufficient.
다른 비파괴 검사에 의한 균열 감지 방법들로서, 철판, 단조품, 관재 등의 상처나 내부의 결함을 조사하기 위해 초음파 탐상이나, 맴돌이전류시험 등이 사용되거나, 물품 표면의 작은 상처를 발견하기 위해 침투법이나 자분탐상법이 사용되기도 한다. 상기 초음파 탐상은, 발진장치에서 나온 초음파를 물품의 한 면에서 넣어 다른 면에서 반사되어 오는 음파를 받을 때, 내부에 결함이 있으면 상기 결함에서 반사되는 파(波)가 돌아오는 원리에 의한 균열 감지 방법이다. 상기 맴돌이전류는, 고주파 유도 등의 방법으로 물품에 맴돌이전파류를 흘려 전류가 흐트러지는 것으로 결함을 발견하는 균열 감지 방법이다. 상기 침투법 또는 자분탐상법은, 색소나 형광체를 함유하는 액상 물질을 흠이 생긴 면에 발라서 스며들게 하고 표면을 잘 씻은 후, 각각 백묵을 칠하여 색소가 스며 나오는 것을 보거나, 또는 자외선 등으로 비추어 형광을 발하는 것으로 흠을 발견하는 균열 감지 방법이다. 한편, 철강재에서는 흠이 있는 곳의 자속(磁束: magnetic flux)이 세기 때문에 표면에 뿌려진 자화(磁化)된 철분이 흡인된다는 점을 이용하여 착색된 자분으로 탐상을 수행할 수 있다.Other methods of crack detection by non-destructive testing include ultrasonic flaw detection, eddy current tests, etc., to investigate scratches and internal defects in steel plates, forgings, pipes, etc., or infiltration methods to detect small scratches on the surface of articles. Magnetic particle inspection is also used. The ultrasonic flaw detection is based on the principle that when the ultrasonic wave from the oscillator is put on one side of the article to receive sound waves reflected from the other side, if there is a defect inside, the wave reflected from the defect returns. Way. The eddy current is a crack detection method that detects a defect by flowing a eddy wave in an article by a method such as high frequency induction and disturbing the current. The penetrating method or magnetic particle inspection method is applied to a flaw surface by injecting a liquid substance containing a pigment or a phosphor and soaking the surface, and then washing the surface well. It is a crack detection method to find a flaw by releasing it. On the other hand, in steel materials, it is possible to perform a flaw detection with colored magnetic powder by taking advantage of the fact that the magnetic flux of the flaw is intensified and the magnetized iron powder sprayed on the surface is attracted.
그러나, 상기 초음파 탐상의 경우, 음파를 이용하므로 음파 전달이 용이하지 않은 매질의 경우에는 초음파 탐상에 의한 균열 감지가 사실상 불가능한 문제점이 있다. 상기 맴돌이전류법의 경우, 부도성 물품의 경우에 균열 감지가 사실상 불가능한 문제점이 있다. 또한, 상기 침투법 또는 자분탐상법의 경우, 별도의 탐지 물질을 사용하는 점에서 적용상 제한이 존재하는 문제점이 있다.However, in the case of the ultrasonic flaw detection, the crack detection by the ultrasonic flaw detection is virtually impossible in the case of a medium in which sound wave transmission is not easy because sound waves are used. In the case of the eddy current method, there is a problem that crack detection is virtually impossible in the case of an unconducted article. In addition, in the case of the penetration method or magnetic particle detection method, there is a problem in that there is an application limitation in that a separate detection material is used.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 능동형 밀리미터파를 이용하여 대상물체의 종류와 무관하게 균열검사의 신뢰성 및 안전성을 보장하고, 검사 수행시 사용자 편의성 및 균열감지의 용이성을 개선하는 휴대형 균열검사 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention, using the active millimeter wave, regardless of the type of the object to ensure the reliability and safety of the crack inspection, portable cracks to improve the user convenience and ease of crack detection when performing the inspection It is to provide an inspection apparatus.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 밀리미터파 신호를 검사대상 물체에 방사하는 송신부; 상기 검사대상 물체의 검사영역으로부터 상기 밀리미터파 신호의 반사파 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신된 반사파 신호를 처리하여 상기 검사영역의 균열 부분을 비균열 부분과 구별되도록 컬러 영상으로 나타내는 영상 신호를 생성하는 영상 처리부; 및 상기 영상 신호에 의해 상기 검사영역에 대한 밀리미터파 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention, a transmitter for radiating a millimeter wave signal to the inspection object; A receiver configured to receive a reflected wave signal of the millimeter wave signal from an inspection region of the inspection object; An image processor configured to process the received reflected wave signal to generate an image signal representing a crack portion of the inspection area as a color image so as to be distinguished from a non-cracked portion; And a display unit for displaying a millimeter wave image of the inspection area by the image signal.
