WO2021101237A1 - 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법 - Google Patents

금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법 Download PDF

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    • G01N33/20—Metals

Definitions

  • the present invention relates to a metal property measurement system and a measurement method thereof, and more particularly, to a measurement system capable of measuring metal properties using a magnetic field signal reflected from a metal by applying various frequencies to a metal part, and a measurement method thereof. will be.
  • an eddy current test can be proposed, but in the case of an eddy current test, the biggest difficulty is the penetration depth of a magnetic field as a method of measuring the change in impedance by generating an eddy current in a conductor. Due to the skin effect, the magnetic field of the coil flows only on the surface of the conductor, and when only a low frequency of a specific frequency is used, it is difficult to detect defects of different depths, and there is a disadvantage of having to inspect while moving a part or moving a sensor. Parts are difficult to inspect.
  • sintered parts can be manufactured in a shape close to the final product by using high-precision molds, reducing post-processing costs, and reducing assembly costs by integrating two or more parts together to reduce costs through mass production. Because of its high effect, it is widely used in the manufacture of automotive parts, and a composite material that is not found in molten alloys can be used by the combination of materials, so it has the advantage of optimizing materials and preventing waste.
  • the filling density of the injection molded body may be non-uniform, and there is a possibility that defects such as deformation during sintering or cracking of the molded body during degreasing, swelling, and the like may occur. However, there is no method for detecting defects such as cracks, deformation, and specific gravity change before and after molding other than the fracture inspection method.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2002-0011662 (“Method of measuring internal defects of metal materials using laser-guided ultrasonic waves”)
  • a laser is projected onto the metal material to be measured to generate ultrasonic waves inside the metal material
  • a non-contact ultrasonic transducer is installed with a certain distance from the side where the metal material collides with the laser, and the ultrasonic wave that has passed through the metal material is received by the contacted ultrasonic transducer, and the ultrasonic wave received by the non-contact ultrasonic transducer is analyzed and the inside of the metal material.
  • a method of measuring defects is disclosed, and a method of inspecting crack defects in powder sintered products by measuring acoustic resonance by hitting through the acoustic resonance method is known, but damage is inflicted on the part by directly hitting the part, and after molding. Since hitting can damage parts, there is a limit to its application to defect inspection of mass-produced sintered parts.
  • the present invention was conceived to solve the problems of the prior art as described above, and it is possible to perform impedance tomography (measurement) using a magnetic field signal reflected from the metal by applying various frequencies to the metal parts, so that the heat-treated metal parts It is to provide a metal property measurement system and a measurement method that can measure the degree of hardening, depth, and the like for.
  • the present invention applies various frequencies to metal parts and measures metal properties such as measuring the degree of hardening and depth of heat-treated metal parts by performing impedance tomography (measurement) using magnetic field signals reflected from metal, and magnetic resonance Measure metal properties that can measure cracks, hardening degree, and heat treatment depth for metal parts.
  • the metal property measurement system and the measurement method of the present invention having the above configuration overcome the problem that it is difficult to perform an accurate inspection because the surface is rough due to fusion, etc. in performing a non-destructive inspection on a test body made of a metal material. In order to do this, there is an advantage in that a tomography can be photographed on the test specimen by applying variously preset low-frequency currents.
  • the metal property measurement system and measurement method of the present invention it is possible to classify all kinds of metal products on a certain basis, and it is possible to measure the surface hardness of parts that have undergone a heat treatment process and to detect whether rust has occurred, It is possible to detect fine cracks inside and outside the part, and it is possible to detect fine cracks in the volume and surface conditions. In addition, it is possible to detect whether a battery or other product is defective in welding, or to inspect and classify cracks in fasteners such as bolts.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system for measuring metal properties according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph illustrating a difference in frequency response between a normal product and an abnormal product used in a metal property measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are diagrams illustrating results of a metal property measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for measuring metal properties according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a configuration of a system for measuring metal properties according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram of a magnetic resonance sensor of the system for measuring metal properties according to the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing a magnetic resonance flaw detection principle according to the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating mutual interference by multi-channel frequencies according to the present invention.
  • FIG 10 and 11 are views showing test results of good and defective products according to the metal property measurement system of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a screen of the metal property measurement system of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for measuring metal properties according to the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart of another embodiment of a method for measuring metal properties according to the present invention.
  • a metal property measurement system includes a metal measuring unit 100 including an electrode 110 for measuring impedance by applying an input multi-frequency current to a test body 10 made of a metal material. And a metal analysis unit 200 for analyzing physical property information of the test body 10 using the impedance measured by the metal measurement unit 100.
  • the metal analysis unit 200 receives basic information of the test body 10 according to a preset form, and selects one or more frequencies applied by the metal measurement unit 100. ), and it is preferable to input the multi-frequency selected by the frequency selection unit 210 to the metal measurement unit 100.
  • the metal analysis unit 200 compares the impedance measured by the metal measurement unit 100 using pre-stored reference impedance information, and analyzes the physical property information of the test body 10 It is preferable to be configured to further include an analysis unit 220.
  • the metal measuring unit 100 is configured to further include a magnetic sensor unit 120 for measuring a magnetic field flowing through the test body 10, the metal analysis unit 200 is the magnetic sensor unit 120 It is preferable to correct the error for the impedance by using the magnetic field information measured at.
  • the metal measuring unit 100 is connected to the magnetic sensor means 120, the filter means 130 and the filter for removing noise from the strength of the magnetic field measured by the magnetic sensor means 120 It is preferable that the configuration further comprises an amplifying means 140 for amplifying the strength of the magnetic field output from the means 130 and transmitting it to the metal analysis unit 200.
  • the metal property measurement system includes a monitoring means, and further includes an output unit 300 that shows the property information of the test body 10 analyzed by the metal analysis unit 200. Do.
  • a method for measuring metal properties is a basic information input step (S100) of receiving basic information about a test object made of a metal material by a predetermined form in the metal analysis unit, in the metal analysis unit , Optimum frequency selection step (S200) of selecting one or more frequencies to be applied to the test body using the basic information input by the basic information input step (S100), in the metal measuring unit, the optimal frequency to the test body Impedance measurement step (S300) of measuring the impedance by applying a current of the multi-frequency selected by the selection step (S200) and the metal analysis unit, the physical properties of the test object using the impedance measured in the impedance measurement step (S300) It is preferable that it consists of a physical property information analysis step (S400) of analyzing the information.
  • S100 basic information input step
  • S200 Optimum frequency selection step of selecting one or more frequencies to be applied to the test body using the basic information input by the basic information input step (S100), in the metal measuring unit, the optimal frequency to the test body I
  • the metal property measurement method further includes a reference database generation step (S500) of generating reference impedance information in the metal analysis unit by measuring impedance with respect to a reference test object that knows the property information in the metal measurement unit.
  • the physical property information analysis step (S400) uses the reference impedance information generated by the reference database generation step (S500) to compare the impedance measured in the impedance measurement step (S300) to obtain the physical property information of the test object. It is desirable to analyze.
  • a system for measuring metal properties is a magnetic resonance sensor 1100 that generates magnetic resonance by applying an input multi-frequency current to a test part (SP) made of a metal material, and measures impedance. ;
  • a signal processor 1200 for transmitting a signal for magnetic resonance to the magnetic resonance sensor 1100 and receiving an impedance measurement value;
  • a signal analyzer 1300 for analyzing physical property information of the test component SP by using the impedance received through the signal processor 1200.
  • the magnetic resonance sensor 1100 includes a housing 1110, a magnetic resonance unit 1120 generating magnetic resonance of a plurality of frequencies, a receiving unit 1130 forming a space to accommodate a test component SP, And a signal input/output terminal 1140.
  • the signal analyzer 1300 compares the impedance measured by the magnetic resonance sensor 1100 using pre-stored reference impedance information, and analyzes the physical property information of the test part SP. It is done.
  • the signal analyzer 1300 includes a frequency selector for receiving basic information of the test part SP, and receives the basic information of the test part SP from the frequency selector and transmits the basic information to the magnetic resonance sensor 1100. It is characterized in that one or more frequencies to be applied are selected.
  • the signal analyzer 1300 selects a magnetic resonance frequency, sets at least one of software amplification, hardware amplification, Offset, and Gate values, sets and generates a signal suitable for magnetic resonance flaw detection, and generates an impedance It characterized in that it is configured to further include an artificial intelligence unit for training a reference value for discriminating between good and defective products through change value analysis.
  • the method for measuring metal properties using the metal property measurement system of the present invention includes the steps of selecting N frequencies for multi-frequency mutual interference and magnetic resonance (P100), and setting an allowable value of impedance change for each frequency ( P200), performing a verification test on a mock-up sample for investigating the characteristics of good and defective products, or parts (P300), determining whether the allowable value of the impedance change for each frequency presents a criterion for determination (P400) ), testing the target part through the metal property measurement system (P500), and determining whether the target part is good/defective (P600).
  • the metal property measurement method using the metal property measurement system of the present invention includes the step of selecting N frequencies for multi-frequency mutual interference and magnetic resonance (P100), and setting an allowable value of impedance change for each frequency.
  • Step (P200) performing a verification test on a mock-up sample for investigating the characteristics of good and defective products, or parts (P300), selecting a magnetic resonance frequency, among software amplification, hardware amplification, Offset, and Gate values.
