KR102404461B1 - 초음파 탐상 검사장치 - Google Patents

초음파 탐상 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 탐상 검사장치에 관한 것으로, 피검사체의 표면상에 이동 가능하게 안착되는 로봇 본체와, 상기 로봇 본체에 설치되며 피검사체의 표면과 접촉한 상태로 회전하여 로봇 본체에 주행력을 제공하는 본체 구동부와, 상기 로봇 본체의 전방에 배치되며 피검사체의 표면에 접촉하여 초음파를 발생시키는 탐촉유닛과, 상기 로봇 본체의 전면에 장착되는 가이드 프레임과, 상기 가이드 프레임에 마련되고 상기 탐촉유닛이 장착되는 홀더유닛과, 상기 가이드 프레임에 마련되고 상기 탐촉유닛의 전방에 위치한 피검사체의 검사부위를 탐지하는 탐지유닛 및 상기 탐지유닛의 정보를 토대로 상기 로봇 본체가 상기 피검사체의 검사부위를 추종하며 주행하도록 상기 본체 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 검사장치가 개시된다.

Description

초음파 탐상 검사장치{Ultrasonic Testing Apparatus}
본 발명은 초음파 탐상 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검사체의 검사부위를 정확하게 인식하고 이를 근거로 탐촉 유닛이 검사부위를 정확하게 추종할 수 있게 로봇 본체의 주행이 제어되는 초음파 탐상 검사장치에 관한 것이다.
초음파 탐상 검사는 초음파를 이용하여 피검사체의 내부 혹은 표면에 존재하는 결함을 검사하는 방법으로, 피검사체에 초음파를 전달하여 표면 또는 내부에 존재하는 결함부로부터 반사되는 초음파의 신호를 분석함으로써 피검사체 내부의 결함을 검출하는 방식으로 진행된다.
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, 먼저 탐촉자를 통해 초음파를 피검사체 내부로 전달하고, 이중 다시 반사되는 초음파를 탐촉자를 통해 수신하여 탐상기 CRT 상에 펄스신호 형태로 결함 지시를 나타내며, 이 신호를 분석하여 결함의 위치, 종류, 크기 등을 측정하게 된다.
이러한 초음파 탐상 검사를 수행하는 초음파 탐상 검사 장치는 일반적으로 초음파를 발생시키는 탐촉자와, 피검사체의 내부 결함으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하는 수신부와, 수신부에 의해 수신된 신호를 펄스 신호로 표시하는 표시부와, 탐촉자와 피검사체의 마찰 방지를 위한 액체 공급 장치 등을 포함하여 구성되는데, 이러한 초음파 탐상 검사 장치를 이용한 검사는 일반적으로 모두 수작업으로 진행되고 있다.
즉, 탐촉자를 작업자가 피검사체 표면 상에 접촉시킨 상태로 검사부위를 따라 이동시키고, 이때, 탐촉자의 이동에 따른 마찰 방지를 위해 탐촉자와 피검사체 표면 상의 접촉 부위에는 액체 공급 장치를 통해 계속해서 액체를 공급하며 검사 과정을 수행하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선행기술에 따른 초음파 결함 검사장치(10)는 피검사체에 안착되는 로봇 본체(100), 상기 로봇 본체(100)의 전방에 마련되고 탐촉 유닛(400)을 로봇 본체(100)의 진행 방향에 직각 방향으로 이송시키는 이송암 유닛(200)), 상기 이송암 유닛(200)에 마련되고 탐촉 유닛(400)이 거치되는 홀더 유닛(300)), 상기 이송암 유닛(200)에 마련되어 이송암 유닛(200)의 전방을 촬영하는 카메라(500)), 상기 카메라(500)에서 촬영된 영상을 작업자 단말기로 전송하는 유무선 통신 유닛, 작업자 단말기로부터 수신되는 신호에 따라 로봇 본체의 이동 방향을 제어하는 본체 구동부로 구성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 선행기술에 따른 초음파 결함 검사장치(10)는 카메라(500)에서 촬영된 영상이 수신된 작업자 단말기를 통해 작업자가 촬영된 영상을 확인하고 로봇 본체(100)의 이동을 무선 조정하여 로봇 본체의 이동을 제어하게 된다.
