KR101312296B1 - 와전류 어레이 센서를 이용한 결함 탐상 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와전류 어레이 센서, 이를 이용한 탐상 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 압연방식에 따라서 다르게 검출되는 롤의 물성 변화에 의한 신호를 분리하고 롤의 결함만을 검출하는 와전류 어레이 센서, 이를 이용한 롤의 물성 변화에 의한 신호를 분리하는 탐상 장치 및 방법에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 와전류 어레이(Array) 센서와 신호 분리 알고리즘(algorithm)을 이용하여 롤의 결함의 유무를 탐상하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 와전류 이용하여 롤 탐상 시 롤의 물성 변화에 의한 신호를 분리하고, 비교적 정확한 결함 검출이 가능하다.

Description

와전류 어레이 센서를 이용한 결함 탐상 방법{Detection of Defects Using eddy current array sensor}
본 발명은 와전류 어레이 센서, 이를 이용한 탐상 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 압연 롤의 결함과 물성 변화에 의한 신호를 분리하고 롤의 결함만을 검출하는 와전류 어레이 센서 및 압연 롤의 물성 변화에 의한 신호를 분리하는 탐상 장치 및 방법에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 와전류 어레이(Array) 센서와 신호 분리 알고리즘(algorithm)을 이용하여 압연 롤의 결함의 유무를 탐상하는 방법에 관한 것이다.
롤 탐상은 압연 전에 롤을 검사하여, 롤이 안정적으로 압연할 수 있도록 하기 위함이다. 압연에는 고온으로 하는 열간 압연과 저온에서 실시하는 냉간 압연이 있다. 압연 중 압연 롤에 가해지는 물리적인 스트레스로 인해 압연 롤의 전기적, 자기적, 열적 성질이 변화한다. 이러한 물성 변화에 의한 신호가 탐상 시 나타나며, 특히 냉간 압연 롤 에서는 열간 압연 롤 보다 더 많은 물성 변화에 의한 신호가 나타난다.
이러한 물성 변화에 의한 신호는 와전류(Eddy Current)를 이용한 롤 탐상 시에 심각한 검사 오류(malfunction)를 야기하므로, 결함만을 검출해야 하는 롤 탐상 장치의 본래의 목적에 부합되지 않는다.
일반적으로 압연 후 거칠어진 롤의 표면을 매끄럽게 하기 위해서 연삭을 한다. 이는 롤의 재사용을 위한 것이다. 연삭 중후반 또는 후에 롤 탐상을 하게 되는데 이때 결함이 있으면, 롤 탐상 장치는 결함의 깊이와 위치를 알려주며, 이 결함 신호가 없어질 때까지 롤을 연삭한다.
만약 이러한 결함 검출 능력이 물성 변화에 의한 신호로 인해서 불충분하다면, 롤 탐상을 수동으로 하게 되어 시간 및 작업의 효율성이 떨어지게 된다.
따라서 롤의 이상 여부를 판단하여 안정적으로 압연하기 위해서는 결함과 물성 변화에 의한 신호를 분리하여 원하는 신호만 통과하는 기술이 요구된다.
본 발명은 종래 기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 롤 탐상 시 발생하는 물성 변화에 의한 신호를 분리하여, 비교적 정확한 결함만을 탐상하는 와전류 어레이 센서를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 롤 탐상 시 발생하는 물성 변화에 의한 신호를 분리하여, 비교적 정확한 결함만을 탐상하여 롤의 결함을 검사하는 탐상 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 제 1 실시예는 위에서 제기된 과제를 달성하기 위해 와전류를 이용한 와전류 어레이 센서를 제공한다. 이 와전류 어레이 센서는, 대상 물체에 와전류를 유도하는 구동코일; 및 유도된 와전류에 의한 신호변화를 검출하는 채널로 사용되는 검출부를 포함한다.
여기서, 상기 검출부는, 한 쌍의 코일로 구성되는 제 1 인식 코일; 및 상기 제 1 인식 코일과 배치되는 제 2 인식 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편으로, 본 발명의 제 2 실시예는, 유도된 와전류에 의한 신호변화를 검출하는 채널로 사용되는 검출부를 포함하되, 상기 검출부는, 한 쌍의 코일로 구성되는 제 1 인식 코일; 및 상기 제 1 인식 코일과 배치되는 제 2 인식 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류 어레이 센서를 제공한다.
