KR102157337B1 - 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치 - Google Patents

비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 형태는 제1송신 각도와 제2송신 각도로서 제1초음파와 제2초음파를 피검사체로 각각 송신하는 송신단과, 설정된 수신 각도로서 반사파를 수신하여 수신되는 반사파를 검사 모니터링기로 제공하며 설정된 고해상도를 가지는 고해상 이미지의 촬영 명령이 검사 모니터링기로부터 있는 경우 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 검사 모니터링기로 제공하는 수신단을 포함하는 초음파/화상 구동기; 및 수신 각도별로 상기 수신단으로부터 제공받는 반사파의 종류에 따라서 피검사체의 손상 여부를 판정하여 표시하며, 판결 결과 피검사체의 손상으로 판정되는 경우에 손상 판정된 수신 각도 상태에서의 촬영 명령을 상기 수신단으로 전송하며, 촬영 명령에 따라 상기 수신단으로부터 제공받는 손상부위 이미지를 표시하는 검사 모니터링기;를 포함할 수 있다.

Description

비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치{Apparatus for auto examination using ultrasonics wave and image}
본 발명은 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치로서, 피검사체의 손상 여부를 검출하는 초음파 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 교량, 대형시설물, 지하 매설물 등의 기간산업 시설물들은 사회가 발전하면서 사회 구성원들의 다양한 요구에 부응하기 위하여 점점 대형화 및 첨단화되고 있다. 이에 따라 여러 가지 신기술, 신공법, 신소재 등이 도입되고 있으며 이러한 새로운 기술을 도입하기 위한 선결 조건인 안전성 등의 검증에 대한 필요성이 요구되고 있다. 지금까지는 구조물의 안전진단을 위하여 직접 인력의 투입이 요구되는 검사자의 육안검사가 보편적으로 이용되지만, 인건비가 점점 늘어나고 있고 검사에 필요한 시간 역시 적지 않아 안전진단을 위한 비용이 소요된다. 이에 검사자의 육안에 의한 비파괴 검사가 아니라 초음파 탐지를 통한 비파괴 검사가 이루어지고 있다.
또한, 구조물 안전 검사가 아니라 품질 검사에도 비파괴 검사가 이루어지고 있다. 즉, 자동차 금속 복합재와 같은 금속 판재, 파이프 등과 같은 금속관의 경우에도, 품질 검사를 위하여 초음파 탐지를 통한 비파괴 검사가 이루어지고 있다.
비접촉식 초음파 검사 장치는 일반적으로 초음파를 발생시키는 송신단과, 피검사체의 내부 결함으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하는 수신단을 구비하여, 수신단에 의하여 수신되는 반사파의 종류에 따라서 피검사체의 손상 여부를 파악한다.
그런데 수신단에 수신되는 반사파의 세기가 최대로 되도록 송신단의 송신 각도와 수신단의 수신 각도를 조절하여야 하는데, 이러한 송신 각도와 수신 각도의 조절이 검사자에 의한 수작업으로 이루어져 비효율적인 문제가 있다. 나아가 수작업으로 이루어지는 송신 각도와 수신 각도로 인하여, 동일한 피검사체라 하더라도 정확한 검사 판정이 이루어지기 어려운 문제가 있다.
이에 본 출원인은 한국등록특허 10-1844926(선행특허)을 통하여, 최대 수신 감도를 가질 수 있도록 하는 송신 각도와 수신 각도로서 피검사체의 초음파 검사가 이루어지도록 하는 비접촉식 초음파 자동 검사 장치를 제안하였다. 즉, 선행 특허의 경우, 송신각 및 수신각을 각각 개별 제어할 수 있는 조절체를 구비하여 최대 수신 감도를 가질 수 있도록 하였다.
