KR102285477B1 - Apparatus and Method for Noncontact and Non Destructive Test of Defects Inside Metal using Photoacoustic Imaging for After Induction Hardening - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비접촉 비파괴 검사에 관한 것으로, 구체적으로 고주파 열처리 부품의 광음향(Photoacoustic) 영상을 획득하여 결함 검출을 하는 것에 의해 검사 효율성 및 정확도를 높인 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to non-contact non-destructive inspection, and more specifically, non-destructive defects inside high-frequency heat-treated metal using non-contact photo-acoustic images that increase inspection efficiency and accuracy by acquiring photoacoustic images of high-frequency heat-treated parts and detecting defects. It relates to an inspection apparatus and method.
최근 들어, 항공 우주, 자동차 및 그 밖의 다른 다수의 상업적 산업에서 개선된 복합 구조를 사용하는 것이 상당한 성장을 이루었다.In recent years, there has been significant growth in the use of improved composite structures in aerospace, automotive and many other commercial industries.
복합 물질은 성능의 상당한 개선을 제공하지만, 제조 공정 중과, 물질이 완제품으로 서비스된 후, 모두에서 엄격한 품질 제어 절차를 필요로 한다.Composite materials offer significant improvements in performance, but require stringent quality control procedures both during the manufacturing process and after the material has been serviced into finished products.
특히, 비파괴적 평가(NDE: Non-Destructive Evaluation)법으로 복합 물질의 구조적 무결성(structural integrity)을 평가해야 한다. 적정한 평가는 표면 부근 영역과 깊은 내부 영역 모두에서, 내부결함(inclusion), 균열(delamination), 기공(porosity)을 검출할 수 있는 능력을 요구한다.In particular, it is necessary to evaluate the structural integrity of the composite material by a non-destructive evaluation (NDE) method. Proper evaluation requires the ability to detect inclusions, delaminations, and porosity in both near-surface and deep internal regions.
한편, 광음향 영상은 빛 에너지에서 음향 에너지로의 에너지 변환을 이용하여 측정대상체 내부의 신호를 얻는 방법으로 수 나노 초 폭의 펄스 레이저를 이용하여 순간적인 열팽창과 수축을 발생시키고 이에 따라 발생되는 진동을 감지하는 영상화 방법이다.On the other hand, photoacoustic imaging is a method of obtaining a signal inside a measurement object by using energy conversion from light energy to acoustic energy. It uses a pulse laser with a width of several nanoseconds to generate instantaneous thermal expansion and contraction, and the vibrations generated accordingly An imaging method to detect
광음향 영상의 특징은 광 흡수 성질을 초음파의 해상도로 얻을 수 있는 영상 원리에 기반하여, 기존의 광학 영상에 비해 침투 깊이가 깊고 초음파 영상에서 얻을 수 없는 기능적인 정보를 얻을 수 있는 장점으로 인해 차세대 융합 영상으로 각광받고 있다.The characteristics of photoacoustic imaging are based on the imaging principle that can obtain the optical absorption properties with the resolution of ultrasound, and the penetration depth is deeper than that of conventional optical imaging, and it is possible to obtain functional information that cannot be obtained from ultrasound imaging. It is popular as a fusion video.
지금까지 광음향 영상은 주로 생체 조직의 영상을 얻어 생체 조영, 약물 전달, 치료 추적 관찰 등의 다양한 의생명 공학 연구에 사용되어 왔으며, 최근에는 임상 연구의 적용이 시도되고 있다.Until now, photoacoustic imaging has been mainly used for biomedical engineering studies such as biocontrast, drug delivery, and treatment follow-up by obtaining images of living tissues, and recently, clinical research applications are being attempted.
또한, 광음향 영상을 산업분야에 적용하여 철강 시편 등의 비파괴 검사 등의 연구가 시도되고 있지만 아직 초기 단계에 머무르고 있으며, 공정에서 비파괴 검사의 수요가 증가하고 있기 때문에 관련 기술의 개발이 요구되고 있다.In addition, studies such as non-destructive testing of steel specimens are being attempted by applying photoacoustic imaging to industrial fields, but they are still at an early stage, and the demand for non-destructive testing in the process is increasing, so the development of related technologies is required. .
그 중 금속 재료의 고주파 열처리는 자동차 부품 등 마모의 위험이 있는 부품의 강화를 위해 수행하는 공정으로, 신뢰성 있는 고품질 제품을 생산하기 위해서는 결함의 최소화가 필수적이다.Among them, high frequency heat treatment of metal materials is a process performed to strengthen parts with a risk of wear, such as automobile parts, and it is essential to minimize defects in order to produce reliable, high-quality products.
현재 고주파 열처리 공정에서 결함검사 방법으로 사용되고 있는 방법은 와전류 기반의 검사 시스템이지만 특정 모양의 제품에만 사용할 수 있는 단점이 있기 때문에 와전류 시스템으로 검사가 불가능한 제품의 경우 생산라인에서 몇 개의 측정대상체 샘플을 획득하여 절단 후 결함을 검사하는 방법을 사용하고 있다.Although the method currently used as a defect inspection method in the high frequency heat treatment process is an eddy current-based inspection system, it has the disadvantage that it can only be used for products of a specific shape. Therefore, a method of inspecting defects after cutting is used.
