KR101702796B1 - 검사 대상의 핸드 가이드식 초음파 검사를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

검사 대상의 핸드 가이드식 초음파 검사를 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 검사 대상(12)의 초음파 검사 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, 검사 대상 표면(14)을 따라 검사 헤드(16)를 이동시키고, 검사 헤드(16)를 이용하여 검사 대상(12) 내로 초음파 펄스를 송신하는 단계와, 송신된 초음파 펄스에 상응하는 각각의 에코 신호를 검사 헤드(16)를 이용하여 수신하는 단계와, 데이터 처리 장치(18)를 이용하여, 수신된 에코 신호의 진폭값의 평균 및 중첩을 기초로 하여, 검사 대상(12)의 사전 설정된 검사 영역의 영상(20)을 컴파일링하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따른 방법은, 검사 헤드(16)의 각각의 위치가 초음파 신호의 송신 시에 그리고/또는 상응하는 에코 신호의 수신 시에 검출 장치에 의해 검출되는 단계와, 검사 헤드(16)의 각각 검출된 위치가 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20) 생성 시에 고려되는 단계를 특징으로 한다.

Description

검사 대상의 핸드 가이드식 초음파 검사를 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR THE HAND-GUIDED ULTRASOUND CHECK OF A TEST OBJECT}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 설명된 유형의 검사 대상의 초음파 검사를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
검사 대상의 비파괴 검사를 위해 상이한 초음파 검사 방법들이 공지되어 있다. 초음파를 이용하는 비파괴 검사에서 개선된 로컬라이징 및 결함 분리를 위해 SAFT(Synthetic Aperture Focusing Technique) 분석 기술이 공지되어 있다. 이 경우에, 정밀 검사는 종래의 초음파 검사와 같이 수행되나, 데이터는 정류(rectification) 없이 기록된다. 측정 데이터의 후속 분석 시에, 이른바 복셀(voxel)로 불리는 각각의 작은 화적소(volume elements)에 대한 복수의 측정 신호로부터 진폭 합이 결정된다. SAFT-분석을 이용한 초음파 검사는 통상 초음파 펄스를 송신하고 상응하는 에코 신호를 수신하는 검사 헤드의 자동화된 이동 시에 사용된다.
이른바 위상 배열 검사 헤드(phased-array test head)의 사용으로 인해, 검사 대상은 기계적으로뿐만 아니라 전자적으로도 스캔될 수 있는데, 즉, 검사 헤드의 전자 변위 방식을 통해 복수의 측정이 규정된 그리드 내에서 실행된다. 고정식 검사 헤드의 경우에는, 동일한 전자 스캔에 의해 기록된 데이터가 SAFT 분석에 의해 평가될 수 있다. 이는, 정확한 송수신 위치와, 재구성 시점에서의 포커싱 및 입사각이 식별된 경우에, 움직이지 않는 검사 헤드에서뿐만 아니라 전자 스캔 중에 움직이는 검사 헤드에서도 기능한다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 EP 0 296 461 A2호, WO 2008/138684 A1호, DE 10 2010 040 856 A1호에 기재되어 있다.
본 발명의 과제는 SAFT 분석을 이용하여 검사 대상의 개선된, 특히 핸드 가이드식 초음파 검사를 가능케 하는 것이다.
이러한 과제는 독립 청구항의 특징을 갖는 초음파 검사를 위한 방법 및 시스템에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직하고 의미있는 개선예를 갖는 유리한 구성은 종속 청구항에 명시된다.
검사 대상의 초음파 검사를 위한 본 발명에 따른 방법은 이하의 단계를 포함한다: 검사 대상 표면을 따라 검사 헤드를 이동시키고, 검사 헤드를 이용하여 검사 대상에 초음파 펄스를 송신하는 단계; 송신된 초음파 펄스에 상응하는 각각의 에코 신호를 검사 헤드를 이용하여 수신하는 단계; 데이터 처리 장치를 이용하여, 수신된 에코 신호의 진폭값의 평균 및 중첩을 기초로 하여, 검사 대상의 사전 설정된 검사 영역의 영상을 컴파일링하는 단계. 즉, 검사 대상의 초음파 검사 방법은 SAFT 분석 시에 요구되는 단계를 포함하며, 본 발명에 따른 방법은, 검사 헤드의 각각의 위치가 초음파 신호의 송신 시에 그리고/또는 상응하는 에코 신호의 수신 시에 검출 장치에 의해 검출되며, 검사 헤드의 각각 검출된 위치가 검사 대상의 검사 영역의 영상 생성 시에 고려되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 검사 대상의 표면 상에서의 검사 헤드의 위치가 검사 지속 시간 동안 측정된다. 이때, 각각의 위치의 측정은 비교적 짧은 간격 이내에 그리고 시험 대상의 정밀 검사를 위해 송신된 초음파 펄스에 대해 규정된 시간 관계로 수행된다. 바람직하게는, 초음파 펄스가 송신될 때 위치 측정이 각각 수행된다. 추가로, 송신된 초음파 펄스에 상응하는 에코 신호가 수신될 경우, 각각의 위치 측정이 수행될 수도 있다.