일 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부는, 상기 수신된 반사파 신호의 전압값을 산출하고, 상기 산출된 전압값이 상기 균열 부분에 의한 반사파의 전압값을 나타내는 기결정된 전압값 범위에 해당하는 경우, 상기 밀리미터파 영상에서 상기 산출된 전압값에 대응하는 균열 부분의 픽셀을 나머지 픽셀과 구별되는 컬러로 나타내는 상기 영상 신호를 생성한다.The image processor may be configured to calculate a voltage value of the received reflected wave signal, and when the calculated voltage value corresponds to a predetermined voltage range indicating a voltage value of the reflected wave caused by the crack portion. The image signal representing the pixel of the crack portion corresponding to the calculated voltage value in the millimeter wave image in a color distinguished from the remaining pixels is generated.
일 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부는, 상기 기결정된 전압값 범위에 해 당하는 상기 산출된 전압값의 크기에 따라 상기 균열 부분의 픽셀의 컬러, 명도 및 채도 중 하나 이상을 변경하여 나타내는 상기 영상 신호를 생성한다.In example embodiments, the image processor may be configured to change one or more of the color, brightness, and saturation of the pixel of the crack according to the magnitude of the calculated voltage value corresponding to the predetermined voltage value range. Create
일 실시예에 있어서, 상기 균열검사 장치는, 상기 균열 부분의 픽셀의 수가 상기 밀리미터파 영상에서 기결정된 임계값 이상을 차지하는 경우 경고 신호를 발생하는 경고부를 더 포함한다.The crack inspection apparatus may further include a warning unit that generates a warning signal when the number of pixels of the crack portion occupies a predetermined threshold value or more in the millimeter wave image.
일 실시예에 있어서, 상기 균열검사 장치는, 상기 수신부가 상기 검사영역으로부터 상기 반사파를 수신하도록 상기 수신부의 수신 방향을 변화시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치.In one embodiment, the crack inspection apparatus, the portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave, characterized in that the receiver further comprises a drive unit for changing the receiving direction of the receiver so that the receiver receives the reflected wave from the inspection area. .
일 실시예에 있어서, 상기 균열검사 장치는, 상기 송신부, 수신부, 영상 처리부 및 디스플레이부가 설치되는 하우징을 더 포함하고, 상기 송신부 및 상기 수신부는 상기 하우징의 배면 측에서 상기 밀리미터파 신호를 방사하고 상기 반사파를 수신하도록 설치되고, 상기 디스플레이부는 상기 하우징의 정면 측에서 상기 밀리미터파 영상을 디스플레이하도록 설치되고, 그리고 상기 하우징은 상기 정면 측에 사용자가 파지할 수 있도록 하는 파지부를 포함한다.In one embodiment, the crack inspection apparatus further comprises a housing in which the transmitter, the receiver, the image processing unit and the display unit is installed, the transmitter and the receiver emit the millimeter wave signal from the rear side of the housing and It is installed to receive the reflected wave, the display unit is installed to display the millimeter wave image on the front side of the housing, and the housing includes a gripping portion for the user to grip on the front side.
일 실시예에 있어서, 상기 하우징은, 상기 파지부를 형성하고 있는 본체부 및 상기 본체부의 일단과 힌지로 연결되어 상기 본체부로부터 개폐할 수 있는 플립커버를 포함하고, 상기 디스플레이부는, 상기 플립커버의 내표면에 설치된다.In an embodiment, the housing may include a main body forming the gripping portion and a flip cover connected to one end of the main body by a hinge to open and close the main body, and the display may include the flip cover. Is installed on the inner surface of the
일 실시예에 있어서, 상기 하우징은, 상기 정면 측에 형성되어 사용자로 하여금 상기 검사영역을 인식할 수 있도록 표시하는 검사영역 표시부를 더 포함한다.In one embodiment, the housing further includes an inspection region display unit formed on the front side to display the inspection region so that a user can recognize the inspection region.
일 실시예에 있어서, 상기 하우징은, 상기 배면 측에 설치되어 상기 검사대상 물체의 표면에서 상기 균열검사 장치의 이동을 용이하게 하는 이동용 볼을 더 포함한다.In one embodiment, the housing further includes a ball for movement provided on the rear side to facilitate the movement of the crack inspection device on the surface of the inspection object.
일 실시예에 있어서, 상기 균열검사 장치는, 상기 하우징의 일 측면에 설치되어 상기 검사영역에 대한 균열검사를 개시하도록 하는 사용자 신호를 수신하는 입력부를 더 포함한다.In one embodiment, the crack inspection apparatus further includes an input unit that is installed on one side of the housing to receive a user signal to initiate a crack inspection for the inspection area.
