KR101276764B1 - 초음파 탐상 시스템 - Google Patents

초음파 탐상 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101276764B1
KR101276764B1 KR1020110133874A KR20110133874A KR101276764B1 KR 101276764 B1 KR101276764 B1 KR 101276764B1 KR 1020110133874 A KR1020110133874 A KR 1020110133874A KR 20110133874 A KR20110133874 A KR 20110133874A KR 101276764 B1 KR101276764 B1 KR 101276764B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
test object
water
flaw detection
defect
Prior art date
Application number
KR1020110133874A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120065957A (ko
Inventor
이성식
임재생
유태영
Original Assignee
세이프텍(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세이프텍(주) filed Critical 세이프텍(주)
Publication of KR20120065957A publication Critical patent/KR20120065957A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101276764B1 publication Critical patent/KR101276764B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/04—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring the deformation in a solid, e.g. by vibrating string
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0231—Composite or layered materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

갠트리 타입 초음파 탐상장치를 소형으로 제작할 수 있으며, 펌프의 구동으로 물을 분사하는 분출부를 이용하여 공기 중에서는 전달되지 않는 초음파의 전달을 가능하게 하고, 검사체의 형상에 제한없이 다양한 접근이 가능한 초음파 탐상 시스템을 제공한다. 초음파 검사영역 내에 배치된 검사체의 표면에 송수신되는 초음파의 전달경로에 물을 분사하며, 송수신되는 초음파의 신호 강도를 유지하여 검사체를 스캔하는 초음파 탐상부, 초음파 탐상부의 물 분사 및 스캔동작을 제어하며, 미리 저장된 프로그램의 구동으로 제어하여 초음파 탐상부를 통해 입력되는 스캔 데이터 처리를 통해 복수의 스캔 데이터를 연산하며, 연산된 복수의 스캔 데이터를 통해 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함을 검출하고, 초음파에 대응한 검사체의 결함 깊이를 비교 연산하고, 결함 깊이를 표시하는 표시제어신호를 발생하는 제어부, 및 제어부로부터 공급되는 표시제어신호의 입력에 따라 구동되어 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함에 관련된 영상을 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

초음파 탐상 시스템{Ultrasonic Inspection System}
본 발명은 초음파 탐상 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항공기 복합소재의 신뢰성 확보를 위한 초음파 탐상 시스템에 관한 것이다.
최근 우주항공 분야는 차세대 대한민국의 성장 동력으로 관심 받고 있다. 이러한 우주 항공기는 연료의 효율을 올리기 위해 엔진부터 동체까지 다양한 기술들을 접목 시키고 있다. 특히, 동체부는 더 강하고 가벼운 재료를 사용하기위해 소재에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 소재는 탄소섬유(Carbon Fiber), 유리섬유(Glass Fiber), 에폭시수지(Epoxy Resin), 티타늄, 알루미늄 등의 다양한 재료를 적층하는 복합재를 대안으로 하고 있다.
하지만, 여러 재료가 적층된 복합재는 제조 또는 사용중 각층에서 층간분리의 위험을 안고 있으므로 이러한 결함들이 사전에 탐지되어 완벽히 품질이 확보되지 않으면 엄청난 대형 사고로 이어질 수 있다.
따라서 대표적인 항공부품 제작회사인 KAL, KAI 등은 물론 부품소재를 납품하는 항공 관련 제조업체들은 생산된 부품의 신뢰성을 확보하기 위해 고가의 분출형(Squirter Type)의 초음파 C-Scanner를 수입하여 복합소재의 품질 확보를 위해 활용해 오고 있다.
갠트리 타입 초음파 탐상장치를 소형으로 제작할 수 있으며, 펌프의 구동으로 물을 분사하는 분출부를 이용하여 공기 중에서는 전달되지 않는 초음파의 전달을 가능하게 하고, 검사체의 형상에 제한없이 다양한 접근이 가능한 초음파 탐상 시스템을 제공한다.
