KR101704577B1 - Beam Focusing Method Of Nondestructive Evaluation - Google Patents

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KR101704577B1
KR101704577B1 KR1020160111608A KR20160111608A KR101704577B1 KR 101704577 B1 KR101704577 B1 KR 101704577B1 KR 1020160111608 A KR1020160111608 A KR 1020160111608A KR 20160111608 A KR20160111608 A KR 20160111608A KR 101704577 B1 KR101704577 B1 KR 101704577B1
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임채은
바타르베크 루시안
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(주) 성산연구소
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Abstract

The present invention relates to a beam focusing method for a nondestructive inspection which has excellent performance of detecting cracks on a surface, and excellent sensitivity. According to the embodiment of the present invention, the beam focusing method for the nondestructive inspection comprises: a step of obtaining a roof element plane using a position coordinate of elements of a probe including a receiving unit and a transmitting unit including a plurality of elements transmitting or receiving waves; a step of determining a normal vector of the roof element plane; a step of determining an incident plane including the normal vector; a step of calculating an incident beam vector on a wedge satisfying an obtained view angle; and a step of calculating a refracted beam vector on a test piece based on the incident beam vector.

Description

비파괴검사의 빔 포커싱 방법{Beam Focusing Method Of Nondestructive Evaluation}[0001] The present invention relates to a beam focusing method for non-destructive inspection,

본 발명은 비파괴검사의 빔 포커싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a beam focusing method of a nondestructive inspection.

초음파 검사에서, 내부 결함을 검출하거나 재료의 특성을 파악하기 위해, 전형적으로 0.1부터 15 MHz까지, 그리고 때때로 최대 50 MHz까지의 범위에 있는 중심 주파수를 갖는 아주 짧은 초음파 펄스파(ultrasonic pulsewave)가 재료 내로 발사(launch)된다. 이 기법은 또한 검사 대상물의 두께를 결정하기 위해, 예를 들어, 파이프 벽 부식 등 시험체를 파괴하지 않고, 시험체 내부를 검사 및 모니터링 하기 위해 흔히 사용된다.In ultrasound testing, a very short ultrasonic pulsewave with a center frequency typically ranging from 0.1 to 15 MHz, and sometimes up to 50 MHz, is used to detect internal defects or characterize the material Lt; / RTI > This technique is also often used to determine the thickness of the object to be inspected, for example, to inspect and monitor the interior of the object without destroying the object, such as pipe wall corrosion.

초음파 검사는 종종 강철 및 다른 금속들 및 합금들에 대해 수행되지만, 비록 해상도가 더 낮더라도, 콘크리트, 목재 및 복합재에 대해서도 사용될 수 있다. 이는 많은 산업들에서 사용되는 비파괴 검사의 한 형태이다.Ultrasonic inspection is often performed on steel and other metals and alloys, but may be used for concrete, wood and composites, albeit with lower resolution. It is a form of nondestructive inspection used in many industries.

초음파 파형을 수신하는 2가지 기본적인 방법들은 펄스-에코(pulse-echo) 및 피치-캐치(pitch-catch)이다. 펄스-에코 모드에서, 음파(sound)가 반사되어 다시 디바이스로 오기 때문에, 트랜스듀서는 펄스파의 송신 및 수신 둘 다를 수행한다. 반사된 초음파는 대상물의 뒷벽(back wall)과 같은 계면(interface)으로부터 또는 대상물 내부의 결함으로부터 나온다. 진단 기계는 전형적으로 이들 결과를 반사의 세기를 나타내는 진폭 및 거리를 나타내는 반사의 도달 시간을 갖는 신호의 형태로 디스플레이 한다. 피치-캐치(Pitch-Catch) 모드에서, 초음파를 전송 및 수신하기 위해 개별적인 트랜스듀서들이 이용된다.Two basic methods for receiving ultrasonic waveforms are pulse-echo and pitch-catch. In the pulse-echo mode, since the sound is reflected back to the device, the transducer performs both transmission and reception of the pulse wave. The reflected ultrasonic waves come from the same interface as the back wall of the object or from defects inside the object. The diagnostic machine typically displays these results in the form of a signal having a time of arrival of reflection indicative of amplitude and distance representative of the intensity of the reflection. In the Pitch-Catch mode, individual transducers are used to transmit and receive ultrasonic waves.

초음파 검사의 다수의 이점들이 있다. 이 검사 방법은 높은 투과능(penetrating power)을 제공하고, 이는 분석되고 있는 부분에서 깊게 있는 결함의 검출을 가능하게 한다. 이는 또한 극도로 작은 결함의 검출을 가능하게 하는 고감도 검사 형태이다. 일반적으로, 초음파 검사를 위해서는 하나의 표면에만 접근 가능하면 된다. 이 방법은 내부 결함의 깊이 및 평행한 표면들을 갖는 부분들의 두께를 결정하는 데 다른 비파괴 방법들보다 더 나은 정확도를 제공한다. 이는 결함의 크기, 배향, 형상 및 특성을 추정하는 얼마간의 능력을 제공한다. 이는 일반적으로 동작(operation) 또는 근방의 직원들에게 해가 없고, 근처에 있는 장비 및 재료에 어떤 영향도 없다.There are a number of advantages of ultrasound testing. This inspection method provides a high penetrating power, which enables the detection of deep defects in the part being analyzed. It is also a type of highly sensitive test that allows the detection of extremely small defects. In general, only one surface should be accessible for ultrasound examination. This method provides better accuracy than other non-destructive methods in determining the depth of internal defects and the thickness of the parts with parallel surfaces. This provides some ability to estimate the size, orientation, shape, and characteristics of the defect. This is generally harmless to operation or nearby personnel and has no effect on nearby equipment and materials.

이는 또한 휴대할 수 있음은 물론, 고도로 자동화된 동작을 할 수 있다.It is also portable and highly automated.

하나의 유형의 초음파 검사는 위상 배열 초음파(phased array ultrasound)라고 알려져 있다. 이 유형의 검사에 대해, 프로브는 복수의 요소들로(요소들의 배열로) 이루어져 있고, 요소들 각각은 독립적으로 초음파를 전송 및/또는 수신할 수 있다. 각각의 개별 요소로부터 전송된 파들을 결합시키는 것에 의해, 복합 음파 빔(composite sound beam)이 생성된다. 이 빔은 요소들에 걸쳐 짧은 시간 지연을 적용하고 이어서 요소들을 한꺼번에 발사(firing)하는 것에 의해 임의적인 방식으로 조종(steer) 및/또는 집속(focus)될 수 있다. 유사한 방식으로, 수신 배열(receive array)은 요소들에 걸쳐 일련의 짧은 지연들을 적용하고 이어서 모든 요소들로부터의 기여분들(contributions)을 합산하는 것에 의해 특정의 각도 및/또는 초점 심도(focal depth)로부터 들어오는 초음파에 민감하도록 설정될 수 있다.One type of ultrasound is known as phased array ultrasound. For this type of inspection, the probe consists of a plurality of elements (in an array of elements), each of which can independently transmit and / or receive ultrasonic waves. By combining the transmitted waves from each individual element, a composite sound beam is generated. This beam can be steered and / or focused in an arbitrary manner by applying a short time delay across the elements and then firing the elements together. In a similar manner, a receive array may be implemented with a particular angle and / or focal depth by applying a series of short delays across the elements and then summing the contributions from all the elements. And may be set to be sensitive to the ultrasonic waves coming from.