일 실시예에 있어서, 상기 균열검사 장치는, 상기 영상 신호를 저장하는 저장부; 및 상기 하우징의 일 측면에 설치되어 상기 영상 신호를 상기 저장부에 저장하도록 하는 사용자 신호를 수신하는 입력부를 더 포함한다.In one embodiment, the crack inspection apparatus, the storage unit for storing the image signal; And an input unit installed at one side of the housing to receive a user signal for storing the image signal in the storage unit.
일 실시예에 있어서, 상기 균열검사 장치는, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 균열검사 장치가 동작하도록 전력을 공급하는 전원부를 더 포함한다.In one embodiment, the crack inspection apparatus further includes a power supply unit installed inside the housing to supply power to operate the crack inspection apparatus.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 밀리미터파 신호를 검사대상 물체에 방사하는 송신부; 상기 검사대상 물체의 검사영역으로부터 상기 밀리미터파 신호의 반사파 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신된 반사파 신호를 처리하여 영상 신호를 생성하는 영상 처리부; 상기 영상 신호에 의해 상기 검사영역에 대한 밀리미터파 영상을 디스플레이하는 디스플레이부; 및 상기 송신부, 수신부, 영상 처리부 및 디스플레이부가 설치되는 하우징을 포함하고, 상기 송신부 및 상기 수신부는 상기 하우징의 배면 측에서 상기 밀리미터파 신호를 방사하고 상기 반사파를 수신하도록 설치되고, 상기 디스플레이부는 상기 하우징의 정면 측에서 상기 밀리미터파 영상을 디스플레이하도록 설치되고, 그리고 상기 하우징은 상 기 정면 측에 사용자가 파지할 수 있도록 하는 파지부를 포함하는 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치를 제공한다.In addition, the present invention to solve the above technical problem, the transmitter for radiating the millimeter wave signal to the inspection object; A receiver configured to receive a reflected wave signal of the millimeter wave signal from an inspection region of the inspection object; An image processor which processes the received reflected wave signal to generate an image signal; A display unit configured to display a millimeter wave image of the inspection area by the image signal; And a housing in which the transmitting unit, the receiving unit, the image processing unit, and the display unit are installed, wherein the transmitting unit and the receiving unit radiate the millimeter wave signal at the rear side of the housing and receive the reflected wave. It is installed to display the millimeter wave image on the front side of the, and the housing provides a portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave including a gripping portion for allowing the user to grip on the front side.
본 발명은, 능동형 밀리미터파 신호를 검사 신호로 사용함으로써 검사대상 물체의 종류와 무관하게 균열검사의 신뢰성 및 안전성을 보장하는 이점을 제공한다. 또한, 밀리미터 영상에 나타나는 균열 부분을 컬러화하고 균열 발생을 경고함으로써 균열검사의 용이성을 개선하는 이점을 제공한다. 나아가, 각 구성모듈을 효율적으로 배치하여 구현함으로써 균열검사 장치의 소형화 및 휴대화를 가능하게 하고 사용자 편의성을 향상시키는 이점을 제공한다.The present invention provides an advantage of ensuring the reliability and safety of crack inspection regardless of the type of object to be inspected by using an active millimeter wave signal as an inspection signal. It also provides the advantage of improving the ease of crack inspection by colorizing the cracks appearing in millimeter images and warning of crack occurrences. Furthermore, by efficiently disposing each component module, it is possible to reduce the size and portability of the crack inspection apparatus and improve user convenience.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명의 기술적 개요를 우선 설명한다.Prior to the description of the specific contents of the present invention, the technical outline of the present invention will be described first for ease of understanding.
본 발명은 밀리미터파(millimeter wave)가 비전도성 물질, 예컨대 플라스틱이나 건물 콘크리트 등을 효과적으로 관통할 수 있다는 점에서 건물 등의 내부 균열 여부를 매우 효과적으로 검출할 수 있다는 점에 착안한 것이다. 즉, 모든 물체는 밀리미터파를 반사시키는 비율(방사율: emissivity)이 상이하며, 균열이 발생하는 경우 균열 내부에 형성된 동공에 의하여 방사율이 변화된다. 따라서 물체로부터 반사되는 밀리미터파 신호의 반사 비율 변화를 검출함으로써 균열 여부를 감지할 수 있다.The present invention focuses on the fact that a millimeter wave can effectively penetrate a non-conductive material such as plastic or building concrete, and thus can detect the internal crack of a building very effectively. That is, all objects have different ratios of reflecting millimeter waves (emissivity), and when a crack occurs, the emissivity is changed by a pupil formed in the crack. Therefore, it is possible to detect the crack by detecting a change in the reflectance ratio of the millimeter wave signal reflected from the object.
도 1에는 여러 주파수에 따른 일반 물체들의 유효 방사율이 도시되어 있다.1 shows the effective emissivity of ordinary objects at various frequencies.
