KR100226911B1 - Measuring apparatus and method of surface roughness of coated plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압연유가 도포된 강판의 표면거칠기를 용이하게 측정할 수 있는 측정장치와 측정방법에 관한 것으로 이는 특히, 파장이 서로 다른 레이저(1)(2)의 전방에 편광 로테터(16)(17)를 개재하여 레이저 광원을 일부 분리하는 빛살가르개(3)(5)가 각각 설치되어 일측의 광 검지기 (4)(6)에 각각 입사토록 하며, 상기 일측레이저(1)의 빛살가르개(3) 전방에는 냉연강판(15)에 일정각도 광선이 입사토록 거울(7)(9)가 설치되고, 상기 타측레이저(2)의 빛살가르개(5) 전방에는 일측레이저(1)의 광선과 진행경로를 일치시키는 편광형 빛살가르개(8)가 설치되며, 상기 냉연강판(15)의 반사광이 반사되는 빛살가르개(10) 전방 및 일측에는 상기 레이저(1)(2)의 입사광이 검지되는 광검지기(12)(14)가 각각 설치토록 되어 강판의 표면거칠기를 측정토록 하는 것을 요지로 한다.The present invention relates to a measuring apparatus and a measuring method which can easily measure the surface roughness of the steel sheet coated with rolling oil, and in particular, the polarization catheter 16 ( 17, respectively, are provided with a light filter (3), (5) for separating a part of the laser light source to enter the light detector (4) (6) of one side, respectively, the light filter of the laser (1) (3) The mirror (7) (9) is provided in front of the cold rolled steel sheet 15 so that a predetermined angle of light is incident on the cold rolled steel sheet (15), and the light beam of the one side laser (1) in front of the light shade (5) of the other laser (2). The polarization type light filter 8 is formed to match the traveling path, and the incident light of the lasers 1 and 2 is provided in front and one side of the light beam 10 where the reflected light of the cold rolled steel sheet 15 is reflected. The photodetectors 12 and 14 to be detected are each provided so as to measure the surface roughness of the steel sheet.
이에 따라서, 강판의 표면에 압연유가 도포되어 있는 경우에도 강판의 표면거칠기를 용이하게 측정할 수 있는 것이다.Accordingly, even when rolling oil is applied to the surface of the steel sheet, the surface roughness of the steel sheet can be easily measured.
Description
제1도는 본 발명에 따른 압연유 도포 강판의 표면거칠기 측정장치의 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a surface roughness measuring device of a rolled oil coated steel sheet according to the present invention.
제2도는 종래의 강판 표면 거칠기 측정방법을 도시한 개략구성도.2 is a schematic configuration diagram showing a conventional method for measuring the surface roughness of steel sheet.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 레이저(파장λ1) 2 : 레이저(파장λ2)1: laser (wavelength lambda 1) 2: laser (wavelength lambda 2)
3, 5 : 빛살 가르개 4, 6, 12, 14 : 광검지기3, 5: light flasher 4, 6, 12, 14: light detector
7, 9 : 거울 8, 10 : 편광형 빛살가르개7, 9: mirror 8, 10: polarized light gargun
11, 13 : 밴드패스 필터 15 : 강판11, 13: band pass filter 15: steel sheet
16, 17 : 편광(偏光) 로테터16, 17: polarization catheter
본 발명은 레이저를 이용하여 강판의 표면거칠기를 측정할 때 단일파장의 레이저를 광원으로 사용하는 측정방법과 달리, 파장이 서로 다른 두 개의 레이저를 동시에 광원으로 사용함으로써 강판의 표면에 압연유가 도포되어 있는 경우에도 압연유에 의한 오차를 보정하여 표면거칠기를 용이하게 측정할 수 있는 광학적 표면거칠기 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.In the present invention, unlike the measurement method using a single wavelength laser as a light source when measuring the surface roughness of the steel sheet by using a laser, the rolling oil is applied to the surface of the steel sheet by using two lasers of different wavelengths as the light source at the same time The present invention relates to an optical surface roughness measuring apparatus and a measuring method capable of easily measuring surface roughness by correcting an error caused by rolling oil.
일반적으로 레이저를 이용하여 표면거칠기를 측정하는 것은 표면의 거친 정도에 따라 정반사광의 세기가 변하는 것을 이용하는 것으로, 그 구조는 제 2 도에 도시한 바와같이 레이저에서 생성된 파장 λ의 빛의 일부를 빛살가르개(3)로 나누어 광검지기(4)에 입사시킴으로써 레이저 출력변화 보정을 위한 기준광으로 사용하고 빛살가르개(3)를 통과한 나머지 빛은 거울(7,9)에서 반사된 후 θ의 각도로 강판의 표면에 입사시켜 표면거칠기 측정용으로 사용한다. 강판 표면에서 반사된 빛들 중 정반사광의 세기는 식 1과 같다.In general, measuring the surface roughness using a laser uses a change in the intensity of specularly reflected light depending on the roughness of the surface. The structure of the surface roughness is a part of the light of wavelength λ generated by the laser as shown in FIG. By dividing the light filter (3) into the light detector (4), it is used as a reference light for laser output change correction, and the remaining light passing through the light filter (3) is reflected by the mirrors (7, 9) and then It enters the surface of steel sheet at an angle and is used for measuring surface roughness. The intensity of specular reflection among the light reflected from the surface of the steel sheet is shown in Equation 1.
