KR102036058B1

KR102036058B1 - Apparatus for Fast scanning with scanning acoustic microscopy

Info

Publication number: KR102036058B1
Application number: KR1020190054629A
Authority: KR
Inventors: 오정환
Original assignee: 부경대학교 산학협력단
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2019-10-24
Also published as: JP6578534B1; KR102036058B9; JP2020187106A; JP2020187104A

Abstract

The purpose of the present invention is to provide an ultrasonic high-speed scanning device for converting a rotational motion of a motor into a linear motion to move a probe provided thereon at a high speed such that a high speed scan of a subject can be performed. According to an embodiment of the present invention, an ultrasonic high-speed scanning device comprises: a main body in which a subject is accommodated; a mounting plate mounted on the main body to linearly move in one direction; and a driving unit mounted on the mounting plate to linearly move the probe in a direction orthogonal to the direction of movement of the mounting plate. The driving unit includes: a motor fixed relative to the mounting plate; a rotating body connected to the motor to rotate with respect to the mounting plate; a moving rod connected to the rotating body by a connecting rod to move linearly with respect to the mounting plate; and a probe fixed to the moving rod.

Description

Apparatus for Fast scanning with scanning acoustic microscopy

본 발명은 초음파 고속 스캔장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시켜 고속 스캔이 가능하도록 한 초음파 고속 스캔장치에 관한 것이다. The present invention relates to an ultrasonic high speed scanning device, and more particularly, to an ultrasonic high speed scanning device which converts a rotational motion of a motor into a linear motion to enable high speed scanning.

일반적으로, 초음파 시스템은 다양하게 응용되고 있는 중요한 진단 시스템 중의 하나이다. 특히, 초음파 시스템은 대상체에 대해 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 널리 이용되고 있고, 근래에는 대상체의 내부 형상의 2차원 또는 3차원 영상을 생성하는데 이용되고 있다.In general, ultrasound systems are one of the important diagnostic systems of various applications. In particular, the ultrasound system is widely used in various fields because it has non-invasive and non-destructive characteristics for the object, and recently, it is used to generate a two-dimensional or three-dimensional image of the internal shape of the object.

이러한 초음파 시스템은 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위해 광대역의 트랜스듀서를 포함하는 프로브를 구비한다. 트랜스듀서가 전기적으로 자극되면 초음파 신호가 생성되어 대상체로 전달된다. 대상체에 전달된 초음파 신호는 반사되어 트랜스듀서에서 전기적 신호로 변환된다. 변환된 전기적 신호를 증폭 및 신호처리하여 조직의 영상을 위한 초음파 영상 데이터가 생성된다.Such an ultrasound system includes a probe that includes a wideband transducer for transmitting and receiving ultrasound signals. When the transducer is electrically stimulated, an ultrasonic signal is generated and transmitted to the object. The ultrasonic signal transmitted to the object is reflected and converted into an electrical signal in the transducer. Amplified and signal-processed the converted electrical signal is generated ultrasound image data for the image of the tissue.

한편, 종래에는 초음파 시스템의 일례로, 일본 공개특허 특개평9-288097호(이하 '선행기술문헌'이라 한다)에서 '초음파 탐상 장치'가 제안된 바 있고, 선행기술문헌에서 제안된 초음파 탐상 장치는 탐상 프로브를 X,Y,Z축으로 이동시키면서 피검체(대상체)를 탐상하는 기술이다.On the other hand, conventionally, as an example of an ultrasonic system, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 9-288097 (hereinafter referred to as "prior art document") has been proposed an "ultrasound flaw detector", the ultrasonic flaw detector proposed in the prior art document Is a technique of inspecting a subject (object) while moving the flaw probe along the X, Y, and Z axes.

하지만, 선행기술문헌에서 제안된 초음파 탐상 장치에서는 탐상 프로브가 볼스크류와 벨트 구동 기구에 의해 X,Y,Z축으로 이동되는데, 이러한 볼스크류와 벨트 구동 기구는 그 구조적 특성상 탐상 프로브의 이동을 고속화하는데 한계가 있고, 이런 한계로 인해 종래의 초음파 탐상 장치로는 피검체를 고속 스캔할 수 없다는 문제가 있다.However, in the ultrasonic flaw detection apparatus proposed in the prior art document, the flaw probe is moved to the X, Y, and Z axes by the ball screw and the belt driving mechanism. There is a limit to this, and due to this limitation, there is a problem that a conventional ultrasonic flaw detection apparatus cannot scan a subject at high speed.

일본공개특허 특개평9-288097호(1997년 11월 4일 공개)Japanese Patent Laid-Open No. 9-288097 (published November 4, 1997)

본 발명은 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시켜 이에 구비되는 프로브를 고속 이동시켜 피검체를 고속 스캔할 수 있도록 한 초음파 고속 스캔장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ultrasonic high-speed scanning apparatus for converting a rotational motion of a motor into a linear motion so as to move a probe at a high speed so as to scan a subject at high speed.

본 발명의 다른 목적으로는, 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 과정에서 발생될 수 있는 프로브의 진동을 최소화시켜 보다 정확한 스캔이 이루어질 수 있도록 한 초음파 고속 스캔장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an ultrasonic high-speed scan apparatus for minimizing vibration of a probe that can be generated in the process of converting a rotational motion into a linear motion so that more accurate scanning can be performed.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 이동로드에 설치되는 프로브의 배치구조를 달리하여 이동로드의 이동거리를 최소화하여 신속한 스캔이 이루어질 수 있도록 한 초음파 고속 스캔장치를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an ultrasonic high-speed scan apparatus capable of performing a quick scan by minimizing the moving distance of the moving rod by changing the arrangement of the probes installed in the moving rod.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치는, 피검체가 수납되는 본체; 상기 본체에 일방향으로 직선 이동되도록 장착되는 마운팅플레이트; 상기 마운팅플레이트에 장착되어, 프로브를 상기 마운팅플레이트의 운동 방향과 직교하는 방향으로 직선 이동시키는 구동유닛;을 구비하고, 상기 구동유닛은, 상기 마운팅플레이트에 대하여 고정되는 모터; 상기 모터에 연결되어 상기 마운팅플레이트에 대하여 회전 운동하는 회전체; 상기 회전체에 연결로드로 연결되어 마운팅플레이트에 대하여 직선 이동되는 이동로드; 상기 이동로드에 고정되는 프로브;를 포함할 수 있다.Ultrasonic high speed scanning apparatus according to an embodiment of the present invention, the main body is accommodated; A mounting plate mounted to the main body to linearly move in one direction; A driving unit mounted to the mounting plate to linearly move a probe in a direction orthogonal to the direction of movement of the mounting plate, wherein the driving unit comprises: a motor fixed to the mounting plate; A rotating body connected to the motor to rotate in rotation with respect to the mounting plate; A moving rod connected to the rotating body by a connecting rod to move linearly with respect to a mounting plate; And a probe fixed to the moving rod.

상기 회전체는 바(bar) 형상의 회전로드로 구비되고, 상기 회전로드는 그 일측부에 상기 연결로드가 연결되며, 타측부에는 카운터 밸런스가 결합될 수 있다.The rotating body may be provided with a bar-shaped rotating rod, the rotating rod may be connected to the connection rod on one side thereof, and the counter balance may be coupled to the other side thereof.

상기 카운터 밸런스가 결합되는 상기 회전로드에는 장공이 구비되어, 상기 카운터 밸런스를 상기 회전로드의 길이 방향으로 위치 조절할 수 있도록 할 수 있다.The rotating rod to which the counter balance is coupled may be provided with a long hole so that the counter balance can be positioned in the longitudinal direction of the rotating rod.

상기 회전로드에 결합되는 상기 카운터 밸런스의 위치(아래의 b) 조절은 다음의 수학식에 의해 결정되고, The position (b below) adjustment of the counter balance coupled to the rotating rod is determined by the following equation,

cmr = Bb cmr = Bb

여기서, c는 보정 계수, m은 상기 이동로드 및 상기 이동로드와 함께 직선 운동하는 부품들(엔코더, 프로브 및 이들을 고정하기 위한 각종 플레이트들)을 합한 질량, r은 상기 회전로드의 회전 중심점에서 상기 연결로드가 연결되는 연결공의 중심점까지의 거리, B는 카운터 밸런스의 질량, b는 상기 회전로드의 회전 중심점에서 상기 카운터 밸런스의 질량 중심점까지의 거리가 될 수 있다.Where c is the correction factor, m is the mass of the moving rod and the linearly moving parts (encoder, probe and various plates for fixing them) together with the moving rod, r is the mass at the center of rotation of the rotating rod. The distance to the center point of the connection hole to which the connecting rod is connected, B may be the mass of the counter balance, b may be the distance from the center of rotation of the rotation rod to the center of mass of the counter balance.

상기 마운팅플레이트에는 상기 마운팅플레이트의 이동 방향과 직교하는 방향으로 리니어 가이드가 설치되고, 상기 이동로드가 상기 리니어 가이드에 결합되어 상기 리니어 가이드를 따라 직선 이동될 수 있다.The mounting plate may be provided with a linear guide in a direction orthogonal to the moving direction of the mounting plate, and the moving rod may be coupled to the linear guide to linearly move along the linear guide.

상기 프로브가 상기 이동로드의 상기 피검체측 끝단에 2개 이상 설치되고, 복수의 상기 프로브가 이동로드의 이동 방향과 평행 또는 직교하는 방향으로 소정 간격 이격되어 일렬로 배치될 수 있다.Two or more probes may be installed at the end of the subject side of the moving rod, and the plurality of probes may be arranged in a line spaced apart at predetermined intervals in a direction parallel or orthogonal to the moving direction of the moving rod.

상기 프로브들을 상기 이동로드에 고정하는 고정지그; 및 상기 프로브들의 하부에 설치되어 상기 프로브들을 연결하여 지지하는 지지부재를 더 구비할 수 있다.A fixing jig for fixing the probes to the moving rod; And a support member installed under the probes to connect and support the probes.

상기 재지부재의 상기 이동로드가 병진 운동하는 이동 방향의 양측 단부가 유선형이 될 수 있다.Both ends of the moving direction in which the moving rod of the support member translates may be streamlined.

상기 프로브를 상기 이동로드에 고정하는 고정지그; 및 상기 프로브의 하부에 설치되는 것으로 상기 이동로드가 병진 운동하는 이동 방향의 양측 단부가 유선형인 지지부재를 더 구비할 수 있다. A fixing jig for fixing the probe to the moving rod; And a support member which is installed at a lower portion of the probe and has a streamlined shape at both ends of the moving direction in which the moving rod is translated.