일반적으로, 밀리미터파 신호의 주파수 대역은 30~300GHz 수준이지만, 검사대상 물체의 내부를 관통하여 균열 여부를 감지할 수 있는 주파수 대역에 포함되는 한 모두 본 발명에 적용될 수 있다.In general, the frequency band of the millimeter wave signal is in the range of 30 ~ 300GHz, but may be applied to the present invention as long as it is included in the frequency band that can detect whether the crack penetrates the inside of the inspection object.
이하, 본 발명의 기술적 과제의 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 첨부도면의 동일한 참조번호들은 동일 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify a solution of the technical problem of the present invention. However, in describing the present invention, when the description of the related known technology makes the gist of the present invention unclear, the description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users, operators, and the like. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification. Also, like reference numerals in the accompanying drawings denote like elements.
도 2에는 본 발명에 따른 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치의 일례가 블록도로 도시되어 있다.2 shows an example of a portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치는 송신부(210), 수신부(220), 영상 처리부(230), 제어부(250) 및 디스플레이부(260)를 포함할 수 있으며, 입력부(240), 경고부(270), 저장부(280), 전원부(290) 등을 더 포함할 수 있다.2, the portable crack inspection apparatus according to the present invention may include a
상기 송신부(210)는, 밀리미터파를 생성하여 검사대상 물체에 방사한다. 이를 위해, 상기 송신부(210)는 밀리미터파 VCO(Voltage Controlled Oscillator) 및 송신 안테나를 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 발명 따른 휴대형 균열검사 장치는 균열검사에 있어서 자체적으로 밀리미터파를 발진시키는 방식인, 소위 능동형 밀리미터파 방식을 적용한다.The
상기 수신부(220)는, 상기 검사대상 물체의 검사영역(200)으로부터 상기 밀리미터파 신호의 반사파 신호를 수신한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치는, 상기 수신부(220)가 상기 검사영역(200)으로부터 상기 반사파를 수신하도록 상기 수신부(220)의 수신 방향을 변화시키는 구동부(222)를 더 포함할 수 있다.The
상기 구동부(222)는, 상기 제어부(250)의 제어 신호에 의해 모터를 구동하여 기설정된 프로파일에 따라 상기 검사영역(200) 내에서 상기 수신부(220)의 수신 안테나가 지향하는 방향을 변화시킨다. 예컨대, 상기 구동부(222)는 상하좌우로 회전 운동이 가능한 팬/틸트(Pan/Tilt) 장치로 구현될 수 있다. 팬/틸트 장치의 동작 예로서, RS-232 통신을 통해 좌우 320˚, 상하 50˚ 범위에서 2.5˚ 간격으로 움직일 수 있다.The
도 3a 내지 도 3c에는 상기 검사영역(200)에 대한 상기 수신부(220)의 스캔(scan) 동작이 도시되어 있다.3A to 3C illustrate a scan operation of the
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 수신부(220)는 반사파 수신을 위해 상기 검사영역(200)을 예컨대, 5×5 행렬 형태로 분할하여 스캔을 수행할 수 있다. 상기 검사영역(200)을 구성하는 각 단위 셀의 크기는, 상기 수신부(220)가 특정 위치에 고정되어 있는 소정 시간 동안 반사파 신호를 수신할 수 있는 단위 영역의 크기를 나타낸다. 따라서, 상기 각 단위 셀의 크기 및 개수 등은 상기 수신 부(220)의 수신 성능, 상기 검사영역(200)의 넓이 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.As shown in FIGS. 3A to 3C, the receiving
상기 수신부(220)의 스캔 동작을 위해, 상기 구동부(222)는 상기 수신부(220)의 회전 방향, 회전 각도 및 특정 위치에서의 고정 시간 등 기설정된 회전규칙에 따라 상기 검사영역(200) 내에서 상기 수신부(220) 수신 방향을 변화시킨다. 상기 회전 방향이란, 예컨대 도 3a와 같이 열(row)을 기준으로 스캔하는 경우, 도 3b와 같이 행(coloum)을 기준으로 스캔하는 경우, 도 3c와 같이 행렬 성분 (C1, R1)에서 출발하여 행렬 성분 (C3, R3)까지 시계 방향으로 각 행렬 성분을 스캔하는 경우 등 상기 검사영역(200)을 스캔해 나가는 방향 또는 순서를 말한다. 상기 회전 각도란, 예컨대 도 3a와 같이 상기 수신부(220)가 특정 행렬 성분을 스캔한 후 다음 행렬 성분을 스캔하기 위해 회전하는 각도를 말한다. 상기 특정 위치에서의 고정 시간이란, 각 행렬 성분에 대해 반사파 신호를 수신하는데 필요한 시간을 말한다.For the scan operation of the
