KR20200046259A - 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 트랜스듀서의 배치 위치 및 배치 방향에 관계없이 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 채널별 방사 각도에 따른 효율을 측정하기 위한 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치에 관한 것이다.
또한, 검사를 진행할 초음파 트랜스듀서가 배치되는 고정부와 상기 고정부에 배치된 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파의 전달을 위한 매질용 유체가 채워진 수조와 상기 수조의 유체에 잠긴 초음파 트랜스듀서를 통해 방사된 초음파를 수광하기 위한 프로브와 상기 초음파 트랜스듀서의 위치 및 초음파 트랜스듀서의 초음파 방사 방향에 맞춰 프로브를 이송시켜 위치를 정렬시키는 정렬부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치{ultrasonic transducer inspection device with probe position alignment}

본 발명은 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 트랜스듀서의 배치 위치 및 배치 방향에 관계없이 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 채널별 방사 각도에 따른 효율을 측정하기 위한 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 인체 및 제품 또는 구조물과 같은 피검사체의 형상이나 기능을 변화시키지 않고 검사를 수행하는 것을 비파괴 검사라 하며, 주로 초음파 또는 방사선을 이용하고 있다.

이중 피검사체의 형상이나 기능을 변화시키기 않고 초음파를 피검사체에 조사한 후 반사되는 동일한 평면상의 반사파의 신호를 분석하여 상기 평면에 해당하는 피검사체의 단면(내부)구조를 파악할 수 있게 되며, 초음파 트랜스듀서는 방사선을 이용한 측정기보다 그 사용방법이 간단하고, 안전함에 따라 많은 사용이 이루어지고 있다.

이와 같은 초음파 트랜스듀서를 개발하는 과정에서 초음파 트랜스듀서에서 채널별로 방사되는 초음파 빔의 방사 각도 및 거리별로 초음파 방사 강도 및 효율이 일정한지 검사를 진행할 필요성이 있다.

따라서, 한국등록특허 제10-2010-0120844호 "불량 채널 처리 방법 및 그를 이용한 초음파 시스템"과 같이 불량 채널에 대한 검사를 진행하기 위한 방법이 개발되고 있으나, 검사를 진행하기 위해서는 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 초점에 맞춰 초음파를 수광하는 프로브의 위치를 정확하게 위치시켜야만 하는 문제점이 있었다.

즉, 초음파 트랜스듀서가 기울어지거나, 초음파 트랜스듀서와 프로브 사이 거리가 변경되지 않도록 초음파 트랜스듀서를 회전시키며 채널별로 방사되는 초음파 빔의 방사 각도에 따른 효율을 검출해야만 하는 어려움이 있었다.

하지만, 일반적인 작업자는 검사를 수행할 때마다 동일한 위치에 초음파 트랜스듀서를 정확한 위치에 고정시키기 사실상 불가능한 문제점이 있었다.

이에 따라, 초음파 트랜스듀서가 배치된 위치 및 기울기에 관계없이, 초음파 트랜스듀서의 채널별로 방사되는 초음파 빔의 방사 각도 및 거리에 따른 효율을 검사하기 위한 장치 개발의 필요성이 제기되고 있다.