상기 회전체는 원판 형상의 회전판으로 구비되고, 상기 회전판의 외주연부에는 연결로드가 편심된 상태로 연결될 수 있다.The rotating body may be provided as a rotating plate of a disk shape, the connecting rod is connected to the outer peripheral portion of the rotating plate in an eccentric state.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치는, 피검체가 수납되는 본체; 상기 본체에 일방향으로 직선 이동되도록 장착되는 마운팅플레이트; 상기 마운팅플레이트에 장착되어, 프로브를 상기 마운팅플레이트의 운동 방향과 직교하는 방향으로 직선 이동시키는 구동유닛;을 구비하고, 상기 구동유닛은, 상기 마운팅플레이트에 대하여 회전 운동하는 회전부재; 상기 회전부재에 연결부재를 통하여 연결되어 상기 회전부재의 회전 운동에 따라 상기 마운팅플레이트에 대하여 직선 이동되는 이동부재; 일단이 상기 회전부재의 회전 중심으로부터 떨어진 위치에 연결되고, 다른 일단이 상기 이동부재와 연결되어, 상기 회전부재의 회전 운동을 상기 이동부재로 전달하는 연결부재; 및 상기 회전부재의 상기 회전 중심으로부터 떨어져서 상기 연결부재가 연결된 위치와 반대 위치에 결합되는 카운터 밸런스를 포함할 수 있다.Ultrasonic high speed scanning apparatus according to another embodiment of the present invention, the main body is accommodated; A mounting plate mounted to the main body to linearly move in one direction; A driving unit mounted to the mounting plate to linearly move the probe in a direction orthogonal to the direction of movement of the mounting plate, wherein the driving unit comprises: a rotating member which rotates relative to the mounting plate; A moving member connected to the rotating member through a connecting member and linearly moved relative to the mounting plate according to the rotational movement of the rotating member; A connecting member having one end connected to a position away from a rotation center of the rotating member and the other end connected to the moving member to transmit a rotational movement of the rotating member to the moving member; And a counter balance coupled to a position opposite to the position at which the connection member is connected, away from the rotation center of the rotation member.

본 발명의 초음파 고속 스캔장치에 따르면, 모터의 회전 운동을 연결로드를 통해 프로브의 직선 운동으로 변환함으로써, 직선 이동되는 프로브에 의하여 피검체에 대한 고속 스캔을 구현할 수 있다. According to the ultrasonic high-speed scan device of the present invention, by converting the rotational motion of the motor into a linear motion of the probe through the connecting rod, it is possible to implement a high-speed scan for the subject by a linearly moved probe.

또한, 모터의 회전 운동을 프로브의 직선 운동으로 변환하는 과정에서 발생되는 진동을 카운터 밸런스로서 감쇄시켜 프로브의 진동을 최소화함으로써 보다 정확한 스캔을 할 수 있으며, 그로 인하여 스캐닝 속도를 증대시킬 수 있다. In addition, the vibration generated in the process of converting the rotational motion of the motor into the linear motion of the probe is reduced as a counter balance, thereby minimizing the vibration of the probe, thereby enabling a more accurate scan, thereby increasing the scanning speed.

또한, 이동로드에 다수의 프로브를 평행 또는 직교하는 방향으로 병렬 배치함으로써 이동로드의 이동거리를 줄임으로써, 스캐닝 속도를 증대시킬 수 있다. In addition, the scanning speed can be increased by reducing the moving distance of the moving rod by arranging a plurality of probes in parallel or perpendicular to the moving rod in parallel.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치의 외형을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 초음파 고속 스캔장치에서 프로브를 이동시키는 구동유닛의 일 실시예를 도시한 결합 구성도이다.
도 3은 도 2의 구동 유닛의 각각의 구성요소를 분리하여 도시한 분리사시도이다.
도 4는 도 2의 구동유닛의 작동상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 구동유닛의 카운터 밸런스에 의한 진동 저감 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2의 구동유닛에 구비되는 프로브의 다른 설치 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동유닛에 구비되는 프로브의 설치 예시도이다.
도 8은 본 발명의 초음파 고속 스캔장치에 구성되는 구동유닛의 다른 실시예를 도시한 결합 구성도이다.
도 9는 도 8의 구동유닛을 상세하게 도시한 분리 사시도이다.
도 10은 도 8의 구동유닛의 작동상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 5의 카운터 밸런스에 의하여 진동을 저감시키는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치에 의하여 피검체를 스캔한 결과를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a perspective view showing the appearance of the ultrasonic high speed scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a coupling diagram illustrating an embodiment of a driving unit for moving a probe in the ultrasonic high speed scanning apparatus of FIG. 1.
3 is an exploded perspective view illustrating each component of the driving unit of FIG. 2 separately.
4 is a view illustrating an operating state of the driving unit of FIG. 2.
5 is a view for explaining a vibration reduction function by the counter balance of the drive unit of FIG.
6 is a view illustrating another installation of the probe provided in the driving unit of FIG. 2.
7 is an exemplary view illustrating installation of a probe provided in a driving unit according to another embodiment of the present invention.
8 is a combined configuration showing another embodiment of a drive unit configured in the ultrasonic high speed scanning apparatus of the present invention.
9 is an exploded perspective view illustrating in detail the driving unit of FIG. 8.
10 is a view showing an operating state of the drive unit of FIG.
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a principle of reducing vibration by the counter balance of FIG. 5.
FIG. 12 is a view schematically showing a result of scanning a subject by an ultrasonic high speed scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. Terms used in the present invention are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's intention or an operator's intention or custom, and thus, definitions of these terms are intended to be consistent with the technical matters of the present invention. It should be interpreted as and concepts.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다. 또한, 본 발명의 하나의 실시예에 사용되는 요소 기술은 다른 실시예에서도 동일하게 적용 가능하다. In addition, the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention, but merely illustrative of the components set forth in the claims of the present invention, which are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention and An embodiment includes a component that can be substituted as an equivalent in the component. In addition, the element technology used in one embodiment of the present invention is equally applicable to other embodiments.

또한, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 하기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. In addition, the optional terms in the following embodiments are used to distinguish one component from another component, and the component is not limited by the following terms.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. Meanwhile, in describing the present invention, detailed descriptions of related well-known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1 내지 도 10에는 본 발명에 따른 초음파 고속 스캔장치의 구성과 각 실시예들이 도시되어 있다. 1 to 10 show the configuration and respective embodiments of the ultrasonic high speed scanning apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 초음파 고속 스캔장치는 모터의 회전 운동을 초음파 트랜듀서가 포함된 프로브(probe) 끝단의 직선 운동으로 변환시킴으로써, 회전 운동을 생성하는 구동 모터에 의하여 프로브를 고속으로 직선 이동시켜 피검체를 고속으로 스캔할 수 있도록 한다. Ultrasonic high speed scanning apparatus according to the present invention converts the rotational motion of the motor into a linear motion of the end of the probe (probe) including the ultrasonic transducer, by linearly moving the probe by a drive motor to generate a rotational motion to be inspected Allows to scan at high speed.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치는 피검체(미도시)가 수납되는 본체(10)와, 본체(10)의 상부에 설치되어 일방향으로 직선 이동하는 마운팅플레이트(20)와, 마운팅플레이트(20)의 일면에 장착되어 프로브(미도시)를 마운팅플레이트(20)의 운동 방향과 직교하는 방향으로 직선 이동시키는 구동유닛(100)(200)을 포함할 수 있다. Referring to Figure 1, the ultrasonic high-speed scanning apparatus according to an embodiment of the present invention is a mounting plate which is installed on the main body 10, the upper part of the main body 10 is accommodated in the test object (not shown) to move linearly in one direction 20 and a driving unit 100 or 200 mounted on one surface of the mounting plate 20 to linearly move the probe (not shown) in a direction orthogonal to the direction of movement of the mounting plate 20. .

특히, 본체(10) 내의 피검체가 수납되는 부분에는 초음파 스캔의 매질 예를 들어 물이 공급되고, 피검체는 초음파 매질인 물속에 잠긴 상태로 놓일 수 있다. 이러한 본체(10)의 상부 즉 피검체로부터 이격된 상부에는 후술될 마운팅플레이트(20)를 지지하는 한편 마운팅플레이트(20)의 이동을 안내하기 위한 지지프레임(11)이 설치될 수 있다. 지지프레임(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍이 본체(10)의 상부에 소정 간격 이격되어 일방향(예를 들어 Y축 방향)을 따라서 평행하게 설치될 수 있다. In particular, a portion of the main body 10 in which the test object is accommodated may be supplied with, for example, water in an ultrasound scan medium, and the test object may be placed in a state of being submerged in water, which is an ultrasonic medium. The upper part of the main body 10, that is, the upper part spaced apart from the subject, may support a mounting plate 20 to be described later, and a support frame 11 may be installed to guide the movement of the mounting plate 20. As shown in FIG. 1, the support frame 11 may be installed in parallel with one pair (eg, Y-axis direction) spaced apart a predetermined distance from the upper portion of the main body 10.

또한, 마운팅플레이트(20)는 한 쌍의 지지프레임(11)을 가로질러 지지프레임(11)이 연장되는 방향과 직각 방향(예를 들어 X축 방향)으로 연장되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 마운팅플레이트(20)는 별도의 구동수단(미도시)에 의하여 지지프레임(11) 위에서 Y축 방향으로 직선 이동될 수 있다. In addition, the mounting plate 20 may be installed to extend in a direction perpendicular to the direction in which the support frame 11 extends (for example, the X-axis direction) across the pair of support frames 11. In this case, the mounting plate 20 may be linearly moved in the Y-axis direction on the support frame 11 by a separate driving means (not shown).

이때, 마운팅플레이트(20)는 X축 방향을 따라 본체(10)의 피검체가 배치되는 부분을 향하여 아래 방향(예를 들어 Z축 방향)으로 수직인 일면 즉 전면부를 가질 수 있다. 마운팅플레이트(20)의 전면부에는 구동유닛(100, 200)이 설치되고, 구동유닛(100, 200)의 프로브가 마운팅플레이트(20)를 따라서 X 방향으로 직선 이동하면서 하부에 배치되는 피검체를 스캔할 수 있게 된다. 이러한 구동유닛(100)(200)은 아래에서 각 실시예별로 나누어 자세히 설명한다.In this case, the mounting plate 20 may have one surface, that is, the front portion, which is vertical in the downward direction (for example, the Z-axis direction) toward a portion where the subject of the main body 10 is disposed along the X-axis direction. The driving units 100 and 200 are installed on the front portion of the mounting plate 20, and the probes of the driving units 100 and 200 are moved under the linear direction in the X direction along the mounting plate 20. You can scan. The driving unit 100, 200 will be described in detail by dividing each embodiment below.

