KR101809666B1 - Method for predicting defect location by triangulation sensors - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압력용기, 탱크 등 결함 위치 추정 대상체에 부착되는 세 개의 센서와 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of estimating a defect position using three sensors attached to a defect position estimation object such as a pressure vessel and a tank, and a triangulation technique.
최근 들어 사회가 급격하게 도시화, 산업화, 전문화되면서 효율적인 에너지 분배에 기초한 고출력 산업설비의 필요성이 고조되고 있으며, 이에 부응하여 수도관, 가스관 등의 에너지분배설비를 비롯한 보일러나 발전기 등의 에너지발생설비 구축이 계속되고 있다.In recent years, as the society has rapidly become urbanized, industrialized, and specialized, the need for high-power industrial facilities based on efficient energy distribution is increasing. In response to this, energy generation facilities such as water pipes and gas pipes, It continues.
하지만 이들 대형산업설비의 구축사례가 증가함에 따라 안정성을 우려하는 목소리가 높아지고 있는데, 특히 외부에서 은폐된 해당 설비의 내부구조물에 결함이 발생된 경우에는 쉽게 관찰할 수 없어 안정성과 효율성이 크게 위협받는다. 따라서, 산업설비용 내부구조물의 미세 변형, 미세 균열 등의 결함 여부를 초기에 감지하여 적절히 대처하는 것은 매우 중요하다. 이에 따라, 대상물에 손상을 가하지 않고 그 결함 여부를 검사할 수 있는 비파괴 검사법(non-destructive inspection) 등이 각광을 받고 있다.However, as the construction of these large-scale industrial facilities increases, there is a growing concern about stability. Especially, when defects are found in the internal structures of the facilities concealed from outside, stability and efficiency are seriously threatened . Therefore, it is very important to detect early defects such as micro-deformation and micro-cracks of the internal structure for industrial equipment and cope with them appropriately. Accordingly, non-destructive inspection, which can check the defect without damaging the object, is receiving attention.
종래의 초음파를 이용한 비파괴검사는, 초음파를 이용한 내부 결함 검출법으로 방사능 검사로는 검출할 수 없는 면상결함(라미네이션), 용접부 내부의 결함 깊이, 미세한 크랙 및 융합불량 등의 선형 결함 검출에 탁월한 검출능력을 보이는 검사법이다.Conventional ultrasonic nondestructive inspection is an internal defect detection method using ultrasonic waves, which is excellent in detection of linear defects such as surface defects (lamination) that can not be detected by radioactivity inspection, depth of defect inside the welded portion, fine cracks, .
그러나 초음파를 이용한 결함 위치 검출방법은 운전 도중에는 위치 검출이 제한되는 부분이 있으며, 측정범위가 협소하여 검출 시 많은 시간이 필요하다는 단점이 있다.However, the defect position detection method using ultrasound has a disadvantage in that position detection is limited during operation, and the measurement range is narrow and a long time is required for detection.
종래의 펄스반사법은, 초음파탐상검사의 가장 일반적인 것으로 지속시간이 매우 짧은 초음파 펄스를 재료 중에 투입하여 그것이 재료 중의 결함에 반사되는 것을 수신하여 결함의 위치와 크기 등을 식별하는 방법이다.The conventional pulse reflection method is a method of inserting an ultrasonic pulse having a very short duration into a material and recognizing that it is reflected by a defect in the material, and identifying the position and size of the defect.
종래의 결함에서 발생한 신호로부터 위치를 검출하는 방법은, 압력용기나 탱크의 가압 및 감압을 통하여 결함 신호를 인위적으로 발생시키고, 음향방출센서를 이용하여 결함지점에서 발생하는 음향방출신호를 취득한 다음, 취득된 음향방출신호로부터 결함 성분을 찾는다. 그리고 센서 사이의 결함 성분 위상차를 계산하고, 위상차를 계산식에 대입하여 결함 위치를 추정하는 방법이다.A method of detecting a position from a signal generated by a conventional defect is a method of artificially generating a defect signal through pressure and depressurization of a pressure vessel or a tank, acquiring an acoustic emission signal generated at a defect point using an acoustic emission sensor, The defective component is found from the acquired acoustic emission signal. Then, the phase difference of the defect component between the sensors is calculated, and the phase difference is substituted into the calculation formula to estimate the defect position.