여기서, 상기 제 1 인식 코일 또는 제 2 인식 코일은, 투자율이 높은 자성 재료에 코팅선이 권선되는 코일; 및 이와 반대로 코팅선이 권선되어 상기 코일과 직렬로 연결된 밸런스 코일을 포함한다.
이때, 상기 제 1 인식 코일 및 제 2 인식 코일은 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출부는 단일 채널 또는 다 채널인 것을 특징으로 한다.
한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는 제 1 실시예 또는 제 2 실시예의 와전류 어레이 센서를 이용하는 탐상 장치를 제공한다. 이 탐상 장치는, 제 1 실시예 또는 제 2 실시예의 와전류 어레이 센서; 및 상기 와전류 어레이 센서로부터 검출된 신호 변화를 전송받아 상기 검출된 신호 변화로부터 물성 변화에 의한 신호와 결함 신호를 분리하는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 탐상 장치는, 상기 결함 신호 및 물성 변화에 의한 신호를 시각적 혹은 수치적인 표시 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는 각각의 크랙 형상에 따른 신호 변화를 검출하는 신호 변화 검출 단계; 상기 크랙 형상에 따라 검출된 신호 변화에 기초하여 신호 파형을 생성하고 생성된 신호 파형을 이용하여 위상 및 진폭 정보를 표시하는 단계; 상기 기준 결함 신호를 상기 미리 설정된 위상 및 진폭 정보가 합성된 기준 검출 게이트 범위 상에 위치시키는 영점 조정 단계; 상기 기준 결함 신호가 상기 설정 기준 검출 게이트 범위 내에 위치하는 지를 판단하는 기준 검출 게이트 범위 내 위치 판단 단계; 및 판단 결과, 상기 설정 기준 검출 게이트 범위 내에 위치하는 경우 현재 상태의 설정 게이트를 기준 게이트 곡선 정보로 저장하는 정보 저장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐상 방법을 제공한다.
여기서, 상기 정보 저장 단계는, 상기 기준 문턱 값 영역 내 위치 판단 단계의 판단 결과, 상기 기준 문턱 값 영역 외에 위치하는 경우, 게인(Gain) 및 위상 정보를 조정하는 단계; 및 조정된 게인 및 위상 정보에 따라 상기 설정 문턱 값을 수정하고, 수정된 설정 문턱 값을 기준 문턱 값 정보로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 문턱 값은 최소 결함 진폭 검출 게이트, 최대 결함 진폭 검출 게이트, 최소 결함 위상 검출 게이트 및 최대 결함 위상 검출 게이트 구간을 포함하되, 게이트 구간이 단계별 확장 가능하며, 각 구간은 시각적, 수치적으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
한편으로 본 발명의 또 다른 일실시예는, 위에서 산출된 기준 문턱 값을 이용하여 검사 대상 물체의 위상 및 진폭 정보와 상기 기준 문턱 값을 비교하여 상기 검사 대상 물체 위상 및 진폭 정보가 상기 기준 문턱 값을 벗어났는지를 판단하는 판단 단계; 판단 결과, 벗어난 경우, 상기 검사 대상 물체에 대하여 생성된 정보를 근거로 결함 신호로 판정하는 결함 신호 판정 단계; 및 판단 결과, 벗어나지 않은 경우, 상기 검사 대상 물체에 대하여 생성된 정보를 근거로 물성 변화에 의한 신호로 판정하는 물성 변화에 의한 신호 판정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐상 방법을 제공한다.
이때, 상기 검사 대상 물체는 압연 롤인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 와전류 이용하여 롤 탐상 시 롤의 물성 변화에 의한 신호를 분리하고, 비교적 정확한 결함 검출이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 와전류 어레이 센서를 단일 채널뿐만 아니라 다채널로도 제작하게 되므로 넓은 범위의 탐상이 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 채널별 결함 검출이 가능하기 때문에 넓은 범위를 탐상하기에 롤 탐상 시간을 단축시키는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물성 변화에 의한 신호 분리를 위한 탐상 장치의 시스템 구성도이다.
도 2a는 도 1의 탐상 장치에서 제 1 실시예의 와전류 어레이 센서를 회로로 구현한 회로도이다.
도 2b는 도 1의 탐상 장치에서 제 2 실시예의 와전류 어레이 센서를 회로로 구현한 회로도이다.
도 3은 도 2a, 2b에 도시된 인식코일(121,123)의 배열을 보여주는 배열도이다.
