KR101740909B1 - Nondestructive Testing Equipment for Automatic Rivet Center Positioning and Rivet Defect Inspection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속형 리벳이 체결된 항공기 구조물의 소정영역에 균일한 전자기장을 인가하고 리벳의 존재에 의해 발생된 전자기장의 왜곡을 측정하기 위한 센서부; 상기 센서부를 통해 측정된 전자기장 분포를 처리하기 위한 신호처리부; 상기 신호처리부를 통해 측정된 전자기장 분포가 반영된 디지털 신호를 입력받아 상기 리벳에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 해석하여 상기 리벳의 중심위치 추정 및 상기 리벳의 결함 여부를 검출하기 위한 컴퓨터부; 상기 컴퓨터부를 통해 추정된 상기 리벳의 중심위치와 검출된 상기 리벳의 결함을 나타내기 위한 디스플레이부; 및 상기 센서부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of the rivet, and more particularly, to a non-destructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of the rivet by applying a uniform electromagnetic field to a predetermined region of the aircraft structure, A sensor unit for measuring a distortion of an electromagnetic field generated by the sensor; A signal processing unit for processing the electromagnetic field distribution measured through the sensor unit; A computer for receiving a digital signal reflecting the electromagnetic field distribution measured through the signal processing unit and analyzing a distortion distribution of an electromagnetic field caused by the rivet to estimate a center position of the rivet and a defect of the rivet; A display unit for indicating a center position of the rivet estimated through the computer unit and a defect of the detected rivet; And a power supply unit for supplying power to the sensor unit.
Description
본 발명은 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치에 관한 것으로, 장기운영 항공기의 구조물 특히, 항공기의 기골과 스킨을 체결하기 위해 사용되는 리벳(rivet)의 중심위치를 자동으로 추정하고, 추정된 위치에 존재하는 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an rivet of an aircraft and a defect of a rivet, and particularly relates to a structure of a long-term operational aircraft, in particular, a center position of a rivet used for fastening a skeleton of an aircraft To a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an rivet and an rivet of an aircraft for automatically detecting a defect of a rivet existing at an estimated position.
항공기 기골에 알루미늄 합금 판재(스킨)를 덧씌우고, 고정시키기 위하여 다층구조물이 활용된다. A multi-layered structure is utilized to cover and secure the aluminum alloy sheet (skins) to the aircraft fuselage.
다층구조물의 리벳체결부는 응력이 집중되는 부분이며 항공기의 이착륙과 같은 장기간에 걸친 반복적인 하중변화와 함께 대기 중의 염분과 수분의 침투에 의하여 부식결함 및 피로균열의 기점이 된다. The rivet fastening part of the multi-layered structure is a part where stress is concentrated, and it becomes a starting point of corrosion defect and fatigue crack due to permeation of salt and water in the atmosphere together with repetitive load change over a long period such as aircraft takeoff and landing.
그러나, 다층구조물에 있어서 부식결함은 이면에 발생하기 용이하며, 피로 균열의 경우에는 육안으로 검출하기 곤란하다. However, in a multilayered structure, corrosion defects are easily generated on the back surface, and in the case of fatigue cracks, it is difficult to detect them with the naked eye.
따라서, 리벳체결부 주변에 발생한 이면부식 및 피로균열의 검출, 위치추정 및 정량평가를 위한 새로운 개념의 비파괴검사(NDT)법의 제안이 지속적으로 요구되어 왔다. Therefore, there is a continuing need for a new concept of NDT for detection, position estimation and quantitative evaluation of backside corrosion and fatigue cracks around rivet joints.
NDT는 검사 대상물을 손상시키지 않고, 손상을 검사할 수 있는 효율적인 방법이다. NDT is an efficient way to inspect damage without damaging the object being inspected.
다양한 비파괴검사법 중에서 와전류검사(ECT)는 항공우주분야의 기본 기술로 사용되어 왔으며, ECT는 피검사체에 침투한 와전류의 흐름을 사용하는 원리를 가진다. Of the various non-destructive testing methods, eddy current testing (ECT) has been used as a basic technology in the aerospace field, and ECT has the principle of using eddy current flow penetrating the subject.
즉, 은닉되거나 이면에 있는 손상 또는 결함은 센서를 통하여 와전류의 왜곡을 측정함으로써 검출할 수 있다. That is, damage or defects that are hidden or behind can be detected by measuring the distortion of the eddy current through the sensor.
한편, 코일을 이용하는 종래의 ECT 시스템은 높은 신뢰성과 양호한 검사 성능을 가지고 있다. On the other hand, a conventional ECT system using a coil has high reliability and good inspection performance.
그러나, 다중구조물의 손상은 일반적으로 리벳체결부 주변에 위치하고 있기 때문에 리벳 체결부 주변을 분석할 때 매우 큰 어려움을 동반한다.However, since damage to multiple structures is generally located around the rivet joint, there is a great difficulty in analyzing the vicinity of the joint.
즉, 손상에 대응하는 신호를 측정할 때 ECT 시스템은 손상신호보다 훨씬 높은 리벳체결부의 신호를 측정하게 되며, 결과적으로 손상을 평가하는 것이 매우 곤란하다.That is, when measuring a signal corresponding to a damage, the ECT system measures the signal of the rivet fastening portion, which is much higher than the damage signal, and as a result, it is very difficult to evaluate the damage.
