KR20200069101A - 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 하여 진동 분석의 정확도 및 정밀성을 높일 수 있도록 한 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템에 관한 것으로, 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 처리를 하는 이미지 프로세싱 시스템;상기 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 하이브리드 PHM 시스템;을 포함하는 것이다.

Description

비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템{Vision based Hybrid Prognosis Health Monitoring System}

본 발명은 구조물의 건전성 예측 진단에 관한 것으로, 구체적으로 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 하여 진동 분석의 정확도 및 정밀성을 높일 수 있도록 한 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템에 관한 것이다.

구조물의 진동 측정은 구조물의 안전 진단 또는 운동 특성 파악 등 여러 분야에서 사용되고 있다.

구조물의 진동을 정확히 측정하기 위해 가속도계나 LDV(Laser Doppler Vibrometer) 등의 장비가 사용되며, 이러한 진동 측정 방법들은 특정한 지점에서의 진동을 매우 정확하게 측정할 수 있다는 큰 장점을 갖고 있다.

그러나 이는 센서 하나당 한 지점이나 방향에 한정하여 측정할 수밖에 없다는 단점이 있다.

예를 들어, LDV 한 대를 이용하면 레이저가 조사되는 지점과 방향에 한정된 진동만 측정할 수 있다.

이 경우 만약 여러 지점과 방향의 진동을 동시에 측정하고 싶다면 그만큼 많은 개수의 측정 장비가 필요하며 이는 더 많은 비용을 유발한다.

특히, 회전되고 있는 축 또는 구에 대한 진폭 등과 같은 회전체에 대한 진단을 하는 것은 매우 어려운 일이며, 일부 회전체의 표면에 감지수단을 접촉시켜 감지수단으로 부터 발생되는 신호에 의거해서 회전체를 진단하는 방식를 사용하여 회전체에 대한 진단을 실시하고 있다.

그러나, 상기와 같이 감지수단을 장착시켜 회전체를 진단하는 종래의 회전체진단방법은 진단결과에 대한 신뢰성은 높지만, 진단을 위해 회전체에 변위센서 및 가속도 센서 등과 같은 감지수단을 설치하는 작업이 매우 어렵고, 설계변경 및 감시설비 구축비용이 고가이며, 부피가 매우 커 휴대의 용이함도 없다는 문제점이 있었다.

따라서 최근 이러한 단점을 극복하기 위해 이미지를 이용한 진동 측정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이미지를 이용한 진동 측정은 카메라 등의 이미지 센서를 이용하여 구조물에서 일어나는 진동의 형태를 이미지로 포착하고 그로부터 진동을 분석하는 방식의 측정법이다.

물론 기존의 측정 방식보다 정확도나 정밀성 측면에서 성능이 떨어질 수 있다는 단점을 갖고 있으나, 카메라 한 대를 이용하여 화면내의 모든 관심 점과 방향의 진동을 동시에 측정할 수 있다는 큰 장점을 갖고 있다.

따라서 기존의 측정법과는 다르게 측정 지점과 방향의 개수만큼 카메라가 필요한 것이 아니기 때문에 측정하고자 하는 지점이나 방향의 개수가 증가할수록 기존 방법에 비하여 경제성 면에서 더욱 유리해진다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 카메라 등의 이미지 센서를 이용하여 구조물에서 일어나는 진동의 형태를 이미지로 포착하고 그로부터 진동을 분석하는 방식은 정확도나 정밀성 측면에서 한계가 있어 건전성 예측 진단에 제한이 있다.

