WO2023027227A1 - X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템, 검사 시스템의 x선 출력 제어 방법 및 결함의 깊이를 산출하는 방법 - Google Patents

X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템, 검사 시스템의 x선 출력 제어 방법 및 결함의 깊이를 산출하는 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a system for inspecting defects in structures using X-rays, and more particularly, to a system for inspecting defects in large structures that are difficult for an inspector to manually inspect, for example, in wind turbine blades using X-rays. .
  • the present invention relates to a method for controlling an X-ray output of an inspection system and a method for calculating the depth of a defect.
  • a blade for wind power generation is a gigantic structure with a shaft height of about 100 meters on the sea or land, and a blade length comparable to that. Since the blade rotates at high speed, there is always a possibility that a defect may occur during operation after installation due to fatigue accumulation. However, due to its huge size, there were many limitations in defect inspection.
  • Korean Patent Publication No. 10-2016-0067688 discloses a technology for inspecting defects in blades for wind power generators. This method is only a technology for inspecting defects after fabrication of blades and prior to installation. It is not possible to inspect defects that occur.
  • wind turbine blades are described as an example of a structure for convenience of description, but the present invention is not limited to such applications and can be applied to any type of large structure.
  • An object of the present invention is to provide a system capable of inspecting a defect in a structure with an X-ray device moved by a moving device, a method for controlling an X-ray output of the inspection system, and a method for calculating the depth of a defect.
  • a structure defect inspection system includes: an X-ray generating device that moves to radiate X-rays to a structure by means of a first moving device; an X-ray detector moved by a second moving device to detect X-rays generated by the X-ray generator and transmitted through the structure; and a control unit controlling and driving the first mobile device and the second mobile device.
  • a structural defect inspection system includes an inspection record receiving device for receiving information detected by an X-ray detector;
  • a determining device may further include determining whether or not there is a defect in the structure.
  • a plurality of X-ray generators may be provided.
  • the first moving device may move the X-ray generating device along the structure in an L-shaped path.
  • the first moving device and the second moving device may be at least one of a drone, a rail, a robot, and a jigsaw.
  • the structure may be a wind turbine blade.
  • An X-ray generator of a structural defect inspection system includes an X-ray tube for irradiating X-rays; a high voltage generator for applying a high voltage to the X-ray tube to generate X-rays; a first shielding member for shielding the X-ray tube except for a portion irradiating X-rays; A second shielding member may be included to shield a portion of the high voltage generator overlapping the X-ray tube.
  • a method for detecting a defect in a structure by an electronic computing device using a structure inspection system includes a first step of transmitting a control command for a control unit to move a first moving device to a predetermined position to a first moving device. and; The control unit transmits a control command to the second moving device to move the second moving device to a position where the X-ray detector can detect X-rays transmitted by the X-ray generator irradiating the structure at the location.
  • step a third step of transmitting, by a controller, a control command for the X-ray generator to radiate X-rays to the structure at the location to the X-ray generator; a fourth step of receiving an X-ray image from an X-ray detector by an examination record receiving device; A fifth step of determining, by the determination device, a defect of the structure based on the received X-ray image.
  • a method for controlling an X-ray output of a structure defect inspection system includes a first step of dividing the structure into a plurality of sections according to the thickness of the structure by a controller; a second step of receiving the location of the X-ray generating device by the control unit; and a third step of controlling the output of the X-ray generator differentially with respect to a section to which the location of the X-ray generator belongs, by the controller.
  • the structure is a blade for wind power generation, and the first step is to divide the blade into a plurality of sections according to the distance from the hub, and the third step is to gradually reduce the X-ray output as the section moves away from the hub.
  • Another embodiment of the X-ray output control method includes the first step of receiving the position of the X-ray generating device by the control unit; A second step of controlling the tube voltage and tube current of the X-ray generator so that the control unit continuously decreases the output of the X-ray generator as the distance from the hub of the blade increases.
  • the X-ray output control method may further include a fourth step of controlling, by the controller, the first moving device so that the X-ray generating device moves along the blade in a "d"-shaped path.
  • a method for calculating the depth of a defect detected by a structure defect system includes a first step of transmitting, by a controller, a control command to move the first moving device to a predetermined position to the first moving device; a second step of driving, by a control unit, a second moving device to a position where an X-ray detector can detect X-rays emitted from the position by the X-ray generator and penetrating the structure; a third step of transmitting, by a control unit, a control command to the X-ray generating device so that the X-ray generating device radiates X-rays to the structure at the location; a fourth step of receiving an X-ray image from an X-ray detector by an examination record receiving device; a fifth step of determining, by a determining device, defects of a structure based on the received X-ray image; If it is determined that there is a defect in step 5, the controller issues a control command for moving the first moving device so that the controller issues a control
  • a sixth step of transmitting to the first mobile device a seventh step of transmitting, by a control unit, a control command to an X-ray generator to photograph the defect at a first position;
  • the control unit gives a control command for moving the first moving device so that the X-ray generator can photograph the defect at a second position opposite to the first position based on the defect photographing position and substantially the same height as the defect photographing position.
  • an eighth step of transmitting to the first mobile device a ninth step of transmitting, by a control unit, a control command to an X-ray generator to photograph the defect at a second position;
  • Defect determination unit determines the depth of the defect (A is the movement distance of the X-ray focus between the first position and the second position; B is the movement distance of the defect image on the X-ray detector; C is the distance between the X-ray focal length and the X-ray detector; D is the X-ray detector and A tenth step of calculating the distance D) between defects is included.
  • the steps of the method according to the present invention may be executed by a computer program recorded on a computer readable recording medium.
  • defects of large structures such as blades for wind power generation can be detected with an X-ray device, and the depth of the detected defects can be calculated.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a structure inspection system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an X-ray generator of a structure inspection system according to the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of an X-ray detector of a structure inspection system according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart of a structure inspection method according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing sections on blades to explain changes in X-ray output according to sections in the structure inspection system of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a preferred movement path of the X-ray generator of the structure inspection system according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a method of calculating the depth of a defect by the structure inspection system according to the present invention.
  • the method of controlling an X-ray device, the method of determining a defect, and the like can be executed by an electronic arithmetic device such as a computer, tablet PC, mobile phone, portable arithmetic device, or stationary arithmetic device.
  • an electronic arithmetic device such as a computer, tablet PC, mobile phone, portable arithmetic device, or stationary arithmetic device.
  • the processor may be installed in a computer, tablet PC, mobile device, portable computing device, or the like.
  • a memory configured to store computer program instructions may be installed in such a device and may be specially programmed to cause a processor to execute the program instructions stored therein to execute one or more processes as described herein.
  • control logic may be implemented as a non-volatile computer readable medium including program instructions executable by a processor, a controller/control unit, or the like.
  • Examples of computer readable media include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, flash drive, smart card, optical data storage device, and the like.
  • the computer readable recording medium may be distributed to computers connected through a network, and the computer readable medium may be stored and executed in a distributed manner, for example, by a remote server or a controller area network (CAN).
  • CAN controller area network
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a structure inspection system according to the present invention.
  • the structure to be inspected is a blade for wind power generation is described as an example, but the structure to be inspected is not limited to the blade for wind power generation.
  • the structure to be inspected (1) includes a base (2) disposed on the sea level or the ground (400), a tower (3) supported by the base (2), a hub (5) that is the center of a blade rotation axis, and a hub (5). It includes a blade 10 extending in a radial direction from.
