KR102842452B1 - True-false defect detection system using deep learning algorithm-based ultrasound scan data and the method of thereof - Google Patents
True-false defect detection system using deep learning algorithm-based ultrasound scan data and the method of thereofInfo
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Abstract
딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템은 B-Scan 데이터 및 C-Scan 데이터를 동시에 수집하고, 상기 B-Scan 데이터와 상기 C-Scan 데이터를 원페어(One-Pair) 형식으로 구성하는 데이터 수집부; B-Scan 학습 데이터 및 C-Scan 학습 데이터에 기초하여 적어도 하나의 결함 패턴을 검출하는 인공지능 학습 모델을 학습시키는 데이터 학습부; 상기 데이터 학습부에서 생성된 상기 인공지능 학습 모델에 상기 데이터 수집부에서 수집된 상기 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역을 식별하고, 상기 결함 영역에 대응하는 좌표 데이터를 생성하는 결함 검출부; 및 상기 결함 검출부에서 생성된 상기 결함 영역의 상기 좌표 데이터 중 X축 좌표를 상기 B-Scan 데이터를 매핑시켜 관심 영역을 설정하고, 상기 B-Scan 데이터로부터 상기 관심 영역 내 불량 영역의 유무를 확인하고, 상기 불량 영역이 존재하지 않는 경우 가성 결함으로 판정하고, 상기 불량 영역이 존재하는 경우 진성 결함으로 판정하는 결함 판정부;를 포함한다. A system and method for detecting true-false defects using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm are disclosed. According to one embodiment of the present invention, a system for detecting true-false defects using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm comprises: a data collection unit that simultaneously collects B-Scan data and C-Scan data and configures the B-Scan data and the C-Scan data in a one-pair format; a data learning unit that trains an artificial intelligence learning model that detects at least one defect pattern based on the B-Scan learning data and the C-Scan learning data; a defect detection unit that inputs the C-Scan data collected by the data collection unit into the artificial intelligence learning model generated by the data learning unit to identify at least one defect area and generates coordinate data corresponding to the defect area; And a defect determination unit that sets a region of interest by mapping the X-axis coordinate of the coordinate data of the defect region generated by the defect detection unit to the B-Scan data, checks whether there is a defective region within the region of interest from the B-Scan data, and determines that there is no defective region as a false defect if there is, and determines that there is a defective region as a true defect if there is.
Description
본 발명은 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분석 대상으로부터 C-Scan 데이터와 B-Scan 데이터를 포함하는 초음파 이미지를 수집하고, C-Sacn 데이터에 결함 영역이 포함되는 경우, B-Scan 데이터를 분석하여 결함 영역의 진성-가성 여부를 판단하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a true-false defect detection system and method using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, and more particularly, to a true-false defect detection system and method using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, which collects an ultrasound image including C-Scan data and B-Scan data from an analysis target, and, when a defective area is included in the C-Scan data, analyzes the B-Scan data to determine whether the defective area is true-false.
초음파 검사는 비파괴 검사(Nondestructive Testing, NDT) 기술 중 하나로, 재료의 내부 결함을 확인하는 데 널리 사용된다. 초음파는 분석 대상에 발사되어 반사 및 투과되는 신호를 기반으로 내부 구조를 파악할 수 있으며, 결함의 위치, 크기, 형태를 정량적으로 분석하는 데 적합하다. 특히, 초음파 데이터는 재료 내부의 깊이 정보와 밀도 차이에 민감하여 다양한 형태의 결함(예: 균열, 공극, 불연속성)을 탐지할 수 있는 장점을 가진다.Ultrasonic testing is a nondestructive testing (NDT) technique widely used to identify internal defects in materials. Ultrasonic waves are emitted from the target and, based on the reflected and transmitted signals, can reveal internal structures. They are also ideal for quantitatively analyzing the location, size, and shape of defects. In particular, ultrasonic data is sensitive to depth information and density differences within a material, making it ideal for detecting various types of defects (e.g., cracks, voids, discontinuities).
이와 관련하여, 종래의 초음파 검사를 이용한 결함 판정 기술은 반사 신호의 강도(amplitude)와 시간(Time-of-Flight, ToF) 정보를 활용하여 결함을 탐지하는 단순 신호 기반 분석, 신호를 이미지로 변환하여 2D 또는 3D 이미지를 생성하고, 이 이미지를 통해 결함을 판정하는 이미지 처리 기반 분석 등이 사용되어 왔으나, 이러한 방식은 진성 결함과 가성 결함을 구별하는데 제조 공정 중 불필요한 경고(과검)으로 이어져 생산 수율을 저하시킨다는 문제점이 있다. In this regard, conventional defect determination technologies using ultrasonic inspection have been used, including simple signal-based analysis that detects defects by utilizing the intensity (amplitude) and time (Time-of-Flight, ToF) information of the reflected signal, and image processing-based analysis that converts signals into images to create 2D or 3D images and determines defects through these images. However, these methods have the problem of leading to unnecessary warnings (over-inspection) during the manufacturing process in distinguishing between genuine and false defects, which lowers the production yield.
따라서, 초음파 스캔 데이터를 기반으로 딥러닝 알고리즘을 활용하여 결함을 분석하고, 진성 결함과 가성 결함을 효율적으로 구별하며, 정확한 결함 위치와 특성을 제공할 수 있는 기술에 관한 연구가 요구된다.Therefore, research is required on technologies that can analyze defects using deep learning algorithms based on ultrasonic scan data, efficiently distinguish between genuine and false defects, and provide accurate defect locations and characteristics.
본 발명은 분석 대상에 대하여 초음파 신호의 강도와 반사 시간에 기초하여 수직 단면 정보를 제공하는 B-Scan 데이터와 특정 깊이에서의 반사 데이터를 수집하여 수평면의 2차원 영상으로 표현되는 C-Scan 데이터에 기초하여 결함 영역을 분석함으로써, 기존의 C-Sacn 데이터만을 이용하여 결함을 검출하는 기술에서 작은 픽셀 크기 때문에 오인하는 과검 발생율을 감소시키고 진성 결함과 가성 결함을 효과적으로 구분할 수 있는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention provides a system and method for detecting genuine and false defects using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, which can effectively distinguish between genuine and false defects and reduce the rate of misdiagnosis due to small pixel sizes in a technique for detecting defects using only existing C-Scan data by analyzing a defect area based on B-Scan data that provides vertical cross-sectional information based on the intensity and reflection time of an ultrasonic signal for an analysis target and C-Scan data that collects reflection data at a specific depth and expresses it as a two-dimensional image of a horizontal plane.
또한, C-Scan 데이터로부터 결함 영역을 1차적으로 검출하고, 결함 영역이 검출된 C-Scan 데이터에 대응하는 B-Scan 데이터를 분석하여 결함의 진성-가성 여부를 판단함으로써, 보다 정확한 결함 영역의 탐지가 가능한 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the purpose is to provide a true-false defect detection system and method using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm that enables more accurate detection of a defective area by primarily detecting a defective area from C-Scan data and analyzing B-Scan data corresponding to the C-Scan data in which the defective area is detected to determine whether the defect is true-false.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems to be solved by the present invention that are not mentioned herein will be clearly understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains from the description below.
본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템은 B-Scan 데이터 및 C-Scan 데이터를 동시에 수집하고, B-Scan 데이터와 C-Scan 데이터를 원페어(One-Pair) 형식으로 구성하는 데이터 수집부, B-Scan 학습 데이터 및 C-Scan 학습 데이터에 기초하여 적어도 하나의 결함 패턴을 검출하는 인공지능 학습 모델을 학습시키는 데이터 학습부, 데이터 학습부에서 생성된 상기 인공지능 학습 모델에 데이터 수집부에서 수집된 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역을 식별하고, 결함 영역에 대응하는 좌표 데이터를 생성하는 결함 검출부 및 결함 검출부에서 생성된 결함 영역의 좌표 데이터 중 X축 좌표를 B-Scan 데이터를 매핑시켜 관심 영역을 설정하고, B-Scan 데이터로부터 관심 영역 내 불량 영역의 유무를 확인하고, 불량 영역이 존재하지 않는 경우 가성 결함으로 판정하고, 불량 영역이 존재하는 경우 진성 결함으로 판정하는 결함 판정부를 포함한다.A true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention includes a data collection unit that simultaneously collects B-Scan data and C-Scan data and configures the B-Scan data and the C-Scan data in a one-pair format, a data learning unit that trains an artificial intelligence learning model that detects at least one defect pattern based on the B-Scan learning data and the C-Scan learning data, a defect detection unit that inputs the C-Scan data collected by the data collection unit into the artificial intelligence learning model generated by the data learning unit to identify at least one defect area and generates coordinate data corresponding to the defect area, and a defect determination unit that sets an area of interest by mapping an X-axis coordinate among the coordinate data of the defect area generated by the defect detection unit to the B-Scan data, and determines whether or not a defective area exists within the area of interest from the B-Scan data, and determines a false defect if a defective area does not exist, and determines a true defect if a defective area exists.
또한, 데이터 수집부는, 1 ~ 50 MHz 범위의 초음파를 기설정된 분석 대상에 발사하는 초음파 발생부, 분석 대상으로터 반사되는 반사 신호 및 분석 대상을 투과하는 투과 신호를 수집하는 초음파 수신부, 초음파 수신부에 수신되는 반사 신호 및 투과 신호에 기초하여 분석 대상의 깊이 정보 및 수평면의 내부 구조 정보를 포함하는 상기 C-Scan 데이터를 생성하는 제1 스캔 데이터 생성부, 초음파 수신부에수신되는 반사 신호 및 투과 신호에 기초하여 분석 대상의 깊이 정보에 대응하는 단면 이미지 정보를 포함하는 상기 B-Scan 데이터를 생성하는 제2 스캔 데이터 생성부 및 제1 스캔 데이터 생성부에서 생성되는 C-Scan 데이터와 제2 스캔 데이터 생성부에서 생성되는 B-Scan 데이터를 원페어(One-Pair) 형식으로 그룹화하는 그룹 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the data collection unit is characterized by including an ultrasonic generator that emits ultrasonic waves in the range of 1 to 50 MHz to a preset analysis target, an ultrasonic receiver that collects a reflection signal reflected from the analysis target and a transmission signal transmitted through the analysis target, a first scan data generation unit that generates the C-Scan data including depth information of the analysis target and internal structure information of a horizontal plane based on the reflection signal and the transmission signal received by the ultrasonic receiver, a second scan data generation unit that generates the B-Scan data including cross-sectional image information corresponding to the depth information of the analysis target based on the reflection signal and the transmission signal received by the ultrasonic receiver, and a group setting unit that groups the C-Scan data generated by the first scan data generation unit and the B-Scan data generated by the second scan data generation unit in a one-pair format.
