KR102421050B1 - 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법 - Google Patents

인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접부 등의 방사선 투과 검사 시 촬영한 방사선 필름을 판독하는 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법에 관한 것으로, 방사선을 생성하여 피검사체에 생성된 방사선을 조사하여 피검사체의 용접부위를 촬영하는 촬영 단계와, 상기 촬영 단계에서 촬영된 필름을 현상하는 현상 단계와, 상기 현상 단계에서 현상된 필름을 건조시키는 건조 단계와, 상기 건조 단계에서 건조된 필름에 숫자 또는 문자로 표시된 필름 결함 정보를 필름 종이에 표시하는 홀더링 단계 및 상기 홀더링 단계에서 상기 필름 종이에 표시된 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 결함의 종류 및 크기를 분류하여 합격 또는 불합격을 판독하는 판독 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법{A Method of Radiographic Film Reading Using Artificial Intelligence}
본 발명은 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 용접부 등의 방사선 투과 검사 시 촬영한 방사선 필름을 판독하는 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 방사선 투과검사는 X-레이 또는 γ-레이로 금속소재, 기계부품, 철구조물, 압력용기, 파이프 배관 등의 금속이나 용접부에 투과시켜 필름을 감광시킨 다음 이를 현상하여 검사체 내부의 결함을 검사하는 검사기법으로서 현재 산업계에서 가장 널리 이용되고 있는 비파괴 검사방법 중의 하나이다.
방사선 필름 현상기는 현상조, 정착조, 세척조로 구획된 현상기본체와, 이 현상기본체의 상측에 장착되어 그 위에 올려진 필름이 현상액, 정착액, 세척액을 순차적으로 통과하도록 필름을 이송시키는 다수 개의 롤러들과, 이롤러들 상측에 장착되어 외부의 빛이 차단된 상태에서 필름카세트로부터 필름을 분리할 수 있도록 된 암실박스를 포함하여 구성된다. 암실에서 작업하는 경우에 암실박스는 필요치 않다. 이러한 필름 현상기는 작업자가 암실박스에서 필름카세트로부터 필름을 분리하여 다수개의 롤러 최전단 위에 올려놓은 후, 구동버튼을 온 시키면, 이 롤러들에 의해 필름이 이송되면서 자동으로 현상되도록 되어 있다.
이러한 필름현상과정에서, 각 구간의의 필름의 현상시간은 미리 세팅된 시간으로 모두 동일하게 적용된다. 이에 따라 검사부위의 형상, 용접두께, 노출시간 등에 따라 현상되는 필름의 흑화도에 차이가 생긴다.
즉, 종래의 필름현상기에서는 필름의 흑화도가 너무 높게 현상되거나 필름의 흑화도가 너무 낮게 현상되는 경우가 종종 발생되고, 필름의 흑화도가 균질하지 않다. 이 경우 필름 판독에 오류가 생길 가능성이 높고, 판독자의 감각을 저하시킬 우려가 있다.
그리고 현상된 필름의 흑화도가 달라지는 경우, 판독자는 쉽게 피로를 느끼게 된다는 단점도 있다.
