Laser mirror scanner (LMS), which is a two dimensional scanner, have found wide spread use in various optical systems to steer the laser beam because of its high speed, compact size and low cost. Due to these benefits, laser mirror scanner is an effective laser steering tool that can be used in nondestructive testing (NDT) for on-site inspection. However, LMS inherits pincushion distortions in its scan-field due to its mirror arrangement. These pincushion distortions can considerably reduce the positioning accuracy of LMS.
Therefore, in this dissertation a vision-based distortion removal method is proposed to remove the pincushion distortions from the LMS scan-field. In this distortion removal method, a RGB camera is utilized to generate correction table for the LMS by using a compensation technique. This correction table is able to remove the pincushion distortions of the LMS with an accuracy of 1~2 mm and it takes less than 140 seconds for 13 x 13 scan-field (i.e. 169 points) measurement process. During the implementation phase, the major challenge that was experienced and resolved is the distortion of the RGB camera.
In addition, this dissertation also presents the implementation of distortion removal method in three different laser ultrasonic systems, which includes angular-scan pulse-echo ultrasonic propagation imaging (A-PE-UPI) system, guided-wave ultrasonic propagation imaging (G-UPI) system and robot pulse-echo ultrasonic propagation imaging (Robot PE-UPI) system. To demonstrate the performance of vision-based distortion removal method, various composite structures were inspected with the aforementioned laser ultrasonic systems. In the results, it was confirmed that the vision-based distortion removal improved the performance of all the LMS based laser ultrasonic NDT systems.
2 차원 스캐너인 LMS (Laser Mirror Scanner)는 고속, 소형의 크기 및 저렴한 비용이라는 장점때문에 레이저 빔을 조향하기 위한 다양한 광학 시스템에서 널리 사용됩니다. 이러한 장점으로 인해 레이저 미러 스캐너는 현장 검사를 위한 비파괴 검사 (NDT)에 사용할 수 있는 효과적인 레이저 조향 도구입니다. 그러나 LMS는 미러 배열로 인해 스캔 필드에서 핀쿠션 왜곡을 가집니다. 이러한 핀쿠션 왜곡은 LMS의 위치 정확도를 상당히 감소시킬 수 있습니다.
따라서 이 논문에서는 LMS 스캔 필드에서 핀쿠션 왜곡을 제거하기 위한 비전 기반 왜곡 제거법이 제안됩니다. 이 왜곡 제거법에서, RGB 카메라는 보상 기술을 사용하여 LMS에 대한 보정 표를 생성하는데 이용됩니다. 이 보정 표는 LMS의 핀쿠션 왜곡을 1 ~ 2mm의 정확도로 제거할 수 있으며 13 x 13 스캔 필드 (즉, 169 포인트) 측정 프로세스에서 140 초 미만이 소요됩니다. 보정법의 구현 단계에서 경험되고 해결된 주요 과제는 RGB 카메라의 왜곡입니다.
또한, 이 논문은 각도 스캔 펄스 에코 초음파 전파 이미징 (A-PE-UPI) 시스템, 유도파 초음파 전파 이미징 (G-UPI) 시스템 및 로봇 펄스 에코 초음파 전파 이미징 (Robot PE-UPI) 시스템을 포함하는 3 개의 다른 레이저 초음파 시스템에서 왜곡 제거법의 구현을 제시합니다. 비전 기반 왜곡 제거법의 성능을 입증하기 위해, 앞서 서술한 레이저 초음파 시스템으로 다양한 복합재 구조를 검사하였습니다. 결과적으로, 왜곡 제거법이 모든 LMS 기반 레이저 초음파 NDT 시스템의 성능을 향상시키는 것으로 확인되었습니다.
이 비전 기반 왜곡 제거법은 특수 장비 없이도 고속 및 정확성을 가지고 LMS 왜곡을 제거할 수 있다는 이점을 제공하므로 NDT 애플리케이션에 매우 적합합니다. 또한 구조 지오메트리로 인한 왜곡을 제거 할 수 있습니다. 이 왜곡 제거법은 가시 및 적외선 레이저 빔 모두에서 작동할 수 있습니다.
