KR101630408B1 - 스캐닝 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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KR101630408B1
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최원선
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Abstract

본 발명은 스캐닝 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 스캐닝 시스템은, 스캐닝 대상체의 전자파를 검출하는 프로브, 스캐닝 대상체를 촬영하는 영상 카메라, 상기 스캐닝 대상체의 온도를 검출하는 열화상 카메라를 포함하는 스캐너; 프로브에서 검출된 전자파를 분석하는 신호 분석기; 열화상 카메라에서 검출된 온도값과, 신호 분석기에서 분석된 전자파 레벨을 각각 이미지화하는 이미지 생성기; 이미지 생성기에서 생성된 온도값 및 전자파 레벨의 이미지와, 영상 카메라에서 촬영된 스캐닝 대상체의 이미지를 함께 표시하는 콘트롤러;를 포함할 수 있다. 이에 의해, 보다 직관적으로 각 스캔 지점에서의 전자파와 온도를 파악할 수 있으며, 각 스캔 지점에서 전자파와 온도값의 관계가 정상적인지 비정상적인지를 파악할 수 있다.

Description

스캐닝 시스템 및 그 방법{SCANNING SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 스캐닝 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스캐닝 대상체로부터 감지된 전자파와 온도를 이용하여 3차원 전자파 이미지와 3차원 온도 이미지를 생성하고, 각 스캔 지점에서의 전자파 레벨과 온도값 간의 관계를 분석함으로써, 스캐닝 대상체의 전자파 및 온도 분포를 용이하게 판단 및 비교 분석할 수 있는 스캐닝 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
전자 부품, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 전자 장치 등에서는 여러 요인에 의해 전자파 등의 신호가 발생하는데, 이러한 신호는 사람에 유해하거나 주변 회로에 문제를 발생시킬 수 있다.
따라서, 전자 부품, 인쇄회로기판, 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 얼마나 발생하는지 등을 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 전자파 등의 신호를 측정한 결과 토대로, 설계를 변경하거나 부품 등을 교체하거나 기구의 구조를 변경할 수도 있고, 전자 장치, 전자 부품 등에 대한 전자파 적합성을 테스트할 수도 있다.
이렇게 전자파를 측정할 때, 전자 부품, 인쇄회로기판, 전자 장치 등의 스캐닝 대상체를 스캐너의 거치대에 장착하고, 프로브를 이용하여 스캔하면서 전자파 등의 신호를 검출하게 된다.
하지만, 종래에는, 전자 부품, 인쇄회로기판, 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 전체적으로 얼마나 발생하는지만을 측정하는 방식이기 때문에, 신호가 어떠한 위치 또는 어떠한 부품에서 발생하는지, 어떠한 패턴으로 신호가 발생하는지 등을 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있어왔다.
한편, 일반적으로 전자파가 많이 발생하는 위치 또는 부품의 경우에는 열이 많이 발생하게 되므로, 열을 낮추는 것도 전자 부품, 인쇄회로기판, 전자 장치의 동작의 정확성이나 수명을 증가시키는데 중요하다. 이에 따라, 각 위치 또는 부품에서 발생하는 온도를 측정하고, 이를 용이하게 파악할 수 있도록 가시적으로 나타낼 필요가 있다.
본 발명은, 스캐닝 대상체로부터 감지된 전자파와 온도를 이용하여 3차원 전자파 이미지와 3차원 온도 이미지를 생성하고, 각 스캔 지점에서의 전자파 레벨과 온도값 간의 관계를 분석함으로써, 스캐닝 대상체의 전자파 및 온도 분포를 용이하게 판단 및 비교 분석할 수 있는 스캐닝 시스템 및 그 방법을 제안한다.