초음파 검사영역 내에 배치된 검사체의 표면에 송수신되는 초음파의 전달경로에 물을 분사하며, 송수신되는 초음파의 신호 강도를 유지하여 검사체를 스캔하는 초음파 탐상부, 초음파 탐상부의 물 분사 및 스캔동작을 제어하며, 미리 저장된 프로그램의 구동으로 제어하여 초음파 탐상부를 통해 입력되는 스캔 데이터 처리를 통해 복수의 스캔 데이터를 연산하며, 연산된 복수의 스캔 데이터를 통해 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함을 검출하고, 초음파에 대응한 검사체의 결함 깊이를 비교 연산하고, 결함 깊이를 표시하는 표시제어신호를 발생하는 제어부, 및 제어부로부터 공급되는 표시제어신호의 입력에 따라 구동되어 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함에 관련된 영상을 표시하는 표시부를 포함한다.
초음파 탐상부는 길이방향으로 신장되는 프레임과 프레임의 일측에 결합된 구동부 및 구동부에 연결되어 상호 연동되는 다축을 포함하는 갠트리 타입의 메인부, 프레임의 길이방향 양단에서 프레임에 결합되어 하향으로 배치되는 지지부와 각각의 지지부에 결합되어 외부로부터 공급되는 동력에 의해 이송되는 이송부를 포함하는 서포트부, 및 외부 동력에 따라 구동되어 서포트부의 지지부를 따라 이동되며, 일단부가 검사체의 표면에 대향되도록 배치되어 검사체로 초음파를 송신 및 수신하는 초음파 센서, 초음파 센서와 제어기를 회로적으로 연결하며, 획득된 초음파신호를 디지털로 변환하는 아날로그 디지털 변환부, 및 별도로 구비되는 물탱크에 연결되어 펌프를 통해 공급되는 물을 검사체의 초음파 전달경로에 분사하여 초음파 전달경로를 둘러싸도록 분사되는 물을 통해 공기를 차단하는 수막을 형성하며, 검사체로 초음파를 전달하고 검사체를 통과하는 초음파를 송수신하는 초음파 보호영역을 형성하는 분출부를 포함할 수 있다.
다층으로 접합되는 복합재의 층간결함에 대해서 객관적인 결과를 영상으로 제시함으로써 검사의 신뢰성이 향상된다.
결함 부위의 분포 및 면적을 정량적으로 제시함으로써 항공기 제작 중 결함 발생 원인을 찾아 공정을 계선할 수 있으며 결함으로 인해 발생되는 사고를 미연에 방지하여 사고에 의한 경제적 손실을 막는데 기여할 수 있다.
정량적이고 객관적인 영상화된 결과를 제시함으로써 설비의 잔여 수명 예측자료로 사용할 수 있으며, 실제 부품의 납품에서 제품의 품질을 보증할 수 있는 근거로 사용될 수 있다.
최근 복합재의 수요가 증가하고 있는 추세를 감안하여, 항공기 부품뿐만 아니라, 풍력발전의 터빈, 장갑차의 외장 등 다양한 산업에 활용될 수 있다.
복합재뿐만 아니라 일반적인 산업현장 설비의 많은 부분을 차지하고 있는 이종금속접합부의 초음파탐상검사시스템으로도 시스템의 변경이 가능하므로 다양한 활용을 모색할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분출부로부터 물이 분사되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템의 장착상태를 도시한 도면이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템의 구성을 도시한 블록도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상부의 구성을 도시한 도면이다.도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템은 초음파 탐상부(10), 제어부(20), 표시부(30)를 포함한다. 초음파 탐상부(10)는 초음파 검사영역 내에 배치된 검사체의 표면에 송수신되는 초음파의 전달경로에 물을 분사하며, 송수신되는 초음파의 신호 강도를 유지하여 검사체를 스캔한다.
