KR101716717B1 - 전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇 - Google Patents

전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저유탱크 외면에 달라붙어 이동하면서, 전자기 초음파 탐촉자를 이용하여 비접촉식으로 용접부의 용접 결함을 검출하고, 검출된 결과를 무선으로 원격제어장치로 전송해줄 수 있는 전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇에 관한 것이다.

Description

전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇{Robot for welidng defect inspection of oil storage tank using EMAT}
본 발명은 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저유탱크 외면에 달라붙어 이동하면서, 전자기 초음파 탐촉자를 이용하여 비접촉식으로 용접부의 용접 결함을 검출하고, 검출된 결과를 무선으로 원격제어장치로 전송해줄 수 있는 전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇에 관한 것이다.
일반적으로 중화학설비에서 저유탱크는 철판들이 서로 용접되어 제작되는데 이 용접부위의 용접결함은 내부에 저장된 유류나 가스등을 누출할 수 있는 원인으로 작용하고 있고, 설비의 정지, 화재, 폭발과 같은 2차적 사고를 유발할 수도 있다.
또한, 저유탱크는 보통 크기가 대형이므로 비계와 같은 철제 구조물을 이용하여 검사자가 비파괴 검사장비로 검사하기에는 추락재해와 같은 위험성이 크다.
또한, 종래의 비파괴 검사는 검사자의 수작업으로 모든 검사가 이루어지므로 검사자의 숙련도에 따라 검사 결과가 달라져 검사의 정확성을 담보하기 힘든 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인인 스스로 배관 또는 저유탱크의 외부를 이동하며 결함을 측정할 수 있는 비파괴 검사용 트랙커 장치(한국공개특허 제10-2012-0119757호)를 개발한 바 있다
종래의 비파괴 검사용 트랙커 장치는 배관이나 저유탱크 등의 외면에 달라붙어 스스로 이동하며 결함을 검출할 수 있으므로 검사자의 재해 위험이 없고 정밀한 결함검사를 수행할 수 있으므로 매우 유용한 기술이다.
한편, 종래의 비파괴 검사용 트랙커 장치는 저유탱크의 외면에 요철이 존재할 경우 초음파 센서와 저유탱크의 외면이 서로 떨어져 공극이 발생할 수 있으므로 이러한 공극은 결함검출의 정밀도를 저하시키는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 출원인은 스스로 저유탱크의 외면에 요철등에 의해 초음파 센서와 저유탱크의 외면 사이에 공극이 발생하더라도 스프링과 윤활제를 이용하여 초음파 발신부와 초음파 수신부의 하면을 저유탱크의 표면에 밀착시켜, 결함검출의 정밀도를 향상시킬 수 있는 결함 검사용 로봇(한국공개특허 제10-2015-0100173호)을 개발한 바 있다.
하지만, 종래의 결함 검사용 로봇은 결함 검출시 정밀도를 높은 효율로 향상시켰음에도 불구하고, 저유탱크 외면과 초음파 센서의 사이에 공극이 발생할 경우에는 여전히 오차가 존재하므로, 보다 정밀도를 향상시킬 수 있는 결함 검사용 로봇이 필요한 실정이다.
또한, 종래의 결함 검사용 로봇은 결함 검출이 종료되거나, 검사자의 필요에 따라 저유탱크의 외면에 탈착시킬 때에는, 결함 검사용 로봇의 바퀴가 강한 자성을 지니고 있으므로, 탈착시키는데 어려움이 있었다.