상기 목적은, 스캐닝 대상체의 전자파를 검출하는 프로브, 상기 스캐닝 대상체를 촬영하는 영상 카메라, 상기 스캐닝 대상체의 온도를 검출하는 열화상 카메라를 포함하는 스캐너; 상기 프로브에서 검출된 전자파를 분석하는 신호 분석기; 상기 열화상 카메라에서 검출된 온도값과, 상기 신호 분석기에서 분석된 전자파 레벨을 각각 이미지화하는 이미지 생성기; 및 상기 이미지 생성기에서 생성된 온도값 및 전자파 레벨의 이미지와, 상기 영상 카메라에서 촬영된 스캐닝 대상체의 이미지를 함께 표시하는 콘트롤러;를 포함하는 스캐닝 시스템에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적은, 스캐닝 대상체의 상부에서 이동하는 프로브에 의해 전자파가 검출되는 단계; 상기 스캐닝 대상체를 촬영하여 상기 스캐닝 대상체의 이미지를 형성하는 단계; 상기 스캐닝 대상체의 온도를 검출하는 단계; 상기 스캐닝 대상체에서 검출된 전자파를 분석하는 단계; 상기 스캐닝 대상체의 온도값과 전자파 레벨을 각각 이미지화하는 단계; 및 상기 온도값 및 전자파 레벨의 이미지와, 상기 스캐닝 대상체의 이미지를 함께 외부로 표시하는 단계;를 포함하는 스캐닝 방법에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 스캐닝 시스템에서는 전자파 분포와 온도 분포를 3차원 이미지로 생성함으로써, 보다 직관적으로 각 스캔 지점에서의 전자파와 온도를 파악할 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 각 스캔 지점에서 전자파와 온도값의 관계가 정상적인지 비정상적인지를 파악할 수 있도록 함으로써, 스캐닝 대상체의 설계나 보정이 용이하도록 한다. 또한, 프로브가 소정의 경사각을 갖도록 프로브를 작동시킬 수 있으므로, 스캐닝 대상체의 각 스캔 지점에서 측부 방향으로 방사되는 전자파를 감지할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 시스템의 개략적 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너의 제어유닛을 포함하는 스캐닝 시스템의 구성블럭도,
도 3은 도 2의 열화상 카메라의 구성블럭도,
도 4(a)는 프로브가 수직으로 위치한 상태, 도 4(b)는 프로브가 일정 각도로 경사진 상태를 나타내는 도면,
도 5는 도 2의 이미지 생성기의 구성블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 스캐닝 시스템에서 생성된 3차원 전자파 이미지와 3차원 온도 이미지가 스캐닝 대상체의 영상과 함께 표시된 상태를 보인 도면,
도 7은 본 발명에 따른 비교 분석기에서 스캐닝 대상체의 길이방향을 따라 감지된 전자파 레벨과 온도값을 비교하는 것을 표시한 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 스캐닝 시스템에서 스캐닝을 수행하는 과정을 보인 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 시스템의 개략적 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너의 제어유닛을 포함하는 스캐닝 시스템의 구성블럭도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 시스템(1)은, 프로브(13)에서 감지되어 분석된 스캐닝 대상체(5)의 전자파와, 열화상 카메라(12)에서 측정된 스캐닝 대상체(5)의 온도를 이용하여 3차원 전자파 이미지와 3차원 온도 이미지를 생성하고, 각 스캔 지점에서의 전자파 레벨과 온도값 간의 관계를 분석함으로써, 스캐닝 대상체(5)의 전자파 및 온도 분포를 용이하게 판단 및 비교 분석할 수 있다.
본 스캐닝 시스템(1)은, 스캐닝 대상체(5)를 스캐닝하는 스캐너(10), 스캐너(10)에서 검출된 신호를 토대로 신호 분석 처리를 수행하는 신호 분석기(20), 스캐너(10)에서 검출된 스캐닝 대상체(5)의 온도값과 신호 분석기(20)에서 분석된 전자파를 이미지화하는 이미지 생성기(50), 스캐닝 대상체(5)의 온도값과 전자파 레벨을 비교하는 비교 분석기(60), 스캐너(10)의 작동을 제어하고 신호 분석기(20)로부터 처리된 분석 결과를 표시하는 콘트롤러(30)를 포함할 수 있다.
스캐너(10)는 본체(15), 본체(15)의 상면에 위치하며 스캐닝 대상체(5)가 거치되는 거치대(17), 스캐닝 대상체(5)를 촬영하는 영상 카메라(11), 스캐닝 대상체(5)에서 방출되는 적외선을 촬영하는 열화상 카메라(12), 본체(15)에 결합되며 영상 카메라(11)와 열화상 카메라(12)가 장착되는 카메라 장착부(12), 스캐닝 대상체(5)를 탐지하는 프로브(13), 프로브(13)를 상하 좌우로 이동시키기 위한 프로브 구동부(19)를 포함할 수 있다.
영상 카메라(11)는 거치대(17)에 거치된 스캐닝 대상체(5)를 촬영하여 영상 데이터를 카메라 제어용 통신선을 통해 출력하며, 출력된 영상 데이터는 콘트롤러(30)의 모니터(31)에 표시될 수 있다.
열화상 카메라(12)는 스캐닝 대상체(5)에서 방출되는 적외선을 촬영하여 적외선 촬영영상을 출력할 수 있다. 열화상 카메라(12)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 적외선이 통과되는 렌즈(121), 적외선을 감지하는 디텍터(123), 디텍터(123)에서 감지된 신호를 디지털화하는 AD컨버터(125), 감지된 적외선을 온도값으로 변환하는 신호처리부(127)를 포함할 수 있다.
열화상 카메라(12)의 렌즈(121)는, 가시광선을 주로 통과시키는 영상 카메라의 렌즈(121)와는 달리, 적외선을 주로 통과시킬 수 있다. 스캐닝 대상체(5)는 임의의 수준의 에너지를 가지고 있으며 그것이 렌즈(121)를 통하여 수집되는 것이다.
