KR102186885B1 - Lipss 구조 금속의 건전성 평가방법 - Google Patents

Lipss 구조 금속의 건전성 평가방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 검출 대상인 LIPSS 구조 금속에 조사광을 조사하는 광 조사 단계; 상기 LIPSS 구조 금속에서 반사되는 색상광들을 수광하여 상기 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 생성하는 데이터 생성단계; 및 상기 검출 대상인LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 설정된 범위 외의 색상좌표 데이터에 대응하는LIPSS 구조 금속상의 위치를 결함부위로 검출하는 결함 검출단계; 를 포함하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법에 관한 것이다.

Description

LIPSS 구조 금속의 건전성 평가방법{Evaluation method of the integrity of LIPSS structure metal}
본 발명은 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법에 관한 것이다. 구체적으로, 레이저로 가공된 금형의 LIPSS구조 또는 LIPSS구조가 임프린팅 제품의 고장을 분석하는 방법에 관한 것이다.
최근 소비자들의 건축 내외장재, 가전 외장재, 자동차 내외장재 등으로 사용되는 강판의 표면에 대한 심미성의 충족에 대한 요구가 매우 높아졌다. 이에 따라, 소비자들의 기호를 충족하기 위하여 다양한 색상이 구현된 금속 판재들이 공급되고 있다.
종래기술의 금속 표면 색상 구현 방법인 도장기술 또는 코팅 기술은 휘발성 유기화합물이나 도금을 위한 전해용액을 사용하기 때문에, 휘발성 물질, 도금용 금속 또는 화학약품 등의 환경유해 물질이 대량 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 금속의 색상 구현 시 마다, 도장 또는 코팅 물질을 조합하여 사용하게 되므로, 색상 구현의 재현성이 떨어지게 되어, 일정 기간 동안 동일한 도장 또는 코팅 물질을 이용하여 색상이 구현된 금속 판재를 제작한 후에는, 다시 금속 판재의 표면에 동일한 색상을 구현하는 것이 불가능한 문제점을 가진다.
따라서 금속 판재의 표면의 색상 구현의 재현성을 높이기 위하여 LIPSS(Laser Induced Periodic Surface Structure)구조 금속에 대한 연구가 진행되고 있다.
종래의 금속표면의 건전성 평가는 금형과 제품을 가공하거나 파괴하여 미세구조, 표면 거칠기를 검사하는 방법이 수행되어, 건전성을 평가하는 시간과 제품의 손상이 동반되는 한계가 있었다.
이에 따라, 제품의 형상이나 치수에 변화를 주지 않으며 피검사체를 파괴하지 않고 이상의 유무나 크기, 분포상태 등을 조사하는 검사방법인 비파괴 검사방법이 제안되었고, 종래의 금속표면의 건전성 평가를 위한 비파괴 검사방법은 방사선투과검사(RT: Radiographic Testing), 자분탐상검사(MT: Magnetic Particle Testing), 침투탐상검사(PT: Liquid Penetrant Testing), 초음파탐상검사(UT: Ultrasonic Testing), 와류탐상검사(ET: Eddy Current Testing), 누설검사(LT: Leak Testing)등으로 분류된다.
그러나, 상기 비파괴 검사방법들은 각각의 장·단점들이 있어 검사대상들의 특성에 따라 검사방법을 선정해야 하고 필요에 따라서는 둘 이상의 방법을 병용해야 하는 등 비파괴 검사방법을 수행하는 것이 복잡하다는 문제점이 있다.
따라서, 간단한 방법으로 수행하여 금속표면의 건전성을 평가할 수 있는 비파괴 검사방법이 요구된다.