그러나 상기의 방법은 용기의 가압 및 감압을 통해 결함지점에서부터 음향방출신호 취득시 압력의 변화로 인한 위험성이 증가되는 문제점이 있다.However, the above-described method has a problem in that the risk due to a change in pressure at the time of acquiring an acoustic emission signal from a defect point is increased through pressurization and depressurization of the container.
또한, 결함 위치 계산시 용기 내의 굴곡에 의해 센서와 결함 위치 사이의 각도값이 부정확하여 정확한 결함 위치의 계산이 불가능하다는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that when calculating the defect position, the angular value between the sensor and the defect position is incorrect due to the bending in the container, so that it is impossible to calculate the accurate defect position.
종래 '3차원 포인트 위치추정 기술을 이용한 대형 구조물의 결함 위치 추정 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체'가 대한민국 등록특허 제10-1404027호(2014. 05. 29)에 제시되어 있다.A system, a method, and a computer readable recording medium for a defect location estimation method of a large structure using a three-dimensional point position estimation technique are disclosed in Korean Patent No. 10-1404027 (Apr.
상기의 공보에 따르면, 대상체의 서로 다른 위치에 장착되어, 대상체의 소성변형에 따른 탄성파로부터 각각 균열발생에 의한 음향방출신호와 누설발생에 의한 음향진동신호를 포함하는 대상신호를 감지하는 복수의 센서들; 및 각 센서로부터 감지된 신호를 수집하고, 제1 센서 쌍으로부터 산출된 제1 법선과 제2 센서 쌍으로부터 산출된 제2 법선의 교차점을 이용하여 결함 위치를 추정하는 데이터 수집 장치를 포함한다.According to the above publication, a plurality of sensors mounted on different positions of a target object and each sensing an object signal including an acoustic emission signal due to crack generation and an acoustic vibration signal due to leak generation from elastic waves corresponding to plastic deformation of the object, field; And a data collection device for collecting signals sensed by each sensor and estimating a defect position using an intersection of a first normal line calculated from the first sensor pair and a second normal line calculated from the second sensor pair.
그러나 상기와 같은 종래의 결함 위치 추정방법들은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional defect position estimation methods have the following problems.
장비 조작 및 판독 능력 숙련에 비교적 많은 시간이 걸리고, 대상체 형상에 제약을 많이 받는다는 단점이 있다.It takes a relatively long time to skillfully manipulate and read the equipment, and it is disadvantageous in that it is restricted by the object shape.
또한, 고가의 장비와 제한적인 검사환경이 뒤따른다.It is followed by expensive equipment and limited inspection environment.
나아가, 용기 중 오스테나이트 계열(스테인레스 스틸 등)의 재질은 검사하기에 제약이 뒤따르고, 종래의 비파괴 검사 방법들은 상시검사가 불가능하고, 개방검사만 가능하다는 단점이 있다.Further, the material of the austenitic stainless steel (stainless steel or the like) in the vessel is restricted to be inspected, and the conventional nondestructive inspection methods are not always capable of inspecting at all times, and only inspecting is possible.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수신센서를 이용한 광범위한 측정범위를 통해 결함 위치의 검출시간을 대폭 단축시킬 수 있고, 보다 정확한 결함 위치를 구할 수 있으며, 세 개의 센서와 신호발생기를 배치하여 삼각 센싱 기법을 이용하여 결함 위치를 추정하므로 대상체의 형상에 제약이 없고, 보다 폭넓은 범위의 대상체를 검사할 수 있으며, 상시검사가 가능하며, 대상체의 가압, 감압이 불필요하므로 안정성을 기대할 수 있으며, 결함 위치 추정 대상체의 운전 중에도 검출할 수 있는 장점이 있는 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting defects, , It is possible to inspect a wider range of objects without being restricted by the shape of the object, and it is possible to perform the inspection at all times. Since the pressing and decompression of the object are unnecessary, And it is an object of the present invention to provide a defect location estimation method using a triangular sensing technique, which is advantageous in that it can be detected even during operation of the object to be estimated.
