KR101954811B1 - 대상체의 손상 두께 예측 시스템 및 방법 - Google Patents

대상체의 손상 두께 예측 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

대상체의 손상 두께 예측 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 두께 예측 시스템은, 대상체의 표면을 가진(加振)하고, 스캐닝 장치를 이용하여 설정된 각 스캐닝 포인트에 따라 상기 대상체의 표면을 스캐닝하는 스캐닝부; 및 상기 스캐닝에 따라 획득되는 영상 데이터를 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역을 파수 도메인(wavenumber domain)으로 변환하며, 분할된 각 영역에 대한 대표 파수(dominant wavenumber)를 계산하고, 상기 대표 파수를 상기 대표 파수에 대응되는 영역에 각각 매핑시킴으로써 상기 대상체의 손상을 가시화하는 영상 처리부를 포함한다.

Description

대상체의 손상 두께 예측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PREDICTING THICKNESS OF DAMAGE OF TARGET OBJECT}
본 발명의 실시예들은 대상체의 손상을 검출하는 기술과 관련된다.
산업 기반 시설의 효율적인 유지 보수를 위해 구조물의 상태 진단 및 손상 탐지는 반드시 필요한 절차이며, 이를 위해 비파괴 검사가 널리 활용되고 있다. 비파괴 검사는 초음파 센서를 활용한 초음파 탐상법, x-ray, 적외선을 활용한 광기술 기반의 비파괴 검사 기술 등이 있으며, 최근 작업자의 편의성과 검사 시간 단축을 위해 레이저를 활용한 초음파 영상화 기술이 사용되고 있다. 상기 레이저를 활용한 초음파 영상화 기술은 다른 비파괴 검사와 비교하여 시스템 구성이 단순하며 항공기 날개 표면, 선박 표면 등과 같은 넓은 평판 구조물에 발생된 손상을 보다 신속하고 효과적으로 탐지가 가능한 장점이 있다.
그러나, 종래 기술에 따르면, 대상체의 손상 두께를 정확히 파악하고 이를 정량화하는 데 한계가 있었다.
또한, 종래 기술에 따르면, 유도 초음파를 활용하여 대상체를 스캐닝함으로써 가진 장비와 스캐닝 장치와의 동기화가 필수적이었으며, 각 스캐닝 포인트별로 가진 및 스캐닝 과정이 순차적으로 수행됨에 따라 각 스캐닝 포인트 간 스캐닝 시간의 지연 문제가 발생하고 신호대잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)가 떨어지는 문제점이 있었다.
한국등록특허공보 제10-0997810호(2011.11.25)
본 발명의 실시예들은 파수(wavenumber)와 두께와의 상관 관계를 이용하여 대상체의 손상 두께를 정확하게 예측하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 대상체의 표면을 가진(加振)하고, 스캐닝 장치를 이용하여 설정된 각 스캐닝 포인트에 따라 상기 대상체의 표면을 스캐닝하는 스캐닝부; 및 상기 스캐닝에 따라 획득되는 영상 데이터를 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역을 파수 도메인(wavenumber domain)으로 변환하며, 분할된 각 영역에 대한 대표 파수(dominant wavenumber)를 계산하고, 상기 대표 파수를 상기 대표 파수에 대응되는 영역에 각각 매핑시킴으로써 상기 대상체의 손상을 가시화하는 영상 처리부를 포함하는, 대상체의 손상 두께 예측 시스템이 제공된다.
상기 대상체에는, 압전체가 부착되며, 상기 스캐닝부는, 단일 주파수의 가진 신호를 상기 압전체에 인가하여 상기 대상체의 표면을 가진할 수 있다.
상기 스캐닝부는, 상기 단일 주파수의 가진 신호로 상기 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 상기 대상체의 표면을 스캐닝할 수 있다.
상기 영상 데이터는, 초음파 정상파 필드 데이터(ultrasonic standing wave field data)일 수 있다.
상기 영상 처리부는, 분할된 상기 영역의 중심과 상기 중심으로부터 최대 진폭(max amplitude)을 갖는 파수와의 거리를 계산하고, 상기 거리를 상기 영역에 대한 대표 파수로 결정할 수 있다.
상기 대상체의 손상 두께 예측 시스템은, 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 두께 예측부를 더 포함할 수 있다.
상기 두께 예측부는, 램파 방정식(lamb waves equation)을 이용하여 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측할 수 있다.
상기 두께 예측부는, 상기 램파 방정식과 예측된 상기 손상 두께로부터 상기 대상체의 두께 감육 정도를 정량화할 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 스캐닝부에서, 대상체의 표면을 가진(加振)하는 단계; 상기 스캐닝부에서, 스캐닝 장치를 이용하여 설정된 각 스캐닝 포인트에 따라 상기 대상체의 표면을 스캐닝하는 단계; 영상 처리부에서, 상기 스캐닝에 따라 획득되는 영상 데이터를 복수 개의 영역으로 분할하는 단계; 상기 영상 처리부에서, 분할된 각 영역을 파수 도메인(wavenumber domain)으로 변환하는 단계; 상기 영상 처리부에서, 분할된 각 영역에 대한 대표 파수(dominant wavenumber)를 계산하는 단계; 및 상기 영상 처리부에서, 상기 대표 파수를 상기 대표 파수에 대응되는 영역에 각각 매핑시킴으로써 상기 대상체의 손상을 가시화하는 단계를 포함하는, 대상체의 손상 두께 예측 방법이 제공된다.
상기 대상체에는, 압전체가 부착되며, 상기 대상체의 표면을 가진하는 단계는, 단일 주파수의 가진 신호를 상기 압전체에 인가하여 상기 대상체의 표면을 가진할 수 있다.
상기 대상체의 표면을 스캐닝하는 단계는, 상기 단일 주파수의 가진 신호로 상기 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 상기 대상체의 표면을 스캐닝할 수 있다.
상기 영상 데이터는, 초음파 정상파 필드 데이터(ultrasonic standing wave field data)일 수 있다.
상기 대표 파수를 계산하는 단계는, 분할된 상기 영역의 중심과 상기 중심으로부터 최대 진폭(max amplitude)을 갖는 파수와의 거리를 계산하고, 상기 거리를 상기 영역에 대한 대표 파수로 결정할 수 있다.
상기 대상체의 손상 두께 예측 방법은, 두께 예측부에서, 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 단계는, 램파 방정식(lamb waves equation)을 이용하여 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측할 수 있다.
상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 단계는, 상기 램파 방정식과 예측된 상기 손상 두께로부터 상기 대상체의 두께 감육 정도를 정량화할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 단일 주파수의 가진 신호로 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 대상체의 표면을 스캐닝하도록 함으로써, 가진 장비와 스캐닝 장치와의 동기화가 불필요하고 종래 기술과 비교하여 각 스캐닝 포인트 간 스캐닝 시간이 지연될 우려가 없으며 신호대잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)가 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 램파 방정식을 이용하여 파수와 두께 간의 상관 관계를 도출하고 이로부터 대상체의 정확한 손상 크기 및 두께를 탐지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 검출 시스템의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부에서 대상체의 손상을 가시화하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상이 가시화된 모습을 나타낸 예시
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께 예측부에서 대상체의 손상 두께를 예측하는 과정을 설명하기 위한 그래프
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 두께 예측 결과를 나타낸 예시
도 6은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 검출 시스템(100)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 검출 시스템(100)은 대상체(또는 대상체 표면)의 손상을 검출하기 위한 시스템으로서, 스캐닝부(104) 및 영상 처리부(106)를 포함하며, 실시예에 따라 두께 예측부(108)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예들에 있어서, 대상체는 손상(또는 결함) 탐지 대상이 되는 구조물, 장비, 설비 등을 모두 포함하는 넓은 의미로 사용되며, 예를 들어 항공기 날개 표면, 선체 표면 등이 이에 해당할 수 있다.
스캐닝부(104)는 대상체의 표면을 가진(加振)하고, 스캐닝 장치(미도시)를 이용하여 설정된 각 스캐닝 포인트에 따라 대상체의 표면을 스캐닝한다. 스캐닝 포인트는 대상체의 손상 검출을 위해 레이저가 조사되어야 하는 지점을 의미한다. 상기 스캐닝 포인트는 대상체의 표면 상에서 소정 간격 이격되어 위치할 수 있으며, 미리 설정된 패턴에 따라 그 위치가 결정될 수 있다. 또한, 스캐닝 장치는 대상체를 스캐닝하는 장치로서, 예를 들어 스캐닝 레이저 도플러 진동 측정기(SLDV : Scanning Laser Doppler Vibrometer), 레이저 미러 스캐닝 시스템(Laser Mirror Scanning System) 등을 포함할 수 있다. 스캐닝부(104)는 스캐닝 포인트의 위치 또는 패턴에 따라 스캐닝 레이저 도플러 진동 측정기 또는 레이저 미러 스캐닝 시스템의 움직임을 제어하여 대상체를 스캐닝할 수 있다.
이때, 대상체에는 압전체(미도시)가 부착될 수 있다. 상기 압전체는 예를 들어, 액츄에이터(actuator)일 수 있다. 스캐닝부(104)는 단일 주파수의 가진 신호를 상기 압전체에 인가하여 대상체의 표면을 가진할 수 있다. 일 예시로서, 스캐닝부(104)는 단일 주파수(예를 들어, 100kHz)를 갖는 연속적인 사인파 신호(continuous sinewave signal)를 상기 압전체에 지속적으로 인가함으로써 대상체의 표면을 가진할 수 있다.
스캐닝부(104)는 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 대상체의 표면을 스캐닝할 수 있다. 즉, 스캐닝부(104)는 대상체의 표면이 정상 상태(steady-state)로 진동하고 있는 상태에서 대상체의 표면을 스캐닝할 수 있으며, 이에 따라 대상체의 영상 데이터를 획득할 수 있다. 상기 영상 데이터는 예를 들어, 초음파 정상파 필드 데이터(ultrasonic standing wave field data)일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 단일 주파수의 가진 신호로 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 대상체의 표면을 스캐닝하도록 함으로써, 가진 장비와 스캐닝 장치와의 동기화가 불필요하고 종래 기술과 비교하여 각 스캐닝 포인트 간 스캐닝 시간이 지연될 우려가 없으며 신호대잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)가 향상되는 장점이 있다.
영상 처리부(106)는 스캐닝부(104)의 스캐닝 과정에 따라 획득되는 영상 데이터를 기반으로 대상체의 손상을 가시화한다. 상술한 바와 같이, 상기 영상 데이터는 예를 들어, 초음파 정상파 필드 데이터(ultrasonic standing wave field data)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부(106)에서 대상체의 손상을 가시화하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상이 가시화된 모습을 나타낸 예시이다.
도 2를 참조하면, 영상 처리부(106)는 영상 데이터의 파수(wave number)를 이용하여 대상체의 손상을 가시화할 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 영상 처리부(106)는 설정된 크기의 윈도우(window)로 영상 데이터를 복수 개의 영역으로 분할할 수 있다.
또한, 도 2의 (b) 내지 (d)를 참조하면, 영상 처리부(106)는 분할된 각 영역에 대한 영상 데이터를 푸리에 변환하여 파수 도메인(wavenumber domain)으로 변환하고, 분할된 각 영역에 대한 대표 파수(dominant wavenumber)를 계산할 수 있다. 이때, 영상 처리부(106)는 분할된 영역의 중심과 상기 중심으로부터 최대 진폭(max amplitude)을 갖는 파수와의 거리를 계산하고, 상기 거리를 해당 영역에 대한 대표 파수로 결정할 수 있다.
또한, 도 2의 (e)를 참조하면, 영상 처리부(106)는 상기 대표 파수를 상기 대표 파수에 대응되는 영역에 각각 매핑시킴으로써 대상체의 손상을 가시화할 수 있다.
도 3을 참조하면, 대상체의 손상으로 인한 영상 데이터의 변화가 뚜렷이 나타나며, 이에 따라 대상체의 손상을 용이하게 검출할 수 있음을 확인할 수 있다.
다시 도 1로 돌아오면, 두께 예측부(108)는 영상 처리부(106)에서 획득된 각 영역별 대표 파수로부터 대상체의 손상 두께를 예측한다. 일 예시로서, 두께 예측부(108)는 램파 방정식(lamb waves equation)을 이용하여 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측할 수 있다. 램파 방정식은 아래 수학식 1 내지 3과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017071168511-pat00001
여기서, k는 파수(wavenumber)(또는 대표 파수), w는 각진동수(angular frequency), cl은 종파 속도(longitudinal wave velocity), ct는 전단파 속도(shear wave velocity), d는 대상체의 두께를 각각 나타내며, 이들 파라미터 중 적어도 하나는 영상 데이터를 분석함으로써 획득될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112017071168511-pat00002
[수학식 3]
Figure 112017071168511-pat00003
이때, 수학식 2는 영상 데이터가 대칭파(symmetric waves)의 경우에 적용되며, 수학식 3은 영상 데이터가 반대칭파(antisymmetric waves)의 경우에 적용된다.
또한, w는 가진 신호의 주파수일 수 있으며, cl, ct는 아래 수학식 4 및 5에서와 같이 대상체 고유의 파라미터 값에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112017071168511-pat00004
[수학식 5]
Figure 112017071168511-pat00005
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께 예측부(108)에서 대상체의 손상 두께를 예측하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 두께 예측부(108)는 상술한 수학식 1 내지 3의 램파 방정식을 이용하여 획득된 대표 파수와 대상체의 손상 두께와의 관계를 도출할 수 있다. 즉, 대상체의 일 영역에서 그 두께가 달라지는 경우 해당 영역에서의 파수 또한 달라짐을 확인할 수 있다.
두께 예측부(108)는 상기 그래프를 이용하여 대상체의 손상 두께를 예측할 수 있으며, 상술한 램파 방정식과 예측된 손상 두께로부터 대상체의 두께 감육(wall thinning) 정도를 정량화할 수 있다. 일 예시로서, 도 4를 참조하면, 영역 A에서의 대표 파수가 100(m-1)이며 영역 B에서의 대표 파수가 200(m-1)인 경우, 두께 예측부(108)는 영역 B에서의 두께가 영역 A에 비해 약 4.7mm (5.5mm - 0.8mm)만큼 감육된 것으로 계산할 수 있다.
또한, 두께 예측부(108)는 대상체의 영역별 두께를 가시화하여 나타낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 두께 예측 결과를 나타낸 예시이다.
도 5를 참조하면, 두께 예측부(108)는 대상체의 두께 예측 결과를 서로 다른 색깔로 가시화하여 나타낼 수 있다. 이에 따라, 관리자는 대상체의 손상 여부 및 두께 감육 정도를 직관적으로 확인할 수 있다.
아래 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 검출 시스템(100)을 이용한 대상체의 두께 예측 결과와 대상체의 실제 두께를 나타낸 표이다.
실제 두께 두께 예측 결과
사이즈(size)(cm) 4 * 6 4.3 * 6.5
깊이(depth)(mm) 1.02 1.2
위 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 검출 시스템(100)을 이용한 대상체의 두께 예측 결과와 대상체의 실제 두께가 거의 차이가 없음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따르면, 램파 방정식을 이용하여 파수와 두께 간의 상관 관계를 도출하고 이로부터 대상체의 정확한 손상 크기 및 두께를 탐지할 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 대상체의 손상 두께 예측 시스템(100), 또는 대상체의 손상 두께 예측 시스템(100)에 포함되는 하나 이상의 컴포턴트일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 손상 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
S102 단계에서, 스캐닝부(104)는 대상체의 표면을 가진한다. 상술한 바와 같이, 대상체에는 압전체가 부착될 수 있다. 스캐닝부(104)는 단일 주파수의 가진 신호를 상기 압전체에 인가하여 대상체의 표면을 가진할 수 있다.
S104 단계에서, 스캐닝부(104)는 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 대상체의 표면을 스캐닝한다. 스캐닝부(104)는 스캐닝 장치를 이용하여 각 스캐닝 포인트를 해당 스캐닝 포인트에 대응되는 스캐닝 각도로 스캐닝할 수 있으며, 이에 따라 대상체의 영상 데이터를 획득할 수 있다.
S106 단계에서, 영상 처리부(106)는 상기 스캐닝에 따라 획득되는 영상 데이터를 기반으로 대상체의 손상을 가시화한다. 구체적으로, 영상 처리부(106)는 상기 영상 데이터를 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역을 파수 도메인으로 변환하며, 분할된 각 영역에 대한 대표 파수를 계산하고, 상기 대표 파수를 상기 대표 파수에 대응되는 영역에 각각 매핑시킴으로써 대상체의 손상을 가시화할 수 있다.
S108 단계에서, 두께 예측부(108)는 상기 대표 파수로부터 대상체의 손상 두께를 예측한다. 일 예시로서, 두께 예측부(108)는 램파 방정식을 이용하여 상기 대표 파수로부터 대상체의 손상 두께를 예측하고, 대상체의 두께 감육 정도를 정량화할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 컴퓨팅 환경
12 : 컴퓨팅 장치
14 : 프로세서
16 : 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18 : 통신 버스
20 : 프로그램
22 : 입출력 인터페이스
24 : 입출력 장치
26 : 네트워크 통신 인터페이스
100 : 대상체의 손상 검출 시스템
104 : 스캐닝부
106 : 영상 처리부
108 : 두께 예측부

Claims (16)

  1. 대상체의 표면을 가진(加振)하고, 스캐닝 장치를 이용하여 설정된 각 스캐닝 포인트에 따라 상기 대상체의 표면을 스캐닝하는 스캐닝부; 및
    상기 스캐닝에 따라 획득되는 영상 데이터를 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역을 파수 도메인(wavenumber domain)으로 변환하며, 분할된 각 영역에 대한 대표 파수(dominant wavenumber)를 계산하고, 상기 대표 파수를 상기 대표 파수에 대응되는 영역에 각각 매핑시킴으로써 상기 대상체의 손상을 가시화하는 영상 처리부를 포함하며,
    상기 영상 처리부는, 분할된 상기 영역의 중심과 상기 중심으로부터 최대 진폭(max amplitude)을 갖는 파수와의 거리를 계산하고, 상기 거리를 상기 영역에 대한 대표 파수로 결정하는, 대상체의 손상 두께 예측 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상체에는, 압전체가 부착되며,
    상기 스캐닝부는, 단일 주파수의 가진 신호를 상기 압전체에 인가하여 상기 대상체의 표면을 가진하는, 대상체의 손상 두께 예측 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 스캐닝부는, 상기 단일 주파수의 가진 신호로 상기 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 상기 대상체의 표면을 스캐닝하는, 대상체의 손상 두께 예측 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 영상 데이터는, 초음파 정상파 필드 데이터(ultrasonic standing wave field data)인, 대상체의 손상 두께 예측 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 두께 예측부를 더 포함하는, 대상체의 손상 두께 예측 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 두께 예측부는, 램파 방정식(lamb waves equation)을 이용하여 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측하는, 대상체의 손상 두께 예측 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 두께 예측부는, 상기 램파 방정식과 예측된 상기 손상 두께로부터 상기 대상체의 두께 감육 정도를 정량화하는, 대상체의 손상 두께 예측 시스템.
  9. 스캐닝부에서, 대상체의 표면을 가진(加振)하는 단계;
    상기 스캐닝부에서, 스캐닝 장치를 이용하여 설정된 각 스캐닝 포인트에 따라 상기 대상체의 표면을 스캐닝하는 단계;
    영상 처리부에서, 상기 스캐닝에 따라 획득되는 영상 데이터를 복수 개의 영역으로 분할하는 단계;
    상기 영상 처리부에서, 분할된 각 영역을 파수 도메인(wavenumber domain)으로 변환하는 단계;
    상기 영상 처리부에서, 분할된 각 영역에 대한 대표 파수(dominant wavenumber)를 계산하는 단계; 및
    상기 영상 처리부에서, 상기 대표 파수를 상기 대표 파수에 대응되는 영역에 각각 매핑시킴으로써 상기 대상체의 손상을 가시화하는 단계를 포함하며,
    상기 대표 파수를 계산하는 단계는, 분할된 상기 영역의 중심과 상기 중심으로부터 최대 진폭(max amplitude)을 갖는 파수와의 거리를 계산하고, 상기 거리를 상기 영역에 대한 대표 파수로 결정하는, 대상체의 손상 두께 예측 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 대상체에는, 압전체가 부착되며,
    상기 대상체의 표면을 가진하는 단계는, 단일 주파수의 가진 신호를 상기 압전체에 인가하여 상기 대상체의 표면을 가진하는, 대상체의 손상 두께 예측 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 대상체의 표면을 스캐닝하는 단계는, 상기 단일 주파수의 가진 신호로 상기 대상체의 표면을 가진하고 있는 상태에서 상기 대상체의 표면을 스캐닝하는, 대상체의 손상 두께 예측 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 영상 데이터는, 초음파 정상파 필드 데이터(ultrasonic standing wave field data)인, 대상체의 손상 두께 예측 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 9에 있어서,
    두께 예측부에서, 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 단계를 더 포함하는, 대상체의 손상 두께 예측 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 단계는, 램파 방정식(lamb waves equation)을 이용하여 상기 대표 파수로부터 상기 대상체의 손상 두께를 예측하는, 대상체의 손상 두께 예측 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 대상체의 손상 두께를 예측하는 단계는, 상기 램파 방정식과 예측된 상기 손상 두께로부터 상기 대상체의 두께 감육 정도를 정량화하는, 대상체의 손상 두께 예측 방법.
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