그런데 기존의 한국등록특허 10-1844926를 포함한 모든 기존의 비접촉식 초음파 검사 장치의 경우, 피검사체로부터 수신되는 반사파의 종류에 따라서 피검사체의 손상 여부를 파악할 뿐이지, 피검사체의 손상 형태를 정확하게 파악하기 어려운 문제가 있다. 특히 피검사체에서 미세한 균열틈이 있는 경우, 기존의 초음파 검사 장치는 피검사체의 손상된 지점만 파악할 수 있을 뿐이지, 파악된 손상 지점의 근처 영역까지 손상 여부를 알 수 없어 균열틈의 폭, 균열틈의 길이, 균열틈의 형상 등을 정확하게 파악할 수 없는 문제가 있다.
또한 기존의 초음파 검사 장치는 초음파 검사 시에 발견된 손상 부위에 별도로 손상 위치를 식별할 수 있는 마크를 별도로 하지 않기 때문에, 피검사체의 초음파 검사가 완료된 후 피검사체의 정확한 손상 부위를 파악하기 어렵다.
한국등록특허 10-1844926
본 발명의 기술적 과제는 피검사체의 손상 형태를 정확하게 파악할 수 있는 수단을 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 초음파 및 화상 촬영에 의해 피검사체의 하자 부위를 피검사체의 표면에 직접 표시할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 제1송신 각도와 제2송신 각도로서 제1초음파와 제2초음파를 피검사체로 각각 송신하는 송신단과, 설정된 수신 각도로서 반사파를 수신하여 수신되는 반사파를 검사 모니터링기로 제공하며 설정된 고해상도를 가지는 고해상 이미지의 촬영 명령이 검사 모니터링기로부터 있는 경우 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 검사 모니터링기로 제공하는 수신단을 포함하는 초음파/화상 구동기; 및 수신 각도별로 상기 수신단으로부터 제공받는 반사파의 종류에 따라서 피검사체의 손상 여부를 판정하여 표시하며, 판결 결과 피검사체의 손상으로 판정되는 경우에 손상 판정된 수신 각도 상태에서의 촬영 명령을 상기 수신단으로 전송하며, 촬영 명령에 따라 상기 수신단으로부터 제공받는 손상부위 이미지를 표시하는 검사 모니터링기;를 포함할 수 있다.
제1초음파를 피검사체로 각각 송신할 때의 제1송신 각도와, 제2초음파를 피검사체로 송신할 때의 제2송신 각도와, 피검사체로부터 반사파를 수신할 때의 수신 각도는, 검사 모니터링기로부터 각각 제공받음을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신단은, 수신단 하우징; 상기 수신단 하우징의 상면에 마련되어, 상기 검사 모니터링기로부터 제공되는 수신 각도로서 반사파를 수신하는 반사파 수신센서; 및 상기 수신단 하우징의 상면에 마련되어, 손상 판정된 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 생성하여 검사 모니터링기로 제공하는 카메라;를 포함할 수 있다.
상기 검사 모니터링기가 손상부위 이미지를 표시하는 것은, 상기 수신단으로부터 제공받는 손상부위 이미지에서 손상부위 형상을 추출하며, 추출한 손상부위 형상을 피검사체의 전체 이미지상에 표시한 손상부위 지도로서 출력함을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신단은, 열흔적을 남길 수 있는 열에너지를 가지는 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사기;를 포함하며, 상기 검사 모니터링기는, 손상 판정된 수신 각도의 지점에 열흔적을 남기도록 상기 레이저빔 조사기를 제어할 수 있다.
상기 수신단은, 레이저빔 조사기의 조사 방향을 조절하는 조사 방향 조절체;를 포함하며, 상기 검사 모니터링기는, 추출한 손상부위 형상과 매칭되도록 피검사체에 열흔적을 남기도록 상기 조사 방향 조절체를 제어하여 레이저빔을 조사할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 초음파를 이용하여 손상 여부를 1차 판별한 후, 손상 판정되면 손상된 부위를 고해상도로 촬영하여 정확한 손상 위치를 2차 판별할 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 초음파 및 화상 촬영에 의해 피검사체의 하자 부위를 피검사체의 표면에 열흔적을 남겨 직접 표시함으로써, 다른 작업자에 의한 피검사체의 유지 보수시에 하자 부위를 정확하게 파악할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 송수신기의 정면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기에서의 초음파 송수신 방향의 예시 그림.