디텍터(123)는, 적외선 파장대에 민감한 물질들로 제작된 마이크로미터 크기의 픽셀로 구성되는 초점면 배열 (FPA: Focal Plane Array)으로서, 열을 감지하는 열 디텍터(123)와 양자를 감지하는 양자 디텍터(123)의 두 종류로 분류할 수 있다. 열 디텍터(123)는 금속 또는 반도체 소재로 제작되는 비냉각식 마이크로볼로미터(uncooled micro bolometer)가 있으며, 입사되는 적외선에 반응하며 넓은 범위의 적외선 스펙트럼을 검출할 수 있다. 양자 디텍터(123)는 InSb, InGaAs, PtSi, HgCdTe 등의 재료로 제조되며, GaAs/AlGaAs 층을 형성하여 입사 광자에 따라 결정내의 전자 상태가 달라지는 것을 이용하여 온도를 감지할 수 있다. 즉, 열 디텍터(123)인 경우에는 열 에너지가 수집되고, 양자 디텍터(123)인 경우에는 광자가 수집된다.
디텍터(123)는, 수집된 에너지에 의하여 신호 전압을 발생시키고, AD 컨버터(125)가 이 신호전압을 디지털 카운트로 변환한다. 이때, 열화상 카메라(12)의 렌즈(121)를 통하여 입사되는 적외선 에너지가 많을수록 디지털 카운트가 높아진다.
신호처리부(127)는, A/D 컨버터(125)에서 출력된 디지털 카운트를 복사 에너지값으로 변환하고, 복사 에너지값을 다시 온도값으로 변환시킨다.
프로브(13)는 스캐닝 대상체(5)의 상부를 이동하면서 스캐닝 대상체(5)에서 발생하는 신호를 수신함으로써, 스캐닝 대상체(5)의 전자파를 검출할 수 있다. 프로브(13)는 프로브 구동부(19)에 의해 스캐닝 경로를 따라 이동하면서 스캐닝 대상체(5)를 스캔한다.
프로브(13)는 스캐닝 대상체(5)로부터 상부 방향으로 방사되는 전자파는 감지할 수 있으나, 스캐닝 대상체(5)로부터 측부 방향으로 방사되는 전자파는 감지하기 어렵다. 이는 프로브(13)의 기구적 구성에 따라, 프로브(13)의 길이방향으로 입사되는 전자파만을 감지할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 본 발명에서는, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 수직으로 배치된 프로브(13)를, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 소정의 각도로 경사지게 조절할 수 있도록 함으로써, 스캐닝 대상체(5)로부터 측부 방향으로 방사되는 전자파도 감지할 수 있도록 한다.
프로브 구동부(19)는, 프로브(13)를 구동하기 위한 하드웨어적인 구성으로서, 프로브(13)가 스캐닝 경로를 따라 이동할 수 있는 구동 제어를 위한 위한 모터, 벨트 등의 구조물을 포함할 수 있다. 이와 함께, 프로브 구동부(19)는 프로브(13)의 각도를 조절할 수 있는 각도조절용 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 하드웨어적인 구성과 함께, 스캐너(10)는 카메라(11)의 동작과 프로브(13)의 동작을 제어하기 위한 제어유닛(40)을 포함할 수 있다.
제어유닛(40)은, 영상 카메라(11)의 촬영 작동을 제어하는 영상 카메라 제어부(43), 열화상 카메라(12)의 작동을 제어하는 열화상 카메라 제어부(44), 프로브 구동부(19)의 동작을 제어하는 프로브 제어부(47), 콘트롤러(30)와의 정보 송수신을 위한 콘트롤러측 통신부(41), 신호 분석기(20)로 프로브(13)에서 감지된 신호를 제공하는 분석기측 통신부(49)를 포함할 수 있다.
영상 카메라 제어부(43)는 콘트롤러(30)로부터의 명령에 따라 영상 카메라(11)를 작동시켜 스캐닝 대상체(5)를 촬영하도록 한다.
열화상 카메라 제어부(44)는 콘트롤러(30)로부터의 명령에 따라 열화상 카메라(12)를 작동시켜 스캐닝 대상체(5)의 열에너지 또는 광자를 감지하도록 하고, 감지된 열에너지 또는 광자를 온도값으로 변환하도록 한다.
콘트롤러측 통신부(41)는, 콘트롤러(30)와의 통신을 통해 콘트롤러(30)에서 입력된 명령을 수신하여 프로브 제어부(47)로 제공하고, 영상 카메라(11)에서 촬영된 스캐닝 대상체(5)의 영상을 콘트롤러(30)로 제공할 수 있다.
분석기측 통신부(49)는 신호 분석기(20)와 통신하며, 프로브(13)에서 감지된 신호를 신호 분석기(20)로 전달할 수 있다.
