KR101864943B1 - 적외선 열화상 기술을 이용한 비파괴 결함 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 열화상 기술을 이용하여 대상물의 외부 또는 내부에 결함이 존재하는지를 검사하는 비파괴 결함 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치는, 대상물의 열을 감지하여 온도 분포를 측정하고, 열화상 이미지를 출력하는 열화상 카메라 및 상기 열화상 카메라로부터 획득된 온도 분포 및 열화상 이미지 중 기설정된 영역에서의 상기 온도 분포 및 상기 열화상 이미지에 기초하여 상기 대상물의 결함을 검사하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 비파괴 결함 검사 장치에 따르면, 비파괴 결함 검사 방법을 선택적으로 활용하거나 하이브리드 방식으로 활용함으로써 보다 광범위한 대상물에 대하여 효율적으로 결함 검사를 수행할 수 있고, 적외선 열화상 기술에 의해 획득된 열화상 이미지를 개선된 기법에 따라 분석함으로써 다양한 형태의 대상물에 대하여 신속하고 정밀하게 결함 검사를 수행할 수 있다.

Description

적외선 열화상 기술을 이용한 비파괴 결함 검사 장치 {Apparatus of Defect Detection Using Infrared Thermography Technique}

본 발명은 비파괴 결함 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적외선 열화상 기술을 이용하여 대상물의 외부 또는 내부에 결함이 존재하는지를 검사하는 비파괴 결함 검사 장치에 관한 것이다.

적외선 열화상 기술 (Infrared Thermography) 은 대상물의 표면 복사에너지를 검출하고 이를 온도로 환산하여 실시간으로 영상을 제공하는 기술이다. 적외선 열화상 기술은 물체의 온도 변화를 비접촉 방식으로 실시간으로 측정할 수 있다는 장점을 가져 열적 특성 평가, 열화 진단, 결함 검사, 체열 측정 등의 다양한 분야에 활용되고 있다.

특히, 이러한 적외선 열화상 기술이 대상물의 외부 또는 내부에 결함이 있는지 여부를 판단하는 비파괴 결함 검사 (nondestructive test ; NDT) 에 사용되는 경우, 대상물의 완전성이나 표면상태를 변형시키지 않고 대상물 내부의 기공이나 균열 등의 결함, 용접부의 내부 결함 등을 검사할 수 있어 각광받고 있다. 구체적으로 적외선 열화상 기술을 이용한 비파괴 결함 검사 방법에 따르면, 대상물의 결함 부분과 비결함 부분 (또는 건전 부분) 의 열용량 차이로 인하여 결함 부분과 비결함 부분에서 온도차가 나타나게 되고, 결함 부분과 비결함 부분에서의 온도차를 적외선 카메라의 열화상으로 시각적으로 판단함으로써 대상물에서의 결함을 검사할 수 있게 된다.

다만, 이러한 적외선 열화상 기술을 이용한 비파괴 결함 검사 방법을 보다 광범위한 대상물에 적용하고, 보다 신속하고 정밀하게 결함을 분석하도록 하기 위하여 다양한 개선된 결함 검사 방법이 요구되는 실정이다.

한국 등록특허 제 10-1290137 호 (발명의 명칭 : 열화상을 이용한 결함 검출 장치 및 검출 방법)

