블레이드의 표면 결함 검출을 위한 Faster R-CNN 딥러닝 모델 구축 (Construction of Faster R-CNN Deep Learning Model for Surface Damage Detection of Blade Systems)

서지정보

· 발행기관 : 한국구조물진단유지관리공학회
· 수록지 정보 : 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 / 23권 / 7호 / 80 ~ 86페이지
· 저자명 : 장지원, 안효준, 이종한, 신수봉

초록

컴퓨터 성능 향상으로 다양한 분야에서 딥러닝을 활용한 연구가 활발히 진행되고 있으며 최근에는 구조물 안전성 평가 연구에도 그 적용이 이루어지고 있다. 특히 터빈의 내부 블레이드는 분리가 쉽지 않고 어두운 주변 환경으로 인해 블레이드의 표면 결함 검출은 전문 인력의 경험에 의존하고 있으며, 점검시간도 상당히 소요되고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 딥러닝 기술을 적용하여 터빈 구조의 부재 중 하나인 내부 블레이드에 발생하는 결함을 검출할 수 있는 효율적인 방법을 제시하였다. Faster R-CNN 인공신경망 기법을 활용하여 결함의 이미지 데이터를 학습하였고 부족한 이미지는 필터링과 Image Data Generator를 이용하여 데이터를 확장하였다. 그 결과 블레이드의 결함을 학습한 딥러닝 모델은 평균적으로 약 96.1%의 정확도와 재현율은 95.3%, 정밀도는 96%의 성능을 보였다. 재현율을 통해 제시된 딥러닝 모델이 결함을 탐지하지 못하는 경우는 4.7% 로 나타났다. 재현율의 성능은 여러 환경의 많은 결함 이미지 데이터를 수집하고 확장하여 딥러닝 학습에 적용함으로써 더욱 향상되리라 판단된다. 이러한 실제 블레이드의 결함 이미지 데이터 확보와 학습을 통해 향후 터빈엔진 정비에 적용 가능한 결함 검출 시스템으로 발전할 수 있을 것이다.

영어초록

As computer performance improves, research using deep learning are being actively carried out in various fields. Recently, deep learning technology has been applying to the safety evaluation for structures. In particular, the internal blades of a turbine structure requires experienced experts and considerable time to detect surface damages because of the difficulty of separation of the blades from the structure and the dark environmental condition. This study proposes a Faster R-CNN deep learning model that can detect surface damages on the internal blades, which is one of the primary elements of the turbine structure. The deep learning model was trained using image data with dent and punch damages. The image data was also expanded using image filtering and image data generator techniques. As a result, the deep learning model showed 96.1% accuracy, 95.3% recall, and 96% precision. The value of the recall means that the proposed deep learning model could not detect the blade damages for 4.7%. The performance of the proposed damage detection system can be further improved by collecting and extending damage images in various environments, and finally it can be applicable for turbine engine maintenance.

참고자료

· 없음