도 2 내지 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치의 구동유닛이 도시되어 있다. 2 to 7 show a driving unit of the ultrasonic high speed scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 초음파 고속 스캔장치의 구동유닛(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 마운팅플레이트(20)에 대하여 고정되는 모터(120); 모터(120)에 연결되어 마운팅플레이트(20)에 대하여 회전 운동하는 회전체(170); 회전체(170)에 연결로드(160)로 연결되어 마운팅플레이트(20)에 대하여 직선 이동되는 이동로드(150); 및 이동로드(150)에 고정되는 프로브(154);를 포함할 수 있다. Referring to the drawings, the driving unit 100 of the ultrasonic high-speed scanning apparatus, as shown in Figures 2 and 3, the motor 120 is fixed to the mounting plate 20; A rotating body 170 connected to the motor 120 to rotate in rotation with respect to the mounting plate 20; A moving rod 150 connected to the rotating body 170 by a connecting rod 160 and moving linearly with respect to the mounting plate 20; And a probe 154 fixed to the moving rod 150.

이때, 마운팅플레이트(20)의 전면부에는 베이스플레이트(110)가 결합 고정되고, 모터(120)가 베이스플레이트(110)에 고정되도록 설치되고, 회전체(170)가 모터(120)의 회전축에 체결되어 베이스플레이트(110)에 대하여 회전 운동할 수 있다. 또한, 이동로드(150)가 베이스플레이트(110)에 직선 이동되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 구동유닛(100)이 별도의 베이스플레이트(110)에 설치되도록 함으로써, 구동유닛(100)의 설치 자유도가 커지고, 작업성이 향상될 수 있다. At this time, the base plate 110 is fixedly coupled to the front portion of the mounting plate 20, the motor 120 is installed to be fixed to the base plate 110, the rotating body 170 to the rotating shaft of the motor 120 It may be fastened and rotated with respect to the base plate 110. In addition, the movement rod 150 may be installed to move linearly to the base plate 110. In this case, by allowing the driving unit 100 to be installed on a separate base plate 110, the freedom of installation of the driving unit 100 may be increased, and workability may be improved.

이때, 모터(120)는 베이스플레이트(110)의 후면부에 결합 고정되고, 모터(120)의 회전축에 해당하는 모터축이 베이스플레이트(110)를 관통하여 전면부로 돌출될 수 있다. 또한, 회전체(170)는 모터(120)의 모터축에 연결되어 베이스플레이트(110)의 전면부에서 회전될 수 있다. 이동로드(150)는 연결로드(160)를 통하여 회전체(170)와 연결되어 베이스플레이트(110)의 전면부에서 직선 이동될 수 있다. In this case, the motor 120 may be fixedly coupled to the rear portion of the base plate 110, and a motor shaft corresponding to the rotation shaft of the motor 120 may protrude to the front portion through the base plate 110. In addition, the rotor 170 is connected to the motor shaft of the motor 120 may be rotated in the front portion of the base plate 110. The moving rod 150 is connected to the rotating body 170 through the connecting rod 160 may be linearly moved in the front portion of the base plate 110.

이때, 이동로드(150)는 베이스플레이트(110)에 일축(예를 들어 X축)을 따라서 양방향으로 직선 운동하도록 X축 방향으로 구속되도록 설치될 수 있다. 이를 위하여, 마운팅플레이트(20) 또는 베이스플레이트(110)에 리니어 가이드(130)가 고정 설치되고, 이동로드(150)가 리니어 가이드(130)에 결합되어 리니어 가이드(130)를 따라 직선 이동할 수 있도록 설치될 수 있다. In this case, the moving rod 150 may be installed to be constrained in the X-axis direction so as to linearly move in both directions along one axis (for example, the X axis) on the base plate 110. To this end, the linear guide 130 is fixedly installed on the mounting plate 20 or the base plate 110, and the moving rod 150 is coupled to the linear guide 130 so as to linearly move along the linear guide 130. Can be installed.

이 경우, 모터(120)의 모터축의 회전 운동이 모터축에 고정 결합된 회전체(170)를 회전시키고, 회전체(170)에 일단이 회동 가능하도록 결합된 연결로드(160)을 움직일 수 있다. 또한, 연결로드(160)의 운동에 의하여 연결로드(160)의 타단에 회동 가능하도록 결합된 이동로드(150)을 움직일 수 있다. 이때, 이동로드(150)는 리니어 가이드(130)에 의하여 그 운동이 구속되어 리니어 가이드(130)를 따라서 X축 방향으로 운동하게 된다. 이때, 모터축의 회전에 따라 회전체(170)가 회전 운동하게 되고, 회전체(170)의 회전 운동에 의하여 정해지는 한계 내에서 이동로드(150)가 병진운동하게 된다. In this case, the rotational movement of the motor shaft of the motor 120 may rotate the rotating body 170 fixedly coupled to the motor shaft, and move the connecting rod 160 coupled to the rotating body 170 so that one end is rotatable. . In addition, the movement of the connecting rod 160 may move the movable rod 150 coupled to the other end of the connecting rod 160 to be rotatable. At this time, the movement rod 150 is constrained by the linear guide 130 to move along the linear guide 130 in the X-axis direction. At this time, the rotating body 170 is rotated in accordance with the rotation of the motor shaft, the moving rod 150 is translated in the limit determined by the rotational movement of the rotating body 170.

한편, 회전체는 회전 부재로서 바 형상의 회전 로드(170)가 될 수 있다. 연결로드(160)는 바 형상을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고 다양한 형상의 연결부재가 될 수 있다. 이동로드(150)는 바 형상을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고 다양한 형상의 이동부재가 될 수 있다.On the other hand, the rotating body may be a bar-shaped rotating rod 170 as a rotating member. The connection rod 160 may have a bar shape, and the present invention is not limited thereto and may be a connection member having various shapes. The moving rod 150 may have a bar shape, and the present invention is not limited thereto and may be a moving member having various shapes.

한편, 프로브(154)는 이동로드(150)에 결합 고정되어 이동로드(150)와 함께 운동하면서 이동로드(150)의 운동에 의하여 생성되는 궤적을 따라 피검체를 초음파 스캔하면서 피검체의 이미지를 입력받을 수 있다. 이를 위하여, 프로브(154)는 입력되는 전기 신호에 따라 초음파 신호를 출력하고, 피검체로부터 반사되는 초음파을 입력받아 다시 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서를 포함할 수 있다. Meanwhile, the probe 154 is coupled to and fixed to the moving rod 150 and moves together with the moving rod 150 to ultrasonically scan the subject along the trajectory generated by the movement of the moving rod 150 to scan an image of the subject. Can be input. To this end, the probe 154 may include a transducer for outputting an ultrasonic signal according to the input electrical signal, and receiving the ultrasonic wave reflected from the subject, and converting the ultrasonic signal back into the electrical signal.

한편, 베이스플레이트(110)는 마운팅플레이트(20)와 동일한 직사각형의 플레이트로서, 마운팅플레이트(20)의 전면부에 일정 간격 이격된 채로 평행하게 고정 설치될 수 있다. 이러한 베이스플레이트(110)는 그 후면부에 구비된 다수의 결합축(111)이 마운팅플레이트(20)의 전면부에 결합되어 고정될 수 있다. On the other hand, the base plate 110 is a plate of the same rectangle as the mounting plate 20, may be fixed in parallel to the front surface of the mounting plate 20 while being spaced apart at regular intervals. The base plate 110 may be fixed to a plurality of coupling shafts 111 provided at the rear portion thereof are coupled to the front portion of the mounting plate 20.

또한, 베이스플레이트(110)의 전면부에는 리니어 가이드의 가이드레일(130)이 매설되는 결합공(113)과 안내공(112)이 마련될 수 있다. 이때, 결합공(113)과 안내공(112)은 연통된 구조로 형성되지만, 결합공(113)보다는 안내공(112)이 더 큰 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같이 안내공(112)을 결합공(113)보다 크게 형성하여 결합공(113)과의 사이에 경계면을 형성함으로써 리니어 가이드의 가이드레일(130)을 따라 이동되는 이동로드(150)의 행정을 구조적으로 안내공(112)에 대응한 거리로 제한할 수 있게 된다.In addition, a coupling hole 113 and a guide hole 112 in which the guide rail 130 of the linear guide is embedded may be provided at the front portion of the base plate 110. At this time, the coupling hole 113 and the guide hole 112 is formed in a communication structure, but the guide hole 112 may be formed to have a larger inner diameter than the coupling hole 113. In this way, the guide hole 112 is formed larger than the coupling hole 113 to form an interface between the coupling hole 113 to move the stroke of the moving rod 150 moved along the guide rail 130 of the linear guide. It is possible to structurally limit the distance corresponding to the guide hole (112).

한편, 상기와 같은 베이스플레이트(110)의 결합공(113) 및 안내공(112)에 구비되는 리니어 가이드는 리니어 가이드레일(130)과 슬라이더(140)를 포함할 수 있다. 리니어 가이드레일(130)은 결합공(113)과 안내공(112)을 관통하도록 구비되고, 슬라이더(140)는 리니어 가이드레일(130)에 결합되어 리니어 가이드레일(130)의 길이 방향을 따라 직선 이동된다. 이때, 슬라이더(140)는 리니어 가이드레일(130)보다 외측으로 더 돌출되게 구비됨으로써 베이스플레이트(110)의 결합공(113) 측으로는 진입되지 못하고 결합공(113)보다 큰 내경을 갖는 안내공(112)에서만 이동되므로 이동로드(150)의 행정을 안내공(112) 내로 제한하게 된다.On the other hand, the linear guide provided in the coupling hole 113 and the guide hole 112 of the base plate 110 as described above may include a linear guide rail 130 and the slider 140. The linear guide rail 130 is provided to pass through the coupling hole 113 and the guide hole 112, the slider 140 is coupled to the linear guide rail 130 is straight along the longitudinal direction of the linear guide rail 130 Is moved. At this time, the slider 140 is provided to protrude further outward than the linear guide rail 130, the guide hole having a larger inner diameter than the coupling hole 113 does not enter the coupling hole 113 side of the base plate 110 ( Since only 112 is moved, the stroke of the moving rod 150 is limited to the guide hole 112.