도 4는 일반적으로 사용되는 위상 및 진폭 분리 게이트 도형도를 보여주는 분석창 화면예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 크랙 깊이별 위상 특성을 나타내는 위상 및 진폭 파형도를 보여주는 분석창 화면예이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 물성 변화에 의한 신호가 분리된 특성을 나타내는 위상 및 진폭 파형도를 보여주는 분석창 화면예이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 결함 판정후 최종적으로 디스플레이되는 결과 화면예이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 크랙 형상에 따른 위상 및 진폭 정보를 생성하고 이 생성된 정보에 따라 검사를 위한 문턱 값을 조정하는 흐름도이다.
도 9는 도 8의 흐름도에 따라 생성된 기준 문턱 값을 이용하여 물성 변화에 의한 신호를 분리함으로써 압연 롤을 검사하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 와전류 어레이 센서, 이를 이용한 탐상 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
우선, 본 발명의 기초가 되는 물성 변화에 의한 신호를 분리 기술에 관해 설명한다. 본 발명의 기초가 되는 분리 기술은 크게 물성 변화에 의한 신호를 분리하기에 적합한 결함의 크기에 따라 위상의 벌어짐의 특성을 갖는 와전류 어레이(Array)센서와 신호 처리 수단(예를 들면 컴퓨터 등을 들 수 있음)을 거쳐 S/W(Software) 알고리즘에 의해 물성 변화에 의한 신호가 통과되지 않고 순수한 결함 신호만 통과하도록 분리하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물성 변화에 의한 신호 분리를 위한 탐상 장치의 시스템 구성도이다. 도 1을 참조하면, 탐상 장치는 대상 물체를 센싱하는 와전류 어레이 센서(120)와, 상기 와전류 어레이 센서(120)로부터 검출된 신호 변화를 전송받아 상기 검출된 신호 변화로부터 물성 변화에 의한 신호와 결함 신호를 분리하는 신호 처리부(100)를 포함하여 구성된다.
물론, 탐상 장치에는 신호 처리부(100)가 처리한 결함 신호 및 물성 변화에 의한 신호를 시각적, 수치적으로 출력하는 표시 수단이 구비될 수 있다. 신호 처리부(100)에는 마이크로프로세서(미도시), 저장 장치(미도시), 프로그램, 소프트웨어, 디스플레이(미도시) 등이 구비되어 있다. 따라서, 신호 처리부(100)는 와전류 어레이 센서(120)로부터 검출된 신호 변화를 전송받아 물성 변화에 의한 신호와 결함 신호를 분리하는 역할을 한다.
물론, 디스플레이를 별도로 구비하여 사용하는 것도 가능하다. 즉, 신호 처리부(100)에 연결시켜 사용하는 방식을 들 수 있다. 디스플레이로는 LCD(Liquid Crystal Display), CRT(Cathod Ray Tube), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등이 사용될 수 있다.
도 2a는 도 1의 탐상 장치에서 제 1 실시예의 와전류 어레이 센서를 회로로 구현한 회로도이다. 부연하면, 도 2a는 본 발명의 기초 기술에서의 물성 변화에 의한 신호를 분리하는 와전류 어레이 센서(120) 및 이 와전류 어레이 센서(120)를 이용한 탐상 장치의 기본 구성도이다.
와전류 어레이 센서(120)는, 제 1 및 제 2 인식 코일(121,123)을 갖는 디퍼렌셜(Differential) 방식 또는 Driver/Pick-up방식이 된다. 도 2a를 참조하면 대상 물체에 와전류를 유도하는 구동코일(125); 및 유도된 와전류에 의한 신호변화를 검출하는 채널로 사용되는 제 1 및 제 2 인식 코일(121,123) 등을 포함하여 구성된 Driver/Pick-up방식과 도 2b를 참조하면 제 1 및 제 2 인식 코일(121,123)로 와전류를 유도하고, 유도된 와전류에 의한 임피던스 변화에 따른 신호를 검출하는 디퍼렌셜 방식이다.
제 1 및 제 2 인식 코일(121,123)은 한 쌍의 코일로 구성되며, 제 1 인식 코일(121)과 제 2 인식 코일(123)은 직렬로 연결되어 배치된다.
제 1 인식 코일(121)은 투자율이 높은 자성 재료에 코팅선이 권선되는 제 1-1 코일(121-1); 및 이와 반대로 코팅선이 권선되어 상기 1-1 코일(121-1)과 직렬로 연결된 제 1-2 밸런스 코일(121-2)을 포함한다.