  • AI training and construction step (P400') in which at least one or more is set to set and generate an appropriate signal for magnetic resonance flaw detection, and train a reference value for discriminating good and defective products through impedance change value analysis (P400'), the metal properties It includes a step of testing the target component through the measurement system (P500) and a step (P600) of determining whether the target component is good/defective.
  • a system refers to a set of components including devices, devices, and means that are organized and regularly interact to perform a required function.
  • the present invention relates to a system capable of taking a tomographic image of a test object by applying variously preset low-frequency currents and a method of measuring the same.
  • the metal property measurement system includes a metal measurement unit 100 and a metal analysis unit 200 as shown in FIG. 1.
  • the metal measuring unit 100 applies a multi-frequency input from the metal analysis unit 200, that is, a current corresponding to a plurality of frequencies, to the test body 10 made of a metal material.
  • a current corresponding to a plurality of frequencies to the test body 10 made of a metal material.
  • the metal analysis unit 200 analyzes the physical property information of the test body 10 by using the impedance of the test body 10 measured by the metal measurement unit 100, and in the present invention, the impedance is analyzed.
  • the curing degree value (HRC) and the curing depth (curing pattern) value can be analyzed. That is, the metal property measurement system according to an embodiment of the present invention selects a multi-frequency to be applied from the metal measurement unit 100 to the test body 10 through the metal analysis unit 200, and By applying a corresponding magnetic field to the test body 10, impedance tomography can be performed using the magnetic field signal reflected from the test body 10 by using a different depth of penetration of the magnetic field into the test body 10 for each frequency. By analyzing this, the hardening degree value and the hardening depth value of the test body 10 can be determined. Through this, it is possible to determine whether the test body 10 is defective with very high accuracy.
  • the metal analysis unit 200 includes a frequency selection unit 210 receiving basic information of the test body 10 according to a preset form, as shown in FIG. 1. . It is preferable that the frequency selection unit 210 receives basic information of the test body 10 and selects one or more frequencies applied from the metal measuring unit 100 to the test body 10. Accordingly, the metal measuring unit 100 is preferably applied to the test body 10 using a multi-frequency (one or more frequencies) selected by the frequency selecting unit 210.
  • the frequency selection unit 210 in order to select the multi-frequency (one or more frequencies), the magnetic sensor is previously approached to the test body 10 in a non-contact manner, and then impedance values for various frequencies are measured. However, one or more frequencies at which the maximum impedance value occurs is selected. At this time, by matching and storing the selected one or more frequencies with the measured basic information of the test body 10, when the basic information of the test body 10 is input to the frequency selection unit 210 later, this One or more matching frequencies are selected.
  • the frequency selector 210 changes the frequency from 10 Hz to the maximum frequency to the test body 10 and measures the impedance while applying it to the test body 10.
  • the metal analysis unit 200 further includes a comparison analysis unit 220 as shown in FIG. 1.
  • the comparison and analysis unit 220 may analyze the physical property information of the test body 10 by comparing the impedance measured by the metal measurement unit 100 using reference impedance information stored in advance.
  • the comparative analysis unit 220 as shown in Fig. 3, the test body (left), which is normally welded, the test body (center), which is over-welded, and the test body (right) in which one tab is over-welded, etc. It can be distinguished, and as shown in FIG. 4, it is also possible to determine to what depth the insulation pipe has been corroded.
  • the reference test object not only the normal product, but also the abnormal products that may exist in various ways (defective products, for example, cracking, different shapes, different heat treatment conditions, different impedances, etc.) are stored as a reference database. It is desirable to manage. Through this, the impedance of the test body 10 measured by the metal measuring unit 100 may be compared with the reference database information to determine a group to which the test body 10 corresponds.
  • the comparison and analysis unit 220 measures, stores and manages different impedance values according to respective frequencies for the normal product and the abnormal product, as shown in FIG. 2, and the test body 10 It is possible to determine the group that corresponds to.
  • the comparison and analysis unit 220 applies each frequency selected to each reference test body in generating reference impedance information through a reference test body (both normal and abnormal products), as described above. While doing, it is preferable to measure the impedance value and generate it as a reference impedance.
  • the metal property measurement system further includes a magnetic sensor means 120 in the metal measurement unit 100 as shown in FIG. 1.
  • the magnetic sensor means 120 is configured to measure a magnetic field flowing through the test body 10, and more precisely, the magnitude of the magnetic field flowing through the test body 10 can be measured.
  • the metal measuring unit 100 may output a current signal corresponding to the strength of the magnetic field measured by the magnetic sensor means 120, so that the current of the frequency actually applied through the metal measuring unit 100 and the test body By comparing the current applied to (10), an error in the impedance measured by the metal measuring unit 100 may be corrected. Through this, the accuracy of the measured value in the metal analysis unit 200 may be further improved.
  • the metal measuring unit 100 is connected to the magnetic sensor means 120 as shown in FIG. 1 to remove noise from the intensity of the magnetic field measured by the magnetic sensor means 120 ( 130) may be further included.
  • the filter unit 130 is preferably configured to include a low pass filter (LPF) or a high pass filter (HPF) to remove noise.
  • the metal measurement unit 100 further includes an amplification unit 140 for amplifying the strength of the magnetic field output from the filter unit 130 and transmitting the amplification unit 140 to the metal analysis unit 200. .
  • the metal analysis unit 200 compares and analyzes the reference impedance information stored in advance using the corrected impedance transmitted from the metal measurement unit 100, The group can be determined, and even the curing depth value can be determined through the tomography result value, so that when a defect occurs, it is possible to prepare a response to it more quickly.
  • the metal analysis unit 200 uses the corrected impedance transmitted from the metal measurement unit 100 to compare the impedance value with reference impedance information stored in advance, and the frequency at which the difference occurs. At this time, at least 8 frequencies, 16, 32, 64, etc. are selected.
  • the metal property measurement system further includes an output unit 300 as shown in FIG. 1.
  • the output unit 300 is preferably configured to include a monitoring means, and it is preferable to display the physical property information of the test body 10 analyzed by the metal analysis unit 200, that is, result values.
  • a method for measuring metal properties includes a basic information input step (S100), an optimum frequency selection step (S200), an impedance measurement step (S300), and a physical property information analysis step (S400). ) Is preferably made of.
  • S100 basic information input step
  • S200 optimum frequency selection step
  • S300 impedance measurement step
  • S400 physical property information analysis step
  • the metal analysis unit 200 selects one or more frequencies for application to the test body 10 by using the basic information input by the basic information input step (S100). It is done. Specifically, the basic information input step (S100) is applied to the test body 10 after receiving basic information on the test body 10 from the frequency selection unit 210 of the metal analysis unit 200 One or more frequencies to be used are selected. To this end, in the frequency selection unit 210, in order to select the multi-frequency (one or more frequencies), the magnetic sensor is approached to the test body 10 in a non-contact manner, and then impedance values for various frequencies are measured. , One or more frequencies at which the maximum impedance value occurs is selected.
  • the frequency selector 210 changes the frequency from 10 Hz to the maximum frequency to the test body 10 and measures the impedance while applying it to the test body 10.
  • the metal measuring unit 100 applies a current of a multi-frequency selected by the optimal frequency selection step (S200) to the test object 10 to measure the impedance.
  • the impedance reflected from the test body 10 is measured by applying a current corresponding to a multi-frequency input, that is, a plurality of frequencies, through the electrode 110 of the metal measuring unit 100.
  • a current corresponding to a multi-frequency input that is, a plurality of frequencies
  • the metal analysis unit 200 analyzes the physical property information of the test body 10 by using the impedance measured in the impedance measurement step (S300). In this case, as shown in FIG. 5, in the method of measuring metal properties according to an embodiment of the present invention, it is preferable to further perform the reference database generation step (S500).
  • the metal measurement unit 100 measures the impedance of the reference test object for which the physical property information is known, the metal analysis unit 200 generates reference impedance information, and the reference database information Will be created.
  • the physical property information analysis step (S400) uses the reference impedance information generated by the reference database generation step (S500) to compare the impedance measured in the impedance measurement step (S300), and the test body ( The physical property information of 10) will be analyzed.
  • the reference database generation step (S500) is a reference database by applying a multi-frequency and measuring the reflected impedance to a reference test object that already knows the hardening degree value and the hardening depth value in the metal measuring unit 100. Thus, it is preferable to generate the reference impedance information.
  • the reference test object not only the normal product, but also the abnormal products that may exist in various ways (defective products, for example, cracking, different shapes, different heat treatment conditions, different impedances, etc.) are stored as a reference database. It is desirable to manage.
  • the physical property information analysis step (S400) uses the reference impedance information generated by the reference database generation step (S500), and the impedance test body 10 measured in the impedance measurement step (S300) is The corresponding group can be determined.
  • the test body 10 can determine a corresponding group at a later time. have.
  • the comparison and analysis unit 220 applies each frequency selected to each reference test body in generating reference impedance information through a reference test body (both normal and abnormal products), as described above. While doing, it is preferable to measure the impedance value and generate it as a reference impedance.
  • the metal analysis unit 200 It is desirable to perform the analysis step (S400). Of course, it may be configured to further include a monitoring step (not shown) of outputting a result value analyzed in the physical property information analysis step (S400) according to the request of an external manager.
  • the test component SP may be magnetically resonated through selection of an optimum frequency for this, thereby improving the accuracy of the flaw detection.
  • the system for measuring metal properties is preferably configured to include a magnetic resonance sensor, a signal processor, a signal analyzer, and a screen displaying a result of a flaw detection.