한편, 본 발명에 따른 휴대형 균열감지 장치를 구현하기 위해서는 상기 송신부(210) 및 상기 수신부 등 각 구성부분을 소형화하는 것이 바람직하며, 실제 상기 송신부(210) 및 상기 수신부(220)는 적용환경에 따라 2cm×3cm의 단일 모듈로 구현할 수 있다.Meanwhile, in order to implement a portable crack detection apparatus according to the present invention, it is preferable to miniaturize each component such as the
그 다음, 상기 영상 처리부(230), 상기 수신된 반사파 신호를 처리하여 영상 신호를 생성한다. 일 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부(230)는 상기 수신된 반사파 신호를 처리하여 상기 검사영역의 균열 부분을 비균열 부분과 구별되도록 컬러 영상으로 나타내는 영상 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 상기 영상 처리부(230)는, 증폭부(232), 검출부(234), AD 변환부(236) 및 영상신호 생성부(238)를 포함할 수 있다.Next, the
도 4에는 상기 영상 처리부(230)에서 수행되는 영상 처리 방법의 일례가 흐름도로 도시되어 있다.4 illustrates an example of an image processing method performed by the
도 4를 참조하면, 우선 상기 증폭부(232)는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier) 등을 통해 미약한 열 잡음과 같은 상기 반사파를 증폭한다(S410). 그 다음, 상기 검출부(234)는 상기 증폭부(234)를 통하여 증폭된 신호를 직류전압으로 변환한다(S420). 그 다음, 상기 AD 변환부(236)는 ADC(Analog to Digital Converter)를 통해 상기 직류전압을 디지털 신호로 변환한다(S430). 이와 같이, 수신된 반사파 신호는 상기 증폭부(232), 검출부(234) 및 AD 변환부(236)를 거쳐 디지털 신호 형태로 상기 영상신호 생성부(238)로 전달될 수 있다.Referring to FIG. 4, first, the
그러면, 상기 영상신호 생성부(238)는 상기 디지털 신호를 이용하여 상기 수신된 반사파에 대한 영상 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 영상신호 생성부(238)는 3차로 구성된 디지털 IIR 필터를 통해 상기 디지털 신호를 20Hz 이하의 신호로 변환하여 50개의 샘플에 대한 평균값을 획득할 수 있다. 결국, 상기 영상신호 생성부(238)는 소정 시간 간격으로 수신된 반사파의 전압값을 산출할 수 있게 된다(S440).Then, the
그 다음, 상기 영상신호 생성부(238)는 상기 산출된 전압값이 상기 검사대상 물체의 균열 부분을 나타내는 기결정된 전압값 범위에 해당하는지 판단한다(S450). 상기 균열 부분을 나타내는 기결정된 전압값 범위는, 예컨대 사전 실험을 통해 검사대상 물체들로부터 검출하고자 하는 형태의 균열 부분에서 수신되는 반사파의 전압을 측정하여 균열 부분과 비균열 부분을 구분하는 임계값을 정의함으로써 결정할 수 있다. 또한, 검사대상 물체의 비균열 부분에 의한 반사파의 평균 전압을 측정하거나, 또는 일반적으로 검사대상 물체에서 균열 부분이 차지하는 면적이 극히 협소한 점을 고려하여 검사대상 물체에서 수신되는 반사파의 평균 전압을 측정하여 임계값을 정의함으로써 결정할 수 있다. 그리고, 실제 균열검사 수행시 수신된 반사파의 전압값이 상기 기결정된 임계값보다 작은 경우, 즉 상기 기결정된 전압값 범위에 해당하는 경우, 상기 산출된 전압값에 대응하는 상기 검사영역(200)의 해당 부분을 균열 부분으로 판단할 수 있다.Next, the
그 다음, 상기 영상신호 생성부(238)는 전체 밀리미터파 영상에서, 상기 기결정된 전압값 범위 내인 상기 산출된 전압값에 대응하는 균열 부분의 픽셀(pixel)을 나머지 픽셀과 구별되는 컬러로 나타내도록 상기 영상 신호를 생성한다(S460).Next, the
일 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부(230)는 상기 기결정된 전압값 범위에 해당하는 상기 산출된 전압값의 크기에 따라 상기 균열 부분의 픽셀의 컬러, 명도 및 채도 중 하나 이상을 변경하여 나타내도록 상기 영상 신호를 생성할 수 있다. 이와 같은 과정은 상기 기결정된 전압값 범위를 소정 수의 레벨로 분할하여 각 레벨에 컬러, 명도 및 채도 중 하나 이상을 변경한 컬러 정보를 매핑함으로써 구현할 수 있다. 상술한 바와 같이, 균열 부분의 픽셀들에 대해 산출된 전압값에 따라 컬러, 명도, 또는 채도를 달리하여 밀리미터파 영상을 구성하는 경우 사용자로 하여 금 균열의 존재는 물론, 균열의 형태, 위험성 등을 예측할 수 있도록 하는 이점을 제공할 수 있다.In an embodiment, the
상기 영상 처리부(230)가 상기 영상 신호를 생성하는 시점은 다양할 수 있다. 상기 영상 신호의 구성 시점에 대한 세 가지 예를 설명하기로 한다.The time point at which the
첫째, 상기 영상 처리부(230)는, 상기 검사영역(200)에 대한 상기 반사파 신호의 수신이 완료된 후, 상기 검사영역(200) 전체에 대해 영상 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 상기 검사영역(200) 전체에 대해 상기 반사파 신호를 수신한다. 상기 검사영역(200) 전체에 대한 상기 반사파 신호는 상기 저장부(280)에 저장된다. 상기 저장부(280)에 저장된 상기 반사파 신호는 상기 영상 처리부(230)를 통해 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다.First, the