이와 유사하게 제 2 인식 코일(123)도 투자율이 높은 자성 재료에 코팅선이 권선되는 제 2-1 코일(123-1); 및 이와 반대로 코팅선이 권선되어 상기 2-1 코일(123-1)과 직렬로 연결된 제 2-2 밸런스 코일(123-2)을 포함한다. 이들 인식 코일 및 밸런스 코일(121-1,121-2,123-1,123-2)의 배열 구조를 보여주는 도면이 도 3에 도시된다. 이에 대하여는 본 발명의 이해를 위해 후술하기로 한다.
도 2a, 2b에서는 와전류 어레이 센서(120)가 단일 채널로 구성되는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 다 채널(즉 N 채널)로 구성되는 것도 가능하다. 즉, 제 1 및 제 2 인식 코일(121,123)을 한 쌍으로 하여 여러 개 구성하는 것을 들 수 있다.
도 2a, 2b를 계속 참조하면, 신호 처리부(100)가 와전류 어레이(Array) 센서(120)로부터 임피던스의 변화를 전달받아 임피던스(|Z|= (R2 + X2)1/2 ) 성분과 위상 (θ=tan-1X/R)성분으로 나뉘어 화면에 파형을 표시하게 되며, 이것이 분석창(200)이 된다.
앞서 배경기술에서 기술한 바와 같이, 압연 롤의 검사를 위해서는 결함과 물성 변화에 의한 신호 분리가 요구된다. 일반적으로 결함과 물성 변화에 의한 신호 분리 기술로는 와전류 방식에 의한 측정법이 사용된다. 즉, 연삭중이거나 연삭 후에 롤 표면에 와전류를 가하여 결함을 검출하여 물성 변화에 의한 신호를 분리하게 된다.
이러한 와전류(Eddy Current) 방식에 의한 측정법은 저항 성분(R)과 리액턴스 성분(X)을 검출하고, 임피던스(|Z|= (R2 + X2)1/2 ) 성분과 위상 (θ=tan-1X/R) 성분을 분석한다.
따라서, 도 2a, 2b에 도시된 와전류 어레이(Array) 센서(120)와 신호 처리부(100)에 구성된 S/W 알고리즘은 이러한 임피던스와 저항 성분의 정보를 분석창(200)의 화면예처럼 디스플레이(미도시)상에 표시된다.
도 3은 도 2a, 2b에 도시된 인식코일(121,123)의 배열을 보여주는 배열도이다. 부연하면, 도 3은 도 2a, 2b에 도시된 2개의 권선된 코어가 한 조가 되어서 2개조 이상으로 구성된 와전류 어레이(Array)센서(도 2a, 2b의 120)의 인식 코일(121,123)에 대한 배열을 도시한 것이다. 여기서 한 조는 권선된 코어의 같은 방향인 끝점이 서로 연결되며, 조 사이의 연결 또한 같은 방향 즉 시작점이 연결된다.
여기서 연결 방법은 한 조는 결국 다른 방향으로 권선된 효과를 낳고, 조사이의 연결 또한 마찬가지이다. 각각의 코일(121-1.121-2.123-1.123-2)은 투자율이 높은 자성 재료(300)에 일정한 두께의 코팅선(310)이 같은 방향으로 권선되어 있다.
각 코일(121-1.121-2.123-1.123-2)의 연결은 다음과 같다. 제 1-1 코일(121-1)의 시작점은 신호 처리부(도 2a, 2b의 100)의 단자와 연결되고, 끝점은 제 1-2 밸런스 코일(121-2)의 끝점과 연결되고, 제 1-2 밸런스 코일(121-2)의 시작점은 제 2-1 코일(123-1)의 시작점과 연결되고, 제 2-1 코일(123-1)의 끝점은 제 2-2 코일(123-2)의 끝점과 연결되고, 이 제 2-2 코일(123-2)의 시작점은 신호 처리부(100)의 단자와 연결된다.