또한, 결함 검출부는, 데이터 학습부에서 생성된 인공지능 학습 모델에 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역 정보를 포함하는 객체 검출 결과 데이터를 생성하여 상기 결함 판정부에 전송하고, 객체 검출 결과 데이터가 생성되지 않는 경우, 결함 판정부를 통한 가성 결함 및 진성 결함의 판정 과정이 수행되지 않도록 결함 판정 종료 신호를 생성하여 결함 판정부에 전달하는 것을 특징으로 한다.In addition, the defect detection unit inputs C-Scan data into an artificial intelligence learning model generated by a data learning unit to generate object detection result data including at least one defect area information and transmits the data to the defect judgment unit, and in the case where the object detection result data is not generated, generates a defect judgment termination signal and transmits the signal to the defect judgment unit so that the process of determining a false defect and a true defect through the defect judgment unit is not performed.
또한, 결함 검출부는, 객체 검출 결과 데이터가 생성된 경우, C-Scan 데이터를 결함 판정 데이터로 저장하는 것을 특징으로 한다.In addition, the defect detection unit is characterized in that, when object detection result data is generated, C-Scan data is stored as defect judgment data.
또한, 결함 검출부는, C-Scan 데이터로부터 결함 영역이 식별된 경우, 결함 영역에 바운딩 박스를 생성하고, 결함 영역의 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표를 추출하되, C-Scan 데이터에 원점 마커를 생성하고, 원점 마커에 기초하여 XY 2차원 좌표계를 적용하여 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표에 대응하는 좌표 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the defect detection unit is characterized in that, when a defect area is identified from C-Scan data, it creates a bounding box in the defect area, extracts x min , y min , x max , and y max coordinates of the defect area, creates an origin marker in the C-Scan data, and applies an XY two-dimensional coordinate system based on the origin marker to create coordinate data corresponding to the x min , y min , x max , and y max coordinates.
또한, 결함 판정부는, 결함 검출부에서 생성된 좌표 데이터에 기초하여 B-Scan 데이터의 X축 분석 범위를 설정하는 분석 범위 설정부, 분석 범위 설정부에서설정된 X축 분석 범위 내에서 적어도 하나의 관심 영역을 설정하는 관심 영역 설정부 및 관심 영역 내부의 신호 크기를 분석하여 진성 결함 및 가성 결함을 판정하는 신호 크기 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the defect judgment unit is characterized by including an analysis range setting unit that sets an X-axis analysis range of B-Scan data based on coordinate data generated by the defect detection unit, an interest area setting unit that sets at least one interest area within the X-axis analysis range set by the analysis range setting unit, and a signal size analysis unit that analyzes a signal size within the interest area to determine a genuine defect and a false defect.
또한, 결함 판정부는, B-Scan 데이터가 진성 결함으로 판정된 경우, B-Scan 데이터를 진성 결함 결과 데이터로 저장하고, B-Scan 데이터가 상기 가성 결함으로 판정된 경우, B-Scan 데이터를 가성 결함 결과 데이터로 저장하는 것을 특징으로 한다.In addition, the defect determination unit is characterized in that, if the B-Scan data is determined to be a genuine defect, the B-Scan data is stored as genuine defect result data, and if the B-Scan data is determined to be a false defect, the B-Scan data is stored as false defect result data.
또한, 데이터 수집부는, 초음파 발생부의 고장 발생 여부를 모니터링하는 고장진단부 및 고장진단부의 진단 결과에 대응하여 사용자 알람 신호를 생성하는 알람발생부를 포함하고, 고장진단부는, 초음파 발생부의 출력값인 초음파 신호의 크기을 분석하여 [수학식 1]에 의해 산출되는 상하차이값(Ndif_num)이 기설정된 개수기준값(Sstandard)보다 크고, 동시에 [수학식 2]에 의해 산출되는 상하분산차이값(Ndif_disp)이 기설정된 분산기준값(Dstandard)보다 큰 경우라면, 초음파 발생부의 고장이 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the data collection unit includes a fault diagnosis unit that monitors whether a fault has occurred in the ultrasonic generator, and an alarm generation unit that generates a user alarm signal in response to the diagnosis result of the fault diagnosis unit, and the fault diagnosis unit analyzes the size of the ultrasonic signal, which is an output value of the ultrasonic generator, and if the upper and lower difference value (N dif_num ) calculated by [Mathematical Formula 1] is greater than a preset number standard value (S standard ), and at the same time, the upper and lower variance difference value (N dif_disp ) calculated by [Mathematical Formula 2] is greater than a preset variance standard value (D standard ), it is characterized in that it diagnoses that a fault has occurred in the ultrasonic generator.
[수학식 1][Mathematical Formula 1]
(여기서, Nup_num은 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과한 초음파 신호값의 개수, Ndown_num은 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 초음파 신호값의 개수, Ndif_num는 Nup_num과 Ndown_num의 차이값에 대한 절대값을 각각 의미함)(Here, N up_num is the number of ultrasonic signal values exceeding the average value within a preset interval, N down_num is the number of ultrasonic signal values below the average value within a preset interval, and N dif_num is the absolute value of the difference between N up_num and N down_num , respectively.)
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, 는 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과하는 초음파 신호값 각각의 분산을 합산한 값, 은 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 초음파 신호값 각각의 분산을 합산한 값, Ndif_disp는 와 의 차이값에 대한 절대값을 각각 의미함)(Here, is the sum of the variances of each ultrasonic signal value exceeding the average value within a preset interval. is the sum of the variances of each ultrasonic signal value below the average within a preset interval, and N dif_disp is and ) means the absolute value of the difference between
또한, 고장진단부는, 제7항의 조건을 만족하는 동시에, [수학식 5]에 의해 산출되는 왜도(γ)가 기설정된 왜도 기준값(SKstandard)보다 큰 경우에 초음파 발생부의 고장이 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fault diagnosis unit is characterized in that it diagnoses that a fault has occurred in the ultrasonic generator when the condition of clause 7 is satisfied and the skewness (γ) calculated by [Mathematical Formula 5] is greater than a preset skewness standard value (SK standard ).
[수학식 5][Equation 5]
(여기서, γ는 초음파 신호값의 왜도, N은 구간 내 초음파 신호값의 개수, O(tn)은 tn시각의 초음파 신호값, av는 구간 내 평균값, σ는 구간 내 표준편차를 각각 의미함)(Here, γ represents the skewness of the ultrasonic signal value, N represents the number of ultrasonic signal values within the interval, O(t n ) represents the ultrasonic signal value at time t n , av represents the average value within the interval, and σ represents the standard deviation within the interval.)
또한, 고장진단부는, 기설정된 시간간격으로 기설정된 구간을 분할하되, [수학식 3] 및 [수학식 4]에 따른 만족하는 Pnew가 1인 경우에는 n+3번째 초음파 발생부의 출력값을 새로운 구간의 시작값으로 재설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fault diagnosis unit is characterized in that it divides the preset section at preset time intervals, and if P new satisfying [Mathematical Expression 3] and [Mathematical Expression 4] is 1, it resets the output value of the n+3rd ultrasonic generator to the starting value of the new section.
[수학식 3][Equation 3]
(여기서, In은 연속하는 초음파 신호값들을 잇는 기울기, tn은 n번째 초음파 신호값이 출력된 시각, tn-1은n-1번째 초음파 신호값이 출력된 시각, O(tn)은 tn시각의 초음파 신호값, O(tn-1)은 tn-1시각의 초음파 신호값을 각각 의미함)(Here, I n is the slope connecting the consecutive ultrasonic signal values, t n is the time when the nth ultrasonic signal value was output, t n-1 is the time when the n-1th ultrasonic signal value was output, O(t n ) is the ultrasonic signal value at time t n , and O(t n-1 ) is the ultrasonic signal value at time t n-1 .)
[수학식 4][Equation 4]
(여기서, Istandard는 기준 기울기를 의미함)(Here, I standard means the standard slope)
본 발명에 따르면, 분석 대상에 대하여 초음파 신호의 강도와 반사 시간에 기초하여 수직 단면 정보를 제공하는 B-Scan 데이터와 특정 깊이에서의 반사 데이터를 수집하여 수평면의 2차원 영상으로 표현되는 C-Scan 데이터에 기초하여 결함 영역을 분석함으로써, 기존의 C-Sacn 데이터만을 이용하여 결함을 검출하는 기술에서 작은 픽셀 크기 때문에 오인하는 과검 발생율을 감소시키고 진성 결함과 가성 결함을 효과적으로 구분할 수 있는 효과를 가진다. According to the present invention, by analyzing a defect area based on B-Scan data that provides vertical cross-sectional information based on the intensity and reflection time of an ultrasonic signal for an analysis target and C-Scan data that collects reflection data at a specific depth and expresses it as a two-dimensional image of a horizontal plane, the present invention has the effect of reducing the occurrence rate of misdiagnosis due to small pixel size in a technology that detects defects using only C-Scan data and effectively distinguishing between genuine defects and false defects.
또한, C-Scan 데이터로부터 결함 영역을 1차적으로 검출하고, 결함 영역이 검출된 C-Scan 데이터에 대응하는 B-Scan 데이터를 분석하여 결함의 진성-가성 여부를 판단함으로써, 보다 정확한 결함 영역의 탐지가 가능한 효과를 가진다. In addition, by primarily detecting a defective area from C-Scan data and analyzing B-Scan data corresponding to the C-Scan data in which the defective area is detected to determine whether the defect is genuine or false, it has the effect of enabling more accurate detection of the defective area.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3는 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 데이터 수집부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 결함 판정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 고장진단부를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a configuration diagram of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams for explaining a data collection unit of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams for explaining a defect judgment unit of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining a fault diagnosis unit of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시례 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시례들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details, including the problems to be solved, means of solving them, and effects of the invention, are included in the embodiments and drawings described below. The advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clearer with reference to the embodiments described below in detail, along with the accompanying drawings.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시례에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications may be made by a person having ordinary knowledge in the relevant technical field without departing from the technical spirit of the present invention.
이하, 본 발명인 발명의 명칭는 첨부된 도 1을 참고로 상세하게 설명한다.Hereinafter, the title of the invention of the present invention is described in detail with reference to the attached drawing 1.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 구성도이고, 도 2 및 도 3는 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 데이터 수집부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 결함 판정부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 고장진단부를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a block diagram of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining a data collection unit of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention, FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a defect judgment unit of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining a fault diagnosis unit of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention.
<실시례 1>Example 1
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템(100)은 데이터 수집부(110), 데이터 학습부(120), 결함 검출부(130) 및 결함 판정부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a true-false defect detection system (100) utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm according to an embodiment of the present invention may include a data collection unit (110), a data learning unit (120), a defect detection unit (130), and a defect judgment unit (140).