따라서, 이러한 문제를 해결하여 센서 부착의 어려움을 해결하고, 촬상 이미지를 이용한 진동 분석의 정확도 및 정밀성을 높일 수 있도록 한 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1265224호 대한민국 등록특허 제10-1284034호

본 발명은 종래 기술의 건전성 예측 진단의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 하여 진동 분석의 정확도 및 정밀성을 높일 수 있도록 한 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 추출 포인트를 검출하고 진동 정보를 출력하고, 이미지를 제공받아 움직임 증폭을 수행하고 물리적 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 정보를 받아 증폭 진동을 분석하여 정확한 원인 분석 결과를 출력할 수 있도록 한 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 이미지 프로세싱 시스템으로부터 진동 정보를 받아 객체 움직임 추출을 하여 선택하여 진단 모델링을 하여 진단을 하고 써로게이트 모델링(Surrogate Modeling) 및 데미지 모델링을 하고, 데이터 기반 PHM 처리부로부터 추출된 특징 정보 및 데미지 모델 결과를 받아 데이터 융합을 수행하여 정확한 원인 분석 결과를 출력할 수 있도록 한 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템은 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 처리를 하는 이미지 프로세싱 시스템;상기 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 하이브리드 PHM 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 이미지 프로세싱 시스템은, 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 추출 포인트를 검출하고 진동 정보를 출력하는 진동 추출 모듈과,측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 움직임 증폭을 수행하고 물리적 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 정보를 받아 증폭 진동을 분석하여 원인 분석 결과를 출력하는 시각화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 하이브리드 PHM 시스템은, 이미지 프로세싱 시스템으로부터 진동 정보를 받아 객체 움직임 추출을 하여 특징 추출을 하는 시그널 프로세싱 모듈과,시그널 프로세싱 모듈에서 추출된 특징을 선택하고 진단 모델링을 하여 진단을 하는 데이터 기반 PHM 처리부와,써로게이트 모델링(Surrogate Modeling) 및 데미지 모델링을 하고, 데이터 기반 PHM 처리부로부터 추출된 특징 정보 및 데미지 모델 결과를 받아 데이터 융합을 수행하는 물리 기반 PHM 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위하여, 마커가 고정되어 있고 마커에 따라 카메라가 이동하면서 촬영을 하여 분석을 하는 제 1 방식과, 마커가 고정되어 있고 고정된 카메라를 이용하여 촬영을 하여 분석을 하는 제 2 방식과, 마커가 이동하고 고정된 카메라를 이용하여 촬영을 하여 분석을 하는 제 3 방식의 어느 하나를 적용하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 하여 진동 분석의 정확도 및 정밀성을 높일 수 있도록 한다.

둘째, 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 추출 포인트를 검출하고 진동 정보를 출력하고, 이미지를 제공받아 움직임 증폭을 수행하고 물리적 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 정보를 받아 증폭 진동을 분석하여 정확한 원인 분석 결과를 출력할 수 있도록 한다.

셋째, 이미지 프로세싱 시스템으로부터 진동 정보를 받아 객체 움직임 추출을 하여 선택하여 진단 모델링을 하여 진단을 하고 써로게이트 모델링(Surrogate Modeling) 및 데미지 모델링을 하고, 데이터 기반 PHM 처리부로부터 추출된 특징 정보 및 데미지 모델 결과를 받아 데이터 융합을 수행하여 정확한 원인 분석 결과를 출력할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템이 적용되는 예를 나타낸 구성도
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템의 실시 예들을 나타낸 구성도

이하, 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템의 구성도이다.

본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템은 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 하여 진동 분석의 정확도 및 정밀성을 높일 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템은 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 추출 포인트를 검출하고 진동 정보를 출력하는 수단을 포함할 수 있다.

본 발명은 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로부터 이미지를 제공받아 움직임 증폭을 수행하고 물리적 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 정보를 받아 증폭 진동을 분석하여 원인 분석 결과를 출력하는 수단을 포함할 수 있다.

본 발명은 이미지 프로세싱 시스템으로부터 진동 정보를 받아 객체 움직임 추출을 하여 특징 추출을 하는 수단 및 추출된 특징을 선택하고 진단 모델링을 하여 진단을 하는 수단을 포함할 수 있다.

본 발명은 써로게이트 모델링(Surrogate Modeling) 및 데미지 모델링을 하고, 데이터 기반 PHM 처리부로부터 추출된 특징 정보 및 데미지 모델 결과를 받아 데이터 융합을 수행하는 수단을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템은 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 처리를 하는 이미지 프로세싱 시스템(100)과, 이미지 프로세싱 시스템(100)으로부터 제공되는 이미지를 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 하이브리드 PHM 시스템(200)을 포함한다.