본 발명은 상기와 같은 요구에 따라 안출된 것으로서, 전기적 분석 기술을 도입하여 적외선 열화상 기술과 하이브리드 방식으로 결함을 검사할 수 있도록 함으로써, 보다 광범위한 대상물에 대해 비파괴 결함 검사를 수행할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 적외선 열화상 기술에 의해 획득된 열화상 이미지를 분석하여 결함을 검출하는 개선된 기법을 제시함으로써, 보다 다양한 형태의 대상물에 본 결함 검사 방법을 수행할 수 있도록 하고, 신속하고 정밀하게 결함 검사를 수행할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치는, 상기 대상물에 열을 공급하는 열원; 상기 대상물에 전류를 인가하는 전류원; 상기 대상물의 열을 감지하여 온도 분포를 측정하고, 열화상 이미지를 출력하는 열화상 카메라; 상기 대상물의 기설정된 구간의 전압을 측정하는 전압계; 및 상기 열화상 카메라로부터 획득된 온도 분포, 열화상 이미지 및 상기 전압계로부터 획득된 전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 대상물의 결함을 검사하는 제어부; 를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 대상물의 온도 분포 및 열화상 이미지에 기초하여 주변 영역보다 높은 온도가 측정되는 영역을 결함 영역으로 판정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 대상물에 인가되는 전류와 측정된 전압에 기초하여 주변 구간보다 높은 저항값이 측정되는 구간을 결함 구간으로 판정할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치는, 대상물의 열을 감지하여 온도 분포를 측정하고, 열화상 이미지를 출력하는 열화상 카메라; 및 기설정된 영역에서의 상기 대상물의 온도 분포 및 열화상 이미지에 기초하여 상기 대상물의 결함을 검사하는 제어부; 를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 대상물은, 개구부가 실링 (sealing) 되도록 구성된 통이고, 상기 기설정된 영역은, 상기 대상물의 실링부에 대응되는 영역일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 열화상 이미지 중 기설정된 온도보다 높은 온도를 가지는 영역의 패턴과 기설정된 패턴의 유사도를 비교함으로써 상기 대상물의 결함을 검사할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 열화상 이미지 중 기설정된 온도보다 높은 온도를 가지는 영역의 면적이 기설정된 면적 범위에 포함되는지를 판단함으로써 상기 대상물의 결함을 검사할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 열화상 이미지 중 기설정된 온도보다 높은 온도를 가지는 영역의 원형도를 산출함으로써 상기 대상물의 결함을 검사할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 대상물의 열화상 이미지와 상기 결함에 대한 정보를 외부에 표시하는 표시부; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 대상물을 이송하는 이송부; 및 상기 대상물의 이동을 감지하는 센서부; 를 더 포하하고, 상기 제어부는, 상기 센서부로부터 획득한 신호에 기초하여 상기 이송부 및 열화상 카메라를 제어할 수 있다.

본 발명의 비파괴 결함 검사 장치에 따르면, 비파괴 결함 검사 방법을 선택적으로 활용하거나 하이브리드 방식으로 활용함으로써 보다 광범위한 대상물에 대하여 효율적으로 결함 검사를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치에 따르면, 적외선 열화상 기술에 의해 획득된 열화상 이미지를 개선된 기법에 따라 분석함으로써 다양한 형태의 대상물에 대하여 신속하고 정밀하게 결함 검사를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치를 사용하여 결함을 검사하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 비파괴 결함 검사 장치의 열화상 카메라로부터 획득된 열화상 이미지이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치를 사용하여 결함을 검사하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 4는 도 3의 비파괴 결함 검사 장치의 열화상 카메라로부터 획득된 열화상 이미지이다.
도 5는 도 3의 비파괴 결함 검사 장치의 실제 모습을 도시한 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 위 (on)로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치 및 이를 활용한 검사 방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치를 사용하여 결함을 검사하는 방법을 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 비파괴 결함 검사 장치의 열화상 카메라로부터 획득된 열화상 이미지이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 는 대상물에 열을 공급하는 열원 (110), 대상물의 열을 감지하는 열화상 카메라 (120), 대상물에 전류를 인가하는 전류원 (130), 대상물의 기설정된 구간의 전압을 측정하는 전압계 (140), 검사 장치 (100) 를 제어하는 제어부 (150) 를 포함한다. 또한, 비파괴 결함 검사 장치 (100) 는 열화상 카메라 (110) 로부터 획득한 열화상 이미지를 표시하는 표시부 (160) 및 사용자가 검사 장치 (100) 를 조작하도록 구성된 조작부 (170) 를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 는 적외선 열화상 기술과 전기적 기술을 선택적 또는 하이브리드 방식으로 이용하여 대상물 (1) 의 결함을 검사하는 장치에 관한 것으로서, 열전도성 및 전기전도성을 가지는 대상물 (1) 의 결함을 검사함에 있어 활용되는 것이 적합하다.