본 발명은 상술한 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 EMAT의 비접촉성인 특성을 이용하여, 결함 검사용 로봇의 EMAT 송신부 및 EMAT 수신부와 저유탱크의 외면 사이에 공극이 발생하더라도, 결함 검사를 용이하게 수행할 수 있으며, 결함 검출 정밀도를 보다 향상시킬 수 있고, 로봇의 소형화를 꾀할 수 있는 용접부 결함 검사용 로봇을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 검사자의 필요에 따라 결함검사용 로봇을 저유 탱크로부터 탈착시킬 때, 탈착 작업이 용이한 용접부 결함 검사용 로봇을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 결함 검사 도중 결함 검출에 따른 알람 신호와 결함위치에 관한 정보를 검사자가 즉시 인지할 수 있도록 하여 검사도중에도 결함 발생 및 위치를 인지할 수 있으며 적절한 보수가 이루어질 수 있게 할 수 있는 용접부 결함 검사용 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 로봇 본체; 상기 로봇 본체의 양측에 구비되고, 상기 로봇 본체가 피검체인 저유탱크에 달라붙어 이동할 수 있게 하는 자석 바퀴; 상기 로봇 본체의 후면 일 측에 구비되고 상기 저유탱크와 접촉하며, 상기 저유탱크의 용접부로 특정 파형을 송신하는 EMAT 송신부; 상기 EMAT 송신부와 소정간격 이격되도록 상기 로봇 본체의 후면 타 측에 구비되고, 상기 저유탱크와 접촉하며 상기 용접부를 통해 전달되는 특정 파형을 수신하여 전기신호를 출력하는 EMAT 수신부; 및 상기 로봇 본체 내부에 구비되고 미리 설정된 결함 데이터를 저장하며, 상기 EMAT 수신부의 전기신호와 상기 결함 데이터를 비교하여 결함발생 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 용접부 결함 검사용 로봇을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 EMAT 송신부와 상기 저유탱크가 접촉되도록 상기 EMAT 송신부를 수용하는 송신부 수용부; 상기 EMAT 수신부와 상기 저유탱크가 접촉되도록 상기 EMAT 수신부를 수용하는 수신부 수용부; 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부가 소정간격 이격되도록 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부를 연결하는 송수신부 연결부;를 포함하는 송수신부 케이스;를 더 포함하고, 상기 송수신부 연결부는 상기 로봇 본체가 이동될 때, 상기 용접부 상에서 상기 용접부와 서로 접촉하지 않으며 이동하게 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 송수신부 연결부는 플렉시블(flexible) 재질이 이용되며, 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부가 하방으로 탄성을 가지며, 상기 저유탱크에 밀착 되게 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 결함 발생시 결함 발생 알람 신호를 출력한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 EMAT 송신부의 바닥면과 상기 EMAT 수신부의 바닥면에는 상기 EMAT 송신부 및 상기 EMAT 수신부와, 상기 저유 탱크 사이의 거리를 일정하여 하여, 일정한 형태의 EMAT 파형이 전파되게 하는 수지층이 더 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수지층은 에폭시 수지로 형성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 EMAT 송신부 상기 EMAT 수신부는 각각 코일에 자기력을 제공하며, 서로 인접하여 구비되는 복수개의 영구자석; 및 상기 영구자석들의 하부에 위치하고, 전류가 인가되면, 상기 영구자석의 자기력에 의해 EMAT를 발진시키는 코일;을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 영구자석들은 인접하는 영구자석의 극성이 서로 다르게 배열된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 자석 바퀴는 두 개의 바퀴 몸체; 상기 바퀴 몸체들의 사이 중앙부에 구비되는 자석; 적어도 하나의 상기 바퀴 몸체에 구비되되, 상기 자석을 기준으로 하여 방사상으로 복수개가 구비되는 자력 분산핀;을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 바퀴 몸체들은 상기 자력 분산핀에 의해 핀결합된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 자석은 네오디움 자석이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 로봇 본체의 일정부분에는 카메라가 더 구비되고, 상기 제어부는 상기 카메라의 구동을 제어한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 로봇 본체의 일정부분에는 상기 자석 바퀴의 구동을 제어하기 위한 구동제어 신호를 수신하거나, 상기 제어부에서 출력되는 상기 결함발생 알람신호를 외부로 송신하는 무선통신부;가 더 구비되고, 상기 제어부는 상기 무선통신부로부터 상기 구동제어 신호를 입력받아, 상기 바퀴의 구동을 