보다 상세하게는, 상기 데이터 수집부(110)는 B-Scan 데이터 및 C-Scan 데이터를 동시에 수집하고, 상기 B-Scan 데이터와 상기 C-Scan 데이터를 원페어(One-Pair) 형식으로 구성하고, 상기 데이터 학습부(120)는 B-Scan 학습 데이터 및 C-Scan 학습 데이터에 기초하여 적어도 하나의 결함 패턴을 검출하는 인공지능 학습 모델을 학습시키고, 상기 결함 검출부(130)는 상기 데이터 학습부(120)에서 생성된 상기 인공지능 학습 모델에 상기 데이터 수집부(110)에서 수집된 상기 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역을 식별하고, 상기 결함 영역에 대응하는 좌표 데이터를 생성하고, 상기 결함 판정부(140)는 상기 결함 검출부(130)에서 생성된 상기 결함 영역의 상기 좌표 데이터 중 X축 좌표를 상기 B-Scan 데이터를 매핑시켜 관심 영역을 설정하고, 상기 B-Scan 데이터로부터 상기 관심 영역 내 불량 영역의 유무를 확인하고, 상기 불량 영역이 존재하지 않는 경우 가성 결함으로 판정하고, 상기 불량 영역이 존재하는 경우 진성 결함으로 판정할 수 았다.More specifically, the data collection unit (110) collects B-Scan data and C-Scan data simultaneously, configures the B-Scan data and the C-Scan data in a one-pair format, the data learning unit (120) trains an artificial intelligence learning model that detects at least one defect pattern based on the B-Scan learning data and the C-Scan learning data, the defect detection unit (130) inputs the C-Scan data collected by the data collection unit (110) into the artificial intelligence learning model generated by the data learning unit (120) to identify at least one defect area, and generates coordinate data corresponding to the defect area, and the defect determination unit (140) sets a region of interest by mapping the X-axis coordinate of the coordinate data of the defect area generated by the defect detection unit (130) to the B-Scan data, and checks whether there is a defective area in the region of interest from the B-Scan data, and if the defective area does not exist, determines it as a false defect, and if the defective area exists, determines it as a genuine defect. It was.
이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 수집부(110)는, 1 ~ 50 MHz 범위의 초음파를 기설정된 분석 대상에 발사하는 초음파 발생부(111), 상기 분석 대상으로터 반사되는 반사 신호 및 상기 분석 대상을 투과하는 투과 신호를 수집하는 초음파 수신부(112), 상기 초음파 수신부(112)에 수신되는 상기 반사 신호 및 상기 투과 신호에 기초하여 상기 분석 대상의 깊이 정보 및 수평면의 내부 구조 정보를 포함하는 상기 C-Scan 데이터를 생성하는 제1 스캔 데이터 생성부(113), 상기 초음파 수신부(112)에 수신되는 상기 반사 신호 및 상기 투과 신호에 기초하여 상기 분석 대상의 깊이 정보에 대응하는 단면 이미지 정보를 포함하는 상기 B-Scan 데이터를 생성하는 제2 스캔 데이터 생성부(114) 및 상기 제1 스캔 데이터 생성부(113)에서 생성되는 상기 C-Scan 데이터와 상기 제2 스캔 데이터 생성부(114)에서 생성되는 상기 B-Scan 데이터를 게이트(층) 정보에 기초하여 상기 원페어(One-Pair) 형식으로 그룹화하는 그룹 설정부(115)를 포함할 수 있다.At this time, as shown in FIGS. 2 and 3, the data collection unit (110) includes an ultrasonic generator (111) that emits ultrasonic waves in the range of 1 to 50 MHz to a preset analysis target, an ultrasonic receiver (112) that collects a reflection signal reflected from the analysis target and a transmission signal transmitted through the analysis target, a first scan data generation unit (113) that generates the C-Scan data including depth information of the analysis target and internal structure information of a horizontal plane based on the reflection signal and the transmission signal received by the ultrasonic receiver (112), a second scan data generation unit (114) that generates the B-Scan data including cross-sectional image information corresponding to the depth information of the analysis target based on the reflection signal and the transmission signal received by the ultrasonic receiver (112), and the C-Scan data generated by the first scan data generation unit (113) and the B-Scan data generated by the second scan data generation unit (114) based on gate (layer) information. It may include a group setting unit (115) that groups in a one-pair format.
이때, 상기 분석 대상에 따라 상기 반사 신호 및 상기 투과 신호의 크기에 기초하여 게이트가 구분되어 상기 C-Scan 데이터(310)와 상기 B-Scan 데이터(320)가 생성될 수 있다. At this time, the gates can be distinguished based on the size of the reflection signal and the transmission signal according to the analysis target, and the C-Scan data (310) and the B-Scan data (320) can be generated.
즉, 상기 C-Scan 데이터(320)는 상기 분석 대상의 표면 스캔 이미지가 게이트 별로 분리되어 생성되고, 상기 B-Scan 데이터(320)는 상기 분석 대상의 단면 스캔 이미지가 게이트별로 분리되어 생성될 수 있다.That is, the C-Scan data (320) may be generated by separating the surface scan image of the analysis target by gate, and the B-Scan data (320) may be generated by separating the cross-sectional scan image of the analysis target by gate.
한편, 상기 데이터 학습부(120)는 상기 그룹 설정부(115)에서 생성된 원페어 형식의 데이터에 기초하여 상기 C-Scan 데이터에 결함 부위에 바운딩 박스 형태로 라벨링을 생성하고, 상기 B-Scan 데이터에서 결함 부분을 크롭하여 이미지 데이터를 정제 가공한 후, 분류 학습을 위한 라벨링을 생성하는 라벨링 생성부,상기 라벨링 생성부에 기초하여 상기 C-Scan 데이터에 대응하여 생성된 라벨링을 동시에 객체 검출을 위하여 객체인식용 지도학습 모델을 학습하는 제 1스캔 데이터 학습부 및 상기 라벨링 생성부에서 생성된 상기 B-Scan 데이터의 라벨링에 대한 분류모델을 학습하는 제2 스캔 데이터 학습부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the data learning unit (120) may further include a labeling generation unit that generates a label in the form of a bounding box for a defective area in the C-Scan data based on the one-pair format data generated by the group setting unit (115), crops the defective area in the B-Scan data, refines and processes the image data, and then generates a label for classification learning, a first scan data learning unit that learns a supervised learning model for object recognition for object detection while simultaneously generating a label corresponding to the C-Scan data based on the labeling generation unit, and a second scan data learning unit that learns a classification model for the labeling of the B-Scan data generated by the labeling generation unit.
이때, 상기 C-Scan 데이터 및 상기 B-Scan 데이터에 대하여 학습된 결과는 기지정된 학습결과 DB에 저장될 수 있다. At this time, the results learned for the C-Scan data and the B-Scan data can be stored in a pre-designated learning result DB.
일례로, 상기 C-Scan 데이터에 대한 객체 검출 모델은 하기 [수학식 6]에 기초하여 학습되고, 상기 B-Scan 데이터에 대한 분류 모델은 하기 [수학식 7]에 기초하여 학습될 수 있다. For example, an object detection model for the C-Scan data can be learned based on the following [Mathematical Formula 6], and a classification model for the B-Scan data can be learned based on the following [Mathematical Formula 7].
[수학식 6][Equation 6]
여기서, Ltotal은 전체 손실이고, Lloc는 바운딩 박스 위치(localization) 손실이고, Lcls는 클래스 분류(classfication) 손실이고, Lreg는 바운딩 박스의 크기 및 비율(regression) 손실을 의미한다. Here, L total is the total loss, L loc is the bounding box location (localization) loss, L cls is the class classification loss, and L reg is the bounding box size and ratio (regression) loss.
[수학식 7][Equation 7]
여기서, Lcls는 클래스 분류(classfication) 손실이고, yisms 실제 클래스 라벨이고, 는 예측 확률을 의미한다. Here, L cls is the classification loss, yisms is the true class label, means the predicted probability.
일례로, 상기 객체 검출 모델은 상기 전체 손실이 최소가 되도록 학습 과정을 수행하고, 상기 분류 모델은 상기 클래스 분류 손실이 최소가 되도록 학습 과정을 수행할 수 있다. For example, the object detection model may perform a learning process to minimize the overall loss, and the classification model may perform a learning process to minimize the class classification loss.
한편, 상기 결함 검출부(130)는, 상기 데이터 학습부(120)에서 생성된 상기 인공지능 학습 모델에 상기 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역 정보를 포함하는 객체 검출 결과 데이터를 생성할 수 있다.Meanwhile, the defect detection unit (130) can input the C-Scan data into the artificial intelligence learning model generated by the data learning unit (120) to generate object detection result data including at least one defect area information.
이때, 상기 객체 검출 결과 데이터는 상기 결함 영역에 대응하는 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표 데이터를 포함할 수 있다. At this time, the object detection result data may include x min , y min , x max , and y max coordinate data corresponding to the defective area.
일례로, 상기 5개의 게이트로 구분되어 상기 C-Scan 데이터가 생성된 경우, 상기 결함 검출부(130)는 각 게이트별로 상기 C-Scan 데이터를 상기 인공지능 학습 모델에 입력하고, 상기 C-Scan 데이터 중 상기 결함 패턴이 검출된 상기 C-Scan 데이터의 게이트 정보와 상기 결함 영역 정보를 취합하여 상기 객체 검출 결과 데이터를 생성할 수 있다.For example, when the C-Scan data is generated by dividing into the five gates, the defect detection unit (130) inputs the C-Scan data for each gate into the artificial intelligence learning model, and can generate the object detection result data by collecting the gate information and the defect area information of the C-Scan data in which the defect pattern is detected among the C-Scan data.
한편, 상기 결함 검출부(130)는 상기 객체 검출 결과 데이터가 생성되지 않는 경우, 상기 결함 판정부(140)를 통한 상기 가성 결함 및 상기 진성 결함의 판정 과정이 수행되지 않도록 결함 판정 종료 신호를 생성하여 상기 결함 판정부(140)에 전달할 수 있다.Meanwhile, if the object detection result data is not generated, the defect detection unit (130) can generate a defect determination end signal and transmit it to the defect determination unit (140) so that the determination process of the false defect and the true defect through the defect determination unit (140) is not performed.
즉, C-Scan 데이터에서 적어도 하나의 결함 패턴이 감지되지 않는 경우, 상기 B-Scan 데이터에도 결함 영역이 감지하지 않는 것으로 판단할 수 있다. That is, if at least one defect pattern is not detected in the C-Scan data, it can be determined that no defect area is detected in the B-Scan data either.
이때, 상기 결함 검출부(130)는, 상기 객체 검출 결과 데이터가 생성된 경우, 상기 C-Scan 데이터를 결함 판정 데이터로 저장할 수 있다.At this time, the defect detection unit (130) can store the C-Scan data as defect determination data when the object detection result data is generated.
즉, 상기 결함 검출부(130)를 통해 분석이 완료된 초음파 스캔 데이터는 상기 학습 DB에 저장되며, 상기 데이터 학습부(120)의 상기 인공지능 학습 모델의 학습 데이터로 활용될 수 있다.That is, the ultrasound scan data analyzed through the defect detection unit (130) is stored in the learning DB and can be used as learning data for the artificial intelligence learning model of the data learning unit (120).
이때, 상기 데이터 학습부(120)는 기설정된 주기(ex. 3달)마다 상기 학습 DB에 추가된 스캔 데이터와 상기 학습 DB에 기저장된 학습 데이터를 취합하고 상기 인공지능 학습 모델의 학습 과정을 재수행 할 수있고, 학습 재수행을 통해 생성된 상기 학습 결과 데이터는 상기 학습결과 DB에 업데이트 될 수 있다.At this time, the data learning unit (120) can collect scan data added to the learning DB and learning data previously stored in the learning DB at preset intervals (e.g., every 3 months) and re-perform the learning process of the artificial intelligence learning model, and the learning result data generated through re-performing the learning can be updated in the learning result DB.
