KR20190081614A

KR20190081614A - 초음파를 이용한 용접부의 용접품질 검사 시스템

Info

Publication number: KR20190081614A
Application number: KR1020170184272A
Authority: KR
Inventors: 서종덕; 조재동; 강언욱; 정일권
Original assignee: 주식회사 신영
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-07-09
Also published as: KR102007494B1

Abstract

초음파를 이용한 용접부의 용접품질 검사 시스템이 개시된다. 일 실시 예에 따른 용접품질 검사 시스템은 용접부의 용접품질 검사를 위해 용접부에 초음파를 조사하여 탐침하는 초음파 탐촉자를 포함하며, 초음파 탐촉자는, 구동신호에 의해 초음파를 용접부에 송신하고 조사된 초음파에 대응하여 용접부로부터 되돌아오는 에코 초음파를 수신하는 프로브와, 프로브와 분리되어 프로브 구동신호를 발생하는 송신 구동부와, 프로브를 통해 수신된 에코 초음파를 수신신호로 변환하는 수신부와, 배터리와, 출력부와, 제어부를 포함하는 본체와, 본체에 구비되어 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는 제1 시작 키를 포함하는 제1 입력부와, 제1 시작 키와는 이중 구조로 프로브에 구비되어 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는 제2 시작 키를 포함하는 제2 입력부와, 본체에 구비되어 모바일 검사장치와 통신하면서 본체에서 변환된 수신신호를 모바일 검사장치에 무선으로 전송하는 무선 모듈을 포함한다.

Description

초음파를 이용한 용접부의 용접품질 검사 시스템 {System for inspecting welding quality of weld zone using ultrasonic}

본 발명은 초음파를 사용한 물체의 조사 또는 분석 기술에 관한 것이다.

점 용접(Spot welding)은 접합하고자 하는 금속 박판을 2개의 전극 사이에 끼워 놓고 압력을 가한 상태에서 전류를 통전 시키면 탐촉부의 저항 발열을 통해 금속 박판이 접합하도록 하는 방법이다. 자동차 1대의 총 용접 수 중 약 95%를 차지할 정도로 널리 사용되고 있는 용접법이다. 그런데 충돌 안정성 강화 및 연비향상을 위한 경량화에 의한 고장력 강판의 사용량이 증가하고, 자동차 차체의 방청(Rust Prevention)을 위하여 여러 종류의 표면처리 도금강판이 널리 사용되면서, 용접품질이 현저하게 저하되고 있다. 이러한 이유로 차체 강도를 유지하기 위한 용접품질 평가는 중요한 문제로 부각되고 있다.

자동차 제조라인에서 판금부품조립에 사용되고 있는 점 용접에 있어서, 접합강도와 관련된 박리시험(Peel Test)이나 인장-전단시험(Tensile Shear Test), 용접부의 너겟(nugget), 용입량, 오목 자국 측정 등과 같은 파괴 시험(Fracture Test)에 의한 용접부의 용접품질 평가는 상당한 시간과 많은 재료가 필요하다. 또한, 실제 생산라인에서 용접물에 대해 적용하기에는 외부손상, 장기간의 검사 시간 등과 같은 단점이 있다.

종래의 용접품질 평가 방법의 단점을 해결하기 위한 방안으로, 다양한 용접조건의 변화에 따른 용접부의 용접품질을 평가하기 위하여 기존의 용접품질 평가결과와 초음파 시험 결과 사이의 상관관계를 이용하는 방법으로 초음파를 통하여 용접부의 용접품질을 비파괴적으로 평가하는 방법이 개발되었다.

초음파 검사는 초음파를 생성하는 탐촉자를 검사 부위에 밀착시켜 초음파를 보낸 다음 되돌아오는 초음파를 실시간 영상화를 통해 결함을 검사하는 방법으로 용접부 결함진단에 가장 널리 사용되는 비파괴검사법이다. 이러한 초음파를 이용한 검사를 위한 장비는 대개 고가의 해외 장비일 뿐만 아니라, 그 크기도 상당하다. 또한, 이러한 장비들은 대개 현장에 설치되는 것이 아니라, 특정 장소에 설치되어, 초음파를 유선으로 수신하여 용접 부위를 측정한다. 즉, 현장에서 실시간으로 검사를 수행할 수 없게 된다. 그리고 초음파 파형을 분석할 수 있는 전문가에 의해 평가되고 있으므로, 별도의 전문가 교육 또한 필요하다.

일 실시 예에 따라, 저가로 용접부의 용접품질을 검사할 수 있고, 용접품질 평가를 현장에서 실시간으로 수행할 수 있으며, 비숙련된 사용자에 의해서도 용접품질 검사가 가능한 용접품질 검사 시스템을 제안한다.

나아가, 사용의 편리성을 높여 사용자가 쾌적한 환경에서 작업이 가능하도록 하고, 측정 오차를 감소시켜 정확성을 높이는 용접품질 검사 시스템을 제안한다.

일 실시 예에 따른 용접부의 용접품질 검사 시스템은, 용접부의 용접품질 검사를 위해 용접부에 초음파를 조사하여 탐침하는 초음파 탐촉자를 포함하며, 초음파 탐촉자는, 구동신호에 의해 초음파를 용접부에 송신하고 조사된 초음파에 대응하여 용접부로부터 되돌아오는 에코 초음파를 수신하는 프로브와, 프로브와 분리되어 프로브 구동신호를 발생하는 송신 구동부와, 프로브를 통해 수신된 에코 초음파를 수신신호로 변환하는 수신부와, 배터리와, 출력부와, 제어부를 포함하는 본체와, 본체에 구비되어 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는 제1 시작 키를 포함하는 제1 입력부와, 제1 시작 키와는 이중 구조로 프로브에 구비되어 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는 제2 시작 키를 포함하는 제2 입력부와, 본체에 구비되어 모바일 검사장치와 통신하면서 본체에서 변환된 수신신호를 모바일 검사장치에 무선으로 전송하는 무선 모듈을 포함한다.