또한, 기존의 방사선투과검사에서 획득한 방사선투과영상은, 방사선의 입사각도와 검사체와의 위치가 투영된 영상을 얻게 되므로, 측정상의 기하하적 요인과 방사선 방출, 흡수 및 투과에 따른 양자특성에 의하여 본래의 형상과는 상이한 영상을 가지게 된다. 이러한 특성은 다각적으로 나타나므로, 판독자는 영상으로부터 정확한 정량적 판별보다는 경험에 의존한 정성적 판단을 내릴 수밖에 없으므로, 검사의 정확성이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0116127호(2009.11.11.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인공지능 기술과 빅데이터 딥러닝 기술을 적용하여 자동으로 결함을 검출하고 정확도와 신뢰도를 향상시킬 수 있는 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 방사선을 생성하여 피검사체에 생성된 방사선을 조사하여 피검사체의 용접부위를 촬영하는 촬영 단계와, 상기 촬영 단계에서 촬영된 필름을 현상하는 현상 단계와, 상기 현상 단계에서 현상된 필름을 건조시키는 건조 단계와, 상기 건조 단계에서 건조된 필름에 숫자 또는 문자로 표시된 필름 결함 정보를 필름 종이에 표시하는 홀더링 단계 및 상기 홀더링 단계에서 상기 필름 종이에 표시된 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 결함의 종류 및 크기를 분류하여 합격 또는 불합격을 판독하는 판독 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 판독 단계는 상기 홀더링 단계에서 필름 종이에 표시된 필름 결함 정보를 인식하는 정보 인식 단계와, 상기 정보 인식 단계에서 인식한 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름에 투과된 방사선량을 측정하고, 상기 필름의 농도가 기설정된 기준범위에 포함되는지 판독하는 농도 조건 확인 단계와, 상기 농도 조건 확인 단계에서 판독한 상기 농도가 기설정된 기준범위에 포함될 경우, 상기 정보 인식 단계에서 인식한 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 감도가 기준범위에 포함되는지 판독하는 감도 측정 단계 및 상기 감도 측정 단계에서 판독한 상기 필름의 감도가 기설정된 기준범위에 포함될 경우, 상기 정보 인식 단계에서 인식한 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 결함의 종류 및 크기를 분류하는 결함 판독 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 농도 조건 확인 단계는 상기 정보 인식 단계에서 인식한 상기 필름 종이의 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 농도를 측정하는 농도 측정 단계와, 상기 농도 측정 단계에서 측정된 상기 필름의 농도와 기저장된 표준 농도 규정 정보를 비교하는 농도 비교 단계와, 상기 농도 비교 단계에서 비교한 필름의 농도가 상기 표준 농도 규정 정보에 포함될 경우 합격으로 판단하고, 필름의 농도가 상기 표준 농도 규정 정보의 범위에 포함되지 않을 경우 불합격으로 판단하는 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법은 홀더링 단계에서는 숫자 또는 문자를 표기한 것을 인공지능으로 읽혀서 QR코드화하여 기존에 수작업으로 진행하여 작업자의 피로도에 영향받던 기존의 방법에 비해 신속하고 정확하게 결함을 파악할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 판독 단계에서 필름의 결합의 종류 및 크기를 분류하여 합격 또는 불합격 판독하기 위하여 필름에 투과된 방사선량 및 필름의 감도 정보를 토대로 판독하여 신뢰도가 향상되는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 필름의 결함을 나타낸 사진이다.
본 발명의 이점 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, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 필름의 결함을 나타낸 사진이다.
본 발명의 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법은 현상 단계(S200), 건조 단계(S300), 홀더링 단계(S400) 및 판독 단계(S500)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 촬영 단계(S100)는 방사선을 생성하여 생성된 방사선을 피검사체에 조사하여 피검사체의 용접부위를 촬영하는 단계이다.
이때, 촬영 단계(S100)에서는 용접부를 방사선으로 스캔하여 용접부에 대한 디지털 원본 영상을 생성한다.
그리고 상기 현상 단계(S200)는 상기 촬영 단계(S100)에서 촬영된 필름을 현상시키는 단계로, 현상 처리는 20℃ 온도에서 약 5분간 현상한다.
여기서, 현상액의 온도는 약 20℃ 온도에서 대략 50분 정도의 시간동안 현상하게 된다.
다음으로, 상기 건조 단계(S300)는 상기 현상 단계(S200)에서 현상된 필름을 건조시키는 단계이다.
그리고 상기 건조 단계(S300)는 건조기에서 대략 70℃의 온도에서 대략 5분간 건조시킨다.
