고정밀 잔류 응력 측정을 위한 VIC-3D Blue-Falcon과 ReSA 시스템(Residual Stress, Drill, Strain, NDT, 변위, FEM)

 

목차

 

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고정밀 잔류 응력 측정을 위한 VIC-3D Blue-Falcon과 ReSA 시스템

 

 

VIC-3D Blue-Falcon 스테레오 시스템과 ReSA 시스템의 결합은 고정밀 잔류 변형 측정을 위한 최첨단 솔루션입니다. 이 시스템은 주로 복합 재료와 같이 기존의 변형 측정 기법인 스트레인 게이지(Strain Guage) 방식이 한계를 보이는 재료에 적용됩니다. ReSA 시스템은 홀 드릴링(hole drilling) 기법을 디지털 이미지 상관분석(DIC)과 결합하여 잔류 응력을 측정합니다. 이를 통해 재료 표면에 작은 구멍을 뚫고, 그로 인한 표면의 변형을 분석함으로써 내부 응력 분포를 정밀하게 측정할 수 있습니다.

 

이 시스템의 핵심은 스테레오 카메라의 각도를 최대 40도까지 조정할 수 있는 기능입니다. 카메라들 사이에 고속으로 제어되는 드릴을 배치하여 빠르고 정확한 드릴링이 가능하며, 이를 통해 복합 재료의 응력 분포를 실시간으로 측정할 수 있습니다. 이러한 스테레오 카메라 각도 조정은 작은 구멍을 통해 표면 전체의 응력 분포를 정밀하게 포착할 수 있도록 돕습니다.

 

DIC와 FEM(유한요소법) 방법의 비교를 통해 이 시스템의 정확성을 강조할 수 있습니다. DIC는 표면의 실제 물리적 변형을 바탕으로 데이터를 수집하는 반면, FEM은 이론적 모델링을 통해 응력 분포를 예측하는 방법입니다. 이미지 속 예시를 통해 DIC와 FEM의 응력 분포 결과를 비교할 수 있으며, 이를 통해 실제 응력 분포와 이론적 예측 사이의 차이를 분석함으로써 더 정확한 측정 결과를 얻을 수 있습니다.

 

또한 ReSA 시스템에는 미세 선형 스테이지와 Blue-X-Focus 조정 기능이 포함되어 있어, 카메라와 드릴링 위치를 미세하게 조정할 수 있습니다. 이 기능은 특히 작은 영역에서 고해상도 데이터를 얻기 위해 필수적입니다. 이러한 미세 조정 능력 덕분에 복합 재료의 세밀한 응력 분포를 측정하는 데 매우 적합하며, 전체 표면을 균일하게 초점 맞춘 상태로 분석할 수 있습니다.

 

결론적으로, VIC-3D Blue-Falcon 스테레오 시스템과 ReSA 시스템의 조합은 기존의 잔류 응력 측정 방식이 가지는 한계를 극복하며, 복합 재료와 같은 특수 소재의 변형 및 응력 분포를 고정밀도로 측정할 수 있는 강력한 솔루션을 제공합니다. 이를 통해 다양한 산업과 연구 환경에서 고해상도의 3D 데이터를 수집하고 정밀한 응력 분석을 수행할 수 있으며, 고속 드릴링과 유연한 조정 기능을 통해 시간 효율적이고 정확한 측정을 가능하게 합니다.

 

 

 

 

Blue-Falcon 카메라의 원리

 

기존의 스테레오 카메라 시스템은 작은 시야(FOV)를 가질 때 초점 심도가 낮고 시야각이 제한되어 있어 작은 영역에서의 이미지 정확도가 떨어지는 문제가 있습니다. 왼쪽 이미지 예시에서는 8 x 7 mm의 작은 FOV와 40°의 시야각을 가진 상황을 보여주며, 표면을 정렬하여 초점을 맞추더라도 시야 전체가 초점을 맞추기 어려운 문제가 있음을 시각적으로 설명하고 있습니다. 색상은 VIC-Snap 소프트웨어에서 초점 손실을 나타내는 불확실성 예측을 통해 표시되고 있습니다.

 

Blue-Falcon 시스템은 이 문제를 해결하기 위해, 초점면(focal plane)을 각 카메라의 렌즈 평면에 대해 회전시킬 수 있는 기능을 제공합니다. 각도 α/2로 회전시키면, 두 카메라의 초점면이 서로 정렬되고 겹쳐지게 됩니다. 이를 통해 스테레오 시스템의 기준면(L_ref) 전체에 초점을 맞추는 것이 가능해지며, 작은 FOV에서도 정확하고 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다.

 

 

Scheimpflug 원리

Blue-Falcon 시스템에서는 Scheimpflug 원리가 적용되어 있습니다. Scheimpflug 원리는 렌즈 평면, 초점면, 그리고 이미지 평면이 특정 각도로 교차하는 경우에 전체 초점 심도를 크게 향상시킬 수 있는 광학 원리입니다. 이를 통해 Blue-Falcon 시스템은 카메라의 초점면을 특정 각도로 조정하여, 작은 영역에서도 전체적으로 균일한 초점을 맞출 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 특성 덕분에, 고해상도의 3D 데이터 수집이 가능해집니다.

 

추가적인 기술 요소

• Blue-X-Focus LED: Blue-Falcon 시스템은 Blue-X-Focus LED를 사용하여 더욱 선명한 이미지 촬영이 가능합니다.
• 높은 공간 해상도 및 정밀도: Scheimpflug 원리와 조정 가능한 초점면 덕분에 Blue-Falcon 시스템은 기존의 시스템보다 훨씬 높은 공간 해상도와 정밀도를 제공합니다.

 

 

 

 

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