제어한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 결함 검사가 시작된 후, 이동거리를 계산하고, 결함발생시 상기 이동거리를 결함위치 정보로 출력하며, 상기 무선통신부는 외부로 상기 결함위치 정보를 송신한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 결함 발생시 상기 로봇 본체가 일정한 거리 전진 및 후진이 반복되도록 상기 자석 바퀴를 구동하고, 상기 EMAT 수신부에 수신된 전기 신호와 상기 결함 데이터가 가장 유사한 위치에 대응하는 상기 이동거리를 상기 결함위치 정보로 출력한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따란 용접부 결함 검사용 로봇; 및 상기 결함 검사용 로봇과 무선통신으로 연결되어 상기 구동제어 신호를 송신하거나, 상기 결함발생 알람신호 및 상기 결함위치 정보를 수신하는 원격제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 원격제어장치는 사용자가 조작하여 상기 구동제어 신호를 생성하기 위한 조이스틱; 상기 결함발생 알람신호를 경고음으로 출력하는 스피커; 상기 결합발생 알람신호를 경고광으로 표시하는 LED램프; 및 상기 구동제어 신호의 생성상태, 상기 결함발생 알람신호의 수신여부 및 상기 결함위치 정보를 화면으로 출력하기 위한 디스플레이;를 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 용접부 결함 검사용 로봇에 의하면, EMAT의 비접촉성인 특성을 이용하여, 결함 검사용 로봇의 EMAT 송신부 및 EMAT 수신부와 저유탱크의 외면 사이에 공극이 발생하더라도, 결함 검사를 용이하게 수행할 수 있으며, 결함 검출 정밀도를 보다 향상시킬 수 있고, 별도의 접촉 매질을 이용하지 않으므로 로봇의 소형화를 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명의 용접부 결함 검사용 로봇에 의하면, 검사자의 필요에 따라 결함검사용 로봇을 저유 탱크로부터 탈착시킬 때, 자력 분산핀을 통해 자력을 분산시킴으로써, 결함검사용 로봇을 용이하게 탈착시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 용접부 결함 검사용 로봇에 의하면, 결함이 탐지될 경우, 즉시 결함발생 알람신호와 결함위치 정보를 원격제어장치로 전송해줌으로써 작업자가 결함검사 도중에도 적절한 유지보수가 이루어지게 할 수 있는 장점을 지닌다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇을 보여주는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신부 케이스를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇의 결함발생 판단 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇의 결함 발생 판단 과정에서 결함 발생시 신호 차이를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMAT 송신부 및 EMAT 수신부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMAT 송신부 및 EMAT 수신부를 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇의 바퀴를 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇의 바퀴를 보여주는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇(100)은 저유탱크 외면에 달라붙어 용접부(11)를 따라 스스로 이동하며, EMAT(전자기 초음파 탐촉자)를 이용하여 용접부(11)의 용접 결함을 검사하는 로봇이다.
또한, 본 발명에 따른 용접부 결함 검사용 로봇(100)은 검사자에 의해 조작되는 원격제어장치(200)와 무선통신을 이용하여 연결되며, 상기 원격제어장치(200)와 함께 하나의 용접부 결함 검사용 로봇 시스템으로 제공될 수 있다.
여기서, 상기 용접부 결함 검사용 로봇(100)은 상기 원격제어장치(200)와 RF(Radio Frequency)통신 방식으로 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 원격제어장치(200)는 조이스틱(210), 스피커(220), LED램프(230), 디스플레이(240) 및 온/오프 버튼(250)을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 조이스틱(210)은 감사자에 의해 조작되고 상기 로봇(100)의 구동을 위한 구동제어 신호를 생성한다.
또한, 상기 스피커(220)는 상기 로봇(100)으로부터 결함발생 알람신호가 수신될 경우 경고음을 출력하고, 상기 LED램프(230)는 경고광을 표시한다.
또한, 상기 디스플레이(240)는 상기 결함발생 알람신호가 입력될 결함발생을 알리는 알람화면을 디스플레이하거나, 상기 로봇(100)으로부터 수신되는 결함위치 정보를 디스플레이한다.
또한, 상기 디스플레이(240)는 상기 조이스틱(210)의 조작상황이나 상기 원격제어장치(200)의 온/오프 여부와 같은 전반적인 제어 상태를 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 온/오프 버튼(250)는 상기 원격제어장치(200)의 온/오프 동작을 제어한다.
