KR101180835B1 - 결점 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공관 내벽으로 조사되어 광원 방향으로 반사된 광과, 광원 방향이 아닌 다른 방향으로 반사된 광을 재귀 반사시켜 명시야 영상을 획득함에 따라 중공관 내벽의 결점에 대한 선명한 영상을 획득할 수 있는 결점 검사장치에 관한 것으로, 중공관 내벽에 광을 조사하는 광원과, 상기 광원의 일측에 배치되고, 상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 중공관 내벽에 반사되어 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 중공관 내벽으로 재귀 반사시키는 재귀반사판과, 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사되어 상기 중공관 내벽에 반사되는 광이 입사되어 상기 중공관 내벽의 영상을 촬상하는 카메라를 포함한다.

Description

결점 검사장치 {APPARATUS FOR INSPECTING DEFECTS}

본 발명은 결점 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공관 내벽에 광을 조사하여 명시야 영상 및 암시야 영상을 획득함에 따라 중공관 내벽의 결점을 검출하는 결점 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진, 보일러, 배관, 열교환기, 튜브, 발전기, 실린더, 용기, 탱크 등 중공관의 구조를 갖는 각종 구조물은 의료용 내시경과 같은 원리로 상기 구조물을 해체, 분해, 절단하지 않고 외부에서 검사장치를 구멍에 끼워 검사하도록 한다.

그 구체적인 방법으로는 검사장치의 선단부를 구멍에 삽입시켜 광을 조사하고 카메라를 통하여 영상을 획득함으로써 중공관 내벽의 상태의 검사하게 된다. 통상적으로 중공관 내벽 검사 장치를 이용하여 중공관 내벽에 잔류하는 이물질에 의한 오염 정도, 긁힘 그리고 도금 상태 등을 검사하게 된다.

그런데 종래기술에 따른 검사장치는 렌즈가 가이드관의 선단부 앞에 설치된 구조를 갖기 때문에, 렌즈를 통하여 경사각을 갖고 중공관 내벽을 검사하는 구조를 갖기 때문에 중공관 내벽의 상태를 정밀하게 검사하는 데는 적합하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 중공관 내벽으로 조사되어 광원 방향으로 반사된 광에 의한 명시야 영상을 획득하여 검사함에 따라 중공관 내벽의 표면결함 및 비규칙적인 곡률로 인해 광원방향이 아닌 다른 방향으로 반사될 경우, 명시야 영상을 획득하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 중공관 내벽의 법선과 평행하도록 조사된 광에 촬상된 영상은 직접광에 의한 양광부(highlight spot)가 발생하여 영상품질을 저하시키게 되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중공관 내벽으로 조사되어 광원 방향이 아닌 다른 방향으로 반사된 광을 재귀 반사시켜 명시야 영상을 획득함에 따라 중공관 내벽의 결점에 대한 선명한 영상을 획득할 수 있는 결점 검사장치를 제공하는 데 있다.

또한, 서로 다른 각도에서 중공관 내벽에 광을 조사하여 명시야 영상과 암시야 영상을 동시에 획득하여 중공관 내벽의 결점을 변별하여 과검출 또는 미검출을 줄여 보다 정확히 검사할 수 있는 결점 검사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중공관의 내벽을 검사하는 것으로, 중공관 내벽에 광을 조사하되, 상기 중공관 내벽의 법선 방향에 대하여 일정 각도 경사지게 광을 조사하는 광원; 상기 광원의 일측에 배치되고, 상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 중공관 내벽에 반사되어 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 중공관 내벽으로 재귀 반사시키는 재귀반사판; 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사되어 상기 중공관 내벽에 반사되는 광이 입사되어 상기 중공관 내벽의 영상을 촬상하는 카메라; 및 상기 광원, 상기 재귀반사판, 상기 카메라를 상기 중공관 내부에서 상기 중공관의 중심축으로부터 편심된 위치에서 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치를 제공한다.

본 발명의 결점 검사장치에 따르면, 중공관 내벽으로 조사되어 광원 방향이 아닌 다른 방향으로 반사된 광을 재귀 반사시켜 명시야 영상을 획득함에 따라 중공관 내벽의 결점에 대한 선명한 영상을 정확하게 획득할 수 있는 장점이 있다.

