KR101429348B1 - Nondestructive noncontact visual inspection apparatus and method for the internal crack detection of a specimen - Google Patents
Nondestructive noncontact visual inspection apparatus and method for the internal crack detection of a specimen Download PDFInfo
- Publication number
- KR101429348B1 KR101429348B1 KR1020120098336A KR20120098336A KR101429348B1 KR 101429348 B1 KR101429348 B1 KR 101429348B1 KR 1020120098336 A KR1020120098336 A KR 1020120098336A KR 20120098336 A KR20120098336 A KR 20120098336A KR 101429348 B1 KR101429348 B1 KR 101429348B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- image
- specimen
- laser
- phase
- signal processing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/72—Investigating presence of flaws
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/021—Interferometers using holographic techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
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)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
가열기와 레이저 간섭계를 이용하여 시편 내부의 결함을 고속으로 검출하는 비접촉식 비파괴 영상 검사 장치가 개시된다. 비접촉식 영상 검사 장치는, 시편의 일면에 주기적으로 반복되는 일정 형태의 열 강도를 갖는 열에너지를 조사하는 가열부, 상기 시편의 길이 방향에서 윗면과 아랫면에 위치하여 상기 시편의 위쪽 방향과 아래쪽 방향에 대해서 고정하도록 일정한 힘으로 상기 시편을 지지하는 스프링 지지부, 상기 시편에서 상기 열에너지가 가해지는 면과 다른 면에 대한 레이저 간섭영상을 생성하는 레이저 간섭부 및 상기 레이저 간섭부에서 생성된 레이저 간섭영상으로부터 결함 영상을 추출하는 신호처리 기능과 화면보여주기 기능 및 상기 가열부의 제어를 담당하는 제어 및 신호처리부를 포함하여 구성된다.A non-contact type non-destructive image inspection apparatus for detecting defects in a specimen at high speed using a heater and a laser interferometer. The contactless image inspection apparatus includes a heating unit for irradiating thermal energy having a predetermined type of heat intensity periodically repeated on one surface of a specimen, a heating unit positioned on the upper and lower surfaces of the specimen in the lengthwise direction, A laser interferometer for generating a laser interference image on a surface different from the surface to which the thermal energy is applied in the specimen and a laser interferometer for generating a laser interferometer image from the laser interferometer, And a control and signal processing unit for controlling the heating unit.
Description
본 발명의 실시예들은 가열기와 레이저 간섭계를 이용하여 시편 내부의 결함을 고속으로 검출하는 비접촉식 비파괴 영상 검사 장치에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a non-contact type non-destructive image inspection apparatus that detects defects in a specimen at high speed using a heater and a laser interferometer.
시편 내부의 결함은 X-ray 검사법이나 초음파 검사법으로 결함을 검출 할 수 있다. X-ray 검사법의 경우에는 큰 결함은 효과적으로 검출할 수 있으나 미소 박리(delamination) 부분이나 접합(close) 결함의 경우에는 검출이 어려운 단점이 있다. 고주파 초음파를 이용한 결함 검출법의 경우에는, 접합부의 박리나 결함도 효과적으로 검출할 수 있다. 그러나 초음파 검사의 경우, 스캐닝 검사를 수행하여야 하므로 시편의 모든 면적을 검사하기 위해서는 많은 시간 소요가 필요하며, 비전문가가 수행하기 어렵다. 또한, 시편은 두께가 수 ㎜ 정도로 매우 얇으므로, 수십 ㎒ 이상의 고주파 초음파를 사용하여야 하므로 수중에서 검사를 수행하여야 하는 단점이 있으며, 이에 따라 부식과 같은 시편 손상의 위험성도 있다.
Defects inside the specimen can be detected by X-ray or ultrasound. In the case of X-ray inspection, large defects can be detected effectively, but detection is difficult in case of delamination or close defects. In the case of the defect detection method using the high-frequency ultrasonic waves, it is possible to effectively detect the detachment of the joint portion and the defect. However, in the case of ultrasonic inspection, it takes a lot of time to inspect all the areas of the specimen because the scanning inspection must be performed, and it is difficult for the non-expert to perform the inspection. In addition, since the specimen is very thin with a thickness of about several millimeters, high frequency ultrasonic waves of several tens of MHz or more must be used. Therefore, there is a drawback in that it is necessary to perform an inspection in water.
본 발명의 실시예들은 시편 내부의 결함 정보를 추출하는 비접촉식 비파괴 영상 검사 장치를 제공하기 위한 것이다. 또한, 정밀한 결함 검출이 가능하고, 한번에 시편 전체에 대한 결함 영상을 시각적으로 보여주며, 또한 결함 영상을 고속으로 제공할 수 있는 검사 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
Embodiments of the present invention provide a non-contact type non-destructive image inspection apparatus for extracting defect information in a specimen. It is another object of the present invention to provide an inspection apparatus and method capable of precise defect detection, visually showing a defect image for the entire specimen at a time, and providing a defect image at high speed.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 비접촉식 비파괴 결함 영상 검사 장치는, 시편의 일면에 주기적으로 반복되는 일정 형태의 열 강도를 갖는 열에너지를 조사하는 가열부, 상기 시편의 길이 방향에서 윗면과 아랫면에 위치하여 상기 시편의 위쪽 방향과 아래쪽 방향에 대해서 고정하도록 일정한 힘으로 상기 시편을 지지하는 스프링 지지부, 상기 시편에서 상기 열에너지가 가해지는 면과 다른 면에 대한 레이저 간섭영상을 생성하는 레이저 간섭부 및 상기 레이저 간섭부에서 생성된 레이저 간섭영상으로부터 결함 영상을 추출하는 신호처리 기능과 화면보여주기 기능 및 상기 가열부의 제어를 담당하는 제어 및 신호처리부를 포함하여 구성된다.A non-contact type non-destructive defect image inspection apparatus according to embodiments of the present invention includes a heating unit for irradiating heat energy having a predetermined type of heat intensity periodically repeated on one surface of a specimen, A laser interferometer for generating a laser interference image on a surface different from the surface to which the thermal energy is applied in the specimen, and a laser interferometer for generating a laser interference image on the surface of the specimen, A signal processing function for extracting a defective image from the laser interference image generated by the laser interferometer, a screen display function, and a control and signal processing unit for controlling the heating unit.
일 측에 따르면, 상기 가열부는 접촉식 가열장치 또는 비접촉식 가열장치를 포함할 수 있다.According to one aspect, the heating section may include a contact heating device or a non-contact heating device.
일 측에 따르면, 상기 스프링 지지부는 내부에 스프링을 포함하며, 상기 시편의 길이 방향에 대해서 상부 및 하부에 위치하고, 상기 시편이 열에너지에 의해 늘어날 때, 상기 시편이 길이 방향으로 늘어나는 것을 방지하도록 고정할 수 있다.According to one aspect, the spring support comprises a spring inwardly and is located at the top and bottom relative to the longitudinal direction of the specimen, and is fixed to prevent the specimen from stretching in the longitudinal direction when the specimen is stretched by thermal energy .
