KR20220028350A - Apparatus and method for analyzing pipe defects - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배관의 결함을 분석하고 표시하는 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an analysis apparatus and method for analyzing and displaying a defect in a pipe.
배관은 시간이 흐름에 따라 부식되고, 주변환경에 따라 파손될 수 있는 바, 그로 인해 발생하는 사고를 미연에 방지하기 위해서는 배관의 상태를 주기적으로 점검할 필요가 있다. 그러나, 배관은 지중에 매설되어 있거나 그 내부에 항상 유체가 흐르는 바, 배관을 점검함에 있어서는 배관을 분리하지 않고 배관의 상태를 점검할 수 있어야 한다.Pipes are corroded over time and can be damaged depending on the surrounding environment. In order to prevent accidents that occur due to this, it is necessary to periodically check the condition of the pipes. However, since the pipe is buried underground or a fluid always flows therein, when inspecting the pipe, it should be possible to check the condition of the pipe without disconnecting the pipe.
이를 위해, 배관 내에 흐르는 유체의 흐름으로 피그를 진행시켜 배관의 상태를 파악하는 인텔리전트 피그가 사용되고 있으며, 유체의 흐르는 압력이 낮아 피그를 진행시킬 수 없는 배관 등에 적용하기 위한 언피거블 자가추진 로봇이 개발되고 있다. 이러한 인텔리전트 피그나 언피거블 자가추진 로봇은 비파괴 검사 기술을 이용하여 배관의 두께나 결함 등을 측정하는데, 사용되는 비파괴 검사 기술로는 자기누설법(Magnetic Flux Leakage), 와전류 탐상법(Eddy Current Inspection Method), 리모트 필드 와류탐상시험(Remote Field Eddy Current Testing) 등이 있다.To this end, an intelligent pig that detects the state of the pipe by advancing the pig with the flow of fluid flowing in the pipe is used. is being developed These intelligent pig or unfigable self-propelled robots measure the thickness or defects of pipes using non-destructive inspection technology. Method), and Remote Field Eddy Current Testing.
한편, 비파괴 검사 기술을 사용하여 배관의 두께나 결함 등을 측정하기 위해서는, 배관의 두께 등에 따라 달라지는 신호를 검출하는 센싱모듈이 배관의 내주면에 밀착되어야만 신뢰성 및 정확도가 높아진다.On the other hand, in order to measure the thickness or defects of the pipe using the non-destructive inspection technology, the sensing module that detects a signal that varies depending on the thickness of the pipe must be in close contact with the inner circumferential surface of the pipe to increase reliability and accuracy.
한국등록특허공보 제1649319호에는 배관 직경의 변화에 적응적으로 수축 또는 확장되는 배관 검사 로봇이 나타나 있다.Korean Patent Publication No. 1649319 discloses a pipe inspection robot that adaptively contracts or expands to a change in pipe diameter.
본 발명은 배관의 부식 상태를 정확하게 분석하는 동시에, 사용자에게 직관적이고 정확하게 측정 결과, 분석 결과를 표시하는 분석 장치 및 분석 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an analysis apparatus and an analysis method that accurately and accurately analyze the corrosion state of a pipe and display measurement results and analysis results intuitively and accurately to a user.
본 발명의 분석 장치는 배관을 따라 움직이는 주행부; 상기 주행부에 설치되고, 상기 배관을 센싱한 배관 정보와 상기 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터(law data)를 출력하는 센싱부; 제1 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하는 생성부; 제2 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 결함을 분석하는 분석부;를 포함할 수 있다.The analysis device of the present invention includes a driving unit moving along a pipe; a sensing unit installed in the driving unit and configured to output raw data including at least one of pipe information sensed by the pipe and driving information sensed by the driving unit; a generator for generating a three-dimensional three-dimensional shape of the pipe by using the first raw data; and an analysis unit that analyzes the defect of the pipe by using the second raw data.
상기 분석부는 3차원 형상에 상기 결함과 관련된 제1 정보를 표시할 수 있다.The analysis unit may display first information related to the defect on the 3D shape.
본 발명의 분석 방법은 배관을 센싱한 배관 정보와 배관을 따라 움직이는 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터를 획득하는 획득 단계; 상기 로우 데이터를 필터링하는 필터링 단계; 필터링된 상기 로우 데이터의 단위를 변환하는 변환 단계; 상기 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하고 표시하는 입체화 단계; 상기 3차원 입체 형상의 일부 선택 영역을 결정하고, 상기 선택 영역에 대해 단위 변환된 결함 관련 2차원 정보를 표시하는 선택 단계; 상기 선택 영역에 대한 결함 추정 요청이 입수되면, 상기 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정하는 추정 단계;를 포함할 수 있다.The analysis method of the present invention includes an acquiring step of acquiring raw data including at least one of pipe information sensing a pipe and driving information sensing a driving unit moving along the pipe; a filtering step of filtering the raw data; a conversion step of converting a unit of the filtered raw data; a three-dimensionalization step of generating and displaying a three-dimensional three-dimensional shape of the pipe using the raw data; a selection step of determining a partial selection region of the three-dimensional shape and displaying unit-converted defect-related two-dimensional information on the selected region; and an estimation step of estimating at least one of a length, a width, and a depth of a defect existing in the selected area when a request for estimating a defect for the selected area is received.