제어부(20)는 본 발명의 실시예에 관련된 전체 제어동작과, 영상이미지 및 분석을 할 수 있다. 제어부(20)는 초음파 탐상부(10)의 물 분사 및 스캔동작을 제어하며, 미리 저장된 프로그램의 구동으로 제어하여 초음파 탐상부(10)를 통해 입력되는 스캔 데이터 처리를 통해 복수의 스캔 데이터를 연산한다. 제어부(20)는 연산된 복수의 스캔 데이터를 통해 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함을 검출하고, 초음파에 대응한 검사체의 결함 깊이를 비교 연산한다. 제어부(20)는 결함 깊이를 표시하는 표시제어신호를 발생한다. 제어부(20)는 다축의 보간제어를 하여 상기 검사체의 다양한 접근이 가능하게 하는 제어보드를 포함하며, 전반적인 결과의 영상 디스플레이나 제어를 지령할 수 있는 PC 프로그램이 내장되어 프로그램 기능을 실현시키며 검사결과를 분석할 수 있는 산업용 컴퓨터로 형성할 수 있다. 제어보드는 총 8축까지 동시제어가 가능한 PCI슬롯에 장착하는 보드를 사용한다. 또한, 제어보드의 컨트롤신호를 받아 실제 구동부(114)에 전기를 공급하는 드라이브와 각종 전원을 관리할 수 있는 시스템 구동 제어 패널을 제작한다. PC 프로그램은 개발 시간을 단축시킬 수 있는 네셔널 인스트루먼트(National Instrument)사의 랩뷰(Labview 8.6)를 사용한다. 참고로, PC 프로그램에서 메인 유저 인터페이스(Main UI(User Interface)) 영역은 사용자가 운용 소프트웨어를 실행할 때 가장 먼저 나타나는 창이며 각 구분은 크게 C-Scan 이미지, A-Scan 웨이브폼(Waveform), 모션 위치 표시 및 작동, 사용자 C-Scan 설정 탭으로 구분된다. 제어부(20)에서 버튼으로 제어시 불편함을 제거하기위해 직접 구동모습을 바라보며 수동으로 제어하도록 조이스틱을 별도로 구비할 수 있다. 조이스틱을 구비함에 있어, 여러 기능을 부가할 수 있다. 먼저, 사용자 이외의 사람이 작동하지 못하게 키를 채택할 수 있다. 장비를 정면에서 봤을 때 좌우를 구분시켜 선택할 수 있는 선택 스위치로 토글 스위치를 사용할 수 있다. 좌우가 선택 된 후 3가지 요소를 선택하는 선택스위치를 더 부가할 수 있다. 또한, 조이스틱으로 이동하고자 하는 방향으로 이송명령을 지령할 수 있으며, 프로그램상의 티칭(Teaching)과 같은 역할을 하는 스위치를 더 부가할 수 있다.
표시부(30)는 제어부(20)로부터 공급되는 표시제어신호의 입력에 따라 구동되어 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함에 관련된 영상을 표시한다. 표시부(30)는 컴퓨터에 연결되는 모니터 및 프린터를 포함한다.
초음파 탐상부(10)는 메인부(110), 서포트부(120), 초음파 센서(12), 아날로그 디지털 변환부(14), 분출부(16)를 포함한다.
메인부(110)는 길이방향으로 신장되는 프레임(112)과 프레임(112)의 일측에 결합된 구동부(114) 및 구동부(114)에 연결되어 상호 연동되는 다축(116, 116a, 116b, 116c)을 포함하는 갠트리(Gantry) 타입으로 형성한다. 구동부(114)는 직류 24V의 스텝핑 서보모터를 사용하고, 브레이크 포인트 및 보간제어가 가능한 것을 사용한다. 도 2를 참조하면, 갠트리 타입의 메인부(110)는 좌우로 나누어 3축(116a, 116b, 116c)(R축, Z축, X축)으로 되어 총 6축이 배치되고 전체 메인이 레일(130)을 타고 움직이는 Y축(116)을 합하여, 7축으로 구성한다. 갠트리 타입의 메인부(110) 전체 높이는 2.2M, 양 날개를 포함한 폭은 3M, 레일(130)의 이송길이는 5M로 설계한다. 레일(130)을 움직이는 X축은 레일(130)위에 바퀴를 얻고, 바퀴의 탈선을 방지하기 위해 캠팔로워를 사용하여 고정시킨다. 동력은 상단의 1마력 모터를 이용해 양쪽으로 피니언기어를 구동시키며, 피니언기어는 레일(130)에 장착된 랙기어에 물려 구동된다. 레일(130) 사이에는 물탱크(140)를 제작하여 조립한다. 물탱크(140)의 상단은 타공판을 사용하여 물이 주입될 수 있게 제작한다. 펌프는 레귤레이터의 조작으로 무리가 가지 않도록 두 쌍으로 제작되고, 일정한 온도를 컨트롤 할 수 있게 제작된다. 양쪽에 조립되는 Y축, Z축은 전조나사를 이용하여 축을 제작하고, R축은 베벨기어를 사용하여 구동되게 제작한다.