본 발명의 일 과제는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표를 이용한 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 과제는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표를 이용한 LIPSS구조 금속의 잔류수명 예측방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계; 상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계; 및 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 색상좌표 데이터의 차이가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 위치를 결함부위로 검출하는 결함 검출단계; 를 포함하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 데이터 생성단계의 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 결함 검출단계의 상기 피검사체 및 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터의 차이는 CIE LAB 색 공간의 dE값으로 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 LIPSS 구조 금속은 철계 금속 또는 비철계 금속일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 철계 금속은 Fe 또는 Fe 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 비철계 금속은 Cu, Zn, Au, Ag, Al, Ti, W, Ni, Mo, Co, Mg 또는 이들의 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 양태는 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계; 상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계; 및 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 피검사체의 수명을 판단하는 수명 예측단계; 를 포함하는 LIPSS 구조 금속의 잔류수명 예측방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 데이터 생성단계의 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 수명 예측 단계의 상기 피검사체 및 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터의 차이는 CIE LAB 색 공간의 dE값으로 도출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 LIPSS 구조 금속은 철계 금속 또는 비철계 금속일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 철계 금속은 Fe 또는 Fe 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 비철계 금속은 Cu, Zn, Au, Ag, Al, Ti, W, Ni, Mo, Co, Mg 또는 이들의 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 양태는 피검사체인 LIPSS 구조 금속에 광원을 조사하는 광조사부; 상기 피검사체에서 반사되는 색상광들을 수광하는 수광부; 상기 수광부에서 검출된 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터생성부; 정상상태인 LIPSS 구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터가 저장된 데이터 베이스부; 및 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 색상좌표 데이터의 차이가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 위치를 결함부위로 검출하는 판단부; 를 포함하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표일 수 있다.
본 발명은 다각도 분광광도계를 이용하여 LIPSS구조 금속의 표면에 복수의 각도로 광원을 조사하여, 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하고, 상기 색상광을 LIPSS구조 금속의 CIE LAB 색 공간의 색상좌표로 정량화하는 공정으로, LIPSS구조 금속의 건전성 및 잔류수명을 판단할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명의 건전성 평가방법 또는 잔류수명 예측방법을 적용하는 경우, LIPSS구조 금속의 금형 또는 제품의 손상이 없고, 광원을 조사하고 데이터를 수득하는 간단한 공정만으로, 짧은 시간 내에 LIPSS구조 금속의 결함의 유무 및 위치; 또는 잔류수명을 예측할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 피검사체인 LIPSS구조 금속의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 LIPSS구조 금속의 건전성 판단장치의 기능 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 LIPSS구조 금속의 잔류수명 예측방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한, CIE LAB 색 공간의 모식도(a); 측정된 정상상태 LIPSS구조 금속의 흡광도그래프(b) 및 CIE LAB 색 공간의 색좌표값(c); 피검사체와 정상상태 LIPSS구조 금속의 색좌표값의 차이(d)의 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 건전성 평가방법에 의한 평가 결과 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 피검사체인 LIPSS구조 금속(10)의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 상기 LIPSS구조 금속(10)은 모재금속(12) 및 나노패턴(11)을 포함한다. 본 명세서에서, LIPSS구조란, 레이저 유도 주기적 표면 구조(LIPSS, Laser induced periodic surface structure)를 의미하며, 예를 들면, 레이저를 상기 모재금속(12)의 표면에 조사하면, 상기 모재금속(12)표면에 나노패턴(11)이 생성될 수 있다.
본 명세서에서, LIPSS구조 금속(10)이란, 상기 나노패턴(11)이 형성된 상기 모재금속(12)을 의미하고, 예를 들면, 레이저로 가공된 금형의 LIPSS구조 또는 LIPSS구조가 임프린팅 제품을 모두 포함하는 개념이다.
예를 들면, 상기 LIPSS구조 금속(10)은 1kW 내지 3kW 파워를 가지는 펨토초 레이저를 이용하여 구현될 색상 그룹에 대응하는 패턴을 가지는 나노패턴(11)을 모재금속(12)의 표면에 형성할 수 있다. 이때, 상기 LIPSS구조 금속(10)은 비철계 금속 또는 철계 금속 중 어느 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 상기 비철계 금속은, Cu, Zn, Au, Ag, Al, Ti, W, Ni, Mo, Co, Mg 또는 이들의 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상기 철계 금속은, Fe 또는 Fe 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 LIPSS구조 금속(10)은 색상이 구현된 것 일 수 있고, 상기 나노패턴(11)에 의해 보는 각도에 따라 구현된 색상이 다를 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 LIPSS구조 금속의 건전성 판단장치의 기능 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 LIPSS구조 금속(10)의 건전성 판단장치는 광조사부(100), 수광부(200), 데이터생성부(300), 데이터베이스부(400) 및 판단부(500)를 포함한다.