둘째, 상기 영상 처리부(230)는, 소정 시간 간격으로 상기 반사파 신호를 수신할 때마다 영상 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 상기 검사영역(200)을 구성하는 행렬 성분 각각에 대해 수신된 상기 반사파 신호는, 상기 영상 처리부(230)를 통해 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다.Second, the
셋째, 상기 영상 처리부(230)는, 상기 검사영역(200) 중 복수 개의 행렬 성분에 대해 반사파 신호 수신하여 영상 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 도 3a의 검사영역(200)의 행렬 성분이 5개씩 스캔되고, 상기 스캔된 5개의 행렬 성분이 상기 영상 처리부(230)를 통해 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 영상 처리부(230)에서 한 번에 처리되는 상기 행렬 성분의 개수는, 상기 저장부(280)의 용량과 상기 영상 처리부(230)의 처리 속도에 따라 변경될 수 있다.Third, the
그 다음, 상기 디스플레이부(260)는, 상기 영상 처리부(230)에서 생성된 상기 영상 신호에 의해 상기 검사영역에 대한 밀리미터파 영상을 디스플레이한다. 상기 디스플레이부(260)는 상기 균열 부분을 컬러로 표현하기 위해 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등으로 구현될 수 있다.Next, the
도 5a 및 도 5b에는 본 발명에 따라 생성된 밀리미터파 영상이 도시되어 있다.5A and 5B show millimeter wave images generated in accordance with the present invention.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 영상 처리부(230)는 측정된 반사파 전압값의 최소-최대값 범위를 이용하여 그레이(gray) 레벨로 변환된, 400×400 픽셀의 크기를 갖는 영상 신호를 생성할 수 있다. 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 영상 처리부(230)는 균열 부분의 픽셀에 컬러를 매핑함으로써 사용자로 하여금 균열의 존재는 물론, 균열의 형태, 위험성 등을 직관적으로 더욱 용이하게 예측할 수 있도록 한다. 실시예에 따라, 비균열부분의 픽셀들도 특정 컬러 영상으로 구현할 수 있음은 물론이며, 균열부분과 비균열부분의 컬러들을 보색 관계 등으로 구성하여 명시성을 더욱 높일 수도 있다.As shown in FIG. 5A, the
또한, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치는, 상기 검사영역(200)에서 균열 부분이 감지되는 경우 경고 신호를 발생시키는 경고부(270)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제어부(250)는 상기 밀리미터파 영상에서 상기 균열 부분의 픽셀의 비율을 판단하고, 상기 경고부(270)는 상기 제어부(250)의 판단 결과에 따라 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 경고부(270)는 상기 균열 부분의 픽셀의 수가 상기 밀리미터파 영상에서 기결정된 임계값 이상을 차지하는 경우 시각적, 청각 적, 촉각적 이벤트 등의 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 경고부(270)는 시각적 이벤트를 발생시키는 발광 모듈, 청각적 이벤트를 발생시키는 스피커 모듈, 사용자에게 역감을 전달하는 햅틱 인터페이스(haptic interface) 모듈 등을 포함할 수 있다. 상기 경고부(270)는 상기 임계값에 따라 사용자에게 단순한 균열의 존재 또는 위험성 높은 균열의 존재 등을 경고할 수 있다.In addition, the portable crack inspection apparatus according to the present invention may further include a
또한, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치는, 사용자의 입력신호를 수신하는 입력부(240), 다양한 데이터를 저장할 수 있는 저장부(280), 상기 균열검사 장치가 동작하도록 전력을 공급하는 전원부(290) 등을 더 포함할 수 있다.In addition, the portable crack inspection apparatus according to the present invention, the
상기 제어부(250)는, 상기 균열검사 장치를 구성하는 상기 구성 모듈들의 동작을 전반적으로 제어한다. 도 2에서는 상기 제어부(250)가 독립된 모듈로 나타나 있으나, 실시예에 따라 상기 구성 모듈들 각각에 분산되어 해당 기능을 수행하도록 상기 제어부(250)를 구현할 수 있다.The
일 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부(230) 및 상기 제어부(250)는 마이크로프로세서 형태로 구현하여 상기 마이크로프로세서로 하여금 해당 기능을 수행하도록 할 수 있다. 상기 영상 처리부(230) 및 상기 제어부(250)를 마이크로프로세서로 구현하면 상기 균열검사 장치의 크기를 줄일 수 있고, 조립 과정을 단순화시킬 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있는 등의 이점이 있다.In one embodiment, the
도 6a 내지 도 6f에는 본 발명에 따른 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치의 구현예가 도시되어 있다.6A to 6F illustrate an embodiment of a portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave according to the present invention.
