자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법 및 시스템
NON-DESTRUCTIVE DIAGNOSTICS METHOD AND SYSTEM BASED ON SELF-SUPERVISED LEARNING
특허 요약
본 발명은 비파괴 검사 방법을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 초음파를 이용하여 검사 대상체의 내부를 비파괴로 탐지함과 더불어 자기지도학습을 통해 결함의 깊이를 예측하는 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법에 따르면, 결함 반사 신호의 물리적 특성을 반영하는 바닥면 반사신호를 무작위 스케일을 통해 증강하여 무작위 위치에 임의 결함 신호를 인가하고, 디노이징 오토인코더 구조를 활용하여 이를 제거하는 방향으로 모델을 훈련하여 결함 예측 신호의 절댓값 평균과 통계적 임계치를 통해 결함 유무를 판단함으로써, 비지도 학습방식으로 검사 대상체 내부의 결함 유무와 깊이를 예측할 수 있는 효과가 있다.
청구항
번호청구항
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시편에 대한 스캔에 따라 생성되는 원본신호 및 상기 원본신호에 결합되는 임의의 결함신호를 포함하는 데이터 셋을 생성하는 데이터 전처리부;상기 복수의 데이터 셋을 입력받아 상기 결함신호가 제거된 원본신호를 출력하도록 학습되는 디노이징 오토 인코더를 포함하는 결함 분석 모델;학습이 완료된 상기 결함 분석 모델에 검사 대상체에 대한 스캔 데이터가 입력됨에 따라, 상기 결함 분석 모델이 출력하는 원본신호와, 입력된 스캔 데이터와의 잔차를 통해 결함신호를 출력하는 잔차 레이어부; 및상기 결함신호에 통계적 임계치를 적용하여 상기 검사 대상체 상의 결함의 위치 및 깊이를 예측하는 결함 예측부를 포함하는 자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템.

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제 1 항에 있어서,상기 데이터 전처리부는,초음파를 상기 시편을 향해 방사함에 따라 해당 바닥면에 대하여 생성된 반사신호를 증강하여 상기 데이터 셋을 생성하는 것인, 자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템.

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제 2 항에 있어서,상기 데이터 전처리부는,상기 반사신호에 대하여 랜덤 스케일링 인자를 통해 진폭을 변경하여 증강시키고, 스캔 데이터의 무작위 위치에 결합하는 것인, 자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템.

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제 3 항에 있어서,상기 디노이징 오토 인코더는,원본신호(x) 및 상기 원본신호(x)에 컷페이스트 방식으로 추가된 결함신호(y)로 구성되는 스캔 데이터를 입력받아 압축하는 인코더;압축된 벡터(z)를 스캔 데이터와 동일한 크기의 출력 데이터로 출력하는 디코더를 포함하는 자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템.

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제 4 항에 있어서, 상기 디노이징 오토 인코더의 손실함수는, 이하의 수학식,으로 표현되는 것인, 자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템(단, x는 원본신호, y는 결함신호, x+y는 임의로 결함을 인가한 신호, f는 인코더, g는 디코더,φ, ø는 각각 인코더와 디코더의 파라미터).

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제 5 항에 있어서,상기 결함 예측부는,상기 결함신호의 절대값 평균을 산출하고, 산출된 절대값 평균이 통계적 임계치(μ+3σ)의 초과시 결함으로 판단하는 것인, 자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템.

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제 6 항에 있어서,상기 결함 예측부는,결함으로 판단된 결함신호에 대하여 채공시간(TOF)을 통해 결함의 깊이를 산출하고, 상기 채공시간은 이하의 수학식,으로 산출되는 것인, 자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템.

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자기지도학습 기반 비파괴 검사 시스템을 이용한 검사 대상체에 대한 비파괴 검사 방법으로서,시편에 대한 스캔에 따라 생성되는 원본신호 및 상기 원본신호에 부여되는 임의의 결함신호를 포함하는 복수의 데이터 셋을 생성하는 단계;디노이징 오토 인코더를 포함하는 결함 분석 모델에 상기 복수의 데이터 셋을 입력하여 상기 결함신호가 제거된 원본신호를 출력하도록 학습시키는 단계;학습이 완료된 상기 결함 분석 모델에 검사 대상체에 대한 스캔 데이터를 입력하여 상기 결함 분석 모델이 출력하는 원본신호와, 입력된 스캔 데이터와의 잔차를 통해 결함신호를 출력하는 단계; 및,상기 결함신호에 통계적 임계치를 적용하여 상기 검사 대상체 상의 결함의 위치 및 깊이를 예측하는 단계를 포함하는 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법.

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제 8 항에 있어서,상기 시편에 대한 스캔에 따라 생성되는 원본신호 및 상기 원본신호에 부여되는 임의의 결함신호를 포함하는 복수의 데이터 셋을 생성하는 단계는, 초음파를 상기 시편을 향해 방사함에 따라 해당 바닥면에 대하여 반사신호를 생성하는 단계;상기 반사신호에 대하여 랜덤 스케일링 인자를 통해 진폭을 변경하여 증강시키는 단계; 및 원본신호의 무작위 위치에 결합하는 단계를 포함하는 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법.

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제 9 항에 있어서,상기 디노이징 오토 인코더는,원본신호(x) 및 상기 원본신호(x)에 컷페이스트 방식으로 추가된 결함신호(y)로 구성되는 스캔 데이터를 입력받아 압축하는 인코더; 및압축된 벡터(z)를 스캔 데이터와 동일한 크기의 출력 데이터로 출력하는 디코더를 포함하는 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법.

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제 10 항에 있어서, 상기 디노이징 오토 인코더의 손실함수는, 이하의 수학식, 으로 표현되는 것인, 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법(단, x는 원본신호, y는 결함신호, x+y는 임의로 결함을 인가한 신호, f는 인코더, g는 디코더,φ, ø는 각각 인코더와 디코더의 파라미터).

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제 10 항에 있어서,상기 결함신호에 통계적 임계치를 적용하여 상기 검사 대상체 상의 결함의 위치 및 깊이를 예측하는 단계는,상기 결함신호의 절대값 평균을 산출하는 단계; 및산출된 절대값 평균이 통계적 임계치(μ+3σ)의 초과시 결함으로 판단하는 단계를 포함하는 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법.

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제 12 항에 있어서,상기 산출된 절대값 평균이 통계적 임계치(μ+3σ)의 초과시 결함으로 판단하는 단계 이후,결함으로 판단된 결함신호에 대하여 채공시간(TOF)을 통해 결함의 깊이를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 채공시간은 이하의 수학식,으로 산출되는 것인, 자기지도학습 기반 비파괴 검사 방법.