특히, 리벳 자체의 피로균열 및 부식결함은 리벳구멍과 리벳 체결부 주변의 손상 또는 결함 신호가 상대적으로 매우 크기 때문에 종래의 와전류에 의한 검사가 용이하지 않다. Particularly, fatigue cracks and corrosion defects of the rivet itself are not easy to inspect by the conventional eddy current because the damage or defect signal around the rivet hole and the rivet joint is relatively large.
따라서, 리벳에 초음파를 입사하여 리벳의 손상 또는 결함으로부터 반사되는 음향파를 해석하여 검사하는 방법이 활용되고 있다. Therefore, a method of inserting ultrasonic waves into the rivet and analyzing and examining the acoustic waves reflected from the damage or defects of the rivet is utilized.
그러나, 수천 개에 달하는 리벳을 일일이 사람에 의하여 초음파 검사하는 것은 작업효율을 저하시키며, 리벳의 중심위치에 정확하게 초음파 센서를 위치시켰을 경우에만 바람직한 실험결과가 도출될 수 있기 때문에 작업자의 업무를 가중시키게 된다. However, ultrasonic inspection of thousands of rivets by one person lowers the working efficiency, and it is possible to obtain desirable experimental results only when the ultrasonic sensor is precisely positioned at the center of the rivet, do.
아울러, 페인트에 의하여 리벳의 머리부분이 은닉되어 있는 경우에는 리벳의 위치를 찾는 것도 어렵기 때문에 올바른 초음파 탐상 결과를 도출하기도 곤란하다. In addition, when the head portion of the rivet is hidden by the paint, it is difficult to find the position of the rivet, and it is also difficult to derive the correct ultrasonic inspection result.
따라서, 항공기 구조물의 리벳부에 존재하는 손상 또는 결함을 검출하기 위한 효율적인 장비 또는 알고리즘의 개발이 절실히 필요한 상황이다.Therefore, it is inevitable to develop an efficient equipment or algorithm for detecting damage or defects present in the rivet portion of the aircraft structure.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로 먼저, 항공기 구조물의 리벳 중심위치와 리벳의 결함을 비파괴검사를 통해 간단하고 용이하게 자동으로 검출함으로써, 결함검출에 있어서 작업자의 작업효율을 향상 및 검출결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치의 제공을 일 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a rivet center position and a rivet defect of an aircraft structure easily and easily by non- It is an object of the present invention to provide a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an rivet and an rivet of an aircraft which can improve the reliability of detection results.
아울러, 결함검출결과를 데이터베이스화할 수 있고, 데이터베이스화된 검출결과를 통해 리벳체결부의 결함발생 가능성 및 교체주기를 사전에 예측할 수 있는 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치의 제공을 다른 목적으로 한다.A nondestructive inspection method for automatically detecting defects of a rivet and a center position of an aircraft rivet which can predict a defect occurrence result and a replacement cycle of a rivet fastening part in advance through a database, The provision of a device is another purpose.
한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In the meantime, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 상술한 목적들을 달성하기 위하여, 금속형 리벳이 체결된 항공기 구조물의 소정영역에 균일한 전자기장을 인가하고 리벳의 존재에 의해 발생된 전자기장의 왜곡을 측정하기 위한 센서부, 상기 센서부를 통해 측정된 전자기장 분포를 처리하기 위한 신호처리부, 상기 신호처리부를 통해 측정된 전자기장 분포가 반영된 디지털 신호를 입력받아 상기 리벳에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 해석하여 상기 리벳의 중심위치 추정 및 상기 리벳의 결함 여부를 검출하기 위한 컴퓨터부, 상기 컴퓨터부를 통해 추정된 상기 리벳의 중심위치와 검출된 상기 리벳의 결함을 나타내기 위한 디스플레이부 및 상기 센서부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above objects, the present invention provides a sensor unit for applying a uniform electromagnetic field to a predetermined region of an aircraft structure having a metal rivet and measuring a distortion of an electromagnetic field generated by the presence of a rivet, A signal processing unit for processing the measured electromagnetic field distribution, a digital signal reflecting the electromagnetic field distribution measured through the signal processing unit, receiving the digital signal, and analyzing the distortion distribution of the electromagnetic field caused by the rivet to estimate a center position of the rivet, A display unit for displaying a center position of the rivet estimated by the computer unit and a defect of the detected rivet, and a power supply unit for supplying power to the sensor unit.