초음파 탐촉자는, 최초 탐침을 위해서 본체의 제1 시작 키를 통해 키 입력받고, 제1 시작 키의 키 입력 이후에는 추가 탐침을 위해 프로브의 제2 시작 키를 통해 키 입력받을 수 있다.

초음파 탐촉자는, 무선 모듈이, 용접품질의 이상에 따라 발생한 경고신호를 모바일 검사장치로부터 수신하고, 출력부가, 무선 모듈을 통해 수신된 경고신호를 출력하고, 제2 입력부가, 출력부의 경고신호 출력에 따라 용접품질 이상을 감지한 사용자로부터 추가 탐침을 위한 사용자 조작신호를 프로브의 제2 시작 키를 통해 키 입력받아 본체의 제어부에 전달하며, 제어부가, 송신 구동부를 통해 프로브 구동신호를 발생하여 프로브를 구동시킬 수 있다.

초음파 탐촉자는, 본체에 구비되어, 사용자의 신체에 착용하거나 소정의 위치에 거치하기 위한 고정부재를 더 포함할 수 있다. 초음파 탐촉자는, 본체와 프로브 간을 유선으로 연결하는 연결부재를 더 포함할 수 있다.

용접부의 용접품질 검사 시스템은, 초음파 탐촉자의 탐침을 통해 실시간으로 획득된 수신신호를 영상화하며 초음파 영상을 기초로 하여 용접부의 용접품질을 검사하는 모바일 검사장치를 더 포함할 수 있다.

모바일 검사장치는, 초음파 탐촉자와 통신하여 초음파 탐촉자의 탐침을 통해 실시간으로 획득된 수신신호를 무선으로 획득하는 제1 통신부와, 품질 상태에 따라 서로 상이한 특징 인자를 가진 다수의 기준신호와 각 기준신호와 상응하는 품질 상태 정보가 매칭되어 저장되는 메모리와, 제1 통신부를 통해 획득된 수신신호와 메모리에 저장된 다수의 기준신호를 비교하여 다수의 기준신호 중에 수신신호와 대응되는 기준신호를 검색하고, 검색된 기준신호와 매칭되는 품질 상태를 메모리에서 검색하여 용접품질 상태를 판단하는 프로세서와, 용접품질 상태 판단 결과를 출력하는 장치 출력부를 포함할 수 있다.

프로세서는, 용접품질 상태 판단 결과에 따라 용접품질에 이상이 검출되면 경고신호를 생성하고 생성된 경고신호를 제1 통신부를 통해 초음파 탐촉자에 전송하는 경고 처리부를 포함할 수 있다.

특징 인자는 신호 파형의 피크의 수, 감쇠 폭, 동적 저항에 따른 출력 강도, 너깃 지름 중 적어도 하나일 수 있다.

메모리에는 기계학습 명령어가 저장되고, 프로세서는 기계학습 명령어를 이용하여 입력 데이터에 대해 기계학습을 수행하여 특징을 추출하고 추출된 특징을 기반으로 용접품질 상태를 판단할 수 있다.

프로세서는, 제1 통신부를 통해 획득된 수신신호와 메모리에 저장된 기준신호를 검출하는 신호 검출부와, 검출된 수신신호와 기준신호를 가지고 디컨볼루션 계산을 수행하여 디컨볼루션 파형을 획득하는 영상 구성부와, 디컨볼루션 파형의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부와, 노이즈가 제거된 디컨볼루션 파형의 형태로부터 특징을 추출하는 특징 추출부와, 추출된 특징을 기초로 하여 용접품질 상태를 판별하는 신호 식별부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 고가의 검사장비가 아닌, 사용자가 일상적으로 휴대하는 모바일 단말을 검사장치로 사용하여 용접부의 용접품질을 검사하므로 비용이 감소한다. 또한, Wi-Fi와 같은 무선통신을 통해 모바일 기반으로 용접부의 용접품질 평가를 수행하므로, 특정 장소에서 실시할 필요없이 현장에서 실시간으로 평가할 수 있다. 나아가, 모바일 단말에 자동 검사 애플리케이션을 설치하기만 하면 되므로, 사용자를 훈련 시키기 위한 교육 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자는 본체의 시작 키와 프로브의 시작 키로 이루어진 이중 구조를 가지며, 최초 탐침을 위해 사용자가 본체의 시작 키를 1회 조작한 이후에는, 프로브의 시작 키를 조작하여 탐침을 실시함에 따라, 탐침을 위해 본체의 시작 키를 조작하지 않아도 되므로 사용의 편리성을 높일 수 있다. 특히, 용접품질 측정 결과에 따라 이상이 발견된 경우 이를 사용자에게 알려줘 사용자가 프로브의 시작 키를 조작하도록 함에 따라, 사용자가 모바일 검사장치의 용접품질 검사결과를 일일이 확인하지 않고도 편리하게 작업을 이어갈 수 있다. 따라서, 사용자가 쾌적한 환경에서 작업이 가능하고 측정 오차를 감소시켜 정확성을 높일 수 있다.

용접품질 검사장치와 초음파 탐촉자가 일체형으로 구성되는 경우, 이를 현장에서 사용 시 사용자가 소지하거나 별도의 거치가 필요하였으며 측정 또는 결과를 보기 위해서는 수시로 용접품질 검사장치의 조작이 필요하다. 그러나 본 발명에 따르면, 초기에 본체의 시작 키를 1회 조작하며 이후에는 프로브의 시작 키를 조작하여 탐침을 실시하며, 측정 품질에 이상이 발견되는 경우 이를 사용자에게 알려줘 용접품질 검사장치인 모바일 검사장치의 조작 없이도 프로브 만을 조작하면 되므로 사용이 편리하다.

