KR20170043956A

KR20170043956A - 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치

Info

Publication number: KR20170043956A
Application number: KR1020150143683A
Authority: KR
Inventors: 윤성운; 김재열; 문용희
Original assignee: 조선대학교산학협력단; (주)라이트테크
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2017-04-24

Abstract

본 발명은 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물과 같은 접촉 매질 없이 공기 중에서도 초음파 탐상이 가능해짐과 동시에 안정된 상태에서의 초음파의 송수신이 가능해져 기존의 초음파 탐상의 접촉식 방법으로는 불가능했던 한계를 최소화할 수 있는 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치에 관한 것이다.
국가연구개발사업에 따른 성과물
과제고유번호 : C0221452
지원부처명 : 중소기업청
연구사업명 : 산학융합 연구마을 지원사업
연구과제명 : Optical connector 부품 안전성 확보를 위한 NDT시스템 개발
연구기간 : 2014.10.01.~2015.09.30.
주관기관 : 조선대학교산학협력단

Description

비접촉식 초음파 자동 탐상 장치{NON-CONTACT AIR-COUPLED ULTRASONIC TESTING APPRATUS}

본 발명은 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 X-Y 2축 방향으로 이동 가능한 공중 초음파 센서를 사용하여 초음파를 검사대상에 투과하여 부품이나 복합소재 등의 결함을 조사하는 비파괴 검사를 위한 장치로서, 물과 같은 접촉 매질 없이 공기 중에서도 초음파 탐상이 가능해짐과 동시에 안정된 상태에서의 초음파의 송수신이 가능해져 기존의 초음파 탐상의 접촉식 방법으로는 불가능했던 한계를 최소화할 수 있는 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 초음파 비파괴 검사 방법에는 접촉매질이 있어야 초음파 탐상이 가능한 접촉식 방법과 공기를 매질로 하여 접촉매질 없이도 초음파 탐상이 가능하도록 하는 비 접촉식 방법이 있다.

초음파 비파괴 검사는 재료의 표면 또는 내부에 존재하는 불 연속부(결함-밀도차)를 검출하기 위해 초음파를 재료에 전달시켜 검사하는 비파괴 검사 방법 중 하나이다.

특히, 수동탐상의 경우, 결함을 파악하는데 숙련된 기술자가 요구되며, 접촉매질 없이는 초음파 탐상이 이루어지지 않는다.

또한, 시험편의 표면이 거칠고 매끄럽지 못하거나 저온 고온의 물질 등 좁은 지점에서는 접촉매질(medium)의 적용이 불가능하게 되는 문제점이 있었던 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 비파괴 공중 초음파를 이용하는 종래의 기술로서, 본 출원인에 의해 선출원된 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0099351호 '비접촉식 초음파를 이용한 층간 박리 검출장치'에서는 층간 박리 검출을 위한 시험편을 고정하기 위한 스테이지; 상기 시험편과 비접촉 된 상태로, 상기 스테이지 상에서 일정 축 방향으로 이동하면서 상기 시험편에 소정의 주파수를 갖는 초음파를 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 프로브; 상기 프로브에 의해 조사되어 상기 시험편을 투과한 초음파 펄스를 소정의 진폭으로 증폭하기 위한 프리앰프; 상기 프리앰프에 의해 증폭된 펄스 신호를 수신하기 위한 펄스 수신부; 및 수신된 펄스 신호를 분석하여 층간 박리 여부를 검출하기 위한 연산부를 포함하여 구성됨으로써 물과 같은 접촉 매질 없이도 비파괴검사가 가능하고, 제조공정에 도입하기에도 용이할 뿐만 아니라 실시간으로 결함 확인이 가능하므로 박리 검출에 대한 시간과 비용의 절감효과가 우수한 비접촉식 초음파를 이용한 층간 박리 검출장치와 같은 기술이 개시되어 있다.