따라서, 상기 인공지능 학습 모델은 3달 주기로 학습 과정을 반복하고 보다 많은 학습 데이터를 활용하여 상기 C-Scan 데이터에 포함된 결함 패턴을 정확하고 신속하게 검출할 수 있다.Therefore, the above artificial intelligence learning model can accurately and quickly detect defect patterns included in the C-Scan data by repeating the learning process in a three-month cycle and utilizing more learning data.
한편, 상기 결함 검출부(130)는, 상기 C-Scan 데이터로부터 상기 결함 영역이 식별된 경우, 상기 결함 영역에 바운딩 박스를 생성하고, 상기 결함 영역의 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표를 추출하되, 상기 C-Scan 데이터에 원점 마커를 생성하고, 상기 원점 마커에 기초하여 XY 2차원 좌표계를 적용하여 상기 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표에 대응하는 상기 좌표 데이터를 생성할 수 있다.Meanwhile, the defect detection unit (130), when the defect area is identified from the C-Scan data, creates a bounding box for the defect area, extracts x min , y min , x max , and y max coordinates of the defect area, creates an origin marker in the C-Scan data, and applies an XY two-dimensional coordinate system based on the origin marker to create the coordinate data corresponding to the x min , y min , x max , and y max coordinates.
예를 들어, 상기 C-Scan 데이터의 3번 게이트에서 결함 패턴이 하나 검출된 경우, 상기 결함 검출부(130)는 3번 게이트의 C-Scan 데이터로부터 상기 결함 영역의 외곽선을 추출하고, 상기 외곽선을 모두 포함하도록 바운딩 박스를 생성할 수 있다.For example, if a defect pattern is detected at gate 3 of the C-Scan data, the defect detection unit (130) can extract the outline of the defect area from the C-Scan data of gate 3 and create a bounding box to include all of the outlines.
또한, 상기 바운딩 박스가 생성된 경우, 상기 C-Scan 데이터 일측에 원점 마커를 생성하고, 상기 원점 마커는 (0, 0)으로 정의할 수 있다.Additionally, when the above bounding box is created, an origin marker can be created on one side of the C-Scan data, and the origin marker can be defined as (0, 0).
따라서, 상기 결함 검출부(130)는 상기 C-Scan 데이터의 열 픽셀값에 기초하여 x축 좌표를 생성하고, 상기 C-Scan 데이터의 행 픽셀값에 기초하여 y축 좌표를 생성하되, 상기 결함 영역의 상기 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표에 기초하여 상기 좌표 데이터를 생성할 수 있다. Accordingly, the defect detection unit (130) generates an x-axis coordinate based on the column pixel value of the C-Scan data, and generates a y-axis coordinate based on the row pixel value of the C-Scan data, and can generate the coordinate data based on the x min , y min , x max , and y max coordinates of the defect area.
한편, 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 결함 판정부(140)는, 상기 결함 검출부(130)에서 생성된 상기 좌표 데이터에 기초하여 상기 B-Scan 데이터의 X축 분석 범위를 설정하는 분석 범위 설정부(141), 상기 분석 범위 설정부(141)에서 설정된 상기 X축 분석 범위 내에서 적어도 하나의 관심 영역을 설정하는 관심 영역 설정부(142) 및 상기 관심 영역 내부의 신호 크기를 분석하여 상기 진성 결함 및 상기 가성 결함을 판정하는 신호 크기 분석부(143)를 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 4 and 5, the defect determination unit (140) may include an analysis range setting unit (141) that sets an X-axis analysis range of the B-Scan data based on the coordinate data generated by the defect detection unit (130), an interest area setting unit (142) that sets at least one interest area within the X-axis analysis range set by the analysis range setting unit (141), and a signal size analysis unit (143) that analyzes the signal size within the interest area to determine the true defect and the false defect.
상기 결함 판정부(140)는 상기 결함 검출부(130)에서 생성된 상기 결함 영역의 상기 좌표 데이터 중 xmin, xmax의 X축 좌표를 상기 B-Scan 데이터에 매핑시키고, 상기 B-Scan 데이터로부터 매핑한 관심영역을 이미지로 크롭하여 상기 데이터 학습부(120)에서 저장된 상기 학습 결과 DB에서 분류 모델 학습 결과를 호출하여 특징벡터를 추출할 수 있다.The above defect judgment unit (140) maps the X-axis coordinates of x min and x max among the coordinate data of the defect area generated by the defect detection unit (130) to the B-Scan data, crops the area of interest mapped from the B-Scan data into an image, and extracts a feature vector by calling the classification model learning result from the learning result DB stored in the data learning unit (120).
또한, 상기 결함 판정부(140)는 유사도 거리 측정 및 최종 판단을 진행하며 가성-진성의 특징 벡터와 비교하여 코사인 유사도를 통하여 측정할 수 있도록 한다. In addition, the defect judgment unit (140) performs similarity distance measurement and final judgment, and enables measurement through cosine similarity by comparing the pseudo-true feature vector.
예를 들어, 학습된 피쳐 벡터(fref)와 테스트할 임베딩 벡터(fnew)의 거리 값이 비례하는 관계인 경우, 크기에 상관없이 유사도가 1에 가깝게 나오므로, 진성 불량 판정을 하고, 상기 유하도가 0에 가까운 경우, 가성 불량 판정을 할 수 있다. 이로써 결함 검출에 관한 성능을 극대화 시킬 수 있다.For example, if the distance value between the learned feature vector (f ref ) and the embedding vector to be tested (f new ) is proportional, the similarity is close to 1 regardless of the size, so a true defect can be determined, and if the similarity is close to 0, a false defect can be determined. This maximizes the performance of defect detection.
이때, 상기 특징 벡터는 하기 [수학식 8]에 기초하여 추출되고, 상기 코사인 유사도는 하기 [수학식 9] 에 기초하여 산출되고, 상기 코사인 거리는 하기 [수학식 10]에 기초하여 생성될 수 있다.At this time, the feature vector can be extracted based on the following [Mathematical Formula 8], the cosine similarity can be calculated based on the following [Mathematical Formula 9], and the cosine distance can be generated based on the following [Mathematical Formula 10].
[수학식 8][Equation 8]
여기서, f는 특징 벡터이고, R은 실수 공간을 의미하며, d는 특징 벡터의 차원을 의미한다. Here, f is a feature vector, R represents a real number space, and d represents the dimension of the feature vector.
[수학식 9][Equation 9]
[수학식 10][Equation 10]
여기서, f는 특징 벡터이고, fref는 학습된 피쳐 벡터(fref)이고, fnew는 테스트할 임베딩 벡터를 의미한다.Here, f is a feature vector, f ref is a learned feature vector (f ref ), and f new is an embedding vector to be tested.
예를 들어, 상기 분석 범위 설정부(141)는 상기 상기 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표로부터 상기 바운딩 박스의 외곽선까지의 거리에 기초하여 상기 X축 분석 범위를 설정할 수 있다.For example, the analysis range setting unit (141) can set the X-axis analysis range based on the distance from the x min , y min , x max , and y max coordinates to the outer line of the bounding box.
또한, 상기 분석 범위 설정부(141)를 통해 상기 X축 분석 범위가 설정된 경우, 상기 관심 영역 설정부(142)는 상기 결함 검출부(130)에서 결함 영역이 존재하는 것으로 분석된 상기 C-Scan 데이터와 동일한 게이트의 상기 B-Scan 데이터를 호출하고, 상기 분석 범위 설정부(141)에서 설정된 X축 분석 범위에 기초하여 상기 상기 B-Scan 데이터에 관심 영역을 설정할 수 있다.In addition, when the X-axis analysis range is set through the analysis range setting unit (141), the interest region setting unit (142) can call the B-Scan data of the same gate as the C-Scan data analyzed as having a defective area in the defect detection unit (130), and set an interest region in the B-Scan data based on the X-axis analysis range set by the analysis range setting unit (141).
일례로, 상기 C-Scan 데이터(311)에 생성된 바운딩 박스가 3개(51, 52, 53)인 경우, 상기 B-Scan 데이터(321)에도 3개의 관심 영역(54, 55, 56)이 생성될 수 있다.For example, if there are three bounding boxes (51, 52, 53) generated in the C-Scan data (311), three regions of interest (54, 55, 56) can also be generated in the B-Scan data (321).
따라서, 상기 신호 크기 분석부(143)는 상기 관심 영역 설정부(142)에서 생성된 관심 영역 내부의 신호 크기를 분석하여 상기 진성 결함 및 상기 가성 결함을 판단하되, 상기 관심 영역(54, 55) 내부의 신호 크기가 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 불량 영역이 존재하는 진성 결함으로 판단하고, 상기 관심 영역(56) 내부의 신호 크기가 상기 임계값 미만인 경우, 상기 불량 영역이 존재하지 않는 가성 결함으로 판단할 수 있다.Accordingly, the signal size analysis unit (143) analyzes the signal size within the region of interest generated by the region of interest setting unit (142) to determine the true defect and the false defect. If the signal size within the region of interest (54, 55) exceeds a preset threshold, it can be determined as a true defect in which a defective region exists, and if the signal size within the region of interest (56) is less than the threshold, it can be determined as a false defect in which the defective region does not exist.
따라서, 상기 C-Scan 데이터에 3개의 결함 영역이 검출되더라도 상기 B-Scan 데이터로부터 검출된 2개의 진성 결함에 기초하여 상기 분석 대상에는 실제로는 2개의 결함 영역이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.Therefore, even if three defective areas are detected in the C-Scan data, it can be determined that there are actually two defective areas in the analysis target based on the two genuine defects detected from the B-Scan data.
한편, 상기 결함 판정부(140)는, 상기 B-Scan 데이터를 상기 학습 DB에 상기 B-Scan 학습 데이터로 저장하되, 상기 진성 결함으로 판정된 경우, 상기 B-Scan 데이터를 결함 학습 데이터로 저장하고, 상기 가성 결함으로 판정된 경우, 상기 B-Scan 데이터를 비결함 학습 데이터로 저장하여 상기 데이터 학습부(120)의 인공지능 학습 모델의 학습 능력을 향상시키는 학습 데이터로 활용할 수 있다.Meanwhile, the defect determination unit (140) stores the B-Scan data as the B-Scan learning data in the learning DB. If the B-Scan data is determined to be a genuine defect, the B-Scan data is stored as defect learning data. If the B-Scan data is determined to be a false defect, the B-Scan data is stored as non-defect learning data. This can be used as learning data to improve the learning ability of the artificial intelligence learning model of the data learning unit (120).
한편, 상기 데이터 수집부(110)는, 상기 초음파 발생부(111)의 고장 발생 여부를 모니터링하는 고장진단부 및 상기 고장진단부의 진단 결과에 대응하여 사용자 알람 신호를 생성하는 알람발생부를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the data collection unit (110) may further include a fault diagnosis unit that monitors whether a fault has occurred in the ultrasonic generator (111) and an alarm generation unit that generates a user alarm signal in response to the diagnosis result of the fault diagnosis unit.
