KR101252458B1

KR101252458B1 - 시험체의 양품을 선별하는 와전류 검사 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101252458B1
Application number: KR1020110032163A
Authority: KR
Inventors: 이경규; 이봉규
Original assignee: 에디웍스(주)
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2013-04-16
Also published as: KR20120114570A

Abstract

본 발명은 와전류 검사 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 와전류를 이용하여 시험체의 열처리, 재질 및 결함의 유무 등을 검사할 수 있는 와전류 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 마스터 시험체로부터 기준신호를 검출하는 기준센서와, 상기 마스터 시험체로부터 조정신호를 검출하고, 일군의 군집 내의 양품 시험체들로부터 군집신호를 검출하며, 대상 시험체로부터 대상신호를 검출하는 시험센서와, 상기 기준센서와 상기 시험센서를 포함하는 브릿지 회로를 구성하고, 상기 기준신호와 상기 조정신호에 따라 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형을 조정하고, 상기 조정신호, 상기 군집신호 또는 상기 대상신호에 응답하여 변화하는 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형상태의 변동에 대응하는 차동신호를 출력하는 와전류 검사장치를 포함하고, 상기 와전류 검사장치는 상기 군집신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호를 이용하여 양품판별영역을 설정하고, 상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호를 이용하여 상기 차동신호의 최고점이 상기 양품판별영역에 포함되는지를 판단하여 상기 대상 시험체를 검사하는 와전류 검사 시스템을 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 검사항목을 모두 통과한 양품 시험체들로부터 검출된 군집신호를 이용하여 양품판별영역을 설정하고, 설정된 양품판별영역을 기준으로 대상 시험체의 합격 또는 불합격 여부를 판단함으로써 시험체의 열처리 유무 검사, 재질 검사, 가공형상 불량 검사시 신뢰성을 개선시켜 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

시험체의 양품을 선별하는 와전류 검사 시스템 및 방법{EDDY CURRENT SYSTEM AND METHOD FOR SELECTING A GOOD TEST BODY}

본 발명은 와전류 검사 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 와전류를 이용하여 시험체의 열처리, 재질 및 결함의 유무 등을 검사할 수 있는 와전류 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.

교류가 흐르는 코일에 전도체를 근접시키면 코일 주위에 발생된 자계가 도체에 작용하게 된다. 코일의 자계는 교류에 의해 발생된 것이므로 도체를 관통하는 자속의 방향은 시간에 따라 변한다. 이때 도체에는 도체를 관통하는 자속의 변화를 방해하려는 기전력이 생기며, 이러한 현상을 전자기 유도(electromagnetic induction)라 하며 이 기전력에 기인하여 도체에 형성된 전류를 와전류(eddy current)라 한다.

이러한 와전류를 이용하여 시험체에 존재하는 결함 등을 검사할 수 있다. 예를 들어, 시험체에 불연속이 존재하는 경우, 와전류의 크기와 분포가 변화하게 되는데, 이와 같은 원리를 이용하여 시험체의 불연속부를 검출할 수 있다. 시험체에 생성된 와전류의 크기 및 분포는 주파수, 시험체의 전기 전도도와 투자율, 시험체의 크기와 형상, 균열과 같은 결함에 의해 변화한다. 따라서 시험체에 흐르는 와전류의 변화를 검출함으로써 시험체에 존재하는 결함의 유무, 재질평가 등의 시험이 가능해진다.

그러나, 시험체에 흐르는 교류 또는 와전류는 시험체의 표면층에 집중하는 표피효과가 있어 내부로 들어갈수록 급격히 감쇠하며, 감쇠하는 정도는 주파수, 시험체의 전기 전도도, 투자율 등이 클수록 현저하게 증가하게 된다. 따라서 와전류를 이용한 시험체 검사는 와전류가 시험체의 여러 가지 재료 인자나 결함에 의해 변화하는 현상에 기인하여 탐상 검사, 전도도 측정, 피막두께 측정 등의 검사에 적용된다.