서포트부(120)는 프레임(112)의 길이방향 양단에서 프레임(112)에 결합되어 하향으로 배치되는 지지부(122)와 각각의 지지부(122)에 결합되어 외부로부터 공급되는 동력에 의해 이송되는 이송부(124)를 포함한다. 이송부(124)의 하부에는 바닥면에 고정 설치되는 레일(130)이 구비된다.
초음파 센서(12)는 외부 동력에 따라 구동되어 서포트부(120)의 지지부(122)를 따라 이동되며, 일단부가 검사체의 표면에 대향되도록 배치되어 검사체로 초음파를 송신 및 수신한다. 초음파 센서(12)는 초음파를 송신하는 초음파 송신부(12a)와 초음파를 수신하는 초음파 수신부(12b)를 포함한다. 초음파 센서(12)는 아날로그 디지털 변환부(14)를 여기시키기 위해 숏펄스(Short Pulse)를 발생하는 고주파 펄스발생기와 아날로그 디지털 변환부(14)에 의해 저장된 반사신호를 증폭하고 필터링하는 리시버(Receiver)를 포함할 수 있다. 초음파센서는 수침형을 사용하며, 집속시키지 않는 타입으로 초음파를 전달시킨다. 사용주파수는 1MHz와 5MHz를 사용한다.
아날로그 디지털 변환부(14)는 초음파 센서(12)와 제어부(20)를 회로적으로 연결하며, 획득된 초음파신호를 디지털로 변환한다. 아날로그 디지털 변환부(14)는 초음파 수신부(12b)에서 획득된 신호를 아날로그 신호로 제어부(20)에서 인식시키기 위해 디지털신호로 변환하는 기능을 한다. 아날로그 디지털 변환부(14)의 위치는 초음파 센서(12) 근처로 배치하며, 제어부(20)와의 통신은 A-Scan은 유에스비(USB), C-Scan은 RS-232C로 한다. A-Scan과 C-Scan은 독립적으로 사용한다.
분출부(16)는 별도로 구비되는 물탱크(140)에 연결되어 펌프를 통해 공급되는 물을 검사체의 초음파 전달경로에 분사한다. 분출부(16)를 통해 분사되는 물은 초음파 전달경로를 둘러싸도록 분사되어 공기를 차단하는 수막을 형성하며, 검사체로 초음파를 전달하고 검사체를 통과하는 초음파를 송수신하는 초음파 보호영역을 형성한다. 분출부(16)는 펌프장치와 안정장치를 사용하여 물을 고속으로 분사하며 분사되는 물을 매질(Coupling Liquid)로 초음파가 전달될 수 있게 한다. 분출부(16)로부터 너무 강하게 물이 분사되면 검사체에서 물이 튀어 초음파신호가 일정치 못하게 되며, 너무 약하게 되면 제품에 도달되기 전 중력방향의 방해가 생기게 된다. 보정 시에는 검사체에서 초음파신호가 최대가 되며 안정될 수 있게 레귤레이터를 조절하여 물의 강도를 맞추어야 한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템은 소형의 분출형 초음파 스캐너(C-Scanner)로 구현할 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분출부(16)로부터 물이 분사되는 상태를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 물탱크(140)에 연결된 펌프의 힘으로 물을 분사하는 분출부(16)를 이용하여 공기 중에서는 전달되지 않는 초음파의 전달을 가능하게 할 수 있다. 이로 인해 기존 탱크형태의 시스템에서는 실현할 수 없는 다양한 접근이 가능하다. 예를 들면, 한 개의 축씩 제어하는 방식이 아닌 다축을 동시에 제어함으로 검사체의 곡면 검사가 가능하다. 대형 장비에서 초음파의 무선(RF)신호는 외부 신호에 민감하여 많은 노이즈로 검사에 제약을 준다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 노이즈 성분 중 많은 영향을 미치는 전원부를 직류(DC) 24V로 제한하여 초음파 노이즈를 대폭 감소시킨다. 또한, 실제 형태보다 소형의 시스템 설계와 제작을 통해 큰 시스템 설계와 제작에 필요한 노하우를 얻을 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템의 장착상태를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예는 항공기 복합재 뿐만아니라 다른 산업에서 제작되는 복합재의 검사에도 활용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템을 이용하여 검사체를 검사하는 과정을 설명한다.