검사 헤드의 검출 또는 측정된 각각의 위치에 따라, 검사 헤드의 각각 순간적인 위치가 바람직하게는 초음파 펄스의 각각의 송신의 시점에서 결정되어, 재구성될 복셀과 실제 측정 위치 사이의 간격의 결정을 위해 SAFT 분석 시에 사용된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, SAFT 분석을 이용한 검사 대상의 초음파 검사를 핸드 가이드식 검사 헤드에서도 사용하는 것이 가능해 진다. 바람직하게는, 상기 검사 헤드는 이 경우에 검사 대상 표면을 따라서 수동으로 이동될 수 있다. 특히, 상기 검사 헤드는 본 발명에 따른 방법에서 검사 대상 표면 상에서 자유롭게 안내될 수 있다. 검사 대상 내 결함의 로컬라이징이 상기 방법에 의해 현저히 개선되고, 개별 결함들이 더 양호하게 서로 구별되고, 특히 수동 검사, 즉 핸드 가이드식 검사 시의 신호 대 잡음비가 개선된다. 이에 의해, 시험 대상의 검사 영역의 영상의 컴파일링 시에, SAFT 분석 없이 서로 분리되지 않을 수도 있기 때문에 더 큰 아티팩트로서 평가될 수도 있는 그룹 아티팩트, 즉, 서로 인접하여 놓인 개별 아티팩트의 개선된 해상도가 얻어지고, 특히 작은 결함의 검출 개선이 얻어진다. 여기서, 작은 결함은 사용되는 초음파 펄스의 파장에 비해 작은 크기를 갖는 결함을 의미하는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방법에 의해 달성되는 시험 결과는 검사 대상의 3차원 디지털 모델에 대한 기준화를 통해 특히 직관적으로 해석될 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 검사 헤드의 검출된 위치 및 방향 설정을 이용하여, 초음파 신호의 송신 시에 검사 헤드의 활성화 개구(active aperture)의 중심 위치가 결정되며, 검사 대상의 검사 영역의 영상 생성 시에 고려된다. 여기서, 활성화 개구는 초음파 펄스 또는 에코 신호에 대한 활성 송수신 면으로서 사용되는 검사 헤드의 영역을 의미한다. 예를 들어 위상 배열 검사 헤드를 사용하는 경우, 활성화 개구의 중심 위치는 바로 초음파 펄스의 송신 또는 상응하는 에코 신호의 수신을 위해 상응하게 제어된 영역이다. 바람직하게는, 초음파 펄스의 각각의 송신 시에 그리도/또는 상응하는 에코 신호의 각각의 수신 시에 중심 위치가 결정된다. 검사 헤드의 현재 활성화 개구의 중간 위치의 결정을 통해, 특히 정확한 초음파 검사 및 검사 대상의 검사 영역의 영상의 생성이 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구성에서는, 초음파 신호의 송신 시에 그리고/또는 상응하는 에코 신호의 수신 시에, 검사 헤드의 방향 설정이 검출 장치에 의해 검출되어 검사 대상의 영상 생성 시에 고려된다. 특히, 수동 초음파 검사 시에, 즉, 검사 대상의 핸드 가이드 시에, 초음파 검사를 이용하여 검사 대상을 결함에 대해 진단할 수 있도록, 평편하지 않게 형성된 검사 대상 표면을 따라 검사 헤드를 이동하는 것이 비교적 간단하게 가능하다. 이러한 경우에, 상이한 방향 설정으로, 즉, 상이한 각도로 검사 대상 표면에 대한 검사 헤드의 위치 설정에 따라 초음파 펄스를 검사 대상에 도입하는 문제가 생긴다. 이 경우, 검사 헤드의 각각의 방향 설정의 검출은 예를 들어 위치 고정된 기준 좌표계에 대해, 검사 헤드의 시작 방향 설정에 대해 초음파 검사 등이 개시될 때에 수행될 수 있기 때문에, 검사 헤드의 각각의 방향 설정의 결정에 대한 명확한 기준이 형성된다. 방향 설정을 고려함으로써, 검사 대상에 도입되는 초음파 펄스의 상이한 각도뿐 아니라 검사 대상의 각각의 표면 기울기가 고려될 수 있으므로, 전체적으로 초음파 검사에 의한 검사 대상의 개선된 영상이 가능하다.