이러한 전자유도에 의한 와전류 탐상검사는 주로 시험체의 표층부 결함을 검출하는 방법으로서, 관, 봉 및 선 등의 제조시 탐상검사와 보수검사에 적용되고 있다. 와전류 탐상검사는 예를 들어 열 교환기 튜브의 보수검사, 항공기 부품의 보수검사 등에서 다른 검사법의 적용이 곤란한 부위까지 편리하게 이용된다. 와전류 탐상검사는 탐상 이외의 검사에도 활용되고 있으며, 특히 동 합금, 알루미늄 합금 등 비철금속의 전도도 측정 및 알루미늄 방식 피막두께 측정에 널리 이용되고 있으며, 동종 다량 생산라인의 제품검사에 유용하며 다른 재질의 혼입이나 이상을 검출할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 와전류 검사장치를 설명하기 위하여 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 와전류 검사장치를 이용한 시험체의 검사 형태를 도시한 간략도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 와전류 검사장치는 정현파 발생기(1)로부터 발생된 신호를 전력증폭기(2)에서 증폭시키고, 증폭된 신호를 2개의 코일로 구성된 하나의 와전류 탐상센서(3)로 전송하여 와전류를 발생시킨다. 와전류 탐상센서(3)는 시험체(6)에 의한 와전류 변동을 측정하고, 와전류 변동에 의한 출력신호를 생성한다. 생성된 출력신호는 차동증폭기(4)를 통해 증폭된 후 위상생성기(5)를 통해 위상이 변화되어 와전류 검사장치의 표시부에 도 2의 (b)와 같이 표시된다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 와전류 탐상센서(3)는 두 개의 코일을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 코일에 의해 유도되는 임피던스 평형의 변화량을 감지하여 출력신호를 생성한다. 이렇게 생성된 출력신호는 위상생성기(5)를 통해 위상이 변화되어 도 2의 (b)와 같은 형태로 출력되고, 위상이 변화된 출력신호를 토대로 시험체(6)의 결함(예를 들면, 금속관 내, 외면의 부식 정도)을 검출하게 된다.