한국공개특허문헌 10-2012-0117207Korean Patent Publication No. 10-2012-0117207

본 발명은 표면의 크랙 탐지 능력이 우수하고, 감도가 우수한 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a non-destructive inspection beam focusing method having excellent surface cracking capability and excellent sensitivity.

또한 본 발명은 프로브에 루프 각도를 두어 3차원 상에서 진행하는 빔의 포커싱을 계산하는 방법을 제공할 수 있다.The present invention can also provide a method of calculating the focusing of a beam traveling on three dimensions by placing a loop angle on the probe.

또한 본 발명은 오토 포커싱 뎁스 결정 시 연산량을 줄인 알고리즘을 제안할 수 있다.In addition, the present invention can propose an algorithm that reduces the amount of computation when determining the autofocusing depth.

본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 초음파를 송신 또는 수신하는 복수의 요소(Element)를 구비한 송신부 및 수신부를 포함하는 프로브의 상기 요소들의 위치 좌표를 이용하여 루프 요소 평면(Roof Element plane)을 구하는 단계; 상기 루프 요소 평면의 노멀 벡터(normal vector)를 결정하는 단계; 상기 노멀 벡터를 포함하는 입사 평면(incident plane)을 결정하는 단계; 주어진 조향각도(view angle)를 만족하는 쐐기 상에서의 입사빔 벡터(incident beam vector)를 구하는 단계; 및 상기 입사빔 벡터에 기초하여 시험편 상에서의 굴절빔 벡터(refracted beam vector)를 구하는 단계;를 포함하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수 있다.A beam focusing method of a nondestructive inspection according to an embodiment of the present invention is a method of focusing a beam on a loop element plane (or an object) by using position coordinates of the elements of a probe including a transmitter and a receiver having a plurality of elements for transmitting or receiving ultrasonic waves Roof Element plane); Determining a normal vector of the loop element plane; Determining an incident plane comprising the normal vector; Obtaining an incident beam vector on a wedge satisfying a given view angle; And obtaining a refracted beam vector on the test piece based on the incident beam vector.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 주어진 포커싱 뎁스의 Z축 좌표 값인 Z축 필드 좌표 값을 가지는 상기 굴절빔 벡터의 좌표 값으로부터 X 및 Y 축 필드 좌표 값을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.Also, the beam focusing method of the nondestructive inspection according to another embodiment of the present invention determines X and Y axis field coordinate values from the coordinate values of the refraction beam vector having the Z axis field coordinate values of the Z axis coordinate values of a given focusing depth The method of claim 1, further comprising the step of:

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 입사빔 벡터를 따라 상기 입사빔 벡터의 Z축 좌표 값이 0이될 때까지 진행하여 그 때의 X축 및 Y 축 좌표 값을 구하는 단계; 및 상기 굴절빔 벡터를 따라 상기 굴절빔 벡터의 Y축 좌표 값이 0이 될 때까지 진행하여 그 때의 좌표 값에 기초하여 포커싱 뎁스를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a beam focusing method for a non-destructive inspection, comprising the steps of: moving the incident beam vector along a Z-axis coordinate value of the incident beam vector to 0, Obtaining a value; And determining a focusing depth based on the coordinate value at that time until the Y-axis coordinate value of the refraction beam vector becomes 0 along the refraction beam vector. A focusing method may be provided.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 요소들 각각의 위치에 기초하여 상기 필드 좌표까지의 최단 시간을 만족하는 입사점을 결정하는 단계;를 더 포함하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a beam focusing method for a non-destructive inspection, comprising the steps of: determining an incident point satisfying a shortest time to a field coordinate based on a position of each of the elements; May be provided.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법의 상기 프로브의 요소들의 위치 좌표를 이용하여 루프 요소 평면을 구하는 단계;는, 상기 프로브의 루프 각도(Roof angle)가 0도 일 때의 상기 요소들의 위치 좌표를 이용하여 논-루프 요소 평면(Non-Roof Element plane)을 구하는 단계; 및 상기 논-루프 요소 평면을 미리 정해진 루프 각도만큼 회전시켜 상기 루프 요소 평면을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.The method may further include obtaining a loop element plane using the position coordinates of the elements of the probe in the beam focusing method of the nondestructive inspection method according to another embodiment of the present invention when the roof angle of the probe is 0 degrees Obtaining a non-Roof Element plane using position coordinates of the elements of the non-Roof element; And determining the loop element plane by rotating the non-loop element plane by a predetermined loop angle to provide a non-destructive inspection beam focusing method.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 논-루프 요소 평면은 적어도 3개의 요소의 중심 좌표를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.In another aspect of the present invention, there is provided a beam focusing method of a non-destructive inspection method, wherein the non-loop element plane is determined using center coordinates of at least three elements It is possible.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 3개의 요소는 상기 프로브 상의 첫번째 요소와 마지막 요소 그리고 중심 요소인 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.The beam focusing method of the nondestructive inspection according to another embodiment of the present invention may also provide a beam focusing method of the nondestructive inspection, wherein the three elements are the first element, the last element and the center element on the probe .

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 첫번째 요소와 상기 마지막 요소의 중심점을 지나는 축 벡터(axis vector)와 수직하고 상기 중심 요소의 중심점과 상기 루프 각도가 0도 일 때의 상기 송신부 및 상기 수신부의 경계점인 분할점의 좌표를 지나는 루프 로테이션 벡터(Roof rotation vector)를 구하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a beam focusing method for a non-destructive inspection, comprising the steps of: vertically intersecting an axis vector passing through a center point between the first element and the last element, And a loop rotation vector passing through coordinates of a dividing point, which is a boundary point between the transmitting unit and the receiving unit, is obtained.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 루프 로테이션 벡터를 0이 아닌 상기 미리 정해진 루프 각도만큼 회전시켜 상기 미리 정해진 루프 각도를 가지는 프로브의 분할점을 결정하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a beam focusing method for a nondestructive inspection method, wherein a division point of a probe having the predetermined loop angle is determined by rotating the loop rotation vector by the predetermined loop angle, A beam focusing method of a non-destructive inspection can be provided.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 첫번째 요소의 중심점과 상기 마지막 요소의 중심점과 상기 분할점에 기초하여 상기 루프 요소 평면을 결정하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a beam focusing method for a non-destructive inspection, wherein the loop element plane is determined based on a center point of the first element, a center point of the last element, A beam focusing method may be provided.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법은, 상기 입사 평면과 상기 굴절빔 벡터를 포함하는 굴절 평면이 서로 만나는 상기 쐐기와 상기 시험편의 경계 상에서의 상기 입사 평면과 상기 굴절 평면의 공통 직선에 기초하여 임의의 요소로부터 상기 필드 좌표까지의 빔의 전달 시간을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a beam focusing method for a nondestructive inspection, the method comprising the steps of: providing a wedge between an incidence plane and a refraction plane including the refraction beam vector, Determining a propagation time of the beam from the arbitrary element to the field coordinate based on the common straight line of the field coordinate system.

본 발명의 실시예는 프로브의 루프 각도를 둠으로써 루프 각도가 없는 프로브에서 발생되는 데드존(DeadZone)에 의한 표면 불감지 영역을 제거하여 표면의 크랙(Crack)이 잘 탐지되도록 할 수 있다.In the embodiment of the present invention, by setting the loop angle of the probe, it is possible to remove the surface non-detection area caused by the dead zone generated in the probe having no loop angle, thereby to detect the surface cracks well.