그러나 이와 같은 방법은 즉각적인 결함 검사가 어려워 효율적인 제품생산에 차질이 생길 수 있으며, 샘플링 에러에 의한 결함 미검출 등의 단점이 있다.However, this method has disadvantages such as failure to detect defects immediately, which may cause disruptions in efficient product production, and failure to detect defects due to sampling errors.
따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 공정 가동 중 고주파 열처리 부품의 비파괴 결함진단을 수행할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in order to solve such a problem, the development of a new technology capable of performing non-destructive defect diagnosis of high-frequency heat treatment components during process operation is required.
본 발명은 종래 기술의 비접촉 비파괴 검사 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고주파 열처리 부품의 광음향(Photoacoustic) 영상을 획득하여 결함 검출을 하는 것에 의해 검사 효율성 및 정확도를 높인 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the non-contact non-destructive inspection technology of the prior art, and by acquiring a photoacoustic image of a high-frequency heat treatment component and detecting a defect, high frequency using a non-contact photoacoustic image that improves inspection efficiency and accuracy An object of the present invention is to provide an apparatus and method for non-destructive defect inspection inside a heat-treated metal.
본 발명은 광간섭계를 이용하여 비접촉식으로 광음향 신호를 얻고 광원의 스캐닝(Scanning)을 통해서 3차원 내부영상을 얻는 신호처리를 하여 측정대상체의 절단 및 접촉없이 효율적인 결함 검사가 가능하도록 한 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a non-contact optoacoustic that enables efficient defect inspection without cutting or contacting a measurement object by using an optical interferometer to obtain an optoacoustic signal in a non-contact manner and by processing a signal to obtain a three-dimensional internal image through scanning of a light source An object of the present invention is to provide an apparatus and method for non-destructive defect inspection inside a high-frequency heat treatment metal using an image.
본 발명은 고주파 열처리 부품의 광음향 영상으로부터 결함을 검출하는 알고리즘과 신호처리 방법을 제공하여 비접촉 비파괴 검사의 적용성을 높인 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an apparatus and method for non-destructive defect inspection inside high-frequency heat-treated metal using non-contact optoacoustic images that enhance the applicability of non-contact non-destructive inspection by providing an algorithm and a signal processing method for detecting defects from optoacoustic images of high-frequency heat-treated parts but it has a purpose.
본 발명은 광음향 영상 시스템을 통한 비접촉식 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사를 진행하여 측정대상체 표면에 손상이 가지 않도록 한 상태에서 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함을 실시간으로 확인할 수 있도록 한 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a non-contact optoacoustic image that enables non-destructive defect inspection inside a non-contact high-frequency heat-treated metal through an optoacoustic imaging system to check non-destructive defects inside a high-frequency heat-treated metal in real time while preventing damage to the surface of the object to be measured. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for non-destructive defect inspection inside induction heat treated metal using
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치는 광음향 신호를 발생시키기 위한 나노초 펄스레이저를 갖는 광조사부와, CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 구비하고 광조사부에서 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하는 광측정부를 포함하는 비접촉 광음향 신호 측정부;상기 비접촉 광음향 신호 측정부의 광음향신호 측정 결과를 이용하여 광음향파 전달 시간을 계산하여, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하여 결함 위치를 검출하는 결함 위치 검출부;상기 결함 위치 검출부의 검출 결과를 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 결함 위치 영상화부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with the present invention for achieving the above object, a non-destructive defect inspection apparatus using a non-contact photoacoustic image in a high-frequency heat treatment metal inside a light irradiation unit having a nanosecond pulsed laser for generating a photoacoustic signal, and a CW (Continues wave) laser A non-contact optoacoustic signal measuring unit including an optical interferometer, a signal acquisition module, and an optical measuring unit for measuring a photoacoustic signal generated by irradiating a nanosecond pulsed laser from the light irradiating unit to the measurement object; A defect location detector that calculates the photoacoustic wave propagation time using the sound signal measurement result, and calculates the size of the photoacoustic wave generated at an arbitrary location to detect the defect location; A three-dimensional image of the detection result of the defect location detector It is characterized in that it comprises a; defect location imaging unit to image the location and size information of the defect by implementing it.
여기서, 광조사부에서 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하는 과정에서, 광조사부의 나노초 펄스레이저, 광측정부의 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 동기화하는 시스템 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, in the process of measuring the photoacoustic signal generated by irradiating the nanosecond pulse laser from the light irradiation unit to the measurement object, the nanosecond pulse laser of the light irradiation unit, the CW (Continues wave) laser of the light measuring unit, the optical interferometer, and the signal acquisition module are synchronized It is characterized in that it further comprises a system synchronization unit.
그리고 비접촉식 광음향 신호 측정 지점은 적어도 3개의 지점으로 정해지며, 측정대상체 샘플의 모양에 따라 검사 정확도를 높이기 위하여 신호 측정 위치를 최적화하는 과정을 수행하는 신호 측정 위치 최적화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And the non-contact photoacoustic signal measurement point is determined as at least three points, and it is characterized by further comprising a signal measurement position optimization unit that performs a process of optimizing the signal measurement position in order to increase the inspection accuracy according to the shape of the sample to be measured. .