일 실시 예에 따르면, 탐침을 위한 초음파 탐촉자가 본체와 프로브가 분리된 형태임에 따라, 본체에 배터리를 두는 경우 프로브의 무게를 가볍게 하여 프로브의 사용을 편리하게 할 수 있다. 또한, 본체를 사용자의 신체에 착용하거나 소정의 위치에 거치시키면 사용의 편리성을 높인다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접품질 검사 시스템의 구조도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자의 외관도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 시작 키를 가지는 초음파 탐촉자의 외관도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자 착용 모습을 도시한 참조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자의 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 검사장치의 구성도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 6의 모바일 검사장치의 프로세서의 세부 구성도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계학습 기반 특징 추출 및 용접품질 검출을 위한 신경망을 도시한 참조도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접품질 판단 결과를 보여주는 모바일 검사장치의 화면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접품질 검사 유형을 도시한 참조도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

우선, 본 발명의 이해를 돕기 위해 용어를 정의한다.

점 용접(spot welding)은 겹친 금속판 끝을, 적당한 모양으로 성형한 전극의 상하에 끼우고 비교적 좁은 부분에 전류를 집중시켜 국부적으로 가열, 전극으로 압력을 가하여 점(spot) 모양으로 접합하는 일종의 저항 용접(resistance welding)이다. 저항 용접은 모재(base metal)의 접합부(weld junction)에 대전류를 흘려 발생하는 저항 열에 의해 접합부를 반용융 상태로 하고 이것에 압력을 가하여 접합하는 용접이다. 모재는 용접의 소재가 되는 금속으로서, 용접 조건의 선정이나 용접의 난이도는 모재의 물리적 성질에 따라 결정되는 경우가 많으므로 모재에 적합한 용접법을 사용하는 것이 바람직하다. 저항 용접부(resistance weld zone)는 용접 금속 및 그 근처(열영향부)를 포함한 부분의 총칭이다. 용접 금속(Weld Metal)은 용접부의 일부로, 용접하는 동안 용융 응고된 금속이다. 용착 금속(Deposited Metal)은 용접작업에 의해 용가재로부터 모재에 용착된 금속이다. 융합부(Fusion Zone)는 용접부 중에서 모재와 용착 금속이 용융된 부분이다. 접합부는 용접부(용접 금속)와 모재와의 경계부분이다. 경계 부근을 합하여 부르기도 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접품질 검사 시스템의 구조도이다.

도 1을 참조하면 용접품질 검사 시스템(1)은 초음파 탐촉자(2), 모바일 검사장치(3), 관리 서버(4) 및 데이터베이스(5)를 포함한다.

용접품질 검사 시스템(1)은 용접부의 용접품질을 초음파를 이용하여 검사한다. 용접은 저항 점 용접일 수 있고, 용접부는 저항 점 용접부일 수 있으며, 용접부는 다수의 용접 점으로 이루어질 수 있다. 자동차 차체를 대상으로 용접할 수 있으나, 그 대상은 이에 한정되지는 않는다. 초음파 검사는 초음파를 생성하는 프로브를 검사 부위에 밀착시켜 초음파를 보낸 다음 되돌아오는 에코 초음파를 실시간 영상화를 통해 결함을 검사하는 방법으로, 용접부의 결함 진단에 사용되는 비파괴 검사법이다. 용접품질 검사 시스템(1)은 자동차 차체의 저항 점 용접 시 저항 점 용접부의 불량발생 요인을 분석하고 저항 점 용접부의 접합 상태가 정상인지 이상인지 여부를 판별할 수 있다. 이때, 저항 점 용접부를 구성하는 각 용접 점의 품질을 평가할 수 있다.

초음파 탐촉자(2)는 프로브를 통해 수신된 에코 초음파를 처리하여 무선 통신을 통해 모바일 검사장치(3)에 전송한다. 초음파 탐촉자(2)와 모바일 검사장치(3) 간 무선 통신은 Wi-Fi, LTE, Bluetooth, NFC 등 다양한 형태가 가능하다.

모바일 검사장치(3)는 초음파 탐촉자(2)로부터 수신된 데이터를 분석하여 용접부의 용접품질을 검사한다. 그리고 용접품질 검사 결과를 영상화하여 장착된 디스플레이에 표시한다. 용접품질에 이상이 있을 경우, 초음파 탐촉자(2)에 경고신호를 전송할 수도 있다. 모바일 검사장치(3)는 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이, 사용자가 일상에서 휴대할 수 있는 모바일 단말이다. 모바일 검사장치(3)는 고가의 검사 전용장비에 비해 저가이며 보급형이다. 모바일 검사장치(3)에 자동 검사 애플리케이션을 설치한 후, 자동 검사 애플리케이션을 통해 데이터를 분석하여 용접부의 용접품질을 검사할 수 있다. 자동 검사 애플리케이션에는 용접품질 판단 알고리즘이 제공된다. 용접품질 판단 알고리즘은, 다양한 품질 상태에 따라 분류된 다수의 기준신호를, 탐침을 통해 실시간으로 획득된 수신신호와 비교하여 수신신호와 대응되는 기준신호를 검색하고 검색된 기준신호에 상응하는 품질 상태를 판단한다. 용접품질 판단 알고리즘에 의하면, 수신신호의 파형을 보고 사용자가 직접 판단하는 것이 아니라, 자동으로 편리하게 품질 판단이 가능하다.

별도의 고가의 검사장비가 아닌, 사용자가 일상적으로 휴대하는 모바일 검사장치(3)를 사용하여 용접부의 용접품질을 검사하므로, 고가의 검사장비에 비해 비용이 감소한다. 또한, Wi-Fi와 같은 무선통신을 통해 모바일 기반으로 용접부의 용접품질 평가를 수행하므로, 특정 장소에서 실시할 필요없이 현장에서 실시간으로 평가할 수 있다. 나아가, 모바일 검사장치(3)에 자동 검사 애플리케이션을 설치하기만 하면 되므로, 사용자를 훈련 시키기 위한 교육 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

관리 서버(4)는 모바일 검사장치(3)와 네트워크를 통해 연결되어 데이터를 송수신한다. 관리 서버(4)는 모바일 검사장치(3)를 모니터링 및 제어할 수 있다. 네트워크는 모바일 검사장치(3)와 관리 서버(4) 간에 데이터의 송수신이 가능한 유무선 네트워크이다. 데이터베이스(5)는 다양한 품질 상태에서의 기준신호들이 데이터베이스화되어 저장된다. 예를 들어, 품질 상태에 따라 서로 상이한 특징 인자들을 가진 다수의 기준신호가 저장된다. 특징 인자는 신호 파형의 피크의 수, 감쇠 폭, 동적 저항에 따른 출력 강도, 너깃 지름 등일 수 있다. 도 1에서는 관리 서버(4)와 데이터베이스(5)가 물리적으로 분리되어 있으나, 관리 서버(4) 내에 데이터베이스(5)가 위치할 수 있다. 관리 서버(4)는 접속된 모바일 검사장치(3)의 요청 시에, 데이터베이스(5)로부터 기준신호를 읽어들여 네트워크를 통해 모바일 검사장치(3)에 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자의 외관도로서, 보다 상세하게는 다양한 위치에서 바라본 초음파 탐촉자의 외관도이다.