본 발명의 다른 바람직한 구성에 따르면, 검사 대상의 검사 영역의 영상은 검사 대상 표면을 따른 검사 헤드의 이동 중에 컴파일링된다. 즉, 초음파 검사의 상응하는 분석 결과는 선택적으로, 측정 진행 중에 이미 표시될 수 있다. 이에 의해, 특히 빠르게, 즉, 아직 초음파 검사의 실행 중에, 검사 대상 내의 상응하는 로컬라이징된 결함이 추론될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구성에 따르면, 검출된 위치 및/또는 방향 설정 그리고 이들에 각각 할당된 시점에 대한 데이터가 저장된다. 이러한 데이터는, 후속 평가를 위해서, 예를 들어 초음파 검사 시에 중요하지 않은 검사 위치가 배제되었음을 증명하기 위해서 또는 검사 대상의 3차원 모델의 후속 시각화를 위해 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구성에서, 초음파 검사는 복수의 검사 헤드에 의해 실행된다. 각각의 위치 및/또는 방향 설정의 검출은 모든 검사 헤드에 대해 실행되고, 검사 대상의 영상의 컴파일링 시 고려된다. 복수의 검사 헤드를 사용함으로써, 큰 검사 대상도 비교적 짧은 시간 동안 초음파 검사를 받을 수 있다.
검사 대상의 초음파 검사를 위한 본 발명에 따른 시스템은, 검사 대상 표면을 따라 이동 가능한 검사 헤드를 포함하며, 이 검사 헤드를 이용하여 초음파 펄스가 검사 대상으로 송신될 수 있고, 송신된 초음파 펄스에 상응하는 각각의 에코 신호가 수신될 수 있다. 또한, 상기 시스템은 데이터 처리 장치를 포함하며, 이 데이터 처리 장치를 이용하여, 검사 대상의 사전 설정 가능한 검사 영역의 영상이, 수신된 에코 신호의 진폭값의 중첩 및 평균에 기초하여 컴파일링될 수 있다. 본 발명에 따른 시스템은 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 검출 장치를 이용하여, 검사 헤드의 각각의 위치가 초음파 신호의 송신 시에 그리고/또는 상응하는 에코 신호의 수신 시에, 검출 가능하며, 데이터 처리 장치를 이용하여, 검사 대상의 검사 영역의 영상은 각각 검출된 검사 헤드의 위치를 고려하여 컴파일링될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구성은, 시스템의 바람직한 구성으로서 간주되며, 상기 시스템은 특히 방법 단계를 실행할 수 있는 수단을 포함한다.
시스템의 바람직한 구성에서, 검출 장치는 검사 헤드에 장착된 광학 운동 센서를 포함하며, 상기 광학 운동 센서를 이용하여 기준점에 대한 각각의 상대 위치가 검출될 수 있다. 기준점은 예를 들어 검사 헤드가 초음파 검사의 개시 때 배치된 위치일 수 있다. 바람직하게는, 이 경우에, 검출 장치가 추가의 광학 운동 센서를 포함하는데, 추가의 광학 운동 센서는 사전 설정된 간격으로 다른 광학 운동 센서로부터 이격되어 검사 헤드에 장착되며, 추가의 광학 운동 센서를 이용하여 기준점에 대한 각각의 상대 위치가 검출될 수 있다. 예를 들어 이른바 광 흐름(optical flow) 측정 원리에 따라 작동할 수 있고 컴퓨터 입력 장치, 예를 들어 컴퓨터 마우스로부터 알려지는 두 개의 운동 센서를 사용하여, 검사 헤드의 각각의 위치를 상이한 측정 시점에서 결정할 수 있도록, 운동 검출을 위한 검사 대상 표면의 국부적으로 변형 가능한 광학 특성이 사용된다. 제2 광학 운동 센서를 추가로 포함함으로써, 운동 검출이 두 개의 병진적인 자유도로부터 제3의, 즉, 회전 자유도로 확장될 수 있다.
시스템의 다른 바람직한 구성에 따르면, 검출 장치는 검사 헤드에 장착된 복수의 초음파 송신기 및 검사 헤드로부터 이격되어 배열된 하나 이상의 초음파 수신기를 포함하며, 이 초음파 수신기를 이용하여 검사 헤드의 위치 및 방향 설정은 초음파 송신기로부터 송신된 초음파 펄스를 기초로 하여 결정될 수 있다. 이에 의해, 특히 신뢰성 있는 방식으로, 3차원 위치 정보 및 검사 헤드의 각각의 방향 설정이 세 개의 공간축을 중심으로 결정될 수 있다. 이 경우에, 복수의 초음파 수신기가 제공될 수도 있다. 또한, 초음파 송신기 및 초음파 수신기 또는 초음파 수신기들의 위치가 바뀔 수 있다. 즉, 초음파 수신기(들)이 검사 헤드에 제공될 수 있으며, 초음파 송신기는 위치 고정되어 검사 헤드로부터 상응하게 이격되어 배열된다.