보다 상세하게는, 고장 진단부는, 상기 초음파 발생부(111)로부터 발생되는 초음파 신호의 크기(출력값)를 실시간으로 분석하여, 비정상적인 데이터가 출력되는지 여부를 판단함으로써, 상기 초음파 발생부(111)의 고장여부를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 초음파 발생부(111)의 고장여부 판단은 상기 초음파 발생부(111)의 작동이 중단된 것 뿐만 아니라, 상기 초음파 발생부(111)로부터 발생되는 초음파 신호의 출력오차가 허용한도보다 커진 경우에도 고장으로 판단할 수 있다.More specifically, the fault diagnosis unit can determine whether the ultrasonic generator (111) is faulty by analyzing the size (output value) of the ultrasonic signal generated from the ultrasonic generator (111) in real time and determining whether abnormal data is output. Here, the fault of the ultrasonic generator (111) can be determined not only when the operation of the ultrasonic generator (111) is stopped, but also when the output error of the ultrasonic signal generated from the ultrasonic generator (111) becomes larger than the allowable limit.
이를 위해, 하기 [수학식 1]에 의해 산출되는 상하차이값(Ndif_num)이 기설정된 개수기준값(Sstandard)보다 크고, 동시에 하기 [수학식 2]에 의해 산출되는 상기 상하분산차이값(Ndif_disp)이 기설정된 분산기준값(Dstandard)보다 큰 경우라면, 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생하거나 출력오차가 허용한도보다 커진 것으로 판단할 수 있다.To this end, if the upper and lower difference value (N dif_num ) calculated by [Mathematical Formula 1] below is greater than the preset number standard value (S standard ), and at the same time, the upper and lower dispersion difference value (N dif_disp ) calculated by [Mathematical Formula 2] below is greater than the preset dispersion standard value (D standard ), it can be determined that a failure has occurred in the ultrasonic generator (111) or that the output error has exceeded the allowable limit.
[수학식 1][Mathematical Formula 1]
여기서, Nup_num은 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과한 초음파 신호값의 개수, Ndown_num은 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 초음파 신호값의 개수, Ndif_num(상하차이값)은 Nup_num과 Ndown_num의 차이값에 대한 절대값을 각각 의미한다.Here, N up_num represents the number of ultrasonic signal values exceeding the average value within a preset interval, N down_num represents the number of ultrasonic signal values below the average value within a preset interval, and N dif_num (upper and lower difference value) represents the absolute value of the difference between N up_num and N down_num , respectively.
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 는 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과하는 초음파 신호값 각각의 분산을 합산한 값, 은 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 초음파 신호값 각각의 분산을 합산한 값, Ndif_disp(상하분산차이값)은 와 의 차이값에 대한 절대값을 각각 의미한다.Here, is the sum of the variances of each ultrasonic signal value exceeding the average value within a preset interval. is the sum of the variances of each ultrasonic signal value below the average within a preset interval, and N dif_disp (upper and lower variance difference value) is and Each represents the absolute value of the difference.
즉, 는 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과하는 초음파 신호값 각각에 대한 분산을 합산한 값이며, 예를 들어 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과하는 3개의 초음파 신호값이 존재하는 경우, up_num은 3이고, U1은 평균값을 초과하는 첫번째 초음파 신호값의 분산이며, U2는 평균값을 초과하는 두번째 초음파 신호값의 분산이고, U3은 평균값을 초과하는 세번째 초음파 신호값의 분산을 의미한다.in other words, is the sum of the variances for each ultrasonic signal value exceeding the average value within a preset interval. For example, if there are three ultrasonic signal values exceeding the average value within a preset interval, up_num is 3, U 1 is the variance of the first ultrasonic signal value exceeding the average value, U 2 is the variance of the second ultrasonic signal value exceeding the average value, and U 3 is the variance of the third ultrasonic signal value exceeding the average value.
마찬가지로, 는 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 초음파 신호값 각각에 대한 분산을 합산한 값이며, 예를 들어 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 2개의 초음파 신호값이 존재하는 경우, down_num은 2이고, D1은 평균값 미만인 첫번째 초음파 신호값의 분산이며, D2 평균값 미만인 두번째 초음파 신호값의 분산을 의미한다.likewise, is the sum of the variances for each ultrasonic signal value that is less than the average within a preset interval. For example, if there are two ultrasonic signal values that are less than the average within a preset interval, down_num is 2, D 1 is the variance of the first ultrasonic signal value that is less than the average, and D 2 is the variance of the second ultrasonic signal value that is less than the average.
이에, 고장 진단부는, 상기 [수학식 1]에 의해 산출된 Ndif_num가 기설정된 개수기준값(Sstandard)보다 큰 동시에, [수학식 2]에 의해 산출된 Ndif_disp가 기설정된 분산기준값(Dstandard)보다 큰 경우라면, 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생하거나 출력오차가 허용한도가 커진 것으로 판단할 수 있다.Accordingly , the fault diagnosis unit can determine that a fault has occurred in the ultrasonic generator (111) or that the output error has exceeded the allowable limit if N dif_num calculated by [Mathematical Formula 1] is greater than a preset number standard value (S standard ) and N dif_disp calculated by [Mathematical Formula 2] is greater than a preset dispersion standard value (D standard ).
한편, 상기에서 기설정된 구간의 설정은 기설정된 시간 간격마다 구간을 나누는 것이 원칙이나, 아래와 같은 [수학식 3], [수학식 4]에 따라 산출되는 Pnew가 1인 경우에는 n+3번째 초음파 신호값을 새로운 구간의 시작값으로 재설정하여 구간을 조정할 수 있다.Meanwhile, the principle of setting the preset section above is to divide the section at preset time intervals, but in the case where P new calculated according to [Mathematical Formula 3] and [Mathematical Formula 4] below is 1, the section can be adjusted by resetting the n+3rd ultrasonic signal value as the starting value of a new section.
[수학식 3][Equation 3]
여기서, In은 연속하는 초음파 신호값들을 잇는 기울기, tn은 n번째 초음파 신호값이 출력된 시각, tn-1은n-1번째 초음파 신호값이 출력된 시각, O(tn)은 tn시각의 초음파 신호값, O(tn-1)은 tn-1시각의 초음파 신호값을 각각 의미한다.Here, I n represents the slope connecting the consecutive ultrasonic signal values, t n represents the time when the nth ultrasonic signal value is output, t n-1 represents the time when the n-1th ultrasonic signal value is output, O(t n ) represents the ultrasonic signal value at time t n , and O(t n-1 ) represents the ultrasonic signal value at time t n-1 .
[수학식 4][Equation 4]
여기서, Istandard는 기준 기울기를 의미한다.Here, I standard means the standard slope.
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참고하여 상기 초음파 발생부(111)의 고장여부 판단 방법들의 구체적 내용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the specific contents of the methods for determining whether the ultrasonic generator (111) is faulty will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8.
도 6는 본 발명에 따른 초음파 신호의 분석 결과를 시간(X축)과 출력값(Y축)으로 도시한 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the analysis results of an ultrasonic signal according to the present invention in terms of time (X-axis) and output value (Y-axis).
도 6는 X축에 시간(t), Y축에 출력값을 표시하고, 데이터가 구간(P1, P2, P3, P4)으로 구획되어 표시되며, 각 구간은 초음파 신호값의 시간 흐름에 따라 기설정된 시간 간격으로 구획될 수 있다.Figure 6 displays time (t) on the X-axis and output values on the Y-axis, and data is displayed divided into sections (P1, P2, P3, P4), and each section can be divided into preset time intervals according to the time flow of the ultrasonic signal value.
여기서, Y축의 30은 각 구간 내의 초음파 신호값의 평균이며, 각 초음파 신호값이 얼마나 평균을 상회 또는 하회하는지에 따라 상기 초음파 발생부(111)의 고장 유무를 판단한다.Here, 30 on the Y-axis is the average of the ultrasonic signal values within each section, and whether or not the ultrasonic generator (111) is broken is determined based on how much each ultrasonic signal value exceeds or falls below the average.
예를 들어, P1 구간에서의 6개 초음파 신호값은 각각 32, 29, 27, 29, 31, 32이므로, 편차는 2, -1, -3, -1, 1, 2이고, 분산은 4, 1, 9, 1, 1, 4이다. For example, the six ultrasonic signal values in the P1 section are 32, 29, 27, 29, 31, and 32, respectively, so the deviations are 2, -1, -3, -1, 1, 2, and the variances are 4, 1, 9, 1, 1, and 4.
따라서, 초음파 신호값의 평균인 30을 상회하는 초음파 신호값의 개수는 3개이고, 초음파 신호값의 평균인 30을 하회하는 초음파 신호값의 개수는 3개이므로, 상기 [수학식 1]에 따라 산출되는 Ndif_num은 0이 된다.Accordingly, the number of ultrasonic signal values exceeding the average of ultrasonic signal values, 30, is 3, and the number of ultrasonic signal values below the average of ultrasonic signal values, 30, is 3, so N dif_num calculated according to [Mathematical Formula 1] is 0.
또한, 초음파 신호값의 평균인 30을 상회하는 초음파 신호값 각각의 분산은 4, 1, 4이고 합산값은 9이며, 초음파 신호값의 평균인 30을 하회하는 초음파 신호값 각각의 분산은 1, 9, 1이고 합산값은 11이므로, 상기 [수학식 2]에 따라 산출되는 합산값들 간의 차이값에 대한 절대값인 Ndif_disp는 2가 된다.In addition, the variances of the ultrasonic signal values exceeding the average of the ultrasonic signal values, 30, are 4, 1, 4, and the sum is 9, and the variances of the ultrasonic signal values below the average of the ultrasonic signal values, 30, are 1, 9, 1, and the sum is 11, so the absolute value of the difference between the sum values calculated according to the above [Mathematical Formula 2], N dif_disp , becomes 2.
이때, 기설정된 개수기준값(Sstandard)이 3이고, 기설정된 분산기준값(Dstandard)이 6으로 초기 설정되었다면, 상기 Ndif_num과 Ndif_disp 모두 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)보다 크지 않으므로 P1 구간에서는 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.At this time, if the preset number standard value (S standard ) is 3 and the preset dispersion standard value (D standard ) is initially set to 6, both N dif_num and N dif_disp are not greater than the number standard value (S standard ) and the dispersion standard value (D standard ), so it can be determined that no failure has occurred in the ultrasonic generator (111) in the P1 section.
상기 P1과 같은 방식으로 P2를 계산해보면, , P2 구간에서의 6개 초음파 신호값은 각각 31, 31, 31, 24, 31, 32이므로, 편차는 1, 1, 1, -6, 1, 2이고, 분산은 1, 1, 1, 36, 1, 4이다. If P2 is calculated in the same manner as P1 above, the six ultrasonic signal values in the P2 section are 31, 31, 31, 24, 31, 32, respectively, so the deviation is 1, 1, 1, -6, 1, 2, and the variance is 1, 1, 1, 36, 1, 4.