또한, 이러한 슬라이더(140)의 외측면에는 이동로드(150)가 결합 고정됨으로써 이동로드(150)의 최대 행정은 안내공(112)의 길이에 대응한 거리로 제한될 수 있고, 각 로드들(150)(160)(170)에 의해 안내공(112)의 길이보다 짧은 거리(도 4의 L 또는 도 10의 L')로 제한될 수 있다. In addition, since the movable rod 150 is fixedly coupled to the outer surface of the slider 140, the maximum stroke of the movable rod 150 may be limited to a distance corresponding to the length of the guide hole 112, and each rod ( 150, 160, 170 may be limited to a distance shorter than the length of the guide hole 112 (L of FIG. 4 or L ′ of FIG. 10).

한편, 베이스플레이트(110)의 후면부에 구비되는 모터(120)는 정. 역회전 구동이 가능한 스텝모터로 구비되어, 이동로드(150)의 이동량을 정밀하게 제어하여 조절할 수 있게 된다. 다만, 본 발명 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치에서는 연결로드(160)에 의하여 회전체(170)의 일 방향 회전을 이동로드(150)의 병진운동으로 변환함으로써, 모터(120)의 일방향 구동에 의하여 간단하게 이동로드(150)의 병진운동을 구현할 수 있게 된다. 따라서, 간단한 제어 및 고속 병진 운동의 구현이 가능하게 됨으로써, 초고속 초음파 스캔이 가능하게 된다. On the other hand, the motor 120 provided on the rear portion of the base plate 110 is positive. It is provided with a step motor capable of reverse rotation driving, it is possible to precisely control the amount of movement of the moving rod (150). However, in the ultrasonic high-speed scan apparatus according to an embodiment of the present invention by converting the one-way rotation of the rotating body 170 to the translational movement of the moving rod 150 by the connecting rod 160, the one-way drive of the motor 120 By it is possible to simply implement the translational movement of the moving rod 150. Therefore, the simple control and the high speed translational motion can be realized, thereby enabling the ultra-fast ultrasonic scan.

모터(120)의 모터축에 연결되는 회전체는 플랫(flat)한 바(bar) 형상의 회전로드(170)로 구비되고, 회전로드(170)는 그 일측부에 연결로드(160)가 연결되며, 타측부에는 카운터 밸런스(180)가 결합될 수 있다. 이때, 카운터 밸런스(180)는 회전로드(170)와 함께 회전하면서 에너지를 저장함으로써, 연결로드(160)를 통하여 이동로드(150)와 함께 직선 운동하는 모든 구성요소들의 직선 병진운동에 의하여 발생하는 진동을 흡수할 수 있다. 따라서, 카운터 밸런스(180)는 이동로드(150)의 병진운동에 의하여 발생하는 떨림 현상을 완화시켜 전체 시스템이 안정적으로 작동될 수 있도록 한다. The rotating body connected to the motor shaft of the motor 120 is provided with a rotating bar 170 of a flat bar shape, the rotating rod 170 is connected to the connecting rod 160 to one side thereof. The counter balance 180 may be coupled to the other side. In this case, the counter balance 180 stores energy while rotating with the rotary rod 170, thereby generating a linear translation of all components linearly moving with the movable rod 150 through the connecting rod 160. It can absorb vibrations. Therefore, the counter balance 180 mitigates the shaking caused by the translational movement of the movable rod 150, so that the entire system can be stably operated.

한편, 카운터 밸런스(180)가 없는 경우에 초음파 스캔장치에 의하여 프로브의 스캐닝 속도를 올리기 위하여 모터의 회전 속도를 높였을 때 이동로드(150)가 떨려서 정확한 스캐닝이 어려워지는 문제가 발생하여 더 이상 스캐닝 속도를 올릴 수 없는 문제가 발행하였다. 특히, 이동로드(150)의 운동방향이 반대로 바뀌는 지점에서 그 떨림이 매우 커지는 문제가 발생하였다. 이에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치에서는 카운터 밸런스(180)를 사용함으로써 모터의 회전 속도를 높였을 때에도 이동로드(150)의 떨림 현상이 현저하게 줄어들어 프로브(154)에 의한 피검체에 대한 스캐닝 속도를 현저하게 증가시킬 수 있었다. On the other hand, when there is no counter balance 180, when the rotational speed of the motor is increased by the ultrasonic scanning device to increase the scanning speed of the probe, the moving rod 150 is shaken, which makes it difficult to accurately scan the scanning further. Problems that could not be speeded up. In particular, the vibration is very large at the point where the movement direction of the moving rod 150 is reversed. On the other hand, in the ultrasonic high-speed scan apparatus according to an embodiment of the present invention by using the counter balance 180, even when the rotational speed of the motor is increased, the shaking phenomenon of the moving rod 150 is significantly reduced, which is caused by the probe 154. The scanning speed for the subject could be increased significantly.

이를 위하여, 회전로드(170)의 중앙부에는 모터(120)의 모터축이 연결되는 회전중심공(171)이 형성되며, 양측부에는 각각 연결공(172)과 장공(173)이 형성될 수 있다. 이와 같은 연결공(172)에는 연결로드(160)의 일측 단부가 베어링을 매개로 상대 회전가능하게 결합되고, 장공(173)에는 카운터 밸런스(180)가 고정되도록 결합될 수 있다.To this end, the center portion of the rotary rod 170 is formed with a rotation center hole 171 is connected to the motor shaft of the motor 120, the connection hole 172 and the long hole 173 may be formed on both sides, respectively. . One end of the connection rod 160 may be coupled to the connection hole 172 so as to be relatively rotatable through the bearing, and the counter balance 180 may be fixed to the long hole 173.

이때, 연결공(172)은 회전로드(170)의 일측 단부에 단일 구멍으로 형성되고, 장공(173)은 회전로드(170)의 타측 단부에 회전로드(170)의 길이 방향으로 길게 천공된 복수의 구멍으로 형성될 수 있다. 이는, 모터(120)에 의해 회전로드(170)가 고속 회전될 때, 카운터 밸런스(180)가 회전로드(170)에 하나의 장공으로 결합되어 있으면, 카운터 밸런스(180)에 작용하는 관성력에 의해 카운터 밸런스(180)가 회전로드(170) 상에서 회전되어 이의 무게 중심이 흐트러질 수 있기 때문에, 카운터 밸런스(180)는 회전로드(170)에 복수개의 장공(173)을 통해 결합 고정될 수 있다. 이 경우, 회전로드(170)의 고속 회전 시에 카운터 밸런스(180)의 회전을 방지할 수 있게 된다.At this time, the connection hole 172 is formed as a single hole in one end of the rotary rod 170, the long hole 173 is a plurality of long holes in the longitudinal direction of the rotary rod 170 at the other end of the rotary rod 170 It can be formed into a hole of. This is because, when the rotating rod 170 is rotated at a high speed by the motor 120, if the counter balance 180 is coupled to the rotating rod 170 as one long hole, the inertia force acting on the counter balance 180 is caused. Since the counter balance 180 is rotated on the rotating rod 170 and its center of gravity may be disturbed, the counter balance 180 may be fixedly coupled to the rotating rod 170 through a plurality of long holes 173. In this case, the rotation of the counter balance 180 can be prevented during the high speed rotation of the rotary rod 170.

게다가, 상기와 같이 장공(173)이 회전로드(170)의 길이 방향으로 길게 형성되어 있으므로, 장공(173)에 결합 고정되는 카운터 밸런스(180)의 위치를 회전로드(170) 상에서 이동시켜 가변시킬 수 있고, 이에 따라 이동로드(150)에 구비되는 프로브(154) 및 프로브의 질량 변화에 따라 카운터 밸런스(180)의 위치를 조절하여, 회전로드(170)의 양측에 작용하는 힘(관성력)의 균형을 이뤄 회전로드(170)의 고속 회전시 발생되는 진동을 감쇄시킬 수 있게 된다. In addition, since the long hole 173 is formed long in the longitudinal direction of the rotary rod 170 as described above, the position of the counter balance 180 coupled to the long hole 173 is fixed on the rotary rod 170 to be variable. According to this, the position of the counter balance 180 is adjusted according to the change of mass of the probe 154 and the probe provided in the movable rod 150, so that the force (inertia force) acting on both sides of the rotating rod 170 may be adjusted. It is possible to attenuate the vibration generated during the high-speed rotation of the rotary rod 170 in balance.

또한, 카운터 밸런스(180)에는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전로드(170)의 일측 단부 즉 장공(173)이 있는 측의 단부가 결합되는 결합홈(181)이 단차지게 형성되고, 이 결합홈(181)과 회전로드(170)는 형상 맞춤으로 상대 회전불가하게 결합됨으로써 회전로드(170)의 고속 회전시 카운터 밸런스(180)의 회전을 방지할 수 있다. 이러한 결합홈(181)의 바닥면에는 회전로드(170)의 장공(173)과 일치되는 복수의 체결공(182)이 형성되고, 이 체결공(182)은 장공(173) 상에서 그 위치가 조절된 상태에서 체결수단에 의해 결합 고정될 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 3 and 5, the counter balance 180 has a stepped coupling groove 181 to which one end of the rotary rod 170, that is, the end of the side having the long hole 173, is coupled. The coupling groove 181 and the rotation rod 170 may be prevented from being rotated relative to each other by fitting the shape so as to prevent rotation of the counter balance 180 during the high speed rotation of the rotation rod 170. A plurality of fastening holes 182 matching the long holes 173 of the rotation rod 170 are formed on the bottom surface of the coupling groove 181, and the fastening holes 182 are adjusted in position on the long holes 173. Can be fixedly coupled by the fastening means.

도 11에는 카운터 밸런스(180)에 의하여 진동을 저감시키는 원리가 설명되어 있다. 도면을 참조하면, 이동로드(150)의 운동에 의한 일차 힘에 의한 불균형력(primary unbalanced force) m*ω^2*r*cosθ이 회전중심 O로부터 반지름 r의 위치에 있는 회전 질량 m에 의하여 만들어지는 원심력에 의한 것으로 볼 수 있다. 이때, 불균형력은 이동로드(150)의 운동에 따라 점O로부터 P를 향하여 스트로크 라인을 따라 일정한 방향으로 회전로드(170)의 회전 각도에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 11 illustrates the principle of reducing vibration by the counter balance 180. Referring to the drawing, the primary unbalanced force m * ω ^ 2 * r * cosθ by the primary force due to the movement of the moving rod 150 is determined by the rotational mass m at the position of the radius r from the rotation center O The centrifugal force produced can be seen. At this time, the unbalance force may vary in size depending on the rotation angle of the rotation rod 170 in a predetermined direction along the stroke line from point O to P according to the movement of the moving rod 150.

