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도막 두께 분포 시각화 방법 및 이를 위한 능동형 열화상 장치

  • 기술번호 : KST2019024336
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 도막 두께 분포 시각화 방법 및 이를 위한 능동형 열화상 장치가 개시된다. 가열부가 계측 구조물의 계측 대상 영역에 대하여 상대적인 이동을 하면서 광빔을 가하여 가열한다. 계측부가, 가열부와 함께, 가열되는 계측 대상 영역을 스캐닝하면서 촬영하여, 계측 대상 영역에서 열에너지가 전파되는 현상에 관한 다수의 열화상 이미지를 생성한다. 시간-공간 통합 좌표 변환 알고리즘에 따른 좌표 변환을 수행하여 동적 상태의 상기 다수의 열화상 이미지들을 정적 상태의 시간-공간 통합 열화상 이미지로 변환한다. 도막층의 두께는 푸리에 열전도식을 이용하여 산출될 수 있다. 변환된 시간-공간 통합 열화상 이미지에서 가열전 시간-공간 통합 열화상 이미지를 빼주어 외부 열원에 의한 노이즈를 제거한다. 시간-공간 통합 열화상 이미지에 포함된 선형의 광빔의 불균일한 에너지 분포에 따른 노이즈, 펩퍼 노이즈 등을 제거한다. 시간-공간 통합 열화상 이미지에 대하여 페인트의 종류와 색상에 차이를 상쇄하기 위한 정규화 처리를 수행할 수 있다.
Int. CL G01B 15/02 (2006.01.01) G06T 5/00 (2019.01.01)
CPC G01B 15/02(2013.01) G01B 15/02(2013.01) G01B 15/02(2013.01)
출원번호/일자 1020170158460 (2017.11.24)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자 10-1877480-0000 (2018.07.05)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20180807) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2017.11.24)
심사청구항수 25

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 손훈 대전광역시 유성구
2 황순규 대전광역시 유성구
3 박지호 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 박영우 대한민국 서울특별시 강남구 논현로 ***, *층 **세기특허법률사무소 (역삼동, 세일빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2017.11.24 수리 (Accepted) 1-1-2017-1174549-47
2 [우선심사신청]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Preferential Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)		 2017.12.07 수리 (Accepted) 1-1-2017-1220374-78
3 [우선심사신청]선행기술조사의뢰서
[Request for Preferential Examination] Request for Prior Art Search		 2017.12.11 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 [우선심사신청]선행기술조사보고서
[Request for Preferential Examination] Report of Prior Art Search		 2017.12.26 수리 (Accepted) 9-1-2017-0047402-29
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2018.01.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0015846-10
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2018.01.10 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2018-0030369-04
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2018.01.10 수리 (Accepted) 1-1-2018-0030370-40
8 등록결정서
Decision to grant		 2018.05.23 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0348079-28
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2019-5081392-49
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
페인트가 도포된 구조물(이하, 계측 구조물이라 함)의 도막층의 두께를 측정하기 위한 방법에 있어서, 가열부가 상기 계측 구조물의 계측 대상 영역에 대하여 상대적인 이동을 하면서 광빔을 가하여 상기 계측 대상 영역을 가열하는 가열단계;계측부가, 상기 가열부와 함께, 가열되는 상기 계측 대상 영역을 스캐닝하면서 촬영하여, 상기 계측 대상 영역에서 열에너지가 전파되는 현상에 관한 다수의 열화상 이미지를 생성하는 촬영단계; 그리고시간-공간 통합 좌표 변환 알고리즘에 따른 좌표 변환을 수행하여 동적 상태의 상기 다수의 열화상 이미지들을 정적 상태의 시간-공간 통합 열화상 이미지로 변환하는 이미지 변환단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