그러나, 이러한 종래기술에 따른 와전류 검사장치는 시험체에 기인한 와전류 변화량을 감지하여 시험체에 존재하는 결함 유무 등을 효율적으로 검사하는데 사용할 수는 있으나, 시험체에 와전류 탐상센서를 접촉(touch)하는 방식으로 검사가 이루어짐에 따라 와전류 탐상센서는 시험체와 항상 수직한 방향으로 설치되어야 한다. 이로 인해, 와전류 탐상센서는 진동이나 시험체의 형상변화에 큰 영향을 받게 되어 자동화 검사 장치 구성에 있어서 많은 어려움이 있다. 또한, 시험체의 전도도 차이가 발생하여 정확한 검사가 이루어지지 않아 수율(생산성)이 감소하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 시험체 검사시 진동이나 시험체의 복잡한 기계적 형상에 따른 측정오차를 최소화하여 시험체의 열처리 유무 검사, 재질 검사, 가공형상 불량 검사시 신뢰성을 개선시켜 수율을 향상시킬 수 있는 와전류 검사 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 마스터 시험체로부터 기준신호를 검출하는 기준센서와, 대상 시험체로부터 대상신호를 검출하는 시험센서와, 상기 기준센서와 상기 시험센서를 포함하는 브릿지 회로를 구성하고, 상기 기준신호와 상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형 상태를 검출하여 상기 대상 시험체의 결함을 검사하는 와전류 검사장치를 포함하고, 상기 기준센서 및 상기 시험센서 각각은 시험체가 내부를 관통하도록 관(管) 구조를 가지며, 상기 시험체가 내부로 인입된 후 인출될 때까지 전체 구조를 스캔하는 방식으로 신호를 검출하는 와전류 검사 시스템을 제공한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 마스터 시험체로부터 기준신호를 검출하는 기준센서와, 상기 마스터 시험체로부터 조정신호를 검출하고, 일군의 군집 내의 양품 시험체들로부터 군집신호를 검출하며, 대상 시험체로부터 대상신호를 검출하는 시험센서와, 상기 기준센서와 상기 시험센서를 포함하는 브릿지 회로를 구성하고, 상기 기준신호와 상기 조정신호에 따라 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형을 조정하고, 상기 조정신호, 상기 군집신호 또는 상기 대상신호에 응답하여 변화하는 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형상태의 변동에 대응하는 차동신호를 출력하는 와전류 검사장치를 포함하고, 상기 와전류 검사장치는 상기 군집신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호를 이용하여 양품판별영역을 설정하고, 상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호를 이용하여 상기 차동신호의 최고점이 상기 양품판별영역에 포함되는지를 판단하여 상기 대상 시험체를 검사하는 와전류 검사 시스템을 제공한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 측면에 따른 본 발명은 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체들 중에서 마스터 시험체를 선택하고, 선택된 마스터 시험체를 기준센서와 시험센서에 각각 감지시켜 기준신호와 조정신호를 검출하며, 검출된 기준신호와 조정신호를 대응하여 출력되는 차동신호를 이용하여 상기 기준센서와 시험센서를 포함하는 브릿지 회로의 임피던스 평형 상태를 조정하는 단계와, 상기 마스터 시험체를 상기 시험센서 내부로 반복적으로 통과시켜 상기 조정신호를 검출하고, 검출된 상기 조정신호에 대응하여 출력되는 차동신호의 궤적이 와전류 검사장치의 표시부의 X축으로부터 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나도록 조정하는 단계와, 상기 마스터 시험체를 제외한 상기 일군의 군집 내에 포함된 나머지 양품 시험체들을 순차적으로 상기 시험센서에 각각 감지시켜 군집신호를 검출하고, 상기 군집신호에 대응하여 출력되는 차동신호를 이용하여 양품판별영역을 설정하는 단계와, 검사하고자 하는 대상 시험체를 상기 시험센서에 감지시켜 대상신호를 검출하고, 상기 대상신호에 대응하여 출력되는 차동신호의 궤적이 상기 표시부의 X축에서 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나 상기 양품판별영역 내에서 최고점을 나타낸 후 다시 상기 양품판별영역을 벗어나 상기 표시부의 X축으로 빠져나가는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 와전류 검사방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 와전류 탐상센서를 시험체가 내부를 관통하여 인입 및 인출되도록 관(통) 구조로 제작하고, 검사시 와전류 탐상센서 내부로 시험체를 통과시키는 방식으로 시험체를 검사함으로써 검사시 진동이나 시험체의 복잡한 기계적 형상에 따른 측정오차를 감소시켜 시험체의 열처리 유무 검사, 재질 검사, 가공형상 불량 검사시 신뢰성을 개선시켜 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 검사항목을 모두 통과한 양품 시험체들로부터 검출된 군집신호를 이용하여 양품판별영역을 설정하고, 설정된 양품판별영역을 기준으로 대상 시험체의 합격 또는 불합격 여부를 판단함으로써 시험체의 열처리 유무 검사, 재질 검사, 가공형상 불량 검사시 신뢰성을 개선시켜 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 대상 시험체의 합격과 불합격의 최종 판정은 대상 검사체가 시험센서로부터 인출되는 동시에 이루어지도록 설정(대상신호가 대상 검사체의 공급 여부를 감지하는 기준선을 빠져나가면 대상 검사체가 시험센서를 통과해 모두 인출된 것으로 판단하여 합격과 불합격 여부를 판단)함으로써 대상 시험체의 검사속도를 향상시켜 검사시간을 단축시킬 수 있는 자동화 검사 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 와전류 검사장치를 설명하기 위하여 도시한 블럭도.
도 2는 도 1에 도시된 와전류 검사장치를 이용한 시험체의 검사 형태를 도시한 간략도.
도 3은 본 발명의 실시예1에 와전류 검사 시스템을 설명하기 위하여 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 기준센서와 시험센서를 설명하기 위하여 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예1에 따른 시험체 검사방법을 설명하기 위하여 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예1에 따른 와전류 검사장치를 설명하기 위하여 도시한 블럭도.
도 7은 대상 시험체의 결함을 판단하기 위하여 대상 시험체의 차동신호를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예2에 따른 와전류 검사장치를 설명하기 위하여 도시한 블럭도.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 와전류 검사방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

실시예1

도 3은 본 발명의 실시예1에 따른 와전류 검사 시스템을 간략하게 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예1에 따른 와전류 검사 시스템은 와전류 탐상센서인 기준센서(13a) 및 시험센서(13b)와, 기준센서(13a) 및 시험센서(13b)로부터 측정된 신호를 이용하여 검사하고자 하는 검사항목(열처리 유무, 재질, 가공형상 불량 등)을 토대로 시험체를 검사하여 시험체의 양품을 판별하는 와전류 검사장치(10)를 구비한다.