도 7은 피검사체의 손상 유무에 따른 주파수 응답 특성을 나타낸 그림.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 검사 모니터링기의 구성 블록도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 손상부위 이미지가 표시된 검사 모니터링기의 표시 화면 그림.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 피검사체의 하자 부위 표면에 형성되는 열흔적의 모습을 도시한 그림.
이하, 본 발명의 장점 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, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 송수신기의 정면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파/화상 구동기에서의 초음파 송수신 방향의 예시 그림이며, 도 7은 피검사체의 손상 유무에 따른 주파수 응답 특성을 나타낸 그림이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 검사 모니터링기의 구성 블록도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 손상부위 이미지가 표시된 검사 모니터링기의 표시 화면 그림이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 피검사체의 하자 부위 표면에 형성되는 열흔적의 모습을 도시한 그림이다.
본 발명의 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이 초음파/화상 구동기(100)와 검사 모니터링기(200)를 포함할 수 있다.
초음파/화상 구동기(100)는, 제1송신 각도와 제2송신 각도로서 제1초음파와 제2초음파를 피검사체로 각각 송신하고, 이를 수신하여 검사 모니터링기(200)로 제공하며, 아울러 고해상 이미지의 촬영 명령이 검사 모니터링기(200)로부터 있는 경우, 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 검사 모니터링기(200)로 제공한다.
이를 위해 초음파/화상 구동기(100)는, 도 2에 도시한 바와 같이 유무선 통신부(140), 송신단(110,120), 및 수신단(130)을 포함할 수 있다.
유무선 통신부(140)는, 검사 모니터링기(200)와 유선 통신 또는 무선 통신을 처리하는 모듈이다. 초음파/화상 구동기(100)와 검사 모니터링기(200)간에 유선 통신 또는 무선 통신을 제공한다. 유선 통신은, 이더넷(Ethernet), USB(Universal Serial Bus), 직렬통신(serial communication) 및 병렬 통신(parallel communication)과 같은 유선 통신 방식이 사용될 수 있으며, 무선 통신은, 적외선 통신(Infrared Radiation), 블루투스(Bluetooth), F(Radio Frequency) 및 무선 랜(Wireless LAN)과 같은 무선 통신 방식이 사용될 수 있다.
송신단(110,120)은, 제1송신 각도의 제1초음파를 피검사체로 송신하는 제1송신단(110)과, 제2송신 각도의 제2초음파를 피검사체로 송신하는 제2송신단(120)을 구비한다.
제1송신단(110)은, 검사 모니터링기(200)로부터 제공되는 제1송신 각도를 가지는 제1초음파를 송신하는 제1초음파 센서(1102), 제1초음파 센서(1102)가 안착되는 제1송신 하우징(1101)을 구비한다. 따라서 제1송신 하우징(1101)의 개방된 상면을 통하여 제1초음파 센서(1102)에서 방사되는 제1초음파가 외부로 송신될 수 있다.
또한 제1송신 각도로서 제1초음파를 송신하도록 제1송신 하우징(1101)의 기울기를 조절하는 제1송신각 조절체(111)를 구비한다. 이를 위하여 제1송신각 조절체(111)는, 제1모터(미도시)와 제1샤프트축(1111)을 구비한다. 제1모터(미도시)에 연결된 제1샤프트축(1111)이 제1송신 하우징(1101)을 관통하여 연결되어 있다. 따라서 제1샤프트축(1111)의 회전에 의하여 제1송신 하우징(1101)이 제1샤프트축(1111)을 중심축으로 하여 회전하여 기울어지게 되어, 결과적으로 제1송신 하우징(1101)의 상면을 향해 방사되는 제1초음파의 송신 각도인 제1송신 각도가 조절될 수 있다. 참고로 제1송신 하우징(1101)이 회전하여 기울어진 제1송신 각도는 제1각도 분침(1112)을 통해 외부에 표시될 수 있다.