또한 본 발명의 실시예는 감도가 우수, 즉 오토 포커싱 능력이 우수한 비파괴 검사의 빔 포커싱 방법을 제공할 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can provide a non-destructive inspection beam focusing method having excellent sensitivity, i.e., excellent autofocusing capability.

또한 본 발명의 실시예는 오토 포커싱 뎁스를 구할 때의 연산량을 대폭 감소한 알고리즘을 제공할 수 있다.In addition, the embodiment of the present invention can provide an algorithm that greatly reduces the amount of computation for obtaining the autofocusing depth.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비파과검사장치의 구동 방법의 흐름도.
도 2는 루프 포커싱 계산 단계의 세부 흐름도.
도 3은 요소 평면을 구하는 단계의 세부 흐름도.
도 4는 요소의 입사점을 구하는 단계의 세부 흐름도.
도 5는 시험편에 위치한 쐐기와 프로브의 일 단면도.
도 6은 시험편에 위치한 쐐기와 루프를 가지지 않는 프로브를 나타낸 도면.
도 7은 루프를 가진 프로브를 나타낸 도면.
도 8은 요소 평면과 입사 평면 상의 벡터들을 나타낸 도면.
도 9는 입사 평면과 굴절 평면을 나타낸 도면.
1 is a flow chart of a method of driving a non-chaotic wave test apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed flowchart of the loop focusing calculation step.
3 is a detailed flowchart of a step of obtaining an element plane.
4 is a detailed flowchart of a step of obtaining an incident point of an element.
5 is a cross-sectional view of the wedge and probe located on the test piece.
6 is a view of a probe having no wedge and loop located in a test piece.
7 shows a probe with a loop.
8 shows vectors on an element plane and an incident plane;
9 is a view showing an incidence plane and a refraction plane.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 비파괴검사의 빔 포커싱 방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a beam focusing method of a nondestructive inspection according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of an apparatus may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. The dimensions and relative sizes of the layers and regions in the figures may be exaggerated for clarity of illustration.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprise "and / or" comprising ", as used in the specification, means that the presence of stated elements, Or additions.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비파과검사장치의 구동 방법의 흐름도이다. 그리고 도 2는 루프 포커싱 계산 단계의 세부 흐름도이고, 도 3은 요소 평면을 구하는 단계의 세부 흐름도이며, 도 4는 요소의 입사점을 구하는 단계의 세부 흐름도이다. 또한 도 5는 시험편에 위치한 쐐기와 프로브의 일 단면도이고, 도 6은 시험편에 위치한 쐐기와 루프를 가지지 않는 프로브를 나타낸 도면이고, 도 7은 루프를 가진 프로브를 나타낸 도면이고, 도 8은 요소 평면과 입사 평면 상의 벡터들을 나타낸 도면이며, 도 9는 입사 평면과 굴절 평면을 나타낸 도면이다.1 is a flowchart of a method of driving a non-chaotic wave inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a detailed flowchart of the loop focusing calculation step, FIG. 3 is a detailed flowchart of a step of obtaining an element plane, and FIG. 4 is a detailed flowchart of a step of obtaining an incident point of an element. 6 is a view showing a probe having no wedge and a loop positioned on a test piece, Fig. 7 is a view showing a probe having a loop, Fig. 8 is a view showing a probe having a loop, And vectors on an incident plane, and Fig. 9 is a diagram showing an incident plane and a refraction plane.

본 발명을 설명함에 있어서 포커싱이란 시험편 상의 관심 지점을 향해 초음파 빔에 의한 음향 에너지를 집중시키도록 초음파 빔이 시험편의 관심 지점을 향해 지향되는 것을 의미한다.In describing the present invention, focusing means that an ultrasonic beam is directed toward a point of interest of a test specimen so as to concentrate acoustic energy by an ultrasonic beam toward a point of interest on the specimen.

도면들을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치는 X 축(Index axis) 및 Z 축(Depth axis)이 이루는 평면 상에서 상기 X축으로부터의 쐐기 각을 가지는 쐐기(200)와 상기 쐐기(200) 상에 배치되고 Y축(Scan dxis) 및 상기 Z축이 이루는 평면 상에서 상기 Y축으로부터의 루프 각을 가지는 프로브(100)와 상기 프로브(100)로부터의 초음파 발생 및 수신된 초음파 정보를 데이터 처리하여 빔 포컹싱을 제어하는 제어 및 프로세싱부(400)를 포함할 수 있다.Referring to the drawings, a nondestructive inspection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a wedge 200 having a wedge angle from the X-axis on a plane formed by an X-axis and a Z-axis, 200 and a loop angle from the Y-axis on a plane formed by the Y-axis (Scan dxis) and the Z-axis, and an ultrasound generating and receiving ultrasound information from the probe (100) And a control and processing unit 400 for controlling the beam forking.

본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치의 구동 방법은 차원(dimension) 인식 단계(S100), 논-루프(Non-roof) 포커싱 계산 단계(S200), 루프 포커싱 계산 단계(S300)를 포함할 수 있다.The driving method of the nondestructive inspection apparatus according to the embodiment of the present invention may include a dimension recognizing step S100, a non-roof focusing calculating step S200, and a loop focusing calculating step S300 have.

차원 인식 단계(S100)는 프로브(100)의 형상에 따라서 프로브(100)의 Y축 유무를 결정하는 단계이다. 여기서의 프로브(100)의 형상은 프로브 내의 요소들의 위치에 따라서 지붕 형상을 가져 루프 각도가 형성되는 되는 경우 또는 지붕 형상을 가지지 않음으로써 루프 각도가 0도가 되는 경우이다.The dimension recognizing step S100 is a step of determining whether or not the Y-axis of the probe 100 is in accordance with the shape of the probe 100. [ Here, the shape of the probe 100 is a case in which the roof angle is formed by the roof shape depending on the position of the elements in the probe, or when the roof angle is 0 degree by not having the roof shape.

프로브(100)는 초음파를 송신하는 복수의 배열된 요소(element: 트랜스듀서)를 구비한 송신부(Pitch: 110)와 시험편 내에서 반사된 초음파를 수신하는 복수의 배열된 요소를 구비한 수신부(catch: 120)를 포함할 수 있다. The probe 100 includes a transmitter 110 having a plurality of arrayed elements for transmitting ultrasound waves and a receiver 110 having a plurality of arrayed elements for receiving reflected ultrasound waves in the test specimen : 120).

송신부(110)와 수신부(120)를 포함하는 프로브(100)는 소정의 쐐기 각(Wedge angle)을 가지는 쐐기(Wedge: 200)상에 배치될 수 있다. 그리고 프로브(100)의 송신부(110)와 수신부(120)는 루프(roof) 형상이 되도록 루프 각(roof angle)을 가질 수 있다.The probe 100 including the transmitting unit 110 and the receiving unit 120 may be disposed on a wedge 200 having a predetermined wedge angle. The transmitting unit 110 and the receiving unit 120 of the probe 100 may have a roof angle so as to have a roof shape.