도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자(2)는 본체(20)와 프로브(22)가 분리된 형태이다. 본체(20)와 프로브(22) 간은 유선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결부재(24)를 통해 유선 연결될 수 있다. 연결부재(24)는 밴드로 묶일 수 있다. 본체(20)와 프로브(22)가 분리되는 이유는, 본체(20)에 배터리 등이 들어가기 때문이다. 본체(20)와 프로브(22)가 통합되었을 때는 배터리의 무게 때문에 프로브(22)의 장시간 사용이 어렵다. 본체(20)에 배터리를 두면, 프로브(22)의 무게를 가볍게 하여 프로브(22)의 사용을 편리하게 할 수 있다.

본체(20)를 사용자의 신체에 착용하거나 소정의 위치에 거치할 수 있다. 이를 위해, 본체(20)는 고정부재(207)를 포함한다. 고정부재(207)는 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 벨트 클립(belt clip) 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 고정부재(207)를 사용자의 허리띠에 걸어 본체(20)를 고정할 수 있다. 거치를 위해서 고정부재(207)는 거치대 형태일 수 있다.

일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자(2)는 탐침을 위한 시작 키(start key)가 이중 구조로 형성된다. 예를 들어, 본체(20)에 제1 시작 키(202-1)가 구비되고, 프로브(22)에 제2 시작 키(도 3의 220-1,220-2,220-3)가 구비된다. 제1 시작 키(202-1)는 본체(20)의 일 측면에 위치하고, 제2 시작 키(도 3의 220-1,220-2,220-3)는 프로브(22)의 외측에 장착될 수 있으나, 그 위치는 이에 한정되는 것은 아니다.

용접품질 검사는 하나의 용접 점만을 대상으로 이루어지는 것이 아니라, 여러 용접 점, 예를 들어 1~100번까지의 용접 점을 차례대로 검사해야 하므로 여러 번의 검사가 필요하다. 따라서, 사용자는 용접 점을 계속 이동해 가면서 탐침하고 탐침에 따른 측정 결과를 확인할 필요가 있다. 그러나 본 발명에 따르면, 최초 탐침을 위해 사용자가 본체(20)의 제1 시작 키(202-1)를 1회 조작한 이후에는, 프로브(22)의 제2 시작 키(도 3의 220-1,220-2,220-3)를 조작하여 추가 탐침을 실시함에 따라, 본체(20)의 제1 시작 키(202-1)를 조작하지 않아도 되므로 사용의 편리성을 높일 수 있다. 특히, 용접품질 측정 결과에 따라 이상이 발견된 경우 이를 사용자에게 알려줘 사용자가 프로브(22)의 제2 시작 키(도 3의 220-1,220-2,220-3)를 조작하도록 함에 따라, 사용자가 모바일 검사장치(3)의 용접품질 결과를 일일이 확인하지 않고도 편리하게 작업을 이어갈 수 있다. 따라서, 사용자가 쾌적한 환경에서 작업이 가능하고 측정 오차를 감소시켜 정확성을 높일 수 있다.

용접품질 검사장치와 초음파 탐촉자가 일체형으로 구성되는 경우, 이를 현장에서 사용 시 사용자가 소지하거나 별도의 거치가 필요하였으며 측정 또는 결과를 보기 위해서는 수시로 용접품질 검사장치의 조작이 필요하다. 그러나 본 발명에 따르면, 초기에 본체(20)의 제1 시작 키(202-1)를 1회 조작하며 이후에는 프로브(22)의 제2 시작 키(도 3의 220-1,220-2,220-3)를 조작하여 탐침을 실시하며, 측정 품질에 이상이 발견되는 경우 이를 사용자에게 알려줘 용접품질 검사장치인 모바일 검사장치(3)의 조작 없이도 프로브(22) 만을 조작하면 되므로 사용이 편리하다.