한편, 본 발명에 따른 용접부 결함 검사용 로봇 시스템은 별도로 시그널 프로세싱(310)이 구비된 컴퓨터(300)가 더 구비될 수 있다.
이에 따라, 후술할 제어부는 직접 결함 발생 여부를 판단하지 않고, 상기 컴퓨터(300)를 통해 결함 발생 여부를 판단할 수 있으며, 상기 컴퓨터(300)에 결함 발생 정보가 저장될 수 있다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 결함 검사용 로봇(100)의 구체적인 구성을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 용접부 결함 검사용 로봇(100)은 로봇 본체(110), 자석 바퀴(120), EMAT 송신부(130), EMAT 수신부(140) 및 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 로봇 본체(110)는 내부에 상기 제어부(150)를 수용하고, 상기 자석 바퀴(120), 상기 EMAT 송신부(130), 상기 EMAT 수신부(140)를 부착하기 위한 것으로, 저 중량의 합금 재료를 이용하여 제작된다.
그러나, 상기 로봇 본체(110)는 합성수지 재료로 제작될 수 있으며, 상기 제어부(150), 상기 자석 바퀴(120), 상기 EMAT 송신부(130), 상기 EMAT 수신부(140)를 탑재할 수 있다면, 형상의 제한은 없다.
또한, 상기 로봇 본체(110)는 바람직하게는 비가 오는 등의 기상조건에도 검사가 가능하도록 방수 처리될 수 있다.
또한, 상기 로봇 본체(110)는 중앙부 본체(111), 좌측부 본체(112) 및 우측부 본체(113)으로 분리되어 구성될 수 있고, 상기 좌측부 본체(112)와 상기 우측부 본체(113)는 각각 상기 중앙부 본체(111)에서 회동가능하도록 핀결합(111a) 될 수 있다.
그 이유는 파이프와 같이 외면이 굴곡진 피검체를 검사할 때 상기 좌측부 본체(112)와 상기 우측부 본체(113)에 구비되는 자석 바퀴(120)가 피검체의 외면에 밀착될 수 있게 하여, 상기 본체(110)가 저유탱크(10)에서 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
상기 자석 바퀴(120)는 상기 로봇 본체(110)의 양측에 각각 구비되고 상기 로봇 본체(110)가 자력에 의해 저유탱크에 달라붙은 채로 이동할 수 있게 한다.
더욱 자세하게는 상기 자석 바퀴(120)는 상기 좌측부 본체(112)와 상기 우측부 본체(113)에 각각 부착되며, 강자성체인 Fe, Co, Ni 또는 이것들의 합금, 페라이트 등을 이용하여 제작될 수 있다.
또한, 상기 자석 바퀴(120)는 상기 좌측부 본체(112) 및 상기 우측부 본체(113)에 각각 구비되는 모터(120A)에 의해 구동되며, 상기 모터(120A)는 BLDC(brushless DC)모터일 수 있다.
또한, 상기 모터(120A)의 구동을 제어하기 위한 모터 드라이버(180)가 더 구비될 수 있다.
상기 EMAT 송신부(130)는 상기 로봇 본체(110)의 후면 일 측에 구비되고, 상기 EMAT 수신부(140)는 상기 EMAT 송신부(130)와 소정 간격 이격되도록 상기 로봇 본체(110)의 후면 타 측에 구비된다.
더욱 자세하게는, 상기 EMAT 송신부(130)와 상기 EMAT 수신부(140)는 상기 중앙 본체(111)의 후면에 길이방향 중앙선을 기준으로 좌우에 부착된다.
또한, 상기 EMAT 송신부(130)의 바닥면과 상기 EMAT 수신부(140)의 바닥면에는 수지층(도시하지 않음)이 더 포함될 수 있다.
상기 수지층은 상기 EMAT 송신부(130)와 상기 EMAT 수신부(140)가 외부로 노출되지 않게 하여 보호할 수 있다.