  • the magnetic resonance sensor 1100 applies a multi-frequency input from the signal processor 1200, that is, a current corresponding to a plurality of frequencies, to a test part (SP) made of a metal material.
  • SP test part
  • magnetic resonance is generated in the test part SP, and an impedance signal at that time is received to detect the state of the test part SP.
  • the magnetic resonance sensor 1100 of the present invention includes a housing 1110, a magnetic resonance part 1120 for generating magnetic resonance of a plurality of frequencies, and a test part ( It is configured to include an accommodating part 1130 and a signal input/output terminal 1140 forming a space to accommodate the SP).
  • the magnetic resonance is generated in the magnetic resonance unit 1120 in the housing 1110. It is generated, and by analyzing the impedance of the generated signal and comparing it with a reference value, it is determined whether or not a crack has occurred in the test component SP.
  • the signal processor 1200 is formed to generate a signal so that magnetic resonance is realized in the magnetic resonance sensor 1100, and to measure the impedance of the test component SP, and by using the signal analyzer 1300 It is preferable to analyze the physical property information of the test part (SP), and in the present invention, by analyzing the measured impedance of the test part (SP), it is determined whether cracks occur, heat treatment defects, and the like.
  • the metal property measurement system selects a multi-frequency to be applied to the test part SP by the magnetic resonance sensor 1100 through the signal processor 1200, and By applying a corresponding magnetic field to the test part (SP), appropriate magnetic resonance is generated in the test part (SP) at each frequency, and the test part (SP) by using a magnetic field signal reflected from the test part (SP). ) Can be judged with very high accuracy.
  • the signal analyzer 1300 is preferably configured to include a frequency selection unit that receives basic information of the test component (SP), and receives the basic information of the test component (SP) from the frequency selection unit One or more frequencies applied to the resonance sensor 1100 are selected. Accordingly, the magnetic resonance sensor 1100 generates magnetic resonance in the test component SP by using a multi-frequency (one or more frequencies) selected by the frequency selection unit.
  • the frequency selection unit measures impedance values for various frequencies after generating magnetic resonance in the test component SP in advance in order to select the multi-frequency (one or more frequencies). For example, it is preferable that the frequency selector measures the impedance while changing the magnetic resonance sensor 1100 from 10 Hz to a maximum frequency and applying a magnetic field to the test component SP.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing the principle of magnetic resonance flaw detection according to the present invention, and the principle of the flaw detection according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 8.
  • Magnetic resonance refers to a phenomenon in which a magnetic field resonates with an electromagnetic wave, and when an object vibrates according to the natural frequency of an object, it means that a resonance phenomenon that increases in amplitude occurs in a magnetic field.
  • the atomic nucleus of hydrogen has a disordered rotational motion. When placed in a magnetic field, a precession occurs around the direction of the magnetic field.
  • a change in impedance is measured by applying a technique for inducing mutual interference by a multi-channel frequency using a plurality of low-frequency eddy currents to determine whether the test part is abnormal or not by comparing it with a reference value. It is done.
  • the signal analyzer 1300 of the present invention may analyze the physical property information of the test part SP by comparing the impedance measured by the magnetic resonance sensor 1100 using reference impedance information stored in advance. .
  • the signal analyzer 1300 applies a multi-frequency to the normal and defective test parts SP, measures the reflected impedance, converts it into a reference database, and stores and manages it.
  • a reference test part SP
  • various abnormal products defective products, for example, cracking, different shapes, different heat treatment conditions, different impedances, etc. It is desirable to store and manage it.
  • the impedance of the test part SP measured by the magnetic resonance sensor 1100 may be compared with the reference database information to determine a group to which the test part SP corresponds.
  • the impedance of the test part SP measured by the magnetic resonance sensor 1100 may be compared with the reference database information to determine a group to which the test part SP corresponds.
  • the signal analyzer 1300 measures, stores, and manages different impedance values according to respective frequencies for the normal product and the abnormal product, so that the group to which the test part (SP) corresponds can be determined later. have.
  • the signal analyzer 1300 selects each reference test component SP in generating reference impedance information through a reference test component SP (both regular and abnormal products), as described above. It is preferable to measure an impedance value while applying each of the frequencies that have been set, and to generate it as a reference impedance.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a technique for inducing mutual interference by multi-channel frequencies.
  • an eddy current is formed using 8 frequencies, the magnetic field at various depths from the surface of the test part to the inside. Resonance can be generated, and through this, it is possible to accurately detect not only the surface of the test part, but also the internal cracks.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams showing test results of good and defective products according to the metal property measurement system of the present invention.
  • resonance is generated and the change value of each impedance is measured, if the change value of the impedance is within the normal range, a flaw detection result of "OK" is displayed on the screen 1310.
  • SP test part
  • NG NG
  • FIG. 12 is a view showing a screen of the signal analyzer of the metal property measurement system of the present invention, through the signal analyzer of the present invention, frequency setting for multi-frequency signal generation, impedance change monitoring, heat treatment thickness, etc. Can be monitored or corrected for depth.
  • the method for measuring metal properties of the present invention includes selecting N frequencies for multi-frequency mutual interference and magnetic resonance (P100). , Setting the allowable value of the impedance change for each frequency (P200), performing a verification test on the mock-up sample for investigating good and defective products, or various characteristics (P300), the allowable value of the impedance change for each frequency Including the step of determining whether an appropriate criterion for this determination is presented (P400), the step of testing the target part through the metal property measurement system (P500), and the step of determining whether the target part is good/defective (P600). In this case, if the allowable value for determining whether the product is good/defective is not appropriate, it returns to the allowable value setting step P200 for each frequency and adjusts the allowable value.
  • FIG. 14 is a flow chart for explaining another embodiment of a method for measuring metal properties according to the present invention, and unlike the above-described flaw detection method, a defect is determined using an artificial intelligence algorithm. For example, through a signal processor and a signal analyzer, 8-10 magnetic resonance frequencies are selected, software amplification, hardware amplification, Offset, and Gate values are set, and appropriate signals are set and generated for magnetic resonance flaw detection. Through the analysis of the impedance change value, a reference value for discriminating good and defective products is trained.
  • the metal property measurement system and the flaw detection method of the present invention it is possible to classify all kinds of metal products on a certain basis, and it is possible to measure the surface hardness of parts that have undergone a heat treatment process and to detect whether rust has occurred, It is possible to detect fine cracks inside and outside the part, and it is possible to detect fine cracks in the volume and surface conditions. In addition, it is possible to detect whether a battery or other product is defective in welding, or to inspect and classify cracks in fasteners such as bolts.
  • electrode 120 magnetic sensor means
  • frequency selection unit 220 comparison analysis unit
  • SP Test part
  • the present invention relates to measurement of metal properties, it has industrial applicability.

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Abstract

본 발명은 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 다양한 주파수를 금속 부품에 가하여 금속에서 반사되는 자기장 신호를 이용하여 임피던스 단층 촬영을 할 수 있고, 멀티 주파수의 전류를 인가하여 자기 공명을 발생시키고 임피던스를 측정하는 자기 공명 센서를 이용하여, 부품을 타격하지 않으면서도 자기 공명을 이용하여 부품의 크랙이나 열처리 불량, 부품의 분류 및 교정 검사 등을 수행할 수 있다.

Description

금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법
본 발명은 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 주파수를 금속 부품에 가하여 금속에서 반사되는 자기장 신호를 이용하여 금속 물성을 측정할 수 있는 측정 시스템 및 그 측정 방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 자동차 부품, 2 차전지, 소결 금속 부품 등에 의한 크랙, 열처리, 치수, 비중, 조도 등의 불량으로 자주 사고가 발생하고 있으며, 이에 따라, 최근 들어 2 차전지, 자동차 부품 결함 검사기술이 중요한 이슈로 대두되고 있다. 특히, 마이크로 크랙에 대한 비파괴 검사 기술이 요구되고 있으며, 보온재 등에 의한 대형폭발사고가 자주 발생하고 있어, 매년 전 세계적으로 2600조원의 천문학적인 손실이 초래될 뿐 아니라, 많은 인명 손실이 일어나고 있다. 이에 따라, 최근 들어 노후 배관의 부식 및 두께 측정으로 노후화된 배관의 교체가 중요한 이슈로 대두되고 있다.
비파괴 검사 기술로는, 와전류 검사 등을 제안할 수 있으나, 와전류 검사의 경우, 전도체에 와전류를 발생시켜서 임피던스의 변화를 측정하는 방법으로 가장 큰 애로사항은 자기장의 침투 깊이이다. 표피 효과에 의해, 코일의 자기장은 전도체 표면만을 흐르게 되고, 특정 주파수의 저주파만을 이용할 경우, 다른 깊이의 결함을 검출하는데 어려움이 있고 부품을 움직이거나 센서를 이동하면서 검사해야 하는 단점이 있어 형태가 복잡한 부품은 검사가 어렵다.
또한, 소결 부품은 고정밀도 금형을 사용하여 최종품에 가까운 형상으로 제조가 가능하여 후공정 비용을 줄일 수 있고, 2개 이상의 부품을 일체와 하여 조립 비용의 절감이 가능하여 대량생산을 통한 비용 절감의 효과가 커 자동차용 부품 제작에 많이 사용되며, 재료의 조합에 의해 용해합금에는 없는 복합재료를 사용할 수 있어, 재료의 최적화와 낭비를 방지할 수 있는 장점도 있다. 그러나, 사출 성형체의 충진 밀도 불균일할 수 있고, 소결시의 변형 또는 탈지시의 성형체 균열, 부풀림 등의 불량이 발생할 가능성이 있다. 하지만, 파괴 검사 방법 이외에는 마땅히 성형 전후의 크랙, 변형, 비중 변화 등 불량 발생을 검출한 방법이 없다.