프로브 형상(probe geometry)에 따라서 프로브(100)가 루프 형상을 가지지 않는 경우, 즉 루프 각이 0도인 경우 프로브(100)로부터의 빔 포커싱은 X, Z 축에 의한 2차원 평면 상에서 결정되고, 프로브(100)가 루프 형상을 가지는 경우, 즉 루프 각이 0도가 아닌 경우 프로브(100)로부터의 빔 포커싱은 X, Y, Z축에 의한 3차원 공간 상에서 결정될 수 있다. When the probe 100 has no loop shape according to the probe geometry, that is, when the loop angle is 0 degree, the beam focusing from the probe 100 is determined on the two-dimensional plane by the X and Z axes, Beam focusing from the probe 100 can be determined in the three-dimensional space by the X, Y, and Z axes when the loop 100 has a loop shape, i.e., when the loop angle is not 0 degrees.

이처럼 Y축이 존재하지 않는 경우 프로브(100)의 빔 포커싱은 2차원의 좌표 상에서 계산할 수 있고, Y축이 존재하는 경우 프로브(100)의 빔 포커싱은 3차원의 좌표 상에서 계산할 수 있다. When the Y axis does not exist, the beam focusing of the probe 100 can be calculated on the two-dimensional coordinate, and when the Y axis exists, the beam focusing of the probe 100 can be calculated on the three-dimensional coordinate.

또한 프로브(100)의 Y축 유무는 프로브(100)의 루프(Roof)의 각도가 0인지 여부에 따라 달라지고, 루프의 각도가 0이 아닌 경우 프로브(100)의 포커싱 계산시 Y축을 고려하고, 루프의 각도가 0인 경우 프로브(100)의 포커싱 계산시 Y축을 고려하지 않을 수 있다.The presence or absence of the Y axis of the probe 100 depends on whether the angle of the roof of the probe 100 is zero or not and when the angle of the loop is not 0, , And when the angle of the loop is 0, the Y axis of the probe 100 may not be considered in the focusing calculation.

한편 쐐기 각에 따라서 쐐기(200)의 X축 상에서의 일 측 끝 단에서부터 타 측 끝 단까지의 Z 축으로의 높이가 서로 다르게 되고, 루프 각에 따라서 송신부(110) 및 수신부(120)의 Y축을 따라 Z축으로의 높이가 다르게 된다. 그리고 송신부(110)와 수신부(120)는 루프 각이 0인 경우 동일 평면을 이루지만 루프 각이 0이 아닌 경우 전체로써 지붕(Roof) 형상을 이룬다.The heights of the wedge 200 on the X axis from the one end to the other end are different from each other according to the wedge angle, and the heights of the Y and the Y of the transmitter 110 and the receiver 120 The height along the axis is different in the Z axis. The transmitting unit 110 and the receiving unit 120 form the same plane when the loop angle is 0. When the loop angle is not 0, the transmitting unit 110 and the receiving unit 120 form a roof as a whole.

차원 인식 단계(S100)에 기초하여 프로브(100)의 루프가 존재하지 않는 경우, 논-루프 포커싱 계산 단계(S200)에서 주어진 조향각도(view angle)에 따라 집속점(Focus, X, Z)으로 굴절되는 중심 요소(C)로부터의 빔의 입사점을 결정하고, 입사점의 결정에 따라 집속점의 좌표(Focus X, Z)를 구한다. 그리고 각 요소에서의 페르마 굴절 법칙(Fermat's refraction principle)의 최단 거리 방정식을 이분법 알고리즘을 통해 구하면 각 요소 마다의 입사점을 구할 수 있다. 또한 조향각도(view angle)가 주어지면 중심 요소(C)로부터의 빔의 입사각은 sin(입사각)=sin(조향각도)*(쐐기 상에서의 속도/ 시험편에서의 빔의 속도) 식에 의해 구할 수 있다. 한편 페르마 굴절 법칙의 최단 거리 방정식을 이분법 알고리즘(근이 반드시 존재하는 폐구간을 이분한 후, 이 중 근이 존재하는 하위 폐구간을 선택하는 것을 반복하여서 근을 찾는 방법)을 통해 구하는 방식은 통상의 기술자에게 자명한 것으로 상세한 설명은 생략한다.If there is no loop of the probe 100 on the basis of the dimension recognition step S100, it is determined as a focus point (Focus, X, Z) according to the steering angle given in the non-loop focusing calculation step S200 The incident point of the beam from the refracted central element C is determined, and the coordinates (Focus X, Z) of the focal point are determined according to the determination of the incident point. Then, the shortest distance equation of the Fermat's refraction principle in each element can be obtained by the dichotomy algorithm, and the incident point for each element can be obtained. Also, given the view angle, the angle of incidence of the beam from the center element C can be obtained by the formula sin (incident angle) = sin (steering angle) * (velocity on the wedge / velocity of the beam on the specimen) have. The method of finding the shortest distance equation of the Fermat's law by the dichotomy algorithm (the method of finding the root by repeating the selection of the lower lung section where the root is present after dividing the lung section where the root exists) And the detailed description thereof will be omitted.

한편 제어 및 프로세싱부(400)에 사용자로부터 입력되는 루프 각도 값에 따라서 차원 인식 단계(S100)에서의 제어 및 프로세싱부(400)는 프로브(100)의 루프 존재 여부를 인식할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 루프 각도가 수동 또는 자동적으로 조절되는 경우 조절된 루프 각도가 0도가 아닌 경우, 차원 인식 단계(S100)에서 제어 및 프로세싱부(400)는 프로브(100)의 루프가 존재하는 것으로 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 제어 및 프로세싱부(400)에 미리 저장된 루프 각도을 읽어 드려 프로브(100)의 루프 존재 여부를 인식할 수도 있다.Meanwhile, the control and processing unit 400 in the dimension recognizing step S100 may recognize whether or not the loop of the probe 100 exists in accordance with the loop angle value input from the user to the control and processing unit 400. [ When the loop angle is manually or automatically adjusted and the adjusted loop angle is not 0 degree, the control and processing unit 400 in the dimension recognizing step S100 determines whether the loop of the probe 100 exists The loop angle of the probe 100 may be recognized by reading the loop angle stored in the control and processing unit 400 in advance.

차원 인식 단계(S100)에 기초하여 프로브의 루프가 존재하는 경우, 루프 포커싱 계산 단계(S300)에서 3차원 상의 포커싱 좌표가 계산된다.If there is a loop of the probe based on the dimension recognition step (SlOO), focusing coordinates in three dimensions are calculated in the loop focusing calculation step (S300).

루프 포커싱 계산 단계(S300)는 요소 평면 결정 단계(S310), 입사 평면 결정 단계(S320), 입사빔 벡터 및 굴절빔 벡터 결정 단계(S330), 자동 초점 Z 좌표 계산 단계(S340), 초점 정보 결정 단계(S350), 요소의 입사점 결정 단계(S360), 2차원 상의 X, Y 좌표 계산 단계(S370) 그리고 3차원 빔 포커싱 단계(S380)를 포함할 수 있다.The loop focusing calculation step S300 includes an element plane determination step S310, an incident plane determination step S320, an incident beam vector and a refraction beam vector determination step S330, an auto focus Z coordinate calculation step S340, Step S350, an element incidence point determination step S360, a two-dimensional X, Y coordinate calculation step S370, and a 3D beam focusing step S380.

