KR102187094B1 - 레이돔의 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이돔의 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전류 프로브(current probe)가 레이돔 둘레를 회전함과 아울러 지그재그로 스캐닝하면서 레이돔의 표면 전류를 획득하고, 획득된 표면전류를 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔의 표면 이미지로 재현하고, 기계화 학습에 의해 분류되어 데이터베이스에 저장된 참조 이미지와 재현된 이미지를 비교 분석하여 레이돔의 결함을 진단할 수 있는, 레이돔의 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

레이돔의 진단 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING RADOME}
본 발명은 레이돔의 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전류 프로브(current probe)가 레이돔 둘레를 회전함과 아울러 지그재그로 스캐닝하면서 레이돔의 표면 전류를 획득하고, 획득된 표면전류를 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔의 표면 이미지로 재현하고, 기계화 학습에 의해 분류되어 데이터베이스에 저장된 참조 이미지와 재현된 이미지를 비교 분석하여 레이돔의 결함을 진단할 수 있는, 레이돔의 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 레이돔 성능을 향상시키기 위해 FSS(Frequency Selective Surface) 필름이 내장 된 많은 레이돔 구조가 설계되었다. 다층 레이돔의 경우 시공 중에 인간의 눈으로는 감지 할 수 없는 내부 층에서 결함이 발생될 수 있다. 특히 모든 레이돔을 감싸기 위해 FSS 필름을 사용하면 그것은 매우 큰 필름이며 무게가 많이 나가고, 제작 시 결함, 절단이 나타날 수 있으며, 레이돔의 성능에 많은 영향을 미친다.
따라서 레이돔에 대한 진단은 레이돔이 고정된 상태에서 신속하고 정밀하게 이루어질 필요가 있었다.
한국 특허 공개 2016-0019795호 공보 한국 특허 공개 2007-0136906호 공보
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 레이돔이 고정된 상태에서 신속하게 정밀하게 레이돔에 대한 결함을 진단할 수 있는, 레이돔의 진단 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시형태에 의한 레이돔의 진단 시스템은 레이돔의 둘레를 설정된 간격을 두고 회전할 수 있도록 구성된 지원 어셈블리; 상기 지원 어셈블리와 연결된 캐리지 레일을 따라 수평 및 수직으로 이동하도록 구성된 프로브 캐리지; 상기 프로브 캐리지와 연결되며 상기 레이돔을 스캔하면서 상기 레이돔의 표면 전류 데이터를 획득하도록 구성된 전류 프로브; 및 상기 지원 어셈블리의 회전 및 상기 프로브 캐리지의 수평 및 수직 이동을 제어하고, 상기 전류 프로브로부터 상기 표면 전류 데이터를 수신하여 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔의 표면 이미지를 재현하며, 재현된 레이돔의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지와 비교하여 레이돔의 결함을 분석하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 일 실시형태에 의한 레이돔의 진단 시스템에 있어서, 상기 SAR 알고리즘에는 스웜(Swarm) 최적화 기법을 사용하는 CS(Compressive Sensing) 알고리즘이 적용되어 처리시간을 단축하고 해상도를 향상시킬 수 있다.