상기 광조사부(100)는 상기 LIPSS구조 금속(10)에 광원을 조사하는 역할을 수행한다.
상기 LIPSS구조 금속(10)은 나노패턴(11)을 포함할 수 있고, 상기 나노패턴(11)에 의하여 보는 각도에 따라 구현된 색상이 다를 수 있다.
따라서, 광조사부(100)는 상이한 여러 각도에서 광원을 조사할 수 있는 장치, 예를 들면, 다각도 분광광도계를 포함할 수 있고, 예를 들면, 상기 다각도 분광광도계를 이용하여 상기 LIPSS구조 금속(10)에 각도를 다르게 하여 동일한 광원을 조사할 수 있다.
상기 광조사부(100)에서 조사되는 광원은 표준광원일 수 있다. 상기 표준광원이란, 물체의 색이 조명의 종류 및 세기에 따라 달라지므로 이를 표준화하기 위한 조명광원을 의미한다.
상기 광조사부(100)에서 조사되는 표준광원은, 예를 들면, 상관색온도 5000K인 D50, 상관색온도 5500K인 D55, 상관색온도 6000K인 D60 및 상관색온도 7500K인 D75 중 어느 하나, 예를 들면, 상관색온도 6500K인 D65일 수 있다.
다음으로, 수광부(200)는 상기 광조사부(100)에서 각도를 다르게 하여 조사된 동일한 광원에 의해 LIPSS구조 금속(10)에서 반사되는 각도 별 색상광들을 수광하도록 구성된다.
상기 수광부(200)는 상기 LIPSS구조 금속(10)에서 반사되는 각도 별 색상광들을 수광할 수 있는 장치를 포함하는 장치, 예를 들면, 다각도 분광광도계를 포함할 수 있다.
다음으로, 데이터생성부(300)는 상기 수광부(200)에서 수광된 색상광들을 이용하여, 상기 LIPSS구조 금속(10)의 각도 별 색상좌표 데이터를 생성하도록 구성된다.
상기 데이터생성부(300)에서 생성하는 상기 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표일 수 있다.
상기 CIE LAB 색 공간은 국제조명위원회에서 규정한 색상 값으로, 사람의 눈이 감지할 수 있는 색 차이와 색 공간(color space)에서 수치로 표현한 색 차이를 거의 일치시킬 수 있는 색 공간을 의미한다.
이전까지 디지털컬러에 대한 표시를 인간의 눈에 red, green, blue에 각각 유사한 X, Y, Z의 색 공간으로 표시하여 왔으나, 이러한 색 공간에서는 인간이 느끼는 두 색간의 색 차이와 계산된 수치로 나타내는 색 차이가 색상에 따라서 많은 차이를 보이는 반면, CIE LAB 색 공간은 균일한 색 공간 좌표로서 눈과 매우 근사한 차이를 보여주므로, 현재 세계적으로 표준화 되어 있는 색 공간이다.
상기 CIE LAB 색 공간의 색상좌표는 L*, a*, b*로 표시한다.
L*은 명도를 의미하며 0 내지 100의 값을 가지고, 0에 가까울수록 어두워진다. 또한, a* 및 b*는 색조를 나타낸다. a*값은 붉은색과 녹색의 정도를 의미하고, a*값이 양수에 가까울수록 붉은색으로 보이고, a*값이 음수에 가까울수록 녹색으로 보인다. b*는 노란색과 청색의 정도를 의미하며, b*값이 양수에 가까울수록 노란색으로 보이고, b*값이 음수에 가까울수록 청색으로 보인다. a* 및 b*는 일반적으로 -80 내지 +80의 값을 가진다.
예를 들면, a*=80은 a*=50보다 더 붉게 보이며, b*=50은 b*=20보다 더 노란색으로 보인다. CIE LAB 색 공간에서 색의 차이는 구에 가까운 색 공간에서의 두 색의 위치간의 입체적인 거리라고 할 수 있고, 입체적으로 거리가 서로 멀면 색 차이가 많이 나는 것이고 거리의 차이가 거의 없으면 동일한 색으로 인식된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 데이터생성부(300)는 상기 LIPSS구조 금속(10)의 L*, a*, b*로 표현되는 각도 별 CIE LAB 색 공간의 색상좌표 값을 수득할 수 있고, 이를 정량화 할 수 있다.
