KR102700603B1 - 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치 - Google Patents

만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 검사 장치에 관한 것으로, 특히 시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하고, 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 구성함으로써, 만곡형 시료 등 평평하지 않거나 수평하지 않은 검사면을 가지는 시료에 대해서도 신속하고 정밀도 높은 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하고, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 동일 또는 상이하게 세팅할 수 있도록 구성함으로써, 만곡 정도가 균일하지 않는 시료에 대해서 최적의 주사패턴으로 정밀도가 보장된 상태로 신속한 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명인 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치를 이루는 구성수단은, 초음파 검사 장치에 있어서, 시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와, 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하는 검사 모듈; 상기 제1 프로브 및 제2 프로브 각각이 초음파 신호를 발생할 수 있도록 초음파 발생 신호를 송신하고, 상기 제2 프로브가 검지한 초음파 반사 신호에 대해 게이트 처리를 수행하여, 상기 검사면에 대한 초음파 반사 신호의 변위를 출력하며, 이 초음파 반사 신호의 변위에 기초하여, 검사면에 대한 화상을 생성하는 처리 모듈; 상기 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 변위정보 산출부; 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 저장 관리하는 주사패턴 세팅부; 상기 검사 모듈의 초음파 스캐닝의 동작을 제어하고 상기 처리 모듈의 신호 처리를 제어하며, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브가 상기 주사패턴 세팅부에 저장 관리되는 주사패턴에 따라 초음파 스캐닝을 수행하고, 상기 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 제어 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치{Ultrasonic inspection apparatus for curved samples}
본 발명은 초음파 검사 장치에 관한 것으로, 특히 시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하고, 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 구성함으로써, 만곡형 시료 등 평평하지 않거나 수평하지 않은 검사면을 가지는 시료에 대해서도 신속하고 정밀도 높은 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하고, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 동일 또는 상이하게 세팅할 수 있도록 구성함으로써, 만곡 정도가 균일하지 않는 시료에 대해서 최적의 주사패턴으로 정밀도가 보장된 상태로 신속한 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치에 관한 것이다.
초음파(ultrasonic wave) 영역의 주파수를 갖는 신호를 활용하여 검사 대상의 내부 이미지를 취득하는 기술이 신체 내부의 장기나 임신 중의 태아를 대상으로 하는 의료 분야나 제조 결과물을 변형시키지 않으면서 내부의 결함을 검출하는 비파괴검사(NDT) 분야 등에서 다양하게 활용되고 있다.
예시적으로, 복잡한 회로 패턴을 형성하고 있는 반도체 소자에 대해서도 초음파 검사 방식의 불량 검출이 수행될 수 있다. 종래에는 완성품 반도체 소자들 중 일부만을 선별하여 불량 비율을 산출하는 등의 용도로 초음파 검사가 수행될 수 있었다.
다만, 근래에 발전하고 있는 자율주행 기술과 관련하여, 소자 불량으로 인한 차량 사고 발생을 방지하기 위해 점차 자율주행 차량용 반도체에 대한 불량 검사의 기준이 강화되고 있다.
따라서, 자율주행 등 매우 높은 수준의 제조 품질이 요구되는 분야에서, 반도체 소자의 잠재적인 불량 요소들을 미리 검출해낼 수 있도록 높은 검사 정밀도를 가지면서, 선별 검사가 아닌 반도체 소자들에 대한 전수 검사를 실시할 수 있도록 검사 소요 시간을 줄일 수 있는 개선된 초음파 검사 장치의 개발이 요구될 수 있다.
이에 관련하여 대한민국 등록특허 제10-2125751호(이하, "선행기술문헌"이라 함)는 워크의 복수의 접합면을 동시에 영상화하는 것이 가능한 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 화상 생성 방법을 개시하고 있다.
상기 선행기술문헌은 하나의 프로브를 이용하여 복수의 접합면에 대한 초음파 검사를 수행하되, 기본적으로 평평한 형태의 접합면에 대한 초음파 검사를 수행하는 방법에 대해 개시하고 있을 뿐, 평평하지 않는 만곡형 접합면에 대한 초음파 검사 방법에 대해서는 개시하지 않고 있다.
다양한 시료들은 제조 과정에서 물질간의 열팽창 계수의 차이 등 다양한 이유로 휨이 발생하거나 평평하지 않거나 수평하지 않은 상태가 될 수 있다. 이러한 시료에 대해 초음파 검사를 수행하면 만곡형의 검사면이 존재하여 정확한 초음파 검사를 수행할 수 없게 된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 기준 위치에서 A-scan을 통해 프로브(11)의 초점을 포커싱한 후, 만곡형 시료(1)의 검사면(3)에 대해 초음파 스캔을 수행하면, 상기 프로브(11)의 높이는 고정되고 상기 만곡형 시료(1)의 검사면(3)은 만곡형이기 때문에, 스캐닝 과정에서 초점심도가 불일치하는 검사 위치가 발생하게 되고, 결과적으로 정확한 초음파 검사를 수행할 수 없는 단점이 발생한다.