이러한 요구를 해소하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법에서는, 정상품 뿐 아니라 다양한 조건의 비정상품(불량품 등)에 대한 신뢰할 만한 비교 데이터(기준 데이터)를 통해서, 측정 데이터의 비교 분석을 통해서 열경화 처리 과정에 대한 검증을 수행하는 시스템을 개시하고 있다.
이와 관련해서, 한국공개특허 제10-2002-0011662호(“레이저 유도 초음파를 이용하여 금속재의 내부 결함을 측정하는 방법”)에서는 피측정 금속재에 레이저를 투사하여 금속재의 내부에 초음파를 발생시키고, 금속재가 레이저와 부딪히는 면과 반대쪽 면에서 일정 거리를 두고 비접촉 초음파 탐촉자를 설치하고, 금속재를 통과한 초음파를 피접촉 초음파 탐촉자에 의해 수신하고, 비접촉 초음파 탐촉자에 의해 수신된 초음파를 분석하여 금속재의 내부 결함을 측정하는 방법을 개시하고 있고, 음향 공진법을 통해 타격에 의한 음향 공진을 측정하여 분말 소결품의 크랙 불량을 검사하는 방법이 알려져 있으나, 부품을 직접 타격함으로써 부품에 손상이 가해지며, 성형후의 타격은 부품을 파손 시킬 수 있으므로, 대량 생산의 소결 부품의 불량 검사에 적용하는 데는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다양한 주파수를 금속 부품에 가하여 금속에서 반사되는 자기장 신호를 이용하여 임피던스 단층 촬영(측정)을 할 수 있어, 열처리된 금속 부품에 대한 경화도, 깊이 등을 측정할 수 있는 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법을 제공하는 것이다.
또한, 자기 공명을 이용하여 금속 부품에 대한 크랙, 경화도, 열처리깊이 등을 측정할 수 있는 금속 물성 측정 시스템 및 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 다양한 주파수를 금속 부품에 가하여 금속에서 반사되는 자기장 신호를 이용하여 임피던스 단층 촬영(측정)하여, 열처리된 금속 부품에 대한 경화도, 깊이 등을 측정하는 등 금속 물성을 측정하고, 자기 공명을 이용하여 금속 부품에 대한 크랙, 경화도, 열처리깊이 등을 측정할 수 있는 금속 물성을 측정한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법은, 금속 재질로 이루어진 시험체에 대한 비파괴 검사를 수행함에 있어서, 융착 등으로 인해 표면이 거칠어서 정확한 검사를 수행하기 어려운 문제점을 극복하기 위하여, 미리 설정된 저주파수의 전류를 다양하게 인가하여 시험체에 단층을 촬영할 수 있는 장점이 있다.
특히, 금속 소재 성분에 따라 다양한 주파수가 이용될 수 있기 때문에, 이에 대한 최적 주파수 선정을 통해서 시험체의 단층 촬영의 정확도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 금속 재질로 이루어진 테스트 부품에 대한 비파괴 검사를 수행함에 있어서, 자기 공명을 이용하여 부품을 타격하지 않은 상태에서도 부품의 크랙이나 열처리 불량, 부품의 분류 및 교정 검사 등을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 사전에 정상품 뿐 아니라, 다양한 문제를 포함하고 있는 시험체(비정상품 등)들을 이용하여 측정한 단층 촬영 정보 등을 기준값들로 두고, 측정값을 기준값들을 이용하여 분류시켜 결과값을 도출함으로써, 복잡한 제어 없이도 용이하게 시험체가 갖고 있는 문제점을 정확하게 판단할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 금속 물성 측정 시스템 및 측정 방법을 이용하면, 모든 종류의 금속 제품에 대해 일정 기준으로 분류하는 것이 가능하고, 열처리 공정을 거친 부품의 표면 경도 측정 및 녹 발생 여부 탐지가 가능하고, 부품 내외부의 미세 크랙 감지가 가능하며, 체적 내에서의 미세 크랙 탐지, 표면 조건 탐지가 가능하다. 또한, 배터리 또는 기타 제품의 용접 불량 여부를 탐지하거나, 볼트 등 체결구의 크랙 검사 및 분류가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템의 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템에서 이용하는, 정상품과 비정상품의 주파수 응답 차이를 나타낸 그래프 예시도이다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템에 의한 결과 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템의 구성 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 금속 물성 측정 시스템의 자기 공명 센서의 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 자기 공명 탐상 원리를 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다채널 주파수에 의한 상호간섭을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10 및 11은 본 발명의 금속 물성 측정 시스템에 따른 양품과 불량품의 테스트 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 금속 물성 측정 시스템의 스크린을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 금속 물성 측정 방법의 순서도이다.
도 14는 본 발명에 따른 금속 물성 측정 방법의 다른 실시예의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은, 금속 재질로 이루어지는 시험체(10)에, 입력받은 멀티 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하는 전극(110)을 포함하는 금속 측정부(100) 및 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 임피던스를 이용하여 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석하는 금속 분석부(200)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 금속 분석부(200)는 기설정된 양식에 따라, 상기 시험체(10)의 기본정보를 입력받아, 상기 금속 측정부(100)에서 인가하는 하나 이상의 주파수를 선정하는 주파수 선정부(210)를 더 포함하여 구성되며, 상기 주파수 선정부(210)에서 선정한 멀티 주파수를 상기 금속 측정부(100)로 입력하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 금속 분석부(200)는 기저장되어 있는 기준 임피던스 정보들을 이용하여, 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여, 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석하는 비교 분석부(220)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 금속 측정부(100)는 상기 시험체(10)에 흐르는 자기장을 측정하는 자기센서 수단(120)을 더 포함하여 구성되며, 상기 금속 분석부(200)는 상기 자기센서 수단(120)에서 측정한 상기 자기장 정보를 이용하여 상기 임피던스에 대한 오차를 보정하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 금속 측정부(100)는 상기 자기센서 수단(120)과 연결되어, 상기 자기센서 수단(120)에 의해 측정된 상기 자기장의 세기로부터 노이즈를 제거하는 필터수단(130) 및 상기 필터수단(130)로부터 출력되는 자기장의 세기를 증폭시켜 상기 금속 분석부(200)로 전달하는 증폭수단(140)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 금속 물성 측정 시스템은 모니터링 수단을 포함하여 구성되어, 상기 금속 분석부(200)에서 분석한 상기 시험체(10)의 물성정보를 보여주는 출력부(300)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 방법은, 금속 분석부에서, 기설정된 양식에 의해 금속 재질로 이루어진 시험체에 대한 기본정보를 입력받는 기본정보 입력단계(S100), 금속 분석부에서, 상기 기본정보 입력단계(S100)에 의해 입력된 상기 기본정보를 이용하여 상기 시험체에 인가하기 위한 하나 이상의 주파수를 선정하는 최적 주파수 선정단계(S200), 금속 측정부에서, 상기 시험체로 상기 최적 주파수 선정단계(S200)에 의해 선정한 멀티 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하는 임피던스 측정단계(S300) 및 금속 분석부에서, 상기 임피던스 측정단계(S300)에서 측정한 상기 임피던스를 이용하여 상기 시험체의 물성정보를 분석하는 물성정보 분석단계(S400)로 이루어지는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 금속 물성 측정 방법은 금속 측정부에서, 물성정보를 알고 있는 기준 시험체에 대한 임피던스를 측정하여, 금속 분석부에서, 기준 임피던스 정보를 생성하는 기준 데이터베이스 생성단계(S500)를 더 포함하여 구성되며,
상기 물성정보 분석단계(S400)는 상기 기준 데이터베이스 생성단계(S500)에 의해 생성한 상기 기준 임피던스 정보를 이용하여, 상기 임피던스 측정단계(S300)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여 상기 시험체의 물성정보를 분석하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은, 금속 재질로 이루어지는 테스트 부품(SP)에, 입력받은 멀티 주파수의 전류를 인가하여 자기 공명을 발생시키고, 임피던스를 측정하는 자기 공명 센서(1100); 상기 자기 공명 센서(1100)에 자기 공명을 위한 신호를 송신하고, 임피던스 측정값을 수신하는 신호 처리기(1200); 및 상기 신호 처리기(1200)를 통해 수신한 임피던스를 이용하여 상기 테스트 부품(SP)의 물성정보를 분석하는 신호 분석기(1300);를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 자기 공명 센서(1100)는, 하우징(1110), 다수의 주파수의 자기 공명을 발생시키는 자기 공명부(1120), 테스트 부품(SP)을 수용하도록 공간을 형성하는 수용부(1130), 및 신호 입출력 단자(1140)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 신호 분석기(1300)는 기저장되어 있는 기준 임피던스 정보들을 이용하여, 상기 자기 공명 센서(1100)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여, 상기 테스트 부품(SP)의 물성정보를 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호 분석기(1300)는 테스트 부품(SP)의 기본정보를 입력받는 주파수 선정부를 포함하고, 주파수 선정부에서 상기 테스트 부품(SP)의 기본정보를 입력받아 상기 자기 공명 센서(1100)에 인가하는 하나 이상의 주파수를 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호 분석기(1300)는, 자기 공명 주파수를 선정하고, 소프트웨어 증폭, 하드웨어 증폭, Offset, 및 Gate 값 중 적어도 어느 하나 이상을 세팅하여, 자기 공명 탐상에 적절한 신호를 설정하여 생성하고, 임피던스 변화값 분석을 통해 양품과 불량품을 판별하는 기준 값을 트레이닝하는 인공지능부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 금속 물성 측정 시스템을 이용한 금속 물성 측정 방법은, 다주파수 상호간섭 및 자기 공명을 위한 N개의 주파수를 선택하는 단계(P100), 각 주파수별 임피던스 변화의 허용값을 설정하는 단계(P200), 양품과 불량품, 또는 부품의 특성을 조사하기 위한 목업 샘플에 대해 검증 시험을 수행하는 단계(P300), 각 주파수별 임피던스 변화의 허용값이 판단을 위한 기준을 제시하는지를 판단하는 단계(P400), 상기 금속 물성 측정 시스템을 통해 대상 부품을 테스트 하는 단계(P500) 및 대상 부품에 대해 양품/불량품 여부를 판단하는 단계(P600)를 포함한다.