프로브 제어부(47)는 프로브 구동부(19)의 동작을 제어하여 프로브(13)의 스캔 동작을 제어할 수 있으며, 프로브 제어부(47)는 프로브(13)가 미리 결정된 스캐닝 경로를 따라 이동하도록 프로브 구동부(19)의 동작을 제어한다. 또한 프로브 제어부(47)는 스캐닝 경로 상의 각 스캔 지점에서 프로브(13)가 신호를 수신할 수 있도록 프로브(13)가 각 스캔 지점에서 적어도 스윕 주기(Sweep Time)동안 머물도록 프로브 구동부(19)의 동작을 제어한다.
또한, 프로브 제어부(47)는 프로브(13)가 스캐닝 대상체(5)의 각 소자에서 측부 방향으로 방사되는 전자파를 감지할 수 있도록 프로브(13)의 경사각도를 조절하는 제어를 수행할 수 있다. 프로브 제어부(47)는 비교 분석기(60)에서의 비교결과, 스캐닝 대상체(5)의 임의의 스캔 지점에서 전자파와 온도와의 관계가 비정상적이라고 판단되면, 비교 분석기(60)로부터의 요청에 따라, 각도조절용 모터를 동작시켜 프로브(13)의 경사각도를 조절할 수 있다. 또한, 프로브 제어부(47)는 전자파와 온도와의 관계가 비정상적이라고 판단된 해당 스캔 지점을 재 스캐닝하도록 프로브(13)를 이동시킬 수 있다.
신호 분석기(20)는 프로브(13)에서 검출한 신호를 주파수에 따라 분석할 수 있다. 일반적으로 신호 분석기(20)는, 프로브(13)에 검출한 신호를 퓨리에 변환을 통해 각 주파수 대역에 대한 신호레벨을 산출하며, 스윕 주기동안 생성된 각 주파수 대역에 대한 신호레벨을 산출할 수 있다. 하나의 스윕 주기는 복수의 측정구간으로 구획되며, 신호 분석기(20)는 각 측정구간마다 주파수를 분석하고, 각 주파수에 따른 신호레벨을 산출하여 주파수 스펙트럼을 출력할 수 있다.
이미지 생성기(50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스케일 조절부(151), 이미지 생성부(153), 이미지 매칭부(155)를 포함하며, 스캐너의 열화상 카메라(12)에서 측정된 스캐닝 대상체(5)의 온도값을 이용하여 2차원 및 3차원 열화상 이미지를 생성하고, 신호 분석기(20)에서 출력된 주파수 스펙트럼을 이용하여 3차원 전자파 이미지를 생성할 수 있다.
스케일 조절부(151)는 스캐닝 대상체(5)의 온도값과 전자파 레벨의 스케일을 조절한다. 온도값과 전자파 레벨은 단위와 스케일이 상이하기 때문에, 측정된 온도값과 전자파 레벨을 사용하여 바로 3차원 이미지를 생성하면, 각 스캔 지점에서의 온도값과 전자파 레벨을 비교하기 어렵다. 이에 따라, 스케일 조절부(151)에서는 온도값과 전자파 레벨의 스케일을 조절하여 매칭시킨다.
스케일 조절부(151)는, 열화상 카메라(12)에서 측정한 최대온도값과 최소온도값 간의 차이인 온도스케일과, 신호 분석기(20)에서 분석된 전자파의 최대레벨과 최소레벨 간의 차이인 전자파 스케일을 구하고, 온도 스케일과 전자파 스케일이 일대일로 대응되도록 온도 스케일과 전자파 스케일 중 하나 또는 양측을 조절하여 스케일 조정값을 산출한다. 그런 다음, 스케일 조절부(151)는 스케일 조정값을 이용하여 스케닝 대상체(5)의 온도값과 전자파 레벨 중 하나 또는 양측을 조절하여 온도조절값 및/또는 전자파 레벨 조절값을 이미지 생성부(153)로 제공할 수 있다.
이미지 생성부(153)는, 스케일 조절부(151)에서 온도값 또는 전자파 레벨 중 어느 값의 스케일을 조절하였는지에 따라, 온도조절값과 전자파 레벨, 또는 온도값과 전자파 레벨 조절값 중 한 쌍에 대한 정보를 제공받아 3차원 열화상 이미지와 3차원 전자파 이미지를 생성할 수 있다.
만약, 스케일 조절부(151)로부터 온도조절값을 제공받으면, 이미지 생성부(153)는, 온도조절값을 이용하여 3차원 열화상 이미지를 생성하고, 신호 분석기(20)에서 제공된 전자파 레벨을 이용하여 3차원 전자파 이미지를 생성할 수 있다.
반대로, 스케일 조절부(151)로부터 전자파 레벨 조절값을 제공받으면, 이미지 생성부(153)는, 전자파 레벨 조절값을 이용하여 3차원 전자파 이미지를 생성하고, 스캐너의 열화상 카메라(12)로부터 제공된 온도값을 이용하여 3차원 열화상 이미지를 생성할 수 있다.
