KR200345857Y1 - 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 루비 펄스 레이저를 광원으로 하는 홀로그래피를 이용하여 평판의 이방성을 비파괴 방식으로 검사하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치에 의하면, 시험용 평판과, 전자석이 부착된 추를 이용하여 상기 시험용 평판에 탄성파를 발생시키도록 함으로써 평판의 이방성을 검사하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 추의 움직임에 연동하여 루비 펄스 레이저의 광이 발진되도록 하는 작동부와; 상기 작동부에 의해 발진된 루비 펄스 레이저의 광을 2개의 광으로 분할하고, 상기 분할된 광중 적어도 어느 하나를 상기 시험용 평판에 반사시켜서 홀로그램에 입사시키도록 하는 측정부와; 상기 홀로그램에 기록된 간섭무늬를 홀로그램 이미지로 재생하기 위한 재생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치{Apparatus for inspecting anisotropy of plate using pulse laser holography}

본 고안은 펄스 레이저 홀로그래피(pulse laser holography)를 이용한 평판의 이방성 검사장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 루비 펄스 레이저를 광원으로 하는 홀로그래피를 이용하여 평판의 이방성을 비파괴 방식으로 보다 간편하면서 정확하게 검사하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 복합재료와 같이 방향성이 있는 이방성 재료의 경우에는 등방성 재료와는 달리 각 방향에 대한 재료의 특성값이 다르기 때문에 정확한 이방성의 검사가 매우 중요하게 된다.

이와 같이 재료의 이방성을 검사하기 위하여는, 종래의 경우 주로 검사용 시편을 제작한 다음, 그 표면을 연마한 후에 광학 현미경 혹은 전자 현미경을 사용하여 이방성을 검사하거나, 인장 시편을 제작하여 인장 시험을 통하여 이를 검사하고 있다.

그러나, 종래의 방식들은 이방성을 검사하기 위해서 별도의 시편을 제작하여 연마를 하거나 인장 시편을 제작하여야 하며, 제작된 시편 또한 상기와 같은 제작과정으로 인하여 일정부분의 오차를 포함하게 되어 정확성면에서 다소 떨어질 뿐 아니라, 현미경을 통한 측정으로 인하여 이방성을 정밀하게 검사하는데도 다소의 어려움이 있는 등 많은 문제점이 있어 왔다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,검사하고자 하는 평판의 중앙에 추를 이용하여 충격하중을 가함으로써 평판의 중앙으로부터 가장자리로 전파되어 가는 탄성파의 형태를 펄스 레이저 흘로그래피를 이용하여 촬영함으로서 평판의 이방성을 비파괴 방식으로 검사할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치의 구성도

도 2는 홀로그램 이미지를 재생하기 위한 재생부의 구성도

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 결과를 도시한 예(등방성 평판)

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 결과를 도시한 예(이방성 평판)

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 전자석 2 : 추(pendulum)

3 : 광 검출기 4 : 시간지연회로

5 : 펄스 발생기 6 : 전원공급장치

7 : 루비 펄스 레이저 8 : 광 분할기

9-1, 9-2 : 반사경 10-1, 10-2 : 볼록렌즈

11 : 시험용 평판 12 : 홀로그램(Hologram)

13 : 헬륨-네온 레이저 14-1, 14-2 : 반사경

15 : 대물렌즈 16 : 카메라

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치는, 시험용 평판과, 전자석이 부착된 추를 이용하여 상기 시험용 평판에 탄성파를 발생시키도록 함으로써 평판의 이방성을 검사하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 추의 움직임에 연동하여 루비 펄스 레이저의 광이 발진되도록 하는 작동부와; 상기 작동부에 의해 발진된 루비 펄스 레이저의 광을 2개의 광으로 분할하고, 상기 분할된 광중 적어도 어느 하나를 상기 시험용 평판에 반사시켜서 홀로그램에 입사시키도록 하는 측정부와; 상기 홀로그램에 기록된 간섭무늬를 홀로그램 이미지로 재생하기 위한 재생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 고안의 실시예에 의하면, 상기 작동부는, 상기 추의 움직임을 검출하는 광 검출기와, 상기 광 검출기의 신호를 기준으로 소정의 시간 후에 신호를 발생시켜 주는 시간지연회로와, 상기 시간지연회로에서 신호가 발생되는 순간 펄스 신호를 발생시켜 주는 펄스 발생기와, 상기 펄스 발생기의 신호에 의해 루비 펄스 레이저를 발진시키기 위한 전원을 공급하여 주는 전원공급장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 고안의 다른 실시예에 의하면, 상기 측정부는, 상기 루비 펄스 레이저의 광을 2개의 광으로 나누어 주는 광분할기와, 상기 광분할기를 통과한 레이저 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경으로부터 입사된 레이저 광을 확산시켜 상기 시험용 평판에 조명하는 볼록렌즈와, 상기 광분할기로부터 반사된 레이저 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경으로부터 입사된 레이저 광을 확산시켜 홀로그램에 입사시키는 볼록렌즈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 고안의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 재생부는, 상기 홀로그램을 조명하기 위한 헬륨-네온 레이저와, 상기 레이저로부터 발진된 레이저 광을 상기 홀로그램으로 반사시키는 반사경으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본원 고안에 의하면, 별도의 시편을 제작하지 않고 비파괴 방식으로 평판의 이방성을 간편하면서도 정확하게 검사할 수 있게 된다.

다음으로, 본 고안에 따른 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치를 도 1 내지 도 4에 의하여 더욱 상세하게 설명하면 아래와 같다.

도 1은 본 고안에 따른 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치의 구성도를 나타낸 것이며, 도 2는 홀로그램 이미지를 재생하기 위한 재생부의 구성도를 각각 나타낸 것이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 검사장치는 크게, 시험용 평판과, 상기 시험용 평판에 탄성파를 발생시키기 위하여 전자석이 부착된 추(pendulum)와, 그리고 상기 추의 움직임에 연동하여 루비 펄스 레이저의 광이 발진되도록 하는 작동부와, 상기 작동부에 의해 발진된 루비 펄스 레이저의 광을 2개의 광으로 분할하고, 상기 분할된 광중 적어도 어느 하나를 상기 시험용 평판에 반사시켜서 홀로그램(Hologram)에 입사시키도록 하는 측정부와, 상기 홀로그램에 기록된 간섭무늬를 홀로그램 이미지로 재생하기 위한 재생부로 구성되게 된다.

도시된 바와 같이, 먼저 전자석(1)에 부착되어 있는 추(2)를 전기적으로 제어하여 자유낙하시키게 되면, 시험용 평판(11)의 중앙부에는 상기 추(2)로부터 충격하중을 받아서 시험용 평판(11)의 중앙에 탄성파가 발생되게 된다.

한편, 상기 추(2)가 자유낙하하는 과정에서 상기 추(2)에 인접한 위치에 설치되어 있는 광 검출기(3)는 상기 추(2)의 움직임을 검출하여 시간지연회로(4)에 즉시 신호를 입력시켜 주게 된다.

따라서, 상기 광 검출기(3)의 신호발생 순간보다 소정의 시간만큼 지연된 후에, 본 고안의 루비 펄스 레이저(7)가 발진되도록 상기 시간지연회로(4)에서 조정이 되게 되므로, 상기 추(2)가 시험용 평판(11)에 충격하중을 가하여 시험용 평판(11)에 탄성파가 발생하기 전에 루비 펄스 레이저(7)가 발진하는 것을 방지할 수가 있게 된다.

이와 같이 하여 소정의 시간만큼 지연된 후에 상기 시간지연회로(4)는 펄스 발생기(5)에 신호를 입력시켜 주게 되며, 그 결과 상기 펄스 발생기(5)는 루비 펄스 레이저(7)의 전원공급장치(6)를 가동시키는데 필요한 10V의 펄스 신호를 발생시켜 전원공급장치(6)에 입력시켜 주게 되고, 상기 전원공급장치(6)에서 발생한 신호에 의하여 루비 펄스 레이저(7)는 레이저 광을 발진하게 된다.

그러므로 본 고안의 검사장치에 의하면, 상기 추(2)의 움직임에 연동하여 루비 펄스 레이저(7)의 광이 발진되도록 작동부가 구성되어 짐을 알 수가 있다.

다음으로, 상기 작동부를 통하여 나오는 레이저 광은 홀로그램에 입사되기 위하여 상기 레이저 광을 2개의 광으로 분할하고, 상기 분할된 광중 적어도 어느 하나를 상기 시험용 평판에 반사시켜서 홀로그램에 입사시키도록 하는 측정부가 구성되어 진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광 분할기(8)를 통과한 하나의 레이저 광은 반사경(9-1)에 입사되어 다시 반사된 다음에, 볼록렌즈(10-1)를 통과하여 확산이 되면서 시험용 평판(11)의 전체면을 조명한 후 시험용 평판(11)으로부터 반사되어 홀로그램(12) 면으로 입사가 되게 된다.

또한, 상기 광 분할기(8)에서 반사된 다른 하나의 레이저 광은 또 다른 반사경(9-2)에 입사되어 다시 반사된 후에 볼록렌즈(10-2)를 통과하면서 확산되어 역시 홀로그램(12) 면으로 입사가 되게 된다.

이렇게 하여 시험용 평판(11)에 발생된 탄성파에 대한 정보를 갖고 시험용 평판(11)으로부터 반사되어 홀로그램(12) 면에 입사된 레이저 광과, 볼록렌즈(10-2)를 통과하면서 확산되어 홀로그램(12) 면에 입사된 레이저 광은 홀로그램(12) 면에서 서로 간섭 현상을 일으키게 됨으로써 시험용 평판(11)에 발생된 탄성파의 정보를 간섭무늬로서 홀로그램(12) 면에 기록을 하게 된다.