먼저, 초음파센서를 구성하는 초음파 송신부(12a)와 초음파 수신부(12b) 사이에 검사체를 배치하고 도 2에 도시한 바와 같이 초음파 송신부(12a)(Tx)에서 초음파를 송신시키고 초음파 수신부(12b)(Rx)에서 초음파를 수신하게 한다. 이때, 분출부(16)의 구동으로 공급되는 물을 검사체의 초음파 전달경로에 분사하는 상태에서 물이 초음파 전달경로를 둘러싸도록 분사되어 공기를 차단하는 수막을 형성하여 검사체로 초음파를 전달하고 검사체를 통과하는 초음파를 송수신하는 초음파 보호영역을 형성하는 것을 가정한다. 이러면, 일정한 에너지의 초음파 데이터가 얻어진다. 이렇게 얻어진 데이터를 결함이 없는 건전부에서의 신호라 생각하면, 검사체 내부의 층간결함이나 기공 등이 존재할 경우 수집되는 초음파의 강도는 매우 약하게 검출될 것이다. 검출되는 초음파의 강도(Ultrasonic Amplitude)는 표현방식에 따라 A-Scan, B-Scan, C-Scan등으로 나눌 수 있다. 예를 들어, A-Scan은 시간에 따라 얻어지는 초음파강도를 오실로스코프와 같은 RF파형으로 나타내는 형태를 일컫는다. 변환부에서 수신된 최초의 정보이다. B-Scan은 한 줄의 데이터를 획득하여 표현한 것을 말한다. 한 줄의 데이터를 얻기 때문에 일반적으로 단면의 2차원 이미지를 제공하게 된다. C-Scan은 전 데이터의 초음파강도를 이미지로 분석하여 마치 평면도에서의 결함이미지를 보는듯한 이미지를 제공한다. 본 발명의 실시예에서는 A-Scan과 C-Scan의 데이터를 얻어 복합재인 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함을 검출한다.
참고로, 티티유(TTU ; Through Transmission Ultrasonic) 분출형 스캐너(C-Scanner)의 동작은 음향임피던스의 변화가 일어나는 경계면에서 초음파의 전파 및 반사의 원리로 동작한다. 즉 검사체의 다양한 정보를 후면까지 통과한 초음파의 강도를 기초로 이미지를 제공한다. 한편, A-Scan 프로그램에서 A-Scan은 초음파의 1차적 데이터로 시간에 따른 초음파의 강도로 그래프를 표현한다. 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상 시스템을 처음 구동하면, 모든 축은 원점으로 복귀한다. 또한, 모든 모션의 현재 위치는 숫자로 표시된다. 티칭(Teaching) 및 조그(Jog) 영역은 크게 티칭 테이블(Teaching Table) 관리 및 조그 컨트롤러(Jog Controller) 조정부, 속도 지정 및 좌표 이송 명령부로 구분한다. 메인 유저 인터페이스의 하단에 있는 C-Scan 측정 설정값 지정 및 데이터 저장 또는 분석을 할 수 있는 탭을 더 구비할 수 있으며, 측정 대상물을 프로파일로 만들어진 고정대에 고정시킨 후 제품의 스캔영역을 설정해 줄 수 있다. 스캔영역이 설정되면 검사를 시작하고 얻어진 데이터(C-Scan Image)를 저장하여 분석한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 ; 초음파 탐상부 12 ; 초음파 센서