그리고 펄스레이저에 의해 발생되는 광음향파는 측정대상체 샘플을 따라 진행하며 결함이 있는 곳에서 파형의 왜곡이 발생하게 되고 이는 비접촉식 측정지점에서 관측되는 것을 특징으로 한다.In addition, the photoacoustic wave generated by the pulse laser travels along the sample to be measured, and the distortion of the waveform occurs at the defective location, which is observed at the non-contact measuring point.
그리고 CW 레이저는, 광음향 신호가 측정대상체 샘플의 표면으로 전달되어 생기는 진동을 광간섭계를 이용하여 비접촉식으로 측정하기 위한 레이저로, 단파장의 레이저를 조사하고 진동에 따른 위상차를 측정하여 광음향파의 세기를 측정하는 것을 특징으로 한다.And the CW laser is a laser for non-contact measurement of vibrations generated when a photoacoustic signal is transmitted to the surface of a sample to be measured using an optical interferometer. It is characterized by measuring the intensity.
그리고 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하면 측정대상체가 되는 금속의 열 수축 팽창을 통하여 초음파를 생성하고, 생성되는 초음파의 파형과 광간섭계를 이용해 결함이 있을시 달라지는 파형의 위상과 시간을 확인하여 어느 위치에 어떠한 결함이 있는지 확인하는 것을 특징으로 한다.And when a nanosecond pulse laser is irradiated to the measurement object, ultrasonic waves are generated through thermal contraction and expansion of the metal to be measured. It is characterized in that it is checked for any defects in the position.
그리고 나노초 펄스레이저를 임의의 결함이 있다고 가정이 되는 금속에 조사를 하게 되면 금속내부의 원자들이 순간적으로 빛에너지를 흡수하고 열에너지로 방출하면서 진동을 하게 되고 이때 진동에 의해 광음향파가 발생하는 것을 이용하는 것을 특징으로 한다.And when a nanosecond pulse laser is irradiated to a metal that is assumed to have any defects, the atoms inside the metal instantaneously absorb light energy and emit as thermal energy to vibrate. characterized in use.
그리고 발생된 광음향파를 CW 레이저를 기반으로 비접촉식 신호 검출을 수행하는 N개의 detector가 검출하고, 측정대상체 샘플의 임의의 위치에서 각각의 detector 까지의 거리와 그에 해당되는 광음향파 전달 시간을 계산하여, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하고, 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 것을 특징으로 한다.Then, N detectors that perform non-contact signal detection based on the CW laser detect the generated photoacoustic wave, and calculate the distance from an arbitrary position of the sample to be measured to each detector and the corresponding photoacoustic wave propagation time. Thus, it is characterized in that the size of the photoacoustic wave generated at an arbitrary location is calculated, and the location and size information of the defect is imaged by implementing it as a three-dimensional image.
그리고 광간섭계는 CW 레이저의 경로를 둘로 나누어 고정된 기준 광경로(reference path)와 측정대상체 샘플 표면의 경로를 구성하고, 두 경로 사이의 차이에 의해 생기는 위상차를 측정하여 광음향파에 의해 발생되는 금속 표면의 진동을 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the optical interferometer divides the path of the CW laser into two to form a fixed reference path and a path on the surface of the sample to be measured, and measures the phase difference caused by the difference between the two paths, which is generated by photoacoustic waves. It is characterized in that it detects the vibration of the metal surface.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 방법은 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하기 위하여 광조사부의 나노초 펄스레이저 및 광측정부의 CW(Continues wave) 레이저를 여기(excitation)시키는 단계;광조사부의 나노초 펄스레이저를 측정대상체(Target material)에 조사하여 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)를 발생시키는 단계;광측정부의 CW(Continues wave) 레이저를 조사하여 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)를 받아 위상차로 인한 신호를 수집하는 단계;결함 위치 검출부에서 광음향신호 측정 결과를 받아 광음향파 전달 시간을 계산하고, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하여 결함 위치를 검출하고 분석하는 단계;검출 및 분석된 신호를 결함 위치 영상화부에서 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to measure a photoacoustic signal generated by irradiating a nanosecond pulsed laser to a measurement object, a method for inspecting non-destructive defects inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention for achieving another object is a nanosecond pulse laser of the light irradiation part. and excitation of the CW (Continues wave) laser of the optical measuring unit; generating a photoacoustic signal (PA) by irradiating the nanosecond pulsed laser of the light irradiating unit to a target material; Collecting a signal due to a phase difference by irradiating a negative CW (Continues wave) laser to receive a photoacoustic wave (PA); calculating the photoacoustic wave propagation time by receiving the photoacoustic signal measurement result from the defect location detection unit, Detecting and analyzing the defect location by calculating the size of the photoacoustic wave generated at an arbitrary location; Imaging the location and size information of the defect by implementing the detected and analyzed signal as a three-dimensional image in the defect location imaging unit It is characterized in that it contains;
여기서, 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하는 과정에서, 광조사부의 나노초 펄스레이저, 광측정부의 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 동기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, in the process of measuring the photoacoustic signal generated by irradiating the nanosecond pulse laser to the measurement object, the step of synchronizing the nanosecond pulse laser of the light irradiation unit, the CW (Continues wave) laser of the light measurement unit, the optical interferometer, and the signal acquisition module It is characterized in that it further comprises.