이때, 얻어지는 원본영상에는 용접부에 발생한 크랙 또는 에어갭 등과 같은 결함 부위에 주변의 정상적인 용접 부위와의 밀도 차이로 인하여 명암 대비 특성과 응집 특성이 나타난다.
여기서, 명암 대비 특성은 결함 부위의 영상이 주변 영상과 급격한 명암 변화를 나타내는 것을 의미하며, 응집 특성은 비교적 작은 영역 내에 명암 대비를 보여주는 대비 영상이 강하게 나타나는 특성을 의미한다.
이와 같이 얻어진 원본 영상에서 스캔 방향의 특정 라인 상에 위치한 화소들의 디지털 데이터 값을 이용하여 프로파일 선도를 그려보면, 원본 영상의 결함 영역에 대응되는 구간에서 데이터 값의 급격한 하락과 상승이 나타나며, 이외에도 노이즈 등의 영향으로 데이터 값이 급변하는 고주파 성분이 전체 구간에 걸쳐 분포되어 있다.
여기서, 종래의 결함 검출 방법에서와 같이, 원본 영상의 프로파일 선도에서 일정한 임계값 이하의 데이터 값을 가지는 구간을 검출하게 되면, 실제 결함 영역에 대응되는 구간 이외에도 노이즈가 포함된 다수의 고주파 구간이 함께 검출되기 때문에, 종래의 결함 검출 방법으로는 용접부에 대한 정확한 결함 검출이 어렵다는 것을 알 수 있다.
다음으로, 상기 홀더링 단계(S400)는 상기 건조 단계(S300)에서 건조된 필름에 표시된 숫자 또는 문자를 표기하는 단계로, 기존에는 작업자가 수기로 기록하였으나, 본 발명의 방사선 투과 검사 필름 판독 방법에서는 인공지능 기술을 적용하여 필름에 표시되어 있는 숫자 및 문자를 스캔하여 인식하게 된다.
이때, 상기 필름에 표시된 숫자 및 문자는 촬영된 필름의 제품명, 재질, 부위, 두께, 용접사번호, 촬영일, 발주처, 공사명 및 제작업체명을 포함하는 필름 정보가 저장되어 있고, 이러한 상기 필름 정보를 판독하여 필름을 구분하게 된다.
그리고 상기 필름에 표시된 숫자 및 문자는 피검사체의 종류 및 피검사체의 촬영 부위를 파악할 수 있게 된다.
상세하게는, 상기 홀더링 단계(S400)에서는 문자인식 인공지능을 통하여 상기 필름의 표시된 숫자 또는 문자의 정보를 인식하고, 그 정보가 필름과 연동되어 QR 코드 또는 바코드로 처리되어 자동으로 필름에 부착되게 된다.
다음으로, 상기 판독 단계(S500)는 상기 홀더링 단계에서 표기된 필름의 결함의 조류, 및 크기를 분류하여 합격 또는 불합격을 판독하는 단계이다.
상세하게는, 상기 판독 단계(S500)는 정보 인식 단계(S510), 농도 조건 확인 단계(S520)와, 감도 측정 단계(S530) 및 결함 판독 단계(S540)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 농도 조건 확인 단계(S520)는 상기 홀더링 단계에서 표기된 필름에 투과된 방사선량을 측정하여 상기 필름의 농도가 기설정된 기준 범위에 포함되는지 판독하는 단계이다.
이때, 상기 농도 조건 확인 단계(S520)는 필름 판독을 하기 위한 전제 조건으로 필름의 농도(검은정도)가 규격에서 제시하는 것을 만족해야 되며, 방사선이 피검사체에 일정 정도 노출되면 검게 변하게 되는데, 이 검은 정도를 가지고 결함의 유무를 확인하게 된다.
이때, 상기 필름의 농도가 낮거나(하얗거나), 너무 높을 경우, 필름 판독의 신뢰성이 떨어지게 된다.