바람직하게는 상기 전자기장 인가를 위한 요크형 여자기, 상기 요크형 여자기의 극 간에 선형으로 배열되어 상기 리벳의 존재에 의해 발생된 전자기장의 왜곡을 측정하기 위한 선형배열 자기센서, 상기 요크형 여자기 및 선형배열 자기센서를 상기 리벳으로 체결된 항공기 구조물과 균일한 높이를 유지하면서 일정속도로 상기 항공기 구조물을 스캔하기 위한 이송장치, 상기 이송장치가 정해진 간격으로 이동시 신호를 발생하기 위한 엔코더, 상기 요크형 여자기, 선형배열 자기센서, 이송장치 및 엔코더를 상기 항공기 구조물의 표면에 밀착시키기 위한 탄성구조체 및 상기 컴퓨터부에 의해 추정된 상기 리벳의 중심위치로 이동되어 상기 리벳의 결함여부를 검출하기 위한 초음파센서로 이루어질 수 있다.Preferably, the yoke-type exciter for applying the electromagnetic field, the linear array magnetic sensor arranged linearly between the poles of the yoke exciter to measure the distortion of the electromagnetic field generated by the presence of the rivet, And a linear array magnetic sensor for scanning the aircraft structure at a constant speed while maintaining a uniform height with the elliptical aircraft structure, an encoder for generating a signal when the transfer device moves at a predetermined interval, An elastic structure for adhering a linear exciter, a linear array magnetic sensor, a conveying device and an encoder to the surface of the aircraft structure, and a control unit for moving to a center position of the rivet estimated by the computer unit, And an ultrasonic sensor.
바람직하게는 상기 선형배열 자기센서는 홀센서를 이용할 수 있으며, 상기 홀센서는 0.52mm 간격의 선형으로 배열된 64개의 InSb 센서로 이루어질 수 있다.Preferably, the linear array magnetic sensor may use a Hall sensor, and the hall sensor may be composed of 64 InSb sensors linearly arranged at intervals of 0.52 mm.
바람직하게는 상기 초음파센서는 상기 요크형 여자기 및 선형배열 자기센서의 후방에 구비되며 상기 이송장치의 진행방향과 수직방향으로 왕복 이동되도록 하기 위한 초음파센서 이동장치가 구비되어 상기 컴퓨터부에 의해 추정된 상기 리벳의 중심위치로 이동될 수 있다.Preferably, the ultrasonic sensor is provided behind the yoke-type exciter and the linear array magnetic sensor, and is provided with an ultrasonic sensor moving device for reciprocating in a direction perpendicular to the traveling direction of the transfer device, To the center position of the rivet.
바람직하게는 상기 초음파센서는 입력된 표면반사신호와 저면반사신호를 자동으로 구분하고 결함반사신호를 추출하여 상기 리벳의 결함유무를 검출할 수 있다.Preferably, the ultrasonic sensor is capable of automatically detecting the input surface reflection signal and the bottom reflection signal, and detecting the presence or absence of a defect of the rivet by extracting a defect reflection signal.
바람직하게는 상기 초음파센서는 멤브레인형 초음파센서로 이루어질 수 있다.The ultrasonic sensor may be a membrane type ultrasonic sensor.
바람직하게는 상기 신호처리부는 상기 선형배열 자기센서에서 발생한 전기신호를 증폭, 필터링, 평활화 및 디지털신호로 변환할 수 있다.Preferably, the signal processing unit amplifies, filters, smoothes, and converts an electric signal generated in the linear array magnetic sensor into a digital signal.
바람직하게는 상기 전원공급부는 상기 요크형 여자기에 교류 전원을 안정적으로 공급하기 위한 교류안정화전원장치 및 상기 탄성구조체, 이송장치, 선형배열자기 센서, 초음파센서 및 엔코더에 직류 전원을 안정적으로 공급하기 위한 직류안정화전원장치로 이루어질 수 있다.Preferably, the power supply unit includes an alternating-current stabilized power supply for stably supplying alternating-current power to the yoke-type exciter, and a controller for stably supplying the alternating-current power to the elastic structure, the transfer device, the linear array magnetic sensor, the ultrasonic sensor, DC stabilized power supply.
바람직하게는 상기 컴퓨터부는 상기 신호처리부를 통해 처리된 전자기장 분포신호를 영상화하여 상기 디스플레이부에 나타내기 위한 영상화소프트웨어가 구비될 수 있다.Preferably, the computer unit may be provided with imaging software for imaging the electromagnetic field distribution signal processed through the signal processing unit and displaying the electromagnetic field distribution signal on the display unit.
바람직하게는 상기 컴퓨터부는 상기 엔코더에서 발생된 신호를 통해 상기 신호처리부를 동기화하여 상기 리벳에 기인한 전자기장의 왜곡분포를 해석하여 상기 리벳의 중심위치를 추정할 수 있다.Preferably, the computer unit may estimate the center position of the rivet by analyzing a distortion distribution of an electromagnetic field due to the rivet by synchronizing the signal processing unit with a signal generated from the encoder.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.The present invention has the following excellent effects.
먼저, 항공기 구조물의 리벳 중심위치와 리벳의 결함을 비파괴검사를 통해 간단하고 용이하게 자동으로 검출함으로써, 결함검출에 있어서 작업자의 작업효율을 향상 및 검출결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.First, the rivet center position of the aircraft structure and the rivet defect are automatically and easily detected by the nondestructive inspection, thereby improving the work efficiency of the operator in defect detection and improving the reliability of the detection result.
아울러, 결함검출결과를 데이터베이스화할 수 있고, 데이터베이스화된 검출결과를 통해 리벳체결부의 결함발생 가능성 및 교체주기를 사전에 예측할 수 있는 우수한 효과가 있다.In addition, the defect detection result can be converted into a database, and the possibility of occurrence of defects and the replacement cycle of the rivet fastening part can be predicted in advance through the database detection result.