12a ; 초음파 송신부 12b ; 초음파 수신부
14 ; 아날로그 디지털 변환부 16 ; 분출부
20 ; 제어부 30 ; 표시부
110 ; 메인부 112 ; 프레임
114 ; 구동부 120 ; 서포트부
122 ; 지지부 124 ; 이송부
130 ; 레일 140 ; 물탱크

Claims (3)

  1. 초음파 검사영역 내에 배치된 검사체의 표면에 송수신되는 초음파의 전달경로에 물을 분사하며, 상기 송수신되는 초음파의 신호 강도를 유지하여 상기 검사체를 스캔하는 초음파 탐상부;
    상기 초음파 탐상부의 물 분사 및 스캔동작을 제어하며, 미리 저장된 프로그램의 구동으로 제어하여 상기 초음파 탐상부를 통해 입력되는 스캔 데이터 처리를 통해 복수의 스캔 데이터를 연산하며, 연산된 복수의 스캔 데이터를 통해 상기 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함을 검출하고, 초음파에 대응한 상기 검사체의 결함 깊이를 비교 연산하고, 결함 깊이를 표시하는 표시제어신호를 발생하는 제어부, 및
    상기 제어부로부터 공급되는 표시제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 검사체의 경계면에서 발생되는 기공과 층간분리의 결함에 관련된 영상을 표시하는 표시부
    를 포함하며
    상기 초음파 탐상부는
    길이방향으로 신장되는 프레임과 상기 프레임의 일측에 결합된 구동부 및 상기 구동부에 연결되어 상호 연동되는 다축을 포함하는 갠트리 타입의 메인부;
    상기 프레임의 길이방향 양단에서 상기 프레임에 결합되어 하향으로 배치되는 각각의 지지부와 상기 각각의 지지부에 결합되어 외부로부터 공급되는 동력에 의해 이송되는 이송부를 포함하는 서포트부, 및
    외부 동력에 따라 구동되어 상기 각각의 지지부를 따라 이동되며, 일단부가 상기 검사체의 표면에 대향되도록 배치되어 상기 검사체로 초음파를 송신 및 수신하는 초음파 센서;
    상기 초음파 센서와 상기 제어부를 회로적으로 연결하며, 획득된 초음파신호를 디지털로 변환하는 아날로그 디지털 변환부, 및
    별도로 구비되는 물탱크에 연결되어 펌프를 통해 공급되는 물을 상기 검사체의 초음파 전달경로에 분사하여 초음파 전달경로를 둘러싸도록 분사되는 물을 통해 공기를 차단하는 수막을 형성하며, 상기 검사체로 초음파를 전달하고 검사체를 통과하는 초음파를 송수신하는 초음파 보호영역을 형성하는 분출부
    를 포함하고,
    상기 갠트리 타입의 메인부는 좌우로 나누어 3축(X축, Z축, R축)으로 되어 총 6축이 배치되고 전체 메인이 레일을 타고 움직이는 Y축을 합하여, 7축으로 구성되는 초음파 탐상 시스템.