그러나, 상기와 같은 선행기술은 작업자가 단말기에 표시된 영상을 확인하며 로봇 본체(100)의 이동을 제어해야 하기 때문에 고도의 집중력을 필요로 하며, 미숙련자의 경우 로봇 본체(100)의 이동 제어를 능숙하게 다루지 못해 결국 탐촉 유닛(300)이 피검사체의 검사부위(용접라인)를 추종하지 못하고 벗어나게 되어 검사 신뢰도를 감소시키며 검사 시간이 증가하는 문제가 있다.
KR B 10-1804807 (2017.11.29)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피검사체의 검사부위에 대한 폭과 높이를 실시간으로 인식하고 이를 토대로 탐촉 유닛이 검사부위를 추종할 수 있게 본체 구동부의 작동을 제어하여 로봇 본체의 주행이 자동으로 이루어져 이로부터 검사 신뢰도를 향상시키고 검사 시간을 감소시키는 초음파 탐상 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 피검사체의 표면상에 이동 가능하게 안착되는 로봇 본체와, 상기 로봇 본체에 설치되며 피검사체의 표면과 접촉한 상태로 회전하여 로봇 본체에 주행력을 제공하는 본체 구동부와, 상기 로봇 본체의 전방에 배치되며 피검사체의 표면에 접촉하여 초음파를 발생시키는 탐촉유닛과, 상기 로봇 본체의 전면에 장착되는 가이드 프레임과, 상기 가이드 프레임에 마련되고 상기 탐촉유닛이 장착되는 홀더유닛과, 상기 가이드 프레임에 마련되고 상기 탐촉유닛의 전방에 위치한 피검사체의 검사부위를 탐지하는 탐지유닛 및 상기 탐지유닛의 정보를 토대로 상기 로봇 본체가 상기 피검사체의 검사부위를 추종하며 주행하도록 상기 본체 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 검사장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 탐지유닛은 상기 탐촉유닛의 전방에 위치한 피검사체의 검사부위를 촬영하여 영상정보를 취득하고 이를 영상처리하는 비전센서부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탐지유닛은 상기 비전센서부를 통해 촬영된 이미지로부터 검사부위의 양끝단에 대한 좌표를 제각기 추출하고, 추출된 양끝단 좌표 간의 중심을 산출하여 추종라인을 생성하는 영상처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탐지유닛은 레이저를 이용하여 상기 피검사체의 검사부위에 대한 위치와 높이를 감지하는 변위센서부를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 로봇 본체는 상기 가이드 프레임을 승강시키는 승강유닛을 더 포함하고, 상기 승강유닛은 상기 탐지유닛에 피검사체의 검사부위가 탐지되지 않으면 상기 가이드 프레임을 상승시켜 상기 탐촉유닛을 피검사체의 표면으로부터 이격시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체 구동부는 상기 로봇 본체의 하부 양측에 마련되는 주행 바퀴를 포함하고, 상기 주행 바퀴는 상기 제어부를 통해 회전이 제각기 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주행 바퀴는 그 둘레를 따라 자성이 발휘되는 전자석이 제각기 마련되고, 상기 전자석은 제어부를 통해 자력이 제각기 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 로봇 본체는 상기 가이드 프레임을 수평으로 틸팅시키는 틸팅유닛을 더 포함하고, 상기 틸팅유닛은 상기 탐지유닛의 정보를 토대로 상기 탐촉유닛이 피검사체의 검사부위를 추종하도록 상기 가이드 프레임을 회전시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 로봇 본체는 상기 가이드 프레임의 교체를 감지하는 거리측정센서를 더 포함하고, 상기 거리측정센서는 상기 가이드 프레임에 마련된 상기 탐지유닛과 로봇 본체 간의 거리를 측정하여 측정된 거리에 따라 상기 틸팅유닛의 작동이 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치에 의하면, 탐지유닛을 통해 피검사체의 검사부위에 대한 폭과 높이를 실시간으로 인식하고 이를 토대로 탐촉 유닛이 검사부위를 추종할 수 있게 본체 구동부의 작동을 제어하여 로봇 본체의 주행이 자동으로 이루어져 이로부터 검사 신뢰도를 향상시키며 검사 시간을 단축시키게 된다.