도 1 및 도 2에서 대상물 (1) 을 다양한 깊이와 직경을 가지는 다수의 원형홈의 결함이 형성된 표준시험편으로 예시하고 있다. 다만, 이는 적외선 열화상 기술과 전기적 기술이 적용돤 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 의 하이브리드 검사 방법을 설명하기 위하여 예시적으로 선택한 대상물일 뿐이고, 대상물 (1) 은 용접이 이루어진 부분을 포함하는 물체이거나, 기타 열전도성 및 전기전도성을 가지는 물체라면 비제한적으로 채택될 수 있음은 물론이다.

열원 (110) 은 대상물 (1) 의 외부에서 대상물 (1) 로 주기적으로 복사열을 공급하는 것으로서, 높은 온도의 광을 공급하는 할로겐 램프일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 초음파, 전자기파, 마이크로파 등과 같이 대상물 (1) 에 에너지를 전달하여 대상물 (1) 의 온도를 높일 수 있는 다양한 열원 장치가 사용될 수 있다.

열원 (110) 에 의해, 대상물 (1) 의 결함 부분과 비결함 부분에서 열흐름에 따른 차이가 발생된다. 대상물 (1) 이 주기적으로 복사열을 받는 경우, 결함 부분이 열을 받고 냉각되는 시간과 비결함 부분이 열을 받고 냉각되는 시간이 다르기 때문에 대상물 (1) 의 결함 부분과 비결함 부분이 방출하는 복사열이 달라지게 된다.

열화상 카메라 (120) 는 대상물에서 방사되는 적외선 에너지를 검지기에 의해 검출하고, 대상물의 방사 온도를 전기 신호로서 꺼내어 가시상으로 표시한다. 구체적으로, 열화상 카메라 (120) 는 열원 (110) 에 의해 공급되어 대상물 (1) 로부터 방출되는 적외선의 위상 및 진폭차를 감지하여 각 픽셀마다의 적외선 파장을 기초로 대상물의 온도 분포를 측정한다.

열화상 카메라 (120) 는 이러한 측정 결과를 도 2에 도시된 바와 같은 온도에 따라 다른 색을 띄는 2차원의 열화상 이미지로 표현할 수 있다.

전류원 (130) 대상물 (1) 의 외부에서 대상물 (1) 에 전류를 인가하기 위한 것으로서, 대상물 (1) 에 흐르는 전류가 대상물 (1) 의 양단의 전압에 관계 없이 일정한 전류를 흘려주는 직류 전류원일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

전류원 (130) 에 의해, 대상물 (1) 은 저항으로 작용하므로 전류원에 의해 대상물 (1) 에 전위차가 발생하게 된다. 이때, 대상물 (1) 의 결함 부분과 비결함 부분은 각각 저항이 달라지게 되므로, 대상물의 각각의 구간에서의 전위차 즉, 전압이 달라지게 되고, 전압계 (140) 는 대상물의 각 구간에 걸리는 전압을 측정한다.

제어부 (150) 는 열화상 카메라 (120) 로부터 획득된 온도 분포, 열화상 이미지 및 전압계 (140) 로부터 획득된 전압 중 적어도 하나에 기초하여 대상물의 결함을 검사한다.

구체적으로, 제어부 (150) 는 열화상 카메라 (120) 에 의해 측정된 적외선 파장 데이터와 전압계 (130) 에 의해 측정된 전압 데이터 중 적어도 하나를 수신하고, 이를 아날로그디지털 변환기 (analog-digital converter) 를 통하여 디지털 신호로 변환함으로써 각 픽셀 (pixel) 의 온도 및/또는 전압 데이터를 디지털 신호로써 획득할 수 있다. 이로써, 제어부 (150) 는 각 픽셀에 해당하는 촬영 영역의 온도 및/또는 전압 데이터를 획득할 수 있다.

제어부 (150) 는 촬영 영역에서 산출된 온도 및/또는 전압 데이터에 기초하여 대상물 (1) 에 결함이 존재하는지 여부를 검사한다.

제어부 (150) 가 온도 분포 및 열화상 이미지에 기초하여 대상물 (1) 에 결함이 존재하는지를 판단하는 경우, 제어부 (150) 는 주변 영역보다 높은 온도가 측정되는 영역을 결함 영역으로 판정할 수 있다.

일반적으로 결함 부분이 열을 받고 냉각되는 시간이 비결함 부분이 열을 받고 냉각되는 시간보다 느리기 때문에, 대상물 (1) 의 결함 부분에서 방출되는 복사열이 비결함 부분에서 방출하는 복사열 보다 크게 되고, 비결함 부분보다 결함 부분에서 높은 온도가 측정되게 된다. 따라서, 제어부 (150) 는 주변 영역보다 높은 온도가 측정되는 특정 영역을 결함이 존재하는 영역으로 판정할 수 있다.

제어부 (150) 가 전압에 기초하여 대상물 (1) 에 결함이 존재하는지를 판단하는 경우, 제어부 (150) 는 주변 구간보다 높은 전압값이 측정되는 구간을 결함 구간으로 판정할 수 있다. 구체적으로, 제어부 (150) 는 전류원 (130) 을 통해 대상물에 인가되는 전류값과 전압계 (140) 로부터 측정된 각 구간의 전압값을 이용하여 대상물 (1) 의 각 구간에서의 저항값을 산출할 수 있다. 일반적으로 결함 부분에서 저항이 비결함 부분에서의 저항보다 크기 때문에, 대상물 (1) 에 인가되는 전류가 일정한 값을 가지므로 결함 부분에서의 전압이 비결함 부분에서의 전압보다 크게 측정된다. 따라서 제어부 (150) 는 주변 구간보다 높은 전압이 측정되는 특정 구간을 결함이 존재하는 구간으로 판정할 수 있다.

제어부 (150) 는 이러한 두 검사 방법을 활용하여 대상물 (1) 의 결함을 보다 효율적으로 검사할 수 있다. 제어부 (150) 는 대상물 (1) 의 특성에 따라 두 검사 방법 중 어느 하나를 선택하여 대상물 (1) 의 결함을 검사할 수도 있지만, 보다 광범위한 대상물 (1) 에 대하여 효율적이고 신속하게 결함을 검사하기 위하여 두 검사 방법을 하이브리드 방식으로 조합하여 결함 검사를 수행할 수도 있다.

예시적으로, 제어부 (150) 는 전류원 (130) 및 전압계 (140) 의 동작을 제어하여 대상물 (1) 의 기설정된 구간마다의 전압을 측정함으로써 결함이 존재하는 구간을 미리 판단하고, 결함이 존재한다고 판단된 구간에 대해서만 열화상 카메라 (120) 에 의해 측정된 온도 분포를 분석함으로써 구체적인 결함 존재 영역을 특정할 수 있다.

또한, 제어부 (150) 는 전압계 (140) 에서 측정된 전압과 열화상 카메라 (120) 에서 측정된 온도 분포를 중복 체크 함으로써 결함 존재영역을 특정할 수 도 있다.

본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 를 사용하여 이러한 순차적인 하이브리드 결함 검사 방법을 사용하는 경우, 제어부 (150) 데이터 처리 속도를 향상 시킴으로써 광범위한 대상물 (1) 에 대하여 신속하게 결함을 검사할 수 있을 뿐만 아니라, 결함 검사 방법을 중복 체크 하는 방식으로 적용함으로써 보다 신뢰성 있는 결함 검사를 수행할 수 있다는 이점을 갖는다.

한편, 제어부 (150) 는 열화상 카메라 (120) 및 전압계 (140) 와 분리되어 있을 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제어부 (150) 가 열화상 카메라 (120) 및 전압계 (140) 와 일체로 형성되어 있을 수도 있다. 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 는 제어부 (150) 가 상술한 기능을 수행하는 것에 기술적 특징을 가지는 것이므로, 물리적으로 열화상 카메라 (120) 및 전압계 (140) 와 분리되어 있는 것인지 또는 일체로 형성된 것인지는 얼마든지 변경될 수 있다.

또한, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 는 대상물의 결함에 관한 정보를 외부로 표시하는 표시부 (160) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시부 (160) 는 적외선 파장별로 상이한 색상으로 이미지화 된 열화상 이미지를 표시하도록 구성될 수 있다. 또한, 표시부 (160) 는 사용자가 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 를 조작하도록 구성된 조작부 (170) 에 의해 입력된 정보를 외부에 표시하도록 구성될 수도 있다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치 및 이를 활용한 검사 방법을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치를 사용하여 결함을 검사하는 방법을 도시한 개념도이고, 도 4는 도 3의 비파괴 결함 검사 장치의 열화상 카메라로부터 획득된 열화상 이미지이고, 도 5는 도 3의 비파괴 결함 검사 장치의 실제 모습을 도시한 사시도이다.

본 실시예에서 대상물 (1') 은 개구부가 실링 (sealing) 되도록 구성된 통이고, 본 실시예에 따른 비파괴 결함 검사 장치 (200) 는 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재하는지를 판단함에 있어 활용되는 것을 전제로 하여 설명한다. 따라서 이하에서는 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 를 이용하여 대상물 (1') 의 기설정된 영역 즉, 실링부의 결함을 검사하는 경우를 중심으로, 비파괴 결함 검사 장치 (200) 의 구성 및 제어부 (220) 의 동작에 관하여 구체적으로 기술하도록 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 는 대상물 (1') 의 열을 감지하는 열화상 카메라 (210), 검사 장치 (200) 를 제어하는 제어부 (220), 대상물 (1') 을 이송하는 이송부 (230), 대상물 (1') 의 이동을 감지하는 센서 (240), 외부로 정보를 표시하는 표시부 (250) 및 외부로부터의 조작을 입력받는 조작부 (260) 를 포함한다.

열화상 카메라 (210) 는 열원으로부터 대상물 (1') 이 공급받은 열을 감지하여 대상물 (1') 의 온도 분포를 측정하고 열화상 이미지를 출력한다.

여기서 대상물 (1') 이 열을 공급받는 열원은, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 로 대상물 (1') 이 이송되기 전에 대상물 (1') 의 개구부를 실링하기 위하여 사용된 실링 장치의 열원일 수 있다. 예컨대, 대상물 (1') 의 개구부를 실링하기 위하여 고주파 에너지를 가해주는 고주파 실링 방식을 사용한다면, 이러한 고주파 실링 장치가 본 실시예에 있어 열원이 될 수 있다.

열화상 카메라 (220) 는 열원 (예컨대, 고주파 실링 장치 (300)) 에 의해 공급되어 대상물 (1) 로부터 방출되는 적외선의 위상 및 진폭차를 감지하여, 각 픽셀마다의 적외선 파장을 기초로 대상물 (1') 의 온도 분포를 측정한다. 또한, 열화상 카메라 (220) 는 이러한 측정 결과를 도 4에 도시된 바와 같이 온도에 따라 다른 색을 띄는 2차원의 열화상 이미지로 표현한다.

제어부 (220) 는 열화상 카메라 (210) 로부터 획득된 열화상 이미지를 다양한 검사 방법에 따라 처리함으로써, 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재하는지 여부를 검사한다.

여기서 실링부의 결함이라 함은, 통의 개구부에 덮개가 완전히 밀봉되도록 실링되지 않고, 통의 개구부와 덮개가 어긋나도록 실링되거나, 덮개의 형태가 변형되어 개구부를 완전히 덮지 못하도록 실링되는 것 등의 다양한 경우를 포함할 수 있다.

도 4의 (a)는 대상물 (1') 의 개구부가 덮개에 의해 완전히 밀폐되도록 실링되어 실링부에 결함이 존재하지 않는 상태의 열화상 이미지를 도시한 것이고, 도 4의 (b) 및 도 4의 (c)는 개구부가 덮개에 의해 완전히 밀폐되지 않아 실링부에 결함이 존재하는 상태의 열화상 이미지를 도시한 것이다.

도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)를 참조하여, 제어부 (220) 가 열화상 카메라 (210) 로부터 획득된 열화상 이미지를 처리하는 구체적인 방식을 기술하면 다음과 같다.

제어부 (220) 는 열화상 이미지에서 기설정된 영역 즉, 실링부에 결함이 존재하는지를 판단하기 위하여 촬영된 열화상 이미지의 프레임 (frame) 에서 실링부가 포함되는 일부 영역 만을 지정하여, 지정된 영역에서의 데이터만을 분리하여 처리한다. 이때, 제어부 (220) 에 의해 자동적으로 처리 영역이 지정될 수도 있고, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 의 사용자에 의해 수동적으로 처리 영역이 지정될 수도 있다.

제어부 (220) 는 열화상 이미지를 분석하여 기설정된 온도보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 을 산출한다. 여기서 기설정된 온도는 대상물 (1') 의 개구부가 실링된 직후의 온도 또는 대상물의 개구부가 실링되고 일정 시간 경과한 시점의 온도를 참조하여 설정될 수 있다.

먼저, 제어부 (220) 는 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 패턴과 미리 설정되어 입력된 정상 패턴과의 유사도를 비교함으로써, 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재하는지를 검사할 수 있다. 즉, 제어부 (220) 는 검사 대상이 되는 대상물 (1') 의 열화상 이미지에서 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 패턴을 실시간으로 산출하여, 대상물 (1') 의 개구부의 실링이 적합하게 이루어진 경우의 정상 패턴와 유사도를 비교하는 방식으로 대상물 (1') 의 실링부의 결함 검사를 수행할 수 있다. 여기서, 유사도는 패턴이 대응되는 정도를 수치적으로 환산한 결과일 수 있다.

예컨대, 도 4의 (a) 의 패턴이 정상 패턴이라고 하면, 도 4의 (b) 도 4의 (c)와 같이 실링부에 결함이 존재하는 경우의 패턴은 정상 패턴과의 유사도가 떨어지게 된다. 따라서, 설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 이 도 4의 (b) 도 4의 (c)와 같은 패턴을 가지는 경우 제어부 (220) 에 의해 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재한다고 판정될 수 있다.

이러한 방법으로 제어부 (220) 는 산출된 유사도가 기설정된 유사도보다 높은 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 적합 판정을, 기설정된 유사도보다 낮은 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 부적합 판정을 내릴 수 있다.

또 다른 방법으로, 제어부 (220) 는 설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 면적이 미리 설정되어 입력된 면적 범위에 포함되는지를 판단함으로써, 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재하는지를 검사할 수 있다. 즉, 제어부 (220) 는 검사 대상이 되는 대상물 (1') 의 열화상 이미지에서 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 면적을 실시간으로 산출하여, 대상물 (1') 의 개구부의 실링이 적합하게 이루어진 경우의 면적 범위와 산출된 면적을 비교하는 방식으로 대상물 (1') 의 실링부의 결함 검사를 수행할 수 있다.

예컨대, 도 4의 (b) 도 4의 (c)와 같이, 실링부에 결함이 존재하는 경우 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 면적이 줄어들게 되고, 이는 기설정된 면적 범위 보다 작은 값으로 벗어나게 되므로 제어부 (220) 에 의해 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재한다고 판정될 수 있다.

이러한 방법으로 제어부 (220) 는 산출된 면적이 기설정된 면적 범위에 속하는 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 적합 판정을, 기설정된 면적 범위에서 벗어나는 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 부적합 판정을 내릴 수 있다.

또 다른 방법으로, 제어부 (220) 는 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 원형도를 산출함으로써, 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재하는지를 판단할 수 있다. 단, 이 방법은 대상물 (1') 의 개구부가 원형의 형태를 가지는 경우에 활용될 수 있다.

여기서, “원형도”는 아래의 [수식 1] 에 따라 산출되는 값일 수 있다.