  2. 삭제
  3. 삭제
KR1020110133874A 2010-12-13 2011-12-13 초음파 탐상 시스템 KR101276764B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100126712 2010-12-13
KR20100126712 2010-12-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120065957A KR20120065957A (ko) 2012-06-21
KR101276764B1 true KR101276764B1 (ko) 2013-06-19

Family

ID=46685504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110133874A KR101276764B1 (ko) 2010-12-13 2011-12-13 초음파 탐상 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101276764B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101377454B1 (ko) 2014-01-28 2014-04-07 (주)인스펙트 자동 초음파 탐상장치
WO2015099229A1 (ko) * 2013-12-23 2015-07-02 주식회사 포스코 강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 방법
KR101648425B1 (ko) 2015-03-30 2016-08-16 한국항공우주산업 주식회사 항공기구조물의 복합소재 초음파검사 구동장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101325389B1 (ko) * 2012-03-13 2013-11-08 주식회사 포스코 딜라미네이션 예측 장치 및 이의 동작 방법
KR101705112B1 (ko) * 2015-05-22 2017-02-22 (주) 제일엠아이 원격으로 비파괴 검사 결과를 모니터하기 위한 장치 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0618488A (ja) * 1992-07-06 1994-01-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合材の超音波探傷検査方法
JPH0875715A (ja) * 1994-09-05 1996-03-22 Fuji Heavy Ind Ltd 超音波非破壊検査装置
KR20040099762A (ko) * 2003-05-20 2004-12-02 한국건설기술연구원 디지털 초음파 영상화 시스템 및 그 방법
KR20090077608A (ko) * 2008-01-11 2009-07-15 국방과학연구소 초음파 탐상용 버블러

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0618488A (ja) * 1992-07-06 1994-01-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合材の超音波探傷検査方法
JPH0875715A (ja) * 1994-09-05 1996-03-22 Fuji Heavy Ind Ltd 超音波非破壊検査装置
KR20040099762A (ko) * 2003-05-20 2004-12-02 한국건설기술연구원 디지털 초음파 영상화 시스템 및 그 방법
KR20090077608A (ko) * 2008-01-11 2009-07-15 국방과학연구소 초음파 탐상용 버블러

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015099229A1 (ko) * 2013-12-23 2015-07-02 주식회사 포스코 강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 방법
CN105849549A (zh) * 2013-12-23 2016-08-10 Posco公司 检测钢板缺陷的超声波缺陷检测设备和方法
US10082487B2 (en) 2013-12-23 2018-09-25 Posco Apparatus and method for ultrasonic detection to detect flaws of steel plate
CN105849549B (zh) * 2013-12-23 2019-01-11 Posco公司 检测钢板缺陷的超声波检测设备和方法
KR101377454B1 (ko) 2014-01-28 2014-04-07 (주)인스펙트 자동 초음파 탐상장치
KR101648425B1 (ko) 2015-03-30 2016-08-16 한국항공우주산업 주식회사 항공기구조물의 복합소재 초음파검사 구동장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120065957A (ko) 2012-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101276764B1 (ko) 초음파 탐상 시스템
US7757558B2 (en) Method and apparatus for inspecting a workpiece with angularly offset ultrasonic signals
US8434365B2 (en) Aerodynamic profile for aircraft and wind power stations and method of measuring the thickness of ice on an aerodynamic profile
EP2038646B1 (en) Integrated ultrasonic inspection system and method for inspection of composite assemblies comprising radius features
EP2728349B1 (en) System and method for testing a composite structure using a laser ultrasound testing system
US7698947B2 (en) Rapid prototype integrated matrix ultrasonic transducer array inspection apparatus, systems, and methods
US7823451B2 (en) Pulse echo/through transmission ultrasonic testing
US8082793B2 (en) Adjustable probe for ultrasonic testing
US7712369B2 (en) Array-based system and method for inspecting a workpiece with backscattered ultrasonic signals
CN110411948B (zh) 使用激光超声来检测结构的系统和方法
CN104502455A (zh) 一种空气耦合超声波自动化检测系统
CN113899816B (zh) 一种t型复合结构的超声无损检测装置及方法和r区检测方法及装置
EP2472254A3 (en) Ultrasonic non-destructive inspection method and system, in particular for composite material structures for aeronautical applications
Segreto et al. Advanced ultrasonic non-destructive evaluation for metrological analysis and quality assessment of impact damaged non-crimp fabric composites
CN110196231A (zh) 一种增材制件的激光超声离线检测装置及方法
Lee et al. Disbond monitoring at wing stringer tip based on built-in ultrasonic transducers and a pulsed laser
Maurer et al. Aerospace composite testing solutions using industrial robots
EP3546933B1 (en) Method and apparatus for enhanced visualization of anomalies in a structure using ultrasound
US20130192374A1 (en) Retroreflector for ultrasonic inspection
Hillger et al. Review of 30 Years Ultrasonic systems and developments for the future
Ramzi et al. Immersion ultrasonic inspection system for small scaled composite specimen
Memmolo et al. Guided wave propagation and interaction with ice layers in marine structures
Adebahr et al. 3D-robotized air-coupled ultrasound measurements of large components
Stetson et al. Robotic inspection of fiber reinforced composites using phased array UT
Wu et al. In-service structural health monitoring of a full-scale composite horizontal tail

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160408

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee