올림푸스는 고객의 고유한 요구 사항에 부합하는 솔루션을 제작하기 위해 수십 년 간 센서를 설계 및 맞춤 제작하고 있습니다. 오늘날 당사는 고객의 요구에 부합할 수 있도록 새로 설계된 센서의 현장 어플리케이용도션 테스트를 가능하게 하는 다양한 기능을 개발했습니다.
센서 설계는 매우 전문화되어 있어 흔히 기밀성과 전문 인력이 필요한 민감한 상업용 및 군용 검사를 지원합니다. 센서 설계 전문가 팀에는 어플리케이션을응용 분야를 개발하고 해결하는 제품 전문가뿐 아니라 센서에 대한 100년 이상의 축적된 경험을 지닌 개발 엔지니어가 포함됩니다.
당사 팀의 전문 분야는은 기존 초음파(UT), 위상 배열(PA) 초음파, 와전류(EC), 접합 검사 등 첨단 기술을 활용한 솔루션 개발이 전문입니다. 또한, 발전, 석유 및 가스, 운송(자동차, 철도, 항공우주), 제조를 포함한 모든 산업에서 고객을 지원합니다.
지금까지 당사 팀은 다음과 같은 다양한 고급 도구를 사용하여 25,000개의 맞춤형 센서 설계를 개발 및 제작했습니다.
복잡한 어플리케이션응용 과제를 해결하는 방법
고객은 일반적으로 원하는 결과를 제공하지 않는 기성 제품 옵션을 사용해 본 후 맞춤형 솔루션을 제작하기 위해 당사에 찾습니다. 공간 및 크기 제약, 복잡한 부품 기하 형상, 조사하기 어려운 재료, 짧은 검사 주기 시간, 엄격한 이미지/크기 조정 요구 사항과 같은 제한 사항을 해결하기 위해 도움이 필요합니다.
고객이 문제를 간략하게 설명한 요청을 보내면 맞춤 프로젝트가 시작됩니다. 필요에 따라 개발 프로세스에 도움이 되도록 고객에게 결함 정보가 포함된 테스트 샘플을 보내달라고 요청합니다. 당사 전문가들은 먼저 이러한 샘플에 대해 기존 기술로 광범위한 테스트를 실시하여 해당 어플리케이션용도 해결에 필요한 사항을 파악합니다. 그 다음, 고객과 협력하여 검사 요구 사항의 제약 내에서 솔루션을 개발합니다. 여기에는 적절한 프로브, 도구, 스캐너 및/또는 장비, 그리고 잠재적으로 맞춤형 개발 솔루션 권장이 포함됩니다. 고객은 테스트 보고서와 후속 직접(또는 가상) 방문을 받게 됩니다.
코로나19 과제 해결
당사는 코로나19 대응의 일환으로서 실시간 가상 솔루션 데모를 구현했습니다.고객 편의를 고려하여 이 서비스를 계속 제공할 예정이므로, 고객은 올림푸스 장비를 실시간으로 소개받고 일반적인 공유 플랫폼(Microsoft Teams, Skype for Business, WebEx, TeamViewer)을 사용하여 검사 중인 부품을 지켜볼 수 있습니다. 당사는 보안의 중요성을 잘 알고 있기 때문에 ITAR(International Traffic in Arms Regulations) 정보를 처리할 수 있도록 특수 TCP(Transmission Control Protocol) 계정을 제공하고 있습니다. 여기에는 고객과 안전하게 협업할 수 있는 암호화된 이메일 및 Microsoft 솔루션이 포함됩니다.
맞춤형 과제 기반 혁신과 일반 과제 기반 혁신
올림푸스의 기성 제품인 연성 위상 배열 프로브가 맞춤형 솔루션으로 시작되었다는 사실을 알고 계시나요? 이 제품은 이제 파이프 엘보를 검사하는 데 많이 사용되지만, 개발 동기는 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP) 항공우주 구성 요소의 다양한 기하 형상을 준수할 수 있는 위상 배열 센서가 필요했던 고객을 위해서였습니다.
복잡한 기하 형상 문제 해결
기하 형상이 변화하는 복잡한 형상을 대상으로 고해상도 초음파 검사를 수행하기는 어렵습니다. 기존 초음파 프로브를 사용하여 이러한 구성 요소를 검사하려면 모든 데이터 획득 지점에서 프로브를 표면에 수직으로 고정해야 합니다. 이 검사 프로세스는 느리고 획득 지점 간의 결함을 놓치기 쉽습니다. 위상 배열 초음파 검사(PAUT) 기술을 통해 넓은 영역을 고해상도로 빠르게 스캔할 수 있지만, 기존의 위상 배열 프로브는 단단하여 구성 요소 기하 형상의 변화를 따를 수 없습니다.
이 검사는 변화하는 기하 형상에 순응하는 연성 배열 프로브를 사용하여 개선 및 단순화되므로 검사 내내 요소가 표면과 수직으로 유지됩니다. 이 고유한 기능 덕분에 복잡한 스캔 계획의 필요성이 줄고, 각 스캔의 적용 범위가 늘어나며, 데이터 해석이 단순화되고, 검사를 완료하기 위한 장비 요구 사항이 감소됩니다.
새로운 프로브 혁신
초기 조사는 단일 요소 탐촉자(UT)와 곡선형 위상 배열(PA) 수침 프로브를 포함하여 CFRP 부품의 반지름 검사에 사용되는 최신 초음파 기법을 검증하기 위해 수행되었습니다. 테스트는 평평한 부분 2개와 25mm 반경 하나에서 CFRP 표준을 사용하여 완료되었습니다.
1단계: 최신 초음파 검사 방법 검증
그림 1은 뒷벽을 관찰하기 위해 안쪽 반지름에 수직으로 연결된 UT 프로브를 보여줍니다. 이 검사는 방향에 매우 민감하며, 초보 사용자는 알려진 결함을은 쉽게 놓칠 수 있습니다.
그림 1 – CFRP 반경에 연결된 UT 프로브
그림 2는 부품의 길이에 걸쳐 인코딩된 프로브의 A-스캔과 B-스캔을 보여줍니다. 결함 2개가 검출되었고(빨간색 동그라미 표시), 여기서 반사물과 뒷벽 반사 손실이 적시에 더 가깝게 나타납니다.
그림 2 – 결과 A-스캔 및 B-스캔과 함께 CFRP의 UT 스캔이 표시됩니다.
2단계: 곡선형 위상 배열 프로브 검사 방법 검증
곡선형 수침 위상 배열 프로브를 사용한 테스트에는 보다 복잡한 설정 및 데이터 획득 과정이 수반되었습니다. 특정 물 경로에서 반경 방향으로 배열을 기계적으로 배치하려면 프로브 홀더가 필요했습니다. 그림 3은 물 탱크에 잠기침수시키기 전의 설정을 보여줍니다.
그림 3 – CFRP 반경을 검사하기 위해 배치된 홀더에 있는 25mm의 오목한 곡선형 배열
그림 4는 오목한 곡선형 프로브를 사용하여 획득한 A-스캔, B-스캔, C-스캔을 보여줍니다. 테스트 설정 중 나타난 과제로는 물 경로 선택, 뒷벽 반사 검출, 결함 크기 조정 등이 있습니다. B-스캔에서 12.7mm(0.5인치) 반사물은 선택한 물 경로 및 실제 개수(요소의 수)에 따라 늘어납니다. 또한 적용 범위는 물 경로, 초점 깊이, 개구 크기에 따라 크게 바뀝니다.
그림 4 – 25mm의 오목한 곡선형 배열 검사 데이터
맞춤형 솔루션 - 연성 배열 프로브
위의 그림과 같이 기하 형상이 복잡해지면 초소형 프로브를 사용하여 한 번에 작은 CFRP 부분을 각각 검사해야 합니다. 기존 UT 및 곡선형 위상 배열 검사 방법을 사용한 조사 결과를 바탕으로, 당사 팀은 연성 배열 프로브를 설계하고 제작했으므로 곡선 영역을 빠르게 이미징할 수 있습니다.
올림푸스의 연성 위상 배열 프로브
3단계: 연성 프로브 설계의 내구성 테스트
연성 위상 배열 프로브로 CFRP 부품을 검사하기 전에 오목 및 볼록한 유연성 제한 사항을 확인하기 위해 테스트를 실시했습니다. 각 테스트에서 프로브를 직경이 알려진 부품 주위에서 구부리고 나서 프로브가 손상되지 않았는지 확인했습니다. 그림 5는 손상 없이 12.7mm(0.5인치) 직경의 측정기 주위에서 오목하게 휜 프로브를 보여줍니다.
그림 5 - 12.7mm 직경의 측정기에서 오목한 연성 배열
그림 6은 프로브 손상 없이 40mm(1.6인치) 직경의 측정기 주변에서 오목하게 휜 배열(외부로 향하는 요소)을 보여줍니다.
그림 6 - 40mm 직경의 측정기에서 오목하게 휜 연성 배열
이러한 테스트를 통해 엔지니어는 연성 배열을 안전하게 사용할 수 있는 제한 사항을 확인할 수 있었습니다. 배열을 추가로 구부리면 개별 요소가 감도를 잃고 재료의 혀 부분이 파열되었습니다.
4단계: 연성 배열의 검사 결과 테스트
휨 내구성 테스트를 통해 프로브가 CFRP 부품의 25mm 반경의 외경에서 오목하게 휜 위치에 사용될 수 있다는 것이 입증되었습니다. 그림 7은 25mm 반경과 접촉한 연성 배열로 CFRP 부품을 검사하기 위한 설정을 보여줍니다.
그림 7 - CFRP 표준의 평평한 부분과 25mm 외경에 연결된 연성 배열
그림 8은 연성 배열 프로브를 사용하여 획득한 A-스캔, B-스캔 및 C-스캔 음향 데이터를 보여줍니다. 이 검사의 이점으로는 전체 반경 적용 범위, 정확한 결함 측정 및 간단한 기계 설정 등이 있습니다. B-스캔에서 12.7mm(0.5인치) 반사물의 결과는 실제 측정치(15.9mm[0.627인치])를을 약간 초과했을 뿐이며, 이는 오목한 수침 프로브보다 정확도가 훨씬 높았습니다. 적용 범위 영역이 훨씬 더 넓었고, 결과에 첫 번째 평평한 면 부분을 포함했고 이 부분의 두 번째 평평한 부분까지 결과가 포함되었기 때문에 데이터를 더 쉽게 이해할 수 있었습니다.
그림 8 – CFRP 부품의 결함을 검출하는 연성 배열 A-스캔, B-스캔, C-스캔
CFRP 검사를 뛰어 넘는 유연성
세 가지 검사 방법(단일 요소 UT, 곡선형 수침 PA 프로브, 연성 배열 프로브)을 평가한 결과, 연성 배열이 가장 구현하기 쉽고 가장 정확한 데이터를 제공했습니다. 연성 배열은 거의 모든 올림푸스 결함 탐상기를 사용한 저용량 접촉 검사에 유용합니다.
저희는 파이프 엘보 검사와 같은 다른 응용 분야어플리케이션에서 이 프로브가 제공하는 장점을 바로 알게 되었습니다. C-스캔 데이터를 생성하는 프로브 기능을 통해 사용자는 영역 내 부식의 영향을 신속하게 정량화하여 잠재적으로 고객의 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
그림 9 - 설계에 연성 배열 프로브가 포함된 FlexoFORM™ 스캐너
이 결과를 통해 탄생한 제품이 FlexoFORM™ 스캐너이며, 이 스캐너는 연성 배열 프로브를 사용하여 파이프 엘보에서 부식 검사를 수행합니다. 이 솔루션에는 물 웨지에 배치된 7mm 높이의 64요소, 7.5MHz, 1mm 피치 연성 프로브가 포함되어 있습니다. 물 웨지를 통해 복합 형상에서 우수한 커플링이 가능하며 프로브를 보호할 수 있습니다. 이 제품은 빠르고 경제적인 파이프 엘보 검사 솔루션으로 입증되었습니다.
현재 이 제품은 올림푸스 제품군에서 유일한 연성 배열 솔루션이지만, CFRP, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 플라스틱, 복잡한 기하 형상을 지닌 기타 부품에 대한 사용 가능성은 추가 개발 시에 우선적으로 고려할 사항입니다.
특수 어플리케이션용도에 대해 센서 설계 팀의 전문가와 상담하려면 먼저 맞춤형 위상 배열 프로브 및 웨지 설계 문의 양식을 작성하거나 당사로 직접 문의하십시오.
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