일 측에 따르면, 상기 레이저 간섭부는, 상기 시편의 변내 변형 혹은 변외 변형 간섭영상을 생성할 수 있는 레이저 스펙클 간섭계, 또는, 상기 시편의 기울기 변형 형상 간섭영상을 얻을 수 있는 레이저 층밀리기 간섭계를 포함하는 레이저 간섭계를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the laser interferometer includes a laser speckle interferometer capable of generating an in-deformation or out-of-variation interference image of the specimen, or a laser layer interferometer capable of obtaining a tilted deformed shape interference image of the specimen A laser interferometer.
일 측에 따르면, 상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고, 상기 컴퓨터는 레이저 간섭영상에 대해 위상이 펼쳐진 위상 영상을 얻으며, 상기 얻어진 위상 영상에 대해서 주파수 변환을 수행하고 주파수 영역에서 대역통과 필터링 및 역주파수 변환을 수행하는 신호처리기능을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고, 상기 컴퓨터는 상기 가열부에 인가되는 입력 신호를 실시간으로 감시하고, 사용자가 선정하는 특정 입력신호 위치에서 기준 레이저 간섭영상을 획득하며, 사용자가 설정하는 입력신호 범위에서 레이저 간섭영상을 획득하고 신호처리하여 결함 영상을 획득한 후에 이를 화면에 보여줄 수 있다. 또는, 상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고, 상기 컴퓨터는 주기적으로 동일한 형태를 반복하는 가열부의 입력신호에서 사용자가 설정한 입력신호 범위에서 획득한 결함 영상을 누적 평균화하여 결과를 화면에 보여주는 기능을 포함할 수 있다.According to one aspect, the control and signal processing section includes a computer, which obtains a phase-expanded phase image for the laser interference image, performs frequency conversion on the obtained phase image, And a signal processing function for performing an inverse frequency conversion. Alternatively, the control and signal processing unit may include a computer, wherein the computer monitors an input signal applied to the heating unit in real time, acquires a reference laser interference image at a specific input signal position selected by a user, A laser interference image is acquired and signal processing is performed in the input signal range to obtain a defective image, and then the defect image can be displayed on the screen. Alternatively, the control and signal processing unit may include a computer, and the computer may include a function of cumulatively averaging the defective images obtained in the input signal range set by the user in an input signal of the heating unit, which periodically repeats the same form, . ≪ / RTI >
또한, 상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고, 상기 컴퓨터는 레이저 간섭영상에 대해 위상이 펼쳐진 위상영상을 획득하며, 획득한 위상영상에 대해 저주파 통과 필터를 실행하여 저주파 영상을 생성한 후에, 생성된 저주파 영상을 상기 획득한 위상영상에서 뺌으로써 결함정보가 강조된 차분 영상을 획득하고, 획득한 차분 영상을 차례로 누적하여 누적 평균화된 영상을 화면에 보여주는 기능을 포함할 수 있다.
Further, the control and signal processing section may include a computer, which obtains a phase-locked phase image with respect to the laser interference image, executes a low-pass filter on the obtained phase image to generate a low-frequency image, A difference image in which the defect information is emphasized by subtracting the obtained low-frequency image from the acquired phase image, and accumulating the obtained difference images in order to show the cumulative averaged image on the screen.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 영상 검사 방식이므로 비전문가도 사용할 수 있으며, 고속 검사가 가능하며, 수중검사가 아니므로 시편 손상 위험이 없으며, 한번에 시편 전체에 대한 내부결함 정보를 영상으로 제공할 수 있다.
As described above, according to the embodiments of the present invention, since it is an image inspection method, it is possible to use a non-expert, and it is possible to perform high-speed inspection, and there is no risk of specimen damage because it is not an underwater inspection. Can be provided as an image.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열에너지와 레이저 간섭계를 이용하여 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 조명을 이용한 열에너지와 스펙클 레이저 간섭계를 이용하여 시편의 내부결함 검출을 위한 변외 변형 형상 측정 기반의 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 조명을 이용한 열에너지와 스펙클 레이저 간섭계를 이용하여 시편의 내부결함 검출을 위한 변내 변형 형상 측정 기반의 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 열전소자(TE-Peltier)를 이용한 열에너지와 층밀리기 레이저 간섭계(shearography)를 이용하여 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 발생장치에 인가되는 입력전압의 신호파형의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열에너지와 레이저 간섭계를 이용하여 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 신호처리 순서도이다.
도 7은 도 6에서 저주파 성분을 제거하여 결함정보를 강조하기 위한 누적평균화 신호처리 순서도로써, 도 6의 a1 부분을 대체한 신호처리 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 성능 실험을 위한 시편의 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 스프링 지지부에 장착된 내부결함이 존재하는 시편에 대해 4번째 한 주기 동안에 위상펼침(phase unwrapping) 영상을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 위상펼침 영상에 대한 도 6의 신호 필터링 후의 도면이다.
도 11은 도 10의 필터링된 위상펼침 영상에서 결함부 영역을 정규화 시킨 도면이다.
도 12는 시편을 지지하는 고정 스프링 지지부의 한쪽인 아래쪽을 스폰지 지지부로 변경 후 입력되는 전압신호의 4번째 한 주기 동안의 위상펼침 영상의 도면이다.
도 13은 도 12의 위상펼침 영상에 대한 신호 필터링 후의 도면이다.
도 14는 도 13의 필터링된 위상펼침 영상에서 결함부 영역을 정규화 시킨 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 스프링 지지부에 장착된 시편에 대해 측정한 위상 영상에서 신호처리 후 결함부 영역을 정규화 시킨 영상들 중에서 사용자가 설정한 구역 내 영상들을 평균화한 평균영상의 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 신호처리 결과로써 결함이 강조된 누적 평균화된 결과영상 도면이다.1 is a view illustrating an internal configuration of a non-contact type image inspection apparatus for detecting an internal defect in a specimen using active thermal energy and a laser interferometer according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an internal configuration of a non-contact type image inspection apparatus based on measurement of an out-of-deformed shape for detecting internal defects of a specimen using thermal energy and speckle laser interferometry using far-field illumination according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating an internal configuration of a non-contact type image inspection apparatus based on an in-deformation shape measurement for detecting internal defects of a specimen using thermal energy and speckle laser interferometer using far-field illumination according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an internal configuration of a non-contact type image inspection apparatus for detecting an internal defect in a specimen using a thermal energy and a layer milling laser interferometer using a contact type thermoelectric transducer (TE-Peltier) according to an embodiment of the present invention. Fig.
5 is a graph of a signal waveform of an input voltage applied to the thermal energy generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a signal processing flowchart of a contactless image inspection apparatus for detecting an internal defect of a specimen using active thermal energy and a laser interferometer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart of a cumulative averaging signal processing process for eliminating low-frequency components and emphasizing defect information in FIG. 6, and is a signal processing flowchart in which a1 portion of FIG. 6 is replaced.
8 is a view of a test specimen for a performance test of a non-contact type image inspection apparatus for detecting an internal defect of a specimen according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a phase unwrapping image for a fourth cycle of a specimen having an internal defect mounted on a fixing spring support according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 10 is a diagram after signal filtering of FIG. 6 for the phase spread image of FIG.