또한, 상기 필름의 농도는 각 국의 규정에 있어서 일부 차이가 있으므로, 상기 농도 조건 확인 단계(S520)는 각 국의 규정에 맞는 농도에 포함되는지 파악하는 단계이다.
그리고 상기 농도 조건 확인 단계(S520)에서는 필름과 피검사체의 일부 몇 곳을 측정하여 기설정된 농도 범위에 포함되면 규정에 맞게 되어 다음 단계인 상기 감도 측정 단계(S520)로 넘어가게 되고, 농도 범위에 포함되지 않을 경우, 폐기하거나 농도 조건 확인 단계(S520)를 추가로 수행하게 된다.
상세하게는, 상기 농도 조건 확인 단계(S520)는 상기 정보 인식 단계(S510)에서 인식한 상기 필름 종이의 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 농도를 측정하는 농도 측정 단계(S521)와, 상기 농도 측정 단계(S521)에서 측정된 상기 필름의 농도와 기저장된 표준 농도 규정 정보를 비교하는 농도 비교 단계(S522)와, 상기 농도 비교 단계(S522)에서 비교한 필름의 농도가 상기 표준 농도 규정 정보에 포함될 경우 합격으로 판단하고, 필름의 농도가 상기 표준 농도 규정 정보의 범위에 포함되지 않을 경우 불합격으로 판단하는 판단 단계(S523)를 포함한다.
다음으로, 상기 감도 측정 단계(S530)는 상기 농도 조건 확인 단계(S520)에서 판독한 상기 농도가 기설정된 기준 범위에 포함될 경우, 상기 필름의 감도가 기준 범위에 포함되는지 판독하는 단계로, 상기 필름의 감도는 결함을 찾을 수 있는지 정도를 확인할 수 있는 단계이다.
여기서, 상기 감도 측정 단계(S530)는 지름이 각기 다른 6개의 철선(IQI, 투과도계)이 한 세트로 구성되어 재료마다 철선의 굴기에 따라 여러 세트가 있으며 적용하는 세트는 제품의 재질 및 두께에 따라 규격에서 정해지게 된다.
이때, 하나의 세트에는 지름이 작은 것부터 일정 비율대로 커지는 순서로 6개의 철선이 배열되며, 이 철선이 상기 필름으로 확인되는 개수에 따라 감도를 측정하게 된다.
즉, 상기 필름에 6개의 선이 있는 IQI를 놓고 촬영한 경우, 필름 상에 6개의 선이 보일 경우 감도가 좋은 것으로 판단하고, 필름 상에 보이는 개수에 따라 감도가 낮은 것으로 판단하게 된다.
다음으로, 상기 결함 판독 단계(S540)는 상기 감도 측정 단계(S530)에서 판독한 상기 필름의 감도가 기설정된 기준범위에 포함될 경우, 상기 필름의 결함의 종류 및 크기를 분류하는 단계로, 결함은 용접부의 두께, 용접봉의 종류, 용접 방법에 따라 검출되는 결함이 다르게 된다.
일반적으로, 결함은 크렉, 용입불량, 융합불량 및 슬래그를 포함하는 선형결함과, 기공 및 둥글 슬래그를 포함하는 원형결함으로 구분되며 이것을 구분하는 기준은 결함의 길이와 폭의 비율이 3:1 이하이면 원형결함, 이상이면 선형결함으로 구분된다.
이렇게 선형결함과 원형으로 1차 구분 후 세부적으로, 기공, 크렉, 슬래그, 용입부족 및 융합부족 등 결함의 모양에 따라 여러종류로 구분하게 된다.
여기서, 상기 필름에서 농도 차를 가지고 결함을 식별하며, 그 모양을 보고 기공 또는 슬래그로 추정하여 판독하며, 그 결함의 지름이나 길이를 측정하여 최종 판정하게 된다.
