KR101436145B1

KR101436145B1 - 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사방법

Info

Publication number: KR101436145B1
Application number: KR1020140017468A
Authority: KR
Inventors: 안지연; 김완주; 오종수; 강인식
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2014-09-01

Abstract

본 발명의 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사시스템에서는 조립이 완료된 완성품 탄약신관에 대한 탄약신관 내부의 방사선 영상(X-선 영상 또는 중성자 빔에 의한 영상)인 탄약신관 입력영상(10)을 획득하고, 이를 이용하여 탄약신관의 안전/위험 상태 여부를 자동으로 판단함으로써 육안 검사 방식 대비 검사의 정확성을 높여 불량한 신관이 혼입될 가능성을 원천적으로 차단할 수 있으며, 또한 자동화된 검사를 수행할 수 있으므로 검사의 편리성을 증대시킬 수 있는 특징이 있다.

Description

제조된 탄약신관 안전상태 자동검사방법{METHOD FOR AMMUNITION FUZES ASSEMBLED}

본 발명은 탄약신관 안전 검사에 관한 것으로, 특히 방사선 영상을 이용한 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 탄약신관은 다수의 구성부품들로 이루어지고, 이들 다수의 구성부품들을 순차적으로 조립함으로써 탄약신관으로 제조된다.

특히, 탄약신관은 그 안전성을 확보가 매우 중요하고, 이를 위해 신관 제조과정에서 안전과 관련된 모든 구성품에 대하여 육안 전수 검사 혹은 X-선 영상의 육안 판독에 의한 안전검사가 수행되고, 안전 검사가 확인된 부품 만 최종적으로 신관 완성품 조립에 적용하고 있다.

이와 같이, 조립전 안전과 관련된 모든 구성품 각각의 안전성이 미리 확보되는 조립전 안전검사가 적용됨으로써 제조 완료된 탄약신관은 제조 후 예기치 못한 위험으로부터 안전이 유지된다.

국내특허공개 10-1999-0067259(1999년08월16일) 국내특허공개 10-2008-0025677(2008년03월21일)

하지만, 탄약신관 제조 공정상에서 수행되고 있는 탄약신관 안전검사 방식은 탄약신관 구성품에 대한 육안 검사 혹은 X-선 영상의 육안 판독 등으로 탄약신관의 구성품 단위에서 육안 검사로만 수행함으로써 안전성을 위협하는 다양한 상황에 부딪힐 수밖에 없다.

일례로, 검사환경이나 검사자의 판단 오류 등에 따라, 혹은 인지되지 않은 어떠한 이유로 인해 완성품 신관에 불량한 신관이 혼입될 가능성이 있을 수밖에 없다. 특히, 제조자가 육안으로 일일이 전수 검사를 수행함으로써 작업자 개인의 컨디션 및 검사 환경에 따라 오차가 크며 검사 속도도 느릴 수밖에 없다.

그러므로, 탄약신관은 조립전 안전검사가 이루어지고 또한 제조 완료된 탄약신관에 대한 조립후 안전검사가 수행될 필요가 있다.

그러나, 제조 완료된 탄약신관에 대한 조립후 안전검사는 탄약신관의 다양한 종류 및 크기, 구조의 복잡성, 검사의 난이도에 따른 양산 단가 상승을 가져옴으로써 그 실시가 용이하지 못할 수밖에 없다.

이로 인하여, 제조 완료된 탄약신관은 조립전 안전검사방식인 구성품 검사 단계에서 검사자의 판단 착오 등으로 인해 불량품이 조립될 경우나, 또는 정확히 인지되지 않은 어떠한 이유로 안전에 결함이 있는 완성품 신관이 혼입될 경우에 대한 어떠한 안전성이 확보될 수 없다는 근본적인 한계를 가질 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 조립전 안전검사가 적용되어져 조립 완료된 탄약신관 완성품에 대해 X-선 비파괴검사 또는 중성자 비파괴검사를 수행함으로써 획득한 탄약신관 내부에 대한 방사선 영상(X-선 영상 또는 중성자 빔에 의한 영상)을 얻고, 획득된 영상을 안전기준영상과 비교 및 판독함으로써 탄약신관의 안전 상태가 조립 후 자동으로 확인되는 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사시스템은 조립된 탄약신관의 내부 구조를 촬영한 비파괴 영상촬영기로부터 획득되는 탄약신관 입력영상; 상기 탄약신관 입력영상과 대응이 되고, 조립된 탄약신관의 내부 구성부품들의 안전이 확인된 영상으로 이루어진 레퍼런스 영상; 상기 탄약신관 입력영상이 입력되고, 상기 레퍼런스 영상이 저장되며, 상기 탄약신관 입력영상과 상기 레퍼런스 영상을 비교함으로써 상기 탄약신관 입력영상의 위험상태나 안전상태가 판독되고, 판독 결과에 의해 상기 탄약신관 입력영상을 촬영한 해당 탄약신관의 조립 후 안전 검사가 확정되는 영상판독기; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 비파괴 영상촬영기는 X-선이나 중성자 빔을 이용해 촬영한다.