논-루프 요소 평면은 프로브(100)의 루프 각이 0도인 상태에서 송신부(110) 또는 수신부(120)의 요소들 각각의 임의의 점을 포함하는 평면을 의미할 수 있고, 루프 요소 평면은 프로브(100)의 루프 각이 0도가 아닌 상태에서 송신부(110) 또는 수신부(120)의 요소들 각각의 임의의 점을 포함하는 평면을 의미할 수 있다.The non-loop element plane may mean a plane including any point of each of the elements of the transmission unit 110 or the reception unit 120 with the loop angle of the probe 100 being 0 degrees, May refer to a plane including an arbitrary point of each of the elements of the transmitter 110 or the receiver 120 when the loop angle of the transmitter 100 is not 0 degrees.

루프 요소 평면 결정 단계(S310)는 논-루프(Non-roof) 요소 위치 좌표 결정 단계(S311), 논-루프 요소 평면 결정 단계(S312) 및 루프 로테이션 벡터를 이용한 루프 요소 평면 결정 단계(S313)를 포함할 수 있다.The loop element plane determination step S310 includes a non-roof element position coordinate determination step S311, a non-loop element plane determination step S312, and a loop element plane determination step S313 using a loop rotation vector. . ≪ / RTI >

먼저 빔이 지나가는 평면인 입사 평면을 구하기(S320)에 앞서 요소(Element)의 위치 좌표를 이용하여 루프 요소 평면(Roof Element plane) 구한다(S310). 즉 빔의 진행은 루프 요소 평면의 노멀 벡터(Normal ventor)를 가진 입사 평면상에서 이루어지므로 요소 위치 좌표를 먼저 구하고, 요소 위치를 포함하는 루프 요소 평면을 구한 후(S310) 루프 요소 평면의 노멀 벡터를 가지는 입사 평면을 구할 수 있다(S320).First, in step S320, a Roof Element plane is obtained by using the positional coordinates of the Element before obtaining an incident plane that is a plane through which the beam passes. That is, since the progress of the beam is performed on the incident plane having the normal vector of the plane of the loop element, the element position coordinate is obtained first, the loop element plane including the element position is obtained (S310) The incident plane can be obtained (S320).

논-루프 요소 위치 좌표 결정 단계(S311)에서 프로브(100)의 루프가 없는 상태에서의 요소들의 위치 좌표 값을 결정한다. 실시예에 따르면 첫번째 요소(110F)의 위치 좌표(1) 값과 마지막 요소(110L)의 위치 좌표(2) 값 그리고 중심 요소(110C)의 위치 좌표(C) 값을 결정하고, 첫번째 요소(110F)의 위치 좌표(1)와 마지막 요소(110L)의 위치 좌표(2)를 지나는 직선과 수직하고 중심 요소(110C)의 위치 좌표(C)를 지나는 직선 상에 존재하며 송신부(110)와 수신부(120)의 경계점에 대응하는 분할점의 좌표(3) 값을 결정할 수 있다. 따라서 첫번째 요소(110F)의 좌표(1), 마지막 요소(110L)의 좌표(2) 그리고 분할점의 좌표(3)를 결정할 수 있다. 논-루프 요소 평면 결정 단계(S312)에서 전술한 바와 같이 결정된 3 점((1), (2), (C))의 좌표 값에 기초하여 루프가 없는 상태의 논-루프 요소 평면을 결정한다. 그리고 중심 요소(110C)의 위치 좌표(C) 및 분할점의 좌표(3)에 의해 결정된 루프 로테이션 벡터를 이용한 루프 요소 평면 결정 단계(S313)에서 논-루프 요소 평면을 중심 요소(110C)의 위치 좌표(C)을 중심으로 루프 각도(roof angle)만큼 회전하여 루프 요소 평면을 구할 수 있다. In the non-loop element position coordinate determination step S311, the position coordinate value of the elements in the loop free state of the probe 100 is determined. The value of the position coordinate (1) of the first element 110F, the value of the position coordinate (2) of the last element 110L and the position coordinate (C) of the center element 110C are determined and the first element 110F Which is perpendicular to the straight line passing through the position coordinate 1 of the last element 110L and the position coordinate 2 of the last element 110L and on the straight line passing through the position coordinate C of the center element 110C, (3) of the dividing point corresponding to the boundary point of the boundary points of the two points. Thus, the coordinates (1) of the first element 110F, the coordinates (2) of the last element 110L, and the coordinates (3) of the division point can be determined. The non-loop element plane without loop state is determined based on the coordinate values of the three points ((1), (2), and (C)) determined as described above in the non-loop element plane determination step S312 . Loop element plane in the loop element plane determining step S313 using the loop rotation vector determined by the position coordinate C of the center element 110C and the coordinates 3 of the dividing point is determined as the position of the center element 110C The loop element plane can be obtained by rotating about the coordinate (C) by the roof angle.

즉 루프가 없는 경우의 논-루프 요소 평면을 구한 후 이를 중심 요소의 좌표를 기준으로 루프 각도만큼 회전한다. That is, the non-loop element plane in the case where there is no loop is obtained and then rotated by the loop angle based on the coordinates of the center element.

보다 상세하게는 논-루프 요소 평면 방정식은 논-루프 요소 평면의 세 점(1, 2, C)이 주어지면 구해지므로, 루프가 없는 상태에의 세 점(1, 2, C)은 송신부(110) 또는 수신부(120)의 첫번째 요소(110F)의 좌표(1)와 마지막 요소(110L)의 좌표(2) 그리고 중심 요소(110C)의 좌표(C) 값에서 Y축의 값을 0으로 지정하여 X축 및 Z축이 이루는 평면 상의 3 점으로 결정함에 따라 루프가 없는 상태에서의 세 점(1, 2, C)의 좌표를 결정할 수 있고, 이러한 세 점(1, 2, C)의 좌표를 이용하여 논-루프 요소 평면을 구할 수 있다.More specifically, since the non-loop element plane equations are obtained given three points (1, 2, C) of the non-loop element plane, the three points (1, 2, C) (1) of the first element 110F of the receiving unit 120, the coordinates (2) of the last element 110L, and the coordinates (C) of the center element 110C, The coordinates of the three points (1, 2, and C) in the loop-free state can be determined, and the coordinates of these three points (1, 2, and C) can be determined To obtain the non-loop element plane.

아래의 수학식 1을 참조하면, 평면의 방정식에서의 A, B, C 각각은 평면에 대한 법선 벡터이고, D는 법선의 길이이며 좌표 (X, Y, Z)는 평면의 한 점으로 정의한다.Referring to Equation 1 below, A, B, and C in the plane equation are normal vectors for the plane, D is the length of the normal, and the coordinates (X, Y, Z) are defined as one point of the plane .

[[ 수학식1Equation 1 ]]

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Figure 112016084870109-pat00002
Figure 112016084870109-pat00003
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평면의 방정식 Ax+By+Cz+D=0에서 A, B, C, D를 구하면 (A, B, C)가 평면의 노멀 벡터를 구성하고, 논-루프 요소 평면의 방정식은 첫번째 요소(110F)의 좌표(1)와 마지막 요소(110L)의 좌표(2)를 지나는 축 벡터(axis vector)에 수직이고 원점을 지난다.(A, B, and C) are obtained by finding A, B, C, and D in the plane equation Ax + By + Cz + D = 0, and the equation of the non-loop element plane constitutes the first element 110F Perpendicular to the axis vector passing through the coordinate (1) of the last element (110) and the coordinate (2) of the last element (110L).