본 발명의 분석 장치 및 분석 방법은 비파괴 검사 로봇을 이용해 자기 누설 방식으로 분석된 배관의 내외부 부식 상태를 3D 디스플레이해줄 수 있다.The analysis apparatus and analysis method of the present invention can 3D display the internal and external corrosion state of a pipe analyzed by a magnetic leakage method using a non-destructive inspection robot.
본 발명에 따르면, 사용자가 선택한 선택 영역에 결함 추정 알고리즘이 적용될 수 있다. 따라서, 사용자는 결함 추정 알고리즘의 추정 결과를 이용해서 배관의 결함 상태를 정확하게 분석할 수 있다.According to the present invention, a defect estimation algorithm can be applied to a selection area selected by a user. Accordingly, the user can accurately analyze the defect state of the pipe using the estimation result of the defect estimation algorithm.
도 1은 본 발명의 분석 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 생성부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 3은 분석부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 4는 추정부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 5는 길이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 폭 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 깊이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 분석 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 비교 실시예의 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.1 is a schematic diagram showing an analysis device of the present invention.
2 is a schematic diagram showing the operation of the generator.
3 is a schematic diagram illustrating an operation of an analysis unit.
4 is a schematic diagram illustrating an operation of an estimator.
5 is a flowchart illustrating a length estimation algorithm.
6 is a flowchart illustrating a width estimation algorithm.
7 is a flowchart illustrating a depth estimation algorithm.
8 is a flowchart illustrating an analysis method of the present invention.
9 is a graph showing an analysis result of a comparative example.
10 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.In the present specification, duplicate descriptions of the same components will be omitted.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when it is said that a certain element is 'connected' or 'connected' to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements in the middle It should be understood that there may be On the other hand, in this specification, when it is mentioned that a certain element is 'directly connected' or 'directly connected' to another element, it should be understood that another element does not exist in the middle.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.In addition, the terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Also, in this specification, the singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, terms such as 'include' or 'have' are only intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more It is to be understood that the existence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, is not precluded in advance.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.Also in this specification, the term 'and/or' includes a combination of a plurality of described items or any item of a plurality of described items. In this specification, 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.Also, in this specification, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted.
기존의 기술은 복수의 홀 센서가 구비된 단일 모듈로 비파괴 검사를 진행하며 받은 데이터를 표시하고, 사용자가 결함분석 관심영역을 드래그하여 도 9의 분석결과를 호출하는 방식이었다. 단순히 한쪽방향만 이동하여 결함을 빠르게 사용자에게 제공한다는 점에서는 장점이 있지만, 배관(10)이라는 원통의 모든 위치 정보를 담을 수 없어 사용자가 검사한 영역을 수기로 표기를 해서 검사를 진행하였다. 또한 직관적으로 어느 부분을 분석 영역으로 할지 신호를 보고 판단하는 방식이 대부분이었다.The conventional technique was a method of displaying the data received during non-destructive inspection with a single module equipped with a plurality of Hall sensors, and calling the analysis result of FIG. 9 by the user dragging the area of interest for defect analysis. It has an advantage in that it provides the user with defects quickly by simply moving it in one direction, but since it cannot contain all the location information of the cylinder called the
이런 방식은 단일 방향으로 디스플레이 한다는 점에서 사용에 일부 불편함이 있다. 또한, 사용자가 화면을 줌인/줌아웃(zoom in/zoom out)하는 방식으로 상세 신호를 봐야하는 번거로움이 있다. 또한, 기존 방식은 배관(10)의 형상 정보를 담고 있지 않으므로, 분석된 결함이 배관의 어느 부분에 존재하는지 직관적으로 파악하기 어렵다.This method is somewhat inconvenient to use in that it is displayed in a single direction. In addition, there is a inconvenience in that the user needs to see the detailed signal in a manner of zooming in/out of the screen. In addition, since the conventional method does not contain information on the shape of the
본 발명의 분석 장치는 3차원의 디스플레이 프로그램을 개발하고 배관 형상 정보를 색깔로 구분하여 센싱 신호의 최대 크기를 구분할 수 있다. 아울러 본 발명의 분석 장치는 사용자가 선택한 영역에 대해 세부 센싱 신호를 파악하고 분석하는 추정 프로그램을 제공할 수 있다.The analysis apparatus of the present invention can distinguish the maximum size of the sensing signal by developing a three-dimensional display program and classifying the pipe shape information by color. In addition, the analysis apparatus of the present invention may provide an estimation program for identifying and analyzing a detailed sensing signal for a region selected by the user.
