Abstract:
3D 프린팅 공정 중 펨토초 레이저 빔을 이용하여 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사할 수 있는 방법, 장치 및 이를 구비하는 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른, 3D 프린팅 공정 중 펨토초 레이저 빔를 이용하여 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하는 방법은, 프린팅 대상물의 상태를 검사하기 위해 3D 프린팅 레이저 소스와 동축 상으로 배치되는 펨토초 레이저 소스로부터 레이저 빔이 조사되는 단계, 펨토초 레이저 소스에서 생성된 레이저 빔을 펌프 레이저 빔과 프로브 레이저 빔으로 분리시키는 단계, 3D 프린팅 레이저 소스로부터 조사되는 프린팅용 레이저 빔 또는 펌프 레이저 빔을 프린팅 대상물에 조사하여 초음파를 생성시키는 단계, 초음파를 계측하기 위하여 프린팅 대상물에 프로브 레이저 빔을 조사하는 단계, 프린팅 대상물에 의해 반사된 프로브 레이저 빔을 검출하는 단계 및 반사된 프로브 레이저 빔을 분석하여 프린트 대상물의 품질을 검사하는 단계를 포함한다.
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3D 프린팅 공정의 펨토초 레이저 기반 초음파 계측 장치 및 이를 구비한 3D 프린팅 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 공정의 펨토초 레이저 기반 초음파 계측 장치는 3D 프린팅용 레이저 소스로부터 조사된 레이저 빔에 의해 모재를 녹임으로써 형성되는 프린팅 대상물의 상태를 검사하기 위해 조사되는 레이저 빔을 생성하는 펨토초 레이저 소스, 펨토초 레이저 소스에서 생성된 레이저 빔을 펌프 레이저 빔과 프로브 레이저 빔으로 분리하는 빔 스플리터, 펌프 레이저 빔을 변조하는 전기/음향 광학변조기, 프로브 레이저 빔을 지연시키는 시간 지연부, 프린팅 대상물에 의해 반사된 프로브 레이저 빔을 검출하는 광 검출기, 및 광 검출기의 출력신호의 진폭과 위상을 검출하는 락인 증폭기를 포함한다. 여기서, 펨토초 레이저 소스는 3D 프린팅용 레이저 소스와 동축 상으로 배치되는 3D 프린팅 공정의 펨토초 레이저 기반 초음파 계측 장치가 제공된다.
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3D 프린팅 공정 중 실시간 피드백 공정제어 방법 및 시스템이 개시된다. 3D 프린팅 공정 중 실시간 피드백 공정제어 방법으로서, 3D 프린팅 공정 변수, 계측 신호 및 적층 품질에 관한 빅데이터를 수집하는 단계, 빅데이터를 기초로 인공신경망을 구축하는 단계, 실시간으로 3D 프린팅의 적층 품질 이상 여부에 대하여 평가하는 단계 및 인공신경망을 기반으로 하여 적층 품질을 피드백 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
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3D 프린팅 공정 중 형성되는 용융풀 깊이를 추정하는 방법 및 장치가 개시된다. 3D 프린팅 공정 중 형성되는 용융풀 깊이를 추정하는 방법으로서, 3D 프린팅 고정 중 형성되는 용융풀의 표면 온도를 계측하는 단계; 상기 용융풀의 길이 및 폭을 추출하는 단계; 상기 용융풀의 온도 분포식을 도출하는 단계; 상기 용융풀의 용융점 경계를 설정하는 단계; 및 상기 상기 용융풀의 온도 분포식을 이용하여 상기 경계가 설정된 용융풀의 깊이를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
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본 발명은 파이프 손상 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 파이프에 초음파 신호를 발생시키는 초음파 공급부와, 파이프의 초음파 신호를 수신하는 초음파 수취부 및 초음파 수취부에서 수신한 초음파 신호를 분석하여 파이프의 손상 여부를 판별하는 분석부를 포함한다. 본 발명에 따른 파이프 손상 감지 장치 및 방법은 검사인력의 접근성이 떨어져 관측이 어려운 파이프에 대한 손상 여부를 감지할 수 있다.