본 발명은, 대상체에 삼각형 형태로 배치된 세 개의 센서로부터 취득된 신호데이터에서, 상기 삼각형의 무게중심에 부착된 신호발생기에 의해 송신되는 신호시점과, 상기 대상체의 결함에 반사되어 발생하는 신호시점 사이의 위상차를 계산하는 단계; 상기 대상체의 매질에 따른 신호전달속도값(V)과, 상기 센서와 상기 신호발생기의 위치 사이의 거리값(lk)을 이용하여 신호발생지점을 구한 다음, 상기 신호발생기에서 송신한 신호와, 실제 신호발생지점 사이의 위상차(t)를 구하는 단계; 구해진 상기 신호발생기에서 송신한 신호와 실제 신호발생지점 사이의 위상차(t)와, 상기 신호발생기에서 송신한 신호와 결함신호 사이의 위상차(t1, t2, t3)를 각각 더하여 신호발생지점에서 결함신호 사이의 위상차(ta1, ta2. ta3)를 각각 구하는 단계; 원의 방정식을 이용하여 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식을 도출하는 단계; 구해진 결함 위치의 좌표에 대한 식을, 결함 위치와 상기 신호발생기 위치 사이의 거리값(lp)에 대한 식으로 변환하고, 구해진 결함 위치와 상기 신호발생기 위치 사이의 거리값에 대한 식(lp)을, 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식에 대입하여 최종적으로 결함지점을 구하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a signal processing method and a signal processing method for a signal processing apparatus, which are capable of generating, from signal data acquired from three sensors arranged in a triangular shape on a target object, a signal timing transmitted by a signal generator attached to the center of gravity of the triangle, Calculating a phase difference between the phase differences; A signal generation point is calculated using a signal transmission velocity value V according to a medium of the object and a distance value l k between the sensor and the position of the signal generator, Obtaining a phase difference (t) between an actual signal generation point; (T 1 , t 2 , t 3 ) between the signal transmitted from the signal generator and the actual signal generation point and the phase difference (t 1 , t 2 , t 3 ) between the signal transmitted from the signal generator and the defect signal, (T a1 , t a2 . T a3 ) between the defect signals, respectively; Deriving an equation for a coordinate value (x, y) of the defect position using a circular equation; The expression for the coordinates of the determined defect positions, an expression for the distance value between the conversion as for formula, and the obtained defect position and the signal generator located at the defect position and distance value (l p) between the signal generator location (l p ) Into the formula for the coordinate value (x, y) of the defect position to finally obtain the defect point.
본 발명에 있어서, 상기 세 개의 센서 중 어느 하나의 센서는 원점(0, 0)에 위치시키고, 나머지 센서 중 하나의 센서는 x축 상(x2, 0)에 위치시키며, 상기 두 개의 센서를 제외한 나머지 센서는 좌표값(x3, y3)을 가지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, any one of the three sensors is located at the origin (0, 0) and one of the remaining sensors is located on the x-axis (x 2 , 0) And the remaining sensors have coordinate values (x 3 , y 3 ).
본 발명에 있어서, 상기 세 개의 센서는 삼각형 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the three sensors are arranged in a triangular shape.
본 발명에 있어서, 상기 원점에 위치한 센서와 상기 결함 위치 사이의 거리를 l1이라 하고, 상기 x축 상에 위치한 센서와 상기 결함 위치 사이의 거리를 l2라 하고, 상기 좌표값(x3, y3)을 가지는 센서와 상기 결함 위치 사이의 거리를 l3라 할 때, 원의 방정식을 이용하여 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식을 도출하는 단계에서, 먼저, 결함 위치의 x좌표 값은 다음과 같은 방법에 의해 도출하고, In the present invention, the distance between the sensor located at the origin and the defect position is l 1 , the distance between the sensor located on the x-axis and the defect position is l 2 , and the coordinate values (x 3 , y 3) when the distance l 3 la between the with the sensor and the defective position by using the equation of a circle in the step of deriving an expression for the coordinates of the defect position (x, y), first, the defect position The x coordinate values are derived by the following method,
상기 식을 상기 수학식 1에 대입하면,Substituting the above equation into the above equation (1)
다음으로, 결함 위치의 y좌표 값은 다음과 같은 방법에 의해 도출하는 것을 특징으로 한다.Next, the y coordinate value of the defect position is derived by the following method.
상기 식을 상기 수학식 3에 대입하면,Substituting the above equation into the above equation (3)
본 발명에 있어서, 최종적으로 결함지점을 구하는 단계에서,In the present invention, in the step of finally finding a defect point,
상기 수학식 5를 상기 수학식 2와 상기 수학식 4에 각각 대입하여, 결함지점(x,y)을 구하는 것을 특징으로 한다.The defect point (x, y) is obtained by substituting the equation (5) into the equation (2) and the equation (4), respectively.