제2송신단(120)은, 검사 모니터링기(200)로부터 제공되는 제2송신 각도를 가지는 제2초음파를 송신하는 제2초음파 센서(1202), 제2초음파 센서(1202)가 안착되는 제2송신 하우징(1201)을 구비한다. 따라서 제2송신 하우징(1201)의 개방된 상면을 통하여 제2초음파 센서(1202)에서 방사되는 제2초음파가 외부로 송신될 수 있다.
또한 제2송신 각도로서 제2초음파를 송신하도록 제2송신 하우징(1201)의 기울기를 조절하는 제2송신각 조절체(121)를 구비한다. 이를 위하여 제2송신각 조절체(121)는, 제2모터(미도시)와 제2샤프트축(1211)을 구비한다. 제2모터(미도시)에 연결된 제2샤프트축(1211)이 제2송신 하우징(1201)을 관통하여 연결되어 있다. 따라서 제2샤프트축(1211)의 회전에 의하여 제2송신 하우징(1201)이 제2샤프트축(1211)을 중심축으로 하여 회전하여 기울어지게 되어, 결과적으로 제2송신 하우징(1201)의 상면을 향해 방사되는 제2초음파의 송신 각도인 제2송신 각도가 조절될 수 있다. 참고로 제2송신 하우징(1201)이 회전하여 기울어진 제2송신 각도는 제2각도 분침(1112)을 통해 외부에 표시될 수 있다.
상기에서의 제1초음파가 송신되는 제1송신 각도와 제2초음파가 송신되는 제2송신 각도는 사용자가 설정할 수 있으며, 바람직하게는 검사 모니터링기(200)로부터 제공되는 제1송신 각도와 제2송신 각도로서 각각 설정되도록 한다.
수신단(130)은, 설정된 수신 각도로서 반사파를 수신하여 수신되는 반사파를 검사 모니터링기(200)로 제공하며 설정된 고해상도를 가지는 고해상 이미지의 촬영 명령이 검사 모니터링기(200)로부터 있는 경우 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 검사 모니터링기(200)로 제공하는 기능을 수행한다.
따라서 초음파를 이용하여 손상 여부를 1차 판별한 후, 손상 판정되면 손상된 부위를 고해상도로 촬영하여 정확한 손상 위치를 2차 판별할 수 있게 된다.
이를 위해 수신단(130)은, 수신단 하우징(1301)의 상면에 마련되어 검사 모니터링기(200)로부터 제공되는 수신 각도로서 반사파를 수신하는 반사파 수신 센서(1302)와, 반사파 수신 센서(1302)가 안착된 수신 하우징(1301)으로서 구현될 수 있다. 따라서 수신 하우징(1301)의 개방된 상면을 통하여 반사파를 수신할 수 있게 된다.
또한 검사 모니터링기(200)로부터 제공되는 수신 각도로서 반사파를 수신하도록 수신단(130)의 기울기를 조절하는 수신각 조절체(131)를 구비한다. 수신각 조절체(131)는, 검사 모니터링기(200)로부터 제공된 수신 각도로서 반사파를 수신하도록 수신 하우징(1301)의 기울기를 조절한다. 수신각 조절체(131)는, 제3모터(미도시)와 제3샤프트축(1311)을 구비한다. 제3모터(미도시)에 연결된 제3샤프트축(1311)이 수신 하우징(1301)을 관통하여 연결되어 있다. 따라서 제3샤프트축(1311)의 회전에 의하여 수신 하우징(1301)이 제3샤프트축(1311)을 중심축으로 하여 회전하여 기울어지게 되어, 결과적으로 수신 하우징(1301)의 상면을 향해 수신되는 반사파의 수신 각도가 조절될 수 있다. 참고로 수신 하우징(1301)이 회전하여 기울어진 수신 각도는 제3각도 분침(1312)을 통해 외부에 표시될 수 있다.