또한, 서로 다른 각도에서 중공관 내벽에 광을 조사하여 명시야 영상과 암시야 영상을 동시에 획득하여 중공관 내벽의 결점 여부를 보다 정확히 검사할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 결점 검사장치의 정면도,
도 2a는 본 발명에 따른 결점 검사장치의 측면도,
도 2b는 도 2a의 부분 확대도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 결점검사장치를 나타낸 개략도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 결점 검사장치의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 결점 검사장치의 정면도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 결점 검사장치의 측면도이며, 도 2b는 도 2a의 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 결점검사장치를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 결점 검사장치(10)는 중공관(20)의 내벽(21)을 검사하는 것으로, 상기 중공관 내벽(21)에 광을 조사하는 광원(100)과, 상기 광원(100)의 일측에 배치되고, 상기 광원(100)으로부터 조사된 광이 상기 중공관(20)의 내벽(21)에 반사되어 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 중공관(20)의 내벽(21)으로 재귀 반사시키는 재귀반사판(200)과, 상기 재귀 반사판(200)에서 재귀 반사되어 상기 중공관(20)의 내벽(21)에 반사되는 광이 입사되어 상기 중공관(20) 내벽(21)의 영상을 촬상하는 카메라(300)를 포함한다.

상기 광원(100)은, 중공관(20)의 내벽(21)에 광을 조사한다. 본 실시예에서는 광원(100)으로 고출력의 LED 조명유닛을 이용하며, 광원(100)은 후술할 카메라(300) 및 재귀반사판(200)와 단일 유닛으로 설치된다.

상기 광원(100)은 조사된 광을 콜리메이팅하고 일정방향으로 분산시켜 상기 중공관(20) 내벽(21)으로 전송하는 광변환부 및 광원(100)에서 조사된 광의 경로를 다양하게 조절할 수 있도록 일개 이상의 반사판(120)을 추가로 구비할 수 있다.

또한, 상기 반사판(120)은 제1부분반사거울(half mirror)(121)과 제2전반사거울 (122)으로 나뉘며, 제1부분반사거울(121)의 경우 광원(100)으로부터 수평방향으로 조사된 광을 하측으로 반사시키면서 확산시킴과 동시에 영상을 맺게 하고, 제2전반사거울(122)은 상기 제1부분반사거울(121)에서 반사된 광을 다시 수평방향으로 반사시켜 슬릿(130)를 통해 중공관(20) 내벽(21)으로 조사토록 한다.

상기 광원(100)은 중공관(20)의 내부에서 중공관(20) 내벽(21)의 법선과 평행하지 않고 소정의 각도(α)만큼 비틀린 방향으로 조사되며, 중공관(20) 내벽(21)의 곡률이 균일할 경우, 광원(100)으로부터 조사된 광은 중공관(20) 내벽(21)에 반사되어 재귀반사판(200)에 입사되고, 상기 재귀반사판(200)에서 재귀반사된 광은 중공관(20) 내벽(21)에 다시 반사되어 광원(100)의 위치로 입사되면서 카메라(300)는 광이 반사된 중공관(20) 내벽(21)의 영상을 획득하는 것이다.

상기와 같이 광을 중공관(20) 내벽(21)의 법선과 평행하지 않도록 조사하는 이유는 상기 중공관(20) 내벽(21)의 법선과 평행하도록 광을 조사할 경우 직접광에 의한 양광부(highlight spot)가 발생하여 촬상된 영상품질을 저하시키게 되는 문제가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해서 이다.

특히, 중공관(20) 내벽(21)의 곡률이 일정치 않거나, 광원(100)을 비롯한 재귀반사판(200), 카메라(300)가 중공관(20)의 회전과정이 일정하게 진행되지 않을 경우에는 광원(100)으로부터 조사된 광은 중공관(20) 내벽(21)에 반사되어 광원(100)의 주변으로 입사되므로, 결국 광원(100)의 일측에 설치된 재귀반사판(200)으로 입사된다.