  • a structure inspection system includes an X-ray generating device 100 that is supported by a first moving device 20 and moves to irradiate a structure 1 with X-rays, and an X-ray generating device 100 is generated and the X-ray detector 200 supported and moved by the second moving device 30 to detect the X-ray transmitted through the structure 1, more specifically, the blade 10, and the X-ray detector 200 It includes an integrated system 300 that receives the detected information and determines whether or not there is a defect.
  • the basic specifications of the X-ray generating device 100 conform to the specifications of a medical X-ray device rather than a general industrial X-ray device.
  • the industrial X-ray device uses low power, but since it is a device for penetrating a thick object and inspecting for a long time, it is relatively bulky and heavy, so it is inappropriate to move it with a mobile device as in the present invention.
  • medical X-ray devices generate high tube currents because they are intended for imaging living tissue, and the volume of the high voltage generator is relatively small compared to acid X-ray devices, and is advantageous in light weight.
  • the first moving device 20 and the second moving device 30 may be drones, or a rail system that is a stationary moving device in which the X-ray generator 100 and the X-ray detector 200 are supported and movable. It could be Jimmy Jib. Alternatively, it may be a robot that supports the X-ray generator 100 and the X-ray detector 200 and moves along the surface of the blade 10, and the type is not limited. A plurality of the first mobile device 20, the second mobile device 30, the X-ray generator 100, and the X-ray detector 200 may be provided.
  • the integrated system 300 includes a communication unit 310, a control unit 320, an inspection record storage and image display unit 330, and a defect determination unit 340.
  • the components of the integrated system 300 are functionally separated for convenience of description, in reality, they may be configured as software on a single hardware or configured as a separate cloud system, and each component is physically separated. It may be, or it may be physically united.
  • components of the integrated system 300 shown in FIG. 1 may be further subdivided according to functions.
  • the controller 320 may be subdivided into a mobile device controller and an X-ray generator controller.
  • the communication unit 310 performs data communication with the first mobile device 20 , the second mobile device 30 , the X-ray generator 100 and the detector 200 .
  • Data communication is preferably wireless communication, but wired communication is also possible.
  • the controller 320 performs a function of controlling operations of the first mobile device 20 , the second mobile device 30 , the X-ray generating device 100 , and the detector 200 .
  • the inspection record storage and image display unit 330 stores information received by the communication unit 310 from the X-ray detector 200 and displays a captured image.
  • the defect determination unit 340 performs a function of determining a defect of a structure based on a photographed image. Structural defect identification based on images can be performed through artificial intelligence learning.
  • the X-ray generator 100 includes a high voltage generator 120 including an X-ray tube 110, a control unit 130, a position sensor 140, a distance sensor 150, a communication unit 160, and , including the power supply unit 170.
  • the X-ray tube 110 is a component that generates X-rays by the high voltage generated by the high-voltage generator 120 and radiates the X-rays to the outside.
  • the X-ray tube 110 may be shielded with a shielding member 115, for example, lead, except for a portion to which X-rays are irradiated.
  • the high voltage generating unit 120 may be shielded with the shielding member 125 only around the X-ray tube 110 is disposed.
  • the entire high voltage generator with a relatively large size is shielded with a shielding member, but in the X-ray generator according to the present invention, the relatively small X-ray tube 110 is covered with a shielding member 115. Since only the periphery of the X-ray tube 110 is shielded with the shielding member 125 in the high voltage generator 120, the weight is significantly reduced compared to the prior art X-ray generator, thereby providing an effect of easy movement by a moving device. do.
  • the controller 130 receives a control command from the controller 320 of the integrated system 300 and controls the tube voltage, tube current, and irradiation time of the X-ray generator 100 according to the command.
  • the position sensor 140 is a sensor that detects the position of the X-ray generator 100.
  • the position sensor 140 may be provided in the first moving device 20 instead of the X-ray generating device 100 . In this case, the position of the X-ray generator 100 can be calculated based on the position detected by the position sensor 140 .
  • the distance sensor 150 is a sensor that detects the distance between the blade 10 and the X-ray generator 100.
  • a known distance sensor such as an ultrasonic sensor or an infrared sensor may be used.
  • the distance between the blade 10 and the X-ray generator 100 is preferably 50 cm to 1.5 m, and may be differently adjusted depending on the structure (thickness or size, etc.) of the structure.
  • the first moving device 20 may be controlled so that X-rays irradiated by the X-ray generator 100 maintain a predetermined distance from the blade 10 and pass through the blade 10 for a predetermined period of time.
  • the distance sensor 150 may be integrated with the position sensor 140 .
  • the communication unit 160 receives a command from the control unit 320 and transfers it to the control unit 130 .
  • the power supply unit 170 may use a DC-type power source, and in this case, since additional components for voltage stabilization such as an EMI filter and a smoothing circuit may be omitted, the X-ray generator may be made smaller and lighter.
  • the X-ray detector 200 includes a detection unit 210, a control unit 220, a communication unit 230, a power supply unit 240, a position sensor 250, and a distance sensor 260.
  • the detection unit 210 detects X-rays transmitted by the X-ray generator 100 irradiating the blade 10 .
  • the control unit 220 receives commands from the control unit 320 of the integrated system 300 and controls the operation of the X-ray detector 200.
  • the communication unit 230 performs data communication with the integration system 300 and transmits the X-ray imaging image detected by the detection unit 210 to the integration system 300 .
  • DC type power can also be used for the power supply unit 240 of the X-ray detector 200, and in this case, since auxiliary components for voltage stabilization such as an EMI filter and a smoothing circuit can be omitted, miniaturization and lightweighting is possible.
  • auxiliary components for voltage stabilization such as an EMI filter and a smoothing circuit can be omitted, miniaturization and lightweighting is possible.
  • the position sensor 250 is a sensor that detects the position of the X-ray detector 200 .
  • the position sensor 250 may be provided in the second moving device 30 instead of the X-ray detector 200 .
  • the position of the X-ray detector 200 can be calculated from the position detected by the position sensor 250 .
  • the distance sensor 260 is a sensor that detects the distance between the blade 10 and the X-ray detector 200.
  • a known distance sensor such as an ultrasonic sensor or an infrared sensor may be used.
  • the distance between the blade 10 and the X-ray detector 200 is preferably 10 cm to 1.5 m, and this distance can be adjusted differently depending on the structure (thickness, size, etc.) of the structure.
  • the second mobile device 30 may operate to maintain the distance according to the command of the control unit 320 of the integrated system.
  • the distance sensor 260 may be integrated with the position sensor 250 .
  • a structure defect inspection method according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 .
  • step 400 the controller 320 moves the first mobile device 20 to a predetermined position.
  • the control unit presets a virtual coordinate system (eg, a checkerboard-shaped virtual coordinate system including the structure) including the structure to be inspected, for example, the blade 10, and places the X-ray generator 100 on the part of the structure to be photographed. ) moves the first moving device 20 to a position where X-rays can be projected.
  • a virtual coordinate system eg, a checkerboard-shaped virtual coordinate system including the structure
  • Step 405 the second moving device 30 is driven to a position where the X-ray detector 200 can detect the X-rays transmitted through the structure 10 by the X-ray generator 100 at the corresponding position.