상기 탄약신관 입력영상은 상기 레퍼런스 영상과 일치화되도록 노이즈 제거, 대비 및 밝기 조정, 크기 및 회전 보정등이 포함된 선처리 작업을 수행해준다.

상기 탄약신관 입력영상은 해당 탄약신관의 부분 영상으로 구분된다.

상기 레퍼런스 영상은 검사자의 판단 착오에 의한 불량품 조립이나 안전에 결함이 있는 완성품 신관 혼입이 없음이 보증된 조립 탄약신관의 내부 영상이고, 다양한 각도 및 방향에서 촬영된 영상들로 레퍼런스 영상 데이터베이스가 구축된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사 방법은 (a) 조립 완료된 탄약신관의 내부구조에 대한 방사선 영상을 획득하고, 상기 방사선 영상이 탄약신관 입력영상으로 입력되는 단계: (b) 상기 탄약신관 입력영상으로부터 첫 번째 관심영역을 설정하고, 상기 첫 번째 관심영역을 이용하여 상기 탄약신관 입력영상과 기 구축된 레퍼런스 영상의 유사도를 검사하며, 유사도가 가장 높은 영상을 해당 레퍼런스 영상으로 선택하는 단계: (c) 선택된 해당 레퍼런스 영상에서 두 번째 관심영역을 설정하고, 상기 탄약신관 입력영상에서 두 번째 관심영역을 설정한 다음, 상기 해당 레퍼런스 영상과 상기 탄약신관 입력영상에서 각각 설정된 두 번째 관심영역을 이용하여 비교 및 판독하는 단계; (d) 상기 두 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 안전한지 여부를 판단하는 단계; (e) 판단결과가 정상이면 "안전"을 출력하고, 상기 해당 레퍼런스 영상에서 세 번째 관심영역을 설정하며, 상기 탄약신관 입력영상에서 설정된 세 번째 관심영역과 비교 및 판독하는 단계; (f) 상기 세 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 안전한지 여부를 판단하는 단계: (g) 판단결과가 정상이면 "안전"을 출력하고, 상기 해당 레퍼런스 영상에서 다른 관심영역이 더 이상 설정되지 않으면 조립 후 안전검사가 종료되는 단계;로 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 (b)단계에는, (b-1) 선택된 해당 레퍼런스 영상과 일치화를 위한 상기 탄약신관 입력영상의 선처리 단계가 더 포함되고, 상기 선처리 작업은 상기 탄약신관 입력영상에 대한 노이즈 제거, 대비 및 밝기 조정, 크기 및 회전 보정이 포함된다.

상기 (b)단계에서, 상기 첫 번째 관심영역은 탄약신관의 안전상태 또는 위험상태에 관계없이 변화가 없는 영역이다. 상기 (c)단계에서, 상기 두 번째 관심영역은 탄약신관이 일련의 장전메커니즘에 의해 안전 상태에서 장전상태로 바뀔 때 변화가 발생하는 영역이다. 상기 (e)단계에서, 상기 세 번째 관심영역은 탄약신관에 조립되는 부품들의 영역이 포함된다.

상기 (d)단계에는, (d-1) 상기 두 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 각각 정상이 아니면 "위험"을 출력하고 종료하는 단계와, 상기 (f)단계에서, (f-1) 상기 세 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 각각 정상이 아니거나 판독불가이면 "위험"을 출력하고 종료하는 단계가 더 포함된다.

상기 (d)단계에는, (d-2) 판단결과가 안전 혹은 위험인지 판독이 어려운 "판독불가"인 경우, 다른 탄약신관 입력영상을 요청한 후 조립 후 안전 검사가 수행되는 단계가 더 포함된다.