한국등록특허 제10-2010-0120844호 "불량 채널 처리 방법 및 그를 이용한 초음파 시스템"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 초음파 트랜스듀서가 배치된 위치 및 기울기에 관계없이 초음파 트랜스듀서의 채널별로 방사되는 초음파 빔의 방사 각도에 따른 효율을 검사하기 위한 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 거리에 따른 효율 변화를 정밀하게 측정하기 위한 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치는 검사를 진행할 초음파 트랜스듀서가 배치되는 고정부와 상기 고정부에 배치된 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파의 전달을 위한 매질용 유체가 채워진 수조와 상기 수조의 유체에 잠긴 초음파 트랜스듀서를 통해 방사된 초음파를 수광하기 위한 프로브와 상기 초음파 트랜스듀서의 위치 및 초음파 트랜스듀서의 초음파 방사 방향에 맞춰 프로브를 이송시켜 위치를 정렬시키는 정렬부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부는 초음파 트랜스듀서를 파지하는 클램프와 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 채널별 방사 각도에 따른 효율을 프로브가 측정할 수 있도록 초음파 트랜스듀서를 소정의 각도로 회전시키기 위한 클램프 회전부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부는 초음파 트랜스듀서를 Y축 방향으로 횡 이송시키기 위한 Y축 이송부를 더 포함하여 상기 정렬부의 프로브로 수광되는 초음파의 강도가 가장 높은 피크 위치에 초음파 트랜스듀서를 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정렬부는 단부에 배치된 프로브를 Y축을 중심으로 회동시키기 위한 회동부를 더 포함하여 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 각도별 효율을 측정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부는 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 초점과 상기 회동부에 의해 회동되는 프로브의 회동 경로를 일치시키기 위해 초음파 트랜스듀서를 Z축을 중심으로 회전 및 고정시키기 위한 Z축 회전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정렬부는 상기 회동부를 수직하게 이송시킴으로써 프로브가 회동하는 중심점을 Z축 방향으로 상,하 이송시키기 위한 Z축 정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치에 의하면, 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔에 맞춰 초음파 트랜스듀서 또는 프로브를 이송시킴으로써, 초음파 트랜스듀서가 배치된 위치 및 기울기에 관계없이 초음파 트랜스듀서의 채널별로 방사되는 초음파 빔의 방사 각도에 따른 효율을 검사할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치에 의하면, 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 초점에 맞춰 프로브의 위치를 정렬한 후에 프로브의 위치를 초음파 빔의 초점으로부터 정밀하게 이송시킴으로써, 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 거리에 따른 효율 변화를 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 고정부와 정렬부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 정렬부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 고정부를 도시한 사시도.
도 5 또는 도 6은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 클램프를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 정렬부에 의해 이송되는 프로브 이송 경로를 도시한 개념도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 고정부와 정렬부를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 정렬부를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 고정부를 도시한 사시도이고, 도 5 또는 도 6은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 클램프를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 정렬부에 의해 이송되는 프로브 이송 경로를 도시한 개념도이다.

도 1은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치를 도시한 것이며, 도 2는 고정부와 정렬부를 도시한 것으로써, 검사를 진행할 초음파 트랜스듀서를 고정하기 위한 클램프(11)가 배치되는 고정부(1)와 상기 고정부(1)에 배치된 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파의 전달을 위한 매질용 유체가 채워진 수조(4)와 상기 수조(4)의 유체에 잠긴 초음파 트랜스듀서를 통해 방사된 초음파를 수광하기 위한 프로브(3)와 상기 초음파 트랜스듀서의 위치 및 초음파 트랜스듀서의 초음파 방사 방향에 맞춰 프로브(4)를 이송시켜 위치를 정렬시키는 정렬부(2)를 포함하여 구성된다.

다시 말해서, 상기 정렬부(2)는 고정부(1)에 파지되어 고정된 초음파 트랜스듀서의 위치 및 기울기에 맞춰 프로브(3)를 이송시켜 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 채널별 방사 각도에 따른 효율을 측정하게 된다.

보다 상세하게는, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 정렬부(2)는 단부에 배치된 프로브(3)를 Y축을 중심으로 회동시키기 위한 회동부(21)가 구비되어, 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 각도별로 수광되는 초음파의 효율을 측정할 수 있다.

또한, 상기 정렬부(2)는 회동부(21)에 의해 회동되는 프로브(3)의 회전 중심이 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 중심과 일치하도록 상기 프로브(3) 및 프로브(3)를 회동시키기 위한 회동부(21)를 수직하게 이송시킴으로써, 프로브(3)가 회동하는 중심점의 높이를 Z축 방향으로 상,하 이송시켜 조절하기 위한 Z축 정렬부(22)와 Z축 정렬부(22)를 X축 방향으로 횡 이송시키기 위한 X축 정렬부(23)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 회동부(21)에는 회동 중심으로부터 프로브(3)가 이격된 거리를 조절하기 위한 거리 조절부(23)를 더 포함하여, 초음파 트랜스듀서와 프로브(3) 사이의 거리를 조절함으로써, 초음파 트랜스듀서와 프로브(3) 사이의 거리에 따른 초음파 빔의 방사 각도별 초음파 수광 효율을 측정할 수 있도록 구성될 수도 있다.