상기 재귀 반사판(200)은, 입사되는 광을 입사 방향과 동일한 방향으로 재귀 반사시키기 위한 부재이다. 광원(100)으로부터 조사된 광은 중공관(20)의 내벽(21)에서 반사되어 재귀 반사판(200)으로 입사되며, 재귀 반사판(200)에 입사된 광은 입사 방향과 동일한 방향으로 중공관(20)의 내벽(21)으로 재귀 반사되고, 최종적으로는 광원(100)으로 입사되기 때문에, 상기 카메라(300)는 중공관(20) 내벽(21)의 명시야 영상을 획득할 수 있다.

카메라(300)는 중공관(20) 내벽(21)의 영상을 획득하여 중공관(20) 내벽(21)의 결점을 검출한다. 재귀 반사판(200)에서 재귀 반사된 광은 중공관(20) 내벽(21)으로 입사되고 그 광은 다시 반사되어 카메라(300)에 입사된다.

본 발명의 카메라(300)는 라인 카메라(line camera) 또는 에어리어 카메라(area camera)를 비롯한 고체촬상소자(CCD) 또는 CMOS이미지 센서(CMOS image sensor) 등이 이용되는 것이 일반적이고, 이외 검사장치에 사용되는 다양한 이미지 캡쳐수단이 이용될 수 있다.

카메라(300)에서 촬영한 영상은 카메라(300)와 연결된 별도의 모니터와 같은 출력수단으로 확인할 수 있다.

상기 카메라(300)는 렌즈(310) 및 가이드관(320)을 포함할 수 있다. 상기 렌즈(310)는 가이드관(320) 내에 일정 간격을 두고 설치되어 가이드관(320) 안으로 중공관(20) 내벽(21)에서 반사된 광이 입사되면서, 중공관(20) 내벽(21)의 영상을 카메라(300)가 촬영할 수 있도록 이동시켜 전달하는 기능을 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 장치(10)는 상기 광원(100), 재귀반사판(200), 카메라(300)를 상기 카메라(300)의 촬상속도에 맞춰 회전시키는 회전구동부(400)를 더 포함한다.

상기 장치(10)로 중공관(20) 내벽(21) 전체를 검사할 경우, 중공관(20)이 회전하거나, 광원(100), 재귀반사판(200), 카메라(300)를 포함하는 장치(10)가 회전해야 한다.

상기 회전구동부(400)는 모터와 같은 수단이 일반적으로 사용되며, 상기 광원(100), 재귀반사판(200), 카메라(300)를 중공관(20)의 내부에서 회전하도록 한다.

따라서, 상기 카메라(300)가 중공관(20) 내부에서 1회전을 하게 되면, 중공관(20) 전체 내벽(21)의 영상을 스캔하여 획득할 수 있고, 중공관(20) 내벽(21)의 결점검사를 시행할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이 상기 재귀반사판(200)은 상기 광원(100)의 양측에 배치된다.

상기 재귀반사판(200)은 상기 광원(100)의 일측에만 배치될 수 있지만, 광원(100)에서 중공관(20) 내벽(21)으로 조사된 광이 어느 방향으로 반사되든 재귀 반사하여 광원(100) 방향으로 입사될 수 있도록 상기 광원(100)의 양측에 재귀반사판(200)이 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 장치(10)는 상기 광원(100)과 다른 방향에서 상기 중공관(20)의 내벽(21)에 광을 조사하는 제2광원(500)을 더 포함한다.

상기 제2광원(500) 역시, 중공관(20)의 내벽(21)에 광을 조사하며, 고출력의 LED 조명유닛이 이용될 수 있다. 상기 제2광원(500)은 광원(100)과 마찬가지로 조사된 광을 콜리메이팅하고 일정방향으로 분산시켜 상기 중공관(20) 내벽(21)로 전송하는 콜리메이팅렌즈(510)를 추가로 구비할 수 있다.

상기 광원(100)의 광축과 중공관(20)의 내벽(21)이 형성하는 각도 및 방향은 제2광원(500)의 광축과 중공관(20)의 내벽(21)이 형성하는 각도, 방향과 서로 다르다.