기준센서(13a)와 시험센서(13b)는 각각 와전류 검사장치(10)의 전력증폭부(12, 도 6참조)로부터 출력되는 신호를 입력받아 자기장을 발생시키는 자화코일(L1)과, 자화코일(L1)에 의해 발생된 자기장에 의해 시험체에서 발생하는 와전류를 검출하는 검출코일(L2)을 포함한다. 그리고, 기준센서(13a)의 검출코일(L2)과 시험센서(13b)의 검출코일(L2)은 서로 차동으로 결선되어 저항과 함께 브릿지 회로를 구성한다.

기준센서(13a)와 시험센서(13b)는 각각 시험체가 그 내부로 인입 및 인출되어 관통되도록 관(管) 구조로 이루어지며, 그 형상은 시험체의 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 시험체의 단면이 원형인 경우 원형 구조의 관으로 형성하고, 사각형인 경우 사각형 구조의 관으로 형성하며, 삼각형인 경우 삼각형 구조의 관으로 형성할 수 있다. 이외에도, 시험체의 구조에 따라 다양한 형상의 관으로 형성할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 기준센서(13a)와 시험센서(13b)의 길이(L1)와 폭(W1)은 각각 검사하고자 하는 시험체의 길이(L2) 및 폭(W2)보다 크게 제작하는 것이 바람직하며, 이를 통해, 시험체가 센서 내부로 인입 및 인출되어 관통되도록 함으로써 스캔(scan) 방식으로 시험체의 국부적인 값을 측정하는 것이 아니라 전체적 구조의 평균값(검출된 신호의 궤적을 통해 평균치를 알 수 있음)을 측정하여 검사시 발생할 수 있는 기계적 진동이나 복잡한 외형으로 인한 검사 오류를 최소화할 수 있다.

기준센서(13a)는 일군의 군집 내에 포함된 복수개의 양품 시험체들(G1~G10) 중 선택된 어느 하나의 양품 시험체를 검사하여 검사신호(이하, 기준신호라 함)를 검출한다. 시험센서(13b)는 상기 일군의 군집 내에 포함된 복수개의 양품 시험체들 중 기준센서(13a)를 통해 검사되는 양품 시험체(G1)를 제외한 나머지 양품 시험체들(G2~G10)을 검사하여 검사신호(이하, 군집신호라 함)를 검출한다. 여기서, 양품 시험체들은 정해진 검사항목, 예를 들면 열처리 유무 검사, 재질 검사, 가공형상 불량 검사 등을 통과한 제품들을 말하며, 10~20개의 양품 시험체들이 일군의 군집 내에 포함될 수 있다. 하지만, 일군의 군집 내에 포함되는 양품 시험체의 개수는 제한을 두지 않는다.

시험체	G1	G2	G3	G4	G5	G6	G7	G8	G9	G10
센서	Rs	Ts	Ts	Ts	Ts	Ts	Ts	Ts	Ts	Ts

상기 표 1은 10개의 양품 시험체들로 이루어진 일군의 군집을 설명하기 위한 표이다.

상기 표 1에서, 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체(G1~G10) 중 첫번째 양품 시험체(G1)를 기준센서(Rs)를 통해 기준신호를 검출하는 양품 시험체로 사용하고, 나머지 양품 시험체(G2~G10)는 시험센서(Ts)를 통해 군집신호를 검출하는 양품 시험체로 사용한다. 물론, 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체들은 모두 오차 범위 내에서 균일한 특성을 보임에 따라 기준신호를 검출하는 양품 시험체는 양품 시험체들 중에서 어느 하나를 선택하여도 무방하다.

기준센서(Rs)는 선택된 양품 시험체(G1)로부터 기준신호를 검출할 필요가 있다. 그 이유는 검사시 검사환경의 영향을 최소화하기 위함이다. 와전류를 이용한 검사는 시험체에 유도된 와전류를 검출하는 방식으로 이루어짐에 따라 검사환경(예를 들면 온도)에 많은 영향을 받을 수밖에 없다. 따라서, 검사환경이 변동하는 경우에도 기준센서(Rs)를 통해 일정한 기준값을 설정해주고, 상기 기준값을 토대로 시험센서(Ts)를 통한 시험체 검사시 기준을 잡아줌으로써 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 와전류 검사장치(10)의 구성을 설명하기 위하여 도시한 블럭도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 와전류 검사장치(10)는 정현파 발생부(11), 전력 증폭부(12), 차동 증폭부(14), 에너지 검출부(15), 브릿지 발란스제어부(16), 증폭부(18), 샘플링 클럭발생부(19), 위상신호 생성부(20), DC 옵셋제거부(21), 위상 조절부(22), 표시부(23) 및 양품판별영역 설정부(24)를 포함한다.