이러한 본 발명은 조립전 안전검사가 적용되어져 조립 완료된 탄약신관 완성품에 대해 조립 후 안전 검사를 수행함으로써 구성품 검사 단계에서 발생될 수 있는 어떠한 안전 저해 요인으로부터 안전성이 확보되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 조립 완료된 탄약신관의 조립 후 안전 검사가 탄약신관 내부의 방사선 영상(X-선 영상 또는 중성자 빔에 의한 영상)을 이용함으로써 탄약신관 완성품에 대한 어떠한 손상이나 파괴 없이 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 방사선 영상(X-선 영상 또는 중성자 빔에 의한 영상)을 안전기준영상과 비교 및 판독함으로써 탄약신관의 안전/위험 상태 여부가 자동으로 판단되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 영상을 이용한 비교 및 판독으로 탄약신관 완성품에 대한 조립 후 안전검사가 수행됨으로써 탄약신관의 다양한 종류 및 크기, 구조의 복잡성, 검사의 난이도에 따른 양산 단가 상승 없이 수행되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방사선 영상을 이용한 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사시스템의 구성이고, 도 2는 본 발명에 따른 방사선 영상을 이용한 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사방법의 흐름도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 방사선 영상을 이용한 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사시스템의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 자동검사시스템에는 비파괴 영상촬영기(100), 조립 완료된 탄약신관 완성품에 대한 내부 방사선 영상인 탄약신관 입력영상(10), 조립 완료된 탄약신관 완성품의 안전 또는 위험을 비교할 수 있는 레퍼런스 영상(30), 안전 또는 위험의 결과가 작업자에게 출력해주는 안전판단 프로그램(20-1)을 갖춘 영상판독기(20)가 포함된다.

상기 비파괴 영상촬영기(100)는 X-선 또는 중성자 빔을 이용하여 내부 구조를 비파괴로 촬영하는 것이 포함된 모든 장비를 의미한다.

상기 탄약신관 입력영상(10)은 탄약신관 제조 공정상에서 조립전 안전검사를 거친 후 제조된 탄약신관 완성품의 내부 구조 영상이다. 여기서, 조립전 안전검사는 탄약신관 제조 공정상에서 탄약신관 구성품에 대한 육안 검사 혹은 X-선 영상의 육안 판독 등으로 탄약신관의 구성품 단위에서 수행되는 육안 검사를 의미한다.

본 실시예에서 상기 탄약신관 입력영상(10)은 레퍼런스 영상(30)과 영상 획득 환경이 달라 영상의 밝기나 크기, 각도 등이 같지 않다. 그러므로, 보다 정확한 비교/판독을 위하여 탄약신관 입력영상(10)을 레퍼런스 영상(30)과 일치화 시키기 위한 노이즈 제거, 대비 및 밝기 조정, 크기 및 회전 보정 등을 포함하는 선처리 작업이 수행된다.

특히, 탄약신관 입력영상(10)은 안전을 확인하는 관심영역이 적어도 3개 이상의 부분 영상으로 제공될 수 있다. 일례로, 제1 관심영역은 탄약신관의 상태(안전상태 또는 위험상태)에 관계없이 변화가 없는 특정한 영역으로써 이에 대한 제1 부분영상으로 제공된다. 제2관심영역은 탄약신관이 장전될 때 장전메커니즘에 의해 그 위치나 배열 등이 바뀌는 구성품들을 포함한 영역으로써 이에 대한 제2 부분영상으로 제공된다. 제3관심영역은 탄약신관에 조립되는 부품들의 누락여부를 검사할 수 있는 영역으로써 이에 대한 제3 부분영상으로 제공된다.

또한, 이러한 부분영상은 조립완료된 탄약신관의 신뢰성을 증대시키기 위해 제4 부분영상이나 제5 부분영상으로 제공될 수 있다.

상기 영상판독기(20)는 노트북이 적용되나 데스크 탑 컴퓨터나 화면을 갖춘 중앙처리장치 기반 모든 장치가 포함된다. 상기 안전판단프로그램(20-1)은 프로그램으로서 영상판독기(20)에 탑재되어 가동되고, 다수의 레퍼런스 영상(30)을 갖춘 DB를 포함한다.

상기 레퍼런스 영상(30)은 검사자의 판단 착오에 의한 불량품 조립이나 안전에 결함이 있는 완성품 신관 혼입이 없음이 보증된 조립 탄약신관의 내부 영상을 의미한다. 그러므로, 레퍼런스 영상(30)은 안전한 상태의 탄약신관에 대한 다양한 각도 및 방향에서의 영상들로 레퍼런스 영상 데이터베이스가 구축되고, 레퍼런스 영상 데이터베이스는 제조되는 탄약신관의 종류별로 구축된다.

한편, 도 2는 본 실시예에 따른 방사선 영상을 이용한 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사방법의 흐름도를 나타낸다.

S0은 조립 완료된 탄약신관 완성품의 탄약신관 입력영상(10)을 획득하는 단계로서, 이를 위해 X-선 비파괴검사 혹은 중성자 비파괴검사를 수행한다. 이는, 비파괴 영상촬영기(100)로 수행된다.