결국, 검사 모니터링기(200)로부터 제공되는 제1송신 각도, 제2송신 각도, 및 수신 각도에 따라서 제1송신각 조절체(111)의 제1송신 각도, 제2송신각 조절체(121)의 제2송신 각도, 및 수신각 조절체(131)의 수신 각도가 각각 조절될 수 있다. 따라서 도 6에 도시한 바와 같이 도시한 바와 같이 초음파의 다양한 송신 각도와, 반사파의 수신 각도로서 검사체의 비파괴 검사가 이루어질 수 있다.
검사 모니터링기(200)는, 반사파의 세기가 최대가 되도록 제1송신 각도, 제2송신 각도, 및 수신 각도를 결정하여 초음파/화상 구동기(100)로 제공한다. 초음파/화상 구동기(100)를 제어하여 초음파/화상 구동기(100)에서 수신되는 반사파의 세기가 최대가 되도록, 제1송신단(110)의 제1송신 각도, 제2송신단(120)의 제2송신 각도, 및 수신단(130)의 수신 각도 중에서 적어도 하나 이상의 방향을 결정하여 초음파/화상 구동기(100)로 제공한다.
그리고 검사 모니터링기(200)는, 초음파/화상 구동기(100)로 수신되는 반사파의 종류에 따라서 피검사체의 손상 여부를 판정하여 표시한다. 초음파를 이용하여 피검사체의 내부 혹은 표면에 존재하는 결함을 검사함에 있어서, 피검사체에 초음파를 전달하여 표면 또는 내부에 존재하는 결함부로부터 반사되는 초음파를 분석함으로써 피검사체 내부의 결함을 검출할 수 있게 된다. 즉, 초음파는 동일 매질(피검사체)에서는 직진하지만 다른 매질(결함)과 접하는 계면에서는 각 매질의 물리적 상태 및 성질(음향 임피던스)의 차이에 의하여 반사 또는 굴절하게 되므로, 초음파를 피검사체 내부로 전달하고, 이중 다시 반사되는 초음파의 반사파를 수신하여 결함 여부를 판단하게 된다.
여기서 피검사체에 반사되어 수신되는 초음파인 반사파는, 제1초음파의 반사파인 제1반사파, 제2초음파의 반사파인 제2반사파, 제1초음파 및 제2초음파로 인해 발생되는 고조파인 하모닉 반사파를 가질 수 있다. 하모닉 반사파의 경우 피검사체에 결함이 있을시에만 발생되는 고조파로서, 피검사체에 결함이 없을 시에는 하모닉 반사파가 발생되지 않는다.
손상으로 인해 피검사체에 발생한 비선형성을 감지하여 손상진단을 판정하기 위하여, 피검사체에 서로 다른 주파수의 초음파들을 조사하여 피검사체에서 감지한 변조 성분을 선형신호제거(linear response subtraction, 이하 "LRS"라 칭함)와 동기복조(Synchronous Demodulation, 이하 "SD"라 칭함) 및 제1 측파대 스펙트로그램(first sideband spectrogram, "FSS"라 칭함) 생성 기법에 의해 FSS를 생성하여 피검사체의 손상유무를 판별할 수 있다.