정현파 발생부(11)는 와전류 검사를 수행하기 위한 정현파를 생성하여 전력 증폭부(12)로 제공한다. 전력 증폭부(12)는 정현파 발생부(11)로부터 제공되는 정현파를 일정 크기로 증폭하고, 증폭된 정현파를 기준센서(13a)와 시험센서(13b)로 제공한다.

기준센서(13a)와 시험센서(13b)에 포함된 코일들은 저항과 함께 브릿지 회로를 구성한다. 기준센서(13a)는 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체들 중에서 선택된 하나의 양품 시험체(이하, 마스터 시험체라 함)로부터 기준신호를 검출하고, 시험센서(13b)는 마스터 시험체로부터 조정신호를 검출하고, 양품 시험체들 중에서 기준센서(13a)에 사용된 마스터 시험체를 제외한 나머지 양품 시험체들로부터 군집신호를 검출한다.

이러한 기준센서(13a)와 시험센서(13b)는 전술한 바와 같이 전력 증폭부(12)로부터 제공되는 증폭된 신호를 입력받아 자기장을 발생시키는 자화코일(L1)과, 자화코일(L1)에 의해 발생된 자기장에 의해 시험체에서 발생하는 와전류를 검출하는 검출코일(L2)을 포함한다. 그리고, 기준센서(13a)의 검출코일(L2)과 시험센서(13b)의 검출코일(L2)은 서로 차동으로 결선되어 저항들과 함께 브릿지 회로를 구성한다.

에너지 검출부(15)는 기준센서(13a)와 시험센서(13b)를 통해 형성되는 브릿지 회로의 임피던스 평형을 이루기 위해 차동 증폭기(14)의 출력신호를 이용하여 에너지를 구한다. 브릿지 발란스제어부(16)는 에너지 검출부(15)를 통해 구해진 에너지를 이용하여 브릿지 회로의 임피던스 평형을 제어한다. 즉, 브릿지 발란스제어부(16)는 브릿지 회로의 임피던스 평형을 저항 및 용량기(17)를 이용하여 조절할 수 있다.

브릿지 회로가 임피던스 평형 상태에서, 시험센서(13b)에서 결함을 검출할 경우, 브릿지 회로의 임피던스 평형은 붕괴되고 기준센서(13a)에서 검출된 기준신호와 시험센서(13b)에서 검출된 신호의 차에 브릿지 회로의 출력신호(이하, 차동신호라 함)가 생성된다.

증폭부(18)는 브릿지 회로로부터 출력되는 차동신호를 일정 크기로 증폭한 후 위상신호 생성부(20)로 제공한다. 위상신호 생성부(20)는 샘플링 클럭생성부(19)에서 생성된 클럭신호와 동기화된 차동신호를 수신하고, 상기 차동신호에 위상성분(X성분 및 Y 성분)을 추가하여 X축 및 Y축 신호를 생성한다. 즉, 위상신호생성부(20)는 차동신호로부터 위상신호를 생성하기 위해 차동신호를 0°와 90°의 위상차를 두어 신호를 샘플링하고 이들을 각각 X축 및 Y축 신호로 할당한다. 만일 브릿지 회로의 임피던스 평형이 이상적인 경우 X축 신호와 Y축 신호의 값은 전기적으로 0의 값을 출력한다.

DC 옵셋제거부(21)는 회로 구현시 발생되는 임피던스 불균형에 의한 오차를 제거하는 역할을 한다. 즉, DC 옵셋제거부(21)는 위상신호 생성부(20)를 통해 출력되는 위상신호에 포함된 잡음(DC offset)을 제거하고, 이를 통해 검사환경의 오차 범위를 최소함으로써 어떠한 환경에 대해서도 해당 검사환경을 기준점(0점)으로 설정할 수 있다. 위상 조절부(22)는 DC 옵셋제거부(21)를 통해 출력된 X축 신호 및 Y축 신호에 대하여 위상을 천이시켜 표시부(23)로 제공하여 검사의 효율성을 개선시킨다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 와전류 검사방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다. 이하, 도 9를 결부시켜 와전류 검사방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명에서는 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체(G1~G10)를 이용하여 기준신호, 조정신호 및 군집신호를 검출한다. 물론, 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체의 개수는 본 발명의 실시예에서와 같이 10개로 제한되지는 않는다. 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체의 개수는 신뢰성 측면을 고려하여 그 이상으로 증가될 수 있으며, 작업시간을 고려하여 그 이하로 감소될 수도 있다. 이렇듯, 양품 시험체의 개수는 시험 환경조건(신뢰성, 작업시간)에 따라 적절히 변경될 수 있다.