11 is a view normalizing a defect region in the filtered phase-spread image of FIG.
FIG. 12 is a view showing a phase-spread image for a fourth period of a voltage signal inputted after changing the lower part of the fixing spring supporting part supporting the specimen to the sponge supporting part.
FIG. 13 is a diagram after signal filtering for the phase-spread image of FIG. 12; FIG.
14 is a view normalizing a defect region in the filtered phase-spread image of FIG.
FIG. 15 is a graph showing the average image obtained by averaging the in-zone images set by the user among the images obtained by normalizing the defect region after signal processing in the phase image measured on the specimen mounted on the fixing spring support according to the embodiment of the present invention FIG.
FIG. 16 is a cumulative-averaged resultant image in which a defect is emphasized as a signal processing result of FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.
이하, 도 1 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 비접촉식 영상 검사 장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a non-contact image inspection apparatus and method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 16. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열에너지와 레이저 간섭계를 이용하여 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열에너지와 레이저 간섭계를 이용한 비접촉식 영상 검사 장치는, 시편(17)을 정현파와 같이 일정한 형태의 열강도로 주기적으로 시편(17) 뒷면에 가하는 가열부(1)와, 시편(17)의 위쪽과 아래쪽에서 열에 의해 시편(17)이 위쪽과 아래쪽으로 움직이는 움직임을 막는 고정 지지부(4)와, 시편(17) 앞면의 열변형 형태를 레이저 간섭 영상의 형태로 측정하는 레이저 간섭부(2)와, 레이저 간섭영상 신호로부터 신호처리를 수행하여 결함 영상을 획득하고 주변 장치를 제어하는 제어 및 신호처리부(3)로 구성될 수 있다.1 is a view illustrating an internal configuration of a non-contact type image inspection apparatus for detecting an internal defect in a specimen using active thermal energy and a laser interferometer according to an embodiment of the present invention. 1, a non-contact type image inspection apparatus using active thermal energy and a laser interferometer according to an embodiment of the present invention is a device for inspecting a noncontact image using a thermal interferometer such that the
참고적으로, 시편(17)의 '앞면'이라 함은 시편(17)에서 레이저 간섭빔을 이용한 열변형의 측정 대상이 되는 면이고, '뒷면'이라 함은 상기 앞면의 반대쪽 면을 말한다.For reference, the 'front side' of the
가열부(1)는 정현파 형태와 같은 일정한 형태의 열강도를 갖는 주기적으로 반복되는 열에너지를 시편(17)의 뒷면에 가한다. 그러므로 시편(17)은 가해지는 열에너지의 강도에 비례하여 시편(17)이 데워졌다 식혀졌다를 반복한다. 이때 열에너지의 형태와 강도는 제어 및 신호처리부(3) 내부의 컴퓨터(11)에 의해서 제어된다. 컴퓨터(11)는 신호발생기(12)를 제어하여 일정한 형태로 반복하는 주기신호를 결정하고 신호의 전압 값도 제어한다. 신호발생기(12)의 출력신호는 제어드라이버(13)에서 가열부(1)를 제어할 수 있는 강도로 증폭이 되어 가열부(1) 장치를 제어한다.The
가열부(1)에서 발생된 열이 시편(17)을 가열했다 식히기를 반복하면 시편(17)은 상기 시편(17)의 길이 방향과 폭 방향으로 늘어났다 줄어들고를 반복한다. 이때 열에너지가 시편(17) 내부를 전파해 가면서 시편(17) 내부의 결함(18)을 만나면 일부는 재 반사되므로 결함이 있는 시편(17)의 앞면은 시편(17)의 팽창과 수축 정도가 무결함 위치와 다른 크기를 가지게 된다.When the heat generated in the
이때, 시편(17)은 위쪽과 아래쪽에 위치한 고정 지지부(4)에 의해 고정되므로 시편(17)은 열에너지에 의해 길이 방향으로 늘어나는 힘이 시편(17) 내부로 가해지도록 유도된다. 특히, 시편(17) 하부와 상부에 위치한 고정 지지장치(15, 16) 내부의 하부 스프링 지지부(15-1)와 상부 스프링 지지부(16-1)는 하부의 고정 지지기(15-2)와 상부의 고정 지지기(16-2)에 고정되고, 상·하부 방향으로 일정한 힘을 가지고 시편(17)을 지지하므로, 상·하부의 지지장치(15, 16)는 일정한 힘의 강도로 시편(17)의 길이 방향의 팽창을 막아주고, 그 힘이 시편(17) 내부를 향하도록 유도한다. 반면에 상·하부의 고정 지지장치(15, 16)가 시편(17)의 상부와 하부는 고정시키되, 시편(17)의 앞면과 뒷면 방향으로는 자유롭게 움직일 수 있다.At this time, since the
레이저 간섭부(2)의 레이저 간섭계(19)는 시편(17) 앞면의 변형 형상 영상을 레이저 간섭 영상 형태로 획득하며, 획득된 영상은 제어 및 신호처리부(3)의 컴퓨터(11)에서 신호처리 되어 결함 영상이 획득된다.