따라서 검사 모니터링기(200)는, 반사파에서 하모닉 신호가 검출되는 경우 피검사체 손상으로 판정하고, 반사파에서 하모닉 신호가 검출되지 않는 경우 피검사체 정상으로 판정한다. 예를 들어, 도 7(a)와 도 7(b)는 피검사체의 손상유무에 따른 주파수 특성을 도시한 것으로서, 도 7(a)를 참조하면, 피검사체에 피로손상(fatigue damage)이 없을 경우에는 피검사체에 초음파를 조사하면 주파수 응답은 두 초음파 주파수의 신호만이 계측된다. 그러나 도 7(b)와 같이, 피검사체에 피로손상이 있을 경우, 손상영역은 국부적으로 비선형성을 가지게 되어 초음파가 해당 손상영역을 통과할 때 초음파 주파수 성분의 하모닉(harmonics;고조파)이 발생한다. 본 발명은 서로 다른 주파수의 두 초음파를 피검사체를 향해 송신하고, 손상영역으로부터 발생되는 초음파 반사파 이외에, 주파수 변환에 따라 일차 변조(modulation) 성분들이 결합되어 생성되는 2차 변조 성분인 하모닉 반사파의 발생이 검출되면, 피검사체에 결함이 있음으로 판정한다. 참고로, 이와 같이 두 개의 초음파를 송신하여 하모닉 반사파의 존재 여부로서 피검사체의 결함 여부를 판정하는 것은 기존의 한국등록특허 10-1414520에 자세히 기술되어 있다.
따라서 검사 모니터링기(200)는, 초음파를 이용하여 피검사체의 결함 여부를 판정함에 있어서, 반사파의 수신 세기(감도)가 최대가 되도록 자동으로 초음파 송신 각도와 반사파 수신 각도가 결정되도록 할 수 있다.
검사 모니터링기(200)에 대하여 상술하면, 검사 모니터링기(200)는, 도 8에 도시한 바와 같이 송수신 각도 설정부(210), 반사파 세기 파악부(220), 디스플레이 패널(230), 및 판정부(250)를 포함할 수 있다. 이밖에 화상 처리부(240)를 더 포함할 수 있다.
송수신 각도 설정부(210)는, 피검사체에 결함으로 인해 하모닉 반사파가 검출되는 경우에는, 하모닉 반사파의 세기가 최대가 되도록 하는 제1송신단(110)의 제1송신 각도, 제2송신단(120)의 제2송신 각도, 및 수신단(130)의 수신 각도를 결정하여 초음파/화상 구동기(100)로 제공한다.
반면에 피검사체에 결함이 없어서 하모닉 반사파가 검출되지 않는 경우에는, 제1반사파 세기 또는 제2반사파 세기가 최대가 되도록 하는 제1송신단(110)의 제1송신 각도, 제2송신단(120)의 제2송신 각도, 및 수신단(130)의 수신 각도를 결정하여 초음파/화상 구동기(100)로 제공한다. 즉, 하모닉 반사파가 검출되지 않는 경우에는, 제1반사파 세기가 최대가 되도록 하는 제1송신단(110)의 제1송신 각도, 제2송신단(120)의 제2송신 각도, 및 수신단(130)의 수신 각도를 결정하거나, 또는 제2반사파 세기가 최대가 되도록 하는 제1송신단(110)의 제1송신 각도, 제2송신단(120)의 제2송신 각도, 및 수신단(130)의 수신 각도를 결정하여 초음파/화상 구동기(100)로 제공한다.
반사파 세기 파악부(220)는, 초음파/화상 구동기(100)로부터 제1반사파, 제2반사파, 하모닉 반사파를 수신하여, 제1반사파 세기, 제2반사파 세기, 및 하모닉 반사파 세기를 파악한다. 만약, 피검사체에 결함이 없는 경우 제1반사파와 제2반사파만 수신되고, 하모닉 반사파는 수신되지 않기 때문에 하모닉 반사파 세기는 파악될 수 없으며, 피검사체에 결함이 있는 경우 제1반사파, 제2반사파 이외에도 하모닉 반사파가 수신되기 때문에 하모닉 반사파 세기가 파악될 수 있다.