  • the control unit 320 issues an X-ray irradiation command to the X-ray generator 100 through the communication unit 310 so that the X-ray generator 100 projects X-rays onto the structure 10.
  • Step 410 Regarding control variables such as tube voltage and tube current required for projecting rays, the controller 320 may directly transmit them to the X-ray generator 100, or the controller 130 included in the X-ray generator 100 It can also be controlled to project X-rays with preset tube voltage and tube current values for the position of .
  • the X-ray detector 200 transmits the detected X-ray image to the integrated system 300 (step 415), and the integrated system 300 stores the received X-ray image in the inspection record storage and image display unit 330. and display. (Step 420)
  • step 425 it is determined whether all necessary images have been obtained, and if not, the process returns to step 400 to drive the first mobile device 20 to the next predetermined position and repeat the above process.
  • the predetermined next position is a position set to obtain an X-ray image necessary for defect detection in cooperation with the X-ray image obtained in the previous position. For example, when the size of the X-ray detector 200 is 43 cm ⁇ 43 cm, in order to obtain an X-ray image of a unit area of 1 m ⁇ 1 m, it is necessary to take an average of three shots while changing the position.
  • the X-ray image required for defect detection may be an image of the entire structure 10 or an image of a predetermined section, and the range is not limited.
  • defects of the structure 10 are determined based on the X-ray images (step 430). Structural defect determination can be performed through artificial intelligence learning.
  • the blade 10 for wind power generation it is possible to determine the defect of the blade by checking the application rate of the epoxy used as an adhesive for fixing the structure inside the blade, for example, a spar cap, etc., the blade (10 ), the epoxy application rate can be displayed as a contrast ratio (sharpness) according to the gray scale in the image.
  • An artificial intelligence learning model can be created by performing artificial intelligence learning by digitizing gray scale values, setting the range of gray scale values according to defect types, and recording/managing a lot of verification data.
  • a gray scale value is derived through image analysis of an X-ray image of the structure 10, and the value is input to the artificial intelligence learning model to determine whether or not there is a defect.
  • defects other than the epoxy coating rate such as cracks
  • an artificial intelligence learning model can be created and used for defect determination.
  • the output can be controlled by dividing the blade 10 into sections according to the length and controlling the tube voltage and tube current differently for each section.
  • the first section from the hub 5 to the first height L1, the second section from the first height L1 to the second height L2, and the second height It is divided into a third section from L2 to the third height L3 and a fourth section from the third height L3 to the end, and the tube voltage and tube current can be differently controlled for each section.
  • the section shown in FIG. 5 is four sections, the number of sections and the height bordering each section may be set differently as needed.
  • the first height L1 may be 20% of the total length
  • the second height L2 may be 40% of the total length
  • the third height L3 may be 70% of the total length.
  • tube voltage and tube current are controlled to produce an output of about 90% of the maximum X-ray output of the X-ray generator 100;
  • the tube voltage and tube current are controlled to produce an output of about 70% of the maximum X-ray output;
  • the tube voltage and tube current are controlled to produce an output of about 40% of the maximum X-ray output;
  • the tube voltage and tube current may be controlled to produce an output of about 20% of the maximum X-ray output. Since the thickness of the blade 10 is the thickest at the hub 5 side and becomes thinner toward the end, the tube voltage and tube current can be controlled so that the output of X-rays decreases as the distance from the hub 5 increases. It is not. Instead of dividing the sections and controlling the tube voltage and tube current for each section, the tube voltage and tube current may be controlled to continuously decrease toward the end of the blade 10.
  • the first moving device 20 and the second moving device 30 move in a “d”-shaped path along the longitudinal direction of the blade 10 while moving the X-ray generator 100 and the X-ray generator 100
  • the line detector 200 may be moved.
  • the starting point of the “d”-shaped path may be a point close to the hub 5 or a point farthest from the hub 5 depending on the position of the blade.
  • the power supply units 170 and 240 mounted on the X-ray generator 100 and the X-ray detector 200 are lithium ion batteries or polymer batteries, they are rapidly discharged depending on usage from a fully charged state to about 80%, and about 80% to about 20% is a more gradual discharge curve. Since power consumption increases as the distance of data communication increases, it is important that the initial transmission/reception distance be short in order to minimize the initial rapid discharge period.
  • the starting point of the “d”-shaped path can be set to a point close to the hub 5, and In the opposite direction of 6, that is, when the blade 10 faces the rear side, the initial transmission/reception distance can be minimized by setting the starting point of the “d”-shaped path to a point far from the hub 5.
  • the setting position of this starting point may be set differently according to the location of the integration system 300 .
  • the X-ray generator 100 or the X-ray detector 200 (the first moving device 20, the second moving device 30, the X-ray generating device 100 or the X-ray There is a case where the detector 200 departs from the shooting path and returns to a predetermined position for battery replacement or equipment maintenance. In that case, in returning to the last shooting position after battery replacement or maintenance is completed, "D “The path is advantageous. In addition, the “d”-shaped path is advantageous in terms of preventing overlapping captured images and collecting and combining captured images.
  • the positions of the X-ray generator 100 and the X-ray detector 200 according to the present invention can be identified by setting a checkerboard-shaped virtual coordinate system including the structure 10 and identifying each node of the coordinate system.
  • a checkerboard-shaped virtual coordinate system including the structure 10 and identifying each node of the coordinate system.
  • other coordinate systems may be used within a range that does not deviate from the technical spirit of the present invention.
  • 7 is a plan view of the blade 10 viewed from the longitudinal direction.
  • X-rays projected on the blade 10 by the X-ray generator 100 at the second position P2 are detected by the X-ray detector 200, and the captured image is transmitted to the integrated system 300 to record the inspection.
  • the defect determination unit 340 determines that the defect is a defect based on the corresponding image, the depth of the defect 15 is determined.
  • an image for determining a defect in a structure may be a combined image corresponding to a predetermined unit area, an image of the entire structure, or a single image taken at a corresponding location.
  • the control unit 320 moves the X-ray generator 100 to the first position P1, which is the same height as the second position P2, to photograph the defect 15, and the photographed image is integrated system 300. ) is sent to
  • control unit 320 moves the X-ray generator 100 to a third position P3 opposite to the first position P1 with respect to the second position P2 at the same height as the defect 15. is taken, and the captured image is transmitted to the integrated system 300.
  • A is the moving distance of the X-ray focus between the first position (P1) and the third position (P3)
  • B is the moving distance of the defect image on the X-ray detector 200, and between the X-ray focal length and the X-ray detector 200 If the distance of is C, the distance D between the X-ray detector 200 and the defect is calculated as follows.
  • Depth calculation may be performed by the defect determination unit 340 of the integrated system 300, or may be performed by a separate electronic computing device receiving the data.

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Abstract

본 발명에 의한 구조물의 결함 검사 시스템은, 제1 이동 장치에 의해 구조물에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치와; X선 발생 장치가 발생시켜 구조물을 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 디텍터와; 제1 이동 장치와 제2 이동 장치를 제어하여 구동시키는 제어부를 포함한다.

Description

X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템, 검사 시스템의 X선 출력 제어 방법 및 결함의 깊이를 산출하는 방법
본 발명은 X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템에 대한 것으로서 좀 더 자세하게는, 검사자가 수동으로 검사하기 어려운 거대 구조물 예를 들어 풍력 발전용 블레이드의 결함을 X선을 이용해서 검사하는 시스템에 대한 것이다. 또한, 본 발명은 검사 시스템의 X선 출력 제어 방법 및 결함의 깊이를 산출하는 방법에 대한 것이다.