다른 예로서, 본 발명의 금속 물성 측정 시스템을 이용한 금속 물성 측정 방법은, 다주파수 상호간섭 및 자기 공명을 위한 N개의 주파수를 선택하는 단계(P100), 각 주파수별 임피던스 변화의 허용값을 설정하는 단계(P200), 양품과 불량품, 또는 부품의 특성을 조사하기 위한 목업 샘플에 대해 검증 시험을 수행하는 단계(P300), 자기 공명 주파수를 선정하고, 소프트웨어 증폭, 하드웨어 증폭, Offset, 및 Gate 값 중 적어도 어느 하나 이상을 세팅하여, 자기 공명 탐상에 적절한 신호를 설정하여 생성하고, 임피던스 변화값 분석을 통해 양품과 불량품을 판별하는 기준 값을 트레이닝하는 AI 트레이닝 및 구축 단계(P400’), 상기 금속 물성 측정 시스템을 통해 대상 부품을 테스트 하는 단계(P500) 및 대상 부품에 대해 양품/불량품 여부를 판단하는 단계(P600)를 포함한다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
더불어, 시스템은 필요한 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 장치, 기구 및 수단 등을 포함하는 구성 요소들의 집합을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법은 금속 재질로 이루어진 시험체에 대한 비파괴 검사를 수행함에 있어서, 융착 등으로 인해 표면이 거칠어서 정확한 검사를 수행하기 어려운 문제점을 극복하기 위하여, 미리 설정된 저주파수의 전류를 다양하게 인가하여 시험체에 단층을 촬영할 수 있는 시스템 및 그 측정 방법에 관한 것이다.
특히, 금속 소재 성분에 따라 다양한 주파수가 이용될 수 있기 때문에, 이에 대한 최적 주파수 선정을 통해서 시험체의 단층 촬영의 정확도를 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 사전에 정상품 뿐 아니라, 다양한 문제를 포함하고 있는 비정상품들을 이용하여 측정한 단층 촬영 정보 등을 기준값들로 두고, 측정값을 기준값들을 이용하여 분류시켜 결과값을 도출함으로써, 복잡한 제어 없이도 용이하게 시험체가 갖고 있는 문제점을 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 측정부(100) 및 금속 분석부(200)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
각 구성에 대해서 자세히 알아보자면, 상기 금속 측정부(100)는 금속 재질로 이루어지는 시험체(10)에, 상기 금속 분석부(200)로부터 입력받은 멀티 주파수, 즉, 다수의 주파수에 해당하는 전류를 인가하여 상기 시험체(10)로부터 반사되는 임피던스를 측정하는 전극(110)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 시험체(10)로 다수의 주파수에 해당하는 전류를 동시에 인가하는 것이 아니라, 다수 번 각각의 주파수에 해당하는 전류를 인가하는 것이 바람직하며, 즉, 다양한 특정 주파수를 각각 입력받아 해당하는 전류를 각각 인가하여 반사되는 임피던스를 측정하는 것이 바람직하다.
상기 금속 분석부(200)는 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 시험체(10)의 임피던스를 이용하여 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 임피던스를 분석하여 단층을 촬영함으로써 경화도값(HRC)과 경화 깊이(경화 패턴)값을 분석할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은 상기 금속 분석부(200)를 통해서 상기 금속 측정부(100)에서 상기 시험체(10)로 인가할 멀티 주파수를 선정하며, 각각의 주파수에 해당하는 자기장을 상기 시험체(10)에 인가함으로써 각각의 주파수마다 상기 시험체(10)로의 자기장 침투 깊이가 다름을 이용하여 상기 시험체(10)로부터 반사되는 자기장 신호를 이용하여 임피던스 단층 촬영을 할 수 있어 이를 분석하여 상기 시험체(10)의 경화도값과 경화 깊이 값을 판단할 수 있다. 이를 통해서, 상기 시험체(10)의 불량 여부를 매우 높은 정확도로 판단할 수 있다.
이를 위해, 상기 금속 분석부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 양식에 따라, 상기 시험체(10)의 기본정보를 입력받는 주파수 선정부(210)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 상기 주파수 선정부(210)는 상기 시험체(10)의 기본정보를 입력받아 상기 금속 측정부(100)에서 상기 시험체(10)로 인가하는 하나 이상의 주파수를 선정하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 금속 측정부(100)는 상기 주파수 선정부(210)에서 선정한 멀티 주파수(하나 이상의 주파수)를 이용하여 상기 시험체(10)로 인가하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 주파수 선정부(210)에서는, 상기 멀티 주파수(하나 이상의 주파수)를 선정하기 위하여, 사전에 시험체(10)에 자기 센서를 비접촉 방식으로 접근시킨 후 다양한 주파수에 대한 임피던스 값을 측정하되, 임피던스 값이 최대로 발생하는 하나 이상의 주파수를 선정하게 된다. 이 때, 선정한 하나 이상의 주파수를 측정한 상기 시험체(10)의 기본정보와 매칭시켜, 저장함으로써, 추후에, 상기 주파수 선정부(210)로 상기 시험체(10)의 기본정보가 입력될 경우, 이에 매칭되는 하나 이상의 주파수를 선정하게 된다. 여기서, 상기 주파수 선정부(210)는 상기 시험체(10)에 주파수를 10Hz에서 최대 주파수까지 변화시키며 상기 시험체(10)로 인가하면서, 임피던스를 측정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 분석부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 비교 분석부(220)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 상기 비교 분석부(220)는 미리 저장되어 있는 기준 임피던스 정보들을 이용하여, 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여, 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석할 수 있다. 상세하게는, 상기 비교 분석부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 정상적으로 용접이 이루어진 시험체(좌측)와 과용접이 이루어진 시험체(중앙), 1개의 탭이 과용접된 시험체(우측) 등을 구별할 수 있으며, 도 4에서와 같이 보온재 배관이 어느 정도의 깊이까지 부식이 이루어졌는지도 판단할 수 있다.
이 때, 기준 시험체로는 정상품 뿐 아니라, 다양하게 존재할 수 있는 비정상품들(불량품들, 예를 들자면, 크랙 발생, 형상 상이, 열처리 상태 상이, 임피던스 상이 등등)에 대해서도 기준 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 것이 바람직하다. 이를 통해서, 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 시험체(10)의 임피던스를 상기 기준 데이터베이스 정보들과 비교하여, 상기 시험체(10)가 해당하는 그룹을 판단할 수 있다.
특히, 단순히 그룹을 판단하여 정상인지 불량인지 만을 판단하는 것이 아니라, 상술한 바와 같이, 다수의 주파수, 즉 멀티 주파수를 통해서 단층 촬영 결과값을 통해서, 경화 깊이 값까지 판단할 수 있어, 불량 발생시 좀 더 신속하게 이에 대한 대응을 준비할 수 있는 장점이 있다. 상세하게는, 상기 비교 분석부(220)는 도 2에 도시된 바와 같이, 정상품과 비정상품에 대한 각각의 주파수에 따른 상이한 임피던스 값을 측정하여 저장 및 관리하여, 추후에 상기 시험체(10)가 해당하는 그룹을 판단할 수 있다.
이를 위해, 상기 비교 분석부(220)는 상술한 바와 같이, 기준 시험체(정상품과 비정상품 모두)를 통해, 기준 임피던스 정보를 생성함에 있어서, 각각의 기준 시험체에 선정되어 있는 각각의 주파수를 인가하면서, 임피던스 값을 측정하여, 이를 기준 임피던스로 생성하는 것이 바람직하다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 금속 측정부(100)에 자기센서 수단(120)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 상기 자기센서 수단(120)은 상기 시험체(10)에 흐르는 자기장을 측정하는 구성으로서, 좀 더 정확하게는 상기 시험체(10)에 흐르는 자기장의 크기를 측정할 수 있다.
상기 금속 측정부(100)는 상기 자기센서 수단(120)에서 측정한 자기장의 세기에 대응하는 전류 신호를 출력할 수 있어, 상기 금속 측정부(100)를 통해서 실제로 인가한 주파수의 전류와 상기 시험체(10)로 인가된 전류를 비교하여, 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 임피던스에 대한 오차를 보정할 수 있다. 이를 통해서, 상기 금속 분석부(200)에서의 측정값의 정확도를 좀 더 향상시킬 수 있다.