따라서, 초음파 신호값의 평균인 30을 상회하는 초음파 신호값의 개수는 5개이고, 초음파 신호값의 평균인 30을 하회하는 초음파 신호값의 개수는 1개이므로, 상기 [수학식 1]에 따라 산출되는 Ndif_num은 4가 된다.Accordingly, the number of ultrasonic signal values exceeding the average of ultrasonic signal values, 30, is 5, and the number of ultrasonic signal values below the average of ultrasonic signal values, 30, is 1, so N dif_num calculated according to [Mathematical Formula 1] is 4.
또한, 초음파 신호값의 평균인 30을 상회하는 초음파 신호값 각각의 분산은 1, 1, 1, 1, 4이고 합산값은 8이며, 초음파 신호값의 평균인 30을 하회하는 초음파 신호값의 분산은 36이고 합산값도 36이므로, 상기 [수학식 2]에 따라 산출되는 합산값들 간의 차이값에 대한 절대값인 Ndif_disp는 28이 된다.In addition, the variance of each ultrasonic signal value exceeding the average of 30, which is the ultrasonic signal value, is 1, 1, 1, 1, 4, and the sum is 8, and the variance of the ultrasonic signal value below the average of 30, which is the ultrasonic signal value, is 36, and the sum is also 36. Therefore, N dif_disp , which is the absolute value of the difference between the sum values calculated according to the above [Mathematical Formula 2], becomes 28.
마찬가지로, 기설정된 개수기준값(Sstandard)이 3이고, 기설정된 분산기준값(Dstandard)이 6이라면 상기 Ndif_num과 Ndif_disp 모두 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)보다 크므로 P2 구간에서는 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.Similarly, if the preset number standard value (S standard ) is 3 and the preset dispersion standard value (D standard ) is 6, both N dif_num and N dif_disp are greater than the number standard value (S standard ) and the dispersion standard value (D standard ), so it can be determined that a failure has occurred in the ultrasonic generator (111) in the P2 section.
이 경우, P2 구간에서 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되었으므로 상기 초음파 발생부(111)의 고장을 즉시 확정할 수도 있겠으나, 본 발명의 제2 실시례에서는 특정 구간에서 일시적인 오류값이 출력되었을 상황을 감안하여 다수의 구간(ex. 3개의 구간)에서 연속하여 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되는 경우에 상기 초음파 발생부(111)의 고장을 확정적으로 진단할 수도 있다.In this case, since N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard (S standard ) and the variance standard (D standard ) are calculated in the P2 section, the failure of the ultrasonic generator (111) can be immediately confirmed, but in the second embodiment of the present invention, considering a situation where a temporary error value may have been output in a specific section, if N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard (S standard ) and the variance standard (D standard ) are continuously calculated in multiple sections (e.g., 3 sections), the failure of the ultrasonic generator (111) can be definitively diagnosed.
이를 위해, P3 구간에서도 상기 [수학식 1] 및 상기 [수학식 2]에 따라 상하차이값(Ndif_num)과 상하분산차이값(Ndif_disp)을 산출해 보면, P3 구간의 경우 6개 초음파 신호값은 각각 26, 32, 32, 25, 33, 32이므로, 편차는 -4, 2, 2, -5, 3, 2이고, 분산은 16, 4, 4, 25, 9, 4이다. To this end, in the P3 section, if the upper and lower difference values (N dif_num ) and the upper and lower variance difference values (N dif_disp ) are calculated according to the above [Mathematical Formula 1] and the above [Mathematical Formula 2], in the case of the P3 section, the six ultrasonic signal values are 26, 32, 32, 25, 33, and 32, respectively, so the deviations are -4, 2, 2, -5, 3, and 2, and the variances are 16, 4, 4, 25, 9, and 4.
따라서, 초음파 신호값의 평균인 30을 상회하는 초음파 신호값의 개수는 4개이고, 초음파 신호값의 평균인 30을 하회하는 초음파 신호값의 개수는 2개이므로, 상기 [수학식 1]에 따라 산출되는 Ndif_num은 2가 된다.Accordingly, the number of ultrasonic signal values exceeding the average of ultrasonic signal values, 30, is 4, and the number of ultrasonic signal values below the average of ultrasonic signal values, 30, is 2, so N dif_num calculated according to [Mathematical Formula 1] is 2.
또한, 초음파 신호값의 평균인 30을 상회하는 초음파 신호값 각각의 분산은 4, 4, 9, 4이고 합산값은 21이며, 초음파 신호값의 평균인 30을 하회하는 초음파 신호값 각각의 분산은 16, 25이고 합산값은 41이므로, 상기 [수학식 2]에 따라 산출되는 합산값들 간의 차이값에 대한 절대값인 Ndif_disp는 20이 된다.In addition, the variances of the ultrasonic signal values exceeding the average of the ultrasonic signal values, 30, are 4, 4, 9, and 4, respectively, and the sum is 21, and the variances of the ultrasonic signal values below the average of the ultrasonic signal values, 30, are 16, 25, and the sum is 41, so the absolute value of the difference between the sum values calculated according to the above [Mathematical Formula 2], N dif_disp , is 20.
마찬가지로, 기설정된 개수기준값(Sstandard)이 3이고, 기설정된 분산기준값(Dstandard)이 6이라면 상기 Ndif_disp는 분산기준값(Dstandard)보다 크나, Ndif_num는 개수기준값(Sstandard) 보다 크지 않므로 P3 구간에서는 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.Similarly, if the preset number standard value (S standard ) is 3 and the preset dispersion standard value (D standard ) is 6, the N dif_disp is greater than the dispersion standard value (D standard ), but N dif_num is not greater than the number standard value (S standard ), so it can be determined that no failure occurred in the ultrasonic generator (111) in the P3 section.
즉, P2 구간에서 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되었으나, P3 구간에서 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되지 않았으므로 연속하는 다수의 구간에서 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되지는 않았으므로, 상기 초음파 발생부(111)는 고장이 발생하지 않은 것으로 판단될 수 있다.That is, in the P2 section, N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard value (S standard ) and the variance standard value (D standard ) were calculated, but in the P3 section, N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard value (S standard ) and the variance standard value (D standard ) were not calculated, so in a number of consecutive sections, N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard value (S standard) and the variance standard value (D standard ) were not calculated, and therefore, it can be determined that the ultrasonic generator (111) did not malfunction.
또한, 본 발명의 제3 실시례에서는 3개의 구간 내에서 2번 이상 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출된다면 연속적으로 발생하지 않았다 하더라도 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있으며, P4 구간에서 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되었다면, P2 구간 내지 P4 구간 중 2개의 구간에서 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출된 것이므로, 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생한 것으로 최종 판단할 수 있다. In addition, in the third embodiment of the present invention, if N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard value (S standard ) and the dispersion standard value (D standard ) are calculated more than twice within three sections, it can be determined that a failure has occurred in the ultrasonic generator (111) even if they did not occur continuously, and if N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard value (S standard ) and the dispersion standard value (D standard ) are calculated in the P4 section, it can be determined that a failure has occurred in the ultrasonic generator (111) because N dif_num and N dif_disp exceeding the count standard value (S standard ) and the dispersion standard value (D standard ) are calculated in two sections among the P2 to P4 sections.
또한, 본 발명의 제4 실시례에서는 상기 [수학식 1] 및 상기 [수학식 2]에 따라 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되는 것과 동시에 데이터 분포의 비대칭성이 높은지 여부를 판단하여 이를 모두 만족하는 경우에 한해 상기 초음파 발생부(111)의 고장이 발생한 것으로 판단하여 고장 판단이 무분별하게 이루어지는 것을 방지할 수도 있다.In addition, in the fourth embodiment of the present invention, N dif_num and N dif_disp exceeding the number standard value (S standard ) and the dispersion standard value (D standard ) according to the above [Mathematical Formula 1] and the above [Mathematical Formula 2] are calculated, and at the same time, whether the asymmetry of the data distribution is high is determined, and only when all of these are satisfied, it is determined that a failure has occurred in the ultrasonic generator (111), thereby preventing the failure from being determined indiscriminately.
데이터 분포의 비대칭성을 판단하기 위해 하기 [수학식 5]에 따른 초음파 신호값의 왜도(Skewness) γ를 산출하고, 상기 왜도(절대값)가 기설정된 왜도 기준값(SKstandard)보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. In order to determine the asymmetry of data distribution, the skewness γ of the ultrasonic signal value according to [Mathematical Formula 5] below can be calculated, and it can be determined whether the skewness (absolute value) is greater than a preset skewness standard value (SK standard ).
[수학식 5][Equation 5]
여기서, γ는 초음파 신호값의 왜도, N은 구간 내 초음파 신호값 개수, O(tn)은 tn시각의 초음파 신호값, av는 구간 내 평균값, σ는 구간 내 표준편차를 각각 의미한다. Here, γ represents the skewness of the ultrasonic signal value, N represents the number of ultrasonic signal values within the interval, O(t n ) represents the ultrasonic signal value at time t n , av represents the mean within the interval, and σ represents the standard deviation within the interval.
상기 [수학식 5]에 따라 P1 구간의 왜도 γ를 산출하면, 초음파 신호값의 개수 N은 6, 평균 av는 30, 표준편차 σ는 1.82이므로, 왜도 γ은 -0.33이 된다. 이때, 왜도 기준값 SKstandard가 1.5인 경우, P1 구간의 왜도 γ 절대값 0.33은 왜도 기준값 SKstandard인 1.5보다 작으므로 P1 구간에서는 비대칭이 크지 않은 것으로 판단할 수 있다.When calculating the skewness γ of the P1 section according to the above [Mathematical Formula 5], the number of ultrasonic signal values N is 6, the average av is 30, and the standard deviation σ is 1.82, so the skewness γ becomes -0.33. At this time, when the skewness standard value SK standard is 1.5, the absolute value of the skewness γ of the P1 section, 0.33, is smaller than the skewness standard value SK standard of 1.5, so it can be determined that the asymmetry is not large in the P1 section.
마찬가지의 방법으로, P2 구간의 왜도 γ를 산출하면, 초음파 신호값의 개수 N은 6, 평균 av는 30, 표준편차 σ는 2.71이므로, 왜도 γ은 -1.71이 된다. 따라서, P2 구간의 왜도 γ 절대값 1.71은 왜도 기준값 SKstandard인 1.5보다 크므로 P2 구간에서는 비대칭이 큰 것으로 판단할 수 있다.Similarly, when calculating the skewness γ of the P2 section, the number of ultrasonic signal values N is 6, the average av is 30, and the standard deviation σ is 2.71, so the skewness γ becomes -1.71. Therefore, the absolute value of the skewness γ of the P2 section, 1.71, is greater than the skewness standard SK standard of 1.5, so it can be determined that the P2 section has a large asymmetry.