또한, 상기 수지층은 상기 EMAT 송신부(130) 및 상기 EMAT 수신부(140)로 구성되는 센서와 상기 저유 탱크(10)와의 거리를 일정하게 함으로써, 일정한 형태의 EMAT 파형을 전파할 수 있으며, 결함 검사의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있게 한다.
이때, 상기 수지층은 에폭시 수지로 형성되는 것이 바람직하다.
이는 상기 에폭시 수지가 무기물과의 융화력이 좋기 때문에, 실리카 산화티탄 등과 같은 충전제 및 보강제와 조합하여 사용되기에 용이하기 때문이다.
또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 EMAT 송신부(130)와 상기 EMAT 수신부(140)는 각각 영구자석(131,141), 코일(132,142) 및 BNC 커넥터(133,143)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 영구자석(131,141)은 상기 코일(132,142)에 자기력을 제공하며, 서로 인접하여 구비되는 복수개의 자석이고, 상기 코일(132,142)은 상기 영구자석들의 하부에 위치하고, 전류가 인가되면, 상기 영구자석(131,141)의 자기력에 의해 EMTA를 발진시키는 수단이다.
또한, 상기 영구자석들(131,141)은 바람직하게는 인접하는 자석들과 극성이 서로 다르게 배열된다.
한편, 상기 영구자석(131, 141) 또는 상기 코일(132, 142)의 구조는 요구되는 파형 진행 방향 및 형태에 따라 변경될 수 있으므로, 이에 제한되는 바는 아니다.
이러한, 상기 EMAT 송신부(130)의 코일(132)에 교류 전류를 흘려주면, 상기 영구자석(131)에 의해 생성된 고정자력과 전류의 방향에 의해 생성되는 로렌츠 힘에 의해 저유 탱크(10)의 지면을 따라 전단 수평파(shear horizontal-wave)가 발생 되고, 상기 지면을 따라 발생되는 신호는 상기 EMAT 수신부(140)에서 수신된다.
다시 말하면, 상기 EMAT 송신부(130)는 상기 저유탱크(10)와 접촉하며, 상기 저유탱크의 용접부(11)로 특정 파형을 송신하고, 상기 EMAT 수신부(140)는 상기 저유탱크(10)와 접촉하여 상기 용접부(11)를 통해 전달되는 특정 파형을 수신하여 전기신호로 출력한다.
즉, 상기 EMAT 수신부(140)는 상기 EMAT 발신부(130)에서 발신된 특정 파형이 용접부(11)를 거쳐 변화한 특정 파형를 수신하고, 상기 용접부(11)에 상태에 따라 변화하는 전기신호를 출력한다.
이에 따라, 상기 EMAT 수신부(140)에서 출력되는 전기신호의 세기 및 형태에 따라 상기 용접부(11)의 결함 여부를 판단할 수 있는 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 상기 EMAT 수신부(140)에서 출력되는 신호를 보다 자세하게 설명하면, 상기 저유탱크(100)의 외측 표면을 따라 전파되는 가이드 파(guided wave)에 의한 신호(a), 상기 저유탱크(10)의 용접부(11)의 결함(11a)에서 반사되는 신호(b), 상기 저유탱크(10)의 용접부(11)의 결함(11a)을 통과해서 나오는 신호(c)로 분류될 수 있다.
또한, 상기 저유탱크(10)의 용접부의 결함(11a)을 통과해서 나오는 신호(b)를 수신하여, 상기 용접부(11)의 결함이 없을 때 신호(a)와 비교하면, 신호의 크기 및 형태(주파수)가 모두 상이함을 알 수 있다.
즉, 용접부(11)의 결함(11a)에 의해 측정될 수 있는 송신된 전기 신호를 미리 샘플링하여 저장하고, 현재 검사되고 있는 용접부의 결함에서 감소된 가이드 파에 의한 전기 신호를 서로 비교하여, 유사성을 판단함으로써 결함의 존재여부를 판단할 수 있는 것이다.
상기 제어부(150)는 상기 로봇 본체(110)의 내부에 구비되고 미리 샘플링된 결함 데이터를 저장하며, 상기 EMAT 수신부(140)에서 출력되는 신호와 상기 결함 데이터를 서로 비교하여 결함발생 여부를 판단한다.