본 발명의 다른 바람직한 구성에 따르면, 검출 장치가 선회 가능한 고정 장치를 포함하며, 이 고정 장치에 검사 헤드가 회전 운동 가능하게 장착되며, 고정 장치는 경로 센서 및 회전 센서를 포함하며, 이 센서를 이용하여, 검사 헤드의 위치 및/또는 방향 설정이 결정될 수 있다. 이에 의해, 마찬가지로 신뢰성 있는 방식으로, 세 개의 모든 공간으로의 검사 헤드의 각각의 위치 설정 및 세 개의 모든 공간축을 중심으로한 검사 헤드의 방향 설정이 검출될 수 있다.
시스템의 다른 바람직한 구성에서, 검출 장치가 영상 획득 장치를 포함하며, 이를 이용하여, 검사 헤드에 장착된 복수의 광학 마킹이 검출될 수 있으며, 이를 기초로 하여, 검사 헤드의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있다. 광학 마킹은 예를 들어 능동식 마킹, 즉, 광을 방사하는 마킹 또는 수동식 마킹, 즉, 주변광 또는 보조광을 반사하는 마킹일 수 있다. 광학 마킹의 상응하는 검출을 통해, 연속으로, 예를 들어 사전 설정된 좌표계에 대한 검출 헤드의 3차원 위치 설정 및 방향 설정이 결정될 수 있다.
시스템의 다른 바람직한 구성에서, 검출 장치는 검사 헤드에 장착된 영상 획득 장치를 포함하며, 이 영상 획득 장치를 이용하여, 검사 대상 표면에 제공된 복수의 광학 마킹이 검출될 수 있으며, 이를 기초로 하여, 검사 헤드의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있다. 바람직하게는, 검출 장치는 투영 장치를 포함하며, 이를 이용하여, 광학 마킹이 사전 설정 가능한 패턴으로 검사 대상 표면 상에 투영될 수 있다. 사전 설정된 패턴은 예를 들어 점 패턴, 선 패턴, 체스판 패턴 등일 수 있다. 사전 설정된 유형으로, 예를 들어 점 형태, 점 배열, 파장 등을 이용하는 인코딩을 통해 국부적으로 변형된 패턴의 구성이 바람직하다. 이에 의해, 검사 헤드의 위치 설정 및 방향 설정의 특히 간단하고 신뢰성 있는 결정이 가능하다.
마지막으로, 시스템의 다른 바람직한 구성에서, 검사 헤드는 수직 검사 헤드, 각도 검사 헤드 또는 위상 배열 검사 헤드로서 구성된다.
본 발명의 다른 장점, 특징 및 세부 내용은 도면을 참조하여 이하의 바람직한 실시예의 설명에 기재된다. 명세서에서 언급된 특징들 및 특징들의 조합, 그리고 이하 도면의 상세한 설명에서 언급되고 그리고/또는 도면에 단독으로 도시된 특징 및 특징들의 조합들은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서, 각각 설명된 조합뿐만 아니라, 다른 조합들로 또는 단독으로도 응용될 수 있다.
도 1은 검사 대상의 초음파 검사를 위한 시스템의 개략 사시도를 도시하며, 검사 헤드의 위치 및 방향 설정의 검출을 위한 두 개의 광학 운동 센서가 시스템에 배열된다.
도 2는 검사 대상의 초음파 검사를 위한 시스템의 대안적인 실시예의 개략 사시도를 도시하며, 한쪽 팔에서, 초음파 수신기가 T자 형태로 형성된 검사 헤드의 상부에 배열되며, 검사 헤드에는 검사 헤드 측에 세 개의 초음파 송신기가 장착된다.
도 3은 검사 대상의 초음파 검사를 위한 다른 대안적인 실시예의 사시도를 도시하며, 핸드 가이드식 검사 헤드가 선회 가능한 고정 장치에 배열된다.
도 4는 검사 대상의 초음파 검사를 위한 시스템의 다른 실시예의 개략 사시도를 도시하며, 복수의 광학 마킹이 검사 헤드에 제공되며, 검사 헤드의 상부에 배열된 영상 획득 장치가 제공된다.
도 5는 검사 대상의 초음파 검사를 위한 시스템의 다른 실시예의 개략 사시도를 도시하며, 영상 획득 장치가 검사 헤드에 장착되며, 이를 이용하여 검사 대상 표면에 제공된 복수의 광학 마킹이 검출될 수 있다.