이미지 프로세싱 시스템(100)은 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 추출 포인트를 검출하고 진동 정보를 출력하는 진동 추출 모듈(100a)과, 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 움직임 증폭을 수행하고 물리적 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 정보를 받아 증폭 진동을 분석하여 원인 분석 결과를 출력하는 시각화 모듈(100b)을 포함한다.

하이브리드 PHM 시스템(200)은 이미지 프로세싱 시스템(100)으로부터 진동 정보를 받아 객체 움직임 추출을 하여 특징 추출을 하는 시그널 프로세싱 모듈(200c)과, 시그널 프로세싱 모듈(200c)에서 추출된 특징을 선택하고 진단 모델링을 하여 진단을 하는 데이터 기반 PHM 처리부(200b)와, 써로게이트 모델링(Surrogate Modeling) 및 데미지 모델링을 하고, 데이터 기반 PHM 처리부(200b)로부터 추출된 특징 정보 및 데미지 모델 결과를 받아 데이터 융합을 수행하는 물리 기반 PHM 처리부(200a)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템이 적용되는 예를 나타낸 구성도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템의 실시 예들을 나타낸 구성도이다.

본 발명의 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템이 적용되는 예는 마커가 고정되어 있고 마커에 따라 카메라가 이동하면서 촬영을 하는 도 3a에서와 같은 제 1 방식과, 마커가 고정되어 있고 고정된 카메라를 이용하여 촬영을 하는 도 3b에서와 같은 제 2 방식과, 마커가 이동하고 고정된 카메라를 이용하여 촬영을 하는 도 3c에서와 같은 제 3 방식으로 운용될 수 있다.

도 3c는 마커를 로봇에 부착하고 특정 행동을 하면 카메라로 기록을 하고 비디오에서 이상적인 움직임 부분을 제거한 뒤에 미세 진동 이력만 저장하여 분석을 하는 제 3 방식의 일 예를 나타낸 것이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템은 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 하여 진동 분석의 정확도 및 정밀성을 높일 수 있도록 한 것이다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100. 이미지 프로세싱 시스템
200. 하이브리드 PHM 시스템

Claims (4)

1. 측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 처리를 하는 이미지 프로세싱 시스템;
   상기 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 하이브리드 PHM 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 이미지 프로세싱 시스템은,
   측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 추출 포인트를 검출하고 진동 정보를 출력하는 진동 추출 모듈과,
   측정 대상을 촬영하는 촬상 수단으로 부터 이미지를 제공받아 움직임 증폭을 수행하고 물리적 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위한 정보를 받아 증폭 진동을 분석하여 원인 분석 결과를 출력하는 시각화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 하이브리드 PHM 시스템은,
   이미지 프로세싱 시스템으로부터 진동 정보를 받아 객체 움직임 추출을 하여 특징 추출을 하는 시그널 프로세싱 모듈과,
   시그널 프로세싱 모듈에서 추출된 특징을 선택하고 진단 모델링을 하여 진단을 하는 데이터 기반 PHM 처리부와,
   써로게이트 모델링(Surrogate Modeling) 및 데미지 모델링을 하고, 데이터 기반 PHM 처리부로부터 추출된 특징 정보 및 데미지 모델 결과를 받아 데이터 융합을 수행하는 물리 기반 PHM 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 이미지 프로세싱 시스템으로부터 제공되는 이미지 처리를 통한 진동 정보를 받아 건전성 예측 진단(Prognosis Health Monitoring)을 위하여,
   마커가 고정되어 있고 마커에 따라 카메라가 이동하면서 촬영을 하여 분석을 하는 제 1 방식과,
   마커가 고정되어 있고 고정된 카메라를 이용하여 촬영을 하여 분석을 하는 제 2 방식과,
   마커가 이동하고 고정된 카메라를 이용하여 촬영을 하여 분석을 하는 제 3 방식의 어느 하나를 적용하는 것을 특징으로 하는 비젼기반 하이브리드 건전성 예측 진단 시스템.
   
   

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