비파괴 검사를 통해 출력되는 신호는 x축(원주방향거리), y축(배관방향이동거리), z축(센서 신호: Volt)로 출력이 되며, 이 신호를 2D(2차원)로 표현하면 배관 내 결함의 유무, 위치를 직관적으로 파악하기 어렵다. 배관의 형상정보를 포함하기 위해 직교좌표계(x,y)를 극좌표계(r,θ)로 바꾸어 센서신호의 Base Line을 기준으로 Peak-To-Peak 값을 계산하여 1차적으로 Plot을 하고, 사용자가 관심영역을 선택하면, 2차적으로 결함신호를 호출하는 방식으로 배관의 결함이 분석되고 표시될 수 있다.The signal output through the non-destructive test is output to the x-axis (circumferential distance), y-axis (piping direction movement distance), and z-axis (sensor signal: Volt), and if this signal is expressed in 2D (2D), the pipe It is difficult to intuitively determine the presence or absence of my flaws. In order to include the shape information of the pipe, the Cartesian coordinate system (x,y) is changed to the polar coordinate system (r,θ), the Peak-To-Peak value is calculated based on the base line of the sensor signal, and the user If the ROI is selected, the defect of the pipe can be analyzed and displayed in a way that calls the defect signal secondarily.
도 1은 본 발명의 분석 장치를 나타낸 개략도이다. 도 2는 생성부(130)의 동작을 나타낸 개략도이다. 도 3은 분석부(150)의 동작을 나타낸 개략도이다. 도 4는 추정부(170)의 동작을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an analysis device of the present invention. 2 is a schematic diagram illustrating the operation of the
도면에 도시된 분석 장치는 주행부, 센싱부(110), 생성부(130), 분석부(150), 추정부(170)를 포함할 수 있다.The analysis apparatus shown in the drawing may include a driving unit, a
배관(10)의 결함을 검사하고자 하는 사용자는 배관 내부를 주행하는 로봇 등의 각종 주행부를 이용할 수 있다.A user who wants to inspect the defect of the
주행부는 무한궤도, 바퀴 등을 이용하여 배관의 길이 방향을 따라 배관 내부를 주행할 수 있다.The driving unit may travel inside the pipe in the longitudinal direction of the pipe using a caterpillar track, wheels, or the like.
주행부에는 센싱부(110)가 마련될 수 있다.A
생성부(130), 분석부(150), 추정부(170)는 주행부에 마련되거나, 주행부로부터 이격된 사용자 단말기 또는 서버에 마련될 수 있다.The generating
센싱부(110)는 주행부에 설치되고, 배관을 센싱한 배관 정보와 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터(law date)를 출력할 수 있다. 로우 데이터는 센싱부(110)에 마련된 각종 센서에서 측정된 센싱 신호 또는 센싱값을 포함할 수 있다.The
일 예로, 배관 정보는 배관을 타겟으로 하는 홀 센서 등의 검사 수단(115)/검사 모듈로부터 출력되는 신호 또는 전압값 등을 포함할 수 있다. 주행 정보는 주행부의 주행 거리, 배관을 검사하는 검사 수단(115)/검사 모듈의 각도, 검사 수단(115)과 배관 내면 간의 거리 등을 포함할 수 있다.For example, the pipe information may include a signal or a voltage value output from the inspection means 115/inspection module, such as a hall sensor targeting the pipe. The driving information may include a driving distance of the driving unit, an angle of the
생성부(130)는 제1 로우 데이터를 이용하여 배관의 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다. 생성부(130)는 주로 주행 정보를 이용해서 배관의 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다. 전체 배관(10)에서 검사가 이루어지는 검사 영역(11)이 정의될 때, 생성부는 적어도 검사 영역(11)의 3차원 입체 형상(11`)을 생성할 수 있다.The
일 예로, 주행부의 주행 거리를 측정하는 오도미터(111)(odometer), 배관의 내면 일부 영역을 검사하는 검사 수단(115)의 회전 각도를 측정하는 엔코더(113)(encoder)가 마련될 수 있다.As an example, an encoder 113 (encoder) for measuring the rotation angle of the odometer 111 (odometer) for measuring the traveling distance of the driving unit, the inspection means 115 for inspecting a partial area of the inner surface of the pipe may be provided. .