프로브(22)는 다수의 채널로 구성될 수 있는데, 예를 들어 64개의 채널로 구성된다. 이를 위해 프로브(22)는 다수의 엘리먼트를 가진 어레이 엘리먼트로 구성될 수 있다. 엘리먼트들은 각각 독립적으로 구동신호가 인가되면 초음파를 발생할 수 있고 각각의 엘리먼트 별로 초음파를 수신할 수 있다. 세부적으로, 각 엘리먼트가 전기적으로 자극되면 전기신호가 초음파로 변환되어 용접부로 송신되고, 용접부에 송신된 초음파는 용접부의 경계에서 반사되며, 경계로부터 각 엘리먼트에 수신되는 초음파는 수신신호인 전기적 신호로 변환된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 시작 키를 가지는 초음파 탐촉자의 외관도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 프로브(22)는 사용자 조작을 위한 제2 시작 키(220-1,220-2,220-3)를 포함한다. 제2 시작 키(220-1,220-2,220-3)는 본체(20)의 제1 시작 키(202-1)와는 이중 구조로 프로브(22)의 외측에 구비되어 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는다. 예를 들어, 사용자가 최초 탐침을 위해서는, 본체(20)의 제1 시작 키(202-1)를 조작하고, 이후 추가 탐침을 위해서는, 본체(20)의 제1 시작 키(202-1) 조작 없이 프로브(22)의 제2 시작 키(220-1,220-2,220-3)만을 조작하도록 하여 사용의 편리성을 높인다. 제2 시작 키(220-1,220-2,220-3)는 버튼 형태일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 다양한 버튼 형태를 가질 수 있으나, 그 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 사용자가 버튼 형태의 제2 시작 키(220-1,220-2,220-3)를 눌러 프로브(22)를 구동할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자 착용 모습을 도시한 참조도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 초음파 탐촉자(2)는 사용자의 신체에 결합 되거나 소정의 위치에 거치될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 사용자가 고정부재를 허리띠에 걸어 초음파 탐촉자(2)의 본체(20)를 고정 시킨다. 사용자는 본체(20)는 허리띠에 걸고, 연결부재로 연결된 프로브(22)를 한 손으로 쥐고 탐침을 실시한다. 다른 한 손으로는 모바일 검사장치(3)를 쥐고 용접품질 상태를 모니터링할 수 있다. 모바일 검사장치(3)는 고가의 검사 전용장비에 비해 저가이며 보급형이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 탐촉자의 구성도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 초음파 탐촉자(2)는 본체(20)와 프로브(22) 및 연결부재(24)를 포함한다. 본체(20)는 송신 구동부(200), 수신부(201), 제1 입력부(202), 출력부(203), 배터리(204), 무선 모듈(205) 및 제어부(206)를 포함한다. 프로브(22)는 제2 입력부(220)를 포함한다.

본체(20)는 프로브(22)와 물리적으로 분리된다. 본체(20)는 프로브(22)와 연결부재(24)를 통해 유선 연결될 수 있다. 물론 블루투스나 Wi-Fi와 같은 무선통신방식도 가능하다. 다만, 무선통신방식으로 연동이 되었을 때에도 배터리(204)가 장착되어야 하기 때문에, 배터리(204)를 본체(20)에 장착하고 프로브(22)를 유선으로 연동하는 것이 바람직하다. 꼭 필요한 경우 옵션으로 블루투스 등의 무선통신 방식을 적용할 수 있다. 본체(20)를 사용자의 신체에 착용하거나, 소정의 위치에 거치할 수 있다. 이하, 본체(20)의 세부 구성에 대해 후술한다.

송신 구동부(200)는 프로브(22)를 구동하기 위한 신호를 발생한다. 발생한 구동신호는 프로브(22)에 인가된다. 구동신호는 펄스신호일 수 있다. 수신부(201)는 프로브(22)를 통해 수신된 에코 초음파를 수신신호로 변환한다. 수신신호는 전기적 신호일 수 있다.

제1 입력부(202)는 사용자 명령을 입력받아 이를 제어부(206)에 제공한다. 제1 입력부(202)는 입력을 위한 사용자 인터페이스를 포함하는데, 예를 들어, 제1 시작 키 등을 포함한다. 제1 시작 키는 버튼 형태일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제1 시작 키는 사용자로부터 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는다.

출력부(203)는 정보를 외부로 출력한다. 정보는 제어부(206)에 의해 처리된 정보, 무선 모듈(205)을 통해 송수신된 정보일 수 있다. 일 실시 예에 따른 출력부(203)는 무선 모듈(205)을 통해 수신된 경고신호를 외부로 출력한다. 출력 형태는 음성신호나 발광수단 등일 수 있다. 음성신호는 경고 메시지, 경고 음을 포함할 수 있으며, 스피커를 통해 출력된다. 발광수단은 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등을 통해 발광하여 표시할 수 있다. 예를 들어, 발광다이오드의 빛을 깜빡임에 따라 용접품질에 이상이 발생하였음을 경고할 수 있다. 이때, 프로브(22)의 제2 입력부(220)는 출력부(203)의 경고신호 출력에 따라 용접품질 이상을 감지한 사용자로부터 추가 탐침을 위한 사용자 조작신호를 제2 시작 키를 통해 키 입력받을 수 있다. 제2 입력부(220)는 추가 탐침을 위한 사용자 조작신호를 본체(20)의 제어부(206)에 전달하고, 제어부(206)는 송신 구동부(200)를 통해 프로브 구동신호를 발생하여 프로브(22)를 구동시키게 된다.

배터리(204)는 초음파 탐촉자(2)의 각 구성 요소들에 전원을 공급한다. 배터리(204)는 교체식, 충전식 또는 이 두 방식 모두를 사용할 수 있다. 예를 들어, 1차적으로 교체식 배터리를 통해 전원공급이 이루어지도록 한 상태에서, 교체식 배터리를 모두 사용할 경우 충전식 배터리는 예비 전원으로서 사용할 수 있다.

무선 모듈(205)은 모바일 검사장치(3)와 무선으로 통신하기 위한 무선 인터페이스이다. 일 실시 예에 따른 무선 모듈(205)은 수신부(201)에서 변환된 수신신호를 모바일 검사장치(3)에 무선으로 전송한다. 무선 모듈(205)은 Wi-Fi, LTE, Bluetooth, NFC 등과 같은 무선 통신을 통해 수신신호를 모바일 검사장치(3)에 전송한다. 또한, 무선 모듈(205)은 모바일 검사장치(3)로부터 용접품질의 이상에 따라 발생한 경고신호를 수신할 수 있다.

제어부(206)는 초음파 탐촉자(2)의 각 구성요소를 제어한다. 예를 들어, 제어부(206)는 송신 구동부(200)를 제어하여 구동신호를 프로브(22)에 인가하고, 수신부(201)를 제어하여 프로브(22)로부터 에코 초음파를 수신하고 이를 수신신호로 변환한다. 변환된 수신신호를 수신부(201)로부터 수신하여 이를 무선 모듈(205)을 통해 모바일 검사장치(3)에 전달한다. 이때, 전달하는 신호는 매우 미세하기 때문에 증폭 회로를 통해 증폭시킨 후, 무선 모듈(205)을 통해 전달할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 제어부(206)는 타이밍 회로(Timing Logic Circuits)를 포함하여, 송신 및 수신의 일련의 과정을 동기화시켜 용접대상 내의 초음파 진행 시간을 정확히 산출할 수 있다. 즉, 측정된 시간과 메모리에 저장되어 있는 용접대상의 음속 값 및 초기 펄스 지연 값을 이용하여 에코 초음파의 전달시간의 측정을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제어부(206)는 프로브(22)의 제2 입력부(220)로부터는 추가 탐침을 위한 사용자 조작신호를 수신하면, 송신 구동부(200)를 통해 프로브 구동신호를 발생하여 프로브(22)를 구동시킨다.