평면은 최소한 점 3개가 정해지면 평면이 정의되고, 평면 상의 세 점(1, 2, C)의 좌표인 (X1, Y1, Z1), (X2, Y2, Z2) 및 (X3, Y3, Z3)가 정해지면 A, B, C, D 각각의 값이 결정된다.Planes are defined at least three points and planes are defined as (X1, Y1, Z1), (X2, Y2, Z2) and (X3, Y3, Z3), which are coordinates of three points (1, 2, The values of A, B, C, and D are determined.

또한 논-루프 요소 평면의 3번 포인트를 루프 각도만큼 회전시킨 3' 포인트의 위치를 구하고 1번 포인트와 2번 포인트 그리고 3' 포인트를 이용하여 논-루프 요소 평면을 구할 때와 동일한 방식으로 루프 요소 평면의 방정식을 풀면 루프가 존재하는 상태의 루프 요소 평면을 구할 수 있다.It is also possible to obtain the position of the 3 'point by rotating the third point of the non-loop element plane by the loop angle and obtain the position of the non-loop element plane by using the first point, the second point and the third point, By solving the equations of the element plane, we can obtain the loop element plane in the state where the loop exists.

이 경우 루프 각도만큼 회전 시킨 3'번 포인트는 축 벡터에서 중심점에서 3번 포인트를 연결한 루프 로테이션 벡터(Roof rotation vector)를 회전시켜 구할 수 있고, 축(Axis)의 벡터 로테이션은 공간 상에서 소정의 각도로 벡터를 회전 시키기 위한 알고리즘인 로드리게스 로테이션 수식(Rodrigues' rotation formula)을 이용하여 구할 수 있다. 로드리게스 로테이션 수식은 이 분야의 통상의 기술자에게 자명한 것으로 상세한 설명은 생략한다.In this case, the 3 'point rotated by the loop angle can be obtained by rotating a Roof rotation vector obtained by connecting three points at the center point in the axis vector, and the vector rotation of the Axis can be obtained by rotating a predetermined It can be obtained using the Rodrigues' rotation formula, which is an algorithm for rotating the vector at an angle. The Rodriguez rotation formula is obvious to a person skilled in the art and a detailed description thereof will be omitted.

또한 3' 포인트의 Y축은 송신 및 수신부(110, 120) 각각의 중심점 사이의 거리로 정의되는 중심 분할거리(Center separation)의 1/2이 된다. 그리고 논-루프 요소 평면 상의 요소들의 X, Y 좌표값은 루프 요소 평면 상의 요소들의 X, Y 좌표 값과 동일하다. 이는 축 벡터(Axis vector) 상의 중심 요소(110C)의 좌표(C)를 기준으로 논-루프 요소 평면을 회전시켜 루프-요소 평면을 구하기 때문이다.The Y-axis of the 3 'point is half of the center separation defined as the distance between the center points of the transmitting and receiving units 110 and 120, respectively. And the X, Y coordinate values of the elements on the non-loop element plane are the same as the X, Y coordinate values of the elements on the loop element plane. This is because the non-loop element plane is rotated based on the coordinate (C) of the center element 110C on the axis vector to obtain the loop-element plane.

한편 루프 요소 평면의 정확도는 논-루프 요소 평면과 루프 요소 평면의 사이각을 계산하여 사이각이 루프 각이 되는지 계산함으로써 검증할 수 있다.On the other hand, the accuracy of the loop element plane can be verified by calculating the angle between the non-loop element plane and the loop element plane to calculate whether the angle of the loop is the loop angle.

또한 사용자가 제어 및 프로세싱부(400)에 루프 각도를 입력하거나, 제어 및 프로세싱부(400)에 미리 저장된 루프 각도를 이용하는 경우 등 논-루프 요소 평면으로부터 루프 요소 평면을 구할 때 루프 각에 따른 회전이 Z축 기준으로 Z값이 음으로 커지는 방향이므로 루프 각도는 음수로 설정할 수 있다.Also, when the user inputs a loop angle to the control and processing unit 400, or when the loop element plane is obtained from the non-loop element plane, such as when using the loop angle previously stored in the control and processing unit 400, Since the Z value is negative with respect to the Z axis, the loop angle can be set to a negative value.

또한 평면을 구하는데 있어서 필요한 요소들의 좌표 값은 사용자에 의하여 제어 및 프로세싱부(400)에 입력되거나, 제어 및 프로세싱부(400)가 미리 저장하고 있는 값일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. The coordinate values of the elements necessary for obtaining the plane may be input to the control and processing unit 400 by the user or may be a value that the control and processing unit 400 stores in advance.

입사 평면 결정 단계(S320)에서 루프 요소 평면으로부터 루프 요소 평면과 수직한 입사 평면을 구할 수 있다.An incidence plane perpendicular to the loop element plane can be obtained from the loop element plane in the incidence plane determining step S320.

입사 평면은 루프 요소 평면에 수직이므로 축 벡터와 루프 요소 평면의 외적(Cross product)에 의해 구할 수 있다.Since the plane of incidence is perpendicular to the plane of the loop element, it can be obtained by the cross product of the axis vector and the plane of the loop element.

한편 축 벡터와 루프 요소 평면의 외적을 계산하면 값은 음이 나올 수 있고, 빔은 Z 좌표 값이 증가하는 방향으로 진행하므로 입사 평면(incident plane)의 노멀 벡터(normal vector)의 Z 좌표가 음수인 경우, 노멀 벡터(normal vector)의 X, Y, Z 좌표 값 각각에 -1을 곱한다.On the other hand, when calculating the outer product of the axis vector and the loop element plane, the value may be negative and the beam proceeds in the direction of increasing the Z coordinate value, so that the Z coordinate of the normal vector of the incident plane is negative , Each of the X, Y, and Z coordinate values of the normal vector is multiplied by -1.

입사빔 벡터 및 굴절빔 벡터 결정 단계(S330)에서 입사 평면 상에서의 요소로부터 입사점까지의 입사빔-벡터(i-vector)와 시험편에서의 굴절빔-벡터(t-vector)를 공지의 3차원 굴절 방정식과 이분법 알고리즘(Bisect Method algorithm)에 기초하여 계산하여 결정될 수 있다.In the incident beam vector and refraction beam vector determination step S330, the incident beam-vector (i-vector) from the element to the incident point on the incident plane and the refracted beam-vector (t-vector) Can be determined by calculation based on the refractive equation and the bisect method algorithm.

또한 요소로부터 발사된 초음파 빔은 Z 좌표 값이 음수인 경우 입사 평면 상에서 진행하고, Z 좌표 값이 양수인 경우 굴절 평면(refracted plane)에서 진행하기 된다.Also, the ultrasonic beam emitted from the element proceeds on the incident plane when the Z coordinate value is negative, and proceeds on the refracted plane when the Z coordinate value is positive.