그리고 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)의 수집을 위한 측정 지점은 적어도 3개의 지점으로 정해지며, 측정대상체 샘플의 모양에 따라 검사 정확도를 높이기 위하여 신호 측정 위치를 최적화하는 과정을 수행하는 신호 측정 위치 최적화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And the measurement point for the collection of the photoacoustic signal (Photoacoustic Wave; PA) is determined as at least three points, and the signal measurement position that performs the process of optimizing the signal measurement position in order to increase the inspection accuracy according to the shape of the sample to be measured It characterized in that it further comprises an optimization step.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the apparatus and method for non-destructive defect inspection inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention have the following effects.
첫째, 고주파 열처리 부품의 광음향(Photoacoustic) 영상을 획득하여 결함 검출을 하는 것에 의해 검사 효율성 및 정확도를 높인다.First, by acquiring photoacoustic images of high frequency heat treatment parts and detecting defects, inspection efficiency and accuracy are improved.
둘째, 광간섭계를 이용하여 비접촉식으로 광음향 신호를 얻고 광원의 스캐닝(Scanning)을 통해서 3차원 내부영상을 얻는 신호처리를 하여 측정대상체의 절단 및 접촉없이 효율적인 결함 검사가 가능하도록 한다.Second, a non-contact photoacoustic signal is obtained using an optical interferometer and signal processing to obtain a three-dimensional internal image through scanning of a light source enables efficient defect inspection without cutting or contacting the measurement object.
셋째, 고주파 열처리 부품의 광음향 영상으로부터 결함을 검출하는 알고리즘과 신호처리 방법을 제공하여 비접촉 비파괴 검사의 적용성을 높인다.Third, the applicability of non-contact non-destructive inspection is enhanced by providing an algorithm and signal processing method for detecting defects from photoacoustic images of high-frequency heat treatment parts.
넷째, 광음향 영상 시스템을 통한 비접촉식 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사를 진행하여 측정대상체 표면에 손상이 가지 않도록 한 상태에서 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함을 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.Fourth, non-destructive defect inspection inside the non-contact high-frequency heat-treated metal through the photoacoustic imaging system is performed to ensure that the non-destructive defects inside the high-frequency heat-treated metal are checked in real time while preventing damage to the surface of the object to be measured.
도 1은 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 특성을 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치의 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 방법을 나타낸 구성 및 플로우 차트1 is a configuration diagram showing the non-destructive defect inspection characteristics inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention;
2 is a block diagram of a non-destructive defect inspection apparatus inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention;
3 and 4 are a configuration and flow chart showing a non-destructive defect inspection method inside a high frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention
이하, 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a non-destructive defect inspection apparatus and method inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention will be described in detail as follows.
본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The features and advantages of the apparatus and method for non-destructive defect inspection inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention will become apparent through the detailed description of each embodiment below.
도 1은 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 특성을 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing the non-destructive defect inspection characteristics inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention.
본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법은 광간섭계를 이용하여 비접촉식으로 광음향 신호를 얻고 광원의 스캐닝(Scanning)을 통해서 3차원 내부영상을 얻는 신호처리를 하여 측정대상체의 절단 및 접촉없이 효율적인 결함 검사가 가능하도록 하고, 검사 효율성 및 정확도를 높일 수 있도록 한 것이다.A non-destructive defect inspection apparatus and method inside a high frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention obtains a photoacoustic signal in a non-contact manner using an optical interferometer, and signal processing to obtain a three-dimensional internal image through scanning of a light source This enables efficient defect inspection without cutting or contacting the measurement object, and improves inspection efficiency and accuracy.
이와 같이 펄스레이저의 조사에 따라 발생되는 광음향파를 측정하여 임의의 결함에 대한 위치를 3차원으로 비침습적으로 찾을 수 있도록 하기 위하여 본 발명은 광음향 신호를 발생시키기 위한 나노초 펄스레이저를 갖는 구성되는 광조사 수단, 광음향 신호를 측정하기 위한 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 구비하는 광측정 수단, 측정된 신호를 동기화하여 영상을 구현하는 영상구현 수단을 포함할 수 있다.As described above, in order to measure the photoacoustic wave generated according to the irradiation of the pulsed laser to non-invasively find the position of any defect in three dimensions, the present invention has a configuration having a nanosecond pulsed laser for generating a photoacoustic signal. It may include a light irradiation means, a continuous wave (CW) laser for measuring a photoacoustic signal, an optical interferometer, an optical measuring means having a signal acquisition module, and an image realizing means for realizing an image by synchronizing the measured signal. .
본 발명은 광음향 신호를 발생시키기 위한 나노초 펄스레이저(Pulsed laser), 광음향 신호를 측정하기 위한 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 동기화하는 구성을 포함하고, 펄스레이저의 조사에 따라 발생되는 광음향파를 측정한다. The present invention includes a configuration for synchronizing a nanosecond pulsed laser for generating an optoacoustic signal, a CW (Continues wave) laser for measuring an optoacoustic signal, an optical interferometer, and a signal acquisition module, and irradiation of the pulsed laser Measure the photoacoustic wave generated according to
본 발명은 펄스레이저는 펄스폭이 ~10 ns인 레이저를 사용하며, 필요에 따라 파장을 제어하여 근적외선 레이저를 발생시킴과 동시에 동기화 신호를 제공하여 전체적인 시스템의 동기화를 하는 구성을 포함할 수 있다.The present invention uses a pulse laser having a pulse width of ~10 ns, and may include a configuration for synchronizing the entire system by controlling the wavelength to generate a near-infrared laser and at the same time providing a synchronization signal.