기준신호, 조정신호 및 군집신호를 검출하는 방법에 대해 설명하면, 우선, 기준센서(13a)와 시험센서(13b)에 각각 양품 시험체들(G1~G10)에서 선택된 마스터 시험체(G1)를 감지시켜 기준신호와 조정신호를 검출한다. 기준신호와 조정신호에 따라 와전류 검사장치 내의 브릿지 발란스제어부(16)를 통해 브릿지 회로를 전기적으로 평형시켜 와전류 검사장치의 표시부(23)에 중앙 기준점(또는, 기준선)(0점)을 조정한다(S11).

기준점(0점) 조정이 완료되면, 마스터 시험체(G1)를 시험센서(13b) 내부로 반복적으로 통과시켜 조정신호를 검출하고, 검출된 조정신호에 대응하여 와전류 검사장치의 표시부(23)로 출력되는 차동신호의 궤적을 좌측면에서 중앙 기준점(0점)(도 7의 기준선) 부위를 지날 수 있도록 신호의 위상을 조정한다. 마스터 시험체(G1)가 시험센서(13b)를 통과할 때 그리는 차동신호의 궤적이 도 7과 같이 좌측면(X축)에서 기준선을 지나면서 우측면(Y축)으로 향하도록 위상을 조정한다(S12). 이러한 차동신호는 시험센서(13b)를 통해 검출된 조정신호에 대응하는 신호로서 증폭부(18), 위상신호 생성부(20), DC 옵셋제거부(21), 위상 조절부(22)를 통해 표시부(23)에 표시된다.

시험센서(13b)의 조정신호에 대응하는 차동신호의 기준점과 위상이 조정되면, 마스터 시험체(G1)를 제외한 나머지 양품 시험체(G2~G10)를 순차적으로 시험센서(13b) 내부로 통과시켜 양품 시험체(G2~G10)에 대한 군집신호를 검출한다. 이때, 검출된 군집신호에 대응하여 변화하는 임피던스 평형 상태에 따라 차동신호가 생성 된다.

양품 시험체(G2~G10)의 검사를 통해 군집신호를 검출하고, 검출된 군집신호에 대응하여 생성된 차동신호를 이용하여 양품판별영역을 설정한다(S13, S14). 양품판별영역 설정부(24)는 위상 조절부(22)로부터 제공되는 양품 시험체(G2~G10)의 차동신호를 이용하여 양품판별영역(도 7참조)을 설정한다. 이때, 양품판별영역은 표시부(23)의 화면에서 X값과 Y값을 갖는 일정한 크기를 갖는 박스 형상으로 표현될 수 있다.

표 2를 참조하여 검사하고자 하는 시험체(이하, 대상 시험체라 함)의 양품 판별방법에 대해 설명한다. 표 2는 도 7에 도시된 대상 시험체(SAM1~SAM5)의 판별 결과 표이다.

대상 시험체	SAM1	SAM2	SAM3	SAM4	SAM5
결과	불합격	불합격	합격	불합격	불합격

검사하고자 하는 대상 시험체(SAM1~SAM5)를 시험센서(13b) 내부로 통과시킨다(S15). 시험센서(13b)로부터 검출된 대상 시험체(SAM1~SAM5)의 대상신호에 대응하여 출력되는 차동신호는 도 7에 도시된 바와 같은 궤적을 그리며 표시부(23)에 표시된다.

도 7에 도시된 기준선은 대상 시험체가 시험센서(13b)에 공급되었는지를 판별하는 시험체 공급 기준선이 된다. 이에 따라, 표시부(23)에서 기준선을 통과하는 차동신호가 표시되는 경우 시험센서(13b) 내부로 대상 시험체가 인입된 것으로 판단한다.