도 1은 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치의 전체 구성을 도시한 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치의 전체 구성을 도시한 이미지다.
도 3은 리벳 및 리벳의 중심위치 추정을 위한 알고리즘, 도 4는 도 3에 의해 추정된 리벳의 전, 후방 결함검출을 위한 알고리즘이며, 도 5는 도 3에 의해 추정된 리벳의 좌, 우측 결함검출을 위한 알고리즘이다.
도 6 및 7은 선형배열 자기센서에 의해 측정된 전자기장 왜곡분포를 도시한 이미지다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치를 통해 검출된 리벳의 결함검출 이미지다.1 is a block diagram showing an entire configuration of a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of a rivet.
2 is an image showing the entire configuration of a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of a rivet according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an algorithm for center position estimation of rivets and rivets, Fig. 4 is an algorithm for front and rear defect detection of rivets estimated by Fig. 3, and Fig. It is an algorithm for detection.
6 and 7 are images showing the electromagnetic field distortion distribution measured by the linear array magnetic sensor.
8 is a defect detection image of a rivet detected through a non-destructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a rivet defect according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다. The term used in the present invention is a general term that is widely used at present. However, in some cases, there is a term selected arbitrarily by the applicant. In this case, the term used in the present invention It is necessary to understand the meaning.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
이와 관련하며, 도 1은 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치의 전체 구성을 도시한 블록다이어그램, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치의 전체 구성을 도시한 이미지, 도 3은 리벳 및 리벳의 중심위치 추정을 위한 알고리즘, 도 4는 도 3에 의해 추정된 리벳의 전, 후방 결함검출을 위한 알고리즘이며, 도 5는 도 3에 의해 추정된 리벳의 좌, 우측 결함검출을 위한 알고리즘, 도 6 및 7은 선형배열 자기센서에 의해 측정된 전자기장 왜곡분포를 도시한 이미지이며, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치를 통해 검출된 리벳의 결함검출 이미지다.1 is a block diagram showing an entire configuration of a non-destructive testing apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of a rivet, FIG. 2 is a block diagram showing the center position of an aircraft rivet according to an embodiment of the present invention Fig. 3 is an algorithm for estimating the center position of a rivet and a rivet, Fig. 4 is a view showing an example of an elliptic curve of the rivet front and rear defects estimated by Fig. 3, Fig. 5 is an algorithm for detecting left and right defects of a rivet estimated by Fig. 3, Figs. 6 and 7 are images showing electromagnetic field distortion distributions measured by a linear array magnetic sensor, Fig. 8 Is a defect detection image of a rivet detected through a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a rivet defect according to an embodiment of the present invention.
상기 도 1 내지 8을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치는 금속형 리벳이 체결된 항공기 구조물의 소정영역에 균일한 전자기장을 인가하고 리벳의 존재에 의해 발생된 전자기장의 왜곡을 측정하기 위한 센서부를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 8, a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of a rivet according to an embodiment of the present invention includes: And a sensor portion for applying an electromagnetic field and measuring a distortion of the electromagnetic field generated by the presence of the rivet.
이때, 상기 항공기 구조물이라 함은 항공기의 기골에 알루미늄 합금 판재가 복수 개의 리벳으로 체결된 구조물을 의미하며, 상기 리벳의 체결부위는 항공기의 이착륙과 같은 장기간에 걸친 반복적인 하중변화와 함께 대기 중의 염분 또는 수분의 침투로 인하여 부식 또는 피로균열과 같은 결함의 기점이 된다.In this case, the aircraft structure refers to a structure in which an aluminum alloy sheet is fastened to a fuselage of an aircraft with a plurality of rivets, and the fastening portion of the rivet has a long period of repeated load change such as takeoff and landing of an aircraft, Or the penetration of moisture is the starting point of defects such as corrosion or fatigue cracks.
한편, 상기 센서부는 하기와 같은 기술적 구성을 포함하며, 이와 관련하여 먼저, 상기 센서부는 상기 리벳이 체결된 항공기 구조물의 일정 영역에 균일한 전자기장을 인가하기 위한 요크형 여자기를 포함한다.The sensor unit includes a yoke type exciter for applying a uniform electromagnetic field to a certain region of the aircraft structure to which the rivet is fastened.
이때, 상기 요크형 여자기는 전원공급시, 상기 리벳주변에 와전류를 발생시키며, 이때 발생되는 와전류는 하기식에 의한 표피효과(전파효과라 하기도 하며, 전도성이 강한 물질에서 유도검층이 수행될 때 관찰되는 전도도의 감소 또는 전기 비저항의 증가현상을 의미함)에 의해 리벳주변의 표면으로부터 깊이방향으로 지수함수적으로 감소하면서 침투한다.At this time, the yoke exciter generates an eddy current around the rivet at the time of power supply, and the eddy current generated at this time is a skin effect by the following equation (also called propagation effect, and when induction logging is performed from a conductive material, (Which means a decrease in conductivity or an increase in electrical resistivity) of the rivet in the depth direction from the surface around the rivet.