2 2
제 1항에 있어서, 상기 광빔에 의한 열에너지가 상기 도막층을 통과하는 전파 시간이 상기 도막층의 두께에 따라 달라지는 점에 기초하여, 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지를 이용하여 상기 도막층의 두께를 계측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
3 3
제1항에 있어서, 상기 시간-공간 통합 좌표 변환 알고리즘은 x* = tv, y* = y, t* = x/v를 적용하여 시간-공간 통합 좌표 변환을 수행하며, 여기서 x와 y는 상기 다수의 열화상 이미지들에서의 x축과 y축을 각각 나타내며, t는 시간을 나타내고, x*와 y*는 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지에서의 x축과 y축을 각각 나타내고, t*는 열에너지 전파 시간(thermal wave propagating time)을 나타내며, v는 상기 계측 구조물과 상기 계측부 간의 상대 속도를 나타내는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
4 4
제3항에 있어서, 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지에서의 평균 온도 분포가 최대가 되는 시점이 상기 구조물과 상기 도막층의 경계면에서 반사된 열에너지가 상기 계측 구조물의 표면에 도달하는 시간과 같게 되도록 상기 열에너지 전파 시간 t*의 값을 정하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
5 5
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 도막층의 두께는 푸리에 열전도식 을 이용하여 산출되고, 여기서 ΔT는 가해진 광빔에 의한 상기 도막층의 온도 증가분, k는 상기 도막층의 열전도도, L은 상기 도막층의 두께, 그리고 t*는 열에너지 전파 시간(thermal wave propagating time)을 나타내는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
6 6
제1항에 있어서, 상기 광빔을 상기 계측 구조물에 가하기 전에 상기 계측 구조물에 대하여 상기 촬영단계와 상기 이미지 변환단계를 수행하여 상기 계측 대상 영역에 대한 가열전 시간-공간 통합 열화상 이미지를 생성하는 단계; 그리고 상기 이미지 변환단계에서 생성된 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지에서 상기 가열전 시간-공간 통합 열화상 이미지를 빼줌으로써 외부 열원에 의한 노이즈 성분이 제거된 보정된 시간-공간 통합 열화상 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
7 7
제6항에 있어서, 상기 가열단계는 임의의 형상의 광빔을 선형으로 변형하여 선형 광빔을 상기 계측 대상 영역에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
8 8
제7항에 있어서, 상기 보정된 시간-공간 통합 열화상 이미지의 내부의 각 세로축(y축) 데이터를 상기 선형 광빔의 불균일한 에너지 분포 프로파일로 나누어줌으로써 비정상적인 온도 분포를 야기하는 영상 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
9 9
제6항에 있어서, 상기 보정된 시간-공간 통합 열화상 이미지에 대하여 중간값 필터링 마스크를 이용하여 중간값 필터링을 수행함으로써 상기 계측부의 열화상 카메라에서 발생하는 무작위성 펩퍼 노이즈 성분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
10 10
제1항에 있어서, 상기 가열단계는 임의의 형상의 광빔을 선형으로 변형하여 선형 광빔을 상기 계측 대상 영역에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
11 11
제10항에 있어서, 상기 이미지 변환 단계에서 생성된 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지의 내부의 각 세로축(y축) 데이터를 상기 선형 광빔의 불균일한 에너지 분포 프로파일로 나누어줌으로써 비정상적인 온도 분포를 야기하는 영상 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
12 12
제1항, 제10항, 제11항 중 어느 하나에 있어서, 상기 이미지 변환 단계에서 생성된 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지에 대하여 중간값 필터링 마스크를 이용하여 중간값 필터링을 수행함으로써 상기 계측부의 열화상 카메라에서 발생하는 무작위성 펩퍼 노이즈 성분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
13 13
제1항, 제10항, 제11항 중 어느 하나에 있어서, 상기 페인트의 색상을 그레이 스케일로 변환하여 상기 이미지 변환 단계에서 생성된 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지의 각 픽셀 데이터 값을 나누어줌으로써 그레이 스케일에 기초한 정규화된 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
14 14
제1항, 제10항, 제11항 중 어느 하나에 있어서, 상기 페인트의 열전도율로 상기 이미지 변환 단계에서 생성된 상기 시간-공간 통합 열화상 이미지의 각 픽셀 데이터 값을 나누어줌으로써 페인트의 열전도율에 기초한 정규화된 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