본 발명은 위의 연결 방식에 한정되는 것은 아니고, 다른 연결 방식도 가능하다. 예를 들면, 위의 연결과 반대로 연결하는 방식을 들 수 있다. 즉, 제 1-1 코일(121-1)의 끝점은 신호 처리부(도 2a, 2b의 100)의 단자와 연결되고, 제 1-1 코일(121-1)의 시작점은 제 1-2 밸런스 코일(121-2)의 시작점과 연결되고, 제 1-2 밸런스 코일(121-2)의 끝점은 제 2-1 코일(123-1)의 끝점과 연결되고, 제 2-1 코일(123-1)의 시작점은 제 2-2 코일(123-2)의 시작점과 연결되고, 제 2-2 코일(123-2)의 끝점은 신호 처리부(100)의 단자와 연결된다.
도 4는 일반적으로 사용되는 위상 및 진폭 분리 게이트를 보여주는 분석창 화면 예이다. 상세한 설명에 앞서 위상 및 진폭 정보가 문턱 값 안쪽에 위치하면 통과되지 못하고, 외곽선과 같거나 크면 통과된다. 물성 변화에 의한 신호 분리는 물성 변화에 의한 신호의 주파수는 결함 주파수보다 낮다.
따라서 압연 공정에서 압연 롤(미도시)의 회전 속도에 주파수는 비례하므로 회전속도에 맞게 H.P.F(High Pass Filter)을 적용하게 되면, 1차적으로 신호가 크고, 주파수가 낮은 물성 변화에 의한 신호가 분리된다.
도 4를 참조하면, 분석창(200)에 표시된 문턱 값(400)에는 최소 결함 위상 검출 게이트(410), 최소 결함 진폭 검출 게이트(420), 최대 결함 위상 검출 게이트(430) 및 최대 결함 진폭 검출 게이트(440) 구간이 구성된다.
최소 결함 위상 검출 게이트(410) 구간은 결함이 작은 신호 전용 게이트로서 크기를 조절할 수 있으며, 결함이 비교적 작은 신호의 위상 회전과 크기를 조절하여 위치시켜 통과하도록 하는 전용 게이트이다.
최대 결함 위상 검출 게이트(430) 구간은 결함이 큰 신호 전용 게이트로서 최소 결함 진폭 검출 게이트(420)의 크기와 한계 값(Threshold) 마진(Margin)을 조절할 수 있으며, 결함이 비교적 큰 신호를 위치시켜 통과하도록 한다.
게이트 곡선(400) 구간은 물성 변화에 의한 신호 전용 게이트로서 최대 결함 진폭 검출 게이트(440)의 크기와 한계 값(Threshold) 마진(Margin)을 조절할 수 있으며, 물성 변화에 의한 신호에 대한 진폭을 조절하여 안쪽으로 위치시켜, 통과하지 않도록 한다.
또한 각각의 게이트 별로 최종 화면에서 시각적, 수치적으로도 구분하는 방식도 가능하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 크랙 깊이별 위상 특성을 나타내는 위상 및 진폭 정보를 파형으로 보여주는 분석창 화면예이다. 미리 시편(500) 상에 다양한 형태의 크랙 크기가 형성되어 있다. 예를 들면, 깊이가 작은 순으로 0.1mm, 0.3mm, 0.5mm의 각 크랙이 형성됨을 들 수 있다.
이러한 시편(500)을 회전시켜 센싱하게 되면, 위상 파형(520) 및 진폭 파형(510)이 생성되며, 이를 합하면 리사쥬 곡선(530)이 만들어진다.
도 5에서 진폭 파형(510)은 제 1 크랙(예를 들면 0.1mm), 제 2 크랙(0.3mm), 제 3 크랙(0.5mm)에 따른 각각 제 1 크랙 진폭 파형(511), 제 2 크랙 진폭 파형(512), 제 3 크랙 진폭 파형(513)으로 구성된다.
이와 함께 위상 파형(520)은 시편(500)에 미리 형성된 제 1 크랙(예를 들면 0.1mm), 제 2 크랙(0.3mm), 제 3 크랙(0.5mm)에 따른 각각 제 1 크랙 위상 파형(521), 제 2 크랙 위상 파형(522), 제 3 크랙 위상 파형(523)으로 구성된다.
따라서, 도 5의 우측 도면은 위상 및 진폭 분리 게이트에 적용된 파형을 볼 때 결함 깊이별 위상 벌어짐(531,532,533)을 확연히 보여준다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 물성 변화에 의한 신호가 분리된 특성을 나타내는 위상 및 진폭 정보를 파형으로 보여주는 분석창 화면예이다. 도 5를 참조하면 결함과 물성 변화에 의한 신호의 주파수와 위상은 다르다는 것을 볼 수 있다.