상기 일 실시형태에 의한 레이돔의 진단 시스템에 있어서, 상기 참조 이미지는 재현된 레이돔의 표면 이미지가 기계 학습에 의해 분류되어 상기 데이터베이스에 저장될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이돔의 진단 방법은 제어부가 지원 어셈블리의 구동을 제어하여 상기 레이돔의 설정된 둘레 위치로 상기 지원 어셈블리를 이동시키는 단계; 상기 제어부가 프로브 캐리지의 구동을 제어하여 지그재그 형상으로 이동시키면서 전류 프로브에 의해 상기 레이돔을 스캔하면서 상기 레이돔의 표면 전류 데이터를 획득하는 단계; 상기 제어부가 상기 전류 프로브로부터 상기 레이돔의 표면 전류 데이터를 수신하는 단계; 상기 제어부가 상기 표면 전류 데이터를 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 상기 레이돔의 표면 이미지로 재현하는 단계; 상기 제어부가 재현된 상기 레이돔의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지를 불러들여 서로 비교하여 상기 레이돔의 결함을 분석하고 분석 결과를 디스플레이하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 전류 프로브에 의해 상기 레이돔의 표면 모두가 스캔되었는지의 여부를 결정하는 단계;를 포함하고, 상기 결정 단계에서 상기 레이돔의 표면 모두 스캔되지 않으면 상기 지원 어셈블리 이동단계로 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시형태에 의한 레이돔의 진단 시스템 및 방법에 의하면, 지원 어셈블리가 레이돔의 둘레를 설정된 간격을 두고 회전하며, 프로브 캐리지가 지원 어셈블리와 연결된 캐리지 레일을 따라 수평 및 수직으로 이동하며, 전류 프로브가 프로브 캐리지와 연결되며 레이돔을 스캔하면서 레이돔의 표면 전류 데이터를 획득하며, 제어부가 지원 어셈블리의 회전 및 프로브 캐리지의 수평 및 수직 이동을 제어하고 전류 프로브로부터 표면 전류 데이터를 수신하여 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔의 표면 이미지를 재현하며 재현된 레이돔의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지와 비교하여 레이돔의 결함을 분석하도록 구성됨으로써, 레이돔이 고정된 상태에서 신속하게 정밀하게 레이돔에 대한 결함을 진단할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
즉, 인간의 눈으로는 볼 수 없는 레이돔의 결함은 검출되어 기록된 전류 데이터로부터 재현된 이미지에 표시 될 수 있다. 생성된 각 이미지는 저장되어 다음 스캔 이미지의 참조로 사용됨으로써 결함 검사 시간이 단축된다. 지원 어셈블리 및 프로브 캐리지를 사용하면 레이돔의 모든 부분을 빠짐없이 스캔 할 수 있다. 레이돔이 너무 크고 무거울지라도 본 발명의 레이돔의 진단 시스템은 고정된 레이돔을 중심으로 움직이도록 설계되어 있기 때문에 실행할 힘이 별로 필요하지 않으므로 시스템을 구현하는 재료는 가볍고 이동하기 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 레이돔의 진단 시스템의 제어블록도이다.
도 2는 도 1에서 레이돔의 표면 전류를 얻기 위한 지원 어셈블리, 프로브 캐리지 및 전류 프로브의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 레이돔의 진단 시스템에 의해 구현된 레이돔의 진단 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.
본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 레이돔의 진단 시스템의 제어블록도이고, 도 2는 도 1에서 레이돔의 표면 전류를 얻기 위한 지원 어셈블리, 프로브 캐리지 및 전류 프로브의 구성을 나타낸 상면도이다.
본 발명의 실시예에 의한, 레이돔의 진단 시스템은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지원 어셈블리(200), 프로브 캐리지(300), 전류 프로브(400) 및 제어부(100)를 포함한다.
지원 어셈블리(200)는 제어부(100)에 의해 회전 운동이 제어되어 레이돔(R)의 둘레를 설정된 간격을 두고 회전하도록 구성되어 있다. 지원 어셈블리(200)는 예컨대, 레이돔(R)의 중심으로부터 일정간격 이격되어 설치된 원형의 레일을 따라 회전할 수 있다. 한편, 지원 어셈블리(200)는 레이돔(R)의 중심으로부터 설정된 간격을 두고 회전되는 것을 예로 들었으나, 레이돔(R)의 중심을 기준으로 편심 회전 하도록 구성될 수 도 있다.
프로브 캐리지(300)는 제어부(100)에 의해 구동이 제어되어, 지원 어셈블리(200)와 연결된 캐리지 레일(350)을 따라 수평 및 수직으로 이동하도록 구성될 수 있다. 캐리지 레일(350)은 지면에 대해 수평 방향 및 수직 방향으로 레일이 형성되어 프로브 캐리지(300)가 수평 및 수직 방향으로 이동할 수 있다.
전류 프로브(400)는 프로브 캐리지(300)의 일측과 연결되며, 레이돔(R)의 표면을 스캔하면서 레이돔(R)의 표면 전류 데이터를 획득하도록 구성되어 있다. 전류 프로브(400)의 원리는 레이더로서 작용하여 레이돔(R)에 전자기파를 조사하여 레이돔(R)으로부터 반사되는 신호로부터 표면 전류 데이터를 획득할 수 있다.