또한, 상기 제어부(150)는 결함 발생시 결함발생 알람 신호를 출력한다.
또한, 상기 결함 데이터는 상기 용접부(11)에 결함이 존재할 때 상기 EMAT 수신부(140)에서 출력되는 전기 신호의 샘플 정보이며, 상기 제어부(150)는 상기 결함 데이터와 상기 EMAT 수신부(140)에서 출력되는 전기신호의 유사도를 판단함으로써 결함발생 여부를 판정이 이루어진다.
또한, 상기 제어부(150)는 결함검사가 시작된 후, 상기 로봇 본체(110)의 이동거리를 누적하여 이동거리 계산하고, 결함발생시 결함발생 지점에서 상기 로봇 본체(110)가 이동한 거리를 결함위치 정보로 더 출력할 수 있다.
또한, 상기 로봇 본체(110)에는 상기 모터(121)의 회전수나 상기 자석바퀴(120)의 회전수를 측정하는 엔코더(도시하지 않음)가 더 구비될 수 있고, 상기 제어부(150)는 상기 엔코더로부터 출력되는 신호를 카운팅하여 상기 이동거리를 계산한다.
또한, 상기 제어부(150)는 결함발생시 상기 로봇 본체(110)를 일정한 거리만큼 반복적으로 전진 및 후진하게 하여 상기 EMAT 수신부(140))에서 수신되는 전기 신호와 상기 결함 데이터가 가장 유사한 위치에 대응하는 이동거리를 계산하고, 계산된 이동거리를 상기 결함위치 정보로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 로봇(100)은 EMAT의 비접촉성인 특성을 이용하므로, 결함 검사용 로봇의 EMAT 송신부 및 EMAT 수신부와 저유탱크의 외면 사이에 공극이 발생하더라고, 결함 검사를 용이하게 수행할 수 있으며, 결함 검출 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
더욱이, 별도의 접촉 매질을 이용하지 않고, 소형의 EMAT만으로도 결함검사를 수행할 수 있으므로, 로봇의 소형화를 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)은 상기 제어부(150)에서 출력되는 결함발생 알람 신호나 상기 결함위치 정보를 상기 원격제어장치(200)로 출력하기 위한 무선통신부(170)를 더 포함한다.
또한, 상기 무선통신부(170)는 상기 원격제어장치(200)와 RF통신방법으로 데이터를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 무선통신부(170)의 수신 신호를 증폭시켜주기 위한 신호증폭기가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 무선통신부(170)는 상기 원격제어장치(200)로부터 상기 로봇(100)의 구동을 위한 구동제어 신호를 수신하여 상기 제어부(150)로 전달하고, 상기 제어부(150)는 상기 구동제어 신호에 따라 상기 모터(121)를 구동함으로써 로봇(100)의 움직임을 제어한다.
또한, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)은 송신부 수용부(161), 수신부 수용부(162) 및 송수신부 연결부(163)을 포함하여 구성되는 송수신부 케이스(160)를 더 포함한다.
여기서, 상기 송신부 수용부(161)는 상기 EMAT 송신부(130)와 상기 저유탱크(10)가 접촉되도록 상기 EMAT 송신부(130)를 수용한다.
또한, 상기 수신부 수용부(161)는 상기 EMAT 수신부(140)와 상기 저유탱크(10)가 접촉되도록 상기 EMAT 수신부(140)를 수용한다.
또한, 상기 송수신부 연결부(163)는 상기 송신부 수용부(161)와 상기 수신부 수용부(162)가 소정간격 이격되도록 상기 송신부 수용부(161)와 상기 수신부 수용부(162)를 연결한다.
또한, 상기 송수신부 연결부(163)는 상기 로봇 본체(110)가 결함 검사를 위해 이동될 때, 상기 용접부(11) 상에서 상기 용접부(11)와 서로 접촉하지 않으며 이동하게 한다.
또한, 상기 송수신부 연결부(163)는 플렉시블(flexible)한 재질의 재료로 제작되는 것이 바람직하다.