이렇게 이미지 생성기(50)에서 생성된 3차원 열화상 이미지와 3차원 전자파 이미지는, 영상 카메라에서 촬영된 스캐닝 대상체(5)의 영상과 함께 콘트롤러(30)의 모니터(31)에 표시될 수 있다.
이미지 매칭부(155)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 3차원 열화상 이미지와 3차원 전자파 이미지를 스캐닝 대상체(5)의 이미지에 매칭시킴으로써, 스캐닝 대상체(5)의 이미지에 대해 정확한 위치에 3차원 열화상 이미지와 3차원 전자파 이미지가 배치되도록 한다. 또한, 이미지 매칭부(155)는 영상 카메라(11)와 열화상 카메라(12)의 위치 차이에서 발생하는 3차원 열화상 이미지 및 3차원 전자파 이미지와, 스캐닝 대상체(5)의 이미지의 위치 차이 및 왜곡을 보정할 수 있다.
비교 분석기(60)는 스케일 조절부(151)에서 스케일이 조절되어 제공된 온도값과 전자파 레벨을 비교하여 각 스캔 지점에서 온도값과 전자파 레벨의 관계가 정상인지 비정상인지를 파악할 수 있다. 이때, 비교 분석기(60)는 스케일 조절부(151)에서 온도값이 스케일 조절된 경우에는 온도조절값과 전자파 레벨을 비교하고, 스케일 조절부(151)에서 전자파 레벨이 스케일 조절된 경우에는 온도값과 전자파 레벨 조절값을 비교하게 된다.
일반적으로 스캐닝 대상체(5)의 임의의 스캔 지점에서의 전자파 레벨이 높으면, 전자파의 영향에 의해 해당 스캔 지점에서의 온도가 높아지게 된다. 즉, 전자파 레벨과 온도값은 비례하게 된다. 따라서, 전자파 레벨이 낮은 스캔 지점에서 온도값이 높게 감지된다면, 전자파 레벨의 측정에 오류가 있거나, 전자파의 대부분이 측부 방향으로 방사되어 감지되지 않았거나, 전자파 이외의 요인에 의해 해당 스캔 지점의 온도가 높아진 것으로 판단할 수 있다.
도 7은 도 6의 3차원 전자파 이미지, 3차원 온도 이미지, 스캐닝 대상체의 영상을 스캐닝 대상체의 측면에서 본 상태의 도면이다.
온도값과 전자파 레벨을 비교한 결과, 온도값과 전자파 레벨이 상호 비례하고, 증가 또는 감소하는 비율이 유사한 경우, 비교 분석기(60)는 온도값과 전자파 레벨 간의 관계가 정상적이라고 판단할 수 있다. 반면, 점선으로 표시된 영역에서와 같이, 비교 결과, 온도값과 전자파 레벨의 차이가 미리 설정된 임계값을 초과하거나, 온도값과 전자파 레벨이 반비례하는 등의 경우, 비교 분석기(60)는 온도값과 전자파 레벨 간의 관계가 비정상적이라고 판단할 수 있다.
온도값과 전자파 레벨 간의 관계가 비정상적이라고 판단되면, 비교 분석기(60)는 해당 스캔 지점을 재스캔하도록 하는 명령신호를 생성하여 프로브 제어부(47)로 전달할 수 있다. 이때, 비교 분석기(60)는 프로브(13)가 수직으로 위치한 상태에서 해당 스캔 지점을 스캔하도록 재스캔을 명령할 수도 있고, 프로브(13)를 경사지도록 조절한 다음 해당 스캔 지점에서 측부 방향으로 방사되는 전자파를 감지하도록 측부 스캔을 명령할 수도 있다.
비교 분석기(60)에서 재스캔 명령이 전달되면, 프로브 제어부(47)는 프로브 구동부(19)를 동작시켜 해당 스캔 지점을 프로브(13)가 재스캔하도록 한다.
비교 분석기(60)에서 측부 스캔 명령이 전달되면, 프로브 제어부(47)는 각도조절용 모터를 구동시켜 프로브(13)가 일정 각도 경사지도록 하고, 그런 다음 해당 스캔 지점을 재스캔하도록 프로브 구동부(19)를 구동시킨다.
재스캔하여 검출된 전자파는, 다시 신호 분석기(20)로 제공되고, 신호 분석기(20)에서 분석된 주파수 스펙트럼은 이미지 생성기(50)와 비교 분석기(60)로 전송된다. 이미지 생성기(50)에서는 재스캔에 의해 측정된 전자파 레벨을 이용하여 3차원 전자파 이미지를 생성할 수 있으며, 새로이 생성된 3차원 전자파 이미지는 콘트롤러(30)로 제공되어 스캐닝 대상체(5)의 영상 및 3차원 열화상 이미지와 함께 표시된다.