다음으로, 데이터베이스부(400)은 하기의 판단부(500)에서 판단을 수행하기 위한 데이터를 저장하도록 구성된다.
예를 들면, 상기 데이터베이스부(400)는 LIPSS 구조 금속의 정상 상태의 각도 별 색상좌표 데이터, 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도별 색상좌표 데이터가 저장될 수 있다.
예를 들면, 상기 CIE LAB 색 공간의 dE값은, CIE LAB 색 공간의 색상좌표값을 이용하여 하기의 식 1로 표시되는 바와 같이 삼차원 좌표상에서의 거리로부터 도출할 수 있다:
[식 1]
dE=[(dL*)2 + (da*)2 + (db*)2]1/2
(단, dL*은 L*정상상태 - L*피검사체, da*는 a*정상상태 - a*피검사체, db*는 b*정상상태 - b*피검사체임.)
다음으로 판단부(500)는 상기 데이터베이스부(400)에 저장된 데이터를 이용하여 결함을 검출하거나 잔류수명을 예측하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 판단부(500)는 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 상기 데이터베이스부(400)에 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 기 설정된 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 LIPSS 구조 금속상의 위치를 결함부위로 검출할 수 있다.
예를 들면, 상기 판단부(500)는 상기 데이터베이스부(400)는 상기 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터인 L*값을 저장하고 있을 수 있고, 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 L*값과 비교하여, 피검사체의 L*값이 정상상태 LIPSS구조 금속의 L*값의 설정된 오차범위를 벗어나는 피검사체상의 위치를 결함부위로 판단할 수 있다.
예를 들면, 상기 판단부(500)는 상기 데이터베이스부(400)는 상기 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터인 L*, a* 및 b*값을 저장하고 있을 수 있고, 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 L*, a* 및 b*값과 비교하여 dE값을 도출하고, 상기 dE값이 설정된 오차범위를 벗어나는 피검사체상의 위치를 결함부위로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 오차범위는 검출자가 임의로 설정할 수 있고, 예를 들면, 분광광도계의 정량적인 값인 L*, a* 및 b*값 또는 팬톤(pantone)넘버를 통해 설정할 수 있고, 상기 CIE LAB 색 공간의 dE값의 오차범위를 예를 들면, 2 미만, 예를 들면, 1.5 미만, 예를 들면 1 미만으로 설정할 수 있다. 예를 들면 판단부(500)는 CIE LAB 색 공간의 dE값이 1 미만인 경우, 결함이 없는 것으로 판단할 수 있고, 2 초과인 경우, 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 판단부(500)는 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 상기 데이터베이스부(400)에 기 저장된 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도별 색상좌표 데이터를 비교하여, 색상좌표 데이터의 차이가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체의 수명이 다한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들면, 상기 판단부(500)는 상기 데이터베이스부(400)는 상기 사용하지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터인 L*, a* 및 b*값을 저장하고 있을 수 있고, 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 L*, a* 및 b*값과 비교하여 dE값을 도출하고, 상기 dE값이 설정된 오차범위를 벗어나는 피검사체를 수명이 다한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 오차범위는 검출자가 임의로 설정할 수 있고, 예를 들면, 분광광도계의 정량적인 값인 L*, a* 및 b*값 또는 팬톤(pantone)넘버를 통해 설정할 수 있고, 상기 CIE LAB 색 공간의 dE값의 오차범위를 예를 들면, 2 미만, 예를 들면, 1.5 미만, 예를 들면 1 미만으로 설정할 수 있다. 예를 들면 판단부(500)는 CIE LAB 색 공간의 dE값이 1 미만인 경우, 수명이 다하지 않은 것으로 판단하고, 2 초과인 경우, 수명이 다한 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건전성 평가방법의 흐름도이다.
상기 건전성 평가방법은 상기 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 LIPSS구조 금속(10)은 모재금속(12) 및 나노패턴(11)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 LIPSS구조 금속(10)의 건전성 판단장치는 광조사부(100), 수광부(200), 데이터생성부(300), 데이터베이스부(400) 및 판단부(500)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법은 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계(S110); 상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계(S120); 및 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 색상좌표 데이터의 차이가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 위치를 결함부위로 검출하는 결함 검출단계(S130); 를 포함한다.