이때, 상기 Js 와 Jt 는 리벳주변의 표면 및 깊이 t에서의 전류밀도를 의미하며, δ, f, μ 및 σ는 각각 침투깊이, 주파수, 투자율 및 전도도를 의미한다.In this case, J s and J t mean the current density at the surface and depth t around the rivet, and δ, f, μ and σ denote the penetration depth, frequency, permeability and conductivity, respectively.
한편, 상기 센서부는 상기 요크형 여자기의 극 간에 선형으로 배열되어 상기 리벳의 존재에 의해 발생된 전자기장의 왜곡을 측정하기 위한 선형배열 자기센서를 포함한다.The sensor unit includes a linear array magnetic sensor arranged linearly between the poles of the yoke exciter to measure a distortion of an electromagnetic field generated by the presence of the rivet.
한편, 리벳 또는 리벳주변에 이면부식 또는 피로균열과 같은 결함이 존재하는 경우, 상기 와전류의 흐름은 상기 결함의 주변에서 왜곡되어 자계분포의 변화를 야기하며 상기 선형배열 자기센서는 상술한 자계분포를 측정하는 역할을 수행한다.On the other hand, if there is a defect such as a backside corrosion or a fatigue crack in the vicinity of the rivet or rivet, the eddy current flow is distorted around the defect to cause a change in the magnetic field distribution, and the linear array magnetic sensor has the above- It plays a role of measuring.
이때, 상기 선형배열 자기센서는 다양한 방식의 센서를 이용할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 홀센서를 이용할 수 있다.In this case, the linear array magnetic sensor can use sensors of various types, but in the embodiment of the present invention, a Hall sensor can be used.
다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 0.52mm 간격의 선형으로 배열된 64개의 InSb 센서로 이루어진다.However, in the preferred embodiment of the present invention, 64 InSb sensors are arranged linearly at 0.52 mm intervals.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 센서부는 상기 요크형 여자기 및 선형배열 자기센서를 상기 리벳으로 체결된 항공기 구조물과 균일한 높이를 유지하면서 일정속도로 상기항공기 구조물을 스캔하기 위한 이송장치를 포함한다.Meanwhile, the sensor unit according to an embodiment of the present invention includes a transfer device for scanning the aircraft structure at a constant speed while maintaining the uniform height of the aircraft structure fastened with the rivet to the yoke type exciter and the linear array magnetic sensor .
이때, 상기 이송장치는 별도로 구비되며 플렉시블(flexible)한 가이드플레이트를 따라 이동하며 이때, 상기 이송장치는 상기 요크형 여자기 및 선형배열 자기센서가 항공기 구조물의 표면에서 0.5mm 높이가 유지되도록 한다.At this time, the transfer device is separately provided and moves along a flexible guide plate, at which time the yoke exciter and the linear array magnetic sensor are maintained at a height of 0.5 mm from the surface of the aircraft structure.
한편, 상기 이송장치의 이동 또는 스캔 속도는 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 6mm/s의 속도로 특정된다.Meanwhile, the moving or scanning speed of the transfer device can be variously selected according to need, but it is specified at a speed of 6 mm / s in one embodiment of the present invention.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 센서부는 상기 이송장치가 정해진 간격으로 이동시 신호를 발생하기 위한 엔코더 및 상기 요크형 여자기, 선형배열 자기센서, 이송장치 및 엔코더를 상기 항공기 구조물의 표면에 밀착시키기 위한 탄성구조체를 더 포함한다.Meanwhile, the sensor unit according to an embodiment of the present invention may include an encoder for generating a signal when the conveying device moves at a predetermined interval, and a yoke exciter, a linear array magnetic sensor, a conveying device, and an encoder on the surface of the aircraft structure And further comprises an elastic structure for bringing the elastic member into close contact with the elastic member.
이때, 상기 탄성구조체는 상기 항공기 구조물 표면의 굴곡에 영향을 받지 않고 상기 요크형 여자기, 선형배열 자기센서, 이송장치 및 엔코더를 상기 항공기 구조물의 표면에 밀착시키기 위한 구성으로, 탄성에 의해 상기 항공기 구조물 표면의 굴곡에 따라 승,하강되며, 상술한 목적 달성을 위하여 다양한 탄성체로 이루어진 구조체를 이용할 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다.At this time, the elastic structure is configured to adhere the yoke exciter, the linear array magnetic sensor, the transfer device and the encoder to the surface of the aircraft structure without being affected by the bending of the surface of the aircraft structure, The structure may be constructed of various elastic bodies in order to achieve the above-mentioned object. Therefore, the present invention is not limited thereto.
한편, 상기 센서부는 후술할 컴퓨터부에 의해 추정된 상기 리벳의 중심위치로 이동되어 상기 리벳의 결함여부를 검출하기 위한 초음파센서를 포함한다.Meanwhile, the sensor unit includes an ultrasonic sensor for detecting a defect of the rivet, which is moved to a center position of the rivet estimated by a computer unit, which will be described later.