물론, 상기 금속 측정부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 자기센서 수단(120)과 연결되어 상기 자기센서 수단(120)에 의해 측정된 상기 자기장의 세기로부터 노이즈를 제거하는 필터수단(130)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 필터수단(130)은 노이즈 제거를 위해 저역 통과 필터(LPF, Low Pass Filter) 또는 고역 통과 필터(HPF, High Pass Filter)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속 측정부(100)는 상기 필터수단(130)으로부터 출력되는 상기 자기장의 세기를 증폭시켜 상기 금속 분석부(200)로 전달하는 증폭수단(140)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 금속 분석부(200)는 상기 금속 측정부(100)로부터 전송받은 보정된 상기 임피던스를 이용하여, 미리 저장되어 있는 기준 임피던스 정보들과 비교 분석하여, 상기 시험체(10)가 해당하는 그룹을 판단할 수 있으며, 단층 촬영 결과값을 통해서, 경화 깊이 값까지 판단할 수 있어, 불량 발생시 좀 더 신속하게 이에 대한 대응을 준비할 수 있는 장점이 있다. 상세하게는, 상기 금속 분석부(200)는 상기 금속 측정부(100)로부터 전송받은 보정된 상기 임피던스를 이용하여, 임피던스 값이 미리 저장되어 있는 기준 임피던스 정보들과 비교하여, 차이가 발생하는 주파수를 선정, 이 때, 주파수는 최소 8개에서, 16개, 32개, 64개 등을 선정하게 된다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 출력부(300)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 상기 출력부(300)는 모니터링 수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 상기 금속 분석부(200)에서 분석한 상기 시험체(10)의 물성정보, 다시 말하자면, 결과값들을 보여주는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 기본정보 입력단계(S100), 최적 주파수 선정단계(S200), 임피던스 측정단계(S300) 및 물성정보 분석단계(S400)로 이루어지는 것이 바람직하다. 각 단계에 대해서 자세히 알아보자면, 상기 기본정보 입력단계(S100)는 상기 금속 분석부(200)에서 미리 설정된 양식에 의해 금속 재질로 이루어진 시험체(10)에 대한 기본정보를 입력받게 된다.
상기 최적 주파수 선정단계(S200)는 상기 금속 분석부(200)에서, 상기 기본정보 입력단계(S100)에 의해 입력된 상기 기본정보를 이용하여 상기 시험체(10)에 인가하기 위한 하나 이상의 주파수를 선정하게 된다. 상세하게는, 상기 기본정보 입력단계(S100)는 상기 금속 분석부(200)의 주파수 선정부(210)에서, 상기 시험체(10)에 대한 기본정보를 입력받은 후, 상기 시험체(10)로 인가하는 하나 이상의 주파수를 선정하게 된다. 이를 위해, 상기 주파수 선정부(210)에서는, 상기 멀티 주파수(하나 이상의 주파수)를 선정하기 위하여, 사전에 시험체(10)에 자기 센서를 비접촉 방식으로 접근시킨 후 다양한 주파수에 대한 임피던스 값을 측정하되, 임피던스 값이 최대로 발생하는 하나 이상의 주파수를 선정하게 된다. 이 때, 선정한 하나 이상의 주파수를 측정한 상기 시험체(10)의 기본정보와 매칭시켜, 저장함으로써, 추후에, 상기 주파수 선정부(210)로 상기 시험체(10)의 기본정보가 입력될 경우, 이에 매칭되는 하나 이상의 주파수를 선정하게 된다. 여기서, 상기 주파수 선정부(210)는 상기 시험체(10)에 주파수를 10Hz에서 최대 주파수까지 변화시키며 상기 시험체(10)로 인가하면서, 임피던스를 측정하는 것이 바람직하다.
상기 임피던스 측정단계(S300)는 상기 금속 측정부(100)에서, 상기 시험체(10)로 상기 최적 주파수 선정단계(S200)에 의해 선정한 멀티 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하게 된다. 상세하게는, 상기 금속 측정부(100)의 전극(110)을 통해서, 입력받은 멀티 주파수, 즉, 다수의 주파수에 해당하는 전류를 인가하여 상기 시험체(10)로부터 반사되는 임피던스를 측정하게 된다. 이 때, 상기 시험체(10)로 다수의 주파수에 해당하는 전류를 동시에 인가하는 것이 아니라, 다수 번 각각의 주파수에 해당하는 전류를 인가하는 것이 바람직하며, 해당하는 전류를 각각 인가하여 반사되는 임피던스를 측정하는 것이 바람직하다.
상기 물성정보 분석단계(S400)는 상기 금속 분석부(200)에서, 상기 임피던스 측정단계(S300)에서 측정한 상기 임피던스를 이용하여 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석하게 된다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 기준 데이터베이스 생성단계(S500)를 더 수행하는 것이 바람직하다.
상기 기준 데이터베이스 생성단계(S500)는 상기 금속 측정부(100)에서 물성정보를 알고 있는 기준 시험체에 대한 임피던스를 측정하여, 상기 금속 분석부(200)에서 기준 임피던스 정보를 생성하여, 기준 데이터베이스 정보를 생성하게 된다. 이를 통해서, 상기 물성정보 분석단계(S400)는 상기 기준 데이터베이스 생성단계(S500)에 의해 생성한 상기 기준 임피던스 정보를 이용하여, 상기 임피던스 측정단계(S300)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석하게 된다.
상세하게는, 상기 기준 데이터베이스 생성단계(S500)는 상기 금속 측정부(100)에서 이미 경화도값과 경화 깊이 값을 알고 있는 기준 시험체에 대해서, 멀티 주파수를 인가하고 반사되는 임피던스를 측정하여 기준 데이터베이스화하여 상기 기준 임피던스 정보를 생성하는 것이 바람직하다. 이 때, 기준 시험체로는 정상품 뿐 아니라, 다양하게 존재할 수 있는 비정상품들(불량품들, 예를 들자면, 크랙 발생, 형상 상이, 열처리 상태 상이, 임피던스 상이 등등)에 대해서도 기준 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 물성정보 분석단계(S400)는 상기 기준 데이터베이스 생성단계(S500)에 의해 생성한 상기 기준 임피던스 정보를 이용하여, 상기 임피던스 측정단계(S300)에서 측정한 상기 임피던스의 시험체(10)가 해당하는 그룹을 판단할 수 있다.
특히, 단순히 그룹을 판단하여 정상인지 불량인지 만을 판단하는 것이 아니라, 상술한 바와 같이, 다수의 주파수, 즉 멀티 주파수를 통해서 단층 촬영 결과값을 통해서, 경화 깊이 값까지 판단할 수 있어, 불량 발생시 좀 더 신속하게 이에 대한 대응을 준비할 수 있는 장점이 있다. 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 정상품과 비정상품에 대한 각각의 주파수에 따른 상이한 임피던스 값을 측정하여 저장 및 관리하여, 추후에 상기 시험체(10)가 해당하는 그룹을 판단할 수 있다. 이를 위해, 상기 비교 분석부(220)는 상술한 바와 같이, 기준 시험체(정상품과 비정상품 모두)를 통해, 기준 임피던스 정보를 생성함에 있어서, 각각의 기준 시험체에 선정되어 있는 각각의 주파수를 인가하면서, 임피던스값을 측정하여, 이를 기준 임피던스로 생성하는 것이 바람직하다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 다른 금속 물성 측정 방법은, 측정값의 정확도를 좀 더 향상시키기 위하여, 상기 시험체(10)에 흐르는 자기장의 크기를 측정하여 실제로 인가한 주파수의 전류와 비교하여, 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 임피던스에 대한 오차를 보정할 수 있다. 또한, 상기 필터수단(130)을 통해서 측정된 상기 자기장의 세기로부터 노이즈를 제거하고, 상기 증폭수단(140)을 통해서 상기 자기장의 세기를 증폭시킨 후, 상기 금속 분석부(200)에서 상기 물성정보 분석단계(S400)를 수행하도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 외부 관리자의 요청에 따라, 상기 물성정보 분석단계(S400)에서 분석한 결과값을 출력하는 모니터링 단계(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템 및 탐상 방법은 금속 재질로 이루어진 테스트 부품(SP)에 대한 비파괴 검사를 수행함에 있어서, 자기 공명을 이용하여 부품을 타격하지 않은 상태에서도 부품의 크랙이나 열처리 불량, 부품의 분류 및 교정 검사 등을 수행할 수 있다.
특히, 금속 소재 성분에 따라 다양한 주파수가 이용될 수 있기 때문에, 이에 대한 최적 주파수 선정을 통해서 테스트 부품(SP)을 자기 공명 시켜, 탐상의 정확도를 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 사전에 정상품 뿐 아니라, 다양한 문제를 포함하고 있는 비정상품들을 이용하여 측정한 단층 촬영 정보 등을 기준값들로 두고, 측정값을 기준값들을 이용하여 분류시켜 결과값을 도출함으로써, 복잡한 제어 없이도 용이하게 테스트 부품(SP)이 갖고 있는 문제점을 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, 자기 공명 센서, 신호 처리기, 신호 분석기 및 탐상 결과를 표시하는 스크린을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
각 구성에 대해서 자세히 알아보자면, 상기 자기 공명 센서(1100)는 금속 재질로 이루어지는 테스트 부품(SP)에, 상기 신호 처리기(1200)로부터 입력받은 멀티 주파수, 즉, 다수의 주파수에 해당하는 전류를 인가하여 상기 테스트 부품(SP)에 자기 공명을 일으키고, 그 때의 임피던스 신호를 수신하여 테스트 부품(SP)의 상태를 탐상하기 위한 것이다.