먼저, 본 발명의 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법은 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계(S110)를 포함한다.
상기 LIPSS구조 금속(10)이란, 레이저를 조사하여 나노패턴(11)이 형성된 모재금속(12)을 의미하고, 예를 들면, 레이저로 가공된 금형의 LIPSS구조 또는 LIPSS구조가 임프린팅 제품을 모두 포함하는 개념이다.
상기 LIPSS구조 금속(10)에 대한 설명은 상기 양태에서 설명한 것으로 갈음한다. 하기의 건전성 판단장치(도 2)에 대한 설명 또한 같다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 색상광 검출단계(S110)는 광조사부(100) 및 수광부(200)를 통하여 수행될 수 있고, 예를 들면, 상기 광조사부(100) 및 수광부(200)를 모두 구비한 광 검출 또는 분석장비를 통하여 수행될 수 있고, 예를 들면, 다각도 분광광도계를 이용하여, 상기 피검사체인 LIPSS구조 금속에 표준광원인 D65를 서로 다른 각도로 조사하여 수행될 수 있다. 상기 서로 다른 각도는 예를 들면, 0도, 45도 및 90도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 피검사체는 LIPSS구조 금속으로서, 미세한 나노패턴을 포함하므로, 같은 부분에 대하여 0도로 광원을 조사하여 반사되는 색상광과 45도로 광원을 조사하여 반사되는 색상광은 서로 상이할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 건전성 평가방법은 상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계(S120)를 포함한다.
상기 데이터 생성단계(S120)는 데이터생성부(300)를 통하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 데이터 생성단계(S120)는 상기 색상광 검출단계(S110)의 광조사부(100)에 의하여 0도, 45도 및 90도로 조사된 광원에 의해 반사되는 색상광들을 수광부(200)가 수광한 후 대응하는 색상광 신호 값으로 출력할 수 있고, 상기 수광된 색상광 신호들을 데이터생성부(300)가 0도, 45도 및 90도에 대한 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하여 데이터베이스부(400)에 저장하는 단계일 수 있다.
상기 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표일 수 있고, 상기 CIE LAB 색 공간에 대한 설명은 상기 양태에서 설명한 것으로 갈음한다.
다음으로, 본 발명의 건전성 평가방법은 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 색상좌표 데이터의 차이가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 위치를 결함부위로 검출하는 결함 검출단계 (S130)를 포함한다.
상기 결함검출단계(S130)은 데이터베이스부(400)에 저장된 데이터를 이용하고 판단부(500)를 통하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 판단부(500)는 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 상기 데이터베이스부(400)에 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 기 설정된 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 LIPSS 구조 금속상의 위치를 결함부위로 검출할 수 있다.
예를 들면, 상기 판단부(500)는 상기 데이터베이스부(400)는 상기 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터인 L*, a* 또는 b*값을 저장하고 있을 수 있고, 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 L*, a* 또는 b*값과 비교하여, 피검사체의 L*, a* 또는 b*값이 정상상태 LIPSS구조 금속의 L*, a* 또는 b*값의 설정된 오차범위를 벗어나는 피검사체상의 위치를 결함부위로 판단할 수 있다.
예를 들면, 상기 판단부(500)는 상기 데이터베이스부(400)는 상기 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터인 L*, a* 및 b*값을 저장하고 있을 수 있고, 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 L*, a* 및 b*값과 비교하여 dE값을 도출하고, 상기 dE값이 설정된 오차범위를 벗어나는 피검사체상의 위치를 결함부위로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 오차범위는 검출자가 임의로 설정할 수 있고, 예를 들면, 분광광도계의 정량적인 값인 L*, a* 및 b*값 또는 팬톤(pantone)넘버를 통해 설정할 수 있고, 상기 CIE LAB 색 공간의 dE값의 오차범위를 예를 들면, 2 미만, 예를 들면, 1.5 미만, 예를 들면 1 미만으로 설정할 수 있다. 예를 들면 판단부(500)는 CIE LAB 색 공간의 dE값이 1 미만인 경우, 결함이 없는 것으로 판단할 수 있고, 2 초과인 경우, 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한, 잔류수명 예측방법의 흐름도이다.