디스플레이 패널(230)은, 제1반사파 세기, 제2반사파 세기, 및 하모닉 반사파 세기를 표시하며, 피검사체의 검사 결과를 표시할 수 있다. 이러한 디스플레이 패널(230)은 LCD, LED 등의 표시 패널로 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 입력과 출력을 모두 처리할 수 있는 터치스크린패널로도 구현 가능하다.
판정부(250)는, 반사파에서 하모닉 신호가 검출되는 경우 피검사체 손상으로 판정하고, 반사파에서 하모닉 신호가 검출되지 않는 경우 피검사체 정상으로 판정하여 디스플레이 패널(230)에 표시한다. 따라서 검사자는 초음파 송수신만을 통하여 피검사체의 손상을 손쉽게 파악할 수 있다. 특히 초음파 송신 각도와 반사파 수신 각도를 자동으로 결정하여 반사파의 세기를 최대로 하여 수신하기 때문에, 피검사체의 손상 여부를 정확하게 판정할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치는, 피검사체의 손상 여부를 판정하여 표시하는 것에 그치지 않고, 판결 결과 피검사체의 손상으로 판정되는 경우에 손상부위 이미지를 사용자에게 제공하도록 한다.
기존의 초음파 검사 장치의 경우 피검사체로부터 수신되는 반사파의 종류에 따라서 피검사체의 손상 여부를 파악할 뿐이지, 피검사체의 손상 형태를 정확하게 파악하기 어렵다. 특히 피검사체에서 미세한 균열틈이 있는 경우, 기존의 초음파 검사 장치는 피검사체의 손상된 지점만 파악할 수 있을 뿐이지, 파악된 손상 지점의 근처 영역까지 손상 여부를 알 수 없어 균열틈의 폭, 균열틈의 길이, 균열틈의 형상 등을 정확하게 파악할 수 없었다.
이에 본 발명의 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치는, 피검사체의 손상으로 판정된 부위를 촬영하여 검사 모니터링기(200)에 제공하는 카메라(1303)를 추가로 더 구비한다.
카메라(1303)는, 수신단 하우징(1301)의 상면에 마련되어, 손상 판정된 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 생성하여 검사 모니터링기(200)로 제공한다.
나아가 검사 모니터링기(200)의 화상 처리부(240)는, 피검사체의 손상 여부를 판정하여 표시하는 것에 그치지 않고, 판결 결과 피검사체의 손상으로 판정되는 경우에 손상 판정된 수신 각도 상태에서의 촬영 명령을 수신단(130)으로 전송하며, 촬영 명령에 따라 수신단(130)으로부터 제공받는 손상부위 이미지를 표시하도록 한다.
즉, 수신단(130)의 카메라(1303)로부터 제공된 손상부위 이미지에서 손상부위 형상을 추출하며, 추출한 손상부위 형상을 도 9에 도시한 바와 같이, 피검사체의 전체 이미지상에 표시한 손상부위 지도로서 출력한다. 따라서 검사자는 검사 모니터링기(200)에 표시되는 손상부위 지도를 통하여 균열틈의 폭, 균열틈의 길이, 균열틈의 형상 등을 정확하게 파악할 수 있게 된다.
한편, 기존의 초음파 검사 장치는 초음파 검사 시에 발견된 손상 부위에 별도로 손상 위치를 식별할 수 있는 마크를 별도로 하지 않기 때문에, 피검사체의 초음파 검사가 완료된 후 피검사체의 정확한 손상 부위를 파악하기 어려운 문제가 있었다.
이에 본 발명은, 열흔적을 남길 수 있는 열에너지를 가지는 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사기(1304)를 도 2에 도시한 바와 같이 초음파/화상 구동기(100)의 수신단(130)에 추가로 더 구비하도록 한다. 여기서 레이저빔은 열에너지의 빔을 방출하는 조사 모듈로서, 레이저빔의 뜨거운 열기로 인하여 피검사체의 표면에 열흔적 라인(예컨대, 용접 라인같은 흔적)을 남길 수 있다.