S1은 획득한 탄약신관 입력영상(10)을 영상판독기(20)에 입력하는 단계로서, 이로부터 자동검사시스템에 의한 조립 완료된 탄약신관 완성품에 대한 조립후 안전검사가 실시된다.

일례로, 탄약신관 입력영상(10)이 안전한 혹은 위험한 상태인지를 알기 위해서는 현재 입력된 탄약신관 입력영상(10)을 안전 상태에서의 레퍼런스 영상(30)과 비교를 해 봄으로써 가능하다. 이를 위해, 안전한 상태의 탄약신관에 대한 다양한 각도 및 방향에서 기 확보된 레퍼런스 영상(30)이 구축된 레퍼런스 영상 데이터베이스가 사용된다.

이를 위한 구체적인 절차는 탄약신관 입력영상(10)을 관심영역으로 구분함으로써 순차적으로 수행된다.

S2는 탄약신관 입력영상(10)에서 첫 번째 관심영역(이하, 제1 부분영상)이 설정되는 단계로서, 이때 제1 부분영상은 탄약신관의 상태(안전상태 또는 위험상태)에 관계없이 변화가 없는 특정한 영역이다.

이어, S3과 같이 제1 부분영상을 바탕으로 하여 레퍼런스 영상 데이터베이스의 각 관심영역 해당 부분과 제1 부분영상의 유사도를 검사한 후, S4와 같이 제1 부분영상과 유사도가 가장 높은 영상을 해당된 레퍼런스 영상(30)으로 선택하여 이후 안전 판단에 대한 비교 기준으로 적용한다.

S5는 레퍼런스 영상(30)과 탄약신관 입력영상(10)은 영상 획득 환경 차이로 영상의 밝기나 크기, 각도 등이 같지 않음에 따라 선처리 작업을 수행하는 단계로서, 이는 정확한 비교/판독을 위하여 탄약신관 입력영상(10)을 레퍼런스 영상(30)과 일치화하기 위한 노이즈 제거, 대비 및 밝기 조정, 크기 및 회전 보정 등을 포함한다.

하지만, 상기와 같은 선처리 작업은 탄약신관 입력영상(10)의 획득 시 동시에 이루어질 수 있다. 그러므로, 선처리 작업은 생략될 수 있다.

이어, S61과 같이 레퍼런스 영상(30)에서 두 번째 관심영역을 설정하고, S62와 같이 탄약신관 입력영상(10)에서 선택된 두 번째 관심영역(이하, 제2 부분영상)을 설정한다. 이때, 제2 부분영상은 탄약신관이 장전될 경우, 장전메커니즘에 의해 그 위치나 배열 등이 바뀌는 구성품들을 포함한 영역이다. 또한, 제2 부분영상은 레퍼런스 영상(30)과 일치화 작업이 완료된 상태이므로 선처리 작업은 필요하지 않게 된다.

그러면, S7에서 제2 부분영상이 각각 레퍼런스 영상(30)과 비교 및 판독된후, S8과 같이 제2 부분영상이 안전에 대한 결정이 이루어진다.

이러한 결과는 S91의 재요청, S92의 안전출력, S93의 위험출력으로 구분된다. 이는, 영상판독기(20)의 안전판단 프로그램(20-1)으로 자동 수행된다.

일례로, S91은 그 결과가 해당 탄약신관 입력영상(10)으로 안전/위험 판독이 어려울 때로서, 이 경우 탄약신관 입력영상(10)이 재요청됨으로써 탄약신관 입력영상(10)이 입력되는 S1로 피드백된다. 또한, S93은 그 결과가 위험 상태로 판단될 때로서 "위험"을 출력한 후 종료된다. 이는, 안전판단 프로그램(20-1)에서 수행된다.

반면, S92는 그 결과가 안전 상태로 판단될 때로서 "안전"을 출력한다. 이는, 안전판단 프로그램(20-1)에서 수행된다.

이후, S101의 레퍼런스 영상(30)의 세 번째 관심영역 설정과, S102의 탄약신관 입력영상(10)의 세 번째 관심영역(이하, 제3 부분영상)을 설정한 다음, S11과 같이 제3 부분영상이 각각 레퍼런스 영상(30)과 비교 및 판독된 후, S12와 같이 제3 부분영상이 안전에 대한 결정이 이루어진다.

이러한 결과는 S131의 안전출력, S132의 위험출력으로 구분된다. 이러한 안전출력은 S92와 동일하고, 위험출력을 S93과 동일하다. 특히, S132의 위험출력은 S12에서 판독불가인 경우도 포함된다.

