KR102529091B1 - 배관 결함 분석 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
분석 장치가 제공된다. 상기 분석 장치는 배관을 따라 움직이는 주행부; 상기 주행부에 설치되고, 상기 배관을 센싱한 배관 정보와 상기 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터(law data)를 출력하는 센싱부; 제1 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하는 생성부; 제2 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 결함을 분석하는 분석부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 배관의 결함을 분석하고 표시하는 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
배관은 시간이 흐름에 따라 부식되고, 주변환경에 따라 파손될 수 있는 바, 그로 인해 발생하는 사고를 미연에 방지하기 위해서는 배관의 상태를 주기적으로 점검할 필요가 있다. 그러나, 배관은 지중에 매설되어 있거나 그 내부에 항상 유체가 흐르는 바, 배관을 점검함에 있어서는 배관을 분리하지 않고 배관의 상태를 점검할 수 있어야 한다.
이를 위해, 배관 내에 흐르는 유체의 흐름으로 피그를 진행시켜 배관의 상태를 파악하는 인텔리전트 피그가 사용되고 있으며, 유체의 흐르는 압력이 낮아 피그를 진행시킬 수 없는 배관 등에 적용하기 위한 언피거블 자가추진 로봇이 개발되고 있다. 이러한 인텔리전트 피그나 언피거블 자가추진 로봇은 비파괴 검사 기술을 이용하여 배관의 두께나 결함 등을 측정하는데, 사용되는 비파괴 검사 기술로는 자기누설법(Magnetic Flux Leakage), 와전류 탐상법(Eddy Current Inspection Method), 리모트 필드 와류탐상시험(Remote Field Eddy Current Testing) 등이 있다.
한편, 비파괴 검사 기술을 사용하여 배관의 두께나 결함 등을 측정하기 위해서는, 배관의 두께 등에 따라 달라지는 신호를 검출하는 센싱모듈이 배관의 내주면에 밀착되어야만 신뢰성 및 정확도가 높아진다.
한국등록특허공보 제1649319호에는 배관 직경의 변화에 적응적으로 수축 또는 확장되는 배관 검사 로봇이 나타나 있다.
본 발명은 배관의 부식 상태를 정확하게 분석하는 동시에, 사용자에게 직관적이고 정확하게 측정 결과, 분석 결과를 표시하는 분석 장치 및 분석 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 분석 장치는 배관을 따라 움직이는 주행부; 상기 주행부에 설치되고, 상기 배관을 센싱한 배관 정보와 상기 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터(law data)를 출력하는 센싱부; 제1 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하는 생성부; 제2 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 결함을 분석하는 분석부;를 포함할 수 있다.
상기 분석부는 3차원 형상에 상기 결함과 관련된 제1 정보를 표시할 수 있다.
본 발명의 분석 방법은 배관을 센싱한 배관 정보와 배관을 따라 움직이는 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터를 획득하는 획득 단계; 상기 로우 데이터를 필터링하는 필터링 단계; 필터링된 상기 로우 데이터의 단위를 변환하는 변환 단계; 상기 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하고 표시하는 입체화 단계; 상기 3차원 입체 형상의 일부 선택 영역을 결정하고, 상기 선택 영역에 대해 단위 변환된 결함 관련 2차원 정보를 표시하는 선택 단계; 상기 선택 영역에 대한 결함 추정 요청이 입수되면, 상기 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정하는 추정 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 분석 장치 및 분석 방법은 비파괴 검사 로봇을 이용해 자기 누설 방식으로 분석된 배관의 내외부 부식 상태를 3D 디스플레이해줄 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자가 선택한 선택 영역에 결함 추정 알고리즘이 적용될 수 있다. 따라서, 사용자는 결함 추정 알고리즘의 추정 결과를 이용해서 배관의 결함 상태를 정확하게 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 분석 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 생성부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 3은 분석부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 4는 추정부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 5는 길이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 폭 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 깊이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 분석 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 비교 실시예의 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 생성부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 3은 분석부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 4는 추정부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 5는 길이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 폭 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 깊이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 분석 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 비교 실시예의 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
기존의 기술은 복수의 홀 센서가 구비된 단일 모듈로 비파괴 검사를 진행하며 받은 데이터를 표시하고, 사용자가 결함분석 관심영역을 드래그하여 도 9의 분석결과를 호출하는 방식이었다. 단순히 한쪽방향만 이동하여 결함을 빠르게 사용자에게 제공한다는 점에서는 장점이 있지만, 배관(10)이라는 원통의 모든 위치 정보를 담을 수 없어 사용자가 검사한 영역을 수기로 표기를 해서 검사를 진행하였다. 또한 직관적으로 어느 부분을 분석 영역으로 할지 신호를 보고 판단하는 방식이 대부분이었다.