이때, 이동로드(150)의 운동에 의한 일차 불균형력은 이동로드(150)의 운동에 의한 등가 질량 m에 대하여 회전로드(170) 상의 원점 O을 기준으로 반대편의 반지름 b의 위치에 있는 카운터 밸런스(180)의 질량 B에 의하여 밸런싱될 수 있다. 이 경우, 카운터 밸런스(180)에 의한 균형력은 일정한 크기 B*ω^2*b를 가지며 회전로드(170)의 회전 각도에 따라 방향이 달라진다. At this time, the primary imbalance force due to the movement of the movable rod 150 is the counter balance at the position of the radius b of the opposite side with respect to the origin O on the rotary rod 170 with respect to the equivalent mass m due to the movement of the movable rod 150. Balanced by mass B of 180. In this case, the balancing force by the counter balance 180 has a constant magnitude B * ω ^ 2 * b and the direction varies depending on the rotation angle of the rotary rod 170.

이때, 회전로드(170)의 회전 각도에 따라 일정한 방향으로 크기가 달라지는 등가질량 m에 의한 일차 힘 불균형력(primary unbalanced force) m*ω^2*r*cosθ은 일정한 크기를 갖으며 그 방향이 변하는 카운터 밸런스(180)의 질량 B에 의한 균형력(balancing force) B*ω^2*b에 의하여 밸런싱 될 수 있다. 즉, 이 경우 수학식 1의 관계식에 의하여 등가질량 m에 의하여 발생하는 불균형력은 카운터 밸런스(180)의 질량 B에 의하여 밸런싱 될 수 있다. At this time, the primary unbalanced force m * ω ^ 2 * r * cosθ by the equivalent mass m of which the size varies in a predetermined direction according to the rotation angle of the rotary rod 170 has a constant size and the direction is It can be balanced by a balancing force B * ω ^ 2 * b by the mass B of the counter counter 180 which is changing. That is, in this case, the imbalance force generated by the equivalent mass m may be balanced by the mass B of the counter balance 180 according to the relational expression of Equation (1).

한편, 등가질량 m에 의한 불균형력은 일차 힘에 의한 불균형력과 이차 힘에 의한 불균형력이 존재할 수 있으나 이차 힘에 의한 불균형력은 일차 힘에 의한 불균형력에 비하여 그 크기가 작아서 무시하고 계산하였다. 또한 일차 힘 불균형력은 회전로드(170)의 회전 각도에 따라 그 방향은 일정하나 그 크기가 변하고, 균형력은 크기는 일정하나 그 방향이 변하는 점을 고려하여 근사화 하고 보정 계수 c를 도입하여 수학식 1과 같이 단순화 하여 카운터 밸런스(180)의 위치를 결정할 수 있다. 따라서, 비교적 단순한 계산식에 의하여 카운터 밸런스(180)의 위치를 결정할 수 있으므로 간단하게 시스템의 떨림 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다. On the other hand, the unbalanced force due to the equivalent mass m may have an imbalance force due to the primary force and an imbalance force due to the secondary force, but the imbalance force due to the secondary force is smaller than the imbalance force caused by the primary force, and thus is neglected and calculated. . In addition, the primary force imbalance force is approximated in consideration of the fact that its direction is constant but its magnitude varies according to the rotation angle of the rotation rod 170, and the balance force is constant but its direction is changed, The position of the counter balance 180 can be determined by simplifying the equation. Therefore, since the position of the counter balance 180 can be determined by a relatively simple formula, it is possible to simply improve the shaking phenomenon of the system.

이와 같이 회전로드(170)의 장공(173) 상에서 위치 조절되는 카운터 밸런스(180)의 위치는 다음의 수학식에 의해 결정된다. 이때, 보정 계수 c는 실험을 통하여 떨림 현상이 가장 적게 발생할 수 있는 값을 반복적인 시뮬레이션 또는 실험에 의하여 미리 결정하여 상수로 사용할 수 있다. As such, the position of the counter balance 180 that is adjusted on the long hole 173 of the rotation rod 170 is determined by the following equation. In this case, the correction coefficient c may be used as a constant by previously determining a value that can cause the smallest shaking phenomenon through an experiment by repetitive simulation or experiment.

여기서, c는 보정 계수로서 0.5가 될 수 있으며, m은 이동로드(150) 및 이동로드(150)와 함께 직선 운동하는 부품들(엔코더(152), 트랜스듀서(154) 및 이들을 고정하기 위한 각종 플레이트들)을 합한 질량이며, r은 회전로드(170)의 회전중심공(171)에서 연결로드(160)가 연결되는 연결공(172)의 중심점까지의 거리이고, B는 카운터 밸런스(180)의 질량이며, b는 회전로드(170)의 회전중심공(171)에서 카운터 밸런스(180)의 질량 중심점(c)까지의 거리이다(도 5 참조). Here, c may be 0.5 as a correction factor, and m is the moving rod 150 and the components that linearly move together with the moving rod 150 (encoder 152, transducer 154 and various types for fixing them). Plates)), r is the distance from the center of rotation 171 of the rotating rod 170 to the center point of the connecting hole 172 to which the connecting rod 160 is connected, and B is the counter balance 180 And b is the distance from the center of rotation hole 171 of the rotating rod 170 to the center of mass c of the counter balance 180 (see FIG. 5).

한편, 상기와 같은 수학식의 좌측변에서 c와 r은 일정한 값이고, m은 이동로드(150)에 구비되는 프로브(154)의 개수에 따라 가변되는 질량값이다. On the other hand, in the left side of the above equation c and r is a constant value, m is a mass value that varies depending on the number of probes 154 provided in the moving rod 150.

따라서, m의 질량값에 따라 카운터 밸런스(180)의 질량(B) 또는 회전로드(170)의 회전중심공(171)에서 카운터 밸런스(180)의 질량 중심점(c)까지의 거리(b)를 조절하여 회전로드(170)의 양측에 작용하는 힘(관성력)을 상쇄시켜 진동을 감쇄시킴으로써 프로브의 진동을 최소화할 수 있게 된다.Therefore, according to the mass value of m, the mass B of the counter balance 180 or the distance b from the center of rotation 171 of the rotating rod 170 to the center of mass c of the counter balance 180 is determined. It is possible to minimize the vibration of the probe by attenuating the vibration by canceling the force (inertial force) acting on both sides of the rotating rod 170 by adjusting.

한편, 도 11을 참조하여 수학식 1에서 수학적인 계산에 의하여 보정계수 c값을 계산할 수 있다. 등가 질량 m에 대하여 반복 운동에 의하여 x 방향으로 힘을 가하면 등가질량 m에 의한 불균형력(unbalanced force)은 x 방향 m*ω^2*r*cosθ이 될 수 있다. 또한, 크랭크 핀 C를 기준으로 반경 b의 질량 B를 가진 카운터 밸런스에 의한 힘이 x 방향 성분 B*ω^2*b*cosθ와 y 방향 성분 B*ω^2*b*sinθ이 발생한다. mr = Bb 매커니즘에서는 θ가 0도 또는 180도에서 균형을 유지할 수 있다. 하지만, θ가 0도 또는 180도가 아닌 영역에서는 x 방향으로는 균형을 유지하지만 y 방향으로는 B*ω^2*b*sinθ 만큼 기구 진동을 일으키게 된다. Meanwhile, the correction coefficient c may be calculated by mathematical calculation in Equation 1 with reference to FIG. 11. When the force is applied in the x direction by the cyclic motion with respect to the equivalent mass m, the unbalanced force due to the equivalent mass m may be m * ω ^ 2 * r * cosθ in the x direction. In addition, the force generated by the counter balance having the mass B of the radius b based on the crank pin C generates the x direction component B * ω ^ 2 * b * cosθ and the y direction component B * ω ^ 2 * b * sinθ. In the mr = Bb mechanism, θ can be balanced at 0 or 180 degrees. However, in the region where θ is not 0 degrees or 180 degrees, the balance is maintained in the x direction but the mechanical vibration is generated by B * ω ^ 2 * b * sinθ in the y direction.

이때, 모든 값에서 균형을 이루기 위하여 수학식 1의 c 값을 0 < c < 1로 나타낼 수 있다. 따라서, x 방향의 불균형 힘은 m*ω^2*r*cosθ - B*ω^2*b*cosθ이 되고, 이는 수학식 1을 반영하면 (1-c)*m*ω^2*r*cosθ이 되고, y 방향의 불균형 힘은 B*ω^2*b*sinθ이 되고, 이는 수학식 1을 반영하면 c*m*ω^2*r*sinθ이 될 수 있다. x 방향 불균형 힘과 y 방향 불균형 힘을 합성하여 불균형 합력을 구하고, 모든 θ 값에 대하여 불균형 합력이 최소가 되는 c값을 찾아 그 값을 사용하면 수학식 1에 의하여 불균형 합력이 최소가 되는 조건에서 등가 질량 m이 반복 운동할 수 있게 된다. 이때의 c 값을 구하면 0.5가 될 수 있다. In this case, in order to balance all values, the value of c of Equation 1 may be represented as 0 <c <1. Thus, the unbalanced force in the x direction is m * ω ^ 2 * r * cosθ-B * ω ^ 2 * b * cosθ, which is (1-c) * m * ω ^ 2 * r reflecting Equation 1 * cos θ, and the unbalanced force in the y direction becomes B * ω ^ 2 * b * sinθ, which may be c * m * ω ^ 2 * r * sinθ by reflecting Equation 1. Find the unbalanced force by combining the unbalanced force in the x-direction and the unbalanced force in the y-direction, and find the c value that minimizes the unbalanced force for all θ values. The equivalent mass m can be repeated. At this time, the value of c can be 0.5.

이 경우, 크랭크 핀 C를 기준으로 반경 b의 질량 B를 가진 카운터 밸런스에 의하여 진동이 최소가 되는 조건에서 등가 질량 m이 반복 운동할 수 있게 된다. 따라서, 전체 시스템의 진동을 최소화시킬 수 있게 되며, 그에 따라 초음파 스캐닝 속도를 증가시킬 수 있게 되어 초고소 초음파 스캐닝이 가능하게 된다. In this case, the equivalent mass m can be repeatedly moved under the condition that vibration is minimized by the counter balance having a mass B of radius b based on the crank pin C. FIG. Therefore, it is possible to minimize the vibration of the entire system, thereby increasing the ultrasonic scanning speed it is possible to ultra-high ultrasonic scanning.