The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 조명을 이용한 열에너지와 레이저 스펙클 간섭계를 이용하여 시편(17)의 내부결함 검출을 위한 변외 변형 형상 측정 기반의 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.2 shows an internal configuration of a non-contact type image inspection apparatus based on measurement of an out-of-deformed shape for detecting an internal defect in the
제어 및 신호처리부(3) 내부의 컴퓨터(11)는 신호발생기(12)를 제어하여 정현파와 같은 일정한 형태를 갖고 주기적으로 반복하는 신호를 생성한다. 생성된 주기 신호는 열 램프 제어드라이버(13-1)에 의하여 할로겐 램프를 제어할 수 있는 신호로 증폭된다. 증폭된 전기 신호는 가열기(14) 내부의 상부 할로겐 램프(14-1)와 하부 할로겐 램프(14-2)에 가해져서 주기적으로 반복되는 강도를 갖는 열에너지(20)가 발생되고, 발생된 열에너지는 시편(17)을 주기적으로 데우고 식히기를 반복한다.The
가열기(14)에서 발생된 열이 시편(17)을 가열했다 식히기를 반복하면 시편(17)은, 상기 시편(17)의 길이 방향과 폭 방향으로 늘어났다 줄었다를 반복한다. 시편(17)은 위쪽과 아래쪽에 위치한 고정 지지장치(15, 16)에 의해 고정되므로 시편(17)은 열에너지에 의해 길이 방향으로 늘어나는 게 막히므로 그 힘이 시편(17) 내부로 가해진다. 특히, 시편(17) 하부와 상부에 위치한 고정 지지장치(15, 16)의 내부의 하부 스프링 지지부(15-1)와 상부 스프링 지지부(16-1)는 하부의 고정 지지기(15-2)와 상부의 고정 지지기(16-2)기에 고정되어 있고 상·하부 방향으로 일정한 힘으로 시편(17)을 지지하므로, 상·하부의 지지장치(15, 16)는 일정한 힘의 강도로 시편(17)의 길이 방향의 팽창을 막아주고 일정한 힘이 시편(17) 내부를 향하도록 유도한다. 반면, 상·하부의 고정 지지장치(15, 16)는 시편(17)의 앞면과 뒷면 방향으로는 자유롭게 움직일 수 있다.When the heat generated in the
레이저 간섭부(2)의 한 구성인 레이저 스펙클 간섭계(2-1)는 시편(17) 앞면의 수직 방향의 변형형상 영상을 레이저 간섭 영상 형태로 획득하며, 획득된 영상은 제어 및 신호처리부(3)의 컴퓨터(11)에 신호처리 되어 결함 영상이 획득된다.The laser speckle interferometer 2-1, which is a component of the
레이저 스펙클 간섭계(2-1)는 빔 분할기(22)에서 반사되는 측정용 레이저(21) 빔의 일부를 거울(27)과 빔확산 광학계(28)와 거울(29) 및 빔축소 광학계(30)를 통과한 빔이 빔 분할기(31)에서 반사되어 카메라(32)에 입사되어 기준빔으로 사용된다. 빔 분할기(22)에서 통과된 측정용 레이저(21) 빔의 일부는 거울(23, 25)에서 반사된 후에 빔확산 광학계(26)를 거친 후에 시편(17) 앞면에 조사된다. 조사된 레이저 빔 영상은 빔 분할기(31)를 통과하여 카메라(32)에 측정빔으로 입사된다. 카메라(32)에 맺히는 영상은 기준빔과 측정빔이 간섭된 영상으로 촬상되며, 촬상된 영상은 시편(17)의 앞면 표면에 수직으로 변형되는 변형형상 정보를 담고 있다. 촬상된 영상은 컴퓨터(11)에 의하여 신호처리된 후에 결함 영상이 추출된다.The laser speckle interferometer 2-1 converts a part of the beam of the
하나의 레이저 간섭 위상 영상을 얻기 위하여 레이저 스펙클 간섭계(2-1)는 위상 이동된 여러 영상을 얻을 수 있다. 컴퓨터(11)에 의해 제어되는 피에조 센서 드라이버(24)에 부착된 피에조 센서(33)를 제어하여 거울(25)을 움직임으로써 레이저 빔의 위상 이동을 이용하여 위상 이동된 여러 간섭 영상을 얻을 수 있다. 예를 들어, 4 버킷(4-bucket) 위상 이동방식으로 레이저 간섭영상을 획득하였다면, 고속으로 4개의 위상 이동(0°, 90°, 180°, 270°)된 간섭영상이 획득되고, 이는 하기의 수학식 1 내지 4에 의해 표현될 수 있다.
In order to obtain one laser interferometric phase image, the laser speckle interferometer (2-1) can obtain various phase shifted images. A plurality of phase shifted interference images can be obtained by using the phase shift of the laser beam by controlling the
여기서, 수학식 1 내지 4에서, D는 영상의 직류 성분이고, Iac는 (x, y) 위치별 밝기 강도이며, φ는 측정하고자 하는 위상성분이다.Here, in Equations (1) to (4), D is a direct current component of an image, Iac is a brightness intensity of each (x, y) position, and? Is a phase component to be measured.
이들로부터 얻어지는 래핑 위상맵 영상은 하기의 수학식 5에 의해서 얻어진다.
A lapping phase map image obtained from these is obtained by the following equation (5).
래핑 위상맵 영상 Φ(x, y)는 위상펼침(phase unwrapping)(참고: "2D phase unwrapping", D. C. Ghiglia and M. D. Pritt, A Willey-Interscience Publication, 1998)을 실행하여 변이 위상맵 영상을 획득한다. 결함 위상 영상은 기준 변이 위상맵 영상에서 현재 변이 위상맵 영상을 뺌으로써 구해진다.The lapped phase map image Φ (x, y) is obtained by performing phase unwrapping ("2D phase unwrapping", DC Ghiglia and MD Pritt, A Willey-Interscience Publication, 1998) . The defect phase image is obtained by subtracting the current mutation phase map image from the reference mutation phase map image.
도 2에 도시한 레이저 스펙클 간섭계(2-1)는 간섭계 내부에서 생성되는 기준빔과 시편(17)의 표면에서 오는 측정빔을 서로 평행하게 구성하여 변외 변형 형상을 측정하도록 구성하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 변내 변형 형상을 측정하는 레이저 스펙클 간섭계(2-1)도 포함할 수 있다.The laser speckle interferometer 2-1 shown in Fig. 2 is configured to measure the out-of-deformed shape by constructing a reference beam generated inside the interferometer and a measurement beam coming from the surface of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 조명을 이용한 열에너지와 레이저 스펙클 간섭계(2-1)를 이용하여 시편(17)의 내부결함 검출을 위한 변내 변형 형상 측정 기반의 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시한 실시예는 도 2에 도시한 실시예와 레이저 간섭계를 제외하고 다른 구성요소는 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다. 도 3의 레이저 간섭계는, 도 2의 레이저 간섭계에서 기준빔을 제거하고 대신에 빔분할기(22)에서 반사된 신호를 거울(27, 29)을 거쳐 빔확산 광학계(26-1)을 거쳐서 기존 상부의 측정빔과는 일정한 각도에서 새로운 측정빔을 시편(17) 표면에 조사하여 두 측정빔의 간섭영상이 카메라에 획득되게 함으로써 측정영상의 면내 변형형상 정보를 측정한다.3 is a schematic diagram of a non-contact type image inspection apparatus based on an in-deformation shape measurement for detecting an internal defect in a