도면에서, 동일하거나 기능적으로 동일한 요소들에는 동일한 부호가 제공된다.
도 1에는 검사 대상(12)의 초음파 검사를 위한 전체적으로 10으로 표시된 시스템이 개략 사시도로 도시된다. 시스템(10)은 검사 대상 표면(14)을 따라 이동 가능한 검사 헤드(16)를 포함하며, 검사 헤드를 이용하여, 초음파 펄스가 검사 대상(12)으로 송신될 수 있고, 송신된 초음파 펄스에 상응하는 각각의 에코 신호가 수신될 수 있다. 또한, 시스템(10)은 여기에 도시되지 않은 데이터 처리 장치(18)를 포함하며, 데이터 처리 장치를 이용하여, 마찬가지로 도시되지 않은 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20)이, 수신된 에코 신호의 진폭값의 중첩 및 평균을 기초로 하여 컴파일링될 수 있다. 다시 말해, 검사 대상(12)의 초음파 검사를 위한 시스템(10)은 검사 대상(12)의 초음파 검사의 범주 내에서 이른바 SAFT(Syntetic Aperture Focusing Technique) 분석을 수행하기 위해 구성된다.
또한, 시스템(10)은 도시되지 않은 검출 장치를 포함하며, 검출 장치에 의해 검사 헤드(16)의 각각의 위치가 초음파 신호의 송신 시에 그리고 상응하는 에코 신호의 수신 시에 검출될 수 있다. 데이터 처리 장치(18)를 이용하여, 검사 헤드(16)의 각각 검출된 위치 및 방향 설정에 따라 검사 대상(12)의 영상(20)이 컴파일링될 수 있다.
도 1에 도시된 경우에, 검출 장치는, 서로 이격되어 검출 헤드(16)의 각각의 측면에 장착된 두 개의 광학 운동 센서(22, 24)를 포함한다. 여기서 운동 센서(22, 24)는, 예를 들어 컴퓨터 마우스로부터 알려진 광 흐름 측정 원리에 따라 작동하는 2차원 운동 센서이다. 이 경우에, 검사 대상 표면(14)의 국부적으로 변경되는 광 특성이 운동 검출을 위해 사용된다. 두 개의 광 운동 센서(22, 24)에 의해 기준점, 예를 들어 초음파 검사의 개시 때 검사 헤드(16)의 시작점에 대한 각각의 상대 위치가 검출될 수 있다. 두 개의 광 운동 센서(22, 24)를 사용하여, 초음파 검사 중의 검사 헤드(16)의 2차원 위치 검출에 부가적으로, 추가의 자유도로서, 검사 대상 표면(14)에 대한 법선을 중심으로 하는 각각의 회전 운동 형태의 검사 헤드의 방향 설정이 검출될 수 있다.
이하 검사 헤드(12)의 초음파 검사 방법이 설명된다. 검사 헤드(16)는 수동으로, 즉, 손으로 검사 대상 표면(14)을 따라 이동하고, 초음파 펄스가 검사 헤드(12) 내로 송신된다. 송신된 초음파 펄스에 상응하는 각각의 에코 신호가 검사 헤드(16)에 의해 수신된다. 검사 헤드(16)가 검사 대상 표면(14)을 따라 이동하는 동안, 광 운동 센서(22, 24)를 이용하여 검사 헤드의 각각의 위치 및 방향 설정이 각각의 초음파 신호의 송신 시에 그리고 상응하는 에코 신호의 수신 시에 검출된다.
수신된 에코 신호의 진폭값의 중첩 및 평균을 기초로 하여, 데이터 처리 장치(18)를 이용하여 검사 대상의 검사될 영역의 영상(20)이 컴파일링된다. 이 경우에, 검사 대상(12)의 어느 부분이 초음파 검사에 의해 검사되는지에 따라, 부분 영역만이 또는 전체 검사 대상(12)으로부터 영상(20)이 컴파일링된다.
검사 헤드(16)의 각각 검출된 위치 및 방향 설정이 검사 대상(12)의 영상(20) 생성 시에 고려된다. 측정된 위치 및 방향 설정 그리고 각각의 시간 관계로부터 검사 헤드(16)의 현재 위치 및 방향 설정이 각각의 초음파 펄스의 시점에서 계산되고, 소위 SAFT 분석 시에, 재구성된 각각의 복셀과 측정 위치 사이의 간격 결정을 위해 사용된다. 이 경우에, 검사 헤드(16)의 검출된 위치 및 방향 설정을 이용하여 초음파 신호의 송신 시에 검사 헤드의 활성화 개구의 중심 위치가 결정되고, 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상 생성 시에 고려된다. 이때, 활성화 개구는, 유효 송수신 면으로서 사용되는 검사 헤드(16)의 부분을 의미한다. 검사 헤드(16)의 위치와 각각의 위치 측정 사이의 공간적인 오프셋은 검사 헤드 방향 설정에 대한 검출된 정보를 이용하여 산출된다.