한편, 비교 분석기(60)에서는 새로이 검출된 전자파 레벨과, 해당 스캔 지점에서의 온도값을 비교하여 다시 한번 온도값과 전자파 레벨의 관계가 비정상적인지 여부를 판단한다. 만약 정상이라고 판단되면, 비교 분석기(60)는 정상이라는 판단결과를 콘트롤러(30)로 전달하여 비정상 마크가 삭제되도록 한다. 반면, 비정상이라고 판단되면, 비교 분석기(60)는 판단 결과를 콘트롤러(30)로 전달하여 비정상 마크가 유지되도록 한다.
이러한 구성에 의한 스캐닝 시스템에서 스캐닝 대상체(5)에서 발생하는 전자파와 에너지를 감지하여 3차원 전자파 이미지와 3차원 열화상 이미지를 생성하고, 스캐닝 대상체(5)의 각 스캔 지점에서 전자파와 온도와의 관계를 판단하는 과정을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
스캐닝 시스템(1)의 거치대(17)에 스캐닝 대상체(5)가 거치되고, 콘트롤러(30)의 입력장치(33)를 통해 영상 카메라(11) 및 열화상 카메라(12)의 작동과, 프로브(13)를 통한 스캐닝 작동이 선택되면, 영상 카메라 제어부(43)와 열화상 카메라 제어부(44)에서는 각각 영상 카메라(11)와 열화상 카메라(12)를 동작시킨다. 그러면, 영상 카메라(11)에서는 스캐닝 대상체(5)의 영상을 촬영하고(S800), 열화상 카메라(12)에서는 스캐닝 대상체(5)의 에너지를 감지한다(S805). 이와 동시에 프로브 제어부(47)는 프로브 구동부(19)의 동작을 제어하여 프로브(13)가 스캐닝 경로를 따라 이동하면서 전자파를 감지하도록 한다(S810).
열화상 카메라(12)의 렌즈(121)를 통해 에너지가 수집되며, 디텍터(123)가 광자 디텍터인 경우에는 광자가 수집되고, 열 디텍터인 경우에는 열 에너지가 수집된다. 디텍터(123)에서는 광자 또는 열 에너지에 의해 신호 전압이 발생되고, AD 컨버터(125)에서는 신호 전압을 디지털 카운트로 변환한다. 그런 다음, 신호처리부(127)에서는 디지털 카운트를 복사 에너지값으로 변환하고, 다시 복사 에너지값을 온도값으로 변환시킨다(S815). 신호처리부(127)에서 산출된 각 스캔 지점에 대한 온도값은 이미지 생성기(50)로 전달된다.
영상 카메라(11)에서 촬영된 영상은 콘트롤러(30)에 전달되어 모니터(31)에 표시되고, 프로브(13)에서 스캐닝 경로의 각 스캔 지점에서 감지된 전자파는 신호 분석기(20)로 전달된다. 신호 분석기(20)에서는 프로브(13)에서 감지된 전자파를 분석하여 주파수 스펙트럼을 생성하고, 생성된 주파수 스펙트럼은 이미지 생성기(50)로 전달된다(S820).
이미지 생성기(50)의 스케일 조절부(151)는 스케일 조정값을 이용하여 스케닝 대상체(5)의 온도값과 전자파 레벨 중 하나를 조절하여 이미지 생성부(153)와 비교 분석기(60)로 제공한다(S825). 이미지 생성부(153)는, 스케일 조절부(151)로부터 온도조절값과 전자파 레벨, 또는 온도값과 전자파 레벨 조절값 중 한 쌍에 대한 정보를 제공받아 3차원 열화상 이미지와 3차원 전자파 이미지를 생성할 수 있다(S830). 이미지 매칭부(155)는, 영상 카메라(11)에서 촬영된 스캐닝 대상체(5)의 이미지와, 3차원 열화상 이미지 및 3차원 전자파 이미지의 위치를 매칭시켜 콘트롤러(30)로 전달한다.
스케일 조절부(151)에서는 온도값과 전자파 레벨 중 하나가 스케일 조절되면, 온도조절값과 전자파 레벨, 또는 온도값과 전자파 레벨 조절값 중 한 쌍에 대한 정보를 비교 분석기(60)로 전달한다. 비교 분석기(60)에서는 각 스캔 지점에 대해서 온도값과 전자파 레벨을 비교하고, 온도값과 전자파 레벨의 관계가 비정상적인 스캔 지점을 추출한다(S835). 그런 다음, 비교 분석기(60)는 해당 스캔 지점에서 온도값과 전자파 레벨의 관계가 비정상적이라는 정보를 콘트롤러(30)로 전달한다.
콘트롤러(30)에서는 스캐닝 대상체(5)의 이미지 상부에 3차원 열화상 이미지와 3차원 전자파 이미지를 차례로 적층하여 모니터(31)에 표시하고, 3차원 전자파 이미지 및 3차원 열화상 이미지 상에 비정상을 나타내는 마크가 표시되도록 한다(S840).