한편, 레퍼런스 영상(30)을 이용한 탄약신관 입력영상(10)은 제4 부분영상 과 제5 부분영상으로 더욱 확장될 수 있으며, 이 경우 S102과 그 이후 단계로 동일하게 수행된다.

이와 같이, 탄약신관 입력영상(10)의 제1,2,3 부분영상 또는 그 이상의 부분 영상으로 조립 후 안전검사가 완료되면, 조립 완료된 탄약신관은 그 안전 상태가 보증된 탄약신관 제품으로 완성된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사시스템에서는 조립이 완료된 완성품 탄약신관에 대한 탄약신관 내부의 방사선 영상(X-선 영상 또는 중성자 빔에 의한 영상)인 탄약신관 입력영상(10)을 획득하고, 이를 이용하여 탄약신관의 안전/위험 상태 여부를 자동으로 판단함으로써 육안 검사 방식 대비 검사의 정확성을 높여 불량한 신관이 혼입될 가능성을 원천적으로 차단할 수 있으며, 또한 자동화된 검사를 수행할 수 있으므로 검사의 편리성을 증대시킬 수 있다.

10 : 탄약신관 입력영상 20 : 영상판독기
20-1 : 안전판단 프로그램 30 : 레퍼런스 영상
100 : 비파괴 영상촬영기

Claims

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(a) 조립 완료된 탄약신관의 내부구조에 대한 방사선 영상을 획득하고, 상기 방사선 영상이 탄약신관 입력영상으로 입력되는 단계:
(b) 상기 탄약신관 입력영상으로부터 첫 번째 관심영역을 설정하고, 상기 첫 번째 관심영역을 이용하여 상기 탄약신관 입력영상과 기 구축된 레퍼런스 영상의 유사도를 검사하며, 유사도가 가장 높은 영상을 해당 레퍼런스 영상으로 선택하는 단계:
(c) 선택된 해당 레퍼런스 영상에서 두 번째 관심영역을 설정하고, 상기 탄약신관 입력영상에서 두 번째 관심영역을 설정한 다음, 상기 해당 레퍼런스 영상과 상기 탄약신관 입력영상에서 각각 설정된 두 번째 관심영역을 이용하여 비교 및 판독하는 단계;
(d) 상기 두 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 안전한지 여부를 판단하는 단계;
(e) 판단결과가 정상이면 "안전"을 출력하고, 상기 해당 레퍼런스 영상에서 세 번째 관심영역을 설정하며, 상기 탄약신관 입력영상에서 설정된 세 번째 관심영역과 비교 및 판독하는 단계;
(f) 상기 세 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 안전한지 여부를 판단하는 단계:
(g) 판단결과가 정상이면 "안전"을 출력하고, 상기 해당 레퍼런스 영상에서 다른 관심영역이 더 이상 설정되지 않으면 조립 후 안전검사가 종료되는 단계;로 수행되고,
상기 (b)단계에서, 상기 첫 번째 관심영역은 탄약신관의 안전상태 또는 위험상태에 관계없이 변화가 없는 영역인 것을 특징으로 하는 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 (b)단계에는, (b-1) 선택된 해당 레퍼런스 영상과 일치화를 위한 상기 탄약신관 입력영상의 선처리 단계가 더 포함되고, 상기 선처리 작업은 상기 탄약신관 입력영상에 대한 노이즈 제거, 대비 및 밝기 조정, 크기 및 회전 보정이 포함된 것을 특징으로 하는 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사 방법.
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청구항 6에 있어서, 상기 (c)단계에서, 상기 두 번째 관심영역은 탄약신관이 일련의 장전메커니즘에 의해 안전 상태에서 장전상태로 바뀔 때 변화가 발생하는 영역인 것을 특징으로 하는 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 (e)단계에서, 상기 세 번째 관심영역은 탄약신관에 조립되는 부품들의 영역이 포함된 것을 특징으로 하는 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 (d)단계에는, (d-1) 상기 두 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 각각 정상이 아니면 "위험"을 출력하고 종료하는 단계와, 상기 (f)단계에서, (f-1) 상기 세 번째 관심영역의 비교 및 판독 후, 각각 정상이 아니거나 판독불가이면 "위험"을 출력하고 종료하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 (d)단계에는, (d-2) 판단결과가 안전 혹은 위험인지 판독이 어려운 "판독불가"인 경우, 다른 탄약신관 입력영상을 요청한 후 조립 후 안전 검사가 수행되는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 제조된 탄약신관 안전상태 자동검사 방법.