상기 잔류수명 예측방법은 상기 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 LIPSS구조 금속(10)은 모재금속(12) 및 나노패턴(11)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 LIPSS구조 금속(10)의 건전성 판단장치는 광조사부(100), 수광부(200), 데이터생성부(300), 데이터베이스부(400) 및 판단부(500)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 잔류수명 예측방법은 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계(S210); 상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계(S220); 및 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 피검사체의 수명을 판단하는 수명 예측단계 (S230); 를 포함한다.
먼저, 본 발명의 잔류수명 예측방법은 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계(S210)를 포함한다.
상기 LIPSS구조 금속(10)이란, 레이저를 조사하여 나노패턴(11)이 형성된 모재금속(12)을 의미하고, 예를 들면, 레이저로 가공된 금형의 LIPSS구조 또는 LIPSS구조가 임프린팅 제품을 모두 포함하는 개념이다.
상기 LIPSS구조 금속(10)에 대한 설명은 상기 양태에서 설명한 것으로 갈음한다. 또한, 하기의 건전성 판단장치(도 2)에 대한 설명 또한 같다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 색상광 검출단계(S210)는 광조사부(100) 및 수광부(200)를 통하여 수행될 수 있고, 예를 들면, 상기 광조사부(100) 및 수광부(200)를 모두 구비한 광 검출 또는 분석장비를 통하여 수행될 수 있고, 예를 들면, 다각도 분광광도계를 이용하여, 상기 피검사체인 LIPSS구조 금속에 표준광원인 D65를 서로 다른 각도로 조사하여 수행될 수 있다. 상기 서로 다른 각도는 예를 들면, 0도, 45도 및 90도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 피검사체는 LIPSS구조 금속으로서, 미세한 나노패턴을 포함하므로, 같은 부분에 대하여 0도로 광원을 조사하여 반사되는 색상광과 45도로 광원을 조사하여 반사되는 색상광은 서로 상이할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 건전성 평가방법은 상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계(S220)를 포함한다.
상기 데이터 생성단계(S220)는 데이터생성부(300)를 통하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 데이터 생성단계(S120)는 상기 색상광 검출단계(S210)의 광조사부(100)에 의하여 0도, 45도 및 90도로 조사된 광원에 의해 반사되는 색상광들을 수광부(200)가 수광한 후 대응하는 색상광 신호 값으로 출력할 수 있고, 상기 수광된 색상광 신호들을 데이터생성부(300)가 0도, 45도 및 90도에 대한 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하여 데이터베이스부(400)에 저장하는 단계일 수 있다.
상기 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표일 수 있고, 상기 CIE LAB 색 공간에 대한 설명은 상기 양태에서 설명한 것으로 갈음한다.
다음으로, 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 피검사체의 수명을 판단하는 수명 예측단계 (S230)를 포함한다.
상기 수명 예측단계(S230)는 데이터베이스부(400)에 저장된 데이터를 이용하고 판단부(500)를 통하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 판단부(500)는 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 상기 데이터베이스부(400)에 기 저장된 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여 잔류수명을 예측할 수 있다.
예를 들면, 상기 판단부(500)는 상기 데이터베이스부(400)는 상기 사용하지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터인 L*, a* 및 b*값을 저장하고 있을 수 있고, 상기 데이터생성부(300)에서 생성된 피검사체의 각도 별 L*, a* 및 b*값과 비교하여 dE값을 도출하고, 상기 dE값이 설정된 오차범위를 벗어나는 피검사체를 수명이 다한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 오차범위는 검출자가 임의로 설정할 수 있고, 예를 들면, 분광광도계의 정량적인 값인 L*, a* 및 b*값 또는 팬톤(pantone)넘버를 통해 설정할 수 있고, 상기 CIE LAB 색 공간의 dE값의 오차범위를 예를 들면, 2 미만, 예를 들면, 1.5 미만, 예를 들면 1 미만으로 설정할 수 있다. 예를 들면 판단부(500)는 CIE LAB 색 공간의 dE값이 1 미만인 경우, 수명이 다하지 않은 것으로 판단하고, 2 초과인 경우, 수명이 다한 것으로 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한, CIE LAB 색 공간의 모식도(a); 측정된 정상상태 LIPSS구조 금속의 흡광도그래프(b) 및 CIE LAB 색 공간의 색좌표값(c); 피검사체와 정상상태 LIPSS구조 금속의 색좌표값의 차이(d)의 이다.