이때, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 초음파센서는 상기 요크형 여자기 및 선형배열 자기센서의 후방에 구비되며 상기 이송장치의 진행방향과 수직방향으로 왕복 이동되도록 하기 위한 초음파센서 이동장치가 구비되어 상기 컴퓨터부에 의해 추정된 상기 리벳의 중심위치로 이동된다.At this time, the ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention is provided at the rear of the yoke-type exciter and the linear array magnetic sensor, and has an ultrasonic sensor moving device for reciprocating in the direction perpendicular to the traveling direction of the transfer device And is moved to the center position of the rivet estimated by the computer section.
아울러, 상기 초음파센서는 입력된 표면반사신호와 저면반사신호를 자동으로 구분하고 결함반사신호를 추출하여 상기 리벳의 결함유무를 검출한다.In addition, the ultrasonic sensor automatically distinguishes the input surface reflection signal and the bottom reflection signal and extracts a defect reflection signal to detect the presence or absence of a defect in the rivet.
한편, 상기 초음파센서는 다양한 초음파센서를 이용할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 멤브레인형 초음파센서로 이루어지는 것이 바람직하다.The ultrasonic sensor may be various ultrasonic sensors, but it is preferable to use a membrane type ultrasonic sensor in one embodiment of the present invention.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치는 상술한 센서부를 통해 측정된 전자기장 분포를 처리하기 위한 신호처리부를 포함한다. Meanwhile, a non-destructive testing apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of a rivet according to an embodiment of the present invention includes a signal processing unit for processing an electromagnetic field distribution measured through the sensor unit.
이때, 상기 신호처리부는 상기 선형배열 자기센서에서 발생한 전기신를 증폭, 필터링, 평활화 및 디지털신호로 변환하는 역할을 수행한다.At this time, the signal processing unit amplifies, filters, smoothes, and converts electrical signals generated in the linear array magnetic sensor into digital signals.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치는 상기 신호처리부를 통해 측정된 전자기장 분포가 반영된 디지털 신호를 입력받아 상기 리벳에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 해석하여 상기 리벳의 중심위치 추정 및 상기 리벳의 결함 여부를 검출하기 위한 컴퓨터부를 포함한다.Meanwhile, a non-destructive testing apparatus for automatically detecting a center position of an aircraft rivet and a defect of a rivet according to an embodiment of the present invention receives a digital signal reflecting the electromagnetic field distribution measured through the signal processing unit, And a computer for analyzing the distortion distribution of the electromagnetic field to estimate the center position of the rivet and to detect a defect of the rivet.
이때, 상기 컴퓨터부는 상기 엔코더에서 발생된 신호를 통해 상기 신호처리부를 동기화하여 상기 리벳에 기인한 전자기장의 왜곡분포를 해석하여 상기 리벳의 중심위치를 추정하는데, 이하에서는 상기 컴퓨터부의 리벳 중심위치 추정방법에 대해 상세히 설명한다.In this case, the computer unit estimates the center position of the rivet by synchronizing the signal processing unit with the signal generated from the encoder to analyze the distortion distribution of the electromagnetic field caused by the rivet. Hereinafter, Will be described in detail.
먼저, 상기 도 6 및 7을 참조하면, 상기 선형배열 자기센서에 의해 측정된 전자기장의 왜곡 분포에서 VRMS의 X축 그래프(도 7의 (a))를 보면 2개의 피크가 발생됨을 확인할 수 있는데 이때, 2개의 피크 최대값 중심점이 리벳의 X축 중심이 된다. Referring to FIGS. 6 and 7, it can be seen that two peaks are generated when the X-axis graph of V RMS (FIG. 7 (a)) shows the distortion distribution of the electromagnetic field measured by the linear array magnetic sensor At this time, the center point of the two peak maximum values becomes the center of the X axis of the rivet.
한편, 도 7의 (b)를 참고하면, X축 중심을 찾는 동일한 데이터를 이용하여 ｜△VRMS｜(VRMS의 절대값)의 분포에서 N개의 최대값(본 발명의 실시 예에 있어서 N=10)의 Y축 위치 좌표를 평균하면 상기 리벳의 Y축 중심이 된다. Referring to FIG. 7 (b), N maximum values (N in the embodiment of the present invention) in the distribution of | DELTA V RMS | (absolute value of V RMS ) = 10) is centered on the Y axis of the rivet.
상술한 바와 같은 방법으로 얻어진 리벳의 중심위치(X,Y축)정보를 상기 초음파센서 이동장치로 전송하면 상기 초음파센서가 상기 리벳의 중심위치를 통과할 수 있도록 상기 초음파센서 이동장치가 상기 초음파센서를 이동시킨다.When the information about the center position (X, Y axis) of the rivet obtained by the above-described method is transmitted to the ultrasonic sensor moving device, the ultrasonic sensor moving device moves the ultrasonic sensor .
이때, 상기 초음파센서는 상술한 바와 같이 상기 리벳의 중심위치를 통과하면서 초음파를 조사하여 리벳의 결함 여부를 검출한다.At this time, the ultrasonic sensor detects the defect of the rivet by irradiating ultrasonic waves while passing the center position of the rivet as described above.
이와 관련하여 상기 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치는 도 8에 도시된 신호에서 리벳표면(surface)과 저면(bottom) 사이의 신호만을 추출하여 리벳의 결함 여부와 깊이를 측정할 수 있다.8, a nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of a rivet and an rivet of an aircraft according to an embodiment of the present invention includes a rivet surface in a signal shown in FIG. 8, Only the signals between the bottoms can be extracted to determine whether the rivets are defective or not.