그리고 CW 레이저는, 광음향 신호가 측정대상체 샘플의 표면으로 전달되어 생기는 진동을 광간섭계를 이용하여 비접촉식으로 측정하기 위한 레이저로, 단파장의 레이저를 조사하고 진동에 따른 위상차를 측정하여 광음향파의 세기를 측정한다.And the CW laser is a laser for non-contact measurement of vibrations generated when a photoacoustic signal is transmitted to the surface of a sample to be measured using an optical interferometer. measure the intensity.
비접촉식 광음향 측정 지점은 3개 이상의 지점으로 정해지며 측정대상체 샘플의 모양에 따라 최적화 과정을 수행한다.The non-contact photoacoustic measurement point is determined as three or more points, and an optimization process is performed according to the shape of the sample to be measured.
펄스레이저에 의해 발생되는 광음향파는 측정대상체 샘플을 따라 진행하며 결함이 있는 곳에서 파형의 왜곡이 발생하게 되고 이는 비접촉식 측정지점에서 관측된다. The photoacoustic wave generated by the pulsed laser travels along the sample to be measured, and the distortion of the waveform occurs at the defect, which is observed at the non-contact measuring point.
다수의 지점에서 측정된 광음향 신호를 결합하여 영상화를 수행하며, 이를 바탕으로 결함의 위치정보를 얻을 수 있다. Imaging is performed by combining the photoacoustic signals measured at multiple points, and based on this, location information of the defect can be obtained.
본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치는 도 1에서와 같이, 비접촉식 광음향 영상시스템을 나노초 펄스레이저에 의해 생성되는 광음향(PA, Photoacoustic)파를 검출하도록 구성한다.As shown in FIG. 1, the non-contact photoacoustic imaging system uses a non-contact photoacoustic imaging system to detect a photoacoustic (PA) wave generated by a nanosecond pulsed laser, as shown in FIG. make up
본 발명은 결함을 검사하기 위한 광음향 영상화를 위한 기본적인 원리로 나노초 펄스레이저를 사용해 금속의 열 수축 팽창을 통하여 초음파를 생성하고, 나오는 초음파의 파형과 광간섭계를 이용해 결함이 있을시 달라지는 파형의 위상과 시간을 확인하여 어느 위치에 어떠한 결함이 있는지 확인이 가능하도록 한 것이다.The present invention is a basic principle for photoacoustic imaging for inspecting defects, which uses a nanosecond pulsed laser to generate ultrasonic waves through thermal contraction and expansion of metal, and the phase of the waveform that changes when there is a defect using an optical interferometer and a waveform of the emitted ultrasonic waves It is possible to check the location and the time to see what kind of defect there is.
즉, 짧은 펄스레이저를 임의의 결함이 있다고 가정이 되는 금속에 조사를 하게 되면 금속내부의 원자들이 순간적으로 빛에너지를 흡수하고 열에너지로 방출하면서 진동을 하게 되고 이때 진동에 의해 음파(광음향파)가 발생한다.That is, when a short pulse laser is irradiated to a metal that is assumed to have any defects, the atoms inside the metal instantaneously absorb light energy and emit as thermal energy to vibrate. occurs
발생된 광음향파를 N개의 detector가 받아들이게 되며, 각각의 detector는 CW 레이저를 기반으로 한 광간섭계로, 비접촉식 신호 검출을 수행한다N detectors receive the generated photoacoustic wave, and each detector is an optical interferometer based on CW laser and performs non-contact signal detection.
여기서, CW 레이저는, 광음향 신호가 측정대상체 샘플의 표면으로 전달되어 생기는 진동을 광간섭계를 이용하여 비접촉식으로 측정하기 위한 레이저이다.Here, the CW laser is a laser for non-contact measurement of vibrations generated when a photoacoustic signal is transmitted to the surface of a sample to be measured using an optical interferometer.
광간섭계는 CW 레이저의 경로를 둘로 나누어 고정된 기준 광경로(reference path)와 측정대상체 샘플 표면의 경로를 구성하고, 두 경로 사이의 차이에 의해 생기는 위상차를 측정하여 광음향파에 의해 발생되는 금속 표면의 진동을 감지한다.The optical interferometer divides the path of the CW laser into two to form a fixed reference path and a path on the surface of the sample to be measured, and measures the phase difference caused by the difference between the two paths. Detect surface vibrations.
진동에 따른 PA를 일정 위치에 존재하는 N개의 detector가 측정을 하고, 측정대상체 샘플의 임의의 위치에서 각각의 detector 까지의 거리와 그에 해당되는 광음향파 전달 시간을 계산하여, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산한다.N detectors located at a certain location measure the PA according to vibration, and the distance from any location of the sample to be measured to each detector and the corresponding photoacoustic wave propagation time are calculated and generated at an arbitrary location. Calculate the size of the photoacoustic wave.
이를 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화한다.By implementing this as a three-dimensional image, information about the location and size of the defect is imaged.
본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치의 상세 구성은 다음과 같다.The detailed configuration of a non-destructive defect inspection apparatus inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention is as follows.
도 2는 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a non-destructive defect inspection apparatus inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention.