즉, 도 6은 물성 변화에 의한 신호가 분리된 위상 및 진폭 정보를 파형(630)으로 디스플레이 된다. 물론, 이 경우에도 파형(630)은 진폭 파형(610) 및 위상 파형(620)을 합하여 생성된다.
물론, 물성 변화에 의한 신호 분리는 1단계로 H.P.F(high pass filter)로 낮은 대역의 주파수를 분리하고, 2단계로 위상 및 진폭 분리 게이트를 적용하여 물성 변화에 의한 신호를 분리하고 순수한 결함 신호만이 검출된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 결함 판정후 최종적으로 디스플레이되는 결과 화면예이다. 즉, 도 7은 분석창에서 결함 판정후에 최종적으로 Display하는 A-Scan창을 나타낸다.
도 7에서 녹색선은 최대 결함 위상 검출 게이트를 넘었을 때 뜨는 그래프이고, 빨간색선은 최소 결함 위상 검출 게이트를 넘었을 때 뜨는 그래프이고, 검은색 선은 물성 변화에 의한 신호 분리 게이트인 문턱 값을 넘었을 때 뜨는 그래프이다. 또한, 게이트를 넘지 않은 파형은 전부 0이 된다. 여기서, Y축은 Level값이고 X축은 시간을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시편을 이용하여 위상 및 진폭 파형을 생성하고 이 생성된 곡선에 따라 검사를 위한 기준 게이트 곡선을 생성하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 다수의 다른 크랙 형상이 있는 시편(도 5의 500)을 회전시킴으로써 와전류 어레이 센서(도 1의 120)가 이 시편(500)으로부터 시편(500)의 크랙을 센싱하여 신호 변화를 검출한다(단계 S800,S810).
신호 처리부(도 1의 100)가 상기 다수의 특정 크랙에 따라 검출된 신호 변화에 기초하여 신호 파형을 생성하고 생성된 신호 파형을 이용하여 분석창에 위상 및 진폭 정보를 표시한다(단계 S820,S830).
상기 위상 및 진폭 정보의 기준 결함 신호를 상기 분석창에 미리 설정된 설정 게이트 곡선 상에 위치시킨다(단계 S840). 부연하면, 상기 기준 결함 신호를 기준으로 상기 특정 검출 게이트에 위치하도록 조정하여, 상기 위상 및 진폭 파형을 상기 게이트 곡선 상에 위치시키게 된다.
상기 기준 결함 신호가 상기 설정 게이트 곡선 영역 내에 위치하는 지를 판단한다(단계 S850).
판단 결과, 파형의 기준 결함 신호가 상기 설정 게이트 곡선 영역 내에 위치하는 경우 현재 상태의 설정 게이트 곡선을 기준 게이트 곡선 정보로 저장한다(단계 S870).
이와 달리, 단계 S850에서 판단 결과, 파형의 기준 결함 신호가 상기 게이트 곡선 영역 외에 위치하는 경우, 게인(Gain) 및 위상 정보를 조정하고, 이 조정된 게인 및 위상 정보에 따라 상기 설정 게이트 곡선을 수정한다(단계 S860).
설정 게이트 곡선이 수정되면, 이 수정된 설정 게이트 곡선을 기준 게이트 곡선 정보로 저장한다(단계 S870).
도 9는 도 8의 흐름도에 따라 생성된 기준 문턱 값을 이용하여 물성 변화에 의한 신호를 분리함으로써 압연 롤을 검사하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 와전류 어레이 센서(도 1의 120)가 검사 대상 물체를 센싱하여 신호 파형을 생성한다(단계 S900). 여기서, 검사 대상 물체는 압연 공정에서 사용되는 압연 롤이 된다.
신호 처리부(도 1의 100)는 생성된 신호 파형을 이용하여 검사 대상 물체의 위상 및 진폭 파형을 생성한다(단계 S910). 물론, 단계 S910에는 하이 패스 필터를 이용하여 상기 생성된 신호 파형으로부터 낮은 대역의 주파수를 분리하는 과정과, 낮은 대역의 주파수가 분리된 상기 생성된 신호 파형에 대하여 상기 문턱 값의 위상 및 진폭 게이트와 비교하여 결함 신호만을 검출하는 단계를 더 포함한다.