이런 방식은 단일 방향으로 디스플레이 한다는 점에서 사용에 일부 불편함이 있다. 또한, 사용자가 화면을 줌인/줌아웃(zoom in/zoom out)하는 방식으로 상세 신호를 봐야하는 번거로움이 있다. 또한, 기존 방식은 배관(10)의 형상 정보를 담고 있지 않으므로, 분석된 결함이 배관의 어느 부분에 존재하는지 직관적으로 파악하기 어렵다.
본 발명의 분석 장치는 3차원의 디스플레이 프로그램을 개발하고 배관 형상 정보를 색깔로 구분하여 센싱 신호의 최대 크기를 구분할 수 있다. 아울러 본 발명의 분석 장치는 사용자가 선택한 영역에 대해 세부 센싱 신호를 파악하고 분석하는 추정 프로그램을 제공할 수 있다.
비파괴 검사를 통해 출력되는 신호는 x축(원주방향거리), y축(배관방향이동거리), z축(센서 신호: Volt)로 출력이 되며, 이 신호를 2D(2차원)로 표현하면 배관 내 결함의 유무, 위치를 직관적으로 파악하기 어렵다. 배관의 형상정보를 포함하기 위해 직교좌표계(x,y)를 극좌표계(r,θ)로 바꾸어 센서신호의 Base Line을 기준으로 Peak-To-Peak 값을 계산하여 1차적으로 Plot을 하고, 사용자가 관심영역을 선택하면, 2차적으로 결함신호를 호출하는 방식으로 배관의 결함이 분석되고 표시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 분석 장치를 나타낸 개략도이다. 도 2는 생성부(130)의 동작을 나타낸 개략도이다. 도 3은 분석부(150)의 동작을 나타낸 개략도이다. 도 4는 추정부(170)의 동작을 나타낸 개략도이다.
도면에 도시된 분석 장치는 주행부, 센싱부(110), 생성부(130), 분석부(150), 추정부(170)를 포함할 수 있다.
배관(10)의 결함을 검사하고자 하는 사용자는 배관 내부를 주행하는 로봇 등의 각종 주행부를 이용할 수 있다.
주행부는 무한궤도, 바퀴 등을 이용하여 배관의 길이 방향을 따라 배관 내부를 주행할 수 있다.
주행부에는 센싱부(110)가 마련될 수 있다.
생성부(130), 분석부(150), 추정부(170)는 주행부에 마련되거나, 주행부로부터 이격된 사용자 단말기 또는 서버에 마련될 수 있다.
센싱부(110)는 주행부에 설치되고, 배관을 센싱한 배관 정보와 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터(law date)를 출력할 수 있다. 로우 데이터는 센싱부(110)에 마련된 각종 센서에서 측정된 센싱 신호 또는 센싱값을 포함할 수 있다.
일 예로, 배관 정보는 배관을 타겟으로 하는 홀 센서 등의 검사 수단(115)/검사 모듈로부터 출력되는 신호 또는 전압값 등을 포함할 수 있다. 주행 정보는 주행부의 주행 거리, 배관을 검사하는 검사 수단(115)/검사 모듈의 각도, 검사 수단(115)과 배관 내면 간의 거리 등을 포함할 수 있다.
생성부(130)는 제1 로우 데이터를 이용하여 배관의 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다. 생성부(130)는 주로 주행 정보를 이용해서 배관의 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다. 전체 배관(10)에서 검사가 이루어지는 검사 영역(11)이 정의될 때, 생성부는 적어도 검사 영역(11)의 3차원 입체 형상(11`)을 생성할 수 있다.
일 예로, 주행부의 주행 거리를 측정하는 오도미터(111)(odometer), 배관의 내면 일부 영역을 검사하는 검사 수단(115)의 회전 각도를 측정하는 엔코더(113)(encoder)가 마련될 수 있다.