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 열전소자(TE-Peltier)를 이용한 열에너지와 층밀리기 레이저 간섭계(shearography)를 이용하여 시편(17)의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다FIG. 4 is a schematic diagram showing the internal structure of a non-contact type image inspection apparatus for detecting an internal defect of a
도 4를 참조하면, 제어 및 신호처리부(3) 내부의 컴퓨터(11)는 신호발생기(12)를 제어하여 정현파와 같은 일정한 형태를 갖고 주기적으로 반복하는 신호를 생성한다. 생성된 주기 신호는 열전소자 제어드라이버(13-2)에 의하여 냉각판(14-3)에 부착된 열전소자(14-4)를 제어할 수 있는 신호로 증폭된다. 증폭된 전기 신호는 가열부(1)인 가열기(14)의 냉각판(14-3)에 부착된 열전소자(14-4)에 가해져서 주기적으로 반복되는 강도를 갖는 열에너지가 발생되고, 발생된 열에너지는 시편(17)을 주기적으로 데우기와 식히기를 반복한다. 이때 시편(17)과 열전소자는 접촉식으로 부착될 수도 있고, 방열 그리스(thermal grease)와 같이 열전달을 고르게 하는 중간매체를 사이에 두고 접촉될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
가열기(14)에서 발생된 열이 시편(17)을 가열했다 식히기를 반복하면 시편(17)은 상기 시편(17)의 길이 방향과 폭 방향으로 늘어났다 줄었다를 반복한다. 시편(17)은 위쪽과 아래쪽에 위치한 고정 지지장치(15, 16)에 의해 고정되므로 시편(17)은 열에너지에 의해 길이 방향으로 늘어나는 게 막히게 됨으로써 그 힘이 시편(17) 내부로 가해지게 유도된다. 특히, 시편(17) 하부와 상부에 위치한 고정 지지부(15, 16) 내부의 하부 스프링 지지부(15-1)와 상부 스프링 지지부(16-1)는 하부의 고정 지지기(15-2)와 상부의 고정 지지기(16-2)기에 고정되어 있고 상·하부 방향으로 일정한 힘을 가지고 시편(17)을 지지하므로, 상·하부의 지지 장치(15, 16)는 일정한 힘의 강도로 시편(17)의 길이 방향의 팽창을 막아주고 일정한 힘이 시편(17)내부를 향하도록 유도한다. 반면에 상·하부의 고정 지지장치(15, 16)는 시편(17)의 앞면과 뒷면 방향으로는 자유롭게 움직이도록 한다.When the heat generated in the
레이저 간섭부(2)의 한 구성인 레이저 층밀리기 간섭계(2-2)는 시편(17) 앞면의 기울기 변형형상 영상을 레이저 간섭 영상 형태로 획득하며, 획득된 영상은 제어 및 신호처리부(3)의 컴퓨터(11)에 신호처리 되어 결함 영상이 획득된다.The laser interferometer 2-2, which is a component of the
레이저 층밀리기 간섭계(2-2)는 측정용 레이저(21)의 레이저 빔을 빔강도 조절기(41)와 빔확산 광학계(26)를 거쳐서 확산된 빔을 시편(17) 앞면에 조사한다. 조사된 시편(17) 앞면의 영상은 빔분할기(42)를 거쳐서 투과된 빔과 반사된 빔으로 분할된다. 빔분할기(42)에서 투과된 빔은 일정각도 θ로 기울어진 거울(43)에 반사되고 다시 빔 분할기(42)에서 반사되어 카메라(32)로 입사되는 입사빔 1이 되고, 반사된 빔은 피에조 센서(45)에 의해 위상 이동이 가능한 거울(44)에서 반사된 후에 빔분할기(42)를 투과하여 카메라에 입사하는 입사빔 2가 되어, 카메라에는 입사빔 1과 입사빔 2의 간섭신호가 촬상된다. 카메라에 촬상되는 간섭영상은 시편(17)의 앞면의 기울기 변형 영상정보를 담고 있다. 카메라에 촬상된 간섭 영상은 컴퓨터(11)에 의하여 신호처리된 후에 결함 영상이 추출된다.The laser layer milling interferometer 2-2 irradiates the laser beam of the measuring
하나의 레이저 간섭 위상 영상을 얻기 위하여 레이저 층밀리기 간섭계(2-2)는 위상 이동된 여러 영상을 얻을 수 있다. 컴퓨터(11)에 의해 제어되는 피에조 센서 드라이버(24)에 부착된 피에조 센서(45)를 제어하여 거울(44)을 움직임으로써 레이저 빔의 위상 이동을 이용하여 위상 이동된 여러 간섭 영상을 얻을 수 있다. 위상 이동된 간섭영상으로부터 위상 영상을 얻는 방법은 도 2의 레이저 스펙클 간섭계(2-1)의 원리와 동일하다. 다만 층밀리기 간섭계는 얻어지는 영상이 기울기 영상이므로 차후에 적분과정만이 추가될 뿐이다.In order to obtain one laser interferometric phase image, the laser interferometer 2-2 can obtain various phase shifted images. A plurality of phase shifted interference images can be obtained by using the phase shift of the laser beam by controlling the
여기서, 도 2와 도 3의 가열 장치인 열램프 제어드라이버(13-1)와 상·하부의 할로겐 램프(14-1, 14-2)는 도 4의 가열 장치인 열전소자 제어드라이버(13-2)와 냉각판(14-3) 및 열전소자(14-4)로 대체될 수 있다. 마찬가지로 도 4의 가열장치인 열전소자 제어드라이버(13-2)와 냉각판(14-3) 및 열전소자(14-4)는 도 2와 도 3의 가열 장치인 열램프 제어드라이버(13-1)와 상·하부의 할로겐 램프(14-1, 14-2)로 대체될 수 있다.
Here, the heat lamp control driver 13-1 and the halogen lamps 14-1 and 14-2, which are the heating apparatuses of FIGS. 2 and 3, are connected to the thermoelectric-element control driver 13- 2, the cooling plate 14-3 and the thermoelectric element 14-4. Similarly, the thermoelectric element control driver 13-2, the cooling plate 14-3, and the thermoelectric element 14-4, which are the heating apparatus of FIG. 4, are the same as the heating lamp control driver 13-1 And the upper and lower halogen lamps 14-1 and 14-2.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 발생장치에 인가되는 입력전압의 신호파형의 일 예를 보여주는 그래프이다. 도 5에 도시한 바와 같이 정현파 형태의 열 강도로 시편(17)을 가열하였을 경우, 특정 위치에서 결함 정보가 효과적으로 검출될 수 있다. 그러므로 본 발명에서 결함 정보가 효과적으로 검출되는 특정 구간의 영상을 화면에 보여주기를 함으로써 사용자가 결함을 실시간으로 관측할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 10초 주기로 반복되는 정현파 열강도 신호에서 기준 영상을 (0) 위치에서 잡을 경우, 입력 전압이 V1과 V2사이 위치에서 결함 영상이 효과적으로 관찰된다. 그러므로 사용자는 V1과 V2사이에서 측정되는 영상을 화면에 보여주기 함으로써 사용자가 검사과정에서 결함 영상을 눈으로 확인할 수 있도록 한다.