이러한 수식에 따라 산출되는 원형도는 도 4의 (a) 와 같이 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 이 전체적으로 정원의 형태가 되는 경우 1의 값을 가지고, 도 4의 (b) 및 (c) 와 같이 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 이 전체적으로 정원에서 벗어난 형태가 되는 경우 점점 값이 커지게 된다. 즉, 개구부가 형의 형태를 가지는 경우 실링이 적합하게 이루어진다면 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 원형도가 1에 가까울 것이므로, 제어부는 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 원형도를 산출함으로써 실링부에 결함 없이 적합하게 실링이 이루어진 것인지를 판정할 수 있다.

이러한 방법으로 제어부 (220) 는 산출된 원형도가 기설정된 범위의 값을 가지는 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 적합 판정을, 기설정된 범위를 벗어나는 값을 가지는 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 부적합 판정을 내릴 수 있다.

또 다른 방법으로, 제어부 (220) 는 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 외각 둘레에서 끊어진 부분이 있는지를 판단함으로써, 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 존재하는지를 검사할 수 있다.

제어부 (220) 는 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 외각 둘레가 도 4의 (a)와 같이 연속적으로 이어지며 원형을 이루는 것인지, 도 4의 (b) 및 도 4의 (c)와 같이 외각 둘레가 비정상적으로 끊어져 불연속적인지를 판단하는 방식으로 대상물 (1') 의 실링부의 결함 검사를 수행할 수 있다.

이러한 방법으로 제어부 (220) 는 기설정된 온도 보다 높은 온도를 가지는 영역 (S) 의 외각 둘레가 연속적인 원형의 형태를 가지는 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 적합 판정을, 불연속적인 형태를 가지는 경우 대상물 (1') 의 실링부에 대하여 부적합 판정을 내릴 수 있다.

이상, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 의 제어부 (220) 가 열화상 카메라 (210) 로부터 획득된 열화상 이미지를 처리하여 대상물 (1') 에 결함이 존재하는지 여부를 검사하는 다양한 방법을 예시하였다. 다만 반드시 이러한 방법에 한정되는 것은 아니고, 제어부 (220) 는 상술한 방법들을 조합하여 대상물 (1') 에 결함이 존재하는지를 검사할 수도 있고, 그 밖의 공지된 방식을 채용하여 본 발명의 제어부 (220) 가 대상물 (1') 에 결함이 존재하는지를 검사할 수도 있다.

다시, 도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 는 대상물 (1) 을 이송하는 이송부 (230) 와, 대상물 (1) 의 이동을 감지하는 센서 (240) 를 포함한다.

이송부 (230) 는 대상물 (1') 이 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 로 인입되고, 열화상 카메라 (210) 로 촬영되어 제어부 (220) 에서 적합 또는 부적합 판정을 받아 분류되는 과정이 사용자의 별도의 조작 없이도 순차적으로 이루어질 수 있도록 대상물 (1') 을 이동시키는 역할을 한다. 이러한 이송부 (230) 는 공지된 임의의 레일 등으로 형성될 수 있다.

센서 (240) 는 이송부 (230) 의 초입에 설치되어, 본 발명의 열화상 카메라 (210) 및 제어부 (220) 가 동작함에 있어 기준이 되는 신호를 발생시킬 수 있다.

즉, 제어부 (220) 에 대상물 (1') 이 센서 (240) 를 통과하였다는 신호가 입력되면, 제어부 (220) 는 센서 (240) 로부터 열화상 카메라 (220) 까지 이동 거리와 이송부 (230) 의 속도를 참조하여 열화상 카메라 (220) 가 동작할 시점을 결정할 수 있고, 이 시점에 열화상 카메라 (220) 의 아래를 지나는 대상물 (1') 의 열화상 이미지를 획득하도록 제어할 수 있다. 또한, 대상물 (1') 에 결함이 존재하는지에 대하여 제어부 (220) 에서의 검사가 완료되면, 제어부 (220) 는 센서 (240) 로부터 이송부 (230) 의 끝 지점까지의 이동 거리와 이송부 (230) 의 속도를 참조하여, 부적합 판정을 받은 대상물 (1') 이 불량 배출부로 빠지도록 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 를 제어할 수도 있다.