도 1은 선행기술에 따른 초음파 탐상 검사장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치를 나타낸 개념도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치 중 탐지유닛에 의한 검사부위에 대한 추종라인을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치의 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치 중 가이드 프레임의 교체를 나타낸 평면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치 중 틸팅유닛과 거리측정센서를 나타낸 평면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치를 나타낸 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치를 나타낸 개념도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치는 오토 트래킹을 통해 로봇 본체가 피검사체의 검사부위를 따라 자율 주행하면서 초음파 탐상 검사 작업을 할 수 있는 장치로서, 피검사체(P)의 표면에 안착되는 로봇 본체(100), 상기 로봇 본체(100)가 주행할 수 있게 주행력을 제공하는 본체 구동부(200), 피검사체(P)의 검사부위를 초음파 검사하는 탐촉유닛(300), 로봇 본체의 전방에 마련되는 가이드 프레임(400), 상기 가이드 프레임(400)에 마련되고 탐촉유닛(300)이 장착되는 홀더유닛(500), 피검사체(P)의 검사부위(T)를 탐지하는 탐지유닛(600), 상기 탐지유닛(600)에서 전달된 정보를 토대로 본체 구동부(200)의 작동을 제어하는 제어부(700)로 구성된다.
부연하자면, 로봇 본체(100)는 피검사체(P)의 표면상에 이동 가능하게 안착되고, 본체 구동부(200)는 로봇 본체(100)의 내부 또는 외부에 장착되어 로봇 본체(100)가 이동하도록 로봇 본체(100)를 구동한다.
이러한 본체 구동부(200)는 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 피검사체(P)의 표면상에서 이동할 수 있도록 로봇 본체(100)의 하부 양측에 마련되는 주행 바퀴(210)가 될 수 있으며, 이때, 주행 바퀴(210)는 회전력을 제공하는 구동모터와 축으로 연결되는 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이러한 본체 구동부(200)는 제어부(700)에 의해 제어되는데, 탐지유닛(600)에서 감지된 정보를 토대로 제어부(700)가 로봇 본체(100)에 주행력을 제공하는 본체 구동부(200)를 제어하여 탐촉유닛(300)이 검사부위를 추종시키도록 로봇 본체(100)의 주행을 제어하게 된다.
이러한 제어부(700)에 의한 본체 구동부(200)의 제어는 로봇 본체(100)의 하부 양측에 마련된 주행 바퀴(210)의 회전을 제각기 제어하는 것으로 로봇 본체(100)의 주행방향을 검사부위(T)에 추종시켜 주행할 수 있게 한다.
그리고, 로봇 본체(100)의 전면에는 가이드 프레임(400)이 마련되는데, 가이드 프레임(400)은 제각기 한 쌍으로 이루어진 가로빔(400a)과 세로빔(400b)이 전체적으로 사각틀의 형상을 갖도록 연결된다.
이를 위해 소정의 길이를 갖는 한 쌍의 가로빔(400a)은 평행한 상태로 놓여지고 이러한 상태에서 세로빔(400b)이 가로빔(400a)의 끝단과 연결되어 가이드 프레임(400)이 사각틀의 형상을 갖게 된다.
이러한 가이드 프레임(400)에는 피검사체(P)의 표면에 접촉하여 초음파를 발생시키는 탐촉유닛(300)이 설치되어 가이드 프레임(400)의 가로빔(400a)을 따라 이동 가능하게 설치된다. 이를 위해 가로빔(400a)에는 탐촉유닛(300)이 장착되는 홀더유닛(500)이 마련된다.
홀더유닛(500)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가로빔(400a)에 형성된 가이드 레일을 따라 이동 가능하게 설치된다. 또한, 홀더유닛(500)은 가로빔(400a)을 중심으로 상하 방향으로 이동하거나 가로빔(400a)의 전면에서 기울기를 변화시켜 탐촉유닛(300)의 탐촉 각도가 달라지도록 회동할 수 있다.
이러한 홀더유닛(500)에는 탐촉유닛(300)이 장착되는데, 탐촉유닛(300)은 피검사체(P)의 표면을 향해 초음파를 발생시켜 검사부위를 스캐닝하는 것으로 탐촉유닛(300)은 초음파를 발생시키는 탐촉자와, 피검사체(P)의 내부 결함으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하는 수신기를 구비하여 피검사체(P)로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하게 된다.