상기와 같은 과정을 거쳐 홀로그램(12) 면에 기록된 간섭무늬를 홀로그램 이미지로 재생을 하게 되는데, 본 고안에서는 이를 별도의 재생부를 통하여 해결을 하게 된다.

도 2는 홀로그램 이미지를 재생하기 위한 재생부의 구성도를 나타낸 것으로, 상기 재생부를 통해 시험용 평판(11)에 발생된 탄성파의 형태를 촬영할 수 있게 된다.

도시된 바와 같이, 헬륨-네온 레이저(13)로부터 발진된 레이저 광을 반사경(14-1)을 통해 반사시켜 반사경(14-2)에 입사시킨 다음, 이를 다시 반사시켜 홀로그램(12)을 조명함으로써 상기 홀로그램(12)에 기록되어 있는 시험용 평판(11)의 탄성파 형태를 대물렌즈(15)를 이용하여 카메라(16)에 상이 맺히도록 한다.

이와 같이 하여, 상기 카메라(16)에 맺힌 상을 관찰함으로써 시험용 평판(11)의 이방성을 검사할 수가 있게 된다.

한편, 도 3은 등방성 재질인 알루미늄 평판에 대한 본 고안의 실시예의 결과를 도시한 것으로, 시험용 평판(11)에 형성된 탄성파는 등방성의 성질에 의해 동심원의 형태를 나타내고 있다.

또한, 도 4는 이방성 재질인 에폭시 복합 적층판에 대한 본 고안의 실시예의 결과를 도시한 것으로, 시험용 평판(11)에 형성된 탄성파는 이방성의 특성에 의해 타원의 형태를 나타내며, 타원의 장축과 단축의 방향으로부터 그 방향성도 쉽게 알 수가 있게 된다.

따라서, 등방성 재질과 이방성 재질을 각각 검사한 결과인, 상기 도 3 및 도 4를 놓고 볼 때 본원과 같은 검사장치를 구성할 경우, 검사 결과가 매우 우수하게 나타난다는 것을 확인할 수가 있으며, 무엇보다도 추의 낙하동작에서 홀로그램 촬영까지의 일련의 동작을 정확하게 제어할 수가 있어 보다 신속하면서도 정확하게평판의 이방성을 검사할 수가 있게 된다.

이상과 같이 형성된 본 장치에 의하면, 펄스 레이저 홀로그래피를 이용하여 별도의 시편을 제작하지 않고도 평판의 이방성을 비파괴 방식으로 정확하게 검사할 수 있는 장치를 제공하는 것을 본 고안의 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 고안의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

따라서, 이상과 같은 본 고안에 의하면, 평판의 이방성을 검사하기 위하여 별도의 시편을 제작하거나 연마하는 과정, 혹은 인장 시편을 제작하는 과정과 같은 비효율적인 과정을 일시에 배제할 수가 있게 된다.

또한, 검사하고자 하는 평판을 그대로 사용하여 비파괴 방식으로 이방성을 검사할 수가 있으므로 검사시 오차를 최대한 제거할 수가 있으며, 무엇보다 간편하면서 정확하게 검사가 가능한 효과를 기대할 수가 있다.

Claims (4)

1. 시험용 평판과, 전자석이 부착된 추를 이용하여 상기 시험용 평판에 탄성파를 발생시키도록 함으로써 평판의 이방성을 검사하기 위한 장치에 관한 것으로,

   상기 추의 움직임을 검출하는 광 검출기와, 상기 광 검출기의 신호를 기준으로 소정의 시간 후에 신호를 발생시켜 주는 시간지연회로와, 상기 시간지연회로에서 신호가 발생되는 순간 펄스 신호를 발생시켜 주는 펄스 발생기와, 상기 펄스 발생기의 신호에 의해 루비 펄스 레이저를 발진시키기 위한 전원을 공급하여 주는 전원공급장치로 이루어진 작동부와;

   상기 작동부에 의해 발진된 루비 펄스 레이저의 광을 2개의 광으로 나누어 주는 광분할기와, 상기 광분할기를 통과한 레이저 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경으로부터 입사된 레이저 광을 확산시켜 상기 시험용 평판에 조명하는 볼록렌즈와, 상기 광분할기로부터 반사된 레이저 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경으로부터 입사된 레이저 광을 확산시켜 홀로그램에 입사시키는 볼록렌즈로 이루어진 측정부와;

   상기 홀로그램에 기록된 간섭무늬를 홀로그램 이미지로 재생하기 위하여 상기 홀로그램을 조명하기 위한 헬륨-네온 레이저와, 상기 레이저로부터 발진된 레이저 광을 상기 홀로그램으로 반사시키는 반사경으로 이루어진 재생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 홀로그래피를 이용한 평판의 이방성 검사장치.
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