도 7을 통해 자기 공명 센서(1100)의 세부 구성을 살펴보면, 본 발명의 자기 공명 센서(1100)는 하우징(1110), 다수의 주파수의 자기 공명을 발생시키는 자기 공명부(1120), 테스트 부품(SP)을 수용하도록 공간을 형성하는 수용부(1130) 및 신호 입출력 단자(1140)를 포함하여 구성된다.
즉, 수용부(1130) 내에 테스트 부품(SP)을 삽입하고, 신호 입출력 단자(1140)를 통해 자기 공명을 발생시키는 신호를 입력하면, 하우징(1110) 내의 자기 공명부(1120)에서 자기 공명이 발생되며, 이 때 발생하는 신호의 임피던스를 분석하여 기준값과 비교함으로써, 테스트 부품(SP)에 크랙이 발생했는지의 여부 등을 판단하게 된다.
상기 신호 처리기(1200)는 상기 자기 공명 센서(1100)에서 자기 공명이 구현되도록 신호를 발생하고, 상기 테스트 부품(SP)의 임피던스를 측정할 수 있도록 형성되고, 상기 신호 분석기(1300)를 이용하여 상기 테스트 부품(SP)의 물성정보를 분석하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 측정된 테스트 부품(SP)의 임피던스를 분석하여 크랙 발생 여부, 열처리 불량 등을 판단하게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 물성 측정 시스템은 상기 신호 처리기(1200)를 통해서 상기 자기 공명 센서(1100)에서 상기 테스트 부품(SP)에 인가할 멀티 주파수를 선정하며, 각각의 주파수에 해당하는 자기장을 상기 테스트 부품(SP)에 인가함으로써 각각의 주파수마다 상기 테스트 부품(SP)에 적절한 자기 공명을 발생시키고, 상기 테스트 부품(SP)으로부터 반사되는 자기장 신호를 이용하여 상기 테스트 부품(SP)의 불량 여부를 매우 높은 정확도로 판단할 수 있다.
이를 위해, 상기 신호 분석기(1300)는 테스트 부품(SP)의 기본정보를 입력받는 주파수 선정부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 주파수 선정부에서 상기 테스트 부품(SP)의 기본정보를 입력받아 상기 자기 공명 센서(1100)에 인가하는 하나 이상의 주파수를 선정하게 된다. 이에 따라, 상기 자기 공명 센서(1100)는 주파수 선정부에서 선정한 멀티 주파수(하나 이상의 주파수)를 이용하여 테스트 부품(SP)에 자기 공명을 발생시키게 된다.
상세하게는, 상기 주파수 선정부에서는, 상기 멀티 주파수(하나 이상의 주파수)를 선정하기 위하여, 사전에 테스트 부품(SP)에 자기 공명을 발생시킨 후 다양한 주파수에 대한 임피던스 값을 측정하게 되는 것이다. 예를 들어, 상기 주파수 선정부는 상기 자기 공명 센서(1100)에 10Hz에서 최대 주파수까지 변화시키며 상기 테스트 부품(SP)에 자기장을 인가하면서, 임피던스를 측정하는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 따른 자기 공명 탐상 원리를 나타낸 개념도로서, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 탐상 원리를 좀 더 자세히 설명하도록 한다. 자기공명이란 자기장이 전자기파와 공명하는 현상을 말하는 것으로, 물체의 고유진동수에 맞춰 진동시킬 때 진폭이 커지는 공명 현상이 자기장에서 발생하는 것을 의미한다. 좀 더 자세히 설명하면, 수소의 원자핵은 무질서한 회전운동 상태를 갖는데, 자기장에 놓이게 되면 자기장 방향을 중심으로 세차운동이 일어나게 된다. 이 때 세차운동 상태의 원자핵에 전자기파를 쏘이면 세차운동과 공명하는 주파수만 다시 방출되며 방출되는 전자기파를 안테나로 모아 컴퓨터로 재구성한 영상이 바로 MRI이고, 이 때 자기장의 세기를 높이면 보다 선명한 영상을 얻을 수 있다.
본 발명의 자기 공명을 이용하여 결함을 탐상하는 방법은 다수의 저주파 와전류를 이용하여 다채널 주파수에 의한 상호간섭 유도 기술을 적용하여 임피던스의 변화를 측정하여 테스트 부품의 이상 여부를 기준값과 비교하여 판단하게 되는 것이다.
본 발명의 신호 분석기(1300)는 미리 저장되어 있는 기준 임피던스 정보들을 이용하여, 상기 자기 공명 센서(1100)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여, 상기 테스트 부품(SP)의 물성정보를 분석할 수 있다.
상세하게는, 상기 신호 분석기(1300)는 정상 및 불량 테스트 부품(SP)에 대해서, 멀티 주파수를 인가하고 반사되는 임피던스를 측정하여 기준 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 것이 바람직하다. 즉, 기준 테스트 부품(SP)으로는 정상품 뿐 아니라, 다양하게 존재할 수 있는 비정상품들(불량품들, 예를 들자면, 크랙 발생, 형상 상이, 열처리 상태 상이, 임피던스 상이 등등)에 대해서도 기준 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 것이 바람직하다.
이를 통해서, 상기 자기 공명 센서(1100)에서 측정한 상기 테스트 부품(SP)의 임피던스를 상기 기준 데이터베이스 정보들과 비교하여, 상기 테스트 부품(SP)이 해당하는 그룹을 판단할 수 있다. 특히, 단순히 그룹을 판단하여 정상인지 불량인지 만을 판단하는 것이 아니라, 상술한 바와 같이, 다수의 주파수, 즉 멀티 주파수를 통해서 단층 촬영 결과값을 통해서, 크랙의 발생 깊이 값까지 판단할 수 있어, 불량 발생시 좀 더 신속하게 이에 대한 대응을 준비할 수 있는 장점이 있다.
상세하게는, 상기 신호 분석기(1300)는 정상품과 비정상품에 대한 각각의 주파수에 따른 상이한 임피던스 값을 측정하여 저장 및 관리하여, 추후에 상기 테스트 부품(SP)이 해당하는 그룹을 판단할 수 있다. 이를 위해, 상기 신호 분석기(1300)는 상술한 바와 같이, 기준 테스트 부품(SP)(정상품과 비정상품 모두)을 통해, 기준 임피던스 정보를 생성함에 있어서, 각각의 기준 테스트 부품(SP)에 선정되어 있는 각각의 주파수를 인가하면서, 임피던스 값을 측정하여, 이를 기준 임피던스로 생성하는 것이 바람직하다.
도 9는 다채널 주파수에 의한 상호간섭 유도 기술을 설명하기 위한 개념도로서, 도 9를 참조하면, 일례로 8개의 주파수를 이용하여 와전류를 형성하게 되면 테스트 부품의 표면에서 내측까지 다양한 깊이에서의 자기 공명을 발생시킬 수 있고, 이를 통해 테스 부품의 표면 뿐 아니라 내부의 크랙까지도 정확하게 탐상할 수 있게 되는 것이다.
도 10 및 11은 본 발명의 금속 물성 측정 시스템에 따른 양품과 불량품의 테스트 결과를 나타낸 도면으로서, 도 10에서와 같이 일례로 소결 부품인 테스트 부품(SP)을 대상으로 8개의 주파수를 이용하여 자기 공명을 발생시키고 각 임피던스의 변화값을 측정했을 때, 임피던스의 변화값이 정상 범위 안에 위치한 경우에는 스크린(1310)에 “OK”의 탐상 결과를 표시한다. 반면, 도 11에서와 같이 테스트 부품(SP)에 일부 크랙이 형성된 경우에는 주파수별 임피던스의 변화값이 측정 주파수대에서 측정 범위를 벗어나게 되면, 이를 종합적으로 판단하여 불량품인 경우에는 “NG”를 표시하게 된다.
도 12는 본 발명의 금속 물성 측정 시스템의 신호 분석기의 스크린을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 신호 분석기를 통해 다주파수 신호 발생을 위한 주파수 세팅을 하거나, 임피던스의 변화 모니터링, 열처리 두께 등 깊이에 따른 정보를 모니터링 하거나, 깊이에 대한 교정 등을 수행할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 금속 물성 측정 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 도 13을 참조하면 본 발명의 금속 물성 측정 방법은 다주파수 상호간섭 및 자기 공명을 위한 N개의 주파수를 선택하는 단계(P100), 각 주파수별 임피던스 변화의 허용값을 설정하는 단계(P200), 양품과 불량품, 또는 다양한 특성을 조사하기 위한 목업 샘플에 대해 검증 시험을 수행하는 단계(P300), 각 주파수별 임피던스 변화의 허용값이 판단을 위한 적절한 기준을 제시하는지를 판단하는 단계(P400), 금속 물성 측정 시스템을 통해 대상 부품을 테스트 하는 단계(P500) 및 대상 부품에 대해 양품/불량품 여부를 판단하는 단계(P600)를 포함하여 구성되고, 이 때 양품/불량품 여부를 판단하기 위한 허용값이 적절하지 않은 경우에는 주파수별 허용값 설정 단계(P200)로 돌아가 허용값을 조정하게 된다.