프로브(22)는 송신 구동부(200)에서 인가되는 구동신호에 의해 초음파를 용접부에 송신하고, 용접부로부터 반사되는 에코 초음파를 수신하여 본체(20)의 수신부(201)에 전달한다. 프로브(22)에는 제2 입력부(220)가 구비되고, 제2 입력부(220)는 제2 시작 키를 포함한다. 제2 시작 키는 제1 시작 키와는 이중 구조로 프로브(22)에 마련되어, 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는다. 예를 들어, 사용자는 최초 탐침을 위해 본체(20)에 구비된 제1 입력부(202)의 제1 시작 키를 조작하고, 이후 추가 탐침을 위해서는, 본체(20)의 제1 시작 키 조작 없이 프로브(22)의 제2 시작 키를 조작하도록 하여 사용의 편리성을 높인다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 검사장치의 구성도이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 모바일 검사장치(3)는 제1 통신부(30), 제2 통신부(31), 프로세서(32), 장치 입력부(33), 장치 출력부(34) 및 메모리(35)를 포함한다.

제1 통신부(30)는 Wi-Fi, LTE, Bluetooth, NFC 등과 같은 무선 통신을 통해 초음파 탐촉자(2)와 통신한다. 예를 들어, 제1 통신부(30)는 초음파 탐촉자(2)에서 변환된 수신신호를 획득하고, 프로세서(32)에서 생성된 경고신호를 초음파 탐촉자(2)에 전송한다. 제2 통신부(31)는 관리 서버(4)에 접속하여 관리 서버(4)와 통신한다. 일 실시 예에 따른 제2 통신부(31)는 관리 서버(4)로부터 용접품질 상태에 따라 서로 상이한 특징 인자를 가진 다수의 기준신호를 수신한다.

메모리(35)에는 모바일 검사장치(3)의 동작 수행을 위한 정보가 저장된다. 예를 들어, 제어 명령과 관리 서버(4)로부터 획득된 매칭 정보가 저장되며, 매칭 정보는 다수의 기준신호와 각 기준신호와 대응되는 품질 상태 정보가 매칭되어 있다. 기준신호는 품질 상태에 따른 다양한 특징 인자를 가진다. 품질 상태 정보는 '합격(OK)', '불합격'으로 분류될 수 있고, '불합격'인 경우 '불합격'에 대한 사유가 추가로 포함될 수 있다. 예를 들어, Bad through welding, Small nugget, Stick weld, Loose, Burnt 등일 수 있다. 메모리(35)에는 기계학습을 위한 명령어가 저장될 수 있다.

프로세서(32)는 제2 통신부(31)를 통해 관리 서버(4)에 접속하여 미리 데이터베이스화되어 있는 매칭 정보를 수신하고, 이를 메모리(35)에 저장한다. 매칭 정보에는 다양한 품질 상태에서의 기준신호와 각 기준신호에 상응하는 품질 상태 정보가 매칭되어 있다. 프로세서(32)는 용접품질 판단 알고리즘을 이용하여 용접부의 용접품질을 자동 평가한다. 예를 들어, 프로세서(32)는 초음파 탐촉자(2)의 탐침을 통해 실시간으로 획득된 수신신호를 메모리(35)에 저장된 기준신호들과 비교하여, 메모리(35)의 기준신호들 중에서 수신신호와 유사성을 가진 기준신호를 검색한다. 그리고 검색된 기준신호와 매칭되는 용접품질 상태를 메모리(35)에서 검색하여 품질 상태를 판단한다. 이어서, 용접품질 판단 결과를 사용자가 인지할 수 있도록 장치 출력부(34)에 제공한다.

일 실시 예에 따른 프로세서(32)는 신호 파형의 피크의 수, 감쇠 폭, 동적 저항(dynamic registance)에 따른 출력 강도(strength), 너깃 지름(nugget diameter) 중 적어도 하나를 이용하여 용접품질 상태를 판단한다. 일 실시 예에 따른 프로세서(32)는 입력 데이터에 대해 기계학습을 수행하여 특징을 추출하고 추출된 특징을 기반으로 용접품질 상태를 판별한다. 프로세서(32)의 세부 구성은 도 7을 참조로 하여 후술한다.

장치 입력부(33)는 사용자로부터 각종 명령을 입력받는다. 장치 출력부(34)는 제1 통신부(30)를 통해 획득된 수신신호를 출력한다. 또한, 프로세서(32)의 용접품질 상태 판단 결과를 출력한다. 이때, 비숙련된 사용자도 해석이 가능하도록 결과가 출력된다. 장치 출력부(34)는 초음파 탐촉자(2)로부터 획득된 수신신호를 C-스캔(C-SCAN) 방식으로 표시할 수 있다. C-스캔 방식은 검사 대상과 검사 대상 내에 있는 불연속을 평면도로 나타내는 초음파 데이터 표시방식이다. 주사된 프로브의 위치와 대응하여 미리 설정된 진폭 또는 빔 경로 길이의 범위 내에 나타나는 에코 초음파들을 2차원 평면 형태로 표시할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 6의 모바일 검사장치의 프로세서의 세부 구성도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(32)는 기준신호와 수신신호 간에 디컨볼루션(deconvolution)을 취한 후 유사함수를 이용하여 용접품질을 판단한다. 이를 위해, 프로세서(32)는 신호 검출부(320), 영상 구성부(321), 노이즈 제거부(322), 특징 추출부(323), 신호 식별부(324) 및 경고 처리부(325)를 포함한다.