한편, 상기와 같은 회전로드(170)와 이동로드(150) 사이에는 연결로드(160)가 구비되며, 연결로드(160)는 그 양측 단부에 연결축(161)이 돌출되게 구비되고, 양 연결축(161)은 각각 회전로드(170)의 연결공(172)과 이동로드(150)의 연결공(151)에 베어링을 매개로 상대 회전가능하게 결합될 수 있다. 이로써, 연결로드(160)는 회전로드(170)의 회전 운동을 이동로드(150)의 직선 운동으로 변환시켜 주는 매개체 역할을 하게 된다.On the other hand, the connecting rod 160 is provided between the rotating rod 170 and the moving rod 150 as described above, the connecting rod 160 is provided with the connecting shaft 161 protrudes at both ends thereof, both connecting The shaft 161 may be coupled to the connecting hole 172 of the rotary rod 170 and the connecting hole 151 of the movable rod 150 so as to be relatively rotatable through a bearing. As a result, the connection rod 160 serves as a medium for converting the rotational movement of the rotation rod 170 into the linear movement of the movement rod 150.

한편, 이동로드(150)는 리니어 가이드레일(130)에 구비된 슬라이더(140)의 외측면에 결합 고정되고, 이와 같이 구비되는 이동로드(150)는 리니어 가이드레일(130)과 수직하게 직교되는 방향으로 설치될 수 있다. 또한, 이동로드(150)의 상부와 하단부에는 엔코더(152)와 프로브(154)가 각각 결합 고정되고, 이동로드(150)의 하단부에는 프로브(154)가 연결되어 트랜스듀서를 통하여 본체(10)에 수납된 피검체를 초음파 스캔할 수 있게 된다. On the other hand, the moving rod 150 is fixedly coupled to the outer surface of the slider 140 provided on the linear guide rail 130, the moving rod 150 provided in this way is orthogonal to the linear guide rail 130 perpendicular to It can be installed in the direction. In addition, the encoder 152 and the probe 154 are coupled and fixed to the upper and lower portions of the movable rod 150, respectively, and the probe 154 is connected to the lower portion of the movable rod 150 so that the main body 10 is connected through the transducer. Ultrasonic scanning of the subject stored in the apparatus can be performed.

또한, 슬라이더(140)의 중심과 일치되는 이동로드(150)의 일측에는 연결공(151)이 형성되어 연결로드(160)의 일측 연결축(161)이 베어링을 매개로 회전가능하게 결합됨으로써 모터(120)에 의한 회전로드(170)의 회전시에 연결로드(160)에 의해 이동로드(150)가 슬라이더(140)를 매개로 리니어 가이드레일(130)을 따라 직선 이동할 수 있게 된다. In addition, a connection hole 151 is formed at one side of the moving rod 150 that is coincident with the center of the slider 140 so that one side connecting shaft 161 of the connecting rod 160 is rotatably coupled through a bearing, thereby providing a motor. When the rotary rod 170 rotates by 120, the connecting rod 160 allows the movable rod 150 to linearly move along the linear guide rail 130 via the slider 140.

한편, 통상의 초음파 스캔장치에서는 프로브(154)가 병진하는 양 끝단 위치에서 움직임이 반전된다. 즉, 프로브(154)가 양 끝단에 도달하면 일방향의 운동을 정지하고 반대방향으로 새로운 운동을 시작하게 된다. 특히, 초음파 스캔 장치에서는 피검체 위의 프로브(154)의 끝단이 초음파 매질 예를 들어 물속에 잠긴 상태에서 운동하게 된다. 이 경우, 프로브(154)가 병진하는 양 끝단의 위치에서 심한 물튀김 현상이 발생할 수 있다. On the other hand, in the conventional ultrasonic scanning apparatus, the movement is reversed at both end positions where the probe 154 translates. That is, when the probe 154 reaches both ends, it stops the movement in one direction and starts a new movement in the opposite direction. In particular, in the ultrasonic scanning apparatus, the end of the probe 154 on the subject moves in an ultrasonic medium, for example, in a state of being submerged in water. In this case, severe water splashing may occur at the positions of both ends of the probe 154.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 구동유닛(100)은 프로브(154)를 이동로드(150)에 고정하는 고정지그(153) 및 프로브(154)의 하부에 설치되는 것으로 이동로드(150)가 병진 운동하는 이동 방향(X축 방향)의 양측 단부가 유선형인 지지부재(155)를 더 포함할 수 있다. 즉, 프로브(154)의 피검체측 끝단부를 지지하면서 초음파 매질 예를 들어 물속에 적어도 일부 잠기는 지지부재(155)의 양측 단부가 유선형이 될 수 있다. 따라서, 프로브(154)가 병진하는 양 끝단의 위치에서 물튀김 현상을 완화시킬 수 있다. In order to solve this problem, the driving unit 100 is installed in the fixing jig 153 for fixing the probe 154 to the moving rod 150 and the lower portion of the probe 154 to move the translation rod 150 It may further include a support member 155, the both ends of the movement direction (X axis direction) to be streamlined. That is, both ends of the support member 155 which is at least partially submerged in an ultrasonic medium, for example, in water, may be streamlined while supporting the subject side end of the probe 154. Therefore, the splashing phenomenon can be alleviated at the positions of both ends of the probe 154.

한편, 프로브(154)는 이동로드(150)의 피검체측 끝단에 2개 이상 설치될 수 있다. 이 경우, 복수개의 프로브(154)가 동시에 피검체의 다른 영역을 스캔함으로써, 하나의 피검체에 대하여 이동로드(150)를 움직이는 범위 또는 횟수를 줄여 고속 스캐닝이 가능하게 된다. 도 2 및 도 3에는 프로브(154)가 2개 설치되는 실시예가 도시되어 있으며, 도 6 및 도 7에는 프로브(154)가 3개 설치되는 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 2 이상의 프로브(154) 각각을 통하여 입력된 이미지가 합성되어 전체 이미지를 얻을 수 있다. 이때, 이미지 처리에 의하여 동일한 부분이 겹치는 부분을 인식하여 일부에서 입력되는 이미지에 대하여 해당 부분을 제거하여 합성할 필요가 있다. On the other hand, two or more probes 154 may be installed at the end of the subject side of the moving rod 150. In this case, the plurality of probes 154 simultaneously scan different areas of the subject, thereby reducing the range or number of times the moving rod 150 moves with respect to one subject, thereby enabling high-speed scanning. 2 and 3 illustrate an embodiment in which two probes 154 are installed, and FIGS. 6 and 7 illustrate an embodiment in which three probes 154 are installed. In this case, an image input through each of the two or more probes 154 may be synthesized to obtain a whole image. In this case, it is necessary to recognize a portion where the same portions overlap by image processing, and to remove and synthesize the portion with respect to an image input from the portion.

이때, 복수의 프로브(154)가 이동로드(150)의 이동 방향과 평행 또는 직교하는 방향으로 소정 간격 이격되어 일렬로 배치될 수 있다. 도 6에는 이동로드(150)의 이동 방향과 평행한 방향으로 일정한 간격 이격되도록 일렬로 배치되는 실시예가 도시되어 있다. 도 7에는 이동로드(150)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 일정한 간격 이격되도록 일렬로 배치되는 실시예가 도시되어 있다. In this case, the plurality of probes 154 may be arranged in a line spaced apart at a predetermined interval in a direction parallel or perpendicular to the moving direction of the moving rod 150. FIG. 6 illustrates an embodiment in which one row is arranged to be spaced apart at regular intervals in a direction parallel to the moving direction of the moving rod 150. FIG. 7 illustrates an exemplary embodiment in which the moving rods 150 are arranged in a line so as to be spaced at regular intervals in a direction orthogonal to the moving direction of the moving rod 150.

한편, 2개 또는 그 이상의 프로브(154)가 일정한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다. 이 경우 2 이상의 프로브(154)를 통하여 입력되는 영상을 처리할 때 비교적 간단한 알고리즘에 의하여 합성하여 전체 이미지를 얻을 수 있게 된다. Meanwhile, two or more probes 154 may be arranged to be spaced apart at regular intervals. In this case, when processing an image input through two or more probes 154, the entire image may be obtained by synthesizing by a relatively simple algorithm.

한편, 프로브(154)는 이동로드(150)의 하단부에 설치되는 별도의 고정지그(153)에 의하여 고정될 수 있다. 특히 이 경우에 2 이상의 프로브들(154)이 설치되는 경우에 프로브들(154)의 상대 위치를 일정하게 고정할 수 있게 된다. On the other hand, the probe 154 may be fixed by a separate fixing jig 153 installed on the lower end of the moving rod 150. In particular, in this case, when two or more probes 154 are installed, the relative positions of the probes 154 can be fixed constantly.

또한, 상기와 같이 병렬 배치되는 프로브(154)는 고정지그(153)의 위치에 따라 이동로드(150)의 이동 방향과 평행 또는 직교되는 방향으로 배치될 수도 있다. In addition, the probes 154 arranged in parallel as described above may be arranged in a direction parallel or orthogonal to the moving direction of the moving rod 150 according to the position of the fixing jig 153.

즉, 도 6에서와 같이 고정지그(153)가 이동로드(150)의 이동 방향과 평행한 방향으로 설치되는 경우에는 고정지그(153)에 일렬로 병렬 배치되는 다수의 프로브(154)가 X축 방향으로 배열됨으로써 이동로드(150)의 이동 거리가 짧아지게 되므로 각각의 프로브(154)를 통해 피검체를 고속으로 초음파 스캔할 수 있게 된다. That is, when the fixing jig 153 is installed in a direction parallel to the moving direction of the moving rod 150 as shown in FIG. 6, a plurality of probes 154 arranged in parallel with the fixing jig 153 are arranged on the X axis. Since the moving distance of the moving rod 150 is shortened by being arranged in the direction, ultrasonic scanning of the subject can be performed at high speed through the respective probes 154.

또한, 도 7에서와 같이 고정지그(153)가 이동로드(150)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 설치되는 경우에는 다수의 프로브(154)가 Y축 방향으로 구비됨으로써 마운팅플레이트(20)의 이동 거리가 짧아지게 되므로 각각의 프로브(154)를 통해 피검체를 고속으로 초음파 스캔할 수 있게 된다. In addition, when the fixing jig 153 is installed in a direction orthogonal to the moving direction of the moving rod 150 as shown in FIG. 7, the plurality of probes 154 are provided in the Y-axis direction to move the mounting plate 20. Since the distance is shortened, the probes 154 may perform ultrasonic scanning at a high speed.