한편, 가이드 프레임(400)에는 탐촉유닛(300)의 전방에 위치한 피검사체(P)의 검사부위(T)를 탐지하는 탐지유닛(600)이 마련된다.
이러한 탐지유닛(600)은 가이드 프레임(400)의 가로빔(400a) 상단에 설치되어 로봇 본체(100)가 주행하는 전방에 위치한 피검사체(P)의 검사부위(T)를 탐지하게 되는데, 탐지유닛(600)은 탐촉유닛(300)의 전방에 위치한 피검사체(P)의 검사부위(T)를 촬영하여 영상정보를 취득하고 이를 영상처리하는 비전센서부(610)가 될 수 있다.
즉, 비전센서부(610)는 레이저 비전센서 또는 비전 카메라를 이용하여 피검사체(P)의 검사부위(T), 예를 들어 강판에 형성된 용접비드의 형태, 크기, 패턴 등을 사람의 눈처럼 판별하기 위해 촬영하여 영상정보를 얻고, 이렇게 얻은 영상정보로부터 탐촉유닛(300)이 추종할 수 있게 영상처리하여 추종라인을 생성하여 제어부(700)에 전달하게 된다.
이와 같이 비전센서부(610)에서 취득된 영상정보로부터 탐촉유닛(300)이 추종할 수 있는 추종라인을 생성하기 위해 탐지유닛(600)은 영상처리부(612)를 포함하게 되는데, 영상처리부(612)는 도 5에 도시된 바와 같이 비전센서부(610)를 통해 촬영된 영상정보로부터 검사부위(T)의 양끝단에 대한 좌표(X1,X2)를 제각기 추출하고, 추출된 검사부위(T)의 양끝단 좌표(X1,X2) 간의 중심을 산출하여 추종라인(C)을 생성하게 된다.
상기와 같이 영상처리부(612)를 통해 추종라인(C)이 생성되면 이 추종라인(C)의 좌표를 따라 로봇 본체(100)가 주행할 수 있게 영상처리부(612)는 추종라인(C)의 좌표를 제어부(700)에 전달하게 되고, 이 추종라인(C)의 좌표를 토대로 본체(100)에 마련된 제어부(700)가 본체 구동부(200)의 작동을 제어하게 됨으로써, 로봇 본체(100)가 피검사체(P)의 검사부위(T)를 따라 자율 주행하면서 초음파 탐상 검사 작업을 수행하게 된다.
한편, 탐지유닛(600)은 피검사체(P)의 검사부위(T)에 대한 위치와 높이를 감지하는 변위센서부(620)를 포함할 수 있다. 이러한 변위센서부(620)는 피검사체(P)의 검사부위(T)에 레이저를 조사하여 검사부위(T)의 위치와 높이를 감지하게 되는데, 이때 변위센서부(620)는 도 6에 도시된 바와 같이 측정된 검사부위(T)의 높이(H) 중 최고점에 대한 좌표를 추종라인(C)으로 생성하게 된다.
이와 같이, 변위센서부(620)를 통해 검사부위(T)의 최고점을 추종라인(C)으로 생성하여 제어부(700)에 전달하게 되면, 이 추종라인(C)의 좌표를 토대로 로봇 본체(100)에 마련된 제어부(700)가 본체 구동부(200)의 작동을 제어하게 됨으로써, 로봇 본체(100)가 피검사체(P)의 검사부위(T)를 따라 자율 주행하면서 초음파 탐상 검사 작업을 수행하게 된다.
상기와 같은 탐지유닛(600)의 비전센서부(610) 또는 변위센서부(620)는 앞선 설명과 같이 제각기 추종라인(C)을 생성할 수도 있지만 경우에 따라서는 비전센서부(610)와 변위센서부(620)에서 제각기 생성된 추종라인(C)을 비교하여 추종라인(C)이 오차범위 내에서 동일한 경우 제어부(700)를 통해 본체 구동부(200)의 작동을 제어하여 탐촉유닛(300)이 검사부위(T)를 추종하도록 로봇 본체(100)를 주행시키게 된다.