한편, 도 14는 본 발명에 따른 금속 물성 측정 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도로서, 앞서 설명한 탐상 방법과는 달리 인공지능 알고리즘을 이용하여 불량을 판정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 신호 처리기 및 신호 분석기를 통해 8~10개의 자기 공명 주파수를 선정하고, 소프트웨어 증폭, 하드웨어 증폭, Offset, 및 Gate 값 등을 세팅하여, 자기 공명 탐상에 적절한 신호를 설정하여 생성하고, 임피던스 변화값 분석을 통해 양품과 불량품을 판별하는 기준 값을 트레이닝하게 되는 것이다.
예를 들어 2~10개의 정상 부품 정보와 2~10개의 불량 부품 정보를 입력하고, 자기공명 주파수, 소프트웨어 증폭, 하드웨어 증폭, Offset, 및 Gate 값 등을 다양하게 변화시켜 임피던스 변화값에 대한 빅데이터를 구축하면, 별도의 허용값 조절 단계를 거치지 않고도, 해당 부품에 대해 양품과 불량품을 판정할 수 있게 되는 것이다. 즉, AI 트레이닝 및 구축 단계(P400’)를 통해, 각 주파수별 임피던스 변화의 허용값이 판단을 위한 적절한 기준을 제시하는지를 판단하는 단계(P400)를 대체할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 금속 물성 측정 시스템 및 탐상 방법을 이용하면, 모든 종류의 금속 제품에 대해 일정 기준으로 분류하는 것이 가능하고, 열처리 공정을 거친 부품의 표면 경도 측정 및 녹 발생 여부 탐지가 가능하고, 부품 내외부의 미세 크랙 감지가 가능하며, 체적 내에서의 미세 크랙 탐지, 표면 조건 탐지가 가능하다. 또한, 배터리 또는 기타 제품의 용접 불량 여부를 탐지하거나, 볼트 등 체결구의 크랙 검사 및 분류가 가능하다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
[부호의 설명]
10 : 시험체
100 : 금속 측정부
110 : 전극 120 : 자기센서 수단
130 : 필터수단 140 : 증폭수단
200 : 금속 분석부
210 : 주파수 선정부 220 : 비교 분석부
1000 : 금속 물성 측정 시스템
1100 : 자기 공명 센서
1110 : 하우징 1120 : 자기 공명부
1130 : 수용부 1140 : 입출력 단자
1200 : 신호 처리기
1300 : 신호 분석기
1310 : 스크린
SP : 테스트 부품(SP)
본 발명은 금속 물성 측정에 관한 것이므로, 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (15)

  1. 금속 재질로 이루어지는 시험체(10)에, 입력받은 멀티 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하는 전극(110)을 포함하는 금속 측정부(100); 및
    상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 임피던스를 이용하여 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석하는 금속 분석부(200);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 분석부(200)는
    기설정된 양식에 따라, 상기 시험체(10)의 기본정보를 입력받아, 상기 금속 측정부(100)에서 인가하는 하나 이상의 주파수를 선정하는 주파수 선정부(210);
    를 더 포함하여 구성되며,
    상기 주파수 선정부(210)에서 선정한 멀티 주파수를 상기 금속 측정부(100)로 입력하는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 분석부(200)는
    기저장되어 있는 기준 임피던스 정보들을 이용하여, 상기 금속 측정부(100)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여, 상기 시험체(10)의 물성정보를 분석하는 비교 분석부(220);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 금속 측정부(100)는
    상기 시험체(10)에 흐르는 자기장을 측정하는 자기센서 수단(120);
    을 더 포함하여 구성되며,
    상기 금속 분석부(200)는
    상기 자기센서 수단(120)에서 측정한 상기 자기장 정보를 이용하여 상기 임피던스에 대한 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 금속 측정부(100)는
    상기 자기센서 수단(120)과 연결되어, 상기 자기센서 수단(120)에 의해 측정된 상기 자기장의 세기로부터 노이즈를 제거하는 필터수단(130); 및
    상기 필터수단(130)로부터 출력되는 자기장의 세기를 증폭시켜 상기 금속 분석부(200)로 전달하는 증폭수단(140);
    을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 금속 물성 측정 시스템은
    모니터링 수단을 포함하여 구성되어, 상기 금속 분석부(200)에서 분석한 상기 시험체(10)의 물성정보를 보여주는 출력부(300);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  7. 금속 분석부에서, 기설정된 양식에 의해 금속 재질로 이루어진 시험체에 대한 기본정보를 입력받는 기본정보 입력단계(S100);
    금속 분석부에서, 상기 기본정보 입력단계(S100)에 의해 입력된 상기 기본정보를 이용하여 상기 시험체에 인가하기 위한 하나 이상의 주파수를 선정하는 최적 주파수 선정단계(S200);
    금속 측정부에서, 상기 시험체로 상기 최적 주파수 선정단계(S200)에 의해 선정한 멀티 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하는 임피던스 측정단계(S300); 및
    금속 분석부에서, 상기 임피던스 측정단계(S300)에서 측정한 상기 임피던스를 이용하여 상기 시험체의 물성정보를 분석하는 물성정보 분석단계(S400);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 금속 물성 측정 방법은
    금속 측정부에서, 물성정보를 알고 있는 기준 시험체에 대한 임피던스를 측정하여, 금속 분석부에서, 기준 임피던스 정보를 생성하는 기준 데이터베이스 생성단계(S500);
    를 더 포함하여 구성되며,
    상기 물성정보 분석단계(S400)는
    상기 기준 데이터베이스 생성단계(S500)에 의해 생성한 상기 기준 임피던스 정보를 이용하여, 상기 임피던스 측정단계(S300)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여 상기 시험체의 물성정보를 분석하는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 측정부(100)는, 금속 재질로 이루어지는 테스트 부품(SP)에, 입력받은 멀티 주파수의 전류를 인가하여 자기 공명을 발생시키고, 임피던스를 측정하는 자기 공명 센서(1100)이고,
    상기 금속 분석부(200)는, 상기 자기 공명 센서(1100)에 자기 공명을 위한 신호를 송신하고, 임피던스 측정값을 수신하는 신호 처리기(1200)와 상기 신호 처리기(1200)를 통해 수신한 임피던스를 이용하여 상기 테스트 부품(SP)의 물성정보를 분석하는 신호 분석기(1300)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 자기 공명 센서(1100)는,
    하우징(1110), 다수의 주파수의 자기 공명을 발생시키는 자기 공명부(1120),
    테스트 부품(SP)을 수용하도록 공간을 형성하는 수용부(1130), 및
    신호 입출력 단자(1140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 신호 분석기(1300)는
    기저장되어 있는 기준 임피던스 정보들을 이용하여, 상기 자기 공명 센서(1100)에서 측정한 상기 임피던스를 비교하여, 상기 테스트 부품(SP)의 물성정보를 분석하는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 신호 분석기(1300)는 테스트 부품(SP)의 기본정보를 입력받는 주파수 선정부를 포함하고,
    주파수 선정부에서 상기 테스트 부품(SP)의 기본정보를 입력받아 상기 자기 공명 센서(1100)에 인가하는 하나 이상의 주파수를 선정하는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 신호 분석기(1300)는,
    자기 공명 주파수를 선정하고, 소프트웨어 증폭, 하드웨어 증폭, Offset, 및 Gate 값 중 적어도 어느 하나 이상을 세팅하여, 자기 공명 탐상에 적절한 신호를 설정하여 생성하고,
    임피던스 변화값 분석을 통해 양품과 불량품을 판별하는 기준 값을 트레이닝하는 인공지능부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 금속 물성 측정 시스템.
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 금속 물성 측정 시스템을 이용한 금속 물성 측정 방법에 관한 것으로,
    다주파수 상호간섭 및 자기 공명을 위한 N개의 주파수를 선택하는 단계(P100),
    각 주파수별 임피던스 변화의 허용값을 설정하는 단계(P200),
    양품과 불량품, 또는 부품의 특성을 조사하기 위한 목업 샘플에 대해 검증 시험을 수행하는 단계(P300),
    각 주파수별 임피던스 변화의 허용값이 판단을 위한 기준을 제시하는지를 판단하는 단계(P400),
    상기 금속 물성 측정 시스템을 통해 대상 부품을 테스트 하는 단계(P500) 및
    대상 부품에 대해 양품/불량품 여부를 판단하는 단계(P600)를 포함하는, 금속 물성 측정 방법.
  15. 제13항의 금속 물성 측정 시스템을 이용한 금속 물성 측정 방법에 관한 것으로,
    다주파수 상호간섭 및 자기 공명을 위한 N개의 주파수를 선택하는 단계(P100),
    각 주파수별 임피던스 변화의 허용값을 설정하는 단계(P200),
    양품과 불량품, 또는 부품의 특성을 조사하기 위한 목업 샘플에 대해 검증 시험을 수행하는 단계(P300),
    자기 공명 주파수를 선정하고, 소프트웨어 증폭, 하드웨어 증폭, Offset, 및 Gate 값 중 적어도 어느 하나 이상을 세팅하여, 자기 공명 탐상에 적절한 신호를 설정하여 생성하고, 임피던스 변화값 분석을 통해 양품과 불량품을 판별하는 기준 값을 트레이닝하는 AI 트레이닝 및 구축 단계(P400’),
    상기 금속 물성 측정 시스템을 통해 대상 부품을 테스트 하는 단계(P500) 및
    대상 부품에 대해 양품/불량품 여부를 판단하는 단계(P600)를 포함하는, 금속 물성 측정 방법.
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