15 15
제10항에 있어서, 상기 임의의 형상의 광빔은 레이저 발생기가 출력하는 레이저빔 또는 램프장치가 출력하는 광빔인 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
16 16
제1항에 있어서, 상기 도막 두께 분포 시각화 방법은 상기 도막층이 건조되지 않은 습도막층인 경우와 건조된 건도막층인 경우 모두 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 방법
17 17
페인트가 도포된 구조물(이하, 계측 구조물이라 함)의 도막층의 두께를 측정하기 위한 장치에 있어서,광빔을 발생시켜 상기 계측 구조물에 대하여 상대적인 이동을 하면서 상기 계측 구조물의 계측 대상 영역에 대하여 열에너지를 가하는 가열부;상기 가열부와 동일한 이동을 하면서, 상기 열에너지가 가해진 상기 계측 구조물의 상기 계측 대상 영역을 촬영하여 상기 열에너지가 전파되는 현상에 관한 다수의 열화상 이미지를 생성하는 계측부; 그리고상기 가열부와 상기 계측부의 가열 동작 및 촬영 동작을 제어하고, 상기 계측부로부터 상기 다수의 열화상 이미지를 제공받아 저장하는 기능과, 시간-공간 통합 좌표 변환 알고리즘에 따른 좌표 변환을 수행하여 동적 상태의 상기 다수의 열화상 이미지들을 정적 상태의 시간-공간 통합 열화상 이미지로 변환하는 기능을 구비하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
18 18
제17항에 있어서, 상기 가열부는 레이저 빔을 연속적으로 발생시키는 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기가 발생시키는 점형의 레이저 빔을 선형 레이저 빔으로 형상 변조하는 라인 빔 발생기; 그리고 상기 라인 빔 발생기에서 나오는 상기 선형 레이저 빔의 길이를 상기 계측 대상 영역의 폭에 적합하도록 초점을 조절하는 제1 초점 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
19 19
제17항에 있어서, 상기 가열부는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 램프 광원부; 상기 램프 광원부의 발광으로 생성된 광을 모아서 선형 광으로 출력되도록 변형하는 광 선형화부; 그리고 상기 광 선형화부에서 나오는 상기 선형 광의 길이를 상기 계측 대상 영역의 폭에 적합하도록 초점을 조절하는 제1 초점 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
20 20
제17항에 있어서, 상기 계측부는, 계측 대상물을 촬영하여 상기 계측 대상 영역에서의 열분포를 대응하는 열화상 이미지를 생성하는 열화상 카메라; 그리고 상기 열화상 카메라의 초점을 상기 계측 대상 영역에 정확하게 맞추도록 조절하기 위한 제2 초점 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
21 21
제20항에 있어서, 상기 열화상 카메라는 적외선 카메라와 초분광 카메라 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
22 22
제17항에 있어서, 상기 도막층의 두께에 따라 상기 열에너지가 상기 도막층을 통과하는 전파 시간이 다른 현상에 기초하여, 상기 계측 구조물의 상기 계측 대상 영역에서의 열에너지 분포 특성을 기록한 열화상 이미지를 이용하여 상기 도막층의 두께를 계측하는 것을 특징으로 하는 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
23 23
제17항에 있어서, 상기 도막층의 두께는 푸리에 열전도식 을 이용하여 산출되고, 여기서 ΔT는 가해진 광빔에 의한 상기 도막층의 온도 증가분, k는 상기 도막층의 열전도도, L은 상기 도막층의 두께, 그리고 t*는 열에너지 전파 시간(thermal wave propagating time)을 나타내는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
24 24
제17항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 광빔을 상기 계측 구조물에 가해지기 전에 상기 계측 구조물에 대하여 상기 촬영단계와 상기 이미지 변환단계를 수행하여 상기 계측 대상 영역에 대한 가열전 시간-공간 통합 열화상 이미지를 생성하도록 제어하는 기능과, 변환된 상기 정적 상태의 시간-공간 통합 열화상 이미지에서 상기 가열전 시간-공간 통합 열화상 이미지를 빼줌으로써 외부 열원에 의한 노이즈 성분이 제거된 보정된 시간-공간 통합 열화상 이미지를 생성하는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
25 25
제24항에 있어서, 상기 광빔은 선형 광빔이고, 상기 제어부는, 상기 보정된 시간-공간 통합 열화상 이미지의 내부의 각 세로축(y축) 데이터를 상기 선형 광빔의 불균일한 에너지 분포 프로파일로 나누어줌으로써 비정상적인 온도 분포를 야기하는 영상 노이즈를 제거하는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도막 두께 분포 시각화 장치
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 국토교통부 한국과학기술원 국토교통연구개발사업 무인검사장비 기반 교량구조물 신속진단 및 평가기술 개발(2017)