생성부(130)는 오도미터(111), 엔코더(113), 주행부와 배관 내면 간의 거리를 측정하는 거리 측정기 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다.The generating
예를 들어, 생성부(130)는 오도미터(111)를 이용해서 특정 주행 거리 지점을 파악할 수 있다. 생성부(130)는 특정 주행 거리 지점에서 엔코더(113)를 이용해 거리 측정기의 각도를 측정할 수 있다. 생성부(130)는 거리 측정기를 이용해서 거리 측정기의 각도별로 배관 내면까지의 거리를 측정할 수 있다. 만약, 배관 정보를 생성, 출력하는 검사 수단(115)이 배관의 내면에 밀착된 상태이면, 검사 수단(115)의 연장 길이를 이용해 배관 내면까지의 거리가 측정되므로, 검사 수단(115)이 거리 측정기를 대신할 수 있다.For example, the
거리 측정기의 각도, 검사 수단(115)의 각도는 배관의 길이 방향을 따라 연장되는 가상의 배관 중심선을 기준으로 할 수 있다. 특정 주행 거리 지점에서 거리 측정기 또는 검사 수단(115)을 1회전시키면서 각도별로 배관 내면 까지의 거리 정보가 획득되면, 생성부(130)는 특정 주행 거리 지점에서 배관 내면의 3차원 형상을 파악할 수 있다. 생성부(130)는 특정 주행 거리 지점의 배관의 일부 3차원 형상을 그리고, 주행 거리 지점을 따라 위 과정을 반복하는 것을 통해 배관의 검사구간 전체의 3차원 입체 형상을 생성할 수 있다.The angle of the distance measuring device and the angle of the inspection means 115 may be based on a virtual pipe center line extending along the longitudinal direction of the pipe. When distance information to the inner surface of the pipe is obtained for each angle while rotating the distance measuring device or the inspection means 115 once at a specific mileage point, the generating
분석부(150)는 제2 로우 데이터를 이용하여 배관의 결함을 분석할 수 있다. 제1 로우 데이터는 제1 로우 데이터와 서로 동일하거나 다를 수 있다. 분석부(150)는 주로 배관 정보를 이용해서 배관의 결함을 분석할 수 있다.The
분석부(150)는 3차원 형상에 배관의 결함과 관련된 제1 정보를 표시할 수 있다.The
일 예로, 분석부(150)는 홀 센서를 이용해 배관의 결함을 분석하는 경우, 베이스 라인(base line)이 되는 0 Gauss를 기준으로 복수의 홀 센서의 최대 신호 크기값을 설정 구간별로 구분할 수 있다.For example, when analyzing a defect in a pipe using a Hall sensor, the
일 예로, 분석부(150)는 홀 센서의 센싱값을 50G(Gauss) 이하 구간, 51~100G 구간, 101~200G 구간, 201~300G 구간, 301~400G 구간, 401G 이상 구간으로 구분할 수 있다. 이 구분 결과가 제1 정보에 해당될 수 있다.For example, the
분석부(150)는 제1 로우 데이터를 추가로 이용해서 제1 정보에 대응되는 배관 부위를 파악할 수 있다.The
분석부(150)는 기파악된 배관 부위에 칠해지는 색깔로 제1 정보를 표시할 수 있다.The
일 예로, 도 2와 같이 생성부(130)는 실제의 배관을 추종하는 3차원 입체 형상을 생성하기 되는데, 분석부(150)는 해당 3차원 입체 형상에 색깔을 칠할 수 있다.For example, as shown in FIG. 2 , the generating
이때, 분석부(150)에 의해 3차원 입체 형상에 칠해지는 색깔은 도 3과 같이 제1 정보에 기초할 수 있다. 일 예로, 분석부(150)는 50G(Gauss) 이하 구간이 나타난 배관 부위를 연파랑으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 51~100G 구간에 해당하는 배관 부위를 회색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 101~200G 구간에 해당하는 배관 부위를 노란색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 201~300G 구간에 해당하는 배관 부위를 녹색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 301~400G 구간에 해당하는 배관 부위를 갈색으로 칠할 수 있다. 분석부(150)는 401G 이상 구간에 해당하는 배관 부위를 빨간색으로 칠할 수 있다. 사용자는 색깔이 칠해진 3차원 입체 형상을 살펴보는 것을 통해 결함이 예상되는 배관 부위를 직관적으로 파악할 수 있다.In this case, the color applied to the three-dimensional shape by the
색깔이 칠해진 3차원 입체 영상에서 결함이 의심되는 선택 영역(도 3에서 작은 사각형으로 표시)이 선택되면, 제2 정보가 표시될 수 있다. 제2 정보는 선택 영역의 결함 상태를 파악할 수 있는 홀 센서의 데이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 정보는 도 9와 같은 기존의 검사 결과를 포함할 수 있으며, 제2 정보의 객체는 선택 영역으로 한정될 수 있다.When a selection region (indicated by a small rectangle in FIG. 3 ) suspected of a defect is selected in the colored 3D stereoscopic image, second information may be displayed. The second information may include data of a Hall sensor capable of detecting a defect state of the selected area. For example, the second information may include an existing test result as shown in FIG. 9 , and an object of the second information may be limited to a selection area.
한편, 추정부(170)는 3차원 입체 영상에서 사용자에 의해 선택 영역이 결정되면, 선택 영역에 대한 결함을 추정할 수 있다.Meanwhile, when the selection region is determined by the user in the 3D stereoscopic image, the
추정부(170)는 배관을 검사하는 홀 센서로부터 획득한 누설 자기의 전압값을 이용하여 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.The
도 8은 본 발명의 분석 방법을 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an analysis method of the present invention.
도 8에 도시된 분석 방법은 도 1에 도시된 분석 장치에 의해 수행될 수 있다.The analysis method illustrated in FIG. 8 may be performed by the analysis apparatus illustrated in FIG. 1 .