본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치는 도 2에서와 같이, 광음향 신호를 발생시키기 위한 나노초 펄스레이저를 갖는 광조사부(21)와, CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 구비하고, 광조사부(21)에서 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하는 광측정부(22)를 포함하는 비접촉 광음향 신호 측정부(20)와, 비접촉 광음향 신호 측정부(20)의 광음향신호 측정 결과를 이용하여 광음향파 전달 시간을 계산하여, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하여 결함 위치를 검출하는 결함 위치 검출부(40)와, 결함 위치 검출부(40)의 검출 결과를 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 결함 위치 영상화부(50)를 포함한다.A non-destructive defect inspection apparatus inside a high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention, as shown in FIG. 2, includes a
여기서, 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치는 광조사부(21)에서 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하는 과정에서, 광조사부(21)의 나노초 펄스레이저, 광측정부(22)의 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 동기화하는 시스템 동기화부(10)를 더 포함한다.Here, the non-destructive defect inspection device inside the high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention is a
그리고 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치는 비접촉식 광음향 측정 지점은 적어도 3개의 지점으로 정해지며, 측정대상체 샘플의 모양에 따라 검사 정확도를 높이기 위하여 신호 측정 위치를 최적화하는 과정을 수행하는 신호 측정 위치 최적화부(30)를 더 포함한다.And in the non-destructive defect inspection apparatus inside the high frequency heat treatment metal using the non-contact photoacoustic image according to the present invention, the non-contact photoacoustic measurement point is determined as at least three points, and the signal measurement position is determined to increase the inspection accuracy according to the shape of the sample to be measured. It further includes a signal measurement
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 방법을 나타낸 구성 및 플로우 차트이다.3 and 4 are configuration and flow charts showing a method for non-destructive defect inspection inside a high frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention.
도 3은 전체적인 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 방법의 모식도로, 시스템 동기화 단계와, 비접촉 광음향 신호 측정 단계와, 결함 위치 검출 알고리즘을 통한 결함 위치 검출 단계와, 신호 측정 위치 최적화 단계와, 결함 위치 영상화 단계를 포함한다.3 is a schematic diagram of a non-destructive defect inspection method inside a high-frequency heat treatment metal using an overall non-contact optoacoustic image, a system synchronization step, a non-contact photoacoustic signal measurement step, a defect location detection step through a defect location detection algorithm, and signal measurement It includes a location optimization step and a defect location imaging step.
금속의 내부에 광음파를 발생하기 위한 펄스레이저와 신호 측정을 위한 N개의 detector, 그리고 detector에서 받은 신호를 광간섭계를 통해서 신호의 위상의 차이를 확인해 결함 위치에 대한 정확한 판단과 실시간으로 측정이 가능할 수 있도록 신호를 검출할 수 있도록 한 것이다.It is possible to accurately determine the location of defects and measure in real time by checking the phase difference between the pulse laser to generate photoacoustic waves inside the metal, N detectors for signal measurement, and the signal received from the detector through an optical interferometer. This was done so that the signal could be detected.
이를 기반으로 검출 결과를 영상화하여 정확한 위치에 실시간으로 결함의 위치를 영상화할 수 있도록 한 것이다.Based on this, the detection result is imaged so that the location of the defect can be imaged in real time at the correct location.
도 4는 비접촉식 광음향 비파괴 결함검사를 하기 위한 전체적인 순서를 나타낸 것이다.4 shows the overall procedure for performing non-contact photoacoustic non-destructive defect inspection.
먼저, 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치의 제어 수단에서 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하기 위하여 광조사부(21)의 나노초 펄스레이저 및 광측정부(22)의 CW(Continues wave) 레이저를 여기(excitation)시키기 위한 제어 명령을 비접촉 광음향 신호 측정부(20)로 전송한다.(S401)First, in order to measure the photoacoustic signal generated by irradiating a nanosecond pulsed laser to the measurement object in the control means of the non-destructive defect inspection device inside the high frequency heat treatment metal using the non-contact photoacoustic image according to the present invention, the nanosecond of the
이어, 광조사부(21)의 나노초 펄스레이저를 측정대상체(Target material)에 조사하여 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)를 발생시킨다.(S402)Next, the nanosecond pulse laser of the
그리고 비접촉 광음향 신호 측정부(20)의 광측정부(22)의 CW(Continues wave) 레이저를 조사하여 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)를 받아 위상차로 인한 신호를 수집한다.(S403)Then, by irradiating a CW (Continues wave) laser of the
이어, 결함 위치 검출부(40)에서 광음향신호 측정 결과를 받아 광음향파 전달 시간을 계산하고, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하여 결함 위치를 검출하고 분석한다.(S404)Next, the defect
그리고 결함 위치 검출부(40)에서 검출 및 분석된 신호를 결함 위치 영상화부(50)에서 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화 한다.(S405)Then, the signal detected and analyzed by the
이와 같은 본 발명에 따른 나노초 펄스레이저를 측정대상체에 조사하여 발생하는 광음향 신호를 측정하는 과정에서, 광조사부(21)의 나노초 펄스레이저, 광측정부(22)의 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 동기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the process of measuring the photoacoustic signal generated by irradiating the nanosecond pulse laser according to the present invention to the measurement object, the nanosecond pulse laser of the