FIG. 5 is a graph showing an example of a signal waveform of an input voltage applied to a thermal energy generating apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. As shown in Fig. 5, when the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열에너지와 레이저 간섭계를 이용하여 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 신호처리 순서도이다.6 is a signal processing flowchart of a contactless image inspection apparatus for detecting an internal defect of a specimen using active thermal energy and a laser interferometer according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 컴퓨터(11)는 가열기(14)에 입력되는 전압을 A/D변환기를 사용하여 실시간으로 감시할 수 있다(S1). 그리고 입력전압이 설정 전압 값이 되면(S2), 사용자는 특정 설정위치에서 기준 프린지 간섭영상을 획득할 수 있다(S3). 획득된 기준 프린지 간섭영상으로부터 수학식 5를 사용하여 기준 위상맵을 획득하고(S4), 위상맵을 펼침으로써 펼쳐진 기준 위상 영상을 획득할 수 있다. 상세하게는, 컴퓨터(11)는 기준 위상맵이 획득되면(S4), 프린지 영상획득 및 입력전압을 획득하고(S5), 고속으로 연속적이고 반복적으로 새로운 위상맵을 얻어서 기준 위상맵을 뺌으로써 차분 위상맵을 획득한다(S6). 얻어진 차분 위상맵은 위상펼침을 실행하여 펼쳐진 위상맵을 획득할 수 있다(S7). 다음으로, 펼쳐진 위상맵은 신호 필터링을 거쳐서 결함 영상이 획득된다(S8). 현재의 결함 영상이 사용자가 설정한 결함보여주기 설정 내의 구역이면(열강도 제어용으로 입력되는 전압이 보여주기 설정값 이내 구역이면)(S9), 화면보여주기를 수행한다(S10).Referring to FIG. 6, the
컴퓨터(11)는 이와 같은 신호처리 과정을 반복함으로써 결함 영상 정보를 효과적으로 추출할 수 있다.The
신호 필터링 과정(S8)은 도 6에 도시한 바와 같이 위상이 펼쳐진 위상 영상에 대하여 주파수 변환(예를 들어, 푸리에 변환(Fourier transform))을 수행한 다음에(S81), 주파수 영역에서 대역통과 필터링을 수행한다(S82). 주파수 영역에서 적용되는 대역통과 필터는 결함정보 부분을 강조하여 추출하기 위한 필터로써 사용자가 설정하는 하단부 주파수 f1과 상단부 주파수 f2 사이의 주파수 성분만을 통과 시키는 필터이다. 대역통과 필터링 된 신호는 역주파수 변환(inverse-Fourier transform) 후(S83), 저주파통과 필터링(smoothing filtering)이 적용된다(S84). 저주파통과 필터는 평균화(smoothing) 필터 혹은 메디안(median) 필터로 수행할 수 있다. 주파수 영역에서 사용되는 대역통과 필터는 결함 정보는 보존하면서 시편(17)의 전체적인 변형정보를 제거하는 효과가 있다. 그리고 시간영역에서 사용되는 저주파통과 필터는 임펄스 패턴의 스파이크(spike) 노이즈와 같은 스펙클 간섭에서 자주 발생할 수 있는 노이즈 제거 기능을 수행한다.The signal filtering process S8 is performed by performing a frequency transformation (for example, a Fourier transform) on the phase-expanded phase image as shown in FIG. 6 (S81) (S82). The bandpass filter applied in the frequency domain is a filter for emphasizing and extracting a defect information part and passing only the frequency component between the lower end frequency f1 and the upper end frequency f2 set by the user. The band-pass filtered signal is subjected to inverse-Fourier transform (S83), and low-pass filtering is applied (S84). The low pass filter can be performed with a smoothing filter or a median filter. The bandpass filter used in the frequency domain has the effect of eliminating the entire deformation information of the
도 7은 도 6의 a1 부분을 대체하는 신호처리 순서도로써, 위상이 펼쳐진 위상영상에서 저주파 성분만을 제거하는 방법으로 결함영상을 추출하여 매 측정 시 마다 차례로 한번씩 누적함으로써 시편내부의 결함영상을 추출하는 신호처리 순서도이다.FIG. 7 is a signal processing flowchart for replacing the portion a1 in FIG. 6, in which a defective image is extracted by removing only low-frequency components from a phase-expanded phase image, Fig.
구체적으로, 컴퓨터(11)는 도 6의 위상펼침 영상(S7)에 대해 원본영상 Oi 를 복사한다(S91). 그리고 위상펼침 영상(S7)에 대해 스무딩 필터(smoothing filter)와 같은 저주파통과 필터를 적용하여 저주파 영상 Li를 생성한다(S92). 그리고 나서 원본영상 Oi에서 저주파 영상 Li를 뺌으로써 차분영상 Di(여기서 Di= Oi-Li)를 생성한 다음에(S93), 이를 누적버퍼에 누적시켜 누적평균화된 영상을 생성한다(S94). 매 측정 시 마다 컴퓨터(11)는 차례로 한번씩 누적평균화된 영상을 생성하고 정규화된 누적영상을 화면에 보여줌으로써 사용자가 눈으로 결함영상을 인식하게 한다(S95).
Specifically, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치의 성능 실험을 위하여 제작한 시편(17)의 도면이다. 시편(17)은 금속 플레이트 3장을 에폭시 금속 접착제를 사용하여 부착시켜 형성한다. 도면 상에서 맨 뒤쪽 판은 알루미늄 판으로 크기는100㎜×33㎜×0.5㎜이다. 중앙부 판은 텅스텐 판으로 크기는 100㎜×33㎜×1.0㎜이다. 앞쪽 판은 알루미늄 판으로 크기는100㎜×33㎜×0.5㎜이다. 중앙부 판과 앞쪽 판 사이에는 박리(delamination) 결함을 생성하기 위하여, 도면 상에서 두 개의 점선 사각형으로 도시한 바와 같이 모서리가 둥근 사각형 모양이고 5㎜×5㎜ 크기와 3㎜×3㎜ 크기로 접착제를 칠하지 않았다.
FIG. 8 is a view of a
도 9는 본 발명의 일 실시예인 도 2에 따른 고정 스프링 지지부(15-1, 16-1)에 장착된 내부결함 시편(17)에 대해 4번째 한 주기 동안에 위상펼침 영상의 도면이고, 도 10 은 도 9의 위상펼침 영상에 대해서 도 6의 신호 필터링 후의 도면이고, 도 11은 도 10의 위상펼침 영상에서 결함부 영역을 정규화 시킨 영상이다. 그리고 도 12는 도 2에서 내부결함 시편(17)을 지지하는 고정 스프링 지지부(15-1, 16-1)의 한쪽인 아래쪽을 부드러운 스폰지 지지부로 변경 후에 입력되는 전압신호의 4번째 한 주기 동안의 위상펼침 영상의 도면이고, 도 13 은 도 12의 위상펼침 영상에 대한 신호 필터링 후의 영상 도면이고, 도 14는 도 13의 위상펼침 영상에서 결함부 영역을 정규화 시킨 영상 도면이다. 이때 기준영상은 도 4의 (0) 부분에서 획득하였다.FIG. 9 is a view of a phase-spread image during a fourth cycle with respect to the
도 9 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 결함 영상은 일정 주기의 특정 부분에서 주로 관측되었다. 예를 들어, 입력 전압의 최소값 위치에서 기준 값을 획득하면 입력전압의 최소값 위치에서 우수한 결함 정보를 제공하고, 만약 입력전압의 최대값 위치에서 결함 정보를 획득하면 최대값 위치 부근에서 우수한 결함 정보를 제공함을 알 수 있다. 또한 도 9 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 일정한 힘으로 길이 방향의 변형을 막아주는 지지부(4)는 우수한 결함 정보를 효과적으로 제공함을 알 수 있다.As shown in Figs. 9 to 14, the defective image is mainly observed at a specific portion of a certain period. For example, obtaining the reference value at the minimum value position of the input voltage provides excellent defect information at the minimum value position of the input voltage, and if the defect information is obtained at the maximum value position of the input voltage, . As shown in FIGS. 9 to 14, it can be seen that the
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 스프링 지지부에 장착된 시편(17)에 대해 측정한 위상 영상에서 신호처리 후 결함부 영역을 정규화 시킨 영상들 중에서 사용자가 설정한 구역 내 영상들을 평균화한 평균영상의 도면이다. 그리고 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 신호처리 결과로써, 가열기의 1주기 동안에 획득한 위상영상들에 대해 도 7의 신호처리를 적용하여 추출한 결함이 강조된 영상들을 누적 평균화 한 다음 이를 정규화 하여 보여준 결함이 강조된 누적영상 도면이다. 도 15와 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 비접촉식 비파괴 영상 검사 방법에 따르면, 결함 정보를 효과적으로 보여줄 수 있음을 알 수 있다.