검사 대상 물체 위상 및 진폭 파형이 생성되면, 신호 처리부(100)는 도 8의 흐름도에 따라 생성된 기준 문턱 값을 이용하여 상기 검사 대상 물체 위상 및 진폭 파형과 상기 기준 문턱 값과 비교하여 상기 검사 대상 물체 파형이 상기 문턱 값을 벗어났는지를 판단하게 된다(단계 S920,S930).
판단 결과, 상기 검사 대상 물체 위상 및 진폭 파형이 상기 문턱 값을 벗어난 경우, 상기 검사 대상 물체에 대하여 생성된 신호 파형을 결함 신호로 판정한다(단계 S940).
이와 달리, 단계 S930에서 판단 결과, 상기 검사 대상 물체 위상 및 진폭 파형이 상기 문턱 값을 벗어나지 않은 경우, 상기 검사 대상 물체에 대하여 생성된 신호 파형을 물성 변화에 의한 신호로 판정한다(단계 S950).
100: 신호 처리부 110: 검출부
120: 와전류 어레이 센서 121: 제 1 인식 코일
121-1: 제 1-1 코일 121-2: 제 1-2 밸런스 코일
123: 제 2 인식 코일
123-1: 제 2-1 코일 123-2: 제 2-2 코일
125: 구동 코일
200: 디스플레이 화면예 300: 투자율이 높은 자성 재료
310: 코팅선
200: 분석창 400: 문턱 값
410: 최소 결함 위상 검출 게이트 420: 최소 결함 진폭 검출 게이트
430: 최대 결함 위상 검출 게이트 440: 최대 결함 진폭 검출 게이트
500: 시편 510, 610: 진폭 파형
520, 620: 위상 파형 530, 630: 위상 및 진폭 파형

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 와전류 어레이 센서가 시편의 결함을 센싱하여 신호 변화를 검출하는 신호 변화 검출 제1단계;
    신호처리부가 상기 시편의 결함에 따라 검출된 신호 변화에 기초하여 생성한 신호 파형을 이용하여 분석창에 위상 및 진폭 정보를 표시하는 제2단계;
    위상 및 진폭 정보의 기준 결함 신호를 상기 분석창에 미리 설정된 설정 게이트 곡선 상에 위치시키는 제3단계;
    상기 기준 결함 신호가 상기 설정 게이트 곡선 영역 내에 위치하는 지를 판단하는 제4단계; 및
    판단 결과, 상기 기준 결함 신호가 상기 설정 게이트 곡선 영역 내에 위치하는 경우 현재 상태의 설정 게이트 곡선을 기준 게이트 곡선 정보로 저장하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류 어레이 센서를 이용한 결함 탐상 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제5단계는,
    판단결과, 상기 기준 결함 신호가 상기 설정 게이트 곡선 영역 외에 위치하는 경우 게인(gain) 및 위상 정보를 조정하는 단계; 및
    상기 게인 및 위상 정보에 따라 상기 설정 게이트 곡선 영역을 수정하여 기준 게이트 곡선 정보로 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류 어레이 센서를 이용한 결함 탐상 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 설정 게이트 곡선 영역은
    최소 결함 진폭 검출 게이트, 최대 결함 진폭 검출 게이트, 최소 결함 위상 검출 게이트 및 최대 결함 위상 검출 게이트 구간을 포함하되, 게이트 구간이 단계별 확장 가능하며, 각 구간은 시각적, 수치적으로 구분되는 것을 특징으로 하는 와전류 어레이 센서를 이용한 결함 탐상 방법.
  9. 검사 대상 물체의 위상 및 진폭 정보가 제 7 항에서 저장된 상기 기준 게이트 곡선 정보를 벗어났는지를 판단하는 판단 단계;
    판단결과, 상기 검사 대상 물체의 위상 및 진폭 정보가 상기 기준 게이트 곡선 정보를 벗어난 경우, 상기 검사 대상 물체에 대하여 생성된 정보를 근거로 결함 신호로 판정하는 결함 신호 판정 단계; 및
    판단결과, 상기 검사 대상 물체의 위상 및 진폭 정보가 상기 기준 게이트 곡선 정보를 벗어나지 않은 경우, 상기 검사 대상 물체에 대하여 생성된 정보를 근거로 물성 변화에 의한 신호로 판정하는 물성 변화에 의한 신호 판정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류 어레이 센서를 이용한 결함 탐상 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 검사 대상 물체는
    압연 롤인 것을 특징으로 하는 와전류 어레이 센서를 이용한 결함 탐상 방법.
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