KR102437221B1 - 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 얇은 판상의 금속 재료의 내부 균열을 초음파 센서 어레이를 이용하여 측정하기 위한 수단을 제공하고자 한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 초음파 신호를 송신하고 수신하는 일체형 초음파 어레이센서; 및 상기 일체형 초음파 어레이센서에 초음파를 발생하는 신호를 전달하고, 수신하는 초음파발생 및 수신신호증폭부; 및 상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 초음파발생 및 수신신호증폭부 사이에서 각각의 초음파 어레이센서에 초음파발생신호를 주고, 수신신호를 수신하여 증폭회로에 연결하는 멀티플렉서; 및 상기 수신신호증폭부에서 수신된 신호를 이미지로 표시하는 신호처리 및 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여 휴대형으로 구성된 일체형 초음파 어레이센서를 판상의 소재에 접촉력을 높여 접촉함으로써 실험실 조건이 아닌 환경에서도 정확하게 상기 판상소재의 내부 결합을 찾아낼 수 있는 효과가 있다.

Description

휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치{.}
본 발명은 초음파 어레이 센서를 이용하여 판상의 소재 내부 또는 후면에 발생한 균열을 측정하는 기술에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 휴대용 초음파 어레이 센서를 이용하여 금속의 내부 또는 반대쪽의 균열을 이미지화하여 찾아내는 기술에 관한 것이다.
본 발명 출원 이전의 선행기술로는 비파괴 소재 검사를 하기 위한 초음파 검사 시스템용 프로브는, 검사 방향으로의 길이 방향(L)과, 검사 방향에 수직인 횡방향(Q)을 규정하는 프로브 하우징과, 다수의 송수신부를 포함하는 장치를 개시한다.
또 다른 선행기술로는 소재 검사장치에 관한 것으로, 소재가 관통하는 회전부와, 회전부를 회전시키는 구동부와, 회전부에 장착되고 자기장을 형성하는 자성발생부와, 회전부에 장착되고 초음파를 발생하는 초음파발생부와, 회전부에 장착되고 소재의 자기누설과 초음파를 감지하는 감지부를 포함하여, 봉 형상의 소재 표면 결함을 검사하는 장치를 개시하였다.
공개특허공보 10-2018-0128053 공개특허공보 10-2020-0008795
본 발명은 얇은 판상의 금속 재료의 내부 균열을 찾아내기 위한 기술은 매우 정교한 측정기술을 요구하기 때문에 그 측정이 어려웠다. 특히나, 휴대용으로 이러한 측정장치를 구성하기위해서는 측정 대상물과의 측정환경이 일정하지 않은 문제가 있어 실험실에서의 측정과는 달리 많은 어려움이 있다.
본 발명은 얇은 판상의 금속 재료의 내부 균열을 초음파 어레이센서를 이용하여 측정하기위한 수단을 제공하고자 한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 하기의 과제해결 수단을 제공한다.
초음파 신호를 송신하고 수신하는 일체형 초음파 어레이센서; 및
상기 일체형 초음파 어레이센서에 초음파를 발생하는 신호를 전달하고, 수신하는 초음파발생 및 수신신호증폭부; 및
상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 초음파발생 및 수신신호증폭부 사이에서 각각의 초음파 어레이센서에 초음파발생신호를 주고, 수신신호를 수신하여 증폭회로에 연결하는 멀티플렉서; 및
상기 수신신호증폭부에서 수신된 신호를 이미지로 표시하는 신호처리 및 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서는 플렉서블한 고무재질의 몸체에 초음파 어레이소자를 부착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서에는 상기 판상소재와의 접촉을 확인하기 위하여 압력센서를 1 지점 이상에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 판상소재가 접촉하는 접촉면의 후면에는 접촉력을 높이기 위하여 공기가 주입된 고무주머니가 일체형으로 형성되어 상기 판상소재가 평면이 아닌 경우에도 상기 공기가 주입된 고무주머니를 눌러 줌으로써 상기 일체형 초음파 어레이센서 전면이 상기 판상소재에 완전히 접촉될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서에는 상기 판상소재와의 접촉의 확인과 상기 초음파 어레이센서의 상기 판상소재 위에서의 움직임을 확인하기 위하여 광마우스 움직임 센서 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 광마우스 움직임 센서 모듈에서 신호가 들어오는 것으로 상기 일체형 초음파 어레이센서의 측정을 시작하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여 휴대형으로 구성된 일체형 초음파 어레이센서를 판상의 소재에 접촉력을 높이 접촉함으로써 실험실 조건이 아닌 환경에서도 정확하게 상기 판상소재의 내부 결합을 찾아낼 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일체형 초음파 어레이센서의 모식도
도 2는 본 발명의 판상소재 내부 결함측정 원리 설명도 이다.
도 3은 본 발명의 전체 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 본 발명의 측정부의 일체형 초음파 어레이센서 모습과 압력센서의 결합도와 측정부의 측면도 이다.
도5는 본 발명의 광마우스 움직임 센서 모듈을 구비한 일체형 초음파 어레이센서의 측정부 도면 이다.
상기와 같은 과제해결 수단의 작용효과를 도면을 이용하여 설명하면 하기와 같다.
도1은 본 발명의 일체형 초음파 어레이 센서의 개념도이다. 본 발명은 판상소재를 측정하고자 하는 것으로 상기 판상소재는 평평할 수도 있으나, 표면이 둥글거나, 일정한 또는 일정하지 않는 곡률을 가질 수 있는 것이어서, 상기 초음파 어레이소자를 플렉서블한 지지부에 고정하여 일체형 초음파 어레이 센서가 굴곡이 있는 표면을 따라 굴곡지게 완전히 밀착할 수 있도록 구성하였다.
도2는 본 발명의 일체형 어레이 센서를 이용한 판상소재의 측정 결과를 도시하고 있다. 약 3mm 정도의 두께를 가지고 판상소재를 측정한 모식도로 내부에 결함이 없는 경우에는, 판상 소재의 반대쪽에서 강하여 반사되는 신호를 측정할 수 있으며, 판상 소재의 내부에 결합이 있는 경우에는 결함이 있는 부분에서 신호가 흩어지기 때문에 신호가 없거나, 상대적으로 작은 신호가 측정된다. 이러한 신호의 크기를 이용하여 상기 판상소재의 내부 결합을 측정할 수 있다.
도3은 본 발명의 전체 시스템 구성도이다. 일체형 초음파 어레이 센서와 상기 각각의 초음파 어레이 센서에 초음파를 입력하고, 신호를 측정하는 초음파발생 및 수신신호증폭부와 상기 일체형 초음파 어레이 센서 사이에서 초음파 어레이 센서를 선택하여 신호를 2차원으로 스캔할 수 있도록 도와주는 멀티플렉서와 상기 측정된 초음파 신호를 처리하여 표시하는 신호처리 및 표시부로 구성된다.
상기 신호처리는 단순히 신호의 크기를 비교하여 이용할 수도 있고, 특정 주파수를 선택하여 신호의 크기를 비교할 수 있음은 물론이다.
도4의 (A)는 본 발명의 일체형 초음파 어레이 센서의 측정면과 측면에 구비된 압력센서를 도시하고 있다. 도4의 (B)는 측면에서 본 모식도로 고무로된 공기주머니를 더 구비하고 있다. 상기 공기주머니는 상기 판상소재의 표면에 굴곡이 있는 경우 일부 표면이 상기 일체형 초음파 어레이센서와 접촉되지 않을 우려가 있어 측정시 상기 공기주머니를 누르면서 측정하면 플렉서블한 소재로 구성된 상기 일체형 초음파 어레이센서가 상기 공기주머니의 압력에 의하여 굴곡진 판상소재의 표면에 밀착하여 정확한 측정을 할 수 있다.
도5는 상기 일체형 초음파 어레이센서에 광마우스 움직임 센서 모듈을 부착하여 상기 광마우스 움직임 센서 모듈에서 신호가 측정되면 상기 판상소재의 측정을 시작하고, 상기 광마우스 움직임 센서 모듈의 움직임 신호와 상기 일체형 초음파 어레이 센서에서 측정된 신호를 결합하여 상기 판상소재 내부의 결함이미지를 생성할 수 있다.
또한, 상기 광마우스 움직임 센서 모듈에서 상기 일체형 초음파 어레이 센서 모듈의 움직임을 정확히 측정하기 위하여 상기 판상소재 표면에 격자무늬의 종이 또는 테이프 등을 부착하여 측정할 수 있다.
10 : 판상 소재
100 : 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치
200 : 일체형 초음파 어레이센서
210 : 초음파 센서 어레이 소자
210 : 압력센서
230 : 플렌서블 센서 지지판
240 : 공기주머니
250 : 광마우스 움직임 센서 모듈
260 : 가속도센서
300 : 멀티플렉서
310 : 초음파발생 및 수신신호증폭부
320 : 신호처리 및 표시부