본 발명의 분석 방법은 획득 단계(S 510), 필터링 단계(S 520), 변환 단계(S 530), 입체화 단계(S 540), 선택 단계(S 550), 센서 시그널 호출 단계(S 560), 추정 단계(S 580), 추정 결과 송출 단계(S 590)를 포함할 수 있다. 추정 단계(S 580)의 전에 사용자에 의해 수행되는 결함 유무 판단 단계(S 570)가 추가될 수 있다.The analysis method of the present invention includes an acquisition step (S 510), a filtering step (S 520), a conversion step (S 530), a stereoscopic step (S 540), a selection step (S 550), a sensor signal call step (S 560), It may include an estimation step (S580) and an estimation result transmission step (S590). A defect determination step (S570) performed by the user before the estimation step (S580) may be added.
획득 단계(S 510)는 배관을 센싱한 배관 정보와 배관을 따라 움직이는 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터를 획득할 수 있다.In the acquiring step ( S510 ), raw data including at least one of pipe information sensing a pipe and driving information sensing a driving unit moving along the pipe may be acquired.
로우 데이터(raw data)는 실험을 통해 얻어지는 전처리가 되지 않는 원신호 데이터를 의미한다. 본 발명에서 확보된 데이터는 2개의 비파괴 검사 모듈에서 나오는 42개의 홀 센서의 신호, 비파괴 검사모듈이 배관 원주방향으로 회전한 각도값에 해당하는 엔코더(113)(Encoder) 정보, 로봇 또는 주행부가 배관의 길이 방향으로 이동한 거리값에 해당하는 오도미터(111)(Odometer) 정보, 데이터를 받는 주기 정보 등을 포함하여 총 20개 이상의 정보를 포함할 수 있다.Raw data means raw signal data that is not pre-processed obtained through an experiment. The data secured in the present invention are signals from 42 Hall sensors from two non-destructive inspection modules, encoder 113 (Encoder) information corresponding to the angle value rotated by the non-destructive inspection module in the circumferential direction of the pipe, and the robot or driving part is piped. It may include a total of 20 or more pieces of information, including odometer 111 (Odometer) information corresponding to a distance value moved in the longitudinal direction, period information for receiving data, and the like.
필터링 단계(S 520)는 로우 데이터를 필터링할 수 있다. 필터링 단계는 센싱부(110)에 마련된 전처리 수단에 의해 수행될 수 있다.The filtering step ( S520 ) may filter raw data. The filtering step may be performed by a pre-processing means provided in the
로우 데이터의 신호는 신호 자체에 노이즈(Noise)가 있으며, 기준점이 동일하지 않기 때문에 이를 보정해줘야 한다. 본 발명에서 센싱부(110)는 DCT(Discrete Consine Transform) 필터를 사용하여 전처리를 수행할 수 있다. 여기서, 길이가 N인 신호 x에 대해 크로네커 델타 δkℓ을 사용하는 경우, 변환은 다음의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.The raw data signal has noise in the signal itself, and since the reference point is not the same, it needs to be corrected. In the present invention, the
변환 단계(S 530)는 필터링된 로우 데이터의 단위를 변환할 수 있다. 변환 단계는 센싱부(110)에 마련된 전처리 수단에 의해 수행될 수 있다.In the conversion step ( S530 ), the unit of the filtered raw data may be converted. The conversion step may be performed by a pre-processing means provided in the
로우 데이터에서 받은 데이터는 필터링(Filtering)한 후 분석이 가능한 단위로 변환을 해줘한다. 보통 자기 누설 방식을 이용한 결함 분석의 신호값은 Gauss를 사용하므로, 센싱부(110)는 각종 센서에서 받은 전압값을 Gauss로 단위 변환해준다. 배관 원주방향으로 회전한 거리값에 해당하는 엔코더(113) 정보, 로봇 또는 주행부가 배관길이 방향으로 이동한 거리값에 해당하는 오도미터(111) 정보는 카운트(Count)값으로 누적되기 때문에 센서 스펙(Spec)에 맞게 거리값(deg, mm)으로 변환을 수행할 수 있다.The data received from the raw data is filtered and then converted into a unit that can be analyzed. Since Gauss is used as the signal value of the defect analysis using the magnetic leakage method, the
입체화 단계(S 540)는 로우 데이터를 이용하여 배관의 3차원 입체 형상을 생성하고 표시할 수 있다. 입체화 단계는 생성부(130) 및 분석부(150)에 의해 수행될 수 있다.The three-dimensionalizing step ( S540 ) may generate and display a three-dimensional three-dimensional shape of the pipe using raw data. The three-dimensionalization step may be performed by the generating
생성부(130)는 전처리 수단에서 단위 변환된 데이터를 기반으로 배관을 3차원 입체 형상으로 디스플레이할 수 있다. 보통 직교좌표계(x, y)를 극 좌표계(r, θ)로 바꾸면 배관의 형상을 만들 수 있다.The
분석부(150)는 3차원 입체 형상을 베이스 라인(Base Line)을 기준으로 신호값의 크기에 따라 색깔로 구분하여 도 2와 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 2에서 0~500G를 기준으로 21개의 홀 센서의 최대 신호 크기값을 색깔을 이용해 6단계로 구분하여 직관적으로 구분이 되게 하였다. 이 색깔이 점점 붉은 색 쪽에 가까워질수록 최대 신호 크기가 큰 것을 의미하며, 또한 배관 두께 기준으로 결함이 있다고 추정될 수 있다.The