FIG. 15 is a graph illustrating a result obtained by normalizing the in-zone images set by the user among the images obtained by normalizing the defect region after signal processing in the phase image measured with respect to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스프링 지지부(15-1, 16-1)는 열에너지에 의해 변형되는 판상 시편(17)의 변형량이 시편(17) 내부로 가해지도록 유도하고, 특히, 결함부(18)에서 스트레인 분포를 강하게 함으로서 결함 검사과정에서 검출 분해능이 향상된 내부결함 영상을 더욱 선명히 제공한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열을 가해주는 가열주기 중에서 일정영역 부분 시간 동안의 데이터만을 결함 추출 정보로 활용함으로써 검사 과정에서 결함 영상을 실시간으로 화면에 보여줄 수 있어서 사용자는 눈으로 결함 영상을 확인할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수 영역에서 동작되는 대역통과 필터는 시편(17)의 변형 정보 속에 포함되어 있는 결함 정보 영상을 효과적으로 추출함으로써 결함의 검출 효율성을 높이고, 이 기능은 고속 실시간 신호처리가 가능하여 결함 영상의 실시간 보여주기 기능도 가능하게 한다.According to an embodiment of the present invention, the spring support portions 15-1 and 16-1 guide the deformation amount of the plate-
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위상영상에서 저주파 성분만을 제거한 후에 이를 누적하여 누적평균화한 영상은 결함영상 정보를 효과적으로 제공한다.Also, according to an embodiment of the present invention, an image obtained by removing only low-frequency components from a phase image and accumulating and cumulatively averaging the low-frequency components is effectively provided with defective image information.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention belongs. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, are included in the scope of the present invention.
1: 가열부
2: 레이저 간섭부
2-1: 레이저 스펙클 간섭계
2-2: 레이저 층밀리기 간섭계
3: 제어 및 신호처리부
4: 지지부
11: 컴퓨터
12: 신호발생기
13: 제어드라이버
14: 가열기
13-1: 열램프 제어드라이버
13-2: 열전소자 제어드라이버
14-1: 상부 열발생 램프
14-2: 하부 열발생 램프
14-3: 냉각판
14-4: 열전소자
15: 하부 지지장치
15-1: 하부 스프링 지지부
15-2: 하부 고정 지지기
16: 상부 지지장치
16-1: 상부 스프링 지지부
16-2: 상부 고정 지지기
17: 시편
18: 내부결함
19: 레이저 간섭계
20: 열에너지
21: 측정용 레이저
22, 31: 빔 분할기
23, 25, 27, 29: 거울
24: 피에조 센서 드라이버
26, 28: 빔확산 광학계
30: 빔축소 광학계
26-1: 빔확산 광학계
32: 카메라
33, 45: 피에조 센서
41: 빔강도조절기
42: 빔분할기
43, 44: 거울1: heating section
2: Laser interferometer
2-1: Laser speckle interferometer
2-2: Laser layer milling interferometer
3: Control and signal processing section
4: Support
11: Computer
12: Signal generator
13: Control Driver
14: heater
13-1: Thermal lamp control driver
13-2: Thermoelectric device control driver
14-1: Top heat generating lamp
14-2: Lower heat generating lamp
14-3: Cooling plate
14-4: Thermoelectric element
15: Lower support device
15-1: Lower spring support
15-2: Lower fixed support
16: upper support device
16-1: Upper spring support
16-2: Upper Fixing Supporting Machine
17: The Psalms
18: Internal defect
19: Laser interferometer
20: Thermal energy
21: Measurement laser
22, 31: beam splitter
23, 25, 27, 29: mirror
24: Piezo sensor driver
26, 28: beam spreading optical system
30: Beam reduction optical system
26-1: beam diffusion optical system
32: Camera
33, 45: Piezo sensor
41: beam intensity controller
42: beam splitter
43, 44: mirror
Claims (8)
상기 시편의 길이 방향에서 윗면과 아랫면에 위치하여 상기 시편의 위쪽 방향과 아래쪽 방향에 대해서 고정하도록 일정한 힘으로 상기 시편을 지지하여 상기 시편이 열에너지에 의해 늘어날 때, 상기 시편이 길이 방향으로 늘어나는 것을 방지하도록 고정하고 내부에 스프링을 포함하는 스프링 지지부;
상기 시편에서 상기 열에너지가 가해지는 면과 다른 면에 대해서 레이저 간섭영상을 생성하는 레이저 간섭부; 및
상기 레이저 간섭부에서 생성된 레이저 간섭영상으로부터 결함형상인 위상 영상을 추출하는 신호처리 기능과 화면보여주기 기능 및 상기 가열부의 제어를 담당하는 제어 및 신호처리부;
를 포함하는 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치.
A heating unit for irradiating thermal energy on one surface of the specimen in the form of a sinusoidal wave periodically repeating the intensity of the thermal intensity in a predetermined form;
The test piece is held on the upper and lower surfaces in the longitudinal direction of the test piece to support the test piece with a predetermined force so as to be fixed with respect to the upward and downward directions of the test piece to prevent the test piece from being stretched in the longitudinal direction when the test piece is stretched by thermal energy. A spring support which is fixed to the base and includes a spring therein;
A laser interferometer for generating a laser interference image on a surface different from a surface to which the thermal energy is applied in the specimen; And
A signal processing function for extracting a phase image, which is a defect shape, from a laser interference image generated by the laser interfering unit, a screen displaying function, and a control and signal processing unit for controlling the heating unit;
For detecting an internal defect of a specimen.
상기 가열부는 접촉식 가열장치 또는 비접촉식 가열장치를 포함하는 비접촉식 영상 검사 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the heating unit includes a contact type heating device or a non-contact type heating device.
상기 레이저 간섭부는,
상기 시편의 변내 변형 혹은 변외 변형 간섭영상을 생성할 수 있는 레이저 스펙클 간섭계, 또는, 상기 시편의 기울기 변형 형상 간섭영상을 얻을 수 있는 레이저 층밀리기 간섭계를 포함하는 레이저 간섭계를 포함하는 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the laser interferometer comprises:
A laser interferometer capable of generating an in-deformation or out-of-plane interference image of the specimen, or a laser interferometer capable of obtaining a tilted deformation interfering image of the specimen, A contactless image inspection device for detection.
상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고,
상기 컴퓨터는 레이저 간섭영상에 대해 위상이 펼쳐진 위상 영상을 얻으며, 상기 얻어진 위상 영상에 대해서 주파수 변환을 수행하고 주파수 영역에서 대역통과 필터링 및 역주파수 변환을 수행하는 신호처리기능을 포함하는 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control and signal processing section comprises a computer,
Wherein the computer includes a signal processing function for obtaining a phase-expanded phase image with respect to the laser interference image, performing a frequency transformation on the obtained phase image, and performing band-pass filtering and inverse frequency transformation on the frequency domain, A contactless image inspection device for detection.