제어부(100)는 지원 어셈블리(200)의 회전 운동과 프로브 캐리지의 수평 및 수직 이동을 제어하고, 전류 프로브(400)로부터 표면 전류 데이터를 수신하여 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔(R)의 표면 이미지를 재현하며, 재현된 레이돔(R)의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지와 비교하여 레이돔의 결함을 분석할 수 있다. SAR 알고리즘에는 스웜(Swarm) 최적화 기법을 사용하는 CS(Compressive Sensing) 알고리즘이 적용되어 처리시간을 단축하고 해상도를 향상시킬 수 있다. 참조 이미지는 재현된 레이돔(R)의 표면 이미지가 기계 학습에 의해 분류되어 데이터베이스에 저장된 이미지이다.
일반적으로, Nyquist 정리에 따르면, 신호를 재생하기 위해서는 신호 대역폭에 비해 샘플을 두 배 이상 필요로 하므로, CS 알고리즘이 샘플 수를 줄이는 데 도움이 된다. CS 알고리즘에서 결과를 얻기 위해서는 l-놈(norm) 최적화 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다. 이러한 종류의 최적화 문제를 해결하기 위해 지능형 스웜(swarm)은 매우 효율적인 기법이다. 본 발명에서는 ACO(Ant Colony Optimization) 알고리즘을 사용하여 최적화 문제를 해결하고 SAR에서 이미지를 재현하는 데 가장 좋은 스파스(sparse)를 찾는다. 그런 다음 SAR 기술을 위해 데이터 신호 처리가 수행된다. 자동 초점 기술은 결함을 감지할 보다 선명한 이미지를 만들기 위해 적용된다.
제어부(100)는 PC(Personal Computer), 노트북, 스마트폰, 테블릿 PC 등으로 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한, 레이돔의 진단 시스템을 이용한 레이돔의 진단 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 레이돔의 진단 시스템에 의해 구현된 레이돔의 진단 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 의미한다.
먼저, 제어부(100)가 지원 어셈블리(200)의 구동을 제어하여 레이돔(R)의 설정된 둘레 위치로 지원 어셈블리(200)를 이동시킨 후(S10), 프로브 캐리지(300)의 구동을 제어하여 지그재그 형상으로 이동(예컨대, 좌측 상단으로부터 우측 방향으로 이동한 후 우측 단부에서 하강한 후 좌측 방향으로 이동하고, 좌측 단부에서 하강한 후 우측 방향으로 이동하는 동작을 반복하여, 최종적으로 우측 하단으로 이동)시키면서 전류 프로브(400)에 의해 레이돔(R)을 스캔하면서 레이돔(R)의 표면 전류 데이터를 획득한다(S20).
이어서, 제어부(100)가 전류 프로브(400)로부터 레이돔(R)의 표면 전류 데이터를 수신하고(S30), 표면 전류 데이터를 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔(R)의 표면 이미지로 재현한다(S40).
이후, 제어부(100)가 재현된 레이돔(R)의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지를 불러들여 서로 비교하고 레이돔(R)의 결함을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이한다(S50).
이어서, 제어부(100)가 전류 프로브(400)에 의해 레이돔(R)의 표면 모두가 스캔되었는지의 여부를 결정한다(S60).
스텝(S60)에서 레이돔(R)의 표면 모두가 전류 프로브(400)에 의해 스캔되지 않으면(NO) 상기 스텝(S10)으로 진행하는 한편, 레이돔(R)의 표면 모두가 전류 프로브(400)에 의해 스캔되면 모든 동작은 종료된다.
본 발명의 실시예에 의한 레이돔의 진단 시스템 및 방법에 의하면, 지원 어셈블리가 레이돔의 둘레를 설정된 간격을 두고 회전하며, 프로브 캐리지가 지원 어셈블리와 연결된 캐리지 레일을 따라 수평 및 수직으로 이동하며, 전류 프로브가 프로브 캐리지와 연결되며 레이돔을 스캔하면서 레이돔의 표면 전류 데이터를 획득하며, 제어부가 지원 어셈블리의 회전 및 프로브 캐리지의 수평 및 수직 이동을 제어하고 전류 프로브로부터 표면 전류 데이터를 수신하여 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔의 표면 이미지를 재현하며 재현된 레이돔의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지와 비교하여 레이돔의 결함을 분석하도록 구성됨으로써, 레이돔이 고정된 상태에서 신속하게 정밀하게 레이돔에 대한 결함을 진단할 수 있다.