선택 단계(S 550)는 3차원 입체 형상의 일부 선택 영역을 결정하고, 선택 영역에 대해 단위 변환된 결함 관련 2차원 정보를 표시할 수 있다. 선택 단계는 분석부(150)에 의해 수행될 수 있다.In the selection step S550 , a partial selection region of the three-dimensional shape may be determined, and unit-converted defect-related two-dimensional information may be displayed on the selected region. The selection step may be performed by the
3차원으로 디스플레이 된 최대 신호 크기에 따른 색깔 정보를 보고 사용자가 결함 분석을 수행하고 싶은 영역을 선택할 수 있다. 이와 같이 사용자에 의해 선택된 영역이 선택 영역에 해당될 수 있다. 결함 분석을 수행할 선택 영역은 화면에서 마우스로 드래그하는 동작을 통해 결정될수 있다.By viewing color information according to the maximum signal size displayed in three dimensions, the user can select an area to perform defect analysis. In this way, the area selected by the user may correspond to the selection area. The selection area to perform defect analysis can be determined by dragging with a mouse on the screen.
센서 시그널 호출 단계(S 560)는 분석부(150)에 의해 수행될 수 있다. 사용자가 상세한 센서 신호를 봐야 선택 영역의 결함 진위를 판단할 수 있기 때문에 분석부(150)는 선택 영역에 대해 전처리 수단에서 단위 변환된 2차원의 신호를 호출하여 디스플레이할 수 있다. 단위 변환된 2차원 신호는 도 9와 유사할 수 있다.The sensor signal calling step ( S560 ) may be performed by the
결함 유무 판단 단계(S 570)는 사용자에 의해 수행될 수 있다. The defect determination step ( S570 ) may be performed by the user.
모든 비파괴 분석프로그램은 사용자의 판단으로 진행될 수 있다. 선택 영역의 2차원 신호에 결함을 나타내는 신호가 포함되어 있으면, 사용자는 결함 추정 알고리즘 수행 버튼을 클릭하여 분석 결과를 도출하도록 분석 장치에 요청할 수 있다. 분석 결과는 결함의 크기에 대한 길이 Length(mm), 폭 Width(mm), 깊이 Depth(mm)값으로 출력될 수 있다. 만약, 선택 영역에 대해 결함 신호가 없다고 판단하면, 사용자는 3차원 입체 형상의 다른 부위를 선택할 수 있다.All non-destructive analysis programs may proceed at the discretion of the user. If a signal indicating a defect is included in the two-dimensional signal of the selected area, the user may click the button to perform the defect estimation algorithm to request the analysis device to derive the analysis result. The analysis result can be output as length Length (mm), width Width (mm), and depth Depth (mm) values for the size of the defect. If it is determined that there is no defect signal in the selected region, the user may select another part of the three-dimensional shape.
추정 단계(S 580)는 선택 영역에 대한 결함 추정 요청이 입수되면, 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정할 수 있다. 추정 단계는 추정부(170)에 의해 수행될 수 있다.In the estimating step ( S580 ), when a request for estimating a defect for the selected area is received, at least one of a length, a width, and a depth of a defect existing in the selected area may be estimated. The estimation step may be performed by the
도 5는 길이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 도 6은 폭 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 도 7은 깊이 추정 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a length estimation algorithm. 6 is a flowchart illustrating a width estimation algorithm. 7 is a flowchart illustrating a depth estimation algorithm.
도 5는 배관의 길이 방향을 추정하는 알고리즘으로, 홀 센서로부터 획득한 누설된 자기의 전압값(S 610)을 기준으로 그 크기를 측정하여(S 620) 결함의 크기를 추정하는 방식이다. 길이의 기준은 오도미터(111) 등을 이용해 측정된(S 630) 실제의 배관 길이일 수 있다. peak to peak 방식의 전압값(S 640)과 임계값(S 650)을 이용하면 결함의 길이가 추정될 수 있다.5 is an algorithm for estimating the longitudinal direction of a pipe, and is a method of estimating the size of a defect by measuring the size (S 620) based on the leaked magnetic voltage value (S 610) obtained from the Hall sensor. The reference of the length may be an actual pipe length measured using the
도 6은 배관의 원주 방향을 추정하는 알고리즘으로, 홀 센서로부터 획득한 누설된 자기의 전압값(S 710)을 기준으로 그 크기를 측정하여(S 720) 결함의 크기를 추정하는 방식이다. 길이 추정 알고리즘과 동일한 방식이나, 홀 센서의 배치로 인해 기구적인 요소의 정보(S 750)와 홀 센서의 신호(S 740)를 병합하는 과정이 필요하다. peak to peak 방식의 전압값(S 640)과 임계값(S 650)을 이용하면 결함의 폭이 추정될 수 있다.6 is an algorithm for estimating the circumferential direction of a pipe. It is a method of estimating the size of a defect by measuring its size based on a leaked magnetic voltage value (S710) obtained from a Hall sensor (S720). Although the same method as the length estimation algorithm, a process of merging the information (S750) of the mechanical element and the signal (S740) of the Hall sensor is required due to the arrangement of the Hall sensor. The width of the defect may be estimated using the peak-to-peak voltage value (S640) and the threshold value (S650).