즉, 표면 피크 이후, 첫 번째 피크가 일정 값 이상이면 초음파가 조사된 리벳에 결함이 존재함을 의미하며, 특히 첫 번째 피크와 두 번째 피크의 차이는 상기 리벳 결함의 표면으로 부터의 깊이를 의미한다.That is, if the first peak after the surface peak is above a certain value, it means that there is a defect in the rivet irradiated with ultrasound. In particular, the difference between the first peak and the second peak means the depth from the surface of the rivet defect do.
결과적으로, 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치는 상술한 바와 같이 리벳의 중심위치를 추정하고 추정된 위치로 초음파센서를 이동시켜 상기 리벳의 중심위치를 통과하면서 초음파를 조사하여 리벳의 결함 여부를 자동으로 검출할 수 있다.As a result, the nondestructive inspection apparatus for automatically detecting the center position of the aircraft rivet and the defect of the rivet according to the embodiment of the present invention estimates the center position of the rivet and moves the ultrasonic sensor to the estimated position It is possible to automatically detect the defect of the rivet by irradiating ultrasonic waves while passing the center position of the rivet.
한편, 상기 컴퓨터부는 상기 신호처리부를 통해 처리된 전자기장 분포신호를 영상화하여 후술할 디스플레이부에 나타내기 위한 영상화소프트웨어가 구비되며 이때, 상기 영상화소프트웨어는 다양한 소프트웨어를 이용할 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다.Meanwhile, the computer unit is provided with imaging software for imaging an electromagnetic field distribution signal processed through the signal processing unit and displaying the electromagnetic field distribution signal on a display unit to be described later, and the imaging software can use various software. .
아울러, 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치는 상기 컴퓨터부를 통해 추정된 상기 리벳의 중심위치와 검출된 상기 리벳의 결함을 나타내기 위한 디스플레이부 및 상기 센서부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 포함한다.The nondestructive inspection apparatus for automatically detecting the center position of the aircraft rivet and the defect of the rivet according to an embodiment of the present invention may further include a center position of the rivet estimated through the computer unit and a defect of the detected rivet And a power supply unit for supplying power to the sensor unit.
이때, 상기 디스플레이부는 LED, LCD를 포함하는 다양한 모니터를 이용할 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다. At this time, the display unit can use various monitors including an LED and an LCD, so that the display unit is not limited thereto.
한편, 상기 전원공급부는 다양한 수단을 통해 이루어질 수 있음은 물론이나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서 상기 전원공급부는 상기 요크형 여자기에 교류 전원을 안정적으로 공급하기 위한 교류안정화전원장치 및 상기 탄성구조체, 이송장치, 선형배열자기 센서, 초음파센서 및 엔코더에 직류 전원을 안정적으로 공급하기 위한 직류안정화전원장치로 이루어진다.The power supply unit may be implemented by a variety of means. In a preferred embodiment of the present invention, the power supply unit includes an AC stabilized power supply unit for stably supplying AC power to the yoke- , A conveying device, a linear array magnetic sensor, an ultrasonic sensor, and a DC stabilized power supply for stably supplying DC power to the encoder.
결과적으로 본 발명의 일실시 예에 따른 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치는 상술한 기술적 구성들을 통해 먼저, 항공기 구조물의 리벳 중심위치와 리벳의 결함을 비파괴검사를 통해 간단하고 용이하게 자동으로 검출함으로써, 결함검출에 있어서 작업자의 작업효율을 향상 및 검출결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As a result, the nondestructive inspection apparatus for automatically detecting the center position of the aircraft rivet and the defects of the rivet according to the embodiment of the present invention, through the technical constructions described above, firstly detects the rivet center position of the aircraft structure and the rivet defect, It is possible to improve the work efficiency of the operator in defect detection and improve the reliability of the detection result.
아울러, 결함검출결과를 데이터베이스화할 수 있고, 데이터베이스화된 검출결과를 통해 리벳체결부의 결함발생 가능성 및 교체주기를 사전에 예측할 수 있는 우수한 효과가 있다.In addition, the defect detection result can be converted into a database, and the possibility of occurrence of defects and the replacement cycle of the rivet fastening part can be predicted in advance through the database detection result.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 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 in the present invention. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.