이는 상기 송신부 수용부(161)와 상기 수신부 수용부(162)가 하방으로 탄성을 가지게 하여, 저유탱크 또는 파이프와 같이 외면이 굴곡진 피검체를 검사할 때, 피검체에 밀착되게 하여, 일정한 형태의 EMAT 파형이 전파될 수 있게 함으로써, 결함 검사의 정밀도를 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기 송수신부 연결부(163)는 길이 조절이 가능하도록 구비되어, 상기 송신부 수용부(161)와 상기 수신부 수용부(162) 사이의 길이를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)의 자석 바퀴(120)는 바퀴 몸체(121), 자석(122) 및 자력 분산핀(123)을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 바퀴 몸체(121)는 두 개, 즉 한 쌍으로 이루어지며, 상기 자석(122)은 상기 바퀴 몸체들(121)의 사이 중앙부에 구비된다.
또한, 상기 바퀴 몸체(121)의 재질은 순철인 것이 바람직하다.
또한, 상기 자석(122)은 네오디움 자석이 이용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자력 분산핀(123)은 상기 바퀴 몸체들(121) 중 적어도 하나에 구비되며, 상기 자석(122)을 기준으로 하여 방사상으로 복수개가 구비된다.
또한, 상기 자력 분산핀(123)은 상기 바퀴 몸체(121)와 동일한 순철 재질이 이용되는 것이 바람직하다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 바퀴 몸체(121)들은 상기 자력 분산핀(123)에 의해 핀 결합될 수 있다.
여기서, 상기 자력 분산핀(123)은 상기 자석에서 발생되는 자력을 분산시키는 역할을 한다.
이에 따라, 상기 자력 분산핀(123)과 인접한 위치에 상기 자석 바퀴(120)가 상기 저유 탱크(11)에 부착되게 되면, 상기 자석 바퀴(120)와 상기 저유 탱크(11)의 부착력이 감소하게 된다.
즉, 이러한 구조를 이루는 상기 자석 바퀴(120)는 검사자의 필요에 따라 결함검사용 로봇(100)을 저유 탱크(11)로부터 탈착시킬 때, 상기 자력 분산핀(123)과 상기 저유 탱크(11) 사이의 거리를 조절함으로써, 상기 용접부 결함검사용 로봇(100)을 용이하게 탈착시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)은 상기 로봇 본체(110)의 일정부분에 카메라(190)가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 카메라(190)는 상기 용접부(11)의 결함을 촬영할 수 있으며, 상기 제어부(150)는 상기 카메라(190)의 구동을 제어한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 로봇 본체 111 : 중앙부 본체
112 : 좌측부 본체 113 : 우측부 본체
120 : 자석 바퀴 120A : 모터
121 : 바퀴 몸체 122 : 자석
123 : 자력 분산핀 130 : EMAT 송신부
140 : EMAT 수신부 131, 141 : 영구자석
132, 142 : 코일 133, 143 : 커넥터
150 : 제어부 160 : 송수신부 케이스
170 : 무선통신부 180 : 모터 드라이버
190 : 카메라 200 : 원격제어장치
120 : 조이스틱 220 : 스피커
130 : LED램프 240 : 디스플레이
250 : ON/OFF버튼 300 : 컴퓨터
310 : 시그널 프로세싱

Claims (17)

  1. 로봇 본체;
    상기 로봇 본체의 양측에 구비되고, 상기 로봇 본체가 피검체인 저유탱크에 달라붙어 이동할 수 있게 하는 자석 바퀴;
    상기 로봇 본체의 후면 일 측에 구비되고 상기 저유탱크와 접촉하며, 상기 저유탱크의 용접부로 특정 파형을 송신하는 EMAT 송신부;
    상기 EMAT 송신부와 소정간격 이격되도록 상기 로봇 본체의 후면 타 측에 구비되고, 상기 저유탱크와 접촉하며 상기 용접부를 통해 전달되는 특정 파형을 수신하여 전기신호를 출력하는 EMAT 수신부;
    상기 EMAT 송신부와 상기 저유탱크가 접촉되도록 상기 EMAT 송신부를 수용하는 송신부 수용부;
    상기 EMAT 수신부와 상기 저유탱크가 접촉되도록 상기 EMAT 수신부를 수용하는 수신부 수용부;
    상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부가 소정간격 이격되도록 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부를 연결하는 송수신부 연결부;를 포함하는 송수신부 케이스; 및