또한, 도 2 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(1)는 클램프(11)에 초음파 트랜스듀서를 고정하였을 때, 초음파 트랜스듀서가 기울어져 초음파 빔의 중심으로부터 프로브(3)가 벗어나 있는 것을 보정하기 위해 초음파 트랜스듀서를 Y축 방향으로 횡 이송시키기 위한 Y축 이송부(15)를 더 포함하여 구성됨이 바람직하다.

상기 Y축 이송부(15)는 상기 정렬부(2)의 프로브(3)로 수광되는 초음파의 강도가 가장 높은 피크 위치에 초음파 트랜스듀서를 위치시킴으로써, 기울어진 초음파 트랜스듀서의 초음파 빔의 중심에 프로브(3)를 위치시킬 수 있게 된다.

또는, 초음파 트랜스듀서를 파지하고 있는 클램프(11)를 X축을 중심으로 회전시키기 위한 X축 회전부(17)를 통해 직접적으로 클램프(11) 및 초음파 트랜스듀서를 수직하게 위시키킴으로써, 초음파 트랜스 듀서의 초음파 빔의 중심에 프로브(3)를 위치시키도록 구성하거나, Y축 이송부(15)와 X축 회전부(17)를 모두 포함하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 고정부(1)는 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 각도별 중심과 상기 회동부(21)에 의해 회동되는 프로브(3)의 회동 경로를 X축선상에 일렬로 일치시키기 위해 초음파 트랜스듀서를 Z축을 중심으로 회전 및 고정시키기 위한 Z축 회전부(16)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

상기와 같은 고정부(1)의 Y축 이송부(15), X축 회전부(17), Z축 회전부(16)는 클램프(11)에 초음파 트랜스듀서를 배치할 때마다 바뀔 수 있는 초음파 트랜스듀서의 배치 위치 및 방향에 관계 없이 초음파 빔의 중심에 프로브(4)를 위치시킬 수 있도록 정렬하기 위한 구성이며, 상기 정렬부(2)의 Z축 정렬부(22)와 X축 정렬부(23)는 회동부(21)에 의해 회동하는 프로브(3)의 회동 중심점을 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 중심과 일치시키기 위한 구성으로써 검사를 실시할 수 있도록 초음파 트랜스듀서의 배치에 따라 초음파 트랜스듀서의 위치와 프로브(3)의 위치를 조절하게 된다.

이 후, 상기 고정부(1)는 클램프 회전부(12)를 통해 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 채널별 방사 각도에 따른 효율을 프로브(3)가 측정할 수 있도록 초음파 트랜스듀서를 소정의 각도로 회전시키게 된다.

도 5 또는 도 6은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 클램프를 도시한 것이며, 상기 클램프(11)는 검사할 초음파 트랜스듀서의 크기 형태에 관계없이 파지할 수 있도록 단부에 초음파 트랜스듀서를 파지하기 위한 파지봉(111, 121, 131, 141)이 돌출되도록 배치된 복수 개의 지지체(112, 122, 132, 142)가 양측에 대칭되도록 상,하로 배치되어 있다.

또한, 일측의 지지체(112, 132)와 타측의 지지체(122, 142) 사이 거리를 조절하기 위한 조절나사(110, 130)가 양측 지지체 사이에 각각 별도로 조절가능하게 배치되어, 초음파 트랜스듀서의 크기 형태에 관계없이 파지봉(111, 121, 131, 141)이 초음파 트랜스듀서를 파지할 수 있게 된다.