풍력 발전용 블레이드는 회전축의 높이가 해상 또는 지면에서 100미터 정도이며 블레이드 길이 역시 그에 버금가는 거대 구조물이다. 블레이드는 고속으로 회전하기 때문에 그로 인한 피로 누적 등으로 인해 설치 후 작동 과정에서 결함이 발생할 가능성이 상존한다. 그러나 거대한 크기로 인해 결함 검사에 많은 제약이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2016-0067688호에는 풍력 발전기용 블레이드의 결함 검사 기술이 개시되어 있는데, 이 방법은 블레이드 제작 후 설치 전에 결함을 검사하기 위한 기술에 불과하며, 설치 후 작동 과정에서 블레이드에 발생하는 결함을 검사할 수는 없다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 풍력 발전용 블레이드를 구조물의 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 그러한 적용례에 제한되지 않으며 거대 구조물이라면 종류를 가리지 않고 적용될 수 있다.
본 발명은 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 장치로 구조물의 결함을 검사할 수 있는 시스템, 그리고 검사 시스템의 X선 출력 제어 방법 및 결함의 깊이를 산출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 구조물의 결함 검사 시스템은, 제1 이동 장치에 의해 구조물에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치와; X선 발생 장치가 발생시켜 구조물을 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 디텍터와; 제1 이동 장치와 제2 이동 장치를 제어하여 구동시키는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의한 구조물의 결함 검사 시스템은, X선 디텍터가 검지한 정보를 수신하는 검사기록 수신 장치와;
검사기록 수신 장치가 수신한 정보에 기초하여 구조물의 결함 유무를 판별하는 판별 장치를 더 포함할 수 있다.
X선 발생 장치는 복수 개로 제공될 수 있다.
제1 이동 장치는, 구조물을 따라서 ㄹ자 경로로 X선 발생 장치를 이동시킬 수 있다.
제1 이동 장치 및 제2 이동 장치는 드론과, 레일과, 로봇, 지미집 중 적어도 어느 하나가 될 수 있다.
구조물은 풍력발전용 블레이드일 수 있다.
본 발명에 의한 구조물의 결함 검사 시스템의 X선 발생 장치는, X선을 조사하는 X선관과; X선이 발생하도록 X선관에 고전압을 인가하는 고전압발생부와; X선을 조사하는 부분을 제외한 부분에 대해 X선관을 차폐하는 제1 차폐부재와; 고전압 발생부 중에서 X선관과 중첩되는 부분을 차폐하는 제2 차폐 부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 구조물 검사 시스템을 이용하여 전자적 연산 장치가 구조물의 결함을 탐지하는 방법은, 제어부가 제1 이동 장치를 소정의 위치로 이동하도록 하는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제1 단계와; 제어부가, X선 발생 장치가 상기 위치에서 구조물에 조사하여 투과되는 X선을 X선 디텍터가 검지할 수 있는 위치로 제2 이동 장치를 이동하도록 하는 제어 명령을 제2 이동 장치로 전송하는 제2 단계와; 제어부가, 상기 위치에서 X선 발생 장치가 구조물에 X선을 조사하도록 하는 제어 명령을 X선 발생 장치로 전송하는 제3 단계와; 검사기록 수신 장치가, X선 디텍터로부터 X선 영상을 수신하는 제4 단계와; 판별 장치가, 수신한 X선 영상에 기초하여 구조물의 결함을 판단하는 제5 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 구조물 결함 검사 시스템의 X선 출력 제어 방법은, 제어부가 상기 구조물을 두께에 따라서 복수 개의 구간으로 분할하는 제1 단계와; 제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제2 단계와; 제어부가 X선 발생 장치의 위치가 속하는 구간에 대해서 차등적으로 X선 발생 장치의 출력을 제어하는 제3 단계를 포함한다.
구조물은 풍력발전용 블레이드이며, 제1 단계는, 허브로부터의 거리에 따라서 블레이드를 복수 개의 구간으로 분할하는 단계이며, 제3 단계는, 허브로부터 멀어지는 구간일수록 단계적으로 X선 출력을 저감시키는 단계일 수 있다.
본 발명에 의한 X선 출력 제어 방법의 다른 실시예는, 제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제1 단계와; 제어부가 블레이드의 허브로부터 멀어질수록 X선 발생 장치의 출력이 연속적으로 저감되도록 X선 발생 장치의 관전압 및 관전류를 제어하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 X선 출력 제어 방법은, 제어부가, X선 발생 장치가 블레이드를 따라서 "ㄹ"자 경로로 이동하도록 제1 이동 장치를 제어하는 제4 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 구조물 결함 시스템이 탐지한 결함의 깊이를 산출하는 방법은, 제어부가 제1 이동 장치를 소정의 위치로 이동하도록하는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제1 단계와; 제어부가, X선 발생 장치가 상기 위치에서 조사하여 구조물을 투과한 X선을 X선 디텍터가 검지할 수 있는 위치로 제2 이동 장치를 구동시키는 제2 단계와; 제어부가, 상기 위치에서 X선 발생 장치가 구조물에 X선을 조사하도록 제어 명령을 X선 발생 장치로 전송하는 제3 단계와; 검사기록 수신 장치가, X선 디텍터로부터 X선 영상을 수신하는 제4 단계와; 판별 장치가, 수신한 X선 영상에 기초하여 구조물의 결함을 판단하는 제5 단계와; 제5 단계에서 결함이 있는 것으로 판단되면, 제어부가 결함 촬영 위치와 실질적으로 동일한 높이이지만 다른 위치인 제1 위치에서 X선 발생 장치가 상기 결함을 촬영할 수 있도록 제1 이동 장치를 이동시키는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제6 단계와; 제어부가, 제1 위치에서 상기 결함을 촬영하도록 X선 발생 장치에 제어 명령을 전송하는 제7 단계와; 제어부가, 결함 촬영 위치를 기준으로 제1 위치의 반대편쪽이며 결함 촬영 위치와 실질적으로 같은 높이인 제2 위치에서 X선 발생 장치가 상기 결함을 촬영할 수 있도록 제1 이동 장치를 이동시키는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제8 단계와; 제어부가, 제2 위치에서 상기 결함을 촬영하도록 X선 발생 장치에 제어 명령을 전송하는 제9 단계와; 결함 판별부가, 상기 결함의 깊이를
Figure PCTKR2021012040-appb-img-000001
(A는 제1 위치와 제2 위치간의 X선 초점의 이동거리; B는 X선 디텍터 상에서 결함 영상의 이동 거리; C는 X선 초점 거리와 X선 디텍터 사이의 거리; D는 X선 디텍터와 결함간의 거리 D)로 산출하는 제10 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 상기 방법의 단계는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램에 의해서 실행될 수 있다.
본 발명에 의하면 풍력 발전용 블레이드와 같은 거대 구조물의 결함을 X선 장치로 탐지하고, 탐지된 결함의 깊이를 산출할 수 있는 효과가 제공된다.
도 1은 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 X선 발생장치의 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 X선 디텍터의 블록도.
도 4는 본 발명에 의한 구조물 검사 방법의 흐름도.