한편, 임의의 스캔 지점에서 온도값과 전자파 레벨의 관계가 비정상적이라고 판단되면, 재 스캔 또는 측부 스캔이 이루어지도록 제어할 수 있다.
비교 분석기(60)에서 재스캔 명령이 전달되면, 프로브 제어부(47)는 프로브 구동부(19)를 동작시켜 해당 스캔 지점을 프로브(13)가 재스캔하도록 한다. 비교 분석기(60)에서 측부 스캔 명령이 전달되면, 프로브 제어부(47)는 각도조절용 모터를 구동시켜 프로브(13) 가 일정 각도 경사지도록 하고, 그런 다음 해당 스캔 지점을 재스캔하도록 프로브 구동부(19)를 구동시킨다.
재스캔하여 검출된 전자파는, 다시 신호 분석기(20)로 제공되고, 신호 분석기(20)에서 분석된 주파수 스펙트럼은 이미지 생성기(50)와 비교 분석기(60)로 전송된다. 이미지 생성기(50)에서는 재스캔에 의해 측정된 전자파 레벨을 이용하여 3차원 전자파 이미지를 생성할 수 있으며, 새로이 생성된 3차원 전자파 이미지는 콘트롤러(30)로 제공되어 스캐닝 대상체(5)의 영상과 3차원 열화상 이미지와 함께 표시된다.
한편, 비교 분석기(60)에서는 새로이 검출된 전자파 레벨과, 해당 스캔 지점에서의 온도값을 비교하여 다시 한번 온도값과 전자파 레벨의 관계가 비정상적인지 여부를 판단한다. 만약 정상이라고 판단되면, 비교 분석기(60)는 정상이라는 판단결과를 콘트롤러(30)로 전달하여 비정상 마크가 삭제되도록 한다. 반면, 비정상이라고 판단되면, 비교 분석기(60)는 판단 결과를 콘트롤러(30)로 전달하여 비정상 마크가 유지되도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 스캐닝 시스템(1)에서는 전자파의 감지와 더불어 열화상 카메라(12)를 이용하여 스캐닝 대상체(5)의 온도분포를 파악할 수 있도록 하며, 전자파 분포와 온도 분포를 3차원 이미지로 생성함으로써, 보다 직관적으로 각 스캔 지점에서의 전자파와 온도를 파악할 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 각 스캔 지점에서 전자파와 온도값의 관계가 정상적인지 비정상적인지를 파악할 수 있도록 함으로써, 스캐닝 대상체(5)의 설계나 보정이 용이하도록 한다.
한편, 프로브(13)가 소정의 경사각을 갖도록 프로브(13)를 작동시킬 수 있으므로, 스캐닝 대상체(5)의 각 스캔 지점에서 측부 방향으로 방사되는 전자파를 감지할 수 있도록 한다. 이에 따라, 전자파와 온도값의 관계가 비정상인 경우, 해당 스캔 지점에서 측부 방향으로 방사되는 전자파를 감지하여 전자파와 온도값의 관계가 비정상인 원인을 규명하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 스캐닝 시스템 5 : 스캐닝 대상체
10 : 스캐너 11 : 영상 카메라
12 : 열화상 카메라 13 : 프로브
20 : 신호 분석기 30 : 콘트롤러
40 : 제어유닛 50 : 이미지 생성기
60 : 비교 분석기 121 : 렌즈
123 : 디텍터 125 : AD컨버터
127 : 신호처리부 151 : 스케일 조절부
153 : 이미지 생성부 155 : 이미지 매칭부

Claims (15)

  1. 스캐닝 대상체의 전자파를 검출하는 프로브, 상기 스캐닝 대상체를 촬영하는 영상 카메라, 상기 스캐닝 대상체의 온도를 검출하는 열화상 카메라를 포함하는 스캐너;
    상기 프로브에서 검출된 전자파를 분석하는 신호 분석기;
    상기 열화상 카메라에서 검출된 온도값과, 상기 신호 분석기에서 분석된 전자파 레벨을 각각 이미지화하는 이미지 생성기; 및
    상기 이미지 생성기에서 생성된 온도값 및 전자파 레벨의 이미지와, 상기 영상 카메라에서 촬영된 스캐닝 대상체의 이미지를 함께 표시하는 콘트롤러를 포함하고,
    상기 이미지 생성기는,
    상기 스캐닝 대상체의 온도값과 전자파 레벨 중 적어도 하나의 스케일을 조절하는 스케일 조절부,
    상기 스케일 조절부에서 조절된 온도값과 전자파 레벨을 각 스캔 지점에서 3차원 이미지로 생성하는 이미지 생성부,
    상기 이미지 생성부에서 생성된 3차원 이미지와 상기 영상 카메라에서 촬영된 상기 스캐닝 대상체의 이미지를 매칭시키는 이미지 매칭부를 포함하며,
    상기 스케일 조절부는, 상기 열화상 카메라에서 측정한 최대온도값과 최소온도값 간의 차이인 온도 스케일과, 상기 스캐닝 대상체에서 감지된 전자파의 최대레벨과 최소레벨 간의 차이인 전자파 스케일을 구하고, 상기 온도 스케일과 상기 전자파 스케일이 일대일로 대응되도록 온도 스케일과 전자파 스케일 중 적어도 하나를 조절하여 스케일 조정값을 산출하는 스캐닝 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열화상 카메라는,