도 6a 내지 도 6f에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장 치는 상기 송신부(210), 수신부(220), 영상 처리부(230) 및 디스플레이부(260)가 설치되는 하우징(housing: 600)을 포함할 수 있다.6A to 6F, the portable crack inspection device according to the present invention includes a housing in which the
도 6a 내지 도 6d에는 각각 정면도, 배면도, 좌측면도 및 우측면도가 도시되어 있다.6A to 6D show a front view, a back view, a left side view and a right side view, respectively.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 상기 송신부(210) 및 상기 수신부(220)는 상기 하우징(600)의 배면 측에서 상기 하우징(600)의 밀리미터파 창(614)을 통해 상기 밀리미터파 신호를 방사하고 상기 반사파를 수신하도록 설치된다. 상기 디스플레이부(260)부는 상기 하우징(600)의 정면 측에서 상기 밀리미터파 영상을 디스플레이하도록 설치된다. 또한, 상기 하우징(600)은 상기 정면 측에 사용자가 파지할 수 있도록 하는 파지부(610)를 포함한다.6A to 6D, the
일 실시예에 있어서, 상기 하우징(600)은 상기 파지부를 형성하고 있는 본체부(610) 및 상기 본체부(610)의 일단과 힌지로 연결되어 상기 본체부(610)로부터 개폐할 수 있는 플립커버(620)를 포함할 수 있다. 또한, 사용자가 상기 플립커버(620)를 용이하게 개방할 수 있도록 상기 본체부(610)에 플립 개방용 홈(612)을 형성할 수 있다.In one embodiment, the
도 6a 내지 도 6f에서는 상기 하우징(600)의 본체부(610) 전체가 상기 파지부(610)의 기능을 수행하도록 마우스 형태로 구현하였으나, 상기 균열검사 장치의 크기 또는 사용환경 등에 따라 상기 본체부(610)에서 연장 형성되어 사용자가 그립(grip)할 수 있는 손잡이 형태로 상기 파지부를 구현할 수 있다.6A to 6F, the
상기 디스플레이부(260)는, 상술한 바와 같이 상기 하우징(600)의 정면에 설 치될 수 있으며, 상기 플립커버(620)의 내표면에 설치될 수 있다. 상기 하우징(600)을 플립 형태로 구현하는 경우, 상기 파지부 기능을 수행하는 상기 본체부(610)의 크기를 더욱 소형화할 수 있다는 장점이 있다.The
일 실시예에 있어서, 상기 하우징(600)은, 균열검사 수행시 상기 검사대상 물체와 상기 균열검사 장치 간의 마찰력을 감소시키기 위해, 상기 하우징(600)의 배면 측에 설치되어 상기 검사대상 물체의 표면에서 상기 균열검사 장치의 이동을 용이하게 하는 이동용 볼(moving ball: 630)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the
또한, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치는, 상기 하우징(600)의 내부에 설치되어 상기 균열검사 장치가 동작하도록 전력을 공급하는 전원부(290)를 포함할 수 있다. 상기 전원부(290)는 외부로부터 전력을 공급받아 충전할 수 있는 내장형 배터리 형태로 구현될 수 있다.In addition, the portable crack inspection apparatus according to the present invention may include a
또한, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치는, 상기 하우징(600)의 일 측면에 설치되어 상기 검사영역(200)에 대한 균열검사를 개시하도록 하는 사용자 신호를 수신하는 입력부, 예컨대 스캔 개시 버튼(242)을 포함할 수 있다.In addition, the portable crack inspection apparatus according to the present invention is installed on one side of the
또한, 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치는, 상기 하우징(600) 내부에 설치되어 상기 영상 신호를 저장하는 저장부(280)와, 상기 하우징(600)의 일 측면에 설치되어 상기 영상 신호를 상기 저장부(280)에 저장하도록 하는 사용자 신호를 수신하는 입력부, 예컨대 리코딩 버튼(244)을 포함할 수 있다. 상기 리코딩 버튼(244) 및 상기 저장부(280)는 단순히 영상 신호를 저장하는데 그치는 것이 아니라, 실제 균열검사 환경에 있어서 직접 밀리미터파 영상을 확인할 수 없는 경우, 예컨대 균열검사시 구조물 등에 의해 상기 디스플레이부(260)를 볼 수 없는 경우, 우선 상기 스캔 개시 버튼(242)을 눌러 검사영역에 대한 스캔을 수행하고, 상기 리코딩 버튼(244)을 눌러 영상 신호를 저장한 후, 차후에 균열검사 결과 영상을 확인할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.In addition, the portable crack inspection apparatus according to the present invention, the
도 6e 및 도 6f에는 각각 상기 플립커버(620)가 개방된 상태의 정면도 및 좌측면도가 도시되어 있다.6E and 6F illustrate front and left side views of the
도 6e 및 도 6f를 참조하면, 상기 하우징(600)은, 정면 측에 형성되어 사용자로 하여금 상기 검사영역(200)을 인식할 수 있도록 표시하는 검사영역 표시부(640)를 포함할 수 있다. 상기 검사영역 표시부(640)는 균열검사 수행시 상기 균열검사 장치의 정면만을 볼 수 있는 사용자로 하여금 배면 측에서 수행되고 있는 스캔 영역, 즉 상기 검사영역(200)을 직관적으로 인식할 수 있도록 한다.6E and 6F, the
도 7에는 본 발명에 따른 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치의 사용례가 도시되어 있다.7 shows an example of the use of a portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave according to the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 사용자는 본 발명에 따른 휴대형 균열검사 장치를 한 손으로 파지하여 검사대상 물체에 대한 균열검사를 수행할 수 있다. 특히, 상기 스캔 개시 버튼(242), 리코딩 버튼(244) 등 사용자 신호를 수신하는 입력부(240)는 균열검사 중 사용자가 조작하기 편리하도록 상기 하우징(600) 상에 설치될 수 있다.As illustrated in FIG. 7, the user may hold the portable crack inspection apparatus according to the present invention with one hand to perform a crack inspection on an object to be inspected. In particular, the