도 5는 본 발명의 구조물 검사 시스템에서 구간에 따른 X선 출력 변화를 설명하기 위해 블레이드에 구간을 표시한 도면.
도 6는 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 X선 발생 장치의 바람직한 이동 경로를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템에 의해 결함의 깊이를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다.
본 명세서에서는 본 발명의 설명에 필요한 최소한의 구성요소만을 설명하며, 본 발명의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 언급되지 않은 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 “제1”, “제2” 또는 그와 유사한 표현들은 같거나 유사한 구성요소를 구분적으로 표현하기 위해서 또는 본 발명을 구성하는 단계들의 명칭을 구분하기 위해 사용되며, 순서를 의미하거나 복수임을 의미하는 것이 아니다.
본 명세서에서 "또는"은 나열된 요소의 적어도 일부를 포함하는 의미로 정의된다.
본 발명에 의한, X선 장치 등의 제어 방법과 결함 판별 방법 등은 컴퓨터, 태블릿 PC, 모바일폰, 휴대용 연산 장치, 고정식 연산 장치 등의 전자적 연산 장치에 의해서 실행될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 또는 그 이상의 방법 또는 형태가 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 프로세서는, 컴퓨터, 태블릿PC, 모바일 장치, 휴대용 연산 장치 등에 설치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령을 저장하도록 되어 있는 메모리가 그러한 장치에 설치되어서 프로그램이 저장된 프로그램 명령을 프로세서가 실행하도록 특별히 프로그램되어 하나 또는 그 이상의, 본 명세서에 기재된 바와 같은 프로세스를 실행할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 정보 및 방법 등은, 하나 또는 그 이상의 추가적인 구성요소와 프로세서를 포함하는 컴퓨터, 태블릿PC, 모바일 장치, 휴대용 연산 장치 등에 의해서 실행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 제어 로직은, 프로세서, 제어부/제어 유니트 등에 의해 실행가능한 프로그램 명령을 포함하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래시 드라이브, 스마트 카드, 광학 데이터 저장 장치 등이 있지만 그에 제한되는 것은 아니다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어, 컴퓨터 판독 가능 매체가 분산된 방식 예를 들어 원격 서버 또는 CAN(Controller Area Network)에 의해 분산된 방식으로 저장되고 실행될 수도 있다.
본 명세서에서 설명하는 예시적인 실시예는 본 명세서에 개시(開示)되는 장치의 구조, 기능, 제작 및 용도와 방법의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공한다. 이러한 하나 이상의 실시예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 당업자라면 여기에 구체적으로 기재되고 첨부 도면에 도시되어 있는 장치 및 방법이 비제한적이고 예시적인 실시예이며 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 의해서 정의된다는 점을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련되어 도시되고 설명되는 특징은 다른 실시예의 특징과도 결합될 수 있다. 그러한 수정(modification) 또는 변경(variation)은 본 발명의 권리범위에 포함되도록 의도된다.
도 1에는 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 개념도가 도시되어 있다. 본 명세서에서는 검사 대상 구조물이 풍력발전용 블레이드인 경우를 예시로 하여 설명하지만 검사 대상 구조물은 풍력발전용 블레이드에 제한되는 것이 아니다.
검사 대상 구조물(1)은 해수면 또는 지면(400)에 배치되는 베이스(2)와, 베이스(2)에 지지되는 타워(3)와, 블레이드 회전축의 중심인 허브(5)와, 허브(5)로부터 방사 방향으로 연장하는 블레이드(10)를 포함한다.
본 발명에 의한 구조물 검사 시스템은, 제1 이동 장치(20)에 의해 지지되어 구조물(1)에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치(100)와, X선 발생 장치(100)가 발생시켜 구조물(1) 좀 더 자세하게는 블레이드(10)를 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치(30)에 의해 지지되어 이동하는 X선 디텍터(200)와, X선 디텍터(200)가 검지한 정보를 수신하고 결함 여부를 판별하는 통합 시스템(300)을 포함한다.
X선 발생 장치(100)의 기본적인 사양은 일반적인 산업용 X선 장치가 아니라 의료용 X선 장치의 사양을 따르도록 하는 것이 바람직하다. 산업용 X선 장치는 사용전력은 낮지만 두꺼운 피사체 투과 및 장시간 검사를 위한 장치이므로 부피가 상대적으로 크고 무거운 단점이 있어서 본 발명에서와 같이 이동 장치로 이동시키기에 부적절하다. 반면에 의료용 X선 장치는 생체 조직 촬영을 목적으로 하기 때문에 높은 관전류를 발생시키며 고전압 발생장치의 부피가 산용용 X선 장치에 비해 상대적으로 작으며 경량화에 유리하다.
제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30)는 드론이 될 수 있으며, 또는 X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)가 지지되어 이동할 수 있는 고정식 이동 장치인 레일 시스템이나 지비집(Jimmy Jib)일 수도 있다. 또는 X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)를 지지하며 블레이드(10) 표면을 따라서 이동하는 로봇이 될 수도 있으며 그 종류에는 제한이 없다. 제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30), X선 발생 장치(100) 그리고 X선 디텍터(200)는 복수 개 제공될 수 있다.
통합 시스템(300)은, 통신부(310)와, 제어부(320)와, 검사기록 저장 및 영상표시부(330)와, 결함 판별부(340)를 포함한다. 통합 시스템(300)의 구성요소는 설명의 편의를 위해 기능적으로 분리하였지만, 실제로는 단일 하드웨어에 소프트웨어적으로 구성할 수도 있고, 별도의 클라우드 시스템으로 구성할 수도 있으며, 각각의 구성요소가 물리적으로 분리되어 있을 수도 있고 물리적으로 일체일 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 통합 시스템(300)의 구성요소를 기능에 따라 더 세분화하여 구성할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(320)를 이동 장치 제어부와 X선 발생 장치 제어부로 세분화하여 구성할 수도 있다.
통신부(310)는 제1 이동 장치(20), 제2 이동 장치(30), X선 발생 장치(100) 및 디텍터(200)와의 데이터 통신을 수행한다. 데이터 통신은 무선 통신이 바람직하지만 유선 통신 역시 가능하다.
제어부(320)는, 제1 이동 장치(20)와, 제2 이동 장치(30)와, X선 발생 장치(100) 및 디텍터(200)의 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
검사기록 저장 및 영상표시부(330)는, X선 디텍터(200)로부터 통신부(310)가 수신한 정보를 저장하고, 촬영된 영상을 표시하는 기능을 수행한다.
결함 판별부(340)는 촬영된 영상에 기초하여 구조물의 결함을 판별하는 기능을 수행한다. 영상에 기초한 구조물 결함 판별은 인공지능 학습을 통해 수행될 수 있다.
도 2에는 본 발명에 의한 X선 발생 장치(100)의 블록도가 도시되어 있다. X선 발생 장치(100)는, X선관(110)을 포함하는 고전압 발생부(120)와, 제어부(130)와, 위치 센서(140)와, 거리 센서(150)와, 통신부(160)와, 전원부(170)를 포함한다. X선관(110)은 고전압 발생부(120)가 발생한 고전압에 의해서 X선을 발생시키고 X선을 외부로 조사하는 구성요소이다. 본 발명에 의하면 X선관(110)은, X선이 조사되는 부분을 제외한 부분을 차폐 부재(115) 예를 들어 납으로 차폐될 수 있다. 그리고 고전압발생부(120)는, X선관(110)이 배치되는 주위에만 차폐 부재(125)로 차폐할 수 있다. 종래의 X선 발생 장치에서는 상대적으로 크기가 큰 고전압 발생 장치 전체를 차폐 부재로 차폐하였지만, 본 발명에 의한 X선 발생 장치에서는, 상대적으로 크기가 작은 X선관(110)을 차폐 부재(115)로 차폐하고, 고전압 발생 장치(120)에는 X선관(110) 주위만 차폐 부재(125)로 차폐하므로 종래 기술에 의한 X선 발생 장치에 비해 현저하게 경량화됨으로써 이동 장치에 의한 이동이 용이한 효과가 제공된다.