또한 조향각도(view angle)을 구할 때 Y 좌표 값은 고려하지 않고, X, Y 좌표 값만을 고려하여 구할 수 있다. 이는 S MODE의 표시가 루프가 존재하는 경우라도 X축 및 Z축의 2차원으로 되기 때문이다. 따라서 입사빔 벡터(i-vector)를 구하기 위하여 입사 평면의 X 좌표를 중심 요소(C)의 X 좌표만을 고려한 경우의 조향각도(view angle)가 되는 입사 각도가 나오는 점이 되도록 이분법 알고리즘을 이용하여 구하고, 입사 평면의 Y 좌표는 입사 평면에서 Z=0일 때의 값으로 구할 수 있다.Also, when calculating the view angle, it is possible to obtain only the X and Y coordinate values without considering the Y coordinate value. This is because the display of the S MODE becomes two-dimensional on the X-axis and the Z-axis even when a loop exists. Therefore, in order to obtain an incident beam vector (i-vector), the X-coordinate of the incident plane is obtained using a dichotomy algorithm such that the incident angle becomes a view angle when only the X-coordinate of the center element C is considered , And the Y coordinate of the incident plane can be obtained as a value when Z = 0 in the incident plane.

자동 초점 Z 좌표 계산 단계(S340)는 중심 요소의 좌표에서부터 입사빔-벡터(i-vector)로 Z 축 좌표 값이 0이 될 때까지 진행하고, Z 좌표 값이 0이 되면 그 때의 X, Y 좌표 값을 구하고, 이후 (X, Y, 0) 좌표에서부터 굴절빔-벡터(t-vector)의 Y 좌표 값이 0이 될 때까지 진행하여 Y 좌표 값이 0이 되는 좌표를 찾음으로써, 자동 포커싱 뎁스(auto focusing depth)로부터 자동 포커싱 뎁스 Z 좌표(=field Z)를 구할 수 있다.The auto focus Z coordinate calculation step S340 proceeds from the coordinates of the center element to the incident beam-vector (i-vector) until the Z axis coordinate value becomes 0. When the Z coordinate value becomes 0, the X, The Y coordinate value is obtained, and then the Y coordinate value of the refraction beam-vector (t-vector) is progressed from the (X, Y, 0) coordinate until the Y coordinate value becomes 0, The Z-coordinate (= field Z) of the auto focusing depth can be obtained from the auto focusing depth.

본 발명의 실시예는 루프 각도에 의해 주어진 조향각도에 따라 포커싱이 물리적으로 결정될 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고 수동으로 포커싱 뎁스를 변경할 수 있다. 이와 관련하여 수동으로 포커싱 뎁스 Z(field Z)가 주어지면 굴절빔 벡터가 field Z 좌표를 가지는 점의 X, Y 좌표를 field X 및 field Y로 결정할 수 있고, 수동으로 주어지는 포커싱 뎁스 Z(field Z) 좌표 값이 변경됨에 따라 변경된 field Z 좌표를 가지는 굴절빔 벡터 상의 X, Y 좌표를 새로운 field X 및 field Y로 결정함에 따라 수동으로 주어진 포커싱 뎁스 Z를 만족하는 field X, Y, Z 좌표를 결정할 수 있다.The embodiment of the present invention can physically determine the focusing according to the steering angle given by the roof angle. However, the present invention is not limited to this, and the focusing depth can be manually changed. When the focusing depth Z is manually given, the X and Y coordinates of the point having the field Z coordinate can be determined as the field X and the field Y, and the focusing depth Z (field Z As the coordinate values are changed, the X, Y coordinates on the refraction beam vector having the changed field Z coordinates are determined as the new field X and field Y, and the field X, Y, Z coordinates satisfying the given focusing depth Z are determined .

초점 정보 결정 단계(S350)에서 중심 요소(110C)가 아닌 다른 요소들 각각의 포커싱 정보를 계산하기 위하여 각 요소들의 위치 좌표 값을 이용하여 (field X, field Y, field Z) 좌표까지의 최단 시간을 만족하는 입사 점을 구함으로써, 초점 정보를 구할 수 있다.In order to calculate the focusing information of each of the elements other than the center element 110C in the focus information determination step S350, the shortest time to the coordinates (field X, field Y, field Z) The focal point information can be obtained.

요소의 입사점 결정 단계(S360)는 요소 위치별 필드 위치까지의 시간 계산하는 단계(S361), 최단시간을 만족하는 입사점 계산하는 단계(S362)를 포함할 수 있다.The step of determining the incidence point of the element (S360) may include a step (S361) of calculating the time to the field position per element position, and a step (S362) of calculating the incidence point satisfying the shortest time.

입사 평면의 평면의 방정식이 Ax+By+Cz+D=0이라고 하고, 굴절된 평면의 평면의 방정식을 A2x+B2y+C2z+D2=0이라고 하면, 굴절은 Z=0에서 일어나므로 굴절이 일어나는 위치에서의 위 평면의 방정식들 각각은 Ax+By+D=0, A2x+B2y+D2=0를 만족한다. 그리고 두 식은 굴절이 일어나는 위치 상에서 동일한 직선이므로 A1/B1=A2/B2 관계를 만족한다.Assuming that the plane equation of the incident plane is Ax + By + Cz + D = 0 and the equation of the plane of the refracted plane is A2x + B2y + C2z + D2 = 0, the refraction occurs at Z = 0, Each of the above plane equations at position satisfies Ax + By + D = 0, A2x + B2y + D2 = 0. And the two equations satisfy the relation A1 / B1 = A2 / B2 because they are the same straight line at the position where the refraction occurs.

[[ 수학식2Equation 2 ]]

Figure 112016084870109-pat00005
Figure 112016084870109-pat00005

또한 수학식 2를 참조하면, 각 요소의 위치 좌표(ex, ey, ez)에서 필드 위치 좌표(field X, field Y, field Z)까지의 빔의 이동 시간은 수학식 3과 같다.Referring to Equation (2), the movement time of the beam from the position coordinates (ex, ey, ez) of each element to the field position coordinates (field X, field Y, field Z)

[[ 수학식3Equation 3 ]]

Figure 112016084870109-pat00006
Figure 112016084870109-pat00006

수학식3에서의 V1은 쐐기에서의 빔의 속도이고, V2는 시험편에서의 빔의 속도를 의미하고, X, Y는 입사되는 위치를 나타낸다.In Equation (3), V1 is the velocity of the beam at the wedge, V2 is the velocity of the beam at the specimen, and X, Y are the incident positions.

여기서 Z가 0이므로 X, Y 좌표 값만 구하면 된다. Here, since Z is 0, only the X, Y coordinate values can be obtained.

[[ 수학식4Equation 4 ]]

Figure 112016084870109-pat00007
Figure 112016084870109-pat00007

또한 수학식 4를 참조하면, t를 X에 대해서 미분하면, Y가 존재하는 항은 Y에 대해 미분한 후 dy/dx를 곱한다. 그리고 dt/dx를 구했으므로 이 식을 이용하여 이분할 알고리즘을 수행하여 X, Y 좌표 값을 구할 수 있다.Also, referring to Equation (4), if t is differentiated with respect to X, the term in which Y exists is differentiated with respect to Y, and then multiplied by dy / dx. Since dt / dx is obtained, the X and Y coordinate values can be obtained by performing this segmentation algorithm using this equation.