도 7에서, 시험센서(13b)를 통해 검출된 대상 시험체의 차동신호가 설정된 양품판별영역의 좌측면으로 들어오되, 양품판별영역을 구획하는 구획선과 중첩되지 않으면서 양품판별영역 내에서 최고값을 나타낸 후 다시 양품판별영역의 좌측면으로 나가면 합격조건이 되며 그 이외의 조건은 불합격이 된다(S16).

표 2와 같이, 도 7에 도시된 대상 시험체들 중 'SAM3'의 대상신호만이 최고점이 양품판별영역 내에 포함되어 양품 판정(합격)을 받게 된다. 합격과 불합격의 최종 판정은 대상 시험체가 시험센서(13b)로부터 인출되는 동시에 이루어져야 하므로 차동신호가 대상 시험체의 공급 여부를 감지하는 기준선을 빠져나가면 대상 검사체가 시험센서(13b)를 통과해 모두 인출된 것으로 판단하여 합격과 불합격 여부를 출력한다.

실시예2

도 8은 본 발명의 실시예2에 따른 와전류 검사 시스템을 설명하기 위하여 도시한 블럭도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예2에 따른 와전류 검사 시스템은 도 6에 도시된 실시예1과 유사한 구성을 갖는다. 다만, 기준센서와 시험센서에 있어서 차이가 있다. 그 이외의 구성은 실시예1과 동일함에 따라 그에 대한 구체적은 설명은 생략하기로 한다.

실시예2에 따른 센서부(33)의 기준센서(33a)와 시험센서(33b)는 도 6에 도시된 실시예1에 따른 센서부(13)의 기준센서(13a)와 시험센서(13b)와 달리 하나의 코일만을 포함한다. 이에 따라, 각 센서(33a, 33b)에 포함된 하나의 코일은 자기장을 발생시키는 역할과, 시험체에서 발생하는 와전류를 검출하는 역할을 모두 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예들에서 구체적으로 기술되었으나, 이러한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 실시예들의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 와전류 검사장치 11 : 정현파 발생부
12 : 전력 증폭부 13, 33 : 센서부
13a, 33a : 기준센서 13b, 33b : 시험센서
14 : 차동 증폭기 15 : 에너지 검출부
16 : 브릿지 발란스제어부 17 : 저항 및 용량기
18 : 증폭부 19 : 샘플링 클럭발생부
20 : 위상신호 생성부 21 : DC 옵셋제거부
22 : 위상 조절부 23 : 표시부
24 : 양품판별영역 설정부