제어부(130)는 통합 시스템(300)의 제어부(320)의 제어 명령을 수신하고, 그 명령에 따라서 X선 발생 장치(100)의 관전압과 관전류, 조사 시간 등을 제어한다.
위치 센서(140)는 X선 발생 장치(100)의 위치를 검지하는 센서이다. 위치 센서(140)는 X선 발생 장치(100)가 아니라 제1 이동 장치(20)에 제공될 수 있다. 이 경우 위치 센서(140)가 검지한 위치에 기초하여 X선 발생 장치(100)의 위치를 산출할 수 있다.
거리 센서(150)는, 블레이드(10)와 X선 발생 장치(100)간의 거리를 검지하는 센서이다. 거리 센서(150)는 초음파 센서 또는 적외선 센서 등 공지되어 있는 거리 센서를 사용할 수 있다. 블레이드(10)와 X선 발생 장치(100)간의 거리는 50cm 내지 1.5미터가 바람직하며 구조물의 구조(두께 또는 크기 등)에 따라 다르게 조정될 수 있다. X선 발생 장치(100)가 블레이드(10)와 소정의 거리를 유지하면서 조사하는 X선이 소정의 시간 동안 블레이드(10)를 투과하도록 제1 이동 장치(20)가 제어될 수 있다. 거리 센서(150)는 위치센서(140)와 일체화될 수 있다.
통신부(160)는 제어부(320)의 명령을 수신하여 제어부(130)로 전달한다.
전원부(170)는 DC 타입의 전원을 사용할 수 있으며, 그 경우 EMI 필터 및 평활회로 등의 전압 안정을 위한 부수적인 구성요소를 생략할 수 있으므로 X선 발생 장치의 소형화 및 경량화가 가능해진다.
도 3에는 X선 디텍터(200)의 블록도가 도시되어 있다. X선 디텍터(200)는, 검지부(210)와, 제어부(220)와, 통신부(230)와, 전원부(240)와, 위치 센서(250)와 거리 센서(260)를 포함한다.
검지부(210)는 X선 발생 장치(100)가 블레이드(10)에 조사하여 투과된 X선을 검지한다. 제어부(220)는 통합시스템(300)의 제어부(320)의 명령을 받아 X선 디텍터(200)의 작동을 제어한다.
통신부(230)는 통합 시스템(300)과의 데이터 통신을 수행하며, 검지부(210)가 검지한 X선 촬영 영상을 통합 시스템(300)으로 전송한다.
X선 디텍터(200)의 전원부(240)에도 DC 타입의 전원을 사용할 수 있으며, 그 경우 EMI 필터 및 평활회로 등의 전압 안정을 위한 부수적인 구성요소를 생략할 수 있으므로 X선 발생 장치의 소형화 및 경량화가 가능해진다.
위치 센서(250)는 X선 디텍터(200)의 위치를 검지하는 센서이다. 위치 센서(250)는 X선 디텍터(200)가 아니라 제2 이동 장치(30)에 제공될 수 있다. 이 경우 위치 센서(250)가 검지한 위치로부터 X선 디텍터(200)의 위치를 산출할 수 있다.
거리 센서(260)는, 블레이드(10)와 X선 디텍터(200)간의 거리를 검지하는 센서이다. 거리 센서(260)는 초음파 센서 또는 적외선 센서 등 공지되어 있는 거리 센서를 사용할 수 있다. 블레이드(10)와 X선 디텍터(200)간의 거리는 10cm 내지 1.5미터가 바람직하며 이 거리는 구조물의 구조(두께, 크기 등)에 따라 다르게 조정될 수 있다.
측정되는 거리에 따라서 제2 이동 장치(30)가 통합 시스템의 제어부(320)의 명령에 따라서 상기 거리를 유지하도록 작동할 수 있다. 거리 센서(260)는 위치센서(250)와 일체화될 수 있다.
도 4를 참조하여 본 발명에 의한 구조물 결함 검사 방법에 대해서 설명한다.
단계(400)에서 제어부(320)는 제1 이동 장치(20)를 소정의 위치로 이동시킨다. 제어부는, 검사 대상인 구조물 예를 들어 블레이드(10)이 포함되는 가상의 좌표계(예를 들어, 구조물을 포함하는 바둑판 형태의 가상의 좌표계)를 미리 설정하고, 촬영할 구조물 부분에 X선 발생장치(100)가 X선을 투사할 수 있는 위치로 제1 이동 장치(20)를 이동시킨다.
그리고 해당 위치에서 X선 발생 장치(100)가 조사하여 구조물(10)을 투과한 X선을 X선 디텍터(200)가 검지할 수 있는 위치로, 제2 이동 장치(30)를 구동시킨다.(단계 405)
제어부(320)는, 통신부(310)를 통해서 X선 발생 장치(100)에 X선 조사 명령을 내려서 X선 발생 장치(100)가 구조물(10)에 X선을 투사한다.(단계 410) X선을 투사할 때에 필요한 관전압, 관전류 값등 제어 변수에 대해서는 제어부(320)가 직접 X선 발생 장치(100)로 전송할 수도 있고, 또는 X선 발생 장치(100)에 포함되어 있는 제어부(130)가 각각의 위치에 대해서 미리 설정되어 있는 관전압, 관전류값 등으로 X선을 투사하도록 제어할 수도 있다.
X선 디텍터(200)는, 검지한 X선 영상을 통합 시스템(300)으로 전송하고(단계 415), 통합 시스템(300)은 수신한 X선 영상을 검사기록 저장 및 영상표시부(330)에 저장하고 표시한다.(단계 420)
단계(425)에서는 필요한 영상을 모두 획득하였는지를 판단하고, 그렇지 않으면 단계(400)으로 복귀하여 제1 이동 장치(20)를 소정의 다음번 위치로 구동하고 전술한 과정을 반복한다. 이때 소정의 다음번 위치는, 전 단계의 위치에서 획득한 X선 영상과 협동하여 결함 탐지에 필요한 X선 영상을 획득할 수 있도록 설정된 위치이다. 예를 들어, X선 디텍터(200)의 크기가 43cm×43cm인 경우 1m×1m의 단위면적의 X선 영상을 얻기 위해서는 위치를 바꿔 가며 평균 3회의 촬영이 필요하다. 또는, 결함의 깊이를 산출하기 위해서 후술하는 바와 같이 제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30)의 위치를 변경해야 하는 경우에는 (결함의 깊이 판별에 필요한) 후술하는 위치로 구동할 수 있다. 결함 탐지에 필요한 X선 영상은, 구조물(10) 전체에 대한 영상이 될 수도 있고 미리 정해져 있는 일부 구간의 영상이 될 수도 있으며, 그 범위에는 제한이 없다.