도 5를 참조하면, 정상상태의 LIPSS구조 금속에 D65의 광원을 조사하였을 때, CIE LAB 색 공간의 좌표값은 L*=77.68, a*=2.82, b*=6.32이었다.
상기 정상상태의 LIPSS구조 금속의 CIE LAB 색 공간의 좌표값과 피검사체의 CIE LAB 색 공간의 좌표값을 비교한 결과, dL*=2.38, da*=0.64, db*=0.82인 것을 알 수 있었다. dL값의 경우 2 초과이므로 결함이 있는 것으로 판단할 수 있었다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 건전성 평가방법에 의한 평가 결과 그래프이다.
도 6을 참조하면, a)의 경우, dL*값이 1이하이므로, 유의차가 없고, 결함이 없는 것으로 판단할 수 있었고, b)의 경우, dL*값이 1 이상 2 이하로, 유의차 내에 있고, 결함이 생기기 시작한 것으로 판단할 수 있었고, c)의 경우, dL*값이 2 초과이므로, 유의차 내에 있으나, 그 범위가 넓어 결함이 있는 것으로 판단할 수 있었다.
본 발명의 건전성 평가방법 또는 잔류수명 예측방법을 적용하는 경우, LIPSS구조 금속의 금형 또는 제품의 손상이 없고, 광원을 조사하고 데이터를 수득하는 간단한 공정만으로, 짧은 시간 내에 LIPSS구조 금속의 결함의 유무 및 위치; 또는 잔류수명을 예측할 수 있다는 장점이 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계;
    상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계; 및
    상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 색상좌표 데이터의 차이가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 위치를 결함부위로 검출하는 결함 검출단계;
    를 포함하고, 상기 데이터 생성단계의 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표인 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결함 검출단계의 상기 피검사체 및 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터의 차이는 CIE LAB 색 공간의 dE값으로 도출되는 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 LIPSS 구조 금속은 철계 금속 또는 비철계 금속인 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 철계 금속은 Fe 또는 Fe 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 비철계 금속은 Cu, Zn, Au, Ag, Al, Ti, W, Ni, Mo, Co, Mg 또는 이들의 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가방법.
  7. 피검사체인 LIPSS구조 금속에 복수의 각도로 광원을 조사한 후 상기 각도 별로 반사되는 색상광들을 검출하는 색상광 검출단계;
    상기 색상광 검출 단계에서 검출된 각도 별 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터 생성단계; 및
    상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 피검사체의 수명을 판단하는 수명 예측단계;
    를 포함하고, 상기 데이터 생성단계의 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표인 것을 특징으로 하는 LIPSS 구조 금속의 잔류수명 예측방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 수명 예측 단계의 상기 피검사체 및 사용되지 않은 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터의 차이는 CIE LAB 색 공간의 dE값으로 도출되는 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 잔류수명 예측방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 LIPSS 구조 금속은 철계 금속 또는 비철계 금속인 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 잔류수명 예측방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 철계 금속은 Fe 또는 Fe 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 LIPSS 구조 금속의 잔류수명 예측방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 비철계 금속은 Cu, Zn, Au, Ag, Al, Ti, W, Ni, Mo, Co, Mg 또는 이들의 합금을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 LIPSS 구조 금속의 잔류수명 예측방법.
  13. 피검사체인 LIPSS 구조 금속에 광원을 조사하는 광조사부;
    상기 피검사체에서 반사되는 색상광들을 수광하는 수광부;
    상기 수광부에서 검출된 색상광을 상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터로 변환하는 데이터생성부;
    정상상태인 LIPSS 구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터가 저장된 데이터 베이스부; 및
    상기 피검사체의 각도 별 색상좌표 데이터와 기 저장된 정상상태 LIPSS구조 금속의 각도 별 색상좌표 데이터를 비교하여, 색상좌표 데이터의 차이가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 상기 피검사체상의 상기 색상좌표 데이터에 대응하는 위치를 결함부위로 검출하는 판단부;
    를 포함하고, 상기 색상좌표는 CIE LAB 색 공간의 색상좌표인 것을 특징으로 하는 LIPSS구조 금속의 건전성 평가장치.
  14. 삭제
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