Claims

마스터 시험체로부터 기준신호를 검출하는 기준센서;
대상 시험체로부터 대상신호를 검출하는 시험센서; 및
상기 기준센서와 상기 시험센서를 포함하는 브릿지 회로를 구성하고, 상기 기준신호와 상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형 상태를 검출하여 상기 대상 시험체의 결함을 검사하는 와전류 검사장치를 포함하고,
상기 기준센서 및 상기 시험센서 각각은 시험체가 내부를 관통하도록 관(管) 구조를 가지며, 상기 시험체가 내부로 인입된 후 인출될 때까지 전체 구조를 스캔하는 방식으로 신호를 검출하되, 내부로 인입되는 상기 시험체의 길이와 폭보다 큰 길이와 폭을 갖는,
와전류 검사 시스템.
일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체들 중에서 선택된 하나의 마스터 시험체로부터 기준신호를 검출하는 기준센서;
상기 마스터 시험체로부터 조정신호를 검출하고, 상기 일군의 군집 내의 양품 시험체들 중 상기 마스터 시험체를 제외한 나머지 양품 시험체들로부터 군집신호를 검출하며, 대상 시험체로부터 대상신호를 검출하는 시험센서; 및
상기 기준센서와 상기 시험센서를 포함하는 브릿지 회로를 구성하고, 상기 기준신호와 상기 조정신호에 따라 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형을 조정하고, 상기 조정신호, 상기 군집신호 또는 상기 대상신호에 응답하여 변화하는 상기 브릿지 회로의 임피던스 평형상태의 변동에 대응하는 차동신호를 출력하는 와전류 검사장치를 포함하고,
상기 와전류 검사장치는,
상기 군집신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호를 이용하여 양품판별영역을 설정하고, 상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호를 이용하여 상기 차동신호의 최고점이 상기 양품판별영역에 포함되는지를 판단하여 상기 대상 시험체를 검사하는,
와전류 검사 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 기준센서 및 상기 시험센서 각각은,
시험체가 내부를 관통하도록 관(管) 구조를 가지며, 상기 시험체가 내부로 인입된 후 인출될 때까지 전체 구조를 스캔하는 방식으로 신호를 검출하는,
와전류 검사 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 기준센서 및 상기 시험센서 각각은,
내부로 인입되는 상기 시험체의 길이와 폭보다 큰 길이와 폭을 갖는,
와전류 검사 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기준센서 및 상기 시험센서 각각은,
자기장을 발생시키는 자화코일; 및
상기 자화코일에 의해 발생된 자기장에 의해 상기 시험체에서 발생하는 와전류를 검출하는 검출코일,
을 포함하는 와전류 검사 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기준센서 및 상기 시험센서 각각은,
자기장을 발생시키는 동시에 상기 자기장에 의해 상기 시험체에서 발생하는 와전류를 검출하는 하나의 코일,
을 포함하는 와전류 검사 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 와전류 검사장치는,
상기 조정신호, 상기 군집신호 또는 상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호를 표시부를 통해 표시하고, 상기 조정신호에 대응하는 차동신호의 궤적이 상기 표시부의 X축에서 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나도록 상기 차동신호의 위상을 조정하는,
와전류 검사 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 와전류 검사장치는,
상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호의 궤적이 상기 표시부의 X축에서 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나되, 상기 양품판별영역을 구획하는 구획선과 중첩되지 않으면서 상기 양품판별영역 내에서 최고점을 나타낸 후 다시 상기 양품판별영역을 벗어나 상기 표시부의 X축으로 빠져나가면 합격으로 최종 판단하는,
와전류 검사 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 와전류 검사장치는,
상기 대상신호에 대응하여 변화하는 상기 차동신호의 궤적이 상기 표시부의 X축으로부터 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나면 상기 대상 시험체가 상기 시험센서 내부로 인입된 것으로 판단하고, 상기 양품판별영역을 벗어나 상기 표시부의 Y축에서 X축 방향으로 기준선(0점)을 지나면 상기 대상 시험체가 상기 시험센서로부터 인출된 것으로 판단하여 상기 대상 시험체의 합격 또는 불합격을 최종 판단하는,
와전류 검사 시스템.
(a) 일군의 군집 내에 포함된 양품 시험체들 중에서 마스터 시험체를 선택하고, 선택된 마스터 시험체를 기준센서와 시험센서에 각각 감지시켜 기준신호와 조정신호를 검출하며, 검출된 기준신호와 조정신호를 대응하여 출력되는 차동신호를 이용하여 상기 기준센서와 시험센서를 포함하는 브릿지 회로의 임피던스 평형 상태를 조정하는 단계;
(b) 상기 마스터 시험체를 상기 시험센서 내부로 반복적으로 통과시켜 상기 조정신호를 검출하고, 검출된 상기 조정신호에 대응하여 출력되는 차동신호의 궤적이 와전류 검사장치의 표시부의 X축으로부터 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나도록 조정하는 단계;
(c) 상기 마스터 시험체를 제외한 상기 일군의 군집 내에 포함된 나머지 양품 시험체들을 순차적으로 상기 시험센서에 각각 감지시켜 군집신호를 검출하고, 상기 군집신호에 대응하여 출력되는 차동신호를 이용하여 양품판별영역을 설정하는 단계; 및
(d) 검사하고자 하는 대상 시험체를 상기 시험센서에 감지시켜 대상신호를 검출하고, 상기 대상신호에 대응하여 출력되는 차동신호의 궤적이 상기 표시부의 X축에서 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나되, 상기 양품판별영역을 구획하는 구획선과 중첩되지 않으면서 상기 양품판별영역 내에서 최고점을 나타낸 후 다시 상기 양품판별영역을 벗어나 상기 표시부의 X축으로 빠져나가는지 여부를 판단하는 단계
를 포함하는 와전류 검사방법.
제 10 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 차동신호의 궤적이 상기 표시부의 X축에서 Y축 방향으로 기준선(0점)을 지나 상기 양품판별영역 내에서 최고점을 나타낸 후 다시 상기 양품판별영역을 벗어나 상기 표시부의 X축으로 빠져나가는 경우 합격으로 판단하고, 그 외의 경우에는 불합격으로 판단하는 와전류 검사방법.