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구조물의 피로 균열 감지 방법과 이를 위한 시스템이 개시된다. 저주파 및 고주파로 구조물을 가진할 때 생기는 구조물의 진동을 진동검출소자가 감지하여 시간 도메인의 계측신호를 생성한다. 훈련된 장단기 기억(LSTM) 네트워크를 기반으로, 진동검출소자가 계측한 현재시간단계의 계측신호의 다음시간단계의 신호를 예측한다. 그 계측신호와 예측신호를 결합하여 시간 도메인에서 길이가 늘어난 새로운 결합신호를 만든다. 그 결합신호를 푸리에 변환하여 노이즈는 감소되고 계측신호의 정보는 강화된 주파수 도메인의 신호를 구하고, 이를 이용하여 스펙트럼 밀도함수를 구하여 구조물의 균열을 검출하는 데 이용한다.
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본 발명은 손상과 초음파 진행 사이의 상호 작용을 시각화해 손상의 위치와 크기 등에 대한 정보를 현장 실무자들도 쉽고 직관적으로 확인할 수 있도록 함으로써 효율적인 터빈 블레이드와 같은 회전 구조물 관리를 위한 건전성 평가 시스템에 관한 것으로서, 회전 구조물의 일측에 펄스 레이저를 조사하여 초음파를 발생시키는 초음파 생성시스템, 상기 펄스 레이저의 조사 시기를 조정하는 펄스 레이저 제어시스템, 상기 회전 구조물의 타측으로부터 발생된 초음파를 측정하는 초음파 계측시스템 및 계측된 초음파 신호를 영상화하고 상기 회전 구조물의 손상 유무, 손상 위치 및 심각도 정보를 자동으로 제공하는 손상 감지시스템을 포함한다.
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프리캐스트 콘크리트 바닥판의 위치를 추정하는 방법은 차원 레이저 스캐너를 이용하여 프리캐스트 콘크리트 바닥판들과 결합될 프리캐스트 거더들의 형상과 치수와 관련된 스캔 데이터를 획득하는 단계; 상기 스캔 데이터에 데이터 전처리 과정을 수행하여 상기 스캔 데이터로부터 노이즈 데이터를 필터링하여 제1 스캔 데이터를 추출하는 단계; 상기 제1 스캔 데이터로부터 상기 프리캐스트 거더를 각각에 형성되는 전단 연결재들에 관련된 전단 연결재 데이터를 추출하는 단계; 상기 전단 연결재 데이터에 기초하여 상기 전단 연결재들 각각의 헤드와 관련된 헤드 데이터를 추출하는 단계; 상기 헤드 데이터에 기초하여 상기 전단 연결재들 각각의 위치를 추정하는 단계; 및 상기 전달 연결재들 각각의 위치와 상기 프리캐스트 콘크리트 바닥판들의 형상 정보를 이용하여 상기 전단 연결재들과 결합될 상기 프리캐스트 콘크리트 바닥판들 각각의 최적 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
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본 발명은 서로 다른 주파수의 신호들을 모두 인가하여 구조물을 진동시키는 단계, 상기 진동에 의해 발생한 상기 구조물의 응답을 디지털 신호로 변환하는 단계, 상기 디지털 신호로부터 상기 주파수 신호들의 고조파 응답과 선형 응답을 제거하고 동기복조하여 일차 변조 신호를 생성하는 단계, 상기 서로 다른 주파수의 신호들의 주파수를 연속 변화시켜 일차 변조 신호들을 추출하고, 주파수별 일차 변조 신호들을 결합하여 제1 측파대 스펙트로그램(first sideband spectrogram)을 생성하는 단계 및 상기 제1 측파대 스펙트로그램으로부터 상기 구조물의 균열유무를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 안전진단 방법에 관한 발명으로서, 구조물에 인가되는 초음파의 전력이 종래 기술에 비해 매우 작음에도 손상유무를 정밀하게 판별할 수 있으므로 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
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교량의 변위를 추정하는 방법에서는, 기준점으로부터 제1 방향의 복수의 지점들에서 상기 교량에 설치되는 복수의 쌍들의 스트레인 센서들에서 측정된 스트레인을 기초로 저주파 성분과 제1 고주파 성분을 포함하는 제1 변위를 산출하고, 상기 기준점으로부터 상기 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격된 제1 지점에 설치되는 가속도 센서로부터 측정된 가속도를 기초로 제2 고주파 성분을 포함하는 제2 변위를 산출하고, 상기 제1 변위의 제1 고주파 성분과 상기 제2 변위의 제2 고주파 성분에 재귀적 최소 자승 알고리즘을 적용하여 상기 변위와 관련된 미지의 파라미터를 산출하고, 상기 미지의 파라미터, 상기 제1 변위의 저주파 성분 및 상기 제2 변위의 상기 제2 고주파 성분에 기초하여 상기 교량의 최종 변위를 산출한다.