따라서, 제4 실시례에서는 상기와 같은 방법으로 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 개수기준값(Sstandard)과 분산기준값(Dstandard)을 초과하는 Ndif_num과 Ndif_disp이 산출되는 것과 동시에 상기 [수학식 3]에 의해 산출되는 왜도가 왜도 기준값보다 커서 데이터 분포의 비대칭성이 높은 경우에만 상기 초음파 발생부(111)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.Accordingly, in the fourth embodiment, it can be determined that a failure has occurred in the ultrasonic generator (111) only when N dif_num and N dif_disp exceeding the number standard value (S standard ) and the dispersion standard value (D standard ) according to [Mathematical Formula 1] and [Mathematical Formula 2] are calculated in the same manner as described above, and the skewness calculated by [Mathematical Formula 3] is greater than the skewness standard value, so that the asymmetry of the data distribution is high.
한편, 도 6에서는 구간(P1, P2, P3, P4)이 기설정된 시간 간격으로 구획된 예를 설명하였으나, 상기 [수학식 3], [수학식 4]에 따라 산출되는 Pnew가 1인 경우에는 n번째 초음파 신호값을 새로운 구간의 시작값으로 재설정하여 구간을 조정할 수 있다.Meanwhile, in Fig. 6, an example in which sections (P1, P2, P3, P4) are divided into preset time intervals is described, but in the case where P new calculated according to [Mathematical Formula 3] and [Mathematical Formula 4] is 1, the section can be adjusted by resetting the nth ultrasonic signal value to the starting value of the new section.
도 7 및 도 8을 참고하면, 연속하는 초음파 신호값들의 기울기를 산출하고, 그 기울기가 기준 기울기(Istandard)보다 큰 경우가 3회 연속하여 발생하는 경우에는 초음파 신호값의 정상적인 변화(연속적인 초음파 신호값의 상승 또는 하강)가 있는 것으로 판단하여 구간을 재설정하는 것이 적절하므로, n+3번째 초음파 신호값을 새로운 구간의 시작값으로 재설정하여 구간을 조정할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, the slope of consecutive ultrasonic signal values is calculated, and if the slope is greater than the reference slope (I standard ) three times in a row, it is appropriate to judge that there is a normal change in the ultrasonic signal value (a rise or fall in the continuous ultrasonic signal value) and reset the section, so the section can be adjusted by resetting the n+3rd ultrasonic signal value as the starting value of a new section.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, t8과 t7의 초음파 신호값들을 잇는 기울기인 I8과 t9와 t8의 초음파 신호값들을 잇는 기울기인 I9와 , t10과 t9의 초음파 신호값들을 잇는 기울기인 I10이 모두 기준 기울기(Istandard)인 0.3보다 크므로, Pnew가 1이 되고, n+3번째 초음파 신호값인 t11이 새로운 구간의 시작값이 되도록 P3 구간 및 그 이후 구간을 재설정할 수 있다.That is, as illustrated in FIG. 7, since the slope I 8 connecting the ultrasonic signal values of t 8 and t 7 , the slope I 9 connecting the ultrasonic signal values of t 9 and t 8 , and the slope I 10 connecting the ultrasonic signal values of t 10 and t 9 are all greater than the reference slope (I standard ) of 0.3, P new becomes 1, and the P3 section and subsequent sections can be reset so that the n+3rd ultrasonic signal value t 11 becomes the starting value of the new section.
이를 통해, 초음파 신호값이 자연스럽게 상승하거나 하강하는 구간에서 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따른 고장 판단이 부정확해지는 결과 발생을 방지할 수 있으므로, 본 발명에서는 보다 신뢰도가 높은 고장 판단이 이루어질 수 있다.Through this, it is possible to prevent the occurrence of inaccurate fault judgment according to [Mathematical Formula 1] and [Mathematical Formula 2] in sections where the ultrasonic signal value naturally rises or falls, and thus, in the present invention, fault judgment with higher reliability can be achieved.
일례로, 상기 고장진단부는 상기 초음파 발생부(111)의 고장을 진단하는 방식과 동일한 방식으로 상기 초음파 수신부(112)에 수신되는 상기 반사 신호 및 상기 투과 신호의 크기를 출력값으로 설정하여 상기 초음파 수신부(112)의 고장 발생 여부를 모니터링할 수도 있다.For example, the fault diagnosis unit may monitor whether a fault occurs in the ultrasonic receiver (112) by setting the size of the reflected signal and the transmitted signal received by the ultrasonic receiver (112) as output values in the same manner as the method of diagnosing a fault in the ultrasonic generator (111).
<실시례 2>Example 2
한편, 본 발명의 일실시례에 따른 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템(100)의 진성-가설 불량 탐지 방법은, 상기 데이터 수집부(110)가 B-Scan 데이터 및 C-Scan 데이터를 동시에 수집하고, 상기 B-Scan 데이터와 상기 C-Scan 데이터를 원페어(One-Pair) 형식으로 구성하는 제1 단계, 상기 데이터 학습부(120)가 기지정된 학습 DB에 저장된 B-Scan 학습 데이터 및 C-Scan 학습 데이터에 기초하여 적어도 하나의 결함 패턴을 검출하는 인공지능 학습 모델을 생성하는 제2 단계, 상기 결함 검출부(130)가 상기 데이터 학습부(120)에서 생성된 상기 인공지능 학습 모델에 상기 데이터 수집부(110)에서 수집된 상기 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역을 식별하고, 상기 결함 영역에 대응하는 좌표 데이터를 생성하는 제3 단계 및 상기 결함 판정부(140)가 상기 결함 검출부(130)에서 생성된 상기 결함 영역의 상기 좌표 데이터 중 X축 좌표를 상기 B-Scan 데이터를 매핑시키고, 상기 B-Scan 데이터로부터 불량 영역의 유무를 확인하고, 상기 불량 영역이 존재하지 않는 경우 가성 결함으로 판정하고, 상기 불량 영역이 존재하는 경우 진성 결함으로 판정하는 제4 단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, a true-hypothetical defect detection method of a true-hypothetical defect detection system (100) using deep learning algorithm-based ultrasonic scan data according to an embodiment of the present invention comprises: a first step in which the data collection unit (110) collects B-Scan data and C-Scan data simultaneously and configures the B-Scan data and the C-Scan data in a one-pair format; a second step in which the data learning unit (120) generates an artificial intelligence learning model that detects at least one defect pattern based on the B-Scan learning data and the C-Scan learning data stored in a pre-designated learning DB; a third step in which the defect detection unit (130) inputs the C-Scan data collected by the data collection unit (110) into the artificial intelligence learning model generated by the data learning unit (120) to identify at least one defect area and generate coordinate data corresponding to the defect area; and a third step in which the defect determination unit (140) determines the X-axis coordinate of the coordinate data of the defect area generated by the defect detection unit (130) as the B-Scan data. It may include a fourth step of mapping data, checking whether there is a defective area from the B-Scan data, determining a false defect if there is no defective area, and determining a true defect if there is a defective area.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 분석 대상에 대하여 초음파 신호의 강도와 반사 시간에 기초하여 수직 단면 정보를 제공하는 B-Scan 데이터와 특정 깊이에서의 반사 데이터를 수집하여 수평면의 2차원 영상으로 표현되는 C-Scan 데이터에 기초하여 결함 영역을 분석함으로써, 기존의 C-Sacn 데이터만을 이용하여 결함을 검출하는 기술에서 작은 픽셀 크기 때문에 오인하는 과검 발생율을 감소시키고 진성 결함과 가성 결함을 효과적으로 구분할 수 있는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템 및 그 방법이 제공될 수 있다.Therefore, according to the present invention as described above, by analyzing a defect area based on B-Scan data that provides vertical cross-sectional information based on the intensity and reflection time of an ultrasonic signal for an analysis target and C-Scan data that collects reflection data at a specific depth and is expressed as a two-dimensional image of a horizontal plane, a true-false defect detection system and method using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm that can reduce the occurrence of misdiagnosis due to a small pixel size in a technology that detects defects using only existing C-Scan data and can effectively distinguish between true defects and false defects can be provided.
또한, C-Scan 데이터로부터 결함 영역을 1차적으로 검출하고, 결함 영역이 검출된 C-Scan 데이터에 대응하는 B-Scan 데이터를 분석하여 결함의 진성-가성 여부를 판단함으로써, 보다 정확한 결함 영역의 탐지가 가능한 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템 및 그 방법이 제공될 수 있다.In addition, a true-false defect detection system and method utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm capable of more accurate detection of a defective area can be provided by primarily detecting a defective area from C-Scan data and analyzing B-Scan data corresponding to the C-Scan data in which the defective area is detected to determine whether the defect is true-false.
또한, 본 발명의 일실시례에 따른, 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템의 제어 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a control method of a true-false defect detection system using ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm may be recorded on a computer-readable medium including program commands for performing various computer-implemented operations. The computer-readable medium may include program commands, data files, data structures, etc., alone or in combination. The program commands may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and hardware devices specifically configured to store and execute program commands such as ROMs, RAMs, and flash memories. Examples of program commands include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described with limited examples and drawings, the embodiments of the present invention are not limited to the embodiments described above, and various modifications and variations are possible based on this description by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments of the present invention should be understood solely by the scope of the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof are deemed to fall within the scope of the present invention.
110 : 데이터 수집부 111 : 초음파 발생부
112 : 초음파 수신부
113 : 제1 스캔 데이터 생성부
114 : 제2 스캔 데이터 생성부
115 : 그룹 설정부
120 : 데이터 학습부
130 : 결함 검출부
140 : 결함 판정부 141 : 분석 범위 설정부
142 : 관심 영역 설정부
143 : 신호 크기 분석부110: Data collection unit 111: Ultrasonic generator
112: Ultrasonic receiver
113: First scan data generation unit
114: Second scan data generation unit
115: Group Settings
120: Data Learning Department
130: Defect detection unit
140: Defect determination section 141: Analysis scope setting section
142: Area of Interest Setting Section
143: Signal size analysis unit
Claims (10)
B-Scan 학습 데이터 및 C-Scan 학습 데이터에 기초하여 적어도 하나의 결함 패턴을 검출하는 인공지능 학습 모델을 학습시키는 데이터 학습부;
상기 데이터 학습부에서 생성된 상기 인공지능 학습 모델에 상기 데이터 수집부에서 수집된 상기 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역을 식별하고, 상기 결함 영역에 대응하는 좌표 데이터를 생성하는 결함 검출부; 및
상기 결함 검출부에서 생성된 상기 결함 영역의 상기 좌표 데이터 중 X축 좌표를 상기 B-Scan 데이터를 매핑시켜 관심 영역을 설정하고, 상기 B-Scan 데이터로부터 상기 관심 영역 내 불량 영역의 유무를 확인하고, 상기 불량 영역이 존재하지 않는 경우 가성 결함으로 판정하고, 상기 불량 영역이 존재하는 경우 진성 결함으로 판정하는 결함 판정부;를 포함하고,
상기 데이터 수집부는,
1 ~ 50 MHz 범위의 초음파를 기설정된 분석 대상에 발사하는 초음파 발생부;
상기 분석 대상으로터 반사되는 반사 신호 및 상기 분석 대상을 투과하는 투과 신호를 수집하는 초음파 수신부;
상기 초음파 수신부에 수신되는 상기 반사 신호 및 상기 투과 신호에 기초하여 상기 분석 대상의 깊이 정보 및 수평면의 내부 구조 정보를 포함하는 상기 C-Scan 데이터를 생성하는 제1 스캔 데이터 생성부;
상기 초음파 수신부에 수신되는 상기 반사 신호 및 상기 투과 신호에 기초하여 상기 분석 대상의 깊이 정보에 대응하는 단면 이미지 정보를 포함하는 상기 B-Scan 데이터를 생성하는 제2 스캔 데이터 생성부; 및
상기 제1 스캔 데이터 생성부에서 생성되는 상기 C-Scan 데이터와 상기 제2 스캔 데이터 생성부에서 생성되는 상기 B-Scan 데이터를 상기 원페어(One-Pair) 형식으로 그룹화하는 그룹 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.A data collection unit that simultaneously collects B-Scan data and C-Scan data and configures the B-Scan data and the C-Scan data in a one-pair format;
A data learning unit that trains an artificial intelligence learning model that detects at least one defect pattern based on B-Scan learning data and C-Scan learning data;
A defect detection unit that inputs the C-Scan data collected by the data collection unit into the artificial intelligence learning model generated by the data learning unit to identify at least one defect area and generate coordinate data corresponding to the defect area; and
A defect determination unit that sets a region of interest by mapping the X-axis coordinates of the coordinate data of the defect region generated by the defect detection unit to the B-Scan data, checks whether there is a defective region within the region of interest from the B-Scan data, and determines that there is no defective region as a false defect if there is, and determines that there is a defective region as a true defect if there is;
The above data collection unit,
An ultrasonic generator that emits ultrasonic waves in the range of 1 to 50 MHz to a preset analysis target;
An ultrasonic receiver that collects a reflection signal reflected from the analysis target and a transmission signal passing through the analysis target;
A first scan data generation unit that generates the C-Scan data including depth information of the analysis target and internal structure information of the horizontal plane based on the reflection signal and the transmission signal received by the ultrasonic receiver;
A second scan data generation unit that generates the B-Scan data including cross-sectional image information corresponding to the depth information of the analysis target based on the reflection signal and the transmission signal received by the ultrasonic receiver; and
A true-false defect detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that it includes a group setting unit that groups the C-Scan data generated by the first scan data generation unit and the B-Scan data generated by the second scan data generation unit into the one-pair format.