    상기 로봇 본체 내부에 구비되고 미리 설정된 결함 데이터를 저장하며, 상기 EMAT 수신부의 전기신호와 상기 결함 데이터를 비교하여 결함발생 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
    상기 송수신부 연결부는
    상기 로봇 본체가 이동될 때, 상기 용접부 상에서 상기 용접부와 서로 접촉하지 않으며 이동하게 하며, 플렉시블(flexible) 재질이 이용되며, 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부가 하방으로 탄성을 가져, 상기 저유탱크에 밀착 되게 하며,
    상기 EMAT 송신부 상기 EMAT 수신부는 각각
    코일에 자기력을 제공하며, 서로 인접하여 구비되는 복수개의 영구자석; 및
    상기 영구자석들의 하부에 위치하고, 전류가 인가되면, 상기 영구자석의 자기력에 의해 EMAT를 발진시키는 코일;을 포함하고, 상기 영구자석들은 인접하는 영구자석의 극성이 서로 다르게 배열되는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 결함 발생시 결함 발생 알람 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 EMAT 송신부의 바닥면과 상기 EMAT 수신부의 바닥면에는
    상기 EMAT 송신부 및 상기 EMAT 수신부와, 상기 저유 탱크 사이의 거리를 일정하게 하여, 일정한 형태의 EMAT 파형이 전파되게 하는 수지층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 수지층은 에폭시 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 자석 바퀴는
    두 개의 바퀴 몸체;
    상기 바퀴 몸체들의 사이 중앙부에 구비되는 자석;
    적어도 하나의 상기 바퀴 몸체에 구비되되, 상기 자석을 기준으로 하여 방사상으로 복수개가 구비되는 자력 분산핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 바퀴 몸체들은
    상기 자력 분산핀에 의해 핀결합 되는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 자석은
    네오디움 자석인 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇 본체의 일정부분에는 카메라가 더 구비되고, 상기 제어부는 상기 카메라의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  13. 제 1항, 제 4항, 제 5항, 제 6항, 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로봇 본체의 일정부분에는 상기 자석 바퀴의 구동을 제어하기 위한 구동제어 신호를 수신하거나, 상기 제어부에서 출력되는 결함발생 알람신호를 외부로 송신하는 무선통신부;가 더 구비되고,
    상기 제어부는 상기 무선통신부로부터 상기 구동제어 신호를 입력받아, 상기 바퀴의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는 결함 검사가 시작된 후, 이동거리를 계산하고, 결함발생시 상기 이동거리를 결함위치 정보로 출력하며,
    상기 무선통신부는 외부로 상기 결함위치 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는
    결함 발생시 상기 로봇 본체가 일정한 거리 전진 및 후진이 반복되도록 상기 자석 바퀴를 구동하고, 상기 EMAT 수신부에 수신된 전기 신호와 상기 결함 데이터가 가장 유사한 위치에 대응하는 상기 이동거리를 상기 결함위치 정보로 출력하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇.
  16. 제 15항의 용접부 결함 검사용 로봇;
    상기 결함 검사용 로봇과 무선통신으로 연결되어 상기 구동제어 신호를 송신하거나, 상기 결함발생 알람신호 및 상기 결함위치 정보를 수신하는 원격제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 원격제어장치는
    사용자가 조작하여 상기 구동제어 신호를 생성하기 위한 조이스틱;
    상기 결함발생 알람신호를 경고음으로 출력하는 스피커;
    상기 결함발생 알람신호를 경고광으로 표시하는 LED램프; 및
    상기 구동제어 신호의 생성상태, 상기 결함발생 알람신호의 수신여부 및 상기 결함위치 정보를 화면으로 출력하기 위한 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇 시스템.
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