그리고 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)의 수집을 위한 측정 지점은 적어도 3개의 지점으로 정해지며, 측정대상체 샘플의 모양에 따라 검사 정확도를 높이기 위하여 신호 측정 위치를 최적화하는 과정을 수행하는 신호 측정 위치 최적화 단계를 더 포함할 수 있다.And the measurement point for the collection of the photoacoustic signal (Photoacoustic Wave; PA) is determined as at least three points, and the signal measurement position that performs the process of optimizing the signal measurement position in order to increase the inspection accuracy according to the shape of the sample to be measured It may further include an optimization step.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치 및 방법은 고주파 열처리 부품의 광음향 영상으로부터 결함을 검출하는 알고리즘과 신호처리 방법을 제공하여 비접촉 비파괴 검사의 적용성을 높인 것이다.The apparatus and method for non-destructive defect inspection inside high-frequency heat treatment metal using a non-contact photoacoustic image according to the present invention described above provides an algorithm and a signal processing method for detecting defects from an optoacoustic image of a high-frequency heat treatment part to apply the non-contact non-destructive inspection will elevate the
특히, 본 발명은 광음향 영상 시스템을 통한 비접촉식 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사를 진행하여 측정대상체 표면에 손상이 가지 않도록 한 상태에서 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함을 실시간으로 확인할 수 있도록 한 것이다.In particular, the present invention enables non-destructive defects inside high-frequency heat-treated metal to be checked in real time while preventing damage to the surface of a measurement object by conducting non-contact non-destructive defect inspection inside high-frequency heat-treated metal through a photoacoustic imaging system.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention as described above.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, the scope of the present invention is indicated in the claims rather than in the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto are included in the present invention. will have to be interpreted.
10. 시스템 동기화부
20. 비접촉 광음향 신호 측정부
30. 신호 측정 위치 최적화부
40. 결함 위치 검출부
50. 결함 위치 영상화부10. System Synchronizer
20. Non-contact optoacoustic signal measurement unit
30. Signal measurement position optimization unit
40. Defect location detection unit
50. Defect location imaging unit
Claims (12)
상기 비접촉 광음향 신호 측정부의 광음향신호 측정 결과를 이용하여 광음향파 전달 시간을 계산하여, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하여 결함 위치를 검출하는 결함 위치 검출부;
상기 결함 위치 검출부의 검출 결과를 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 결함 위치 영상화부;를 포함하고,
비접촉식 광음향 신호 측정 지점은 적어도 3개의 지점으로 정해지며, 측정대상체 샘플의 모양에 따라 검사 정확도를 높이기 위하여 신호 측정 위치를 최적화하는 과정을 수행하는 신호 측정 위치 최적화부를 더 포함하고,
상기 비접촉식 광음향 신호 측정 지점 각각에 구성되어 발생된 광음향파를 CW 레이저를 기반으로 비접촉식 신호 검출을 수행하는 N개의 detector가 검출하고,측정대상체 샘플의 임의의 위치에서 각각의 detector 까지의 거리와 그에 해당되는 광음향파 전달 시간을 계산하여, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하고, 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 것을 특징으로 하는 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치.A light irradiation unit having a nanosecond pulse laser for generating a photoacoustic signal, a CW (Continues wave) laser, an optical interferometer, and a signal acquisition module are provided. a non-contact photoacoustic signal measuring unit including an optical measuring unit to measure;
a defect position detection unit for calculating the photoacoustic wave propagation time using the photoacoustic signal measurement result of the non-contact photoacoustic signal measuring unit, and calculating the size of the photoacoustic wave generated at an arbitrary position to detect the defect location;
and a defect location imaging unit that implements the detection result of the defect location detection unit as a three-dimensional image to image the location and size information of the defect.
The non-contact photoacoustic signal measurement point is determined as at least three points, and further comprises a signal measurement position optimization unit that performs a process of optimizing the signal measurement position in order to increase the inspection accuracy according to the shape of the sample to be measured,
N detectors that perform non-contact signal detection based on a CW laser detect the photoacoustic wave configured at each of the non-contact photoacoustic signal measurement points, and the distance from an arbitrary position of the sample to be measured to each detector Non-contact optoacoustic image, characterized in that by calculating the corresponding photoacoustic wave propagation time, calculating the size of the photoacoustic wave generated at an arbitrary location, and implementing it as a three-dimensional image to image the location and size information of the defect Non-destructive defect inspection device inside high frequency annealed metal using
광조사부의 나노초 펄스레이저, 광측정부의 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 동기화하는 시스템 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치.The method of claim 1, wherein in the process of measuring the photoacoustic signal generated by irradiating a nanosecond pulse laser to the measurement object in the light irradiation unit,
Non-destructive defect inspection inside high frequency heat treatment metal using non-contact photoacoustic image, characterized in that it further comprises a system synchronizer for synchronizing the nanosecond pulse laser of the light irradiation unit, the CW (continues wave) laser of the light measuring unit, the optical interferometer, and the signal acquisition module Device.