상기 선출원된 특허는 먼저 기존의 접촉식 초음파 탐상법에 비하여 안정적인 탐상이 가능하며, 복잡한 형상이나 고온 및 저온의 대상에도 적용 가능한 이점은 있다 하겠으나, 프로브의 안정적인 고정이 이루어지지 못한 단점과 함께 정확한 이동 조절이 불편하였으며, 그로 인한 초음파의 송수신 상태가 불안정해지게 되는 등의 문제점이 발생되었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, X-Y 2축 방향으로 이동 가능한 공중 초음파 센서를 사용하여 초음파를 검사대상에 투과하여 부품이나 복합소재 등의 결함을 조사하는 비 파괴 검사를 위한 장치로서, 고체와 공기간의 음향 임피던스의 차이로 생기는 에너지 손실을 High Power 초음파 Pulser Receiver, PRE-AMP, 고감도의 탐촉자로 보완하여 공기를 매질로 하는 초음파 탐상이 가능하도록 하여 기존의 접촉식 방법을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 접촉매질(medium) 없이 공기 중에서도 초음파 탐상이 가능해짐과 동시에 안정된 상태에서의 초음파의 송수신이 가능해져 기존의 초음파 탐상의 접촉식 방법으로는 불가능했던 한계를 최소화 할 수 있는 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 초음파 탐상을 위한 초음파 프로브와 측정 대상이 정확하게 장착된 상태에서 공기를 매질로 하는 초음파 탐상이 안정되게 이루어지도록 함으로써 특히, 항공기나 자동차 등의 부품과 복합소재 등의 결함 확인이 우수한 효과가 발생되는 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치는, 송수신 초음파 프로브의 입사거리를 조정하기 위한 리니어 스테이지로서, 송신 프로브 매뉴얼 스테이지가 장착되는 Scanner Moving Unit(1)과; 스케닝 사용 축으로 구동 메커니즘인 X축 리니어 스테이지(2)와; Index 사용 축으로서, X축의 스캐닝 후 다음 측정 위치로 프로브를 이송하기 위한 Y축 리니어 스테이지(3)와; 초음파 프로브를 장착할 수 있는 클램핑 구조와 외부 하우징으로 구성되는 Focusing probe part(4)와; 송신 초음파 프로브를 수직방향으로 수동 조정하는 제1 Vertical manual stage(5)와; 송신 초음파 프로브의 회전 각도를 수동으로 조정하는 제1 Rotary manual stage(6)와; 수신 초음파 프로브의 회전 각도를 수동 조정하는 제2 Rotary manual stage(7)와; 수신 초음파 프로브를 수직방향으로 수동 조정하는 제2 Vertical manual stage(8)와; 측정 타켓이 안착될 수 있도록 장착거리를 슬라이딩 방식으로 조정하고 위치 고정 레버를 장착하여 타켓이 안정적으로 안착될 수 있는 구조를 갖는 Target supporter(9)를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치는, 컴퓨터와 연결되는 장비의 몸체(10)와; 측정 타켓의 높이를 조정하는 Z축 스테이지(11);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치는 접촉매질(medium) 없이 공기 중에서도 초음파 탐상이 가능해짐과 동시에 안정된 상태에서의 초음파의 송수신이 가능해져 기존의 초음파 탐상의 접촉식 방법으로는 불가능했던 한계를 최소화할 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 비접촉식 초음파를 이용한 층간 박리 검출장치를 도시한 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치를 도시한 사시도.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치를 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치는, Scanner Moving Unit(1)과, X축 리니어 스테이지(2)와, Y축 리니어 스테이지(3)와, Focusing probe part(4)와, 제1 Vertical manual stage(5)와, 제1 Rotary manual stage(6)와, 제2 Rotary manual stage(7)와, 제2 Vertical manual stage(8)와, Target supporter(9)를 포함하여 구성된다.

본 발명은 송수신 초음파 프로브의 입사거리를 조정하기 위한 스테이지로서, 송신 프로브가 장착되는 Scanner Moving Unit(1) 와, 스케닝 사용 축으로 제어하는 구동 메커니즘인 X축 리니어 스테이지(2)와, Index 사용 축으로서, X 축의 스캐닝 후 다음 측정 위치로 프로브를 이송하기 위한 Y축 리니어 스테이지(3)와, 집속형 타입의 초음파 프로브를 장착할 수 있는 클램핑 구조와 외부 하우징으로 구성되는 Focusing probe part(4)와, 송신 초음파 프로브를 수직방향으로 수동 조정하는 제1 Vertical manual stage(5)와, 송신 초음파 프로브의 회전 각도를 수동으로 조정하는 제1 Rotary manual stage(6), 수신 초음파 프로브의 회전 각도를 수동 조정하는 제2 Rotary manual stage(7), 신 초음파 프로브를 수직방향으로 수동 조정하는 제2 Vertical manual stage(8)와, 측정 타켓을 안착을 할 수 있도록 장착거리를 슬라이딩 방식으로 조정하고 위치고정 레버를 장착하여 타켓이 안정적으로 안착될 수 있는 구조를 갖는 Target supporter(9), 컴퓨터와 연결되는 장비의 몸체(10), 측정 타켓의 높이를 조정하는 Z axis 스테이지(11)로 구성되어 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

1 Scanner Moving Unit
2 X축 리니어 스테이지
3 Y축 리니어 스테이지
4 Focusing probe part
5 제1 Vertical manual stage
6 제1 Rotary manual stage
7 제2 Rotary manual stage
8 제2 Vertical manual stage
9 Target supporter

Claims

송수신 초음파 프로브의 입사거리를 조정하기 위한 리니어 스테이지로서, 송신 프로브 매뉴얼 스테이지가 장착되는 Scanner Moving Unit(1)과;
스케닝 사용 축으로 구동 메커니즘인 X축 리니어 스테이지(2)와;
Index 사용 축으로서, X축의 스캐닝 후 다음 측정 위치로 프로브를 이송하기 위한 Y축 리니어 스테이지(3)와;
초음파 프로브를 장착할 수 있는 클램핑 구조와 외부 하우징으로 구성되는 Focusing probe part(4)와;
송신 초음파 프로브를 수직방향으로 수동 조정하는 제1 Vertical manual stage(5)와;
송신 초음파 프로브의 회전 각도를 수동으로 조정하는 제1 Rotary manual stage(6)와;
수신 초음파 프로브의 회전 각도를 수동 조정하는 제2 Rotary manual stage(7)와;
수신 초음파 프로브를 수직방향으로 수동 조정하는 제2 Vertical manual stage(8)와;
측정 타켓이 안착될 수 있도록 장착거리를 슬라이딩 방식으로 조정하고 위치 고정 레버를 장착하여 타켓이 안정적으로 안착될 수 있는 구조를 갖는 Target supporter(9)를; 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치.
제1항에 있어서,
컴퓨터와 연결되는 장비의 몸체(10)와;
측정 타켓의 높이를 조정하는 Z축 스테이지(11);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 자동 탐상 장치.