Claims (11)
상기 센서부를 통해 측정된 전자기장 분포를 처리하기 위한 신호처리부;
상기 신호처리부를 통해 측정된 전자기장 분포가 반영된 디지털 신호를 입력받아 상기 리벳에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 해석하여 상기 리벳의 중심위치 추정 및 상기 리벳의 결함 여부를 검출하기 위한 컴퓨터부;
상기 컴퓨터부를 통해 추정된 상기 리벳의 중심위치와 검출된 상기 리벳의 결함을 나타내기 위한 디스플레이부; 및
상기 센서부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 포함하되,
상기 센서부:는
상기 전자기장 인가를 위한 요크형 여자기;
상기 요크형 여자기의 극 간에 0.52mm 간격의 선형으로 64개 배열되어 상기 리벳의 존재에 의해 발생된 전자기장의 왜곡을 측정하기 위한 InSb 홀 센서;
상기 요크형 여자기 및 InSb 홀 센서를 상기 리벳으로 체결된 항공기 구조물과 균일한 높이를 유지하면서 6mm/s의 속도로 상기 항공기 구조물을 스캔하기 위한 이송장치;
상기 이송장치가 정해진 간격으로 이동시 신호를 발생하기 위한 엔코더;
상기 요크형 여자기, InSb 홀 센서, 이송장치 및 엔코더를 상기 항공기 구조물의 표면에 밀착시키기 위한 탄성구조체; 및
상기 요크형 여자기 및 InSb 홀 센서의 후방에 구비되며 상기 이송장치의 진행방향과 수직방향으로 왕복 이동되도록 하기 위한 초음파센서 이동장치가 구비되고 상기 컴퓨터부에 의해 추정된 상기 리벳의 중심위치로 이동되어 상기 리벳의 결함 여부를 검출하기 위한 멤브레인형 초음파센서로 이루어지는 것을 특징으로 하고,
상기 전원공급부는 상기 요크형 여자기에 교류 전원을 안정적으로 공급하기 위한 교류안정화전원장치 및 상기 탄성구조체, 이송장치, InSb 홀 센서, 멤브레인형 초음파센서 및 엔코더에 직류 전원을 안정적으로 공급하기 위한 직류안정화전원장치로 이루어지며,
상기 컴퓨터부는 상기 신호처리부를 통해 처리된 전자기장 분포신호를 영상화하여 상기 디스플레이부에 나타내기 위한 영상화소프트웨어가 구비되고,
상기 신호처리부는 상기 InSb 홀 센서에서 발생한 전기신호를 증폭, 필터링, 평활화 및 디지털신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치.
A sensor unit for applying a uniform electromagnetic field to a predetermined region of the aircraft structure with the metal rivet and measuring the distortion of the electromagnetic field generated by the presence of the rivet;
A signal processing unit for processing the electromagnetic field distribution measured through the sensor unit;
A computer for receiving a digital signal reflecting the electromagnetic field distribution measured through the signal processing unit and analyzing a distortion distribution of an electromagnetic field caused by the rivet to estimate a center position of the rivet and a defect of the rivet;
A display unit for indicating a center position of the rivet estimated through the computer unit and a defect of the rivet detected; And
And a power supply unit for supplying power to the sensor unit,
The sensor unit
A yoke exciter for applying the electromagnetic field;
An InSb Hall sensor 64 arranged linearly at intervals of 0.52 mm between the poles of the yoke exciter to measure the distortion of the electromagnetic field caused by the presence of the rivet;
A transfer device for scanning the aircraft structure at a speed of 6 mm / s while maintaining the uniform height of the yoke-type exciter and the InSb Hall sensor with the rivet-mounted aircraft structure;
An encoder for generating a signal when the transfer device moves at a predetermined interval;
An elastic structure for bringing the yoke exciter, the InSb Hall sensor, the conveying device, and the encoder into close contact with the surface of the aircraft structure; And
An ultrasonic sensor moving device provided behind the yoke-type exciter and the InSb Hall sensor for reciprocating in a direction perpendicular to the moving direction of the conveying device, and moving to a center position of the rivet estimated by the computer And a membrane type ultrasonic sensor for detecting whether or not the rivet is defective.
The power supply unit includes an AC stabilized power supply unit for stably supplying AC power to the yoke exciter and a DC stabilization unit for stably supplying DC power to the elastic structure, the transfer device, the InSb Hall sensor, the membrane type ultrasonic sensor, Power supply unit,
Wherein the computer unit is provided with imaging software for imaging the electromagnetic field distribution signal processed through the signal processing unit and displaying the electromagnetic field distribution signal on the display unit,
Wherein the signal processing unit amplifies, filters, smoothes, and converts an electric signal generated by the InSb Hall sensor into a digital signal. A nondestructive inspection apparatus for automatically detecting a center position of a rivet and an rivet defect.
상기 멤브레인형 초음파센서는 입력된 표면반사신호와 저면반사신호를 자동으로 구분하고 결함반사신호를 추출하여 상기 리벳의 결함유무를 검출하는 것을 특징으로 하는 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치.
The method according to claim 1,
Wherein the membrane type ultrasonic sensor automatically detects the input surface reflection signal and the bottom surface reflection signal and extracts a defect reflection signal to detect the presence or absence of a defect in the rivet. A non-destructive testing device for detecting.
상기 컴퓨터부는 상기 엔코더에서 발생된 신호를 통해 상기 신호처리부를 동기화하여 상기 리벳에 기인한 전자기장의 왜곡분포를 해석하여 상기 리벳의 중심위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 항공기 리벳의 중심위치와 리벳의 결함을 자동으로 검출하기 위한 비파괴검사장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the computer unit estimates the center position of the rivet by synchronizing the signal processing unit with the signal generated by the encoder to analyze the distortion distribution of the electromagnetic field caused by the rivet, For automatically detecting the non-destructive inspection apparatus.
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| KR1020160023918A KR101740909B1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Nondestructive Testing Equipment for Automatic Rivet Center Positioning and Rivet Defect Inspection |
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