상기 결함 검출부는,
상기 데이터 학습부에서 생성된 상기 인공지능 학습 모델에 상기 C-Scan 데이터를 입력하여 적어도 하나의 결함 영역 정보를 포함하는 객체 검출 결과 데이터를 생성하여 상기 상기 결함 판정부에 전송하고,
상기 객체 검출 결과 데이터가 생성되지 않는 경우, 상기 결함 판정부를 통한 상기 가성 결함 및 상기 진성 결함의 판정 과정이 수행되지 않도록 결함 판정 종료 신호를 생성하여 상기 결함 판정부에 전달하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.In the first paragraph,
The above defect detection unit,
By inputting the C-Scan data into the artificial intelligence learning model generated in the data learning unit, object detection result data including at least one defect area information is generated and transmitted to the defect determination unit,
A true-false defect detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that when the object detection result data is not generated, a defect determination end signal is generated and transmitted to the defect determination unit so that the determination process of the false defect and the true defect through the defect determination unit is not performed.
상기 결함 검출부는,
상기 객체 검출 결과 데이터가 생성된 경우, 상기 C-Scan 데이터를 결함 판정 데이터로 저장하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.In the third paragraph,
The above defect detection unit,
A true-false defect detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that when the above object detection result data is generated, the C-Scan data is stored as defect judgment data.
상기 결함 검출부는,
상기 C-Scan 데이터로부터 상기 결함 영역이 식별된 경우, 상기 결함 영역에 바운딩 박스를 생성하고, 상기 결함 영역의 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표를 추출하되,
상기 C-Scan 데이터에 원점 마커를 생성하고, 상기 원점 마커에 기초하여 XY 2차원 좌표계를 적용하여 상기 xmin, ymin, xmax 및 ymax 좌표에 대응하는 상기 좌표 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.In the first paragraph,
The above defect detection unit,
When the defective area is identified from the C-Scan data, a bounding box is created in the defective area, and the x min , y min , x max and y max coordinates of the defective area are extracted.
A true-false defect detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that an origin marker is generated in the C-Scan data, and coordinate data corresponding to the x min , y min , x max and y max coordinates is generated by applying an XY two-dimensional coordinate system based on the origin marker.
상기 결함 판정부는,
상기 결함 검출부에서 생성된 상기 좌표 데이터에 기초하여 상기 B-Scan 데이터의 X축 분석 범위를 설정하는 분석 범위 설정부;
상기 분석 범위 설정부에서 설정된 상기 X축 분석 범위 내에서 적어도 하나의 관심 영역을 설정하는 관심 영역 설정부; 및
상기 관심 영역 내부의 신호 크기를 분석하여 상기 진성 결함 및 상기 가성 결함을 판정하는 신호 크기 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.In paragraph 5,
The above defect determination unit,
An analysis range setting unit that sets the X-axis analysis range of the B-Scan data based on the coordinate data generated by the defect detection unit;
An area of interest setting unit for setting at least one area of interest within the X-axis analysis range set in the above analysis range setting unit; and
A true-false defect detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that it includes a signal size analysis unit that analyzes the signal size within the region of interest to determine the true defect and the false defect.
상기 결함 판정부는,
상기 B-Scan 데이터가 상기 진성 결함으로 판정된 경우, 상기 B-Scan 데이터를 진성 결함 결과 데이터로 저장하고, 상기 B-Scan 데이터가 상기 가성 결함으로 판정된 경우, 상기 B-Scan 데이터를 가성 결함 결과 데이터로 저장하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.In the first paragraph,
The above defect determination unit,
A true-false defect detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that when the B-Scan data is determined to be the true defect, the B-Scan data is stored as true defect result data, and when the B-Scan data is determined to be the false defect, the B-Scan data is stored as false defect result data.
상기 데이터 수집부는,
상기 초음파 발생부의 고장 발생 여부를 모니터링하는 고장진단부; 및
상기 고장진단부의 진단 결과에 대응하여 사용자 알람 신호를 생성하는 알람발생부;를 더 포함하고,
상기 고장진단부는,
상기 초음파 발생부의 출력값인 초음파 신호의 크기을 분석하여 하기 [수학식 1]에 의해 산출되는 상하차이값(Ndif_num)이 기설정된 개수기준값(Sstandard)보다 크고, 동시에 하기 [수학식 2]에 의해 산출되는 상기 상하분산차이값(Ndif_disp)이 기설정된 분산기준값(Dstandard)보다 큰 경우라면, 상기 초음파 발생부의 고장이 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.
[수학식 1]
(여기서, Nup_num은 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과한 초음파 신호값의 개수, Ndown_num은 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 초음파 신호값의 개수, Ndif_num는 Nup_num과 Ndown_num의 차이값에 대한 절대값을 각각 의미함)
[수학식 2]
(여기서, 는 기설정된 구간 내에서 평균값을 초과하는 초음파 신호값 각각의 분산을 합산한 값, 은 기설정된 구간 내에서 평균값 미만인 초음파 신호값 각각의 분산을 합산한 값, Ndif_disp는 와 의 차이값에 대한 절대값을 각각 의미함)In the first paragraph,
The above data collection unit,
A fault diagnosis unit that monitors whether a fault occurs in the above ultrasonic generator; and
Further comprising an alarm generating unit that generates a user alarm signal in response to the diagnosis result of the above fault diagnosis unit;
The above fault diagnosis unit,
A true-false failure detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that the ultrasonic generator is diagnosed to have a failure if the upper and lower difference value (N dif_num ) calculated by [Mathematical Formula 1] below by analyzing the size of the ultrasonic signal, which is the output value of the ultrasonic generator, is greater than a preset number standard value (S standard), and at the same time, the upper and lower dispersion difference value (N dif_disp ) calculated by [Mathematical Formula 2] below is greater than a preset dispersion standard value (D standard ).
[Mathematical Formula 1]
(Here, N up_num is the number of ultrasonic signal values exceeding the average value within a preset interval, N down_num is the number of ultrasonic signal values below the average value within a preset interval, and N dif_num is the absolute value of the difference between N up_num and N down_num , respectively.)
[Equation 2]
(Here, is the sum of the variances of each ultrasonic signal value exceeding the average value within a preset interval. is the sum of the variances of each ultrasonic signal value below the average within a preset interval, and N dif_disp is and ) means the absolute value of the difference between
상기 고장진단부는,
상기 제7항의 조건을 만족하는 동시에, 하기 [수학식 5]에 의해 산출되는 왜도(γ)가 기설정된 왜도 기준값(SKstandard)보다 큰 경우에 상기 초음파 발생부의 고장이 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.
[수학식 5]
(여기서, γ는 초음파 신호값의 왜도, N은 구간 내 초음파 신호값의 개수, O(tn)은 tn시각의 초음파 신호값, av는 구간 내 평균값, σ는 구간 내 표준편차를 각각 의미함)In paragraph 8,
The above fault diagnosis unit,
A true-false failure detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that it diagnoses that a failure has occurred in the ultrasonic generator when the condition of the above clause 7 is satisfied and the skewness (γ) calculated by [Mathematical Formula 5] below is greater than a preset skewness standard value (SK standard ).
[Equation 5]
(Here, γ represents the skewness of the ultrasonic signal value, N represents the number of ultrasonic signal values within the interval, O(t n ) represents the ultrasonic signal value at time t n , av represents the average value within the interval, and σ represents the standard deviation within the interval.)
상기 고장진단부는,
기설정된 시간간격으로 기설정된 구간을 분할하되, 하기 [수학식 3] 및 하기 [수학식 4]에 따른 만족하는 Pnew가 1인 경우에는 n+3번째 상기 초음파 발생부의 출력값을 새로운 구간의 시작값으로 재설정하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 알고리즘 기반의 초음파 스캔 데이터를 활용한 진성-가성 불량 탐지 시스템.
[수학식 3]
(여기서, In은 연속하는 초음파 신호값들을 잇는 기울기, tn은 n번째 초음파 신호값이 출력된 시각, tn-1은n-1번째 초음파 신호값이 출력된 시각, O(tn)은 tn시각의 초음파 신호값, O(tn-1)은 tn-1시각의 초음파 신호값을 각각 의미함)
[수학식 4]
(여기서, Istandard는 기준 기울기를 의미함)
In paragraph 9,
The above fault diagnosis unit,
A true-false defect detection system utilizing ultrasonic scan data based on a deep learning algorithm, characterized in that a preset section is divided into preset time intervals, and when P new satisfying [Mathematical Formula 3] and [Mathematical Formula 4] below is 1, the output value of the n+3rd ultrasonic generator is reset to the starting value of a new section.
[Equation 3]
(Here, I n is the slope connecting the consecutive ultrasonic signal values, t n is the time when the nth ultrasonic signal value was output, t n-1 is the time when the n-1th ultrasonic signal value was output, O(t n ) is the ultrasonic signal value at time t n , and O(t n-1 ) is the ultrasonic signal value at time t n-1 .)
[Equation 4]
(Here, I standard means the standard slope)
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