대한민국 등록특허 제10-2125751호(공고일자 : 2020년 06월 23일, 발명의 명칭 : 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 화상 생성 방법)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하고, 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 구성함으로써, 만곡형 시료 등 평평하지 않거나 수평하지 않은 검사면을 가지는 시료에 대해서도 신속하고 정밀도 높은 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 동일 또는 상이하게 세팅할 수 있도록 구성함으로써, 만곡 정도가 균일하지 않는 시료에 대해서 최적의 주사패턴으로 정밀도가 보장된 상태로 신속한 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치를 이루는 구성수단은, 초음파 검사 장치에 있어서, 시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와, 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하는 검사 모듈; 상기 제1 프로브 및 제2 프로브 각각이 초음파 신호를 발생할 수 있도록 초음파 발생 신호를 송신하고, 상기 제2 프로브가 검지한 초음파 반사 신호에 대해 게이트 처리를 수행하여, 상기 검사면에 대한 초음파 반사 신호의 변위를 출력하며, 이 초음파 반사 신호의 변위에 기초하여, 검사면에 대한 화상을 생성하는 처리 모듈; 상기 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 변위정보 산출부; 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 저장 관리하는 주사패턴 세팅부; 상기 검사 모듈의 초음파 스캐닝의 동작을 제어하고 상기 처리 모듈의 신호 처리를 제어하며, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브가 상기 주사패턴 세팅부에 저장 관리되는 주사패턴에 따라 초음파 스캐닝을 수행하고, 상기 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 제어 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 프로브 및 제2 프로브는 장착 지그에 장착 연결되되, 동일한 스캔 라인을 따라 일렬로 배치되는 횡 방향 배치 형태 또는 인접하는 스캔 라인을 따라 하나씩 배치되는 종 방향 배치 형태로 장착 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 프로브 및 제2 프로브가 횡 방향 배치 형태로 상기 장착 지그에 장착 연결된 경우, 상기 제어 모듈은 제k 스캔 라인에 대해 상기 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k+1 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어 모듈은 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k+1 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어할 때, 상기 제1 프로브가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하고, 변위정보 산출부가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 변위정보를 산출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격으로 이격되고, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 프로브 및 제2 프로브가 종 방향 배치 형태로 상기 장착 지그에 장착 연결된 경우, 상기 제어 모듈은 제k 스캔 라인에 대해 상기 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어 모듈은 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어할 때, 상기 제1 프로브가 제k+1 스캔 라인에 대해 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하고, 변위정보 산출부가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 변위정보를 산출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격으로 이격되거나 서로 상이한 간격으로 이격되고, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치에 의하면, 시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하고, 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 구성하기 때문에, 만곡형 시료 등 평평하지 않거나 수평하지 않은 검사면을 가지는 시료에 대해서도 신속하고 정밀도 높은 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하는 장점이 발생된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 동일 또는 상이하게 세팅할 수 있도록 구성하기 때문에, 만곡 정도가 균일하지 않는 시료에 대해서 최적의 주사패턴으로 정밀도가 보장된 상태로 신속한 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하는 효과가 발생한다.
도 1은 종래의 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 방법의 문제점을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치에 적용되는 다양한 주사 패턴을 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치에 적용되는 제1 프로브 및 제2 프로브의 배치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치를 구성하는 제1 프로브의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치를 구성하는 제2 프로브의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치의 다른 형태의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지는 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 동작 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 동작이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수도 있다.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치(100)는 시료(1)의 검사면(3)에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브(11a)와, 시료(1)의 검사면(3)에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브(11b)를 구비하는 검사 모듈(10), 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b) 각각이 초음파 신호를 발생할 수 있도록 초음파 발생 신호를 송신하고, 상기 제2 프로브(11b)가 검지한 초음파 반사 신호에 대해 게이트 처리를 수행하여, 상기 검사면(3)에 대한 초음파 반사 신호의 변위를 출력하며, 이 초음파 반사 신호의 변위에 기초하여, 검사면(3)에 대한 화상을 생성하는 처리 모듈(30), 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면(3)의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 변위정보 산출부(20), 상기 제1 프로브(11a)와 상기 제2 프로브(11b)의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 저장 관리하는 주사패턴 세팅부(25), 상기 검사 모듈(1)의 초음파 스캐닝의 동작을 제어하고 상기 처리 모듈(30)의 신호 처리를 제어하며, 상기 제1 프로브(11a)와 상기 제2 프로브(11b)가 상기 주사패턴 세팅부에 저장 관리되는 주사패턴에 따라 초음파 스캐닝을 수행하고, 상기 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 제어 모듈(50)을 포함하여 구성된다.
상기 검사 모듈(10)은 시료(1)의 검사면(3)에 각각 초음파 스캐닝을 수행하는 복수의 프로브, 즉 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)를 구비한다. 본 발명에 적용되는 제1 프로브(11a)는 상기 제어 모듈(50)의 제어에 따라 상기 시료(1)의 검사면(3)에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하고, 상기 제2 프로브(11b)는 상기 제어 모듈(50)의 제어에 따라 상가 시료(1)의 검사면(3)에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행한다.