광원(100)으로부터 조사되는 광의 경로(L1)는 중공관(20) 내측에서 내벽(21)을 향해 수평방향으로 조사되지만, 제2광원(500)으로부터 조사되는 광의 경로(L2)는 중공관(20) 내측상부에서 하부에 위치한 내벽(21)을 향해 수직방향에서 소정의 각도(β)만큼 내벽(21)방향으로 경사지도록 형성된다.

또한, 상기 카메라(300)는 영상처리부를 구비하는데, 상기 영상 처리부는, 중공관(20) 내벽(21)으로 조사된 광이 중공관(20) 내벽(21)에서 반사되어 재귀 반사판(200)에서 재귀 반사된 뒤, 다시 중공관(20) 내벽(21)에서 광원(100)방향으로 반사된 광에 의해 촬상되는 명시야 영상과 제2광원(500)으로부터 조사되어 중공관(20) 내벽(21)에서 반사되는 광에 의해 촬상되는 암시야 영상을 별도로 또는 합산하여 처리한다.

상기한 바와 같이 재귀 반사판(200)에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상과 제2광원(500)으로부터 조사되어 중공관(20) 내벽(21)에서 반사되는 광에 의해 촬상되는 영상은 광원(100) 및 제2광원(500)을 동시에 구동시켜 얻을 수도 있고, 필요에 따라 광원(100) 또는 제2광원(500)을 교차로 구동시켜 얻을 수도 있다.

광원(100) 및 제2광원(500)을 소스로 하는 영상들은 카메라(300)로부터 영상 처리부에 각각 전송된다.

참고로, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 결점 검사장치(10)는 별도의 높이조절장치(30)에 클램프(31) 등으로 고정되어 승강하면서 높이 조절이 이루어질 수 있다. 또는 로봇 등에 장착하여 자동으로 검사할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 결점 검사장치(10)는 상기 중공관(20) 내부의 중심축이 아닌 중심축과 편심되도록 회전한다.

상기 결점 검사장치(10)가 중공관(20) 내벽의 중심축을 기준으로 회전하면, 직접광에 의한 양광부(highlight spot)가 발생하여 영상품질을 저하시키게 되는 문제점이 발생한다.

따라서 결점 검사장치(10)는 중공관(20)의 내부에서 중심축과 약간 편심된 상태에서 회전해야 한다. 따라서, 결점 검사장치(10)가 회전하는 회전중심에서 중공관(20)의 양측벽까지의 거리(D1, D2)는 각각 다르게 형성된다.

상기와 같은 본 발명의 결점 검사장치에 따르면, 중공관 내벽으로 조사되어 광원 방향이 아닌 다른 방향으로 반사된 광을 재귀 반사시켜 명시야 영상을 획득함에 따라 중공관 내벽의 결점에 대한 선명한 영상을 정확하게 획득할 수 있는 장점이 있다. 또한, 서로 다른 각도에서 중공관 내벽에 광을 조사하여 명시야 영상과 암시야 영상을 동시에 획득하여 중공관 내벽의 결점 여부를 보다 정확히 검사할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

10 : 결점 검사장치 20 : 중공관
21 : 내벽 100 : 광원
200 : 재귀반사판 300 : 카메라
400 : 회전구동부 500 : 제2광원

Claims (5)

1. 중공관 내벽에 광을 조사하되, 상기 중공관 내벽의 법선 방향에 대하여 일정 각도 경사지게 광을 조사하는 광원;
   상기 광원의 일측에 배치되고, 상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 중공관 내벽에 반사되어 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 중공관 내벽으로 재귀 반사시키는 재귀반사판;
   상기 재귀 반사판에서 재귀 반사되어 상기 중공관 내벽에 반사되는 광이 입사되어 상기 중공관 내벽의 영상을 촬상하는 카메라; 및
   상기 광원, 상기 재귀반사판, 상기 카메라를 상기 중공관 내부에서 상기 중공관의 중심축으로부터 편심된 위치에서 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 재귀반사판은 상기 광원의 양측에 배치된 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 중공관 내벽에 광을 조사하되, 상기 중공관 내벽의 상하 방향에 대하여 일정 각도 경사지게 광을 조사하는 제2광원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
5. 삭제

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