검사 대상(12)의 영상(20)은 검사 대상 표면(14)을 따른 검사 헤드(16)의 이동 중에 이미 컴파일링된다. 따라서, 검사 대상(12) 내의 상응하는 에러 위치, 결함 등이 조기에 식별되고, 컴파일된 영상(20)에 의해, 예를 들어 여기에 도시되지 않은 모니터(26)에 시각화된다.
초음파 검사 중에 검출된 각각의 위치 및 이에 각각 할당된 시점에 대한 데이터가 저장됨으로써, 이러한 정보 또는 데이터는 추후의 평가를 위해, 예를 들어 초음파 검사 시에 검사 대상(12)에서의 중요하지 않은 검사 위치가 배제되었음을 증명하기 위해서 또는 검사 대상(12)의 추후의 3차원 모델을 이용 하여 시각화하기 위해서도 제공된다.
초음파 검사는 여기에 도시된 도면과는 달리 추가의 복수의 검사 헤드를 이용하여 실행될 수도 있는데, 이는 특히, 검사 대상(12) 또는 검사 대상(12)의 검사될 영역이 특히 클 경우에 제공된다. 검사 헤드(16) 또는 추가의 검사 헤드들은 수직 검사 헤드, 각도 검사 헤드 또는 위상 배열 검사 헤드로 구성될 수 있다.
도 2의 사시도에 시스템(10)의 대안적인 실시예가 도시된다. 여기에 상세히 도시되지 않은 검출 장치는 본 경우에 T자 형태로 형성된 검사 헤드(16)에 배열된 세 개의 초음파 송신기(28)를 포함하며, 정확히 말하지면, 초음파 송신기(28)가 배열된 T자 형태의 부품이 검사 헤드(16)에 장착된다. 또한, 검사 헤드(16)로부터 이격되어 배열된 초음파 수신기(30)가 제공되며, 초음파 수신기를 이용하여 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이, 초음파 송신기(28)로부터 송신된 초음파 펄스에 의해 결정될 수 있다. 다시 말하자면, 상기 위치 및 방향 설정의 검출은 이른바 음향 트랙킹을 이용하여 수행된다. TOF(time of flight) 측정을 이용하여 초음파 송신기(28)와 초음파 수신기(30) 사이의 거리가 결정되어, 3차원 위치로의 삼각 측량 및 공간 내의 방향 설정을 통해 환산됨으로써, 신뢰성 있는 방식으로 검사 헤드(16)의 각각의 위치 설정 및 방향 설정이 검사 대상 표면(14)을 따른 이동 중에 결정될 수 있다.
검사 대상(12)의 초음파 검사를 위한 시스템(10)의 추가의 대안적인 실시예가 도 3의 사시도에 도시된다. 여기에 도시된 경우에, 검출 장치는 일종의 선회 아암으로 형성된 선회 가능한 고정 장치(32)를 포함한다. 고정 장치(32)에서 검사 헤드(16)의 단부가 회전 가능하게 장착되며, 고정 장치(32)는 여기에 상세히 도시되지 않은 복수의 경로 센서 및 회전 센서를 포함하며, 이 경로 센서 및 회전 센서를 이용하여 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있다. 검사 헤드(16)는 고정 장치(32)의 제공된 자유도에 상응하여 검사 대상 표면(14)을 따라 이동될 수 있으며, 경로 센서 및 회전 센서를 이용하여, 각각 검사 헤드(16)의 위치 설정 및 방향 설정이 신뢰성 있는 방식으로 검출될 수 있다.
도 4에는 검사 대상(12)의 초음파 검사를 위한 시스템(10)의 다른 실시예의 개략 사시도가 도시된다. 검출 장치는 본 경우에 영상 획득 장치(34)를 포함하며, 이를 이용하여 검사 헤드(16)에 제공된 복수의 광학 마킹(36)이 검출될 수 있으며, 이를 기초로 하여 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있다. 위치 측정은 외부 광학 트랙킹을 이용하여 수행된다. 이동하는 검사 헤드(16)는 광학 마커를 포함하며, 이는 광학 마킹(36)의 형태로 검출될 수 있다. 광학 마킹(36)은 예를 들어 능동으로, 즉, 광 방사식으로, 또는 수동으로, 즉, 주변광 또는 보조광 반사식으로 구성될 수 있다. 영상 검출 장치(34)는 예를 들어 스테레오 카메라 시스템으로서 구성될 수 있으며, 이를 이용하여 광학 마킹(36)이 검출되며 이를 기초로 하여 연속으로, 기준 좌표계에 대해 상대적인 공간 내 3차원 위치 설정 및 방향 설정이 결정된다.