신호 검출부(320)는 제1 통신부(30)를 통해 획득된 수신신호와 메모리(35)에 저장된 기준신호를 검출한다. 영상 구성부(321)는 신호 검출부(320)를 통해 검출된 수신신호와 기준신호를 가지고 디컨볼루션을 수행하여 디컨볼루션 파형을 획득한다. 노이즈 제거부(322)는 디컨볼루션 파형의 노이즈를 제거한다. 특징 추출부(323)는 노이즈가 제거된 디컨볼루션 파형의 형태로부터 특징을 추출한다. 신호 식별부(324)는 특징 추출부(323)를 통해 추출된 특징을 기초로 하여 용접품질 상태를 판별한다. 기준신호와 수신신호가 유사성을 가지면, 디컨볼루션 결과는 뾰족하고 임펄스한 형태가 나타나고, 그렇지 않은 경우에는 넓게 퍼지는 형태를 가진다. 이와 같이 디컨볼루션 형태로부터 용접품질을 결정하는 것이 가능하다. 경고 처리부(325)는 신호 식별부(324)의 용접품질 상태 판단 결과에 따라 용접품질에 이상이 검출되면 경고신호를 생성하고 생성된 경고신호를 제1 통신부(30)와 장치 출력부(34)에 제공한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계학습 기반 특징 추출 및 용접품질 검출을 위한 신경망을 도시한 참조도이다.

도 8을 참조하면, 모바일 검사장치의 품질 판단 알고리즘은 입력 데이터에 대해 기계학습(machine learning)을 수행하여 특징을 추출하고 추출된 특징을 기반으로 용접품질 상태를 판단한다. 기계학습 방식은 인공지능의 한 분야로, 음성과 영상 등에서 사용되고 있으며, 특히 이미지 분류 및 대조, 비교분석 등에 많이 사용되고 있다. 대상 데이터가 이미지(image)일 경우 처리 방식은 이미지 라이브러리 등을 확보하고 이를 카테고리화 한 후 콘볼루션 신경망(Convolutional Neural Network: CNN, 이하, 'CNN'이라 칭함)과 같은 인공신경망으로 특징을 추출하고 이를 학습시킴으로써 정확도를 높여가는 방식을 사용한다. CNN은 특징 추출(feature extraction) 단계와 분류(classification) 단계로 이루어진다. 특징 추출단계는 입력 데이터(Input layer)로부터 특징을 추출하는 단계로, 다수의 히든 계층(hidden layer)을 포함한다. 분류 단계에서는 추출된 특징들을 이용하여 결과치(출력 데이터)를 내는 출력 계층(Output layer)을 포함한다. 이때, 입력 데이터는 동적 저항(extracted factors of dynamic resistance)이고, 출력 데이터는 출력 강도(Strength) 또는 너깃 지름(Nugget Diameter)일 수 있다. 너깃 지름은 점 용접에서 용접부의 지름을 말한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접품질 판단 결과를 보여주는 모바일 검사장치의 화면이다.

도 9를 참조하면, 모바일 검사장치는 용접품질 검사를 위해 필요한 정보와 용접품질 검사를 통해 생성되는 정보를 화면에 출력한다. 예를 들어, "설정", "신규검사", "검사 열기", "다음", "이전", "측정" 등과 같은 그래픽 사용자 인터페이스를 화면에 표시한다. 모바일 검사장치는 용점 점의 위치를 보여줄 수 있는데, 미리 데이터베이스화된 도면 상에서 용접 위치를 보여줄 수 있다. 모바일 검사장치는 초음파 탐촉자의 탐침을 통해 초음파 탐촉자로부터 무선으로 획득된 수신신호를 영상 처리하여 화면에 출력한다. 예를 들어, 수신신호의 파형을 출력할 수 있고, 수신신호를 패턴화하여 신호 패턴을 출력할 수도 있다. 신호 파형은 신호의 변화를 보여주는 그래프이고, 신호 패턴은 패턴인식을 위하여 수신신호의 변화를 벡터값으로 변환한 것이다. 백터값으로의 변환을 위해 기계학습의 신경 회로망을 이용할 수 있다. 모바일 검사장치는 용접품질 판단 알고리즘에 의해 판단된 용접부의 용접품질 판단 결과를 화면에 출력할 수 있다. 예를 들어, "합격", "불합격" 여부를 표시할 수 있다. "불합격"의 경우 불합격의 사유를 함께 출력할 수 있다. 또한, B-scan, C-scan을 이용하여 기하학적 형상과 결함을 분리하여 2D 형태로 출력할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접품질 검사 유형을 도시한 참조도이다.

도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 모바일 검사장치는 초음파 탐촉자의 탐침을 통해 초음파 탐촉자로부터 무선으로 실시간 획득된 수신신호의 특징을 추출하고, 추출된 특징에 기반하여 용접부의 용접품질을 판단한다. 예를 들어, 용입량이 과다한 용접 점의 경우, 수신신호의 에코 시퀀스(echo sequence)는 40dB 정도로 크며, 피크가 2개만을 나타내는 것이 특징이다. 용입량이 적은 용접 점인 경우, 적정 용입량에 비해 에코 시퀀스의 감쇠 폭이 작으며, 감지되는 피크의 수가 많다. 따라서, 모바일 검사장치는 피크의 수, 감쇠 폭 등의 특징 인자를 근거로 하여, 초음파 탐촉자로부터 획득된 에코 시퀀스가 크고, 피크가 두 개만 나타날 경우에는 용입량이 과다한 용접 점으로 품질을 판단한다. 이때, 적정하지 않은 용접부의 용입량에 대해, 에코 시퀀스의 크기가 적정 용입량을 가지는 용접 점에서 용입량이 과다한 경우, 스패터(spatter) 발생으로 인하여 용접 표면품질의 저하 및 작업환경 오염 등의 문제가 발생한다. 반면에 용입량이 적을 경우, 자동차의 충돌 사고시 쉽게 용접 점이 분리되어 자동차 차체가 분해되므로 더 큰 인명피해가 우려될 수 있다는 정보를 함께 출력할 수도 있다.