이와는 반대로, 비전센서부(610)와 변위센서부(620)에서 제각기 생성된 추종라인(C)을 비교하여 추종라인(C)이 오차범위를 벗어나 다른 경우 제어부(700)가 본체 구동부(200)의 작동을 중지시켜 로봇 본체(100)의 주행을 정지시키고 작업자 단말기에 경고 신호를 보내 검사부위(T)의 실체를 작업자가 확인하도록 할 수도 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치는 탐지유닛(600)을 통해 피검사체(P)의 검사부위(T)에 대한 폭과 높이를 실시간으로 인식하고 이를 토대로 탐촉유닛(300)이 검사부위(T)를 추종할 수 있게 본체 구동부(200)의 작동을 제어하여 로봇 본체(100)의 주행이 자동으로 이루어져 이로부터 검사 신뢰도를 향상시키며 검사 시간을 단축시키게 된다.
한편, 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치는 가이드 프레임(400)을 승강시키는 승강유닛(800)이 포함된다. 이를 도 7에 의거하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치의 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 승강유닛(800)은 로봇 본체(100)와 가이드 프레임(400)이 마주하는 부분에 설치되어 로봇 본체(100)와 가이드 프레임(400)을 연결하는 것으로, 로봇 본체(100)의 정면에 수직부(812)와 수평부(814)를 형성한 서포터(810)가 구비된다.
그리고, 서포터(810)의 수평부(814)에 신축 실린더(820)가 설치되고 상기 신축 실린더(820)의 로드가 가이드 프레임(400)에 연결되어 신축 실린더(820)의 작동에 따라 가이드 프레임(400)이 승강하게 된다.
또한, 서포터(810)의 수직부(812)에 가이드 레일이 형성되고 상기 가이드 레일과 마주하는 가이드 프레임(400)의 배면에 가이드 돌기가 형성되어 가이드 프레임(400)이 신축 실린더(820)에 의해 승강할 때 가이드 프레임(400)을 수직하게 승강할 수 있게 안내하게 된다.
상기와 같은 승강유닛(800)은 도 7에 도시된 바와 같이 탐지유닛(600)에 피검사체(P)의 검사부위(T)가 탐지되지 않는 절단구간(S)이 형성되는 경우 가이드 프레임(400)을 상승시켜 탐촉유닛(300)을 피검사체(P)의 표면으로부터 이격시키게 된다.
이와 같이, 탐지유닛(600)을 통해 피검사체(P)의 검사부위(T)에 대한 절단구간(S)에서 승강유닛(800)이 작동하여 가이드 프레임(400)을 상승시켜 탐촉유닛(300)을 피검사체(P)의 표면으로부터 이격시키게 되면 탐촉유닛(300)이 불필요한 초음파 검사하지 않게 될 뿐만 아니라 탐촉유닛(300)과 피검사체(P)의 불필요한 접촉을 감소시켜 탐촉유닛(300)의 마모에 따른 파손을 방지하게 된다.
한편, 로봇 본체(100)의 전방에 위치하는 가이드 프레임(400)은 탐촉유닛(300)의 설치 갯수에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 이를 도 8 및 도 9에 의거하여 설명한다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치 중 가이드 프레임의 교체를 나타낸 평면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 가이드 프레임(400)에 마련되는 탐촉유닛(300)은 피검사체(P)에 형성된 검사부위(T)에 대한 정밀도 향상, 재질에 따른 초음파 침투 등의 이유로 설치 갯수가 달라질 수 있다.
이와 같이, 탐촉유닛(300)의 설치 갯수의 증가 또는 감소를 위해 가이드 프레임(400)을 교체하게 된다. 즉, 도 8의 가이드 프레임(400)에는 4개의 탐촉유닛(300)이 마련되고, 도 9의 가이드 프레임(400)에는 6개의 탐촉유닛(300)이 마련되어 피검사체(P)에 따라 적합한 갯수를 갖는 탐촉유닛(300)이 마련된 가이드 프레임(400)을 로봇 본체(100)로부터 교체하여 검사하게 된다.
즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 가이드 프레임(400)은 탐촉유닛(300)의 설치 갯수에 따라 그 크기가 달라지게 되며, 이러한 가이드 프레임(400)의 교체에 따라 로봇 본체(100)의 주행중에 검사부위(T)가 절곡되면 도 9에 도시된 바와 같이 로봇 본체(100)와 인접한 탐촉유닛(300)은 검사부위(T)로부터 크게 벗어나 탐촉유닛(300)의 초음파 검사가 이루어지지 않게 된다.
