외팔 로봇을 활용한 컴퓨터단층촬영 시스템의 개발 연구 (Development of a Single-arm Robotic Computed Tomography System)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 45권 / 2호 / 136 ~ 144페이지
· 저자명 : 박성본, 유승준, 이준호, 오석원, 김훈희, 김호경

초록

첨단 제조 기술의 발전에 따라 다양한 산업 분야의 제품 및 부품에 대해 내부 구조의 복잡화 및 시스템 고집적화가 진행되고 있다. 이에 따라 제품의 안정성 및 신뢰성 향상을 위한 결함 검사의 중요성이 높아지고 있으며, CT (computed tomography, 컴퓨터단층촬영)를 이용한 비파괴검사의 수요는 꾸준히 증가하고 있다. 플랜트 및 시스템 인테그레이션 산업의 경우 부품의 크기 및 형상이 다양하며, 대부분 금속 물질로 이루어져 있기 때문에 이에 대한 CT 단층영상은 아티팩트로 인해 정량적 분석이 어렵다. 이러한 문제는 아티팩트를 유발하는 엑스선 투사 위치를 회피하는 최적의 스캔 궤적을 찾아 이용함으로써 해소할 수 있으나, 원형 또는 나선형의 정형화된 스캔 궤적에 한정된 기존 CT 시스템에서는 적용이 불가능하다. 이에 따라 최근 기존 CT 시스템에서 탈피하여 엑스선원 및 DDA (digital detector array, 디지털 검출기 어레이)를 다 자유도 로봇 팔에 부착하여 3차원 전 공간에 대한 스캔을 이용하는 로봇 기반 CT 시스템에 대한 연구가 주목받고 있다. 본 연구에서는 로봇 CT에서의 스캐닝 플랫폼을 제시하고 관련 기술들을 소개하고자 한다. 또한 로봇 CT 시스템 연구를 위해 현재 연구실 수준에서 구축한 시스템을 소개하고, 구축 과정에서 발생한 문제점과 해결 방법에 대해 논의한다. 추가로, 구축된 로봇 CT 시스템에서 획득한 영상을 소개한다. 본 연구를 통해 산업용 로봇 CT에 대한 관심 증대 및 활발한 연구 활동의 촉진이 이루어지기를 기대한다.

영어초록

Advancements in manufacturing technologies have significantly increased the complexity of internal structures in industrial products and components, while efforts to enhance structural density continue. As a result, defect inspection has become essential for ensuring product stability and reliability, driving the demand for non-destructive testing using computed tomography (CT). In the plant and system integration industries, the diverse sizes and shapes of components, primarily composed of metallic materials, complicate tomographic imaging due to artifacts that obstruct defect detection and quantitative analysis. This challenge can be alleviated by employing a CT scan trajectory that avoids imaging positions that generate artifacts in the acquired projection views. However, conventional CT systems, which are restricted to circular or helical scan trajectories, cannot accommodate this approach. Recently, robotic CT systems that use multi-degree-of-freedom robotic arms to position an X-ray source and a digital detector array for scanning the entire 3D space have garnered attention. We present a robotic CT scanning platform and its associated technologies, including a laboratory-scale, single-arm robotic CT system. We discuss the challenges faced during its development and the solutions implemented and demonstrate images obtained from the developed system using a mouse phantom. We hope this work will inspire significant interest in industrial robotic CT and encourage further research in this field.

참고자료

· 없음