나아가, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 는 외부로 정보를 표시하는 표시부 (250) 를 포함한다.

표시부 (250) 는 대상물 (1') 의 결함에 관한 정보에 대하여 열화상 이미지를 표시하도록 구성될 수도 있고, 기타 대상물 (1') 의 결함에 관한 종합적인 정보를 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (200) 를 사용자가 확인할 수 있도록 정보를 외부로 표시할 수도 있다.

또한, 본 발명의 비파괴 결함 검사 장치 (100) 는 사용자가 비파괴 결함 검사 장치 (100) 를 조작하도록 하기 위하여 조작부 (170) 를 더 포함할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 비파괴 결함 검사 장치 (200) 의 실제 모습을 도시한다. 비파괴 결함 검사 장치 (200) 는 대상물 (1') 을 이송부 (230) 에 의해 이동시키면서 대상물 (1') 의 실링부에 결함이 있는지를 검사한다. 이때, 열화상 카메라 (210) 는 비파괴 결함 검사 장치 (200) 의 외부에서 보이지 않도록 내장되어 있지만, 대상물 (1') 의 상측에서 대상물 (1') 의 실링부를 촬영할 수 있도록 배치되어 있다.

제어부 (220) 는 비파괴 결함 검사 장치 (200) 의 내부에 내장되어 있을 수 있다. 이때, 제어부 (220) 는 열화상 카메라 (210) 와 분리되어 있을 수도 있고 열화상 카메라 (210) 와 일체로 형성되어 있을 수도 있다. 제어부 (220) 는 상술한 결함 검사 방법을 수행할 수 있도록 구성되어 있으면 충분하고, 물리적인 배치에 대해서는 특별히 한정되지 않음에 유의해야 한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 1' ... 대상물
100 ... 비파괴 결함 검사 장치
110 ... 열원
120 ... 열화상 카메라
130 ... 전류원
140 ... 전압계
150 ... 제어부
160 ... 표시부
170 ... 조작부
200 ... 비파괴 결함 검사 장치
210 ... 열화상 카메라
220 ... 제어부
230 ... 이송부
240 ... 센서
250 ... 표시부
260 ... 조작부
300 ... 고주파 실링 장치

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 대상물의 열을 감지하여 온도 분포를 측정하고, 열화상 이미지를 출력하는 열화상 카메라; 및
   기설정된 영역에서의 상기 대상물의 온도 분포 및 열화상 이미지에 기초하여 상기 대상물의 결함을 검사하는 제어부; 를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 열화상 이미지 중 기설정된 온도보다 높은 온도를 가지는 영역의 패턴과 기설정된 패턴의 유사도를 비교함으로써 상기 대상물의 결함을 검사하고,
   상기 제어부는, 상기 열화상 이미지 중 기설정된 온도보다 높은 온도를 가지는 영역의 면적이 기설정된 면적 범위에 포함되는지를 판단함으로써 상기 대상물의 결함을 검사하고,
   상기 제어부는, 상기 열화상 이미지 중 기설정된 온도보다 높은 온도를 가지는 영역의 원형도를 산출함으로써 상기 대상물의 결함을 검사하는 것을 특징으로 하는, 비파괴 결함 검사 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 대상물은, 개구부가 실링 (sealing) 되도록 구성된 통이고,
   상기 기설정된 영역은, 상기 대상물의 실링부에 대응되는 영역인 것을 특징으로 하는, 비파괴 결함 검사 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제4항에 있어서,
   상기 대상물의 열화상 이미지와 상기 결함에 대한 정보를 외부에 표시하는 표시부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비파괴 결함 검사 장치.
10. 제4항에 있어서,
    상기 대상물을 이송하는 이송부; 및
    상기 대상물의 이동을 감지하는 센서부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 센서부로부터 획득한 신호에 기초하여 상기 이송부 및 열화상 카메라를 제어하는 것을 특징으로 하는, 비파괴 결함 검사 장치.

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