본 발명의 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.The defect location estimation method using the triangular sensing technique of the present invention has the following effects.
수신센서를 이용한 광범위한 측정범위를 통해 결함 위치의 검출시간을 대폭 단축시킬 수 있고, 보다 정확한 결함 위치를 구할 수 있다.It is possible to drastically shorten the detection time of the defect position and obtain a more accurate defect position through a wide measuring range using the receiving sensor.
또한, 세 개의 센서와 신호발생기를 배치하여 삼각 센싱 기법을 이용하여 결함 위치를 추정하므로 대상체의 형상에 제약이 없고, 보다 폭넓은 범위의 대상체를 검사할 수 있으며, 상시검사가 가능하다.In addition, by disposing three sensors and a signal generator and estimating the position of a defect using a triangular sensing technique, there is no restriction on the shape of the object, a wider range of objects can be inspected, and the inspection is possible at all times.
나아가, 대상체의 가압, 감압이 불필요하므로 안정성을 기대할 수 있으며, 결함 위치 추정 대상체의 운전 중에도 검출할 수 있는 장점이 있다.Furthermore, since the object is not required to be depressurized or depressurized, stability can be expected, and there is an advantage that it can be detected even during operation of the defect location estimation object.
도 1은 본 발명에 따른 세 개의 센서와 신호발생기가 배치되는 위치를 도시한 도면.
도 2는 제3센서와 신호발생기의 위치 사이의 거리값(lk)을 도시한 도면.
도 3는 신호발생기에서 송신한 신호와, 실제 신호발생지점 사이의 위상차(t)를 도시한 도면.
도 4는 원의 방정식을 이용하여 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식을 도출하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법을 이용하여 결함 위치를 추정한 실시예.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing the positions where three sensors and a signal generator are arranged according to the present invention; Fig.
Fig. 2 shows the distance value l k between the position of the third sensor and the signal generator; Fig.
3 is a diagram showing a phase difference (t) between a signal transmitted from a signal generator and an actual signal generation point.
4 is a diagram for deriving an equation for a coordinate value (x, y) of a defect position using a circle equation;
FIG. 5 illustrates an example of estimating a defect location using a defect location estimation method using a triangular sensing technique according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법은 다음과 같은 단계로 이루어질 수 있다.The defect location estimation method using the triangular sensing technique according to the preferred embodiment of the present invention can be performed as follows.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 결함 위치를 추정하고자 하는 대상체에 삼각형 형태로 세 개의 센서로 배치하는데, 이때 세 개의 센서 중 어느 하나의 센서(이하, 제1센서라 한다.)는 원점(0, 0)에 위치시키고, 나머지 센서 중 하나의 센서(이하, 제2센서라 한다.)는 x축 상(x2, 0)에 위치시키며, 두 개의 센서를 제외한 나머지 센서(이하, 제3센서라 한다.)는 좌표값(x3, y3)을 가지도록 배치한다.First, as shown in FIG. 1, three sensors are arranged in a triangular shape on a target object to be estimated. At this time, any one of the three sensors (hereinafter referred to as a first sensor) 0, 0), and one of the remaining sensors (hereinafter referred to as a second sensor) is located on the x-axis (x 2 , 0) Sensor) is arranged so as to have a coordinate value (x 3 , y 3 ).
상기와 같이 배치되는 세 개의 센서는 삼각형 형태로 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 세 개의 센서는 정삼각형 형태로 배치되어 있으나, 정삼각형이 아닌 다른 삼각형의 형태로 배치될 수도 있다.The three sensors arranged as described above are preferably arranged in a triangular shape. In the present embodiment, the three sensors are arranged in an equilateral triangle shape, but they may be arranged in a triangle shape other than a regular triangle shape.
본 발명에서 센서는 신호발생기에서 인위적으로 발생된 신호를 취득할 수 있는 수신센서이면 되고, 진동센서, 음향방출센서 등이 될 수 있다.In the present invention, the sensor may be a reception sensor capable of acquiring a signal artificially generated in the signal generator, and may be a vibration sensor, an acoustic emission sensor, or the like.
인위적으로 신호를 발생시키는 신호발생기는 세 개의 센서가 배치되는 삼각형의 무게중심에는 부착한다. A signal generator that artificially generates a signal is attached to the center of gravity of the triangle on which the three sensors are located.