3차원 빔 포커싱 단계(S380)에서 루프 요소 평면의 루프가 소정의 각을 가지도록 함으로써 빔 포커싱이 잘 이루어지도록 할 수 있다.In the three-dimensional beam focusing step (S380), the loop of the loop element plane may have a predetermined angle so that beam focusing can be performed well.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The embodiments of the present invention described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specifically designed and configured for the present invention or may be those known and used by those skilled in the computer software arts. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROM and DVD, magneto-optical media such as floptical disks, medium, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code, such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be modified into one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

100: 프로브
110: 송신부
120: 수신부
200: 쐐기
300: 시험편
400: 제어 및 프로세싱부
100: Probe
110:
120: Receiver
200: Wedge
300: test piece
400: Control and Processing Unit

Claims (11)

초음파를 송신 또는 수신하는 복수의 요소(Element)를 구비한 송신부 및 수신부를 포함하는 프로브의 상기 요소들의 위치 좌표를 이용하여 루프 요소 평면(Roof Element plane)을 구하는 단계;
상기 루프 요소 평면의 노멀 벡터(normal vector)를 결정하는 단계;
상기 노멀 벡터를 포함하는 입사 평면(incident plane)을 결정하는 단계;
주어진 조향각도(view angle)를 만족하는 쐐기 상에서의 입사빔 벡터(incident beam vector)를 구하는 단계;
상기 입사빔 벡터에 기초하여 시험편 상에서의 굴절빔 벡터(refracted beam vector)를 구하는 단계;
주어진 포커싱 뎁스의 Z축 좌표 값인 Z축 필드 좌표 값을 가지는 상기 굴절빔 벡터의 좌표 값으로부터 X 및 Y 축 필드 좌표 값을 결정하는 단계; 및
상기 요소들 각각의 위치에 기초하여 상기 필드 좌표까지의 최단 시간을 만족하는 입사점을 결정하는 단계;를 포함하고,
상기 프로브의 요소들의 위치 좌표를 이용하여 루프 요소 평면을 구하는 단계는,
상기 프로브의 루프 각도(Roof angle)가 0도 일 때의 상기 요소들의 위치 좌표를 이용하여 논-루프 요소 평면(Non-Roof Element plane)을 구하는 단계; 및
상기 논-루프 요소 평면을 미리 정해진 루프 각도만큼 회전시켜 상기 루프 요소 평면을 결정하는 단계;를 포함하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
Obtaining a Roof Element plane using position coordinates of the elements of a probe including a transmitter and a receiver having a plurality of elements for transmitting or receiving ultrasonic waves;
Determining a normal vector of the loop element plane;
Determining an incident plane comprising the normal vector;
Obtaining an incident beam vector on a wedge satisfying a given view angle;
Obtaining a refracted beam vector on the test specimen based on the incident beam vector;
Determining X and Y-axis field coordinate values from the coordinate values of the refraction beam vector having Z-axis field coordinate values that are Z-axis coordinate values of a given focusing depth; And
And determining an incidence point that satisfies the shortest time to the field coordinate based on the position of each of the elements,
Wherein the step of obtaining the loop element plane using the position coordinates of the elements of the probe comprises:
Obtaining a non-Roof Element plane using position coordinates of the elements when the Roof angle of the probe is 0 degrees; And
Rotating the non-loop element plane by a predetermined loop angle to determine the loop element plane
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
삭제delete 초음파를 송신 또는 수신하는 복수의 요소(Element)를 구비한 송신부 및 수신부를 포함하는 프로브의 상기 요소들의 위치 좌표를 이용하여 루프 요소 평면(Roof Element plane)을 구하는 단계;
상기 루프 요소 평면의 노멀 벡터(normal vector)를 결정하는 단계;
상기 노멀 벡터를 포함하는 입사 평면(incident plane)을 결정하는 단계;
주어진 조향각도(view angle)를 만족하는 쐐기 상에서의 입사빔 벡터(incident beam vector)를 구하는 단계;
상기 입사빔 벡터에 기초하여 시험편 상에서의 굴절빔 벡터(refracted beam vector)를 구하는 단계;
상기 입사빔 벡터를 따라 상기 입사빔 벡터의 Z축 좌표 값이 0이 될 때까지 진행하여 그때의 X축 및 Y 축 좌표 값을 구하는 단계; 및
상기 굴절빔 벡터를 따라 상기 굴절빔 벡터의 Y축 좌표 값이 0이 될 때까지 진행하여 그때의 좌표 값에 기초하여 포커싱 뎁스를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
Obtaining a Roof Element plane using position coordinates of the elements of a probe including a transmitter and a receiver having a plurality of elements for transmitting or receiving ultrasonic waves;
Determining a normal vector of the loop element plane;
Determining an incident plane comprising the normal vector;
Obtaining an incident beam vector on a wedge satisfying a given view angle;
Obtaining a refracted beam vector on the test specimen based on the incident beam vector;
Calculating an X-axis coordinate value and a Y-axis coordinate value of the incident beam vector until the Z-axis coordinate value of the incident beam vector becomes 0 along the incident beam vector; And
And advancing the Y-axis coordinate value of the refraction beam vector along the refraction beam vector until the Y-axis coordinate value becomes 0, and determining a focusing depth based on the coordinate value at that time
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 논-루프 요소 평면은 적어도 3개의 요소의 중심 좌표를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the non-loop element plane is determined using the center coordinates of at least three elements
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
제6 항에 있어서,
상기 3개의 요소는 상기 프로브 상의 첫번째 요소와 마지막 요소 그리고 중심 요소인 것을 특징으로 하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the three elements are the first element, the last element and the central element on the probe
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
제7 항에 있어서,
상기 첫번째 요소와 상기 마지막 요소의 중심점을 지나는 축 벡터(axis vector)와 수직하고 상기 중심 요소의 중심점과 상기 루프 각도가 0도 일 때의 상기 송신부 및 상기 수신부의 경계점인 분할점의 좌표를 지나는 루프 로테이션 벡터(Roof rotation vector)를 구하는 것을 특징으로 하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
8. The method of claim 7,
A loop passing through coordinates of a dividing point which is perpendicular to an axis vector passing through the center point of the first element and the last element and which is a boundary point of the transmitting section and the receiving section when the center point of the center element and the loop angle are 0 degrees And a rotation vector (Root rotation vector)
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
제8 항에 있어서,
상기 루프 로테이션 벡터를 0이 아닌 상기 미리 정해진 루프 각도만큼 회전시켜 상기 미리 정해진 루프 각도를 가지는 프로브의 분할점을 결정하는 것을 특징으로 하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
9. The method of claim 8,
The loop rotation vector is rotated by the predetermined loop angle other than 0 to determine the division point of the probe having the predetermined loop angle.
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
제9 항에 있어서,
상기 첫번째 요소의 중심점과 상기 마지막 요소의 중심점과 상기 분할점에 기초하여 상기 루프 요소 평면을 결정하는 것을 특징으로 하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
10. The method of claim 9,
And determines the loop element plane based on the center point of the first element and the center point of the last element and the division point.
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
제1 항에 있어서,
상기 입사 평면과 상기 굴절빔 벡터를 포함하는 굴절 평면이 서로 만나는 상기 쐐기와 상기 시험편의 경계 상에서의 상기 입사 평면과 상기 굴절 평면의 공통 직선에 기초하여 임의의 요소로부터 상기 필드 좌표까지의 빔의 전달 시간을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
비파괴 검사의 빔 포커싱 방법.
The method according to claim 1,
A beam from the arbitrary element to the field coordinates based on a common straight line between the incidence plane and the refraction plane on the boundary of the wedge and the test piece where the incidence plane and the refraction plane including the refraction beam vector meet with each other, Further comprising the step of determining a time
A method of beam focusing of a nondestructive inspection.
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