    적외선 또는 광자가 통과되는 렌즈;
    적외선 또는 광자를 감지하여 신호를 생성하는 디텍터;
    상기 디텍터에서 생성된 신호를 디지털 카운트로 변환하는 AD컨버터;
    상기 디지털 카운트를 온도값으로 변환하는 신호처리부;를 포함하는 스캐닝 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 대상체의 각 스캔 지점에서 온도값과 전자파 레벨을 비교하여 상기 온도값과 전자파 레벨과의 관계가 정상인지 비정상인지를 판단하는 비교 분석기;를 더 포함하는 스캐닝 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비교 분석기는, 임의의 스캔 지점에 대해 상기 온도값과 상기 전자파 레벨과의 관계가 비정상이라고 판단되면, 상기 임의의 스캔 지점을 재 스캔하도록 재스캔 명령신호를 생성하는 스캐닝 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로브의 경사를 조절하도록 구동하는 각도조절용 모터와, 상기 프로브가 상하좌우로 이동하도록 구동하는 프로브 구동부와, 상기 프로브 구동부와 상기 각도조절용 모터를 구동제어하는 프로브 제어부를 더 포함하는 스캐닝 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로브 제어부는, 재스캔 명령신호가 수신되면, 상기 각도조절용 모터를 구동시켜 상기 프로브의 경사를 조절하고, 상기 프로브 구동부를 작동시켜 재스캔이 필요한 스캔 지점을 스캔하도록 하는 스캐닝 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로브 제어부는, 재스캔 명령신호가 수신되면, 상기 프로브 구동부를 작동시켜 재스캔이 필요한 스캔 지점으로 상기 프로브를 이동시켜 스캔이 이루어지도록 하는 스캐닝 시스템.
  10. 스캐닝 대상체의 상부에서 이동하는 프로브에 의해 전자파가 검출되는 단계;
    상기 스캐닝 대상체를 촬영하여 상기 스캐닝 대상체의 이미지를 형성하는 단계;
    상기 스캐닝 대상체의 온도를 검출하는 단계;
    상기 스캐닝 대상체에서 검출된 전자파를 분석하는 단계;
    상기 스캐닝 대상체의 온도값과 전자파 레벨을 각각 이미지화하는 단계; 및
    상기 온도값 및 전자파 레벨의 이미지와, 상기 스캐닝 대상체의 이미지를 함께 외부로 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 스캐닝 대상체의 온도값과 전자파 레벨을 각각 이미지화하는 단계는,
    상기 스캐닝 대상체의 온도값과 전자파 레벨의 스케일을 조절하는 단계,
    스케일이 조절된 상기 온도값과 전자파 레벨을 각 스캔 지점에서 3차원 이미지로 생성하는 단계 및
    상기 3차원 이미지와 상기 스캐닝 대상체의 이미지를 매칭시키는 단계를 포함하고,
    상기 스캐닝 대상체의 온도값과 전자파 레벨의 스케일을 조절하는 단계는,
    상기 스캐닝 대상체의 최대온도값과 최소온도값 간의 차이인 온도 스케일과, 상기 스캐닝 대상체에서 감지된 전자파의 최대레벨과 최소레벨 간의 차이인 전자파 스케일을 구하고, 상기 온도 스케일과 상기 전자파 스케일이 일대일로 대응되도록 온도 스케일과 전자파 스케일 중 적어도 하나를 조절하여 스케일 조정값을 산출하는 스캐닝 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스캐닝 대상체의 각 스캔 지점에서 온도값과 전자파 레벨을 비교하여 상기 온도값과 전자파 레벨과의 관계가 정상인지 비정상인지를 판단하는 단계;를 더 포함하는 스캐닝 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    임의의 스캔 지점에 대해 상기 온도값과 상기 전자파 레벨과의 관계가 비정상이라고 판단되면, 상기 임의의 스캔 지점을 재 스캔하도록 재스캔 명령신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 스캐닝 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 재스캔 명령신호에 따라, 상기 프로브의 경사를 조절하는 단계;
    상기 프로브를 상기 임의의 스캔 지점으로 이동시켜 재스캔이 이루어지도록 제어하는 단계;를 더 포함하는 스캐닝 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 재스캔 명령신호에 따라, 상기 프로브를 상기 임의의 스캔 지점으로 이동시켜 재스캔이 이루어지도록 하는 단계;를 더 포함하는 스캐닝 방법.
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