상기와 같이 세 개의 센서와 신호발생기를 배치한 다음, 대상체에 삼각형 형태로 배치된 세 개의 센서로부터 취득된 신호데이터에서, 삼각형의 무게중심에 부착된 신호발생기에 의해 송신되는 신호시점과, 대상체의 결함에 반사되어 발생하는 신호시점 사이의 위상차를 계산한다.After the three sensors and the signal generator are arranged as described above, signal data obtained from the three sensors arranged in a triangular shape on the object, the signal timing transmitted by the signal generator attached to the center of gravity of the triangle, And calculates the phase difference between the signal points that are generated by reflection on the defect.
도 1에서 빨간색 점(제1센서, 제2센서, 제3센서, 신호발생기 위치)들은 측정자가 알고 있는 지점이고, 신호의 위상차를 이용하여 미지수인 l1(제1센서와 결함 위치 사이의 거리), l2(제2센서와 결함 위치 사이의 거리), l3(제3센서와 결함 위치 사이의 거리), lp(결함 위치와 신호발생기 위치 사이의 거리)를 구하는 것이다.In FIG. 1, the red dots (first sensor, second sensor, third sensor, signal generator position) are points that the measurer knows, and using the phase difference of the signals, the unknowns l 1 (distance between the first sensor and the defective position ), l 2 (the distance between the second sensor and the defective position), l 3 (the distance between the third sensor and the defective position), and l p (the distance between the defective position and the position of the signal generator).
다음으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 대상체의 매질에 따른 신호전달속도값(V)과, 제3센서와 신호발생기의 위치 사이의 거리값(lk)을 이용하여 신호발생지점을 구한 다음, 도 3에 도시한 바와 같이, 신호발생기에서 송신한 신호와, 실제 신호발생지점 사이의 위상차(t)를 구한다.Next, as shown in FIG. 2, a signal generation point is obtained by using a distance value (l k ) between the signal transmission rate value (V) according to the medium of the object and the position of the third sensor and the signal generator , The phase difference (t) between the signal transmitted from the signal generator and the actual signal generation point is obtained as shown in Fig.
다음으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 구해진 신호발생기에서 송신한 신호와 실제 신호발생지점 사이의 위상차(t)와, 신호발생기에서 송신한 신호와 결함신호 사이의 위상차(t1, t2, t3)를 각각 더하여, 아래의 식과 같이 신호발생지점에서 결함신호 사이의 위상차(ta1, ta2. ta3)를 각각 구한다.Next, as shown in FIG. 3, the phase difference (t) between the signal transmitted from the obtained signal generator and the actual signal generation point, the phase difference (t 1 , t 2 , t 3 ) are respectively added to obtain the phase difference (t a1 , t a2 . t a3 ) between the defect signals at the signal generation point as shown in the following equation.
다음으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 원의 방정식을 이용하여 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식을 도출한다.Next, as shown in Fig. 4, an equation for the coordinate value (x, y) of the defect position is derived using the original equation.
먼저, 원점에 위치한 제1센서와 결함 위치 사이의 거리를 l1이라 하고, x축 상에 위치한 제2센서와 결함 위치 사이의 거리를 l2라 하고, 좌표값(x3, y3)을 가지는 제3센서와 결함 위치 사이의 거리를 l3라 할 때, 결함 위치의 x좌표 값은 다음과 같은 방법에 의해 도출한다. 즉, l1과 l2에 대한 관계식에서 다음과 같이 x좌표값을 구한다.First, the distance between the first sensor located at the origin and the defect position is l 1 , the distance between the second sensor located on the x-axis and the defect position is l 2 , and the coordinate value (x 3 , y 3 ) When the distance between the third sensor and the defect position is l 3 , the x coordinate value of the defect position is derived by the following method. In other words, in the relation for l 1 and l 2 , x coordinate value is obtained as follows.
상기 식을 상기 수학식 1에 대입하면, 다음과 같은 수학식 2가 완성된다.Substituting the above expression into the expression (1), the following expression (2) is completed.
다음으로, 결함 위치의 y좌표 값은 다음과 같은 방법에 의해 도출한다. 즉, l1과 l3에 대한 관계식에서 다음과 같이 y좌표값을 구한다.Next, the y coordinate value of the defect position is derived by the following method. In other words, we obtain the y-coordinate value in the relation for l 1 and l 3 as follows.
상기 식을 상기 수학식 3에 대입하면, 다음과 같은 수학식 4가 완성된다.Substituting this expression into the above expression (3), the following expression (4) is completed.