또한, 지지부재(155)가 프로브들(153)의 하부에 설치되어 프로브들을 연결하여 지지할 수 있다. 이 경우, 복수개의 프로브들(153)을 더욱 안정적으로 지지할 수 있다. In addition, the support member 155 may be installed under the probes 153 to connect and support the probes. In this case, the plurality of probes 153 may be more stably supported.

이때, 지지부재(155)는 이동로드(150)가 병진 운동하는 이동 방향의 양측 단부가 유선형이 될 수 있다. 이 경우, 본체(10)의 물속에서 지지부재(155)의 이동시 원활한 이동을 유도할 수 있을 뿐 아니라 물튀김 현상을 최소화할 수 있게 된다.At this time, the supporting member 155 may be a streamlined both ends of the moving direction in which the moving rod 150 translates. In this case, when the support member 155 moves in the water of the main body 10, the smooth movement can be induced as well as the water splashing phenomenon can be minimized.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔 장치는 다음과 같이 작동될 수 있다. On the other hand, the ultrasonic high-speed scan apparatus according to an embodiment of the present invention can be operated as follows.

먼저, 본체(10) 내부에 초음파 스캔하고자 하는 피검체를 수납한 상태에서 구동유닛(100)의 모터(120)가 작동되면, 모터(120)에 연결된 회전로드(170)가 회전된다. First, when the motor 120 of the driving unit 100 is operated in a state in which a test target to be ultrasonically scanned is stored in the main body 10, the rotation rod 170 connected to the motor 120 is rotated.

이때, 회전로드(170)의 일측편에 연결로드(160)를 매개로 연결된 이동로드(150)에 작용하는 질량값에 따라 회전로드(170)의 타측편에 구비되는 카운터 밸런스(180)의 질량(B) 또는 카운터 밸런스(180)의 위치를 조절하여 회전로드(170)의 양측편에 작용하는 힘의 균형을 맞춘 상태이다. At this time, the mass of the counter balance 180 provided on the other side of the rotary rod 170 in accordance with the mass value acting on the moving rod 150 connected to one side of the rotary rod 170 via the connecting rod 160 (B) or the balance of the force acting on both sides of the rotation rod 170 by adjusting the position of the counter balance 180.

이와 같이 회전로드(170)가 회전되면 도 4에 도시된 바와 같이, 회전로드(170)에 연결된 연결로드(160)의 일측 단부가 회전로드(170)와 같이 회전 운동되고, 이동로드(150)에 연결되어 구속된 연결로드(160)의 타측 단부는 직선 왕복 운동을 하게 된다.As such, when the rotary rod 170 is rotated as shown in FIG. 4, one end of the connection rod 160 connected to the rotary rod 170 is rotated like the rotary rod 170, and the movable rod 150 is rotated. The other end of the connecting rod 160 connected to and constrained to have a linear reciprocating motion.

따라서, 상기와 같이 회전로드(170)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 연결로드(160)에 의해 이동로드(150)는 리니어 가이드레일(130)을 따라 고속으로 직선 왕복 이동하게 되고, 이러한 이동로드(150)의 직선 이동에 의해 프로브(154)가 피검체 상에서 X축 방향으로 직선 이동되면서 피검체를 초음파 스캔하게 된다. Therefore, as described above, the moving rod 150 is linearly reciprocated at high speed along the linear guide rail 130 by the connecting rod 160 converting the rotational movement of the rotary rod 170 into linear movement. The probe 154 is linearly moved in the X-axis direction on the subject by the linear movement of the rod 150 to ultrasonically scan the subject.

이때, 프로브(154)가 도 4에서와 같이 피검체의 X축 방향으로 완전 이동되어 스캔한 후에는 마운팅플레이트(20)가 본체(10)의 Y축 방향으로 이동되고, 마운팅플레이트(20)의 이동 후에 프로브(154)는 전술한 반대 방향인 -X축 방향으로 직선 이동되면서 피검체를 연속적으로 고속 스캔하게 된다. At this time, after the probe 154 is completely moved in the X-axis direction of the object as shown in FIG. 4 and scanned, the mounting plate 20 is moved in the Y-axis direction of the main body 10, and the mounting plate 20 After the movement, the probe 154 linearly moves in the -X axis direction, which is the aforementioned opposite direction, and continuously scans the subject under high speed.

도 8 내지 도 10에는 본 발명의 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치의 구동유닛이 도시되어 있다. 8 to 10 show a driving unit of the ultrasonic high speed scanning apparatus according to another embodiment of the present invention.

먼저, 본 실시예를 설명하기에 앞서, 전술한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 전술한 실시예의 설명으로 참조하고, 전술한 실시예와 다른 부분에 대해서만 자세히 설명하기로 한다. First, prior to describing the present embodiment, the same parts as the above-described embodiments will be described with reference to the above-described embodiments, and only the portions different from the above-described embodiments will be described in detail.

본 발명의 다른 실시예에 따른 구동유닛(200)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 마운팅플레이트(20)의 전면부에 결합 고정되는 제1 베이스플레이트(210)와, 제1 베이스플레이트(210)의 전면부에 제1 베이스플레이트(210)와 일정 간격을 유지한 채로 이격되어 구비된 제2 베이스플레이트(230)와, 제1 베이스플레이트(210)의 후면부에 결합 고정되고 모터축이 제1,2 베이스플레이트(210)(230)를 관통하여 전면부로 돌출되게 구비되는 모터(220)와, 모터(220)의 모터축에 연결되어 베이스플레이트(110)의 전면부에서 회전되는 회전체 즉 원판 형상의 회전판(240)과, 회전판(240)에 제1,2 연결로드(250)(260)로서 연결되어 제2 베이스플레이트(230)의 전면부에서 직선 이동되는 이동로드(290)와, 이동로드(290)에 결합 고정되는 한편 피검체를 초음파 스캔(탐상)하는 프로브(293)를 포함한다.As shown in FIGS. 8 and 9, the driving unit 200 according to another embodiment of the present invention includes a first base plate 210 fixedly coupled to a front side of the mounting plate 20 and a first base plate. The second base plate 230 provided to be spaced apart from the front surface of the first base plate 210 while maintaining a predetermined interval, and the motor shaft is coupled to the rear portion of the first base plate 210 The motor 220 is provided to protrude to the front part through the first and second base plates 210 and 230, and a rotating body connected to the motor shaft of the motor 220 to rotate in the front part of the base plate 110. That is, the rotating plate 240 of the disk shape, the moving rod 290 is connected to the rotating plate 240 as the first and second connecting rods 250 and 260 linearly moved from the front portion of the second base plate 230 and And a probe 293 coupled to and fixed to the moving rod 290 to ultrasonically scan (examine) the subject. All.

여기서, 제1 베이스플레이트(210)의 후면에 구비된 결합축(211)과, 제2 베이스플레이트(230)의 관통공(231)과 고정홈(232)(도 2에 도시된 실시예에서의 안내공(112)과 결합공(113)에 대응), 리니어 가이드레일(270) 및 슬라이더(280), 엔코더(291), 고정지그(292) 및 트랜스듀서(293)는 도 2에 도시된 실시예의 구성과 동일하므로 이의 설명은 생략하고, 회전판(240)과, 이에 연결되는 각 로드(250)(260)(290)에 대해서만 자세히 설명하기로 한다.Here, the coupling shaft 211 provided on the rear surface of the first base plate 210, the through hole 231 and the fixing groove 232 of the second base plate 230 (in the embodiment shown in FIG. Corresponding to the guide hole 112 and the coupling hole 113), the linear guide rail 270 and the slider 280, the encoder 291, the fixing jig 292 and the transducer 293 is shown in FIG. Since the configuration is the same as the example, a description thereof will be omitted, and only the rotating plate 240 and the rods 250, 260 and 290 connected thereto will be described in detail.

회전판(240)은 정원으로 이루어진 원판으로 구비되고, 그 전면 일측의 외주연부에는 제1 연결로드(250)와의 연결을 위한 연결축(241)이 돌출되게 구비된다. 이러한 연결축(241)은 베어링을 매개로 제1 연결로드(250)와 결합됨으로써 제1 연결로드(250)와 상대 회전이 가능한 상태로 연결될 수 있다.Rotating plate 240 is provided with a disc made of a garden, the outer periphery of one side of the front is provided with a connecting shaft 241 for the connection with the first connecting rod 250 is projected. The connection shaft 241 may be coupled to the first connection rod 250 in a state capable of relative rotation by being coupled with the first connection rod 250 through a bearing.

또한, 제1 연결로드(250)는 플랫(flat)한 바(bar)로 구비되고, 그 일측 단부에는 회전판(240)의 연결축(241)이 회전가능하게 결합되며, 타측 단부에는 다른 연결축(251)이 돌출되게 구비된다. 이 연결축(251) 역시도 베어링을 매개로 제2 연결로드(260)와 결합됨으로써 제2 연결로드(260)와 상대 회전이 가능한 상태로 연결되어 구비된다. 따라서, 회전판(240)에 연결된 제1 연결로드(250)의 일측 단부는 회전판(240)과 같이 회전 운동되고, 제2 연결로드(260)에 연결되어 구속된 제1 연결로드(250)의 타측 단부는 직선 왕복 운동을 하게 된다. 이때, 직선 왕복 이동되는 제1 연결로드(250)는 회전판(240)의 지름만큼 직선 이동된다.In addition, the first connecting rod 250 is provided with a flat bar (bar), one end of the connecting shaft 241 of the rotating plate 240 is rotatably coupled, the other end of the other connecting shaft 251 is provided to protrude. The connecting shaft 251 is also coupled to the second connecting rod 260 through a bearing to be connected to the second connecting rod 260 in a state capable of relative rotation. Therefore, one end of the first connecting rod 250 connected to the rotating plate 240 is rotated like the rotating plate 240, and the other side of the first connecting rod 250 connected to and restrained by the second connecting rod 260. The end is a linear reciprocating motion. At this time, the first connecting rod 250 which is linearly reciprocated is linearly moved by the diameter of the rotating plate 240.