필요한 X선 영상을 모두 획득하였다면, X선 영상을 기초로 구조물(10)의 결함을 판별한다(단계 430). 구조물 결함 판별은 인공지능 학습을 통해서 수행될 수 있다.
풍력 발전용 블레이드(10)의 경우, 블레이드 내부에서 구조물 예를 들어 spar cap 등을 고정하기 위한 접착제로 사용되는 에폭시의 도포 비율을 확인하여 블레이드의 결함을 판별할 수 있는데, X선으로 블레이드(10)를 촬영하면 에폭시 도포 비율은 영상에서 그레이스케일에 따라 명함비(선예도)로 표시될 수 있다. 그레이 스케일 값을 수치화하고, 불량 유형에 따른 그레이 스케일 값의 범위를 설정하고 많은 검증 데이터를 기록/관리함으로써 인공지능 학습을 시켜 인공지능 학습 모델을 생성할 수 있다.
그렇게 인공지능 학습 모델이 생성되면, 구조물(10)을 X선 촬영한 영상 분석을 통해 그레이 스케일 값을 도출하고, 그 값을 인공지능 학습 모델에 입력하여 결함 여부를 판별하게 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 결함 부위로 판별된 부분에 대해서 주변과 다른 색깔로 표시하여 시각화할 수 있다.
에폭시 도포 비율 이외의 다른 유형의 결함 예를 들어, 균열 등에 대해서도 수치화하고, 인공지능 학습 모델을 생성하여 결함 판별에 사용할 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 X선 발생 장치(100)의 X선 조사 방법에 대해서 설명한다.
본 발명에 의한 X선 조사 방법은 블레이드(10)를 길이에 따른 구간으로 나누고 각 구간별로 관전압과 관전류를 다르게 제어하여 출력을 제어할 수 있다.
블레이드(10)의 길이가 L일 때에, 허브(5)로부터 제1 높이(L1)까지의 제1 구간, 제1 높이(L1)로부터 제2 높이(L2)까지의 제2 구간, 제2 높이(L2)로부터 제3 높이(L3)까지의 제3 구간, 제3 높이(L3)부터 끝까지의 제4 구간으로 나누고 각 구간별로 관전압과 관전류를 다르게 제어할 수 있다. 도 5에 도시된 구간은 네 개의 구간이지만, 구간의 개수 및 각 구간을 경계짓는 높이는 필요에 따라 다르게 설정할 수 있다.
예를 들어, 제1 높이(L1)는 전체 길이의 20%, 제2 높이(L2)는 전체 길이의 40%, 제3 높이(L3)는 전체 길이의 70%가 될 수 있다.
상기 높이를 가지는 경우, 제1 구간에서는 X선 발생 장치(100)의 X선 최대 출력의 약 90%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어하고; 제2 구간에서는 X선 최대 출력의 약 70%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어하고; 제3 구간에서는 X선 최대 출력의 약 40%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어하고; 제4 구간에서는 X선 최대 출력의 약 20%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어할 수 있다. 블레이드(10)의 두께가 허브(5)쪽에서 가장 두껍고, 끝으로 갈수록 얇아지므로, 허브(5)에서 멀어질 수록 X선의 출력이 감소하도록 관전압과 관전류를 제어할 수 있으며, 반드시 전술한 출력에 따라야 하는 것은 아니다. 구간을 나누어 구간별로 관전압과 관전류를 제어하지않고 블레이드(10)의 끝으로 갈 수록 연속적으로 관전압과 관전류가 감소하도록 제어할 수도 있다.
제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30)는, 도 6에 도시된 바와 같이 블레이드(10)의 길이 방향을 따라서 "ㄹ"자 경로로 이동하면서 X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)를 이동시킬 수 있다.
"ㄹ"자 경로의 시작 지점은, 블레이드의 위치에 따라서 허브(5)와 가까운 지점이 될 수도 있고, 허브(5)로부터 가장 먼 지점이 될 수도 있다. X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)에 탑재되는 전원부(170, 240)가 리튬 이온 배터리 또는 폴리머 배터리인 경우 완전 충전 상태에서 약 80%까지는 사용량에 따라 급속하게 방전되며 약 80% 내지 약 20%까지는 그보다 완만한 방전 곡선이다. 데이터 통신의 거리가 멀수록 전력 소모가 크기 때문에, 초기 급격한 방전 구간을 최소화하기 위해서 초기의 송수신 거리가 가깝게 하는 것이 중요하다.
통합 시스템(300)의 해수면 또는 지면에 가까이 배치되는 경우에는 블레이드(10)가 도 6과 같이 상측을 향하는 경우, "ㄹ"자 경로의 시작점은 허브(5)에서 가까운 지점으로 설정할 수 있고, 도 6의 반대방향 즉 블레이드(10)가 후측을 향하는 경우라면, "ㄹ"자 경로의 시작점은 허브(5)로부터 먼 지점으로 설정함으로써 초기 송수신 거리를 최소화할 수 있다. 이 시작점의 설정 위치는 통합 시스템(300)의 위치에 따라 다르게 설정할 수 있다.
X선 발생 장치(100) 또는 X선 디텍터(200)는, X선 촬영을 진행하는 도중에 (제1 이동 장치(20), 제2 이동 장치(30), X선 발생 장치(100) 또는 X선 디텍터(200)의) 배터리의 교체나 장비의 정비 등을 위해 촬영 경로를 이탈하여 소정의 위치로 복귀할 경우가 있는데, 그 경우 배터리 교체 또는 정비를 완료한 후에 마지막 촬영 위치로 복귀함에 있어서 "ㄹ"자 경로가 유리하다. 또한, 중첩 촬영 영상을 방지하는 측면, 그리고 촬영된 영상을 취합하여 결합하는 측면에서도 "ㄹ"자 경로가 유리하다.
한편, 본 발명에 의한 X선 발생 장치(100) 및 X선 디텍터(200)의 위치는, 구조물(10)을 포함하는 바둑판 형태의 가상의 좌표계를 설정하고, 그 좌표계의 각 노드에 의해서 식별될 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 좌표계를 사용할 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 구조물 결합의 깊이를 탐지하는 방법에 대해서 설명한다. 도 7은 블레이드(10)의 길이 방향에서 본 평면도이다.
X선 발생 장치(100)가 제2 위치(P2)에서 블레이드(10)에 투사한 X선이 X선 디텍터(200)에 의해서 검지되고, 그 촬영 영상이 통합 시스템(300)으로 전송되어 검사 기록 저장 및 영상 표시부(330)에 표시된 후, 해당 영상에 기초하여 결함 판별부(340)가 결함인 것으로 판별하면, 결함(15)의 깊이를 판정한다.
도 4와 관련하여 설명한 바와 같이, 구조물의 결함을 판별하기 위한 영상은 소정의 단위 면적에 해당하는 결합된 영상일 수도 있고 구조물 전체 영상일 수도 있으며, 또는 해당 위치에서 촬영한 단일 영상일 수도 있다.
제어부(320)는, 제2 위치(P2)와 같은 높이인 제1 위치(P1)로 X선 발생 장치(100)를 이동시켜서 상기 결함(15)을 촬영하고, 촬영된 영상은 통합 시스템(300)으로 전송된다.