도 7은 배관의 기준 두께로부터 결함의 z축 방향으로 감소된 깊이를 추정하는 알고리즘이다. 해당 알고리즘은 획득된 홀 센서의 센싱 신호(S 810), 홀 센서의 피크값(S 820), 추정된 길이(S 830), 폭(S 840) 값을 활용하여 최대 신호 크기 방정식을 통해 이미 학습으로 만들어진 룩업 테이블(Look-Up-Table)(S 870)을 기반으로 깊이 방정식(S 860)을 적용하여 기준 두께로부터 감소된 깊이를 추정할 수 있다. 필요에 따라 피크값의 설정치가 조절되거나(S 850), 룩업 테이블과 조절값이 정규화되고 평균화될 수 있다(S 880).7 is an algorithm for estimating the reduced depth of the defect in the z-axis direction from the reference thickness of the pipe. The algorithm is already learned through the maximum signal magnitude equation using the acquired Hall sensor sensing signal (S 810), Hall sensor peak value (S 820), estimated length (S 830), and width (S 840) values The depth reduced from the reference thickness can be estimated by applying the depth equation (S860) based on the look-up-table (S870) made by . If necessary, the set value of the peak value may be adjusted (S850), or the lookup table and the adjusted value may be normalized and averaged (S880).
본 발명을 통해 기존에 2차원으로 한쪽 방향으로 디스플레이하여 분석하는 방식의 문제점인 배관의 형상 정보를 모두 표현할 수 없는 점과 3차원적으로 검사를 수행할 경우 3차원 좌표 상으로 어디에서 측정했는지 정확히 파악이 어려운 점을 개선하였다. 또한, 최대 신호 크기를 기준으로 색깔로 먼저 디스플레이 해주고, 사용자가 전체 영역에서 드래그하여 일부 영역을 선택하여 판별 가능하도록 하였다. 본 발명을 통해 비파괴 검사의 분석 속도가 향상될 수 있으며, 사용자가 직관적으로 결함을 인지할 수 있다.Through the present invention, the point where all the shape information of the pipe cannot be expressed, which is a problem with the conventional two-dimensional display and analysis in one direction, and the point where the measurement is performed on the three-dimensional coordinates when performing the three-dimensional inspection through the present invention Difficulty in understanding has been improved. In addition, the color is displayed first based on the maximum signal level, and the user can select and identify a partial area by dragging it from the entire area. Through the present invention, the analysis speed of the non-destructive inspection can be improved, and the user can intuitively recognize the defect.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 10의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 분석 장치 등) 일 수 있다. 10 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention. The computing device TN100 of FIG. 10 may be a device (eg, an analysis device, etc.) described herein.
도 10의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.In the embodiment of FIG. 10 , the computing device TN100 may include at least one processor TN110 , a transceiver device TN120 , and a memory TN130 . Also, the computing device TN100 may further include a storage device TN140 , an input interface device TN150 , an output interface device TN160 , and the like. Components included in the computing device TN100 may be connected by a bus TN170 to communicate with each other.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.The processor TN110 may execute a program command stored in at least one of the memory TN130 and the storage device TN140. The processor TN110 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to an embodiment of the present invention are performed. The processor TN110 may be configured to implement procedures, functions, and methods described in connection with an embodiment of the present invention. The processor TN110 may control each component of the computing device TN100 .
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may store various information related to the operation of the processor TN110. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may be configured as at least one of a volatile storage medium and a nonvolatile storage medium. For example, the memory TN130 may include at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.The transceiver TN120 may transmit or receive a wired signal or a wireless signal. The transceiver TN120 may be connected to a network to perform communication.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. On the other hand, the embodiment of the present invention is not implemented only through the apparatus and/or method described so far, and a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded may be implemented. And, such an implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also presented. It belongs to the scope of the invention.
10...배관
11...검사 영역
11`...3차원 입체 형상
110...센싱부
111...오도미터
113...엔코더
115...검사 수단
130...생성부
150...분석부
170...추정부10...
11`...Three-dimensional three-
111...
115...inspection means 130...generating part
150...