이러한 검사부위(T)의 절곡에 따른 탐촉유닛(300)이 검사부위(T)로부터 벗어나는 것은 가이드 프레임(400)의 크기가 증가할수록 더욱 크게 발생하게 된다.
따라서, 검사부위(T)의 절곡에 따른 탐촉유닛(300)이 검사부위(T)로부터 벗어나는 것을 최소화하기 위해 가이드 프레임(400)과 로봇 본체(100)의 연결부분에 틸팅유닛(910)과 거리측정센서(920)가 마련된다. 이를 도 10 및 도 11에 의거하여 설명한다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치 중 틸팅유닛과 거리측정센서를 나타낸 평면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치는 로봇 본체(100)와 가이드 프레임(400)이 틸팅유닛(910)에 의해 연결되어 틸팅유닛(910)의 작동에 따라 가이드 프레임(400)이 수평으로 틸팅되어 가이드 프레임(400)에 마련된 탐촉유닛(300)이 탐지유닛(600)에 의해 생성된 추종라인을 추종하게 된다.
즉, 틸팅유닛(910)은 탐지유닛(600)의 정보를 토대로 탐촉유닛(300)이 피검사체(P)의 검사부위(T)를 추종하도록 가이드 프레임(400)을 로봇 본체(100)로부터 회전시키게 되는데, 틸팅유닛(910)은 예를 들어 로봇 본체(100)의 정면에 스테핑 모터가 설치되고, 상기 스테핑 모터의 회전축에 가이드 프레임(400)이 고정되는 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 로봇 본체(100)는 가이드 프레임(400)의 교체를 감지하는 거리측정센서(920)가 마련되는데, 거리측정센서(920)는 예를 들어 초음파 센서, 적외선 센서, 라이다(Light Detection And Ranging) 센서, 레이더(RAdio Detecting And Ranging) 센서 등이 될 수 있다.
이러한 거리측정센서(920)는 로봇 본체(100)와 가이드 프레임(400)에 마련된 탐지유닛(600) 간의 거리를 측정하여 측정된 거리에 따라 틸팅유닛(910)의 작동을 제어하게 된다.
즉, 거리측정센서(920)에서 측정된 거리가 설정값보다 큰 경우 틸팅유닛(910)을 통해 가이드 프레임(400)의 회전 속도를 원만하게 하거나 또는 거리측정센서(920)에서 측정된 거리가 설정값보다 작은 경우 틸팅유닛(910)을 통해 가이드 프레임(400)의 회전 속도를 빠르게 하여 도 11에 도시된 바와 같이 탐촉유닛(300)이 검사부위로부터 벗어나는 것을 최소화시켜 탐촉유닛(300)이 정밀하게 검사부위(T)를 검사할 수 있다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
예를 들어, 본 발명에 따른 초음파 탐상 검사장치는 도 2에 도시된 바와 같이 주행 바퀴(210)에 자성이 발휘되는 전자석(220)이 제각기 마련되고 상기 전자석(220)은 제어부(700)를 통해 자력이 제각기 제어된다.
부연하자면, 본체 구동부(200)를 구성하는 주행 바퀴(210)는 그 둘레를 따라 자성이 발휘되는 전자석(220)이 제각기 마련된다. 이때, 주행 바퀴(210)에 마련되는 전자석(220)은 제각기 제어부(700)에 의해 제어되어 전자석(220)의 자력이 제어되면서 피검사체(P)의 표면과 주행 바퀴(210)의 간의 인력이 조절된다.
상기와 같이, 주행 바퀴(210)에 전자석이 마련되면 로봇 본체(100)가 피검사체(P)의 표면을 주행할 때 전자석(220)에서 발휘되는 자력에 의해 주행 바퀴(210)가 피검사체의 표면에 달라붙게 된다.
이러한 주행 바퀴(210)에 마련되는 전자석(220)은 주행 바퀴의 둘레에 띠의 형태로 마련되거나 또는 다수개의 전자석이 일정 간격을 갖고 주행 바퀴(210)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
이렇게 주행 바퀴(210)에 마련되는 전자석(220)은 제어부(700)에 의해 자력이 제어되며 또한 제어부(700)는 앞서 설명한 탐지유닛(600)의 정보를 수신받게 된다.