또한, 상기 결함 판독 단계(S540)에서는 용접 과정, 용접 형태, 용접 자세, 피가공물 재질, 피가공물 두께, 방사선 방법 중 적어도 하나를 포함하는 용접 저보를 바탕으로 상기 필름의 상태에 따른 결함 정보가 기저장된 판독 저장부에서 판독 결과 정보를 추출하여 상기 필름의 결함 종류 및 크기를 분류하여 합격 또는 불합격 판정하게 된다.
여기서, 상기 판독 단계(S500)는 상기 필름 이미지가 클라우드로 전송되며, 전송된 필름 이미지는 기저장된 데이터와 비교하여, 숫자 또는 문자 인식, 농도 확인, 감도 측정 및 판독을 수행한다.
그리고 상기 결함 판독 단계(S540)까지 완료된 판독 결과는 기업의 ERP에 연동되어 검사 레포팅이 완성되고, 완성된 검사 레포팅은 의뢰업체의 메일로 전달할 수 있게 된다.
이때, 상기 검사 페로팅은 위변조를 차단하기 위해 블록체인 기술로 암호화 처리되게 된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
S100 : 촬영 단계
S200 : 현상 단계
S300 : 건조 단계
S400 : 홀더링 단계
S500 : 판독 단계
S510 : 정보 인식 단계
S520 : 농도 조건 확인 단계
S521 : 농도 측정 단계
S522 : 농도 비교 단계
S523 : 판단 단계
S530 : 감도 측정 단계
S540 : 결함 판독 단계

Claims (3)

  1. 방사선을 생성하여 피검사체에 생성된 방사선을 조사하여 피검사체의 용접부위를 촬영하는 촬영 단계;
    상기 촬영 단계에서 촬영된 필름을 현상하는 현상 단계;
    상기 현상 단계에서 현상된 필름을 건조시키는 건조 단계;
    상기 건조 단계에서 건조된 필름에 필름의 제품명, 재질, 부위, 두께, 용접사번호, 촬영일, 발주처, 공사명 및 제작업체명을 포함하는 필름 정보를 숫자 또는 문자로 표시된 필름 정보를 문자인식 인공지능으로 인식하는 홀더링 단계; 및
    상기 홀더링 단계에서 필름 종이에 표시된 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 결함의 종류 및 크기를 분류하여 합격 또는 불합격을 판독하는 판독 단계;를 포함하고,
    상기 판독 단계는,
    상기 홀더링 단계에서 필름 종이에 표시된 필름 결함 정보를 인식하는 정보 인식 단계;
    상기 정보 인식 단계에서 인식한 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름에 투과된 방사선량을 측정하고, 상기 필름의 농도가 기설정된 기준범위에 포함되는지 판독하는 농도 조건 확인 단계;
    상기 농도 조건 확인 단계에서 판독한 상기 농도가 기설정된 기준범위에 포함될 경우, 상기 정보 인식 단계에서 인식한 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 감도가 기준범위에 포함되는지 판독하는 감도 측정 단계; 및
    상기 감도 측정 단계에서 판독한 상기 필름의 감도가 기설정된 기준범위에 포함될 경우, 상기 정보 인식 단계에서 인식한 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 결함의 종류 및 크기를 분류하는 결함 판독 단계;를 포함하며,
    상기 농도 조건 확인 단계는,
    상기 정보 인식 단계에서 인식한 상기 필름 종이의 필름 결함 정보를 판독하여 상기 필름의 농도를 측정하는 농도 측정 단계와,
    상기 농도 측정 단계에서 측정된 상기 필름의 농도와 기저장된 표준 농도 규정 정보를 비교하는 농도 비교 단계와,
    상기 농도 비교 단계에서 비교한 필름의 농도가 상기 표준 농도 규정 정보에 포함될 경우 합격으로 판단하고, 필름의 농도가 상기 표준 농도 규정 정보의 범위에 포함되지 않을 경우 불합격으로 판단하는 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 필름 결함 판독 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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