다음으로, 구해진 결함 위치의 좌표에 대한 식을, 결함 위치와 신호발생기 위치 사이의 거리값(lp)에 대한 식으로 다음과 같이 변환한다.Next, an expression for the coordinates of the obtained defect position is converted into an expression for the distance value (l p ) between the defect position and the signal generator position as follows.
상기와 같이 구해진 결함 위치와 신호발생기 위치 사이의 거리값에 대한 식(lp)을, 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식에 대입하여 최종적으로 결함지점을 구한다.The formula (l p ) for the distance value between the defect position and the signal generator position thus obtained is substituted into the formula for the coordinate value (x, y) of the defect position to finally obtain the defect point.
즉, 상기 수학식 5를 상기 수학식 2와 상기 수학식 4에 각각 대입하여, 아래와 같이 결함지점(x,y)을 최종적으로 구할 수 있다.That is, the defective point (x, y) can be finally obtained by substituting the equation (5) into the equation (2) and the equation (4), respectively.
상기와 같은 본 발명에 따른 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법을 이용하여 결함 위치를 추정한 실시예를 도 5에 도시하였다.FIG. 5 illustrates an example of estimating a defect position using the defect position estimation method using the triangular sensing technique according to the present invention.
도 5의 실시예에서, 결함 위치 추정 대상체의 용기 재질은 SA516-60이고, 신호전달속도(V)는 5100m/s이며, 세 개의 센서 간 거리는 각각 1m이고, 사용된 센서는 음향방출센서를 사용하였다.In the embodiment of Fig. 5, the vessel material of the defect location estimation object is SA516-60, the signal transmission speed (V) is 5100 m / s, the distance between the three sensors is 1 m each, Respectively.
제1센서는 원점(0, 0)에 위치시키고, 제2센서는 x축 상(x2, 0)에 위치시키며, 제3센서는 좌표값(x3, y3)을 가지도록 배치하였고, 세 개의 센서를 삼각형으로 배치하였으며, 삼각형의 무게중심에 신호발생기를 배치하였다.The first sensor is located at the origin (0, 0), the second sensor is located on the x-axis (x 2 , 0), the third sensor is arranged with the coordinate value (x 3 , y 3 ) Three sensors are arranged in a triangle, and a signal generator is placed at the center of gravity of the triangle.
도 5에 도시한 바와 같이, 실제의 결함 위치와, 본 발명에 따른 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치는 동일함을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, it can be seen that the actual defect position is the same as the defect position using the triangular sensing technique according to the present invention.
본 발명의 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.The defect location estimation method using the triangular sensing technique of the present invention has the following effects.
수신센서를 이용한 광범위한 측정범위를 통해 결함 위치의 검출시간을 대폭 단축시킬 수 있고, 보다 정확한 결함 위치를 구할 수 있다.It is possible to drastically shorten the detection time of the defect position and obtain a more accurate defect position through a wide measuring range using the receiving sensor.
또한, 세 개의 센서와 신호발생기를 배치하여 삼각 센싱 기법을 이용하여 결함 위치를 추정하므로 대상체의 형상에 제약이 없고, 보다 폭넓은 범위의 대상체를 검사할 수 있으며, 상시검사가 가능하다.In addition, by disposing three sensors and a signal generator and estimating the position of a defect using a triangular sensing technique, there is no restriction on the shape of the object, a wider range of objects can be inspected, and the inspection is possible at all times.
나아가, 대상체의 가압, 감압이 불필요하므로 안정성을 기대할 수 있으며, 결함 위치 추정 대상체의 운전 중에도 검출할 수 있는 장점이 있다.Furthermore, since the object is not required to be depressurized or depressurized, stability can be expected, and there is an advantage that it can be detected even during operation of the defect location estimation object.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.