Claims (4)

  1. 초음파 신호를 송신하고 수신하는 일체형 초음파 어레이센서; 및
    상기 일체형 초음파 어레이센서에 초음파를 발생하는 신호를 전달하고, 수신하는 초음파발생 및 수신신호증폭부; 및
    상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 초음파발생 및 수신신호증폭부 사이에서 각각의 초음파 어레이센서에 초음파발생신호를 주고, 수신신호를 수신하여 증폭회로에 연결하는 멀티플렉서; 및
    상기 수신신호증폭부에서 수신된 신호를 이미지로 표시하는 신호처리 및 표시부를 구비하고,
    상기 일체형 초음파 어레이센서는 플렉서블한 고무재질의 몸체에 초음파 어레이소자를 부착하여 구성되며,
    상기 일체형 초음파 어레이센서에 광마우스 움직임 센서 모듈을 부착하여 상기 광마우스 움직임 센서 모듈에서 신호가 측정되면 판상소재의 측정을 시작하고, 상기 광마우스 움직임 센서 모듈의 움직임 신호와 상기 일체형 초음파 어레이 센서에서 측정된 신호를 결합하여 상기 판상소재 내부의 결함이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 초음파 어레이센서에는 상기 판상소재와의 접촉을 확인하기 위하여 압력센서를 1 지점 이상에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 판상소재가 접촉하는 접촉면의 후면에는 접촉력을 높이기 위하여 공기가 주입된 고무주머니가 일체형으로 형성되어 상기 판상소재가 평면이 아닌 경우에도 상기 공기가 주입된 고무주머니를 눌러 줌으로써 상기 일체형 초음파 어레이센서 전면이 상기 판상소재에 완전히 접촉될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치.
  4. 삭제
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