Claims (4)
상기 주행부에 설치되고, 상기 배관을 센싱한 배관 정보와 상기 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터(law data)를 출력하는 센싱부;
제1 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하는 생성부;
제2 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 결함을 분석하는 분석부;를 포함하고,
상기 분석부는 3차원 형상에 상기 결함과 관련된 제1 정보를 표시하는 분석 장치.
a running part moving along the pipe;
a sensing unit installed in the driving unit and configured to output raw data including at least one of pipe information sensed by the pipe and driving information sensed by the driving unit;
a generator for generating a three-dimensional three-dimensional shape of the pipe by using the first raw data;
Including; an analysis unit to analyze the defect of the pipe using the second raw data;
The analysis unit is an analysis device for displaying the first information related to the defect in a three-dimensional shape.
상기 주행부의 주행 거리를 측정하는 오도미터(odometer), 상기 배관의 내면 일부 영역을 검사하는 검사 수단의 회전 각도를 측정하는 엔코더(encoder)가 마련되고,
상기 생성부는 상기 오도미터, 상기 엔코더, 상기 주행부와 상기 배관 내면 간의 거리를 측정하는 거리 측정기 중 적어도 하나를 이용해서 상기 3차원 입체 형상을 생성하고,
상기 분석부는 상기 제1 로우 데이터를 추가로 이용해서 상기 제1 정보에 대응되는 배관 부위를 파악하고,
상기 분석부는 기파악된 상기 배관 부위에 칠해지는 색깔로 상기 제1 정보를 표시하는 분석 장치.
The method of claim 1,
An odometer for measuring the running distance of the traveling part, and an encoder for measuring the rotation angle of an inspection means for inspecting a partial area of the inner surface of the pipe are provided,
The generating unit generates the three-dimensional three-dimensional shape using at least one of the odometer, the encoder, and a distance measuring device that measures the distance between the traveling unit and the inner surface of the pipe,
The analysis unit further uses the first raw data to identify a pipe portion corresponding to the first information,
The analysis unit displays the first information in a color to be painted on the previously identified pipe portion.
상기 3차원 입체 영상에서 사용자에 의해 선택 영역이 결정되면, 상기 선택 영역에 대한 결함을 추정하는 추정부가 마련되고,
상기 추정부는 상기 배관을 검사하는 홀 센서로부터 획득한 누설 자기의 전압값을 이용하여 상기 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정하는 분석 장치.
The method of claim 1,
When a selection region is determined by a user in the 3D stereoscopic image, an estimator for estimating a defect in the selection region is provided;
The estimator estimates at least one of a length, a width, and a depth of a defect existing in the selected area using a voltage value of a magnetic leakage obtained from a Hall sensor that inspects the pipe.
배관을 센싱한 배관 정보와 배관을 따라 움직이는 주행부를 센싱한 주행 정보 중 적어도 하나를 포함하는 로우 데이터를 획득하는 획득 단계;
상기 로우 데이터를 필터링하는 필터링 단계;
필터링된 상기 로우 데이터의 단위를 변환하는 변환 단계;
상기 로우 데이터를 이용하여 상기 배관의 3차원 입체 형상을 생성하고 표시하는 입체화 단계;
상기 3차원 입체 형상의 일부 선택 영역을 결정하고, 상기 선택 영역에 대해 단위 변환된 결함 관련 2차원 정보를 표시하는 선택 단계;
상기 선택 영역에 대한 결함 추정 요청이 입수되면, 상기 선택 영역에 존재하는 결함의 길이, 폭, 깊이 중 적어도 하나를 추정하는 추정 단계;
를 포함하는 분석 방법.In the analysis method performed by the analysis device,
an acquiring step of acquiring raw data including at least one of pipe information sensing the pipe and driving information sensing a driving unit moving along the pipe;
a filtering step of filtering the raw data;
a conversion step of converting a unit of the filtered raw data;
a three-dimensionalization step of generating and displaying a three-dimensional three-dimensional shape of the pipe using the raw data;
a selection step of determining a partial selection region of the three-dimensional shape and displaying unit-converted defect-related two-dimensional information on the selected region;
an estimation step of estimating at least one of a length, a width, and a depth of a defect existing in the selected area when a request for estimating a defect for the selected area is received;
An analysis method comprising a.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200109235A KR102529091B1 (en) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | Apparatus and method for analyzing pipe defects |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102643699B1 (en) * | 2022-10-18 | 2024-03-05 | 한국가스안전공사 | System for risk measuring of pipeline and method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980703330A (en) * | 1995-03-27 | 1998-10-15 | 오오오까 노부요시 | Inside wall observation device |
| KR101649319B1 (en) | 2015-11-18 | 2016-08-19 | 한국가스공사 | Sensing module of pipe inspection robot |
| JP2020510198A (en) * | 2017-03-07 | 2020-04-02 | ザ・チャールズ・スターク・ドレイパ・ラボラトリー・インコーポレイテッド | Augmented reality visualization for pipe inspection |
-
2020
- 2020-08-28 KR KR1020200109235A patent/KR102529091B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR19980703330A (en) * | 1995-03-27 | 1998-10-15 | 오오오까 노부요시 | Inside wall observation device |
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