마지막으로, 도 5에는 검사 대상(12)의 초음파 검사를 위한 시스템(10)의 다른 대안적인 실시예가 도시된다. 검출 장치는 본 경우에 검사 헤드(16)에 장착된 영상 검출 장치(38)를 포함하며, 이를 이용하여 검사 대상 표면(14)에 제공된 복수의 광학 마킹(40)이 결정될 수 있으며, 이를 기초로 하여 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있다. 검사 헤드(16)의 위치 측정 또는 배향 측정은 여기에 도시된 경우에 내부 광학 트랙킹을 이용하여 수행된다.
검출 장치는 이동 불가능하게 지지되는 투영 장치(42)를 포함하며, 투영 장치는 광학 마킹(40) 형태의 적절한 패턴을 검사 대상 표면(14) 상에 투영한다. 이동식 검사 헤드(16)는 영상 검출 장치(18) 형태의 광학 트랙킹 장치를 포함하며, 광학 트랙킹 장치는 투영되는 패턴에 대해 검사 헤드(16)의 위치를 연속으로 결정할 수 있는 예를 들어 스테레오 카메라 시스템으로서 구성될 수 있다. 투영 장치(42)를 이용하여, 광학 마킹(40)이 검사 대상 표면(14) 상에 사전 설정 가능한 패턴으로 투영될 수 있다. 패턴은 예를 들어 점 패턴, 선 패턴 또는 체스판 패턴일 수 있다. 점 형태, 점들의 배열 또는 파장에 의한 인코딩이 사전 설정됨으로써 패턴은 국부적으로 검사 대상 표면(14) 상에서 변경된다. 이에 의해, 특히 간단하고 신뢰성 있는 방식으로 검사 헤드(16)의 위치 설정 및 방향 설정이 결정될 수 있다.
검사 대상의 초음파 검사를 위한 시스템(10)의 상이한 실시예 및 설명된 방법에 의해, 설명된 바와 같이 검사 대상(12)의 초음파 검사 중에 검사 헤드(16)의 위치 검출 및 배향 검출이 실행되어 검사 대상(12)의 검사될 영역의 영상의 컴파일링 시에 고려됨으로써, 공지된 SAFT 방법은 검사 헤드의 수동 가이드 시에도 신뢰성 있는 방식으로 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 검사 대상(12)의 초음파 검사 방법이며,
    - 검사 대상 표면(14)을 따라 검사 헤드(16)를 이동시키고, 검사 헤드(16)를 이용하여 검사 대상(12) 내로 초음파 펄스를 송신하는 단계와,
    - 송신된 초음파 펄스에 상응하는 각각의 에코 신호를 검사 헤드(16)를 이용하여 수신하는 단계와,
    - 데이터 처리 장치(18)를 이용하여, 수신된 에코 신호의 진폭값의 평균 및 중첩을 기초로 하여, 검사 대상(12)의 사전 설정된 검사 영역의 영상(20)을 컴파일링하는 단계를 포함하는 초음파 검사 방법에 있어서,
    - 검사 헤드(16)의 각각의 위치가 초음파 신호의 송신 시에, 상응하는 에코 신호의 수신 시에, 또는 초음파 신호의 송신 및 상응하는 에코 신호의 수신 시에 검출 장치에 의해 검출되는 단계와,
    - 검사 헤드(16)의 각각 검출된 위치가 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20) 생성 시에 고려되는 단계를 포함하는 초음파 검사 방법에 있어서,
    검사 헤드(16)의 검출된 위치 및 방향 설정을 이용하여, 검사 헤드(16)의 활성화 개구의 중심 위치가 초음파 신호의 송신 시에 결정되어, 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20) 생성 시에 고려되며, 이때 활성화 개구는 초음파 펄스 또는 에코 신호에 대한 활성 송수신 면으로서 사용되는 검사 헤드(16)의 영역을 의미하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 검사 헤드(16)는 검사 대상 표면(14)을 따라 수동으로 이동되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 검사 헤드(16)는 검사 대상 표면(14) 상에서 자유롭게 안내되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 초음파 신호의 송신 시에, 상응하는 에코 신호의 수신 시에, 또는 초음파 신호의 송신 및 상응하는 에코 신호의 수신 시에, 검사 헤드(16)의 방향 설정이 검출 장치에 의해 검출되어, 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20) 생성 시에 고려되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서, 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20)은 검사 대상 표면(14)을 따른 검사 헤드(16)의 이동 중에 컴파일링되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서, 검출된 위치와, 방향 설정 중 어느 하나 또는 이 둘 모두 그리고 이들에 각각 할당된 시점에 대한 데이터가 저장되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
  7. 제1항에 있어서, 초음파 검사는 복수의 검사 헤드(16)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