Claims (5)
상기 대상체의 매질에 따른 신호전달속도값(V)과, 상기 센서와 상기 신호발생기의 위치 사이의 거리값(lk)을 이용하여 신호발생지점을 구한 다음,
상기 신호발생기에서 송신한 신호와, 실제 신호발생지점 사이의 위상차(t)를 구하는 단계;
구해진 상기 신호발생기에서 송신한 신호와 실제 신호발생지점 사이의 위상차(t)와, 상기 신호발생기에서 송신한 신호와 결함신호 사이의 위상차(t1, t2, t3)를 각각 더하여 신호발생지점에서 결함신호 사이의 위상차(ta1, ta2. ta3)를 각각 구하는 단계;
원의 방정식을 이용하여 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식을 도출하는 단계;
구해진 결함 위치의 좌표에 대한 식을, 결함 위치와 상기 신호발생기 위치 사이의 거리값(lp)에 대한 식으로 변환하고,
구해진 결함 위치와 상기 신호발생기 위치 사이의 거리값에 대한 식(lp)을, 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식에 대입하여 최종적으로 결함지점을 구하는 단계;를 포함하는 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법.In the signal data acquired from the three sensors arranged in a triangular shape on the object, the phase difference between the signal timing transmitted by the signal generator attached to the center of gravity of the triangle and the signal timing reflected by the defect of the object is Calculating;
A signal generation point is obtained using a signal transmission velocity value V according to a medium of the object and a distance value l k between the sensor and the position of the signal generator,
Obtaining a phase difference (t) between a signal transmitted from the signal generator and an actual signal generation point;
(T 1 , t 2 , t 3 ) between the signal transmitted from the signal generator and the actual signal generation point and the phase difference (t 1 , t 2 , t 3 ) between the signal transmitted from the signal generator and the defect signal, (T a1 , t a2 . T a3 ) between the defect signals, respectively;
Deriving an equation for a coordinate value (x, y) of the defect position using a circular equation;
Converting an expression for the coordinates of the obtained defect location into an expression for a distance value (l p ) between the defect location and the position of the signal generator,
Formula (l p) of the step to obtain the final defect point by substituting the expressions for the coordinates of the defect position (x, y) of the distance value between the obtained defect position and the signal generator position; triangular sensing containing Method for Estimating Defect Location Using.
상기 세 개의 센서 중 어느 하나의 센서는 원점(0, 0)에 위치시키고,
나머지 센서 중 하나의 센서는 x축 상(x2, 0)에 위치시키며,
상기 두 개의 센서를 제외한 나머지 센서는 좌표값(x3, y3)을 가지는 것을 특징으로 하는 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법.The method according to claim 1,
One of the three sensors is located at the origin (0, 0)
One of the remaining sensors is located on the x-axis (x 2 , 0)
And the remaining sensors except for the two sensors have coordinate values (x 3 , y 3 ).
상기 세 개의 센서는 삼각형 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법.3. The method of claim 2,
Wherein the three sensors are arranged in a triangular shape.
상기 원점에 위치한 센서와 상기 결함 위치 사이의 거리를 l1이라 하고,
상기 x축 상에 위치한 센서와 상기 결함 위치 사이의 거리를 l2라 하고,
상기 좌표값(x3, y3)을 가지는 센서와 상기 결함 위치 사이의 거리를 l3라 할 때,
원의 방정식을 이용하여 결함 위치의 좌표값(x, y)에 대한 식을 도출하는 단계에서,
먼저, 결함 위치의 x좌표 값은 다음과 같은 방법에 의해 도출하고,
상기 식을 상기 수학식 1에 대입하면,
다음으로, 결함 위치의 y좌표 값은 다음과 같은 방법에 의해 도출하는 것을 특징으로 하는 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법.
상기 식을 상기 수학식 3에 대입하면,
A distance between the sensor located at the origin and the defect position is l 1 ,
A distance between the sensor located on the x-axis and the defect position is l 2 ,
When the distance between the sensor having the coordinate value (x 3 , y 3 ) and the defect position is l 3 ,
In the step of deriving an equation for the coordinate value (x, y) of the defect position using the circular equation,
First, the x coordinate value of the defect position is derived by the following method,
Substituting the above equation into the above equation (1)
Next, the y coordinate value of the defect position is derived by the following method.
Substituting the above equation into the above equation (3)
최종적으로 결함지점을 구하는 단계에서,
상기 수학식 5를 상기 수학식 2와 상기 수학식 4에 각각 대입하여, 결함지점(x,y)을 구하는 것을 특징으로 하는 삼각 센싱 기법을 이용한 결함 위치 추정방법.5. The method of claim 4,
Finally, at the stage of obtaining the defect point,
Wherein the defect location (x, y) is obtained by substituting the equation (5) into the equation (2) and the equation (4), respectively.
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| KR20200040553A (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-20 | 울산대학교 산학협력단 | Defect diagnostics apparatus and method using acoustic emission sensor |
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| KR100769115B1 (en) | 2006-07-21 | 2007-10-22 | (재)대구경북과학기술연구원 | System and method for indoor accurate position determination |
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