생성부(130)는 오도미터(111), 엔코더(113), 주행부와 배관 내면 간의 거리를 측정하는 거리 측정기 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 생성부(130)는 오도미터(111)를 이용해서 특정 주행 거리 지점을 파악할 수 있다. 생성부(130)는 특정 주행 거리 지점에서 엔코더(113)를 이용해 거리 측정기의 각도를 측정할 수 있다. 생성부(130)는 거리 측정기를 이용해서 거리 측정기의 각도별로 배관 내면까지의 거리를 측정할 수 있다. 만약, 배관 정보를 생성, 출력하는 검사 수단(115)이 배관의 내면에 밀착된 상태이면, 검사 수단(115)의 연장 길이를 이용해 배관 내면까지의 거리가 측정되므로, 검사 수단(115)이 거리 측정기를 대신할 수 있다.
거리 측정기의 각도, 검사 수단(115)의 각도는 배관의 길이 방향을 따라 연장되는 가상의 배관 중심선을 기준으로 할 수 있다. 특정 주행 거리 지점에서 거리 측정기 또는 검사 수단(115)을 1회전시키면서 각도별로 배관 내면 까지의 거리 정보가 획득되면, 생성부(130)는 특정 주행 거리 지점에서 배관 내면의 3차원 형상을 파악할 수 있다. 생성부(130)는 특정 주행 거리 지점의 배관의 일부 3차원 형상을 그리고, 주행 거리 지점을 따라 위 과정을 반복하는 것을 통해 배관의 검사구간 전체의 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다.
분석부(150)는 제2 로우 데이터를 이용하여 배관의 결함을 분석할 수 있다. 제1 로우 데이터는 제1 로우 데이터와 서로 동일하거나 다를 수 있다. 분석부(150)는 주로 배관 정보를 이용해서 배관의 결함을 분석할 수 있다.
분석부(150)는 3차원 형상에 배관의 결함과 관련된 제1 정보를 표시할 수 있다.
일 예로, 분석부(150)는 홀 센서를 이용해 배관의 결함을 분석하는 경우, 베이스 라인(base line)이 되는 0 Gauss를 기준으로 복수의 홀 센서의 최대 신호 크기값을 설정 구간별로 구분할 수 있다.
일 예로, 분석부(150)는 홀 센서의 센싱값을 50G(Gauss) 이하 구간, 51~100G 구간, 101~200G 구간, 201~300G 구간, 301~400G 구간, 401G 이상 구간으로 구분할 수 있다. 이 구분 결과가 제1 정보에 해당될 수 있다.
분석부(150)는 제1 로우 데이터를 추가로 이용해서 제1 정보에 대응되는 배관 부위를 파악할 수 있다.
분석부(150)는 기파악된 배관 부위에 칠해지는 색깔로 제1 정보를 표시할 수 있다.
일 예로, 도 2와 같이 생성부(130)는 실제의 배관을 추종하는 3차원 입체 형상을 생성하기 되는데, 분석부(150)는 해당 3차원 입체 형상에 색깔을 칠할 수 있다.
이때, 분석부(150)에 의해 3차원 입체 형상에 칠해지는 색깔은 도 3과 같이 제1 정보에 기초할 수 있다. 일 예로, 분석부(150)는 50G(Gauss) 이하 구간이 나타난 배관 부위를 연파랑으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 51~100G 구간에 해당하는 배관 부위를 회색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 101~200G 구간에 해당하는 배관 부위를 노란색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 201~300G 구간에 해당하는 배관 부위를 녹색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 301~400G 구간에 해당하는 배관 부위를 갈색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 401G 이상 구간에 해당하는 배관 부위를 빨간색으로 칠할 수 있다. 사용자는 색깔이 칠해진 3차원 입체 형상을 살펴보는 것을 통해 결함이 예상되는 배관 부위를 직관적으로 파악할 수 있다.
색깔이 칠해진 3차원 입체 영상에서 결함이 의심되는 선택 영역(도 3에서 작은 사각형으로 표시)이 선택되면, 제2 정보가 표시될 수 있다. 제2 정보는 선택 영역의 결함 상태를 파악할 수 있는 홀 센서의 데이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 정보는 도 9와 같은 기존의 검사 결과를 포함할 수 있으며, 제2 정보의 객체는 선택 영역으로 한정될 수 있다.
한편, 추정부(170)는 3차원 입체 영상에서 사용자에 의해 선택 영역이 결정되면, 선택 영역에 대한 결함을 추정할 수 있다.
추정부(170)는 배관을 검사하는 홀 센서로부터 획득한 누설 자기의 전압값을 이용하여 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 분석 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8에 도시된 분석 방법은 도 1에 도시된 분석 장치에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 분석 방법은 획득 단계(S 510), 필터링 단계(S 520), 변환 단계(S 530), 입체화 단계(S 540), 선택 단계(S 550), 센서 시그널 호출 단계(S 560), 추정 단계(S 580), 추정 결과 송출 단계(S 590)를 포함할 수 있다. 추정 단계(S 580)의 전에 사용자에 의해 수행되는 결함 유무 판단 단계(S 570)가 추가될 수 있다.
획득 단계(S 510)는 배관을 센싱한 배관 정보와 배관을 따라 움직이는 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터를 획득할 수 있다.
로우 데이터(raw data)는 실험을 통해 얻어지는 전처리가 되지 않는 원신호 데이터를 의미한다. 본 발명에서 확보된 데이터는 2개의 비파괴 검사 모듈에서 나오는 42개의 홀 센서의 신호, 비파괴 검사모듈이 배관 원주방향으로 회전한 각도값에 해당하는 엔코더(113)(Encoder) 정보, 로봇 또는 주행부가 배관의 길이 방향으로 이동한 거리값에 해당하는 오도미터(111)(Odometer) 정보, 데이터를 받는 주기 정보 등을 포함하여 총 20개 이상의 정보를 포함할 수 있다.
필터링 단계(S 520)는 로우 데이터를 필터링할 수 있다. 필터링 단계는 센싱부(110)에 마련된 전처리 수단에 의해 수행될 수 있다.
로우 데이터의 신호는 신호 자체에 노이즈(Noise)가 있으며, 기준점이 동일하지 않기 때문에 이를 보정해줘야 한다. 본 발명에서 센싱부(110)는 DCT(Discrete Consine Transform) 필터를 사용하여 전처리를 수행할 수 있다. 여기서, 길이가 N인 신호 x에 대해 크로네커 델타 δkℓ을 사용하는 경우, 변환은 다음의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
변환 단계(S 530)는 필터링된 로우 데이터의 단위를 변환할 수 있다. 변환 단계는 센싱부(110)에 마련된 전처리 수단에 의해 수행될 수 있다.
로우 데이터에서 받은 데이터는 필터링(Filtering)한 후 분석이 가능한 단위로 변환을 해줘한다. 보통 자기 누설 방식을 이용한 결함 분석의 신호값은 Gauss를 사용하므로, 센싱부(110)는 각종 센서에서 받은 전압값을 Gauss로 단위 변환해준다. 배관 원주방향으로 회전한 거리값에 해당하는 엔코더(113) 정보, 로봇 또는 주행부가 배관길이 방향으로 이동한 거리값에 해당하는 오도미터(111) 정보는 카운트(Count)값으로 누적되기 때문에 센서 스펙(Spec)에 맞게 거리값(deg, mm)으로 변환을 수행할 수 있다.
입체화 단계(S 540)는 로우 데이터를 이용하여 배관의 3차원 입체 형상을 생성하고 표시할 수 있다. 입체화 단계는 생성부(130) 및 분석부(150)에 의해 수행될 수 있다.
생성부(130)는 전처리 수단에서 단위 변환된 데이터를 기반으로 배관을 3차원 입체 형상으로 디스플레이할 수 있다. 보통 직교좌표계(x, y)를 극 좌표계(r, θ)로 바꾸면 배관의 형상을 만들 수 있다.
분석부(150)는 3차원 입체 형상을 베이스 라인(Base Line)을 기준으로 신호값의 크기에 따라 색깔로 구분하여 도 2와 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 2에서 0~500G를 기준으로 21개의 홀 센서의 최대 신호 크기값을 색깔을 이용해 6단계로 구분하여 직관적으로 구분이 되게 하였다. 이 색깔이 점점 붉은 색 쪽에 가까워질수록 최대 신호 크기가 큰 것을 의미하며, 또한 배관 두께 기준으로 결함이 있다고 추정될 수 있다.
선택 단계(S 550)는 3차원 입체 형상의 일부 선택 영역을 결정하고, 선택 영역에 대해 단위 변환된 결함 관련 2차원 정보를 표시할 수 있다. 선택 단계는 분석부(150)에 의해 수행될 수 있다.
3차원으로 디스플레이 된 최대 신호 크기에 따른 색깔 정보를 보고 사용자가 결함 분석을 수행하고 싶은 영역을 선택할 수 있다. 이와 같이 사용자에 의해 선택된 영역이 선택 영역에 해당될 수 있다. 결함 분석을 수행할 선택 영역은 화면에서 마우스로 드래그하는 동작을 통해 결정될수 있다.
센서 시그널 호출 단계(S 560)는 분석부(150)에 의해 수행될 수 있다. 사용자가 상세한 센서 신호를 봐야 선택 영역의 결함 진위를 판단할 수 있기 때문에 분석부(150)는 선택 영역에 대해 전처리 수단에서 단위 변환된 2차원의 신호를 호출하여 디스플레이할 수 있다. 단위 변환된 2차원 신호는 도 9와 유사할 수 있다.
결함 유무 판단 단계(S 570)는 사용자에 의해 수행될 수 있다.
모든 비파괴 분석프로그램은 사용자의 판단으로 진행될 수 있다. 선택 영역의 2차원 신호에 결함을 나타내는 신호가 포함되어 있으면, 사용자는 결함 추정 알고리즘 수행 버튼을 클릭하여 분석 결과를 도출하도록 분석 장치에 요청할 수 있다. 분석 결과는 결함의 크기에 대한 길이 Length(mm), 폭 Width(mm), 깊이 Depth(mm)값으로 출력될 수 있다. 만약, 선택 영역에 대해 결함 신호가 없다고 판단하면, 사용자는 3차원 입체 형상의 다른 부위를 선택할 수 있다.
추정 단계(S 580)는 선택 영역에 대한 결함 추정 요청이 입수되면, 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정할 수 있다. 추정 단계는 추정부(170)에 의해 수행될 수 있다.
도 5는 길이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 도 6은 폭 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 도 7은 깊이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 배관의 길이 방향을 추정하는 알고리즘으로, 홀 센서로부터 획득한 누설된 자기의 전압값(S 610)을 기준으로 그 크기를 측정하여(S 620) 결함의 크기를 추정하는 방식이다. 길이의 기준은 오도미터(111) 등을 이용해 측정된(S 630) 실제의 배관 길이일 수 있다. peak to peak 방식의 전압값(S 640)과 임계값(S 650)을 이용하면 결함의 길이가 추정될 수 있다.
도 6은 배관의 원주 방향을 추정하는 알고리즘으로, 홀 센서로부터 획득한 누설된 자기의 전압값(S 710)을 기준으로 그 크기를 측정하여(S 720) 결함의 크기를 추정하는 방식이다. 길이 추정 알고리즘과 동일한 방식이나, 홀 센서의 배치로 인해 기구적인 요소의 정보(S 750)와 홀 센서의 신호(S 740)를 병합하는 과정이 필요하다. peak to peak 방식의 전압값(S 640)과 임계값(S 650)을 이용하면 결함의 폭이 추정될 수 있다.
도 7은 배관의 기준 두께로부터 결함의 z축 방향으로 감소된 깊이를 추정하는 알고리즘이다. 해당 알고리즘은 획득된 홀 센서의 센싱 신호(S 810), 홀 센서의 피크값(S 820), 추정된 길이(S 830), 폭(S 840) 값을 활용하여 최대 신호 크기 방정식을 통해 이미 학습으로 만들어진 룩업 테이블(Look-Up-Table)(S 870)을 기반으로 깊이 방정식(S 860)을 적용하여 기준 두께로부터 감소된 깊이를 추정할 수 있다. 필요에 따라 피크값의 설정치가 조절되거나(S 850), 룩업 테이블과 조절값이 정규화되고 평균화될 수 있다(S 880).
본 발명을 통해 기존에 2차원으로 한쪽 방향으로 디스플레이하여 분석하는 방식의 문제점인 배관의 형상 정보를 모두 표현할 수 없는 점과 3차원적으로 검사를 수행할 경우 3차원 좌표 상으로 어디에서 측정했는지 정확히 파악이 어려운 점을 개선하였다. 또한, 최대 신호 크기를 기준으로 색깔로 먼저 디스플레이 해주고, 사용자가 전체 영역에서 드래그하여 일부 영역을 선택하여 판별 가능하도록 하였다. 본 발명을 통해 비파괴 검사의 분석 속도가 향상될 수 있으며, 사용자가 직관적으로 결함을 인지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 10의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 분석 장치 등) 일 수 있다.
도 10의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10...배관 11...검사 영역
11`...3차원 입체 형상 110...센싱부
111...오도미터 113...엔코더
115...검사 수단 130...생성부
150...분석부 170...추정부
11`...3차원 입체 형상 110...센싱부
111...오도미터 113...엔코더
115...검사 수단 130...생성부
150...분석부 170...추정부
Claims (4)
- 배관의 길이 방향을 따라 상기 배관 내부를 주행하는 주행부;
상기 주행부에 설치되고, 상기 배관을 센싱한 배관 정보와 상기 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터(law data)를 출력하는 센싱부;
제1 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하는 생성부;
제2 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 결함을 분석하는 분석부;를 포함하고,
상기 분석부는 3차원 형상에 상기 결함과 관련된 제1 정보를 표시하며,
상기 생성부는 오도미터(odometer)를 이용해서 특정 주행 거리 지점을 파악하고,
상기 생성부는 상기 특정 주행 거리 지점에서 엔코더를 이용하여 거리 측정기의 각도를 측정하며,
상기 생성부는 상기 거리 측정기를 이용해서 상기 거리 측정기의 각도별로 상기 배관 내면까지의 거리를 측정하고,
상기 생성부는 상기 특정 주행 거리 지점에서 상기 거리 측정기를 1회전시키면서 각도별로 상기 배관 내면까지의 거리 정보가 획득되면, 상기 특정 주행 거리 지점에서 상기 배관 내면의 3차원 형상을 파악하며,
상기 생성부는 상기 특정 주행 거리 지점의 배관의 일부 3차원 형상을 그리고, 상기 주행 거리 지점을 따라 상기 거리 측정기의 1회전, 상기 각도별 거리 정보 획득, 상기 배관 내면의 3차원 형상 파악, 상기 일부 3차원 형상을 그리는 과정을 반복하는 것을 통해 상기 배관의 검사 구간 전체의 3차원 입체 형상을 생성하고,
상기 분석부는 상기 제1 로우 데이터를 추가로 이용해서 상기 제1 정보에 대응되는 배관 부위를 파악하고,
상기 분석부는 기파악된 상기 배관 부위 자체에 상기 배관 부위를 따라 색깔을 칠하고, 상기 색깔로 상기 제1 정보를 표시하는 분석 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 3차원 입체 영상에서 사용자에 의해 선택 영역이 결정되면, 상기 선택 영역에 대한 결함을 추정하는 추정부가 마련되고,
상기 추정부는 상기 배관을 검사하는 홀 센서로부터 획득한 누설 자기의 전압값을 이용하여 상기 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정하는 분석 장치.
- 분석 장치에 의해 수행되는 분석 방법에 있어서,
배관을 센싱한 배관 정보와 배관의 길이 방향을 따라 상기 배관 내부를 주행하는 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터를 획득하는 획득 단계;
상기 로우 데이터를 필터링하는 필터링 단계;
필터링된 상기 로우 데이터의 단위를 변환하는 변환 단계;
상기 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하고 표시하는 입체화 단계;
상기 3차원 입체 형상의 일부 선택 영역을 결정하고, 상기 선택 영역에 대해 단위 변환된 결함 관련 2차원 정보를 표시하는 선택 단계;
상기 선택 영역에 대한 결함 추정 요청이 입수되면, 상기 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정하는 추정 단계;를 포함하고,
상기 입체화 단계는,
오도미터(odometer)를 이용해서 특정 주행 거리 지점을 파악하고,
상기 특정 주행 거리 지점에서 엔코더를 이용하여 거리 측정기의 각도를 측정하며,
상기 거리 측정기를 이용해서 상기 거리 측정기의 각도별로 상기 배관 내면까지의 거리를 측정하고,
상기 특정 주행 거리 지점에서 상기 거리 측정기를 1회전시키면서 각도별로 상기 배관 내면까지의 거리 정보가 획득되면, 상기 특정 주행 거리 지점에서 상기 배관 내면의 3차원 형상을 파악하며,
상기 특정 주행 거리 지점의 배관의 일부 3차원 형상을 그리고, 상기 주행 거리 지점을 따라 상기 거리 측정기의 1회전, 상기 각도별 거리 정보 획득, 상기 배관 내면의 3차원 형상 파악, 상기 일부 3차원 형상을 그리는 과정을 반복하는 것을 통해 상기 배관의 검사 구간 전체의 3차원 입체 형상을 생성하고,
기파악된 상기 배관 부위 자체에 상기 배관 부위를 따라 색깔을 칠하고, 상기 색깔로 결함 관련 정보를 표시하는 분석 방법.
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| KR1020200109235A KR102529091B1 (ko) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 배관 결함 분석 장치 및 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200109235A KR102529091B1 (ko) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 배관 결함 분석 장치 및 방법 |
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