즉, 인간의 눈으로는 볼 수 없는 레이돔의 결함은 검출되어 기록된 전류 데이터로부터 재현된 이미지에 표시 될 수 있다. 생성된 각 이미지는 저장되어 다음 스캔 이미지의 참조로 사용됨으로써 결함 검사 시간이 단축된다. 지원 어셈블리 및 프로브 캐리지를 사용하면 레이돔의 모든 부분을 빠짐없이 스캔 할 수 있다. 레이돔이 너무 크고 무거울지라도 본 발명의 레이돔의 진단 시스템은 고정된 레이돔을 중심으로 움직이도록 설계되어 있기 때문에 실행할 힘이 별로 필요하지 않으므로 시스템을 구현하는 재료는 가볍고 이동하기 용이할 수 있다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 제어부
200: 지원 어셈블리
300: 프로브 캐리지
350: 캐리지 레일
400: 전류 프로브
R: 레이돔

Claims (4)

  1. 레이돔(R)의 둘레를 설정된 간격을 두고 회전할 수 있도록 구성된 지원 어셈블리(200);
    상기 지원 어셈블리와 연결된 캐리지 레일(350)을 따라 수평 및 수직으로 이동하도록 구성된 프로브 캐리지(300);
    상기 프로브 캐리지와 연결되며 상기 레이돔을 스캔하면서 상기 레이돔의 표면 전류 데이터를 획득하도록 구성된 전류 프로브(400); 및
    상기 지원 어셈블리의 회전 및 상기 프로브 캐리지의 수평 및 수직 이동을 제어하고, 상기 전류 프로브로부터 상기 표면 전류 데이터를 수신하여 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 레이돔의 표면 이미지를 재현하며, 재현된 레이돔의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지와 비교하여 레이돔의 결함을 분석하도록 구성된 제어부(100);를 포함하고,
    상기 SAR 알고리즘에는 스웜(Swarm) 최적화 기법을 사용하는 CS(Compressive Sensing) 알고리즘이 적용되어 처리시간을 단축하고 해상도를 향상시킬 수 있는, 레이돔의 진단 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 참조 이미지는 재현된 레이돔의 표면 이미지가 기계 학습에 의해 분류되어 상기 데이터베이스에 저장된, 레이돔의 진단 시스템.
  4. 제 1 항에 기재된 레이돔의 진단 시스템을 이용한 레이돔의 진단 방법으로서,
    제어부(100)가 지원 어셈블리(200)의 구동을 제어하여 상기 레이돔(R)의 설정된 둘레 위치로 상기 지원 어셈블리를 이동시키는 단계;
    상기 제어부가 프로브 캐리지(300)의 구동을 제어하여 지그재그 형상으로 이동시키면서 전류 프로브(400)에 의해 상기 레이돔을 스캔하면서 상기 레이돔의 표면 전류 데이터를 획득하는 단계;
    상기 제어부가 상기 전류 프로브로부터 상기 레이돔의 표면 전류 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 표면 전류 데이터를 SAR(Synthetic Aperture Radar) 알고리즘에 의해 상기 레이돔의 표면 이미지로 재현하는 단계;
    상기 제어부가 재현된 상기 레이돔의 표면 이미지를 데이터베이스에 저장된 참조 이미지를 불러들여 서로 비교하여 상기 레이돔의 결함을 분석하고 분석 결과를 디스플레이하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 전류 프로브에 의해 상기 레이돔의 표면 모두가 스캔되었는지의 여부를 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 결정 단계에서 상기 레이돔의 표면 모두 스캔되지 않으면 상기 지원 어셈블리 이동단계로 진행되는 레이돔의 진단 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102624140B1 (ko) * 2022-09-07 2024-01-12 국방과학연구소 회전 대칭형 레이돔 제작 결과 간이 선별 장치 및 회전 대칭형 레이돔 제작 결과 간이 선별 방법

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