본 발명에 적용되는 시료(1)는 굴곡형이거나 만곡형이거나 평평하지 않거나 수평하지 않은 시료(이하, "만곡형 시료"라 함)를 의미하고, 결과적으로 본 발명에 적용되는 만곡형 시료(1)는 굴곡형이거나 만곡형이거나 평평하지 않거나 수평하지 않은 검사면(3)을 포함한다.
본 발명에 따른 검사 모듈(10)은 장착 지그(13)를 더 포함하여 구성된다. 상기 장착 지그(13)는 시료(1)에 대한 초음파 스캐닝을 위해, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)를 스캐닝 위치 상측에 고정시키는 기능을 수행한다. 즉, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)는 장착 지그(13)의 하부에 장착 연결된다.
그런데, 본 발명에 따른 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b) 각각은 높이 조정이 가능하게 장착된다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 검사 모듈(10)은 제1 조정연결부(12a)와 제2 조정연결부(12b)를 더 구비한다. 상기 제1 조정연결부(12a)는 상기 제1 프로브(11a)를 상기 장착 지그(13)에 장착 연결하되, 높이 조정이 가능하도록 연결하고, 상기 제2 조정연결부(12b)는 상기 제2 프로브(11b)를 상기 장착 지그(13)에 장착 연결하되, 높이 조정이 가능하도록 연결한다. 따라서, 각 프로브(11a, 11b)는 대응하는 조정연결부(12a, 12b)에 의해 높이가 조정될 수 있다.
상기 제1 조정연결부(12a)와 제2 조정연결부(12b)는 각각 상기 제어 모듈(50)의 제어에 따라 대응하는 프로브(11a, 11b)의 높이를 조정할 수 있다. 특히, 본 발명에서, 상기 제어 모듈(50)은 상기 제2 조정연결부(12b)를 제어하여 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 만곡형 시료(1)의 검사면(3)에 대해 초음파 스캐닝이 수행될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 검사 모듈(10)은 상기 장착 지그(13)를 이동시켜 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 동시에 이동할 수 있도록 하는 무빙어셈블리(15)를 더 포함하여 구성된다. 상기 무빙어셈블리(15)는 상기 제어 모듈(50)의 제어에 따라 상기 장착 지그(13)를 ±X 방향, ±Y 방향 및 ±Z방향으로 이동시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 장착 지그(13)에 높이 조정 가능하게 장착 연결된 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)는 역시 동시에 ±X 방향, ±Y 방향 및 ±Z방향으로 이동시킬 수 있다.
이와 같이 구성되는 검사 모듈(10)은 상기 처리 모듈(30)의 지원을 통해 초음파 신호를 발생할 수 있고, 초음파 스캐닝을 수행할 수 있으며, 검사면(3)에 대한 초음파 반사 신호가 처리되어 변위 정보가 산출되고 초음파 검사를 위해 분석될 수 있다.
상기 처리 모듈(30)은 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b) 각각이 초음파 신호를 발생할 수 있도록 초음파 발생 신호를 송신하고, 상기 제2 프로브(11b)가 검지한 초음파 반사 신호에 대해 게이트 처리를 수행하여, 상기 검사면(3)에 대한 초음파 반사 신호의 변위를 출력하며, 이 초음파 반사 신호의 변위에 기초하여, 검사면(3)에 대한 화상을 생성하는 동작을 수행한다.
또한, 상기 처리 모듈(30)은 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호가 수신하여 상기 변위정보 산출부(20)로 전달되어 변위정보가 산출될 수 있도록 할 수 있다. 물론, 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호는 상기 제어 모듈(50)에 제어에 따라 바로 상기 변위정보 산출부(20)로 전달되어 검사면(3)에 대한 변위정보가 산출될 수 있다.
이와 같은 동작을 수행하기 위하여 상기 처리 모듈(30)은 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)의 스캐닝(주사) 위치를 제어하는 주사 제어부(38)를 구비하고, 초음파 발생 신호를 송신시키는 타이밍부(32)와 발진기(31)를 구비하고, 상기 제2 프로브(11b)로부터 전송되는 초음파 반사 신호로부터 초음파 화상을 생성하는 신호 입력부(33)와 신호 처리부(35)와 화상 생성부(36)를 구비하며, 초음파 화상을 표시하는 표시부(37)를 구비한다.
상기 신호 입력부(33)는 제2 프로브(11b)가 수신한 초음파 반사 신호를 증폭하는 증폭기와, 이 초음파 반사 신호를 아날로그에서 디지털로 변환하는 A/D 변환기를 구비한다. 상기 신호 처리부(35)는 이 초음파 반사 신호를 게이트 처리해서 변위를 검출한다.
상기 주사 제어부(38)는 상기 제어 모듈(50)의 제어에 의해 초음파 주사를 제어한다. 상기 제어 모듈(50)은 상기 무빙어셈블리(15)를 제어하여 X축 구동과 Y축 구동을 통해 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)의 수평 방향의 주사 위치를 제어하고, 상기 주사 제어부(38)로 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)의 주사패턴 정보를 송신한다. 그러면 상기 타이밍부(32)는 상기 주사 제어부(38)가 수신한 주사패턴 정보를 참조할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치(100)는 상기 제1 프로브(11a)와 상기 제2 프로브(11b)의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 저장 관리하는 주사패턴 세팅부(25)를 포함하여 구성된다.
상기 주사패턴은 관리자에서 의해 가변될 수 있고, 만곡 정도가 상이한 각 시료에 대응하여 가변 적용될 수 있다. 따라서, 상기 주사패턴 세팅부(25)는 관리자에 의해 필요에 따라 상이한 주사패턴으로 가변되어 저장 관리될 수 있다.
상기 제1 프로브(11a)와 상기 제2 프로브(11b)는 시료에 대해 초음파 스캐닝을 수행하는 과정에서 복수의 스캔 라인(제1 스캔 라인~제N 스캔 라인)을 따라 이동하면서 초음파 스캐닝을 수행하는데, 상기 제어모듈(50)의 제어에 따라 상기 주사패턴 세팅부(25)에 저장 관리되는 주사패턴에 대응하는 주사 포인트마다 초음파 스캐닝을 수행한다.
상기 주사패턴은 시료(1)의 만곡 형태, 부위 별로 상이한 만곡 정도 등에 따라 관리자에 의해 가변되어 세팅될 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주사패턴을 형성하는 상기 각 스캔 라인에서의 주사 포인트들(점으로 표시됨)은 서로 동일한 간격으로 이격되거나(도 3의 (a)에 예시됨), 서로 상이한 간격으로 이격될 수 있다(도 3의 (b)에 예시됨). 또한 상기 각 스캔 라인들은 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 서로 동일한 주사패턴을 가지거나, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 서로 상이한 주사패턴을 가질 수도 있다.
즉, 본 발명에 적용되는 주사패턴은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 스캔 라인들의 주사패턴이 서로 동일함과 동시에 각 스캔 라인에서의 주사 포인트들의 간격이 서로 동일하거나, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 스캔 라인들의 주사패턴이 서로 동일함과 동시에 각 스캔 라인에서의 주사 포인트들의 간격이 서로 상이하거나, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 스캔 라인들의 주사패턴이 서로 상이함과 동시에 각 스캔 라인에서의 주사 포인트들의 간격이 상이하게 형성될 수 있다.
이와 같은 주사패턴은 상기 주사패턴 세팅부(25)에 저장 관리되고, 상기 주사패턴 세팅부(25)는 상기 제어모듈(50)의 제어에 따라 상기 주사 제어부(38)로 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)에 대한 주사패턴 정보를 송신한다. 그러면 상기 타이밍부(32)는 상기 주사 제어부(38)가 수신한 주사패턴 정보를 참조할 수 있다.
상기 타이밍부(32)는 상기 주사 제어부(38)로부터 취득한 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)의 주사패턴 정보에 기초하여, 상기 발진기(31)에 초음파의 송수신 타이밍 신호(정보)를 출력한다. 상기 발진기(31)는 상기 타이밍부(32)가 출력한 타이밍 신호에 기초하여, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b) 각각의 압전 소자에 초음파 발생 신호를 출력한다.
상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)에 구비되는 압전 소자는 압전막의 양면에 각각 전극이 설치되어 있는 것이다. 상기 압전 소자는 양 전극간에 전압이 인가됨으로써, 이 압전막으로부터 초음파 신호를 송신한다. 또한 압전 소자는 이 압전막이 수신한 에코 파(반사파)를 양 전극간에 발생하는 전압인 초음파 반사 신호로 변환한다.
상기 신호 입력부(33)는 상기 제2 프로브(11b)의 초음파 반사 신호를 증폭해서 디지털 신호로 변환한다. 상기 신호 처리부(35)는 디지털의 초음파 반사 신호를 신호 처리한다. 상기 신호 처리부(35)는 상기 타이밍부(32)가 출력하는 게이트 펄스에 의해, 상기 제2 프로브(11b)의 초음파 반사 신호의 소정 기간만을 잘라내서 변위 정보를 취득하고, 이 변위 정보를 상기 화상 생성부(36)에 출력한다. 상기 화상 생성부(36)는 신호 처리부(35)가 출력한 변위 신호에 기초하여, 초음파 화상을 생성한다. 그리고, 상기 표시부(37)는 상기 초음파 화상이 표시되어 분석될 수 있도록 한다.
이와 같은 처리 모듈(30) 역시 상기 검사 모듈(10)처럼 상기 제어 모듈(50)의 제어에 따라 전체적으로 동작된다. 즉, 상기 제어 모듈(50)은 상기 검사 모듈(10)의 초음파 스캐닝의 동작을 제어하고 상기 처리 모듈(30)의 신호 처리를 제어하는 동작을 수행한다.
특히, 상기 제어 모듈(50)은 상기 무빙어셈블리(15)를 제어하여 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 장착되는 상기 장착 지그(13)가 X축, Y축, Z축으로 동작될 수 있도록 한다. 즉, 상기 제어 모듈(50)은 상기 무빙어셈블리(15)를 제어하여 상기 장착 지그(13)가 X축 및 Y축으로 이동할 수 있도록 하여 시료(1)의 초음파 검사 면적에 대해 복수의 스캔 라인(제1 스캔 라인 ~ 제N 스캔 라인)을 따라 초음파 주사를 수행할 수 있도록 하고, 상기 무빙어셈블리(15)를 제어하여 상기 장착 지그(13)가 Z축으로 이동할 수 있도록 하여 상기 장착 지그(13)에 장착된 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)의 높이를 전체적으로 조정할 수 있도록 한다.
한편, 상기 제어 모듈(50)은 상기 장착 지그(13)에 각 프로브(11a, 11b)를 높이 조정 가능하게 연결하는 각 조정연결부(12a, 12b)를 제어하여 대응하는 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)의 높이가 조정될 수 있도록 한다. 특히 제2 프로브(11b)는 상기 제어 모듈(50)이 상기 제2 조정연결부(12b)를 제어함으로써, 제1 프로브(11a)의 초음파 반사 신호를 통해 산출된 검사면(3)의 스캔 라인에 대한 변위정보에 기반하여 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 후술하겠다.
본 발명에 적용되는 제2 프로브(11b)는 검사면(3)의 스캔 라인을 따라 초음파 스캐닝을 수행하되, 검사면(30)의 만곡 형태에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝을 수행한다. 상기 제2 프로브(11b)의 높이 가변은 상기 제1 프로브(11b)의 초음파 반사 신호를 통해 산출된 변위정보에 기반하여 제어된다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치(100)는 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면(3)의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 변위정보 산출부(20)를 포함하여 구성되고, 상기 제어 모듈(50)은 상기 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어한다.
상기 변위정보 산출부(20)로부터 변위정보를 제공받은 상기 제어 모듈(50)은 상기 변위정보에 기바낳여 제2 조정연결부(12b)를 제어하여 초음파 스캐닝 과정에서 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변될 수 있도록 한다.
상기 변위정보 산출부(20)는 별도의 구성요소로 배치될 수도 있고, 상기 처리 모듈(30)의 구성요소로 구비될 수도 있고, 상기 처리 모듈(30)의 신호 입력부(33) 내에 구비될 수도 있으며, 상기 제어 모듈(50)의 구성요소로 구비될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 상기 변위정보 산출부(20)는 초음파 검사 장치(100)의 구성요소로 포함되어 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면(3)의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 동작을 수행한다.
상기 변위정보 산출부(20)는 상기 제어 모듈(50)의 제어에 따라 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면(3)의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 동작을 수행하고, 산출한 변위정보을 상기 제어 모듈(50)에 제공하는 동작을 수행한다. 그러면, 상기 제어 모듈(50)은 상기 제2 조정연결부(12b)를 제어하여 초음파 스캐닝 과정에서 제2 프로브(11b)의 높이가 가변될 수 있도록 한다.
상기 변위정보 산출부(20)는 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면(3)의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 동작을 수행한다.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프로브(11a)는 높이가 고정된 상태로 시료(1) 검사면(3)의 특정 스캔 라인에 대해 스캔 방향을 따라 이동하면서 초음파 스캐닝을 수행한다. 상기 제1 프로브(11a)는 상기 검사면(3)의 스캔 라인을 따라 초음파 스캐닝하면서 스캔 라인의 검사면(3)으로부터 반사되는 초음파 반사 신호를 수신하여 상기 변위정보 산출부(20)로 전송한다.
상기 제1 프로브(11a)가 스캔 라인의 복수의 주사 포인트에서 연속적으로 초음파 스캐닝을 수행함에 따라 검사면(3)으로부터 반사되는 초음파 반사 신호 역시 복수의 주사 포인트에 대응하여 수신되는데, 상기 검사면(3)이 만곡형이기 때문에, 각 주사 포인트에서 초음파 반사 신호의 도달 시간은 상이하다.
상기 변위정보 산출부(20)는 각 주사 포인트에서 제1 프로브(11a)와 검사면(3) 사이의 이격 거리(L)를 [L=(△t*V)/2]를 통해 산출할 수 있다. 여기서, △t는 초음파 발진 후 수신되기까지 걸리는 시간이고, V는 초음파 속도(물속에서 약 1,480m/sec)이다.
상기 검사면(3)의 기준 위치는 주사 시작 포인트(예를 들면, 도 6에서 제1 프로브(11a)로부터 L1 이격 거리를 가지는 검사면 위치)에서의 검사면(3)의 위치를 의미한다. 상기 변위정보 산출부(20)는 주사 시작 포인트의 다음 주사 포인트에서의 제1 프로브(11a)와 검사면(3) 사이의 이격 거리(L2)를 산출할 수 있고, 이 주사 포인트에서의 변위 정보는 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값, 즉 L2-L1(두 주사 포인트에서의 검사면의 높이 차에 해당함)의 값을 변위 정보로 산출할 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 상기 변위정보 산출부(20)는 검사면(3)의 스캔 라인을 따라 변위정보를 산출할 수 있고, 이 산출한 변위정보를 상기 제어 모듈(50)에 제공한다. 그러면, 상기 제어 모듈(50)은 상기 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어한다.
구체적으로, 상기 제어 모듈(50)은 상기 변위정보에 대응하여 상기 제2 프로브(11b)의 초음파 스캐닝 과정에서 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 보정될 수 있도록 상기 제2 조정연결부(12b)를 제어한다. 결과적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 프로브(11b)는 초음파 스캐닝 과정에서 상기 변위정보 산출부(20)에서 산출한 변위정보를 통해 매핑되는 상기 스캔 라인의 검사면의 만곡 형상에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝을 수행할 수 있다.
상기 초음파 스캐닝 과정에서 상기 제2 프로브(11b)와 상기 검사면(3) 사이의 이격 거리(L1)는 모든 주사 포인트에서 동일하게 된다. 결과적으로, 상기 기준 위치에서 상기 제2 프로브(11b)에 대한 포커싱을 수행한 후에 초음파 스캐닝을 수행한다면 모든 주사 포인트에서 포커싱된 상태로 초음파 스캐닝을 수행할 수 있기 때문에, 정밀도 높은 초음파 검사를 수행할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)는 장착 지그(13)에 장착 연결되되, 동일한 스캔 라인을 따라 일렬로 배치되는 횡 방향 배치 형태(도 4의 (a)) 또는 인접하는 스캔 라인을 따라 하나씩 배치되는 종 방향 배치 형태(도 4의 (b))로 장착 연결된다.
도 4의 (a)는 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 특정 스캔 라인, 예를 들어 제k 스캔 라인을 따라 초음파 스캐닝을 수행할 때, 제k 스캔 라인을 따라 일렬로 배치되는 형태, 즉 횡 방향 배치 형태로 장착 지그(13)에 장착 연결되는 것을 예시하고 있고, 도 4의 (b)는 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 서로 다른 인접하는 스캔 라인, 예를 들어 제k 스캔 라인과 제k+1 스캔 라인에 각각 하나씩 걸쳐져서 배치되는 형태, 즉 스캔 라인을 횡단하는 종 방향 배치 형태로 장착 지그(13)에 장착 연결되는 것을 예시하고 있다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 횡 방향 배치 형태로 상기 장착 지그(13)에 장착 연결된 경우, 상기 제어 모듈(50)은 특정 스캔 라인, 예를 들어 제k 스캔 라인에 대해 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 특정 스캔 라인의 다음 스캔 라인에 해당하는 제k+1 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어한다.
즉, 상기 제어 모듈(50)은 상기 제1 프로브(11a)에 의해 특정 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝을 수행하고 검사면(3)에 반사되어 돌아오는 초음파 반사 신호가 변위정보 산출부(20)에서 분석되어 특정 스캔 라인에 대한 변위정보를 산출하도록 제어한 후, 이 산출된 변위정보에 대응하여 상기 특정 스캔 라인의 다른 스캔 라인에 대해 상기 제2 프로브(11b)가 초음파 스캐닝을 수행할 때 높이가 가변될 수 있도록 제어한다.
결국, 상기 제2 프로브(11b)는 소정의 스캔 라인에 대해 초음파 검사를 위한 스캐닝을 수행할 때, 이전 스캔 라인의 검사면(3)의 만곡 형상에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝을 수행하게 된다. 따라서, 도 4의 (a)의 배치 형태는 인접한 스캔 라인의 간격이 가깝거나 인접한 스캔 라인의 검사면(3) 형상이 거의 동일한 경우에만 초음파 검사 정확도를 보장할 수 있다는 한계가 있다.
한편, 이 경우, 상기 제어 모듈(50)은 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 제k+1 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어할 때, 상기 제1 프로브(11a)가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하고, 변위정보 산출부(20)가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 변위정보를 산출하도록 제어한다.
결과적으로, 상기 제어 모듈(50)은 상기 변위정보 산출부(20)에 의해 산출된 상기 제k+1 스캔 라인에 대한 변위 정보를 반영하여 상기 제2 프로브(11b)가 제k+2 스캔 라인을 초음파 스캐닝할 때, 상기 제k+1 스캔 라인에 대한 변위 정보에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행될 수 있도록 상기 제2 조정연결부(12b)를 제어할 수 있다. 이러한 과정을 반복하게 되면, 상기 검사면(3)의 모든 스캔 라인에 대해 제2 프로브(11b)가 이전 스캔 라인의 검사면(3) 형상에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 검사를 수행할 수 있고, 결과적으로 정확도가 보장된 초음파 검사를 수행할 수 있다.
한편, 상술한 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 장착 지그(13)에 장착 연결되되, 동일한 스캔 라인을 따라 일렬로 배치되는 횡 방향 배치 형태인 경우, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 일렬로 배치된 상태에서 제1 프로브(11a)가 제k 스캔 라인의 주사 포인트마다 초음파 스캐닝을 수행하고, 이 결과에 따라 산출된 변위정보가 적용되어 제2 프로브(11b)가 제k+1 스캔 라인의 주사 포인트마다 초음파 스캐닝을 수행하기 때문에, 초음파 검사의 정밀도를 향상시키기 위하여 제k 스캔 라인과 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가짐과 동시에 각 스캔 라인에서의 주사 포인트의 간격이 서로 동일한 것이 바람직하다.
즉, 상술한 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 장착 지그(13)에 장착 연결되되, 동일한 스캔 라인을 따라 일렬로 배치되는 횡 방향 배치 형태로 초음파 검사를 수행하는 경우, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격으로 이격되고, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것이 바람직하다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 종 방향 배치 형태로 상기 장착 지그(13)에 장착 연결된 경우, 상기 제어 모듈(50)은 특정 스캔 라인, 예를 들어, 제k 스캔 라인에 대해 상기 제1 프로브(11a)가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 변위정보 산출 대상의 스캔 라인에 해당하는 제k 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어한다.
즉, 상기 제어 모듈(50)은 상기 제1 프로브(11a)에 의해 특정 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝을 수행하고 검사면(3)에 반사되어 돌아오는 초음파 반사 신호가 변위정보 산출부(20)에서 분석되어 특정 스캔 라인에 대한 변위정보를 산출하도록 제어한 후, 이 산출된 변위정보에 대응하여 상기 동일한 특정 스캔 라인 대해 상기 제2 프로브(11b)가 초음파 스캐닝을 수행할 때 높이가 가변될 수 있도록 제어한다.
결국, 상기 제2 프로브(11b)는 특정 스캔 라인에 대해 초음파 검사를 위한 스캐닝을 수행할 때, 특정 스캔 라인의 검사면(3)의 만곡 형상에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝을 수행하게 된다. 따라서, 도 4의 (b)의 배치 형태는 도 4의 (a) 배치 형태에 비해 초음파 검사 정확도를 더욱더 향상시킬 수 있다.
한편, 이 경우, 상기 제어 모듈(50)은 상기 제2 프로브(11b)의 높이가 가변되면서 제k 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어할 때, 상기 제1 프로브(11a)가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하고, 변위정보 산출부(20)가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 변위정보를 산출하도록 제어한다.
결과적으로, 상기 제어 모듈(50)은 상기 변위정보 산출부(20)에 의해 산출된 상기 제k+1 스캔 라인에 대한 변위 정보를 반영하여 상기 제2 프로브(11b)가 동일한 스캔 라인에 해당하는 제k+1 스캔 라인을 초음파 스캐닝할 때, 상기 제k+1 스캔 라인에 대한 변위 정보에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행될 수 있도록 상기 제2 조정연결부(12b)를 제어할 수 있다. 이러한 과정을 반복하게 되면, 상기 검사면(3)의 모든 스캔 라인에 대해 제2 프로브(11b)가 해당 스캔 라인의 검사면(3) 형상에 대응하여 높이가 가변되면서 초음파 검사를 수행할 수 있고, 결과적으로 정확도가 매우 향상되고 담보된 상태로 초음파 검사를 수행할 수 있다.
한편, 상술한 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 장착 지그(13)에 장착 연결되되, 인접하는 스캔 라인을 따라 하나씩 배치되는 종 방향 배치 형태인 경우, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)가 스캔 라인에 대해 횡 방향으로 배치된 상태에서 제1 프로브(11a)가 제k 스캔 라인의 주사 포인트마다 초음파 스캐닝을 수행하고, 이 결과에 따라 산출된 변위정보가 적용되어 제2 프로브(11b)가 제k 스캔 라인의 주사 포인트마다 초음파 스캐닝을 수행하며, 제k+1 스캔 라인 및 이어지는 스캔 라인에 대해서도 연속적으로 이러한 초음파 스캐닝 과정이 수행되기 때문에, 초음파 검사의 정밀도를 향상시키기 위하여, 제k 스캔 라인과 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격뿐만 아니라 상이한 간격으로 이격될 수 있지만, 반드시 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1 프로브(11a) 및 제2 프로브(11b)는 장착 지그(13)에 장착 연결되되, 인접하는 스캔 라인을 따라 하나씩 배치되는 종 방향 배치 형태로 장착 연결되는 경우(도 4의 (b)에 도시된 경우), 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격으로 이격되거나 서로 상이한 간격으로 이격되고, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것이 바람직하고, 특히 부위 별로 만곡 형태가 상이하거나 만곡 형태가 일률적이지 않은 시료(1)에 대한 초음파 검사가 수행될 수 있기 때문에, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 상이한 간격으로 이격되고, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것이 가장 바람직하다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 제어 모듈(50)은 상기 제1 프로브(11a)가 복수의 스캔 라인에 대해 연속해서 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하도록 제어하고, 상기 제2 프로브(11b)가 높이가 가변되면서 복수의 스캔 라인에 대해 연속해서 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어 모듈(50)은 제1 스캔 라인과 제2 스캔 라인을 그룹핑하여 제1 그룹 스캔 라인으로, 제3 스캔 라인과 제4 스캔 라인을 그룹핑하여 제2 그룹 스캔 라인으로, 제5 스캔 라인과 제6 스캔 라인을 그룹핑하여 제3 그룹 스캔 라인 등으로 정의하고, 각 그룹 스캔 라인에 대해 제1 프로브(11a)에 의한 초음파 스캐닝 동작과 제2 프로브(11b)에 의한 초음파 스캐닝 동작이 수행될 수 있도록 제어할 수 있다. 이와 같은 경우는 각 스캔 라인들이 서로 매우 가깝게 형성되거나 만곡 정도가 약해서 거의 수평한 상태에 있는 경우에 적용되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한, 본 발명인 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치에 의하면, 시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하고, 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 구성하기 때문에, 만곡형 시료 등 평평하지 않거나 수평하지 않은 검사면을 가지는 시료에 대해서도 신속하고 정밀도 높은 초음파 검사를 수행할 수 있도록 하는 장점이 발생된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1 : 시료 3 : 검사면
10 : 검사 모듈 11 : 프로브
11a : 제1 프로브 11b : 제2 프로브
12a : 제1 조정연결부 12b : 제2 조정연결부
13 : 장착 지그 15 : 무빙어셈블리
20 : 변위정보 산출부 25 : 주사패턴 세팅부
30 : 처리 모듈
31 : 발진기 32 : 타이밍부
33 : 신호 입력부 35 : 신호 처리부
36 : 화상 생성부 37 : 표시부
38 : 주사 제어부 50 : 제어 모듈
100 : 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치

Claims (9)

  1. 초음파 검사 장치에 있어서,
    시료의 검사면에 대한 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제1 프로브와, 시료의 검사면에 대해 초음파 검사를 위한 초음파 스캐닝을 수행하는 제2 프로브를 구비하는 검사 모듈;
    상기 제1 프로브 및 제2 프로브 각각이 초음파 신호를 발생할 수 있도록 초음파 발생 신호를 송신하고, 상기 제2 프로브가 검지한 초음파 반사 신호에 대해 게이트 처리를 수행하여, 상기 검사면에 대한 초음파 반사 신호의 변위를 출력하며, 이 초음파 반사 신호의 변위에 기초하여, 검사면에 대한 화상을 생성하는 처리 모듈;
    상기 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 상기 검사면의 기준 위치에 대해 높이 방향의 변위값에 해당하는 변위정보를 산출하는 변위정보 산출부;
    상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 각 스캔 라인에 대한 주사 포인트들 사이의 이격 정보에 해당하는 주사패턴을 저장 관리하는 주사패턴 세팅부;
    상기 검사 모듈의 초음파 스캐닝의 동작을 제어하고 상기 처리 모듈의 신호 처리를 제어하며, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브가 상기 주사패턴 세팅부에 저장 관리되는 주사패턴에 따라 초음파 스캐닝을 수행하고, 상기 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 제어 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 스캔 라인에서의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격으로 이격되거나 서로 상이한 간격으로 이격되고,
    상기 각 스캔 라인들은 서로 동일한 주사패턴을 가지거나 서로 상이한 주사패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 프로브 및 제2 프로브는 장착 지그에 장착 연결되되, 동일한 스캔 라인을 따라 일렬로 배치되는 횡 방향 배치 형태 또는 인접하는 스캔 라인을 따라 하나씩 배치되는 종 방향 배치 형태로 장착 연결되는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 프로브 및 제2 프로브가 횡 방향 배치 형태로 상기 장착 지그에 장착 연결된 경우, 상기 제어 모듈은 제k 스캔 라인에 대해 상기 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k+1 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k+1 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어할 때, 상기 제1 프로브가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하고, 변위정보 산출부가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 변위정보를 산출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격으로 이격되고, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 프로브 및 제2 프로브가 종 방향 배치 형태로 상기 장착 지그에 장착 연결된 경우, 상기 제어 모듈은 제k 스캔 라인에 대해 상기 제1 프로브가 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 산출된 변위정보에 기반하여 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 제2 프로브의 높이가 가변되면서 제k 스캔 라인에 대해 초음파 스캐닝이 수행되도록 제어할 때, 상기 제1 프로브가 제k+1 스캔 라인에 대해 변위 정보 산출을 위한 초음파 스캐닝을 수행하고, 변위정보 산출부가 상기 제k+1 스캔 라인에 대해 검지한 초음파 반사 신호를 이용하여 변위정보를 산출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인 각각의 주사 포인트들은 서로 동일한 간격으로 이격되거나 서로 상이한 간격으로 이격되고, 상기 제k 스캔 라인과 상기 제k+1 스캔 라인은 동일한 주사패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 만곡형 시료에 대한 초음파 검사 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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