광음향 신호가 측정대상체 샘플의 표면으로 전달되어 생기는 진동을 광간섭계를 이용하여 비접촉식으로 측정하기 위한 레이저로, 단파장의 레이저를 조사하고 진동에 따른 위상차를 측정하여 광음향파의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치.The method of claim 1 , wherein the CW laser comprises:
This is a laser for non-contact measurement of vibration caused by the transmission of a photoacoustic signal to the surface of a sample to be measured using an optical interferometer. Measuring the intensity of a photoacoustic wave by irradiating a laser of a short wavelength and measuring the phase difference according to the vibration Non-destructive defect inspection device inside high frequency heat-treated metal using non-contact photoacoustic image, characterized in that.
생성되는 초음파의 파형과 광간섭계를 이용해 결함이 있을시 달라지는 파형의 위상과 시간을 확인하여 어느 위치에 어떠한 결함이 있는지 확인하는 것을 특징으로 하는 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치.The method of claim 1, wherein when a nanosecond pulsed laser is irradiated to the measurement object, ultrasonic waves are generated through thermal contraction and expansion of the metal to be measured,
Non-destructive defect inspection inside high frequency heat-treated metal using non-contact photoacoustic image, characterized by checking the phase and time of the waveform that changes when there is a defect using the generated ultrasonic wave and an optical interferometer Device.
두 경로 사이의 차이에 의해 생기는 위상차를 측정하여 광음향파에 의해 발생되는 금속 표면의 진동을 감지하는 것을 특징으로 하는 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 장치.The method of claim 1, wherein the optical interferometer divides the path of the CW laser into two to configure a fixed reference path and a path of the sample surface to be measured,
A non-destructive defect inspection apparatus using a non-contact photoacoustic image to detect a metal surface vibration generated by photoacoustic waves by measuring the phase difference caused by the difference between the two paths.
광조사부의 나노초 펄스레이저를 측정대상체(Target material)에 조사하여 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)를 발생시키는 단계;
광측정부의 CW(Continues wave) 레이저를 조사하여 광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)를 받아 위상차로 인한 신호를 수집하는 단계;
결함 위치 검출부에서 광음향신호 측정 결과를 받아 광음향파 전달 시간을 계산하고, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하여 결함 위치를 검출하고 분석하는 단계;
검출 및 분석된 신호를 결함 위치 영상화부에서 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 단계;를 포함하고,
광음향 신호(Photoacoustic Wave;PA)의 수집을 위한 비접촉식 광음향 신호 측정 지점은 적어도 3개의 지점으로 정해지며, 측정대상체 샘플의 모양에 따라 검사 정확도를 높이기 위하여 신호 측정 위치를 최적화하는 과정을 수행하는 신호 측정 위치 최적화 단계를 더 포함하고,
상기 비접촉식 광음향 신호 측정 지점 각각에 구성되어 발생된 광음향파를 CW 레이저를 기반으로 비접촉식 신호 검출을 수행하는 N개의 detector가 검출하고,측정대상체 샘플의 임의의 위치에서 각각의 detector 까지의 거리와 그에 해당되는 광음향파 전달 시간을 계산하여, 임의의 위치에서 발생된 광음향 파의 크기를 계산하고, 3차원 영상으로 구현하여 결함의 위치와 크기 정보를 이미지화하는 것을 특징으로 하는 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 방법.excitation of the nanosecond pulsed laser of the light irradiator and the continuous wave (CW) laser of the light measuring unit to measure a photoacoustic signal generated by irradiating a nanosecond pulsed laser to an object to be measured;
generating a photoacoustic signal (PA) by irradiating the nanosecond pulse laser of the light irradiator to a target material;
irradiating a CW (Continues wave) laser of an optical measuring unit to receive a photoacoustic wave (PA) and collecting a signal due to the phase difference;
receiving the photoacoustic signal measurement result from the defect location detector, calculating the photoacoustic wave propagation time, and calculating the size of the photoacoustic wave generated at an arbitrary location to detect and analyze the defect location;
Including; and implementing the detected and analyzed signal as a three-dimensional image in the defect location imaging unit to image the location and size information of the defect;
The non-contact photoacoustic signal measurement point for the collection of the photoacoustic wave (PA) is determined as at least three points, and the process of optimizing the signal measurement location to increase the inspection accuracy according to the shape of the sample to be measured is performed. Further comprising the step of optimizing the signal measurement location,
N detectors that perform non-contact signal detection based on a CW laser detect the photoacoustic wave generated at each of the non-contact photoacoustic signal measurement points, and the distance from an arbitrary position of the sample to be measured to each detector Non-contact optoacoustic image, characterized in that by calculating the corresponding photoacoustic wave propagation time, calculating the size of the photoacoustic wave generated at an arbitrary location, and implementing it as a three-dimensional image to image the location and size information of the defect A method of non-destructive defect inspection inside induction heat-treated metal using
광조사부의 나노초 펄스레이저, 광측정부의 CW(Continues wave) 레이저, 광간섭계, 신호 획득 모듈을 동기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 광음향 영상을 이용한 고주파 열처리 금속 내부의 비파괴 결함 검사 방법.
11. The method of claim 10, In the process of measuring the photoacoustic signal generated by irradiating a nanosecond pulsed laser to the measurement object,
Non-destructive defect inspection method inside high frequency heat treatment metal using non-contact optoacoustic image, characterized in that it further comprises the step of synchronizing the nanosecond pulse laser of the light irradiation unit, the CW (continues wave) laser of the light measuring unit, the optical interferometer, and the signal acquisition module .
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| WO2022092505A1 (en) | 2022-05-05 |
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