검사 모니터링기(200)는, 손상 판정된 수신 각도의 지점에 열흔적을 남기도록 레이저빔 조사기(1304)를 제어한다.
나아가, 초음파/화상 구동기(100)의 수신단(130)은, 레이저빔 조사기(1304)의 조사 방향을 조절하는 조사 방향 조절체를 추가로 더 구비할 수 있다. 검사 모니터링기(200)는, 추출한 손상부위 형상과 매칭되도록 피검사체에 열흔적을 남기도록 조사 방향 조절체를 제어하여 레이저빔을 조사하게 된다.
따라서 초음파/화상 검사가 끝나더라도 도 10에 도시한 바와 같이 하자의 형상이 피검사체의 표면에 열흔적으로 그대로 남게 되어, 검사자는, 초음파/화상 검사가 끝나더라도 피검사체의 열흔적을 통해 피검사체의 하자 형상(예컨대, 미세틈의 궤적, 미세틈의 길이 길이, 미세틈의 형상 등)을 손쉽게 파악할 수 있게 된다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
100:초음파/화상 구동기 110:제1송신단
120:제2송신단 130:수신단
200:검사 모니터링기
1303:카메라 1304:레이저빔 조사기

Claims (5)

  1. 제1송신 각도와 제2송신 각도로서 제1초음파와 제2초음파를 피검사체로 각각 송신하는 송신단과, 설정된 수신 각도로서 반사파를 수신하여 수신되는 반사파를 검사 모니터링기로 제공하며 설정된 고해상도를 가지는 고해상 이미지의 촬영 명령이 검사 모니터링기로부터 있는 경우 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 검사 모니터링기로 제공하는 수신단을 포함하는 초음파/화상 구동기; 및
    수신 각도별로 상기 수신단으로부터 제공받는 반사파의 종류에 따라서 피검사체의 손상 여부를 판정하여 표시하며, 판결 결과 피검사체의 손상으로 판정되는 경우에 손상 판정된 수신 각도 상태에서의 촬영 명령을 상기 수신단으로 전송하며, 촬영 명령에 따라 상기 수신단으로부터 제공받는 손상부위 이미지를 표시하는 검사 모니터링기;를 포함하며,
    상기 수신단은,
    수신단 하우징;
    상기 수신단 하우징의 상면에 마련되어, 상기 검사 모니터링기로부터 제공되는 수신 각도로서 반사파를 수신하는 반사파 수신센서;
    상기 수신단 하우징의 상면에 마련되어, 손상 판정된 수신 각도와 동일한 방향으로 촬영한 손상부위 이미지를 생성하여 검사 모니터링기로 제공하는 카메라;
    열흔적을 남길 수 있는 열에너지를 가지는 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사기; 및
    레이저빔 조사기의 조사 방향을 조절하는 조사 방향 조절체;를 포함하며,
    상기 검사 모니터링기는 손상 판정된 수신 각도의 지점에 열흔적을 남기도록 상기 레이저빔 조사기를 제어하며,
    상기 검사 모니터링기는 추출한 손상부위 형상과 매칭되도록 피검사체에 열흔적을 남기도록 상기 조사 방향 조절체를 제어하여 레이저빔을 조사하는 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1초음파를 피검사체로 각각 송신할 때의 제1송신 각도와, 제2초음파를 피검사체로 송신할 때의 제2송신 각도와, 피검사체로부터 반사파를 수신할 때의 수신 각도는, 검사 모니터링기로부터 각각 제공받음을 특징으로 하는 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 검사 모니터링기가 손상부위 이미지를 표시하는 것은,
    상기 수신단으로부터 제공받는 손상부위 이미지에서 손상부위 형상을 추출하며, 추출한 손상부위 형상을 피검사체의 전체 이미지상에 표시한 손상부위 지도로서 출력함을 특징으로 하는 비접촉식 초음파/화상 자동 검사 장치.



  5. 삭제
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