상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고,
상기 컴퓨터는 상기 가열부에 인가되는 입력 신호를 실시간으로 감시하고, 사용자가 선정하는 특정 입력신호 위치에서 기준 레이저 간섭영상을 획득하며, 사용자가 설정하는 입력신호 범위에서 레이저 간섭영상을 획득하고 신호처리하여 결함 영상을 획득한 후에 이를 화면에 보여주는 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control and signal processing section comprises a computer,
The computer monitors the input signal applied to the heating unit in real time, acquires a reference laser interference image at a specific input signal position selected by the user, acquires a laser interference image in an input signal range set by the user, And then displaying the defect image on the screen after the defect image is acquired.
상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고,
상기 컴퓨터는 주기적으로 동일한 형태를 반복하는 가열부의 입력신호에서 사용자가 설정한 입력신호 범위에서 획득한 결함 위상 영상을 누적 평균화하여 결과를 화면에 보여주는 기능을 포함하는 시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control and signal processing section comprises a computer,
The computer periodically cumulatively averages the defective phase images acquired in the input signal range set by the user in the input signal of the heating unit repeating the same form and displays the result on the screen, the non-contact type image Inspection device.
상기 제어 및 신호처리부는 컴퓨터를 포함하고,
상기 컴퓨터는 레이저 간섭영상으로부터 시편의 변형 위상 영상을 획득하고, 획득한 변형영상에 대해 저주파 성분을 제거한 다음에 이를 매 측정시 마다 차례로 누적하여 누적평균화 영상을 생성함으로써 결함정보 부분이 강조된 영상을 보여주는 기능을 포함하는
시편의 내부결함 검출을 위한 비접촉식 영상 검사 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control and signal processing section comprises a computer,
The computer obtains a deformed phase image of the specimen from the laser interference image, removes the low frequency component from the obtained deformed image, and accumulates the degenerated phase image sequentially after every measurement to generate a cumulative averaged image. Function
A contactless image inspection system for detecting internal defects of a specimen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120098336A KR101429348B1 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Nondestructive noncontact visual inspection apparatus and method for the internal crack detection of a specimen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120098336A KR101429348B1 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Nondestructive noncontact visual inspection apparatus and method for the internal crack detection of a specimen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140032075A KR20140032075A (en) | 2014-03-14 |
KR101429348B1 true KR101429348B1 (en) | 2014-08-13 |
Family
ID=50643790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120098336A KR101429348B1 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Nondestructive noncontact visual inspection apparatus and method for the internal crack detection of a specimen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101429348B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200017066A (en) | 2018-08-08 | 2020-02-18 | 전북대학교산학협력단 | Device for flaw visualization of the 3d structures based on fully non-contact laser ultrasonic wave imaging process and the method for the same |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6618354B2 (en) * | 2015-12-28 | 2019-12-11 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Defect inspection method and defect inspection apparatus |
KR20200140591A (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-16 | 코닝 인코포레이티드 | System and method for detecting defects in a substrate |
CN114637277B (en) * | 2022-05-20 | 2022-08-02 | 中国飞机强度研究所 | All-range heat flux density measurement and control system and measurement and control method for aerospace plane test experiment |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5871434A (en) * | 1981-10-26 | 1983-04-28 | Ricoh Co Ltd | Rubber material fatigue test apparatus |
JP2005024556A (en) | 2003-06-30 | 2005-01-27 | General Electric Co <Ge> | Method of determining depth of defects |
JP2007139653A (en) | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Hitachi Ltd | Non-contact type flaw detection device and non-contact type flaw detection method |
KR20110118474A (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-31 | 국방과학연구소 | Non-destructive testing apparatus to inspect the quality of pellet for thermal battery |
-
2012
- 2012-09-05 KR KR1020120098336A patent/KR101429348B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5871434A (en) * | 1981-10-26 | 1983-04-28 | Ricoh Co Ltd | Rubber material fatigue test apparatus |
JP2005024556A (en) | 2003-06-30 | 2005-01-27 | General Electric Co <Ge> | Method of determining depth of defects |
JP2007139653A (en) | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Hitachi Ltd | Non-contact type flaw detection device and non-contact type flaw detection method |
KR20110118474A (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-31 | 국방과학연구소 | Non-destructive testing apparatus to inspect the quality of pellet for thermal battery |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200017066A (en) | 2018-08-08 | 2020-02-18 | 전북대학교산학협력단 | Device for flaw visualization of the 3d structures based on fully non-contact laser ultrasonic wave imaging process and the method for the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140032075A (en) | 2014-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7965394B2 (en) | Method and apparatus for identifying dynamic characteristics of a vibratory object | |
KR101380491B1 (en) | Non-destructive inspection using laser-ultrasound and infrared thermography | |
Zvietcovich et al. | Comparative study of shear wave-based elastography techniques in optical coherence tomography | |
KR101429348B1 (en) | Nondestructive noncontact visual inspection apparatus and method for the internal crack detection of a specimen | |
KR20090096474A (en) | Improved laser-ultrasound inspection using infrared thermography | |
US11692810B2 (en) | Photoacoustic excitation sensing enhanced by cross-correlated unfocused speckle images | |
JP2011257163A (en) | Laser ultrasonic inspection method and laser ultrasonic inspection device | |
US11187648B2 (en) | Two-stage photo-acoustic excitation sensing systems and methods | |
CN107219379B (en) | Multi-frequency scanning probe acoustic microscope system and implementation method thereof | |
US8035820B2 (en) | Method and apparatus for resonant frequency identification through out-of-plane displacement detection | |
KR101057586B1 (en) | Apparatus for imaging anomalous ultrasonic wave propagation | |
JP2018009849A (en) | Inspection system and inspection method | |
TWM447494U (en) | Device for simultaneously measuring thermal expansion coefficient and biaxial modulus of thin film | |
US20230062821A1 (en) | Defect inspection device and defect inspection method | |
KR101312321B1 (en) | Nondestructive crack detecting apparatus for a nuclear fuel plate | |
Park et al. | Visualization of Internal Defects in Plate-Type Nuclear Fuel by Using Noncontact Optical Interferometry | |
Pavel et al. | Comparison of digital holographic method for very small amplitudes measurement with single point laser interferometer and laser doppler vibrometer | |
TWI402478B (en) | Microscope measurement system using phase mask and method thereof | |
Le Houëdec et al. | Microscopic thermal characterization at temperatures up to 1000∘ C by photoreflectance microscopy | |
Pickering et al. | Comparison of the defect detection capabilities of flash thermography and vibration excitation shearography | |
Park et al. | A preliminary study on noncontact imaging inspection for internal defects of plate-type nuclear fuel by using an active laser interferometer | |
TW201344147A (en) | An image processing system and a method thereof | |
Hu et al. | Defect information detection of a spare part by using a dual-frequency line-scan method | |
Lu et al. | Real-time portable phase-stepping shearography system for NDE | |
JP5307683B2 (en) | Semiconductor inspection equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |