KR20030003155A

KR20030003155A - 방사선 투과검사 자동화 장치

Info

Publication number: KR20030003155A
Application number: KR1020020071066A
Authority: KR
Inventors: 신병철; 이효석; 최영희
Original assignee: (주)뉴트란; 학교법인 동의학원; 신병철
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2003-01-09

Abstract

본 고안은 생산제품에 손상을 가하지 않고 제품검사를 할 수 있는 방사선 투과검사를 산업현장에 적용하기 위한 방사선투과검사 자동화 장치에 관한 것으로 도 1에 도시된 종래의 검사에서 생기는 문제점을 해결하고 생산제품을 즉시 검사하여 수요자에게 알리고 빠른 의사결정과 물류 시스템으로 생산성 향상과 실적현황 확보 등을 목적으로 하며, 이의 구성은제품공정에 직접 연결되어 실시간으로 방사선 투과검사를 가능하게 하는 방사선 차폐 및 촬영시스템과 방사선 이미지 센서를 이용하여 촬영 즉시 영상을 보고 영상처리를 할 수 있는 영상판독시스템과 다양한 제품을 다양한 의도로 결함판독,규격판독, 기타판독을 할 수 있는 판독부를 통해 판독된 자료를 취합하여 통합처리하고 데이터베이스화하여 실시간으로관리, 보고, 발송을 할 수 있는 자동데이터관리시스템 등의 유기적인 결합으로 이루어져 있으며 생산현장의 방사선 투과검사를 정보기술을 이용하여 향상시켜 다기능화 함으로서 다양한 현장에 각기 적용이 가능하면서도 신속히 의사결정을 제조공정에 반영하여 품질 향상, 저비용, 제품검사 및 관리를 이루어 낼 수 있게 한 것이다.

Description

방사선 투과검사 자동화 장치{Automatic Radio Graphic Teting System}

본 고안은 산업용 비파괴검사의 한 분야인 방사선 투과검사를 제조 현장에 적용하기 위한 방사선 투과검사에 관한 것으로, 검사에 효율성과 신뢰성을 제고하기 위해 고안된 것이다.

방사선 투과 검사 기술의 발전은 의료산업 분야에 가장 빨리 적용되었으며 인체에 큰 영향을 미치지 않는 낮은 에너지의방사선(X-선 또는 γ-선)을 치아 등 인체 일부분에 투과하여 촬상소자인 이미지 센서에 의해 영상으로 처리되어 실시간으로 모니터에 나타나고 그 영상과 정보를 데이터베이스화함으로써 방사선 투과검사의 처리시간을 획기적으로 단축하였다.

이에 비해 산업용 재료나 제품에 대한 방사선 투과검사는 현재까지도 도 1에 예시된 것과 같은 방법의 방사선 투과필름에만 의존한 검사작업을 시행하였다.

예전보다 조금 더 발전된 단계로 CRT로 상을 확인하는 방식이 현재 시행되고 있으나, 화질이나 검사 결과의 저장, 관리,검사 보고서 작성 등의 과정에서는 효율적이지 못하고 그 시행 또는 현장적용방법에도 많은 문제점을 가지고 있다.

또한, 기존의 일반 방사선 투과검사에서는 검사 결과의 신뢰성에 대한 의문과 시간지연뿐만 아니라 방사선 피폭 등의관계로 산업생산현장의 콘베어 생산라인에서 차폐시스템을 두고 방사선 투과검사를 실시할 수 없었기 때문에 제품생산공정의 자동화 및 대량생산에 따른 다량의 시험제품을 실시간으로 검사할 수 없었다.

그리고 도 1에 도시된 것과 같은 종래의 방사선 투과검사방식에서는 시험제품에 대한 결함여부, 수치계측, 판독 등을함께 실시할 수 없기 때문에 생산공정현장에서는 다용도의 방사선 투과검사 자동화 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하고자 고안된 것으로서, 이의 고안 요지는 산업현장의 콘베어 생산라인에 직접 설치하여 한층 더 안정된 새로운 방식의 방사선 차폐시스템으로써, 그 내부에서 시험제품을 검사하고 영상 자동 취득 기술을 이용한 실시간 영상 판독 시스템으로 검사 결과를 다양한 형태로 판독, 계측 등에 사용하여 자동 데이터관리 시스템에 의해서 검사결과처리정보를 종합 관리하고 처리정보를 인터넷을 통해 사용자, 검사자, 발주자 또는 감독관등 모두에게 신속하게 전송하는 방사선 투과검사 자동화 시스템 장치를 제공하고자 한 것이다.

도 1은 종래의 산업용 방사선 투과검사 과정을 도시한 블럭도

도 2는 본 고안에 의한 방사선 투과검사 자동화 장치의 구상도

도 3은 본 고안에 의한 제 1 실시예에 따른 상세도

도 4는 본 고안에 의한 제 2 실시예에 따른 상세도

도 5는 본 고안의 실시예에 의한 영상처리에 대한 순서도

도 6은 본 고안의 실시예에 있어서 결함판독에 적용되는 방사선 투과검사 영상을 예로 표시한 도

도 7은 본 고안의 실시예에 있어서 규격판독에 적용되는 방사선 투과검사 영상을 예로 표시한 도

도 8은 본 고안의 실시예에 있어서 기타판독에 적용되는 방사선 투과검사 영상을 예로 표시한 도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

301 : 콘베어라인 302 : 방사선 차폐설비

303,303a : 방사선 차폐문 311 : 시험제품 또는 검사체

313 : 방사선 조사장치 314 : 방사선 발생기

207 : 인터넷 208 : 담당자

A : 시스템 제어 및 컴퓨터실

B : 방사선 차폐시스템 제어실

C : 자료처리실

D : 데이터 베이스실

이를 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

이에 본 고안은 도1에 도시한 것과 같은 종래의 산업용 방사선 투과검사에서나타나는 문제점을 해결하기 위해 고안된것으로 기존의 반자동 검사 시스템과 검사 결과의 수동일괄처리 시스템의 비효율성을 극복하기 위하여 방사선 투과검사를산업 현장의 콘베어 생산라인에서 바로 실시하는 방사선 투과 검사 자동화 현장에서도 원격으로 방사선의 인체 피폭 없이방사선 투과검사를 실시할 수 있는 생산설비내의 방사선 차폐 및 방사선 촬영시스템과 검사하고자하는 영상을 방사선 투과 필름 없이 실시간으로 확인·검사할 수 있는 영상자동취득(Image Autoscan)기술을 이용한 실시간 영상판독시스템, 그리고 검사결과의 처리, 관리, 보고 등을 용이하고 신속하게 이루어지도록 하는 자동데이터관리시스템으로 이루어져 있고이러한 각각의 시스템들이 유기적으로 방사선 투과검사 자동화 시스템을 이루고 있다.

상기한 시스템의 유기적인 결합으로 신속하고 신뢰성이 있으며 검사결과의 데이터베이스 활용을 위한 시스템설계가 필요하고 그 시스템의 구상은 도2에 나타나 있는 것처럼 거의 모든 생산현장에 탄력적으로 적용이 가능하다.

생산현장에서 제조공정 라인(201)을 통해 생산된 제품은 제조공정라인제어(211)에 의해 방사선 투과검사 촬영작업(202)으로 진행되고 방사선 촬영작업은 현장의 제조공정라인과 연계된 방사선 차폐 시스템안에서 방사선 차폐제어 시스템(212)에 의해 방사선이 완전히 차폐된 상황에서 방사선 투과검사가 실시되고, 실시된 검사의 영상이 이미지 센서에 촬상되면연계된 작업인 디지털영상처리(203)를 하게 되는데 여기서 영상신호제어(213)에 의해 영상의 처리가 이루어지고 처리 완료된 영상과 생산제품의 정보가 취합되어 판독분류제어(214)에 의해 판독 및 판별(204)작업이 수행된다.

판독후 작업과 동시에 생산제품의 불량 및 규격미달을 결정하고 영상 및 검사정보는 영상, 정보자료처리(205)에 의해데이터베이스제어(215)가 되어 검사결과 취득한 자료와 판단결과 등은 관리/보고/발송(206)작업에 의해 정리되고 감독관,보고자, 발주자 등과 같은 내외부 담당자(208)에게 인터넷을 통해 실시간으로 검사영상, 검사결과, 판단 등을 보고서의형태로 보내어 제품에 대한 의사전달을 수행할 수 있다.

이하, 도 3은 제 1 실시 예로 생산현장에 적용될 수 있는 바람직한 형태 중 하나로 설명은 다음과 같다.

산업현장에서 생산되는 제품은 많은 수가 생산 공정 후 자동 콘베어 시스템에 의해서 이송 되어지고 있으므로 제조공정라인(201)을 통해 만들어진 제품은 출고 전에 불량 또는 결함을 검출하기 위해 비파괴검사를 실시하게 되는데 금속, 알루미늄, 플라스틱, 용접부 등 다양한 제품를 검사할 수 있는 방사선 투과검사를 실시한다.

제조공정라인(201)의 콘베어라인 제어장치(211)에 의해 방사선 투과검사를 위한 제품 즉, 검사체(311)가 콘베어라인(301)으로 방사선 투과검사 장치인 방사선 차폐설비(302)내로 이송되고 검사체(311)가 적정한 검사가능위치인 방사선 이미지센서(304)의 그리드에 도달했을 때 방사선 차폐설비(302)을 제어하는 제어장치(310)는 방사선 차폐문(303)을 닫음으로서 방사선(312) 조사시 외부로의 방사선 누출 및 방출을 차단하고 차폐시스템 제어장치(310)에 의해 방사선의 조사·노출 등의 조건을 결정해서 방사선 투과검사를 위한 방사선발생기(314)에서 방사선을 발생시켜 방사선 조사 장치(313)를 이용해 방사선(312)을 검사체(311)가 놓여진 방사선 그리드로 조사하고 난반사나 산란선을 최소화하여 선예도와 해상도를향상시키도록 합성수지를 이용해 만든 방사선 그리드의 밑쪽에 설치된 방사선 이미지 센서(304)는 검사체(311)를 투과한방사선의 조사량에 대한 방사선 투과영상을 방사선 이미지 센서(304)내의 신틸레이션 패널에 촬상시키고 이를 컨넥트(305)를 통해 촬상된 영상을 인식할 수 있도록 영상취득장치(306), 즉 에지카드(Edge-Card)가 장착된 장치를 통해 USB연결장치(307)로 보내지고 본 고안의 시스템을 제어하는 시스템제어 및 컴퓨터실(A)의 서버용 컴퓨터에 전해진다.

여기서 방사선 차폐설비(302)는 방사선을 차단하기 위한 납과 콘크리트를 조합한 벽면으로 이루어져 있고 검사체가 통과하는 입구는 차폐벽과 동일한 소재로 만든 방사선 차폐 문(303)과 문의 여닫이를 위한 열처리된 크롬 몰리브덴강을 재질로 하는 레일 슬라이딩부로 이루어져 있고 방사선 이미지 센서(304)는 신틸레이션 패널의 조합과 촬상소자의 결합으로방사선이 조사되면 신틸레이션 패널은 광신호로 변환하고 광신호를 촬상소자는 아날로그 신호인 전기신호로 변환하고, 상기 기술한 바와 같이 영상취득장치(306)와 USB 연결장치(307)를 통해 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터(308)로 전달된다.

그리고 연결장치에 의해 영상을 전해 받은 컴퓨터(308)는 방사선 투과영상을 판단하여 판독에 용이하도록 휘도 및 밝기등을 조절하고 여러 가지 필터링(Filtering)기법을 이용한 영상처리 알고리즘을 수행하여 결함, 규격, 기타 판독을 가능하게 하고 입력된 검사체(311)의 자료로 판독분류를 하여 합격·불합격및 불량, 재 작업 등을 결정하고 결과자료를 데이터베이스시스템(309)에 의해 관리하는 한편, 입출력 및 발송장치(316)에 의해 검사결과 및 그에 따르는 보고서 등을 출력하고 필요한 데이터를 인터넷(207)을 통하여 발송하게 됨으로 실시간 자동으로 이루어진 작업과정은 검사시간, 판독, 발송, 관리 등을 효율적으로 처리하게 되며 검출된 보고서에 의해 방사선 차폐 시스템안의 검사체(311)는 다시 제조공정으로 이송되어 출고 또는 재 작업등의 필요한 조치를 함으로써 생산제품의 불량률 또한 현저히 줄일 수 있다.

본 고안은 상기의 제 1 실시예와 같이 방사선 차폐시스템(302)에서 한편으로 검사체(311)를 이송할 수도 있고 도 4에도시된 두 번째 실시 예와 같이 또 다른 생산 현장에 적용하기 위해서 차폐시스템을 통과하는 콘베어라인을 이용한 설비를 설치할 수 있으며 제 2 실시예를 도 4에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

제 1 실시 예와 같이 검사체(311)가 제조공정라인(201)에서 방사선 차폐설비(302)의 입구로 콘베어라인(301)에 의해 이송되면 검사위치인 방사선 그리드에 검사체(311)가 도달함과 동시에 제 1 실시예의 방사선 차폐시스템의 제어장치와 같은기능을 수행하는 방사선 차폐시스템 제어실(B)안의 전원연결장치(414)와 차폐문을 제어하는 차폐제어장치(415)에 의해 차폐문(303)(303a)이 닫혀지고 방사선 차폐후 제 1 실시 예와 같은 순서로 방사선(311)을 이용한 촬영이 실시되고 방사선이미지 센서(304)에 의해 촬상된 영상이 연결장치인 컨넥터(305)를 통해 자료처리실(C)내에서 영상취득과 신호변환을 가능하게 하는 이미지 컨버터(406)로 전송된다.

이미지 컨버터(406)에서 영상신호변환이 끝나면 영상처리 컴퓨터(308)를통해 디지털화 된 검사영상을 영상처리 알고리즘 등을 통해 제 1 실시 예와 동일한 형식으로 판독을 용이하게 하고 선 입력된 검사체(311)의 자료와 함께 합격·불합격또는 재 작업 등을 판단하고 판단결과는 데이터베이스실(D)과 방사선 차폐시스템의 출구와 콘베어라인(301)으로 연결된현장물류장치(416)로 전해진다.

데이터베이스실(D)안의 컴퓨터(408)는 영상 및 자료를 종합적으로 취합하여 데이터베이스시스템(309)에 저장하고 필요한 요청 등에 의해 종합 관리된 보고서 등으로 자료 처리실(C)의 컴퓨터(308)로 응답이 보내지고 보고서 등은 제 1 실시예에서 설명되어진 것과 같이 인터넷(207)을 통해서 실시간으로 수요자들에게 발송되고 합격·불합격 등의 각 현장에서실시하는 판정을 받은 검사체(311)는 콘베어라인(301)에 의해 현장물류장치(416)장치로 이송되고 정상합격을 판정 받은완제품은 출고를 위한 절차가 Y방향으로 진행됨과 동시에 불합격 또는 결함 등이 발견된 제품은 N방향으로 재 작업 또는폐기 등의 절차를 진행함으로서 생산제품의 신뢰성을 더욱 확보할 수 있다.

이러한 과정을 통해 수집된 정보는 데이터베이스실(D)에서 체계적으로 분류, 저장, 관리되어 제품에 대한 자료분석 및리서치 등의 효과를 발생시킴으로써 생산성과 능률을 극대화할 수 있으며 그리고 본 고안의 핵심 기술인 영상처리기술 이후의 과정은 도 5를 통해 더욱 상세히 설명될 수 있고 도5의 설명은 다음과 같다.

상기의 실시 예와 같이 생산제품이 완성되면 방사선 투과검사를 위하여 제품의 검사자료, 판독을 위한 판독코드(Code),검사자 자료 등의 정보를 입력한 후검사시스템(502)이 시작되고, 방사선 차폐부 및 조사부(503)에서 실시예의 설명과 같이 검사가 실시된 후 영상처리작업이 현장의 시스템제어를 담당하는 컴퓨터시스템(501)에서 행해진다.

영상 캡쳐 및 확인부(504)에서는 방사선 이미지 센서에 촬상된 영상을 가져와서 영상에 대한 판독가능성을 판단하고 판독이 가능한 경우에는 영상 판독부(506)로 보내지고 영상의 질이 떨어져서 판독에 어려움이 있을 시 전처리부(505)에서휘도, 명암, 농도 등을 에지 인핸스먼트(Edge Enhancement), 필터링(Filtering) 등이 적용된는 영상처리기법을 이용하여영상의 선예도, 해상도를 높여 영상의 질을 향상시킨 뒤 영상 판독부(506)로 보내지고 영상 판독부(506)는 검사자의 디지털 영상판독이 가능한 규격으로 조정하며 판독 분류부(507)는 제품의 특성과 검사전 입력한 정보를 이용하여 결함 판독부(508), 규격판독부(509), 기타 판독부(510)를 선택해 작업을 수행하게 하며 각 판독부에서는 적절한 판독 후 판독결과 및판독정보를 각 판독부와 연결된 데이터관리부 즉, 결함데이터관리부(511), 수치데이터관리부(512), 기타데이터관리부(513)로 보내고 각각의 과정에서 취합된 모든 정보들은 통합 데이터 처리부(514)에서 종합적으로 처리되고 보고서, 자료관리 등을 위해 데이터베이스관리부(516)에 저장됨과 동시에 현장의 모니터 또는 출력장치 및 현장의 라인에 연결된 기타장치에 보내져 필요한 작업을 가능하게 하고 데이터베이스관리부(516)의 저장된 검사정보는 검사보고서 등의 현장에 맞는 각종형태로 검사보고서 관리 및 발송(518)작업에 의해 수요자들에게 보고된다.

여기서 결함 판독부(508)의 결함판독은 금속 및 비금속재질의 컨넥터, 밸브, 파이프 등의 크랙(crack), 홀(hole)과 같은 결함을 판독하며 예로 도 6에서의 영상에 나타난 균열을 판독하고 규격판독부(509)의 규격판독은 완제품의 규격, 수치등 숫자적 판독을 필요로 하는 검사에 사용되어 영상의 명암, 농도 등을 판단하여 정확한 수치를 계산해내는 이미지계측기법을 사용하여 판독하며 도 7에서와 같은 밸브의 내부간격이나 규격판독에 이용되고 기타 판독부(510)의 기타판독은 그외 종합적인 판독으로 형태, 성질 등을 판독하며 용접부, 압접부와 같은 연결부 적층 세라믹 소자 등에서 변형(Deformation), 어닐링(Annealing) 등이 판독대상으로 도 8에서의 접합부를 판독할 때 이용될 수 있으며 각각의 분류는검사준비에서 입력된 정보를 토대로 판독 분류부(507)의 판독코드(Code)로 분류판독이 이루어진다.

그리고 도 6, 도 7, 도 8은 위 설명과 같이 실시 예에 있어서 각각의 판독부에 적용될 수 있는 영상을 한 예로서 나타낸 것으로서 도 6은 플라스틱소재의 원판에 균열을 검사하기 위한 영상으로 균열을 확인할 수 있고 도 7은 금속소재의 이중밸브로 내부와 외부간의 간격을 수치적으로 확인하기 위한 검사를 위한 영상이고 도 8은 관(Tube)의 접합부의 형태 및접합도를 검사하기 위한 영상이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안은 종래의 방사선 투과검사를 탈피해서 일괄 자동화 방법과 정보화기술을 적용하여 자료의 영구보전과 데이터를 활용한 현장의 실적관리 등은 물론 산업현장에서 실시간으로 할 수 없었던 방사선투과검사를 제조 라인에 직접 설치하는 방사선 차폐시스템과 영상처리기술로 생산현장에서 자동화처리가 가능해져 최종생산 시간단축은 물론 신뢰성 확보로 생산제품의 불량률을 현저히 감소시킴으로서 생산성 향상의 효과를 가져올 수 있고영상처리이후 각각의 판독부에 의해 선택적으로 적절한 판독이 실시되어 생산현장에서 다양한 제품에 적절한 검사판독을수행할 수 있어서 검사자의 검사의도에 대한 판독이 용이해지는 효과를 가져옴과 동시에 영구 보전할 수 있는 검사결과를시간 제약 없이 인터넷으로 수요자에게 보고함으로 검사자와 수요자 등의 의사전달을 현장에서 바로 교환하고 필요한 조치에 대한 결정을 즉시 할 수 있어서 산업전반에 품질향상과 생산공정상의 관련작업의 연계를 효율적으로 수행할 수 있으며 시스템관리자와 방사선 검사원만으로 작업할 수 있는 자동화시스템이므로 생산단가를 낮추고 불량에 대한 리스크를 현저히 줄일 수 있어서 다양한 산업현장에 이용될 수 있어 매우 유용한 고안이다.

Claims

방사선 차폐 설비 제어장치(310)에 의해 제어되는 방사선 차폐설비(302)의 내부 일측에는 방사선 차폐문(303)이 설치되고 그 천장에는 컨넥트(315)와 연결된 방사선 발생기(314)가 설치되며 방사선 발생기(314)의 하방에는 방사선 조사 장치(313)를 하고, 이의 하부 적정위치에 방사선 이미지 센서(304)를 설치하되 이 방사선 이미지 센서(304)는상기 방사선 차폐문(303)을 통해 검사체(311)를 이송하는 콘베어라인(301)에 연결하며, 상기 방사선 이미지센서(304) 상부에는 검사체(311)가 안치되는 그리드(grid)가 형성되고, 상기 방사선 이미지 센서(304) 일측에는 컨넷트(305)를 개재한 영상취득 장치(306) 및 유에스비(USB) 연결장치(307)에 연결 하여 방사선 차폐설비(302) 외측에 설치된 컴퓨터(308) 및데이터 베이스 시스템(309)과 연결되게 함을 특징으로 한 방사선 투과 검사 자동화 장치.
제1항에 있어서, 납과 콘크리트를 혼합하여 만들어진 방사선 차폐 설비(302)와 이와 동일한 소재로 만들어진 방사선 좌우 차폐문(303)(303a) 그리고 레일슬라이딩을 이용해 차폐여닫이를 하여 방사선의 외부노출을 방지하고검사체에 따라 방사선 투과검사 조건에 따른 방사선 차폐 및 촬영시스템을 구비함을 특징으로 한 방사선 투과 검사 자동화 장치.
제1항에 있어서, 방사선 이미지 센서(304)를 이용하여 촬상된 영상을 획득하고 영상처리기법에 의해 디지털영상처리시스템을 구비함을 특징으로 한 방사선 투과 검사 자동화 장치.
제1항에 있어서, 방사선 촬영 후 획득한 영상을 검사 의도에 맞게 결함 판독(508), 규격판독(509), 기타판독(501)을 선택적으로 실시하여 통합 데이터 처리부(514)에 의해 분류된 데이터와 사전 입력된 정보를 통합데이터처리를 한 후 데이터베이스 시스템(309)하여 자료를 내외부 담당자(208) 또는 수요자에게 발송하는 관리/보고/발송시스템을구비함을 특징으로 한 방사선 투과 검사 자동화 장치.