제2 연결로드(260)는 사각형상의 플레이트로 구비되고, 그 중심부에는 제1 연결로드(250)의 연결축(251)이 베어링을 매개로 결합되는 연결공(261)이 구비된다. 이로써, 제2 연결로드(260)는 제1 연결로드(250)에 상대 회전이 가능한 상태로 연결되어 제1 연결로드(250)의 직선 이동시 제1 연결로드(250)와 같이 리니어 가이드레일(270)을 따라 직선 이동된다. 이때, 제2 연결로드(260)는 리니어 가이드레일(270)에 결합된 슬라이더(280)를 감싼 상태로 결합 고정되어 슬라이더(280)와 같이 일체로 이동된다.The second connection rod 260 is provided with a rectangular plate, and the center thereof is provided with a connection hole 261 in which the connection shaft 251 of the first connection rod 250 is coupled via a bearing. As a result, the second connecting rod 260 is connected to the first connecting rod 250 in a state capable of relative rotation so that the linear guide rail 270 like the first connecting rod 250 when the first connecting rod 250 is linearly moved. Is linearly moved along At this time, the second connection rod 260 is coupled and fixed in a state in which the slider 280 coupled to the linear guide rail 270 is integrally moved together with the slider 280.

또한, 이동로드(290)는 슬라이더(280)의 외측면에 결합 고정되어 슬라이더(280) 및 제2 연결로드(260)와 같이 리니어 가이드레일(270)을 따라 직선 이동되고, 직선 이동되는 이동로드(290)의 행정은 회전판(240)의 지름에 대응한 거리만큼 이동된다.In addition, the movable rod 290 is fixedly coupled to the outer surface of the slider 280 is moved linearly along the linear guide rail 270, such as the slider 280 and the second connecting rod 260, linear movement The stroke of 290 is moved by a distance corresponding to the diameter of the rotating plate 240.

따라서, 상기와 같이 회전판(240)의 지름에 해당하는 행정을 갖는 이동로드(290)는 직선 왕복 이동거리가 짧기 때문에, 회전판(240)의 고속 회전시에도 전술한 도 2에 도시된 실시예에 비해 상대적으로 진동이 작게 발생되므로 전술한 실시예에서의 카운터 밸런스(180)를 구비하지 않아도 프로브의 진동을 최소화할 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 카운터 밸런스를 사용하여 진동을 더욱 줄일 수 있도록 하는 실시예도 가능하다. Therefore, since the moving rod 290 having a stroke corresponding to the diameter of the rotating plate 240 as described above has a short linear reciprocating movement distance, the above-described embodiment shown in FIG. In comparison, since the vibration is relatively small, the vibration of the probe can be minimized even without the counter balance 180 in the above-described embodiment. However, in this embodiment, it is also possible to use the counter balance to further reduce the vibration.

도 12에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 고속 스캔장치의 도 2의 구동유닛을 사용하여 피검체를 스캔한 결과가 도시되어 있다. 이때, 도 2의 구동유닛을 사용하여 피검체를 스캔한 측정 결과가 표 1에 도시되어 있다. 표 1에는 선행기술문헌에 제시된 구성과 유사한 구성을 갖는 종래의 초음파 스캔장치(비교예)에 의하여 도 12의 경우와 동일한 피검체에 대한 측정결과를 함께 비교하여 나타냈다. 12 illustrates a result of scanning a subject by using the driving unit of FIG. 2 of the ultrasonic high speed scanning apparatus according to an embodiment of the present invention. At this time, the measurement result of scanning the subject using the drive unit of Figure 2 is shown in Table 1. Table 1 shows a comparison of the measurement results for the same subject as in the case of FIG. 12 by a conventional ultrasonic scanning apparatus (comparative example) having a configuration similar to that shown in the prior art document.

비교예Comparative example 도 2의 실시예2 embodiment 스캔 스텝 (um)Scan step (um) 100100 100100 B 스캔 개수 (개)B scan count () 400400 400400 소요시간 / 라인 (초)Duration / Line (sec) 1One 0.050.05 전체 소요 시간 (초)Total duration (seconds) 400400 2020

양자의 경우 동일한 피검체에 대하여 동일한 스캔 스텝 100um, 400개의 B 스캔을 적용 하였을 때, 종래의 초음파 스캔장치는 하나의 라인 당 1초가 소요되어 전체 400초가 소요되었다. 이에 대하여, 본 발명의 도 2에 도시된 실시예를 적요한 경우에는 하나의 라인 당 0.05초가 소요되어 전체 20초가 소요되었다. 즉, 본 발명의 도 2에 도시된 실시예를 적용한 경우에 도 12에 도시된 품질의 스캔 결과를 얻으면서도 비교예에 비하여 속도를 20배 향상시킬 수 있는 현저한 효과를 얻을 수 있다. In both cases, when the same scan step 100um and 400 B scans were applied to the same subject, the conventional ultrasonic scanning apparatus took 1 second per line and thus 400 seconds in total. On the other hand, when the embodiment shown in FIG. 2 of the present invention is important, it takes 0.05 seconds per line and 20 seconds in total. That is, when the embodiment shown in FIG. 2 of the present invention is applied, a remarkable effect of improving the speed by 20 times compared to the comparative example can be obtained while obtaining the scan result of the quality shown in FIG. 12.

한편, 초음파 스캔장치는 인쇄회로기판과 건축자재 등을 포함한 다양한 피검체의 단면을 비파괴적으로 스캔할 수 있다. 이때, 제품의 생산성을 고려할 때 그 스캔 속도가 매우 중요한 요소이다. 특히, 실제 현장에서 인쇄회로기판의 회로 불량을 검사하는데 시간이 너무 많이 걸려 전체 라인의 생산성이 크게 낮아지는 문제가 있었다. On the other hand, the ultrasonic scanning device can non-destructively scan the cross-section of the various subjects, including the printed circuit board and building materials. In this case, when considering the productivity of the product, the scan speed is a very important factor. In particular, it takes too much time to inspect the circuit failure of the printed circuit board in the actual site, there was a problem that the productivity of the entire line is significantly reduced.

하지만, 표 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 구동유닛을 사용하는 경우 비교예에 비하여 현저하게 빠른 속도로 도 12와 같이 피검체를 스캔하였다. However, as shown in Table 1, when using the drive unit of Figure 2 according to an embodiment of the present invention, the subject was scanned as shown in Figure 12 at a significantly faster speed than the comparative example.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다. Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and should be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious that modifications and improvements are possible. Simple modifications and variations of the present invention are all within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.

10 : 본체 11 : 지지프레임
20 : 마운팅플레이트 100,200 : 구동유닛
110 : 베이스플레이트 111 : 결합축
112 : 안내공 113 : 결합공
120 : 모터 130 : 리니어 가이드레일
140 : 슬라이더 150 : 이동로드
151 : 연결공 152 : 엔코더
153 : 고정지그 154 : 프로브
160 : 연결로드 161 : 연결축
170 : 회전로드 171 : 회전중심공
172 : 연결공 173 : 장공
180 : 카운터 밸런스 181 : 결합홈
182 : 체결공 210 : 제 1 베이스플레이트
211 : 결합축 220 : 스텝모터
230 : 제 2 베이스플레이트 231 : 관통공
232 : 고정홈 240 : 회전로드
241 : 연결축 250 : 제1 연결로드
251 : 연결축 260 : 제2 연결로드
261 : 연결공 270 : 리니어 가이드레일
280 : 슬라이더 290 : 이동로드
291 : 엔코더 292 : 고정지그
293 : 트랜스듀서10: main body 11: support frame
20: mounting plate 100,200: drive unit
110: base plate 111: coupling shaft
112: guide hole 113: combined hole
120: motor 130: linear guide rail
140: Slider 150: Move Rod
151: connecting hole 152: encoder
153: fixing jig 154: probe
160: connecting rod 161: connecting shaft
170: rotation rod 171: rotation center hole
172: Connecter 173: Janitor
180: counter balance 181: coupling groove
182: fastening hole 210: the first base plate
211: coupling shaft 220: step motor
230: second base plate 231: through hole
232: fixing groove 240: rotating rod
241: connecting shaft 250: first connecting rod
251: connecting shaft 260: second connecting rod
261: connecting hole 270: linear guide rail
280: slider 290: moving rod
291: encoder 292: fixed jig
293: transducer

Claims

A main body in which the subject is stored;
A mounting plate mounted to the main body to linearly move in one direction;
And a driving unit mounted to the mounting plate to linearly move the probe in a direction orthogonal to the direction of movement of the mounting plate.
The drive unit, the motor is fixed to the mounting plate; A rotating body connected to the motor to rotate in rotation with respect to the mounting plate; A moving rod connected to the rotating body by a connecting rod to move linearly with respect to a mounting plate; And a probe fixed to the moving rod.
The rotating body is provided with a bar-shaped rotating rod, the rotating rod is connected to the connection rod on one side thereof, the counter balance is coupled to the other side,
The rotating rod to which the counter balance is coupled is provided with a long hole, so that the high speed scanning apparatus for adjusting the position of the counter balance in the longitudinal direction of the rotating rod.

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The method according to claim 1,
The position (b below) adjustment of the counter balance coupled to the rotating rod is determined by the following equation,
cmr = Bb
Where c is the correction factor,
m is the mass of the movable rod and the components (encoder, probe and various plates for fixing them) linearly moving together with the movable rod,
r is the distance from the center of rotation of the rotation rod to the center of the connection hole to which the connection rod is connected,
B is the mass of the counterbalance,
b is an ultrasonic high speed scanning device which is a distance from the center of rotation of the rotating rod to the center of mass of the counter balance.

The method according to claim 1,
The mounting plate is provided with a linear guide in a direction orthogonal to the moving direction of the mounting plate,
And a moving rod coupled to the linear guide to linearly move along the linear guide.

The method according to claim 1,
At least two probes are provided at the end of the subject side of the moving rod;
And a plurality of the probes arranged in a row spaced apart from each other by a predetermined interval in a direction parallel or perpendicular to a moving direction of the moving rod.

The method according to claim 6,
A fixing jig for fixing the probes to the moving rod; And
Ultrasonic high speed scanning apparatus is provided on the lower portion of the probe further comprises a support member for connecting and supporting the probes.

The method according to claim 7,
Ultrasonic high speed scanning device of which both end portions of the support member in the moving direction in which the moving rod is translated.

The method according to claim 1,
A fixing jig for fixing the probe to the moving rod; And
Ultrasonic high-speed scanning device is installed in the lower portion of the probe further comprises a support member that is a streamlined both ends of the movement direction in which the moving rod is translated.

The method according to claim 1,
The rotating body is provided with a disk-shaped rotating plate,
Ultrasonic high speed scanning device is connected to the outer peripheral portion of the rotating plate in a state in which the connecting rod is eccentric.

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