  8. 검사 대상(12)의 초음파 검사 시스템(10)이며,
    - 검사 대상 표면(14)을 따라 이동 가능한 검사 헤드(16)이며, 이때 상기 검사 헤드를 이용하여 초음파 펄스가 검사 대상(16) 내로 송신될 수 있고, 송신된 초음파 펄스에 상응하는 각각의 에코 신호가 수신될 수 있는 검사 헤드와,
    - 데이터 처리 장치(18)이며, 이때 상기 데이터 처리 장치를 이용하여, 검사 대상(12)의 사전 설정 가능한 검사 영역의 영상(20)이, 수신된 에코 신호의 진폭값의 중첩 및 평균에 기초하여 컴파일링될 수 있는 데이터 처리 장치를 구비한 초음파 검사 시스템에 있어서,
    - 시스템(10)은 검출 장치를 포함하며, 상기 검출 장치를 이용하여, 검사 헤드(16)의 각각의 위치가 초음파 신호의 송신 시에, 상응하는 에코 신호의 수신 시에, 또는 초음파 신호의 송신 및 상응하는 에코 신호의 수신 시에 검출될 수 있으며,
    - 데이터 처리 장치(18)를 이용하여, 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20)이 검사 헤드(16)의 각각 검출된 위치를 고려하여 컴파일링될 수 있는, 초음파 검사 시스템에 있어서,
    상기 시스템(10)은 검사 헤드(16)의 검출된 위치 및 방향 설정을 이용하여, 검사 헤드(16)의 활성화 개구의 중심 위치를 초음파 신호의 송신 시에 결정하여, 검사 대상(12)의 검사 영역의 영상(20) 생성 시에 고려하도록 구성되며, 이때 활성화 개구는 초음파 펄스 또는 에코 신호에 대한 활성 송수신 면으로서 사용되는 검사 헤드(16)의 영역을 의미하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  9. 제8항에 있어서, 검출 장치는 검사 헤드(16)에 장착된 광학 운동 센서(22)를 포함하며, 상기 광학 운동 센서를 이용하여 기준점에 대한 각각의 상대 위치가 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  10. 제9항에 있어서, 검출 장치는 추가의 광학 운동 센서(24)를 포함하며, 상기 추가의 광학 운동 센서는 사전 설정된 간격으로 다른 광학 운동 센서(22)로부터 이격되어 검사 헤드(16)에 장착되며, 추가의 광학 운동 센서를 이용하여 기준점에 대한 각각의 상대 위치가 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  11. 제10항에 있어서, 검출 장치는 검사 헤드(16)에 장착된 복수의 초음파 송신기(28)와, 검사 헤드(16)로부터 이격되어 배열된 하나 이상의 초음파 수신기(30)를 포함하며, 상기 초음파 수신기를 이용하여 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이 초음파 송신기(28)로부터 송신된 초음파 펄스를 기초로 하여 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  12. 제11항에 있어서, 초음파 송신기(28) 및 초음파 수신기는 교환되어 사용되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  13. 제8항에 있어서, 상기 검출 장치는 선회 가능한 고정 장치(32)를 포함하며, 상기 고정 장치에는 검사 헤드(16)가 회전 가능하게 장착되며, 고정 장치(32)는 경로 센서 및 회전 센서를 포함하며, 상기 경로 센서 및 회전 센서를 이용하여, 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  14. 제8항에 있어서, 검출 장치는 영상 획득 장치(34)를 포함하며, 상기 영상 획득 장치를 이용하여, 검사 헤드(16)에 장착된 복수의 광학 마킹(36)이 검출될 수 있으며, 이를 기초로 하여 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  15. 제8항에 있어서, 검출 장치는 검사 헤드(16)에 장착된 영상 획득 장치(38)를 포함하며, 상기 영상 획득 장치를 이용하여, 검사 대상 표면(14)에 제공된 복수의 광학 마킹(40)이 검출될 수 있으며, 이를 기초로 하여, 검사 헤드(16)의 위치 및 방향 설정이 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  16. 제15항에 있어서, 검출 장치는 투영 장치(42)를 포함하며, 상기 투영 장치를 이용하여, 광학 마킹(40)이 사전 설정 가능한 패턴으로 검사 대상 표면(14) 상에 투영될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  17. 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 검사 헤드(16)는 수직 검사 헤드, 각도 검사 헤드 또는 위상 배열 검사 헤드로서 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 시스템(10).
  18. 삭제
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