그리고 제어부(320)는, 같은 높이이면서 제2 위치(P2)를 기준으로 제1 위치(P1)와 반대편인 제3 위치(P3)로 X선 발생 장치(100)를 이동시켜서 상기 결함(15)을 촬영하고, 촬영된 영상은 통합 시스템(300)으로 전송한다.
제1 위치(P1)와 제3 위치(P3)간의 X선 초점의 이동거리를 A, X선 디텍터(200) 상에서 결함 영상의 이동 거리를 B, X선 초점 거리와 X선 디텍터(200)사이의 거리를 C라고 하면, X선 디텍터(200)와 결함간의 거리 D는 다음과 같이 산출된다.
Figure PCTKR2021012040-appb-img-000002
이러한 방법을 통해서 탐지된 결함(15)의 깊이를 산출할 수 있다. 깊이 산출은 통합 시스템(300)의 결함 판별부(340)에서 수행될 수 있으며, 또는 별도의 전자적 연산 장치가 상기 데이터를 수신하여 수행할 수도 있다.
이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 구조물의 결함 검사 시스템에 있어서,
    제1 이동 장치에 의해 구조물에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치와,
    X선 발생 장치가 발생시켜 구조물을 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 디텍터와,
    제1 이동 장치와 제2 이동 장치를 제어하여 구동시키는 제어부를 포함하는,
    구조물 결함 검사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    X선 디텍터가 검지한 정보를 수신하는 검사기록 수신 장치와,
    검사기록 수신 장치가 수신한 정보에 기초하여 구조물의 결함 유무를 판별하는 판별 장치를 더 포함하는,
    구조물 결함 검사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    X선 발생 장치는 복수 개로 제공되는,
    구조물 결함 검사 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1 이동 장치는, 구조물을 따라서 ㄹ자 경로로 X선 발생 장치를 이동시키는,
    구조물 결함 검사 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1 이동 장치 및 제2 이동 장치는 드론과, 레일과, 로봇, 지미집 중 적어도 어느 하나인,
    구조물 결함 검사 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    구조물은 풍력발전용 블레이드인,
    구조물 결함 검사 시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    X선 발생 장치는,
    X선을 조사하는 X선관과,
    X선이 발생하도록 X선관에 고전압을 인가하는 고전압발생부와,
    X선을 조사하는 부분을 제외한 부분에 대해 X선관을 차폐하는 제1 차폐부재와,
    고전압 발생부 중에서 X선관과 중첩되는 부분을 차폐하는 제2 차폐 부재를 포함하는,
    구조물 결함 검사 시스템.
  8. 청구항 2의 구조물 검사 시스템을 이용하여 전자적 연산 장치가 구조물의 결함을 탐지하는 방법에 있어서,
    제어부가 제1 이동 장치를 소정의 위치로 이동하도록 하는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제1 단계와,
    제어부가, X선 발생 장치가 상기 위치에서 구조물에 조사하여 투과되는 X선을 X선 디텍터가 검지할 수 있는 위치로 제2 이동 장치를 이동하도록 하는 제어 명령을 제2 이동 장치로 전송하는 제2 단계와,
    제어부가, 상기 위치에서 X선 발생 장치가 구조물에 X선을 조사하도록 하는 제어 명령을 X선 발생 장치로 전송하는 제3 단계와,
    검사기록 수신 장치가, X선 디텍터로부터 X선 영상을 수신하는 제4 단계와,
    판별 장치가, 수신한 X선 영상에 기초하여 구조물의 결함을 판단하는 제5 단계를 포함하는,
    구조물 결함 검사 방법.
  9. 청구항 1의 구조물 결함 검사 시스템의 X선 출력 제어 방법에 있어서,
    제어부가 상기 구조물을 두께에 따라서 복수 개의 구간으로 분할하는 제1 단계와,
    제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제2 단계와,
    제어부가 X선 발생 장치의 위치가 속하는 구간에 대해서 차등적으로 X선 발생 장치의 출력을 제어하는 제3 단계를 포함하는,
    X선 출력 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    구조물은 풍력발전용 블레이드이며,
    제1 단계는, 허브로부터의 거리에 따라서 블레이드를 복수 개의 구간으로 분할하는 단계이며,
    제3 단계는, 허브로부터 멀어지는 구간일수록 단계적으로 X선 출력을 저감시키는 단계인,
    X선 출력 제어 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    구조물은 풍력발전용 블레이드이며,
    제어부가 제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제1 단계와,
    제어부가 블레이드의 허브로부터 멀어질수록 X선 발생 장치의 출력이 연속적으로 저감되도록 X선 발생 장치의 관전압 및 관전류를 제어하는 제2 단계를 포함하는,
    X선 출력 제어 방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    제어부가, X선 발생 장치가 블레이드를 따라서 "ㄹ"자 경로로 이동하도록 제1 이동 장치를 제어하는 제4 단계를 더 포함하는,
    X선 출력 제어 방법.
  13. 제1 이동 장치에 의해 구조물에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치와, X선 발생 장치가 발생시켜 구조물을 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 디텍터와, 제어부와 결함 판별부를 포함하는 구조물 결함 검사 시스템이 탐지된 결함의 깊이를 산출하는 방법에 있어서,
    제어부가 제1 이동 장치를 소정의 위치로 이동하도록하는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제1 단계와,
    제어부가, X선 발생 장치가 상기 위치에서 조사하여 구조물을 투과한 X선을 X선 디텍터가 검지할 수 있는 위치로 제2 이동 장치를 구동시키는 제2 단계와,
    제어부가, 상기 위치에서 X선 발생 장치가 구조물에 X선을 조사하도록 제어 명령을 X선 발생 장치로 전송하는 제3 단계와,
    검사기록 수신 장치가, X선 디텍터로부터 X선 영상을 수신하는 제4 단계와,
    판별 장치가, 수신한 X선 영상에 기초하여 구조물의 결함을 판단하는 제5 단계와,
    제5 단계에서 결함이 있는 것으로 판단되면, 제어부가 결함 촬영 위치와 실질적으로 동일한 높이이지만 다른 위치인 제1 위치에서 X선 발생 장치가 상기 결함을 촬영할 수 있도록 제1 이동 장치를 이동시키는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제6 단계와,
    제어부가, 제1 위치에서 상기 결함을 촬영하도록 X선 발생 장치에 제어 명령을 전송하는 제7 단계와,
    제어부가, 결함 촬영 위치를 기준으로 제1 위치의 반대편쪽이며 결함 촬영 위치와 실질적으로 같은 높이인 제2 위치에서 X선 발생 장치가 상기 결함을 촬영할 수 있도록 제1 이동 장치를 이동시키는 제어 명령을 제1 이동 장치로 전송하는 제8 단계와,
    제어부가, 제2 위치에서 상기 결함을 촬영하도록 X선 발생 장치에 제어 명령을 전송하는 제9 단계와,
    결함 판별부가, 상기 결함의 깊이를
    Figure PCTKR2021012040-appb-img-000003
    (A는 제1 위치와 제2 위치간의 X선 초점의 이동거리; B는 X선 디텍터 상에서 결함 영상의 이동 거리; C는 X선 초점 거리와 X선 디텍터 사이의 거리; D는 X선 디텍터와 결함간의 거리 D)로 산출하는 제10 단계를 포함하는,
    구조물 결함의 깊이 산출 방법.
  14. 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 하나의 청구항의 방법의 단계를 실행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  15. 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 하나의 청구항의 방법의 단계를 실행하도록 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
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