또한, 상기 클램프(11)에 파지된 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 중심을 초음파 트랜스듀서를 파지한 클램프(11)를 회전시키기 위한 클램프 회전부(12)의 회전 중심에 일치시키기 위해 클램프(11)를 X축 방향으로 이송시키기 위한 클램프 이송부(13)를 더 포함할 수도 있으며, 클램프 이송부(13)는 클램프 조절나사(13a)에 의해 클램프 거치대(13b)의 상부에서 클램프(11)가 배치된 클램프 이송대(13c)가 X축 방향으로 이송되도록 구성된다.

도 7은 본 발명에 따른 프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치의 정렬부에 의해 이송되는 프로브 이송 경로를 도시한 개념도로써, 상기 정렬부가 프로브를 이송시키거나, 회동 경로 R1과 같이 회동시키면서 각 포인트(P1, P2, P3)에서 프로브로 수광된 초음파 신호와 프로브를 이송시켜 회동 경로 R2과 같이 회동시키면서 각 포인트(P4, P5, P6)에서 프로브로 수광된 초음파 신호를 비교, 연산하여 초음파 트랜스듀서(100)에서 방사되는 초음파 빔의 방사 중심에 프로브의 회동 중심을 일치시키고, 초음파 빔의 방사 중심으로붙터 일정한 거리만큼 이격된 측정 경로 R3 상에 프로브를 위치시킨 다음 프로브를 측정 경로 R3를 따라 이송시키거나, 초음파 트랜스듀서를 클램프 회전부를 이용하여 Y축을 중심으로 회전시켜 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 채널별 방사 각도에 따른 효율을 측정하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 고정부
2 : 정렬부
3 : 프로브
4 : 수조
5 : 초음파 트랜스듀서
11 : 클램프
12 : 클램프 회전부
13 : 클램프 이송부
14 : 클램프 지지체
15 : Y축 이송부
16 : Z축 회전부
17 : X축 회전부
21 : 회동부
22 : Z축 정렬부
23 : X축 정렬부
23 : 거리 조절부

Claims (6)

1. 검사를 진행할 초음파 트랜스듀서가 배치되는 고정부와;
   상기 고정부에 배치된 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파의 전달을 위한 매질용 유체가 채워진 수조와;
   상기 수조의 유체에 잠긴 초음파 트랜스듀서를 통해 방사된 초음파를 수광하기 위한 프로브와;
   상기 초음파 트랜스듀서의 위치 및 초음파 트랜스듀서의 초음파 방사 방향에 맞춰 프로브를 이송시켜 위치를 정렬시키는 정렬부를 포함하는 것을 특징으로 하는
   프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부는
   초음파 트랜스듀서를 파지하는 클램프와;
   초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 빔의 채널별 방사 각도에 따른 효율을 프로브가 측정할 수 있도록 초음파 트랜스듀서를 소정의 각도로 회전시키기 위한 클램프 회전부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
   프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부는
   초음파 트랜스듀서를 Y축 방향으로 횡 이송시키기 위한 Y축 이송부를 더 포함하여 상기 정렬부의 프로브로 수광되는 초음파의 강도가 가장 높은 피크 위치에 초음파 트랜스듀서를 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는
   프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 정렬부는
   단부에 배치된 프로브를 Y축을 중심으로 회동시키기 위한 회동부를 더 포함하여 초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 각도별 효율을 측정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는
   프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 고정부는
   초음파 트랜스듀서에서 방사되는 초음파 빔의 방사 초점과 상기 회동부에 의해 회동되는 프로브의 회동 경로를 일치시키기 위해 초음파 트랜스듀서를 Z축을 중심으로 회전 및 고정시키기 위한 Z축 회전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 정렬부는
   상기 회동부를 수직하게 이송시킴으로써 프로브가 회동하는 중심점을 Z축 방향으로 상,하 이송시키기 위한 Z축 정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   프로브 위치 정렬이 가능한 초음파 트랜스듀서 검사장치.
   

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