다른 예로, 도 10에 도시된 바와 같이, 높은 흠음 감쇠(high sound attenuation)에 의해 수신신호에서 짧은 에코 시퀀스(short echo sequence)가 추출되면 합격(OK)으로 판단한다. 이에 비해, reduced attenuation에 의해 긴 에코 시퀀스(long echo sequence)가 추출되면 bad through welding으로 판단한다. unwelded area로부터 flaw echo sequence가 추출되면 Small nugget으로 판단하고, missing weld에 의해 long echo sequence가 추출되면 stick weld로 판단한다. upper plate로부터 long echo sequence가 추출되면 Loose로 판단하고, strong attenuation에 의해 short echo sequence가 추출되면 Burnt로 판단한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 용접품질 검사 시스템 2: 초음파 탐촉자
3: 모바일 검사장치 4: 관리 서버
5: 데이터베이스 20: 본체
22: 프로브 24: 연결부재
30: 제1 통신부 31: 제2 통신부
32: 프로세서 33: 장치 입력부
34: 장치 출력부 35: 메모리
200: 송신 구동부 201: 수신부
202: 제1 입력부 202-1: 제1 시작 키
220: 제2 입력부 220-1,220-2,220-3: 제2 시작 키
203: 출력부 204: 배터리
205: 무선 모듈 206: 제어부
207: 고정부재 320: 신호 검출부
321: 영상 구성부 322: 노이즈 제거부
323: 특징 추출부 324: 신호 식별부
325: 경고 처리부

Claims

용접부의 용접품질 검사를 위해 상기 용접부에 초음파를 조사하여 탐침하는 초음파 탐촉자를 포함하며,
상기 초음파 탐촉자는,
구동신호에 의해 초음파를 용접부에 송신하고 조사된 초음파에 대응하여 용접부로부터 되돌아오는 에코 초음파를 수신하는 프로브;
상기 프로브와 분리되어, 프로브 구동신호를 발생하는 송신 구동부와, 프로브를 통해 수신된 에코 초음파를 수신신호로 변환하는 수신부와, 배터리와, 출력부와, 제어부를 포함하는 본체;
상기 본체에 구비되어, 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는 제1 시작 키를 포함하는 제1 입력부;
상기 제1 시작 키와는 이중 구조로 상기 프로브에 구비되어 탐침을 위한 사용자 조작신호를 키 입력받는 제2 시작 키를 포함하는 제2 입력부; 및
상기 본체에 구비되어, 모바일 검사장치와 통신하면서 상기 본체에서 변환된 수신신호를 모바일 검사장치에 무선으로 전송하는 무선 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 초음파 탐촉자는
최초 탐침을 위해서 본체의 제1 시작 키를 통해 키 입력받고, 제1 시작 키의 키 입력 이후에는 추가 탐침을 위해 프로브의 제2 시작 키를 통해 키 입력받는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 초음파 탐촉자는
무선 모듈이, 용접품질의 이상에 따라 발생한 경고신호를 상기 모바일 검사장치로부터 수신하고,
출력부가, 무선 모듈을 통해 수신된 경고신호를 출력하고,
제2 입력부가, 출력부의 경고신호 출력에 따라 용접품질 이상을 감지한 사용자로부터 추가 탐침을 위한 사용자 조작신호를 프로브의 제2 시작 키를 통해 키 입력받아 본체의 제어부에 전달하며,
제어부가, 송신 구동부를 통해 프로브 구동신호를 발생하여 프로브를 구동시키는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 초음파 탐촉자는
본체에 구비되어, 사용자의 신체에 착용하거나 소정의 위치에 거치하기 위한 고정부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 초음파 탐촉자는
본체와 프로브 간을 유선으로 연결하는 연결부재;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 용접부의 용접품질 검사 시스템은
초음파 탐촉자의 탐침을 통해 실시간으로 획득된 수신신호를 영상화하며 초음파 영상을 기초로 하여 용접부의 용접품질을 검사하는 모바일 검사장치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 모바일 검사장치는
초음파 탐촉자와 통신하여, 초음파 탐촉자의 탐침을 통해 실시간으로 획득된 수신신호를 무선으로 획득하는 제1 통신부;
품질 상태에 따라 서로 상이한 특징 인자를 가진 다수의 기준신호와 각 기준신호와 상응하는 품질 상태 정보가 매칭되어 저장되는 메모리;
제1 통신부를 통해 획득된 수신신호와 메모리에 저장된 다수의 기준신호를 비교하여 다수의 기준신호 중에 수신신호와 대응되는 기준신호를 검색하고, 검색된 기준신호와 매칭되는 품질 상태를 메모리에서 검색하여 용접품질 상태를 판단하는 프로세서; 및
용접품질 상태 판단 결과를 출력하는 장치 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 프로세서는
용접품질 상태 판단 결과에 따라 용접품질에 이상이 검출되면 경고신호를 생성하고 생성된 경고신호를 제1 통신부를 통해 초음파 탐촉자에 전송하는 경고 처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 7 항에 있어서,
특징 인자는 신호 파형의 피크의 수, 감쇠 폭, 동적 저항에 따른 출력 강도, 너깃 지름 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 7 항에 있어서,
메모리에는 기계학습 명령어가 저장되고,
프로세서는 기계학습 명령어를 이용하여 입력 데이터에 대해 기계학습을 수행하여 특징을 추출하고 추출된 특징을 기반으로 용접품질 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 프로세서는
제1 통신부를 통해 획득된 수신신호와 메모리에 저장된 기준신호를 검출하는 신호 검출부;
검출된 수신신호와 기준신호를 가지고 디컨볼루션 계산을 수행하여 디컨볼루션 파형을 획득하는 영상 구성부;
디컨볼루션 파형의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부;
노이즈가 제거된 디컨볼루션 파형의 형태로부터 특징을 추출하는 특징 추출부; 및
추출된 특징을 기초로 하여 용접품질 상태를 판별하는 신호 식별부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부의 용접품질 검사 시스템.