따라서, 로봇 본체(100)가 피검사체(P)를 주행할 때 탐지유닛(600)을 통해 검사부위(T)에 대한 추종라인(C)의 좌표가 제어부(700)에 전달되고, 이러한 추종라인(C)의 좌표를 토대로 제어부(700)는 본체 구동부(200)의 주행 바퀴(210)에 마련된 전자석(220)의 자력을 제어하게 되어 피검사체(P)의 표면과 주행 바퀴(210)의 접지력을 조절하여 로봇 본체(100)의 주행방향을 조향할 수 있어 탐촉유닛(300)이 안정적으로 검사부위(T)를 추종하며 초음파 검사를 수행할 수 있다.
100 : 로봇 본체 200 : 본체 구동부
210 : 주행 바퀴 220 : 전자석
300 : 탐촉유닛 400 : 가이드 프레임
400a: 가로빔 400b : 세로빔
410 : 보조 구동부 412 : 보조 바퀴
414 : 보조 바퀴 두동부 416 : 브라켓
500 : 홀더유닛 600 : 탐지유닛
610 : 비전센서부 612 : 영상처리부
620 : 변위센서부 700 : 제어부
800 : 승강유닛 810 : 서포터
812 : 수직부 814 : 수평부
820 : 신축 실린더 910 : 틸팅유닛
920 : 거리측정센서

Claims (6)

  1. 피검사체의 표면상에 이동 가능하게 안착되는 로봇 본체;
    상기 로봇 본체에 설치되며 피검사체의 표면과 접촉한 상태로 회전하여 로봇 본체에 주행력을 제공하는 본체 구동부;
    상기 로봇 본체의 전방에 배치되며 피검사체의 표면에 접촉하여 초음파를 발생시키는 탐촉유닛;
    상기 로봇 본체의 전면에 장착되는 가이드 프레임;
    상기 가이드 프레임에 마련되고 상기 탐촉유닛이 장착되는 홀더유닛;
    상기 가이드 프레임에 마련되고 상기 탐촉유닛의 전방에 위치한 피검사체의 검사부위를 탐지하는 탐지유닛; 및
    상기 탐지유닛의 정보를 토대로 상기 로봇 본체가 상기 피검사체의 검사부위를 추종하며 주행하도록 상기 본체 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 탐지유닛은,
    레이저를 이용하여 상기 피검사체의 검사부위에 대한 위치와 높이를 감지하는 변위센서부를 포함하며, 상기 변위센서부는 측정된 검사부위의 높이 중 최고점에 대한 좌표를 추종라인으로 생성하며,
    상기 로봇 본체는,
    상기 가이드 프레임을 수평으로 틸팅시키는 틸팅유닛과, 상기 가이드 프레임의 교체를 감지하는 거리측정센서를 더 포함하고,
    상기 틸팅유닛은 상기 탐지유닛의 정보를 토대로 상기 탐촉유닛이 피검사체의 검사부위를 추종하도록 상기 가이드 프레임을 회전시키며,
    상기 거리측정센서는 상기 가이드 프레임에 마련된 상기 탐지유닛과 로봇 본체 간의 거리를 측정하여 측정된 거리에 따라 상기 틸팅유닛의 작동이 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 검사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탐지유닛은
    상기 탐촉유닛의 전방에 위치한 피검사체의 검사부위를 촬영하여 영상정보를 취득하고 이를 영상처리하는 비전센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 검사장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탐지유닛은
    상기 비전센서부를 통해 촬영된 이미지로부터 검사부위의 양끝단에 대한 좌표를 제각기 추출하고, 추출된 양끝단 좌표 간의 중심을 산출하여 추종라인을 생성하는 영상처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 검사장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1항 있어서,
    상기 본체 구동부는
    상기 로봇 본체의 하부 양측에 마련되는 주행 바퀴;를 포함하고,
    상기 주행 바퀴는
    상기 제어부를 통해 회전이 제각기 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 검사장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 주행 바퀴는 그 둘레를 따라 자성이 발휘되는 전자석이 제각기 마련되고,
    상기 전자석은 제어부를 통해 자력이 제각기 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 검사장치.
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