상술한 바와 같이, 본 발명은 능동형 밀리미터파 신호를 검사 신호로 사용함으로써 검사대상 물체의 종류와 무관하게 균열검사의 신뢰성 및 안전성을 보장하는 이점을 제공한다. 또한, 밀리미터 영상에 나타나는 균열 부분을 컬러화하고 균열 발생을 경고함으로써 균열검사의 용이성을 개선하는 이점을 제공한다. 나아가, 각 구성모듈을 효율적으로 배치하여 구현함으로써 균열검사 장치의 소형화 및 휴대화를 가능하게 하고 사용자 편의성을 향상시키는 이점을 제공한다.As described above, the present invention provides an advantage of ensuring the reliability and safety of crack inspection regardless of the type of the object to be inspected by using the active millimeter wave signal as the inspection signal. It also provides the advantage of improving the ease of crack inspection by colorizing the cracks appearing in millimeter images and warning of crack occurrences. Furthermore, by efficiently disposing each component module, it is possible to reduce the size and portability of the crack inspection apparatus and improve user convenience.
지금까지 본 발명에 대해 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 본질적인 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, one of ordinary skill in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential technical spirit of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. That is, the true technical scope of the present invention is shown in the appended claims, and all differences within the equivalent scope will be construed as being included in the present invention.
도 1은 여러 주파수에 따른 일반 물체들의 유효 방사율을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an effective emissivity of general objects according to various frequencies.
도 2는 본 발명에 따른 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치의 일례를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing an example of a portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave according to the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 검사영역에 대한 수신부의 스캔 동작을 나타낸 도면이다.3A to 3C are diagrams illustrating a scan operation of a receiver for an inspection area.
도 4는 영상 처리부에서 수행되는 영상 처리 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an example of an image processing method performed by an image processing unit.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 생성된 밀리미터파 영상을 나타낸 도면이다.5A and 5B are diagrams showing millimeter wave images generated according to the present invention.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 따른 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치의 구현예를 나타낸 도면이다.6a to 6f are views showing an embodiment of a portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 능동형 밀리미터파를 이용한 휴대형 균열검사 장치의 사용례를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an example of the use of a portable crack inspection apparatus using an active millimeter wave according to the present invention.
Claims (13)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090044522A KR100962591B1 (en) | 2009-05-21 | 2009-05-21 | Portable apparatus for inspecting crack using active millimeter wave |
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KR1020090044522A KR100962591B1 (en) | 2009-05-21 | 2009-05-21 | Portable apparatus for inspecting crack using active millimeter wave |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114127572A (en) * | 2019-07-25 | 2022-03-01 | 西门子股份公司 | Method and device for detecting ageing-related damage or delamination on components, in particular power modules of power electronics and power electronics, in particular converters |
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2009
- 2009-05-21 KR KR1020090044522A patent/KR100962591B1/en active IP Right Grant
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