여기에서, Is: 정반사광 강도Where, I s : specular intensity
Ir: 기준광 강도I r : reference light intensity
λ : 레이저 파장λ: laser wavelength
θ : 레이저 입사각θ: laser incident angle
σ : 제곱근 평균표면거칠기이다.σ = square root mean surface roughness
따라서 광검지기를 통해 Is와 Ir을 측정하면 냉연강판의 표면거칠기를 측정할 수 있다. 그러나 이러한 종래의 표면거칠기 측정방법은 냉연강판의 표면에 레이저광의 세기를 변화시키는 이물질이 없을 경우에만 적용이 가능하다. 즉, 냉연강판의 표면에 압연유와 같이 레이저광을 흡수하는 물질이 있을 경우에는 동일한 표면거칠기 하에서도 정반사광의 세기가 낮아지므로 측정치에 의해 계산되는 표면거칠기가 실제와 다르게 된다. 이와같이 표면에 압연유에 도포화되어 있는 경우의 정반사광 강도를 수식적으로 표현하면 식 2와 같다.Therefore, the surface roughness of the cold rolled steel sheet can be measured by measuring I s and I r through a light detector. However, such a conventional method of measuring the surface roughness may be applied only when there is no foreign matter that changes the intensity of the laser light on the surface of the cold rolled steel sheet. That is, when there is a material that absorbs laser light, such as rolling oil, on the surface of the cold rolled steel sheet, since the intensity of specular reflection is lowered even under the same surface roughness, the surface roughness calculated by the measured value is different from the actual value. In this manner, the specularly reflected light intensity when the surface is coated with rolling oil is expressed by Equation 2.
여기에서, α: 암연유의 레이저광 흡수계수Here, α: laser light absorption coefficient of dark condensed milk
t : 압연유 도포두께이다.t: Rolled oil coating thickness.
식 2에 의하면 압연유의 도포두께 t에 따라 Is가 변하므로 측정치가 달라진다.According to equation 2, since I s changes with the coating thickness t of rolling oil, a measured value changes.
따라서, 압연유가 도포되어 있는 강판은 상기와 같은 오차에 의해 강판의 표면거칠기를 제대로 측정할 수 없게 되는 커다란 문제점이 있는 것이다.Therefore, the steel sheet coated with rolling oil has a big problem that the surface roughness of the steel sheet cannot be properly measured due to the above error.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위한 것으로서 그 목적은, 파장이 서로 다른 두 개의 레이저 전방에 편광 로테터를 개재하여 레이저 광원의 일부를 분리하는 빛살가르개가 설치되어 일측의 광검지기에 각각 입사토록 하며, 상기 빛살가르개 전방에는 냉연강판 표면에 일정각도 광선이 입사토록 거울이 설치되며, 일측 빛살가르개 전방에는 편광형 빛살가르개가 설치되어 레이저의 광선과 진행경로를 일치토록 하고, 상기 냉연강판의 반사광이 반사되는 빛살가르개 일측에 입사광이 검지되는 광 검지기가 설치토록 되어 강판의 표면거칠기를 측정토록 함으로 인하여, 파장이 서로 다른 두 개의 레이저를 동시에 광원으로 사용하여 강판의 표면에 압연유가 도포되어 있는 경우에도 압연유에 의한 오차를 보정하여 강판의 표면거칠기를 용이하게 측정할 수 있도록 함은 물론, 강판의 생산공정중 온-라인으로 표면거칠기를 정확하게 측정할 수 있는 압연유 도포강판의 표면거칠기 측정장치 및 측정방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above-mentioned problems. The object of the present invention is to provide a light shingler for separating a part of a laser light source through a polarization catheter in front of two lasers having different wavelengths. Each light beam is incident to the light beam, and a mirror is installed in front of the light beam so that a certain angle of light is incident on the surface of the cold rolled steel sheet, and a polarization light beam is installed in front of one light beam to match the path of the laser beam and the traveling path. In addition, an optical detector for detecting incident light is installed on one side of the light beam reflecting the reflected light of the cold rolled steel sheet to measure the surface roughness of the steel sheet. Even when rolling oil is applied to the surface, the error caused by the rolling oil is corrected to The present invention provides a surface roughness measuring apparatus and a measuring method of a rolled oil coated steel sheet which can measure surface roughness easily, as well as accurately measuring the surface roughness on-line during the production process of steel sheet.
이하, 첨부된 도면을 기초하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제 1 도는 본 발명에 따른 압연유 도포강판의 표면거칠기 측정장치의 개략 구성도로서, 파장이 서로 다른 레이저(1)(2)의 전방에 편광 로테터(16)(17)를 개재하여 레이저 광원을 일부 분리하는 빛살가르개(3)(5)가 각각 설치되어 일측의 광 검지기(4)(6)에 각각 입사토록 하며, 상기 일측레이저(1)의 빛살가르개(3) 전방에는 냉연강판(15)에 일정각도 광선이 입사토록 거울(7)(9)가 설치되고, 상기 타측레이저(2)의 빛살가르개(5) 전방에는 일측레이저(1)의 광선과 진행경로를 일치시키는 편광형 빛ㅏㄹ가르개(8)가 설치되며, 상기 냉연강판(15)의 반사광이 반사되는 빛살가르개(10) 전방 및 일측에는 상기 레이저(1)(2)의 입사광이 검지되는 광검지기(12)(14)가 각각 설치토록 되어 강판의 표면거칠기를 측정토록 설치된다.1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for measuring the surface roughness of a rolled oil coated steel sheet according to the present invention, in which a laser light source is disposed in front of lasers 1 and 2 having different wavelengths through polarizing rotors 16 and 17. A light splitter (3) (5) which separates a part is installed so as to be incident on each of the light detectors (4) and (6) on one side, and the cold rolled steel sheet (3) in front of the light splitter (3) of the one side laser (1). A mirror (7) (9) is provided to the light beam (15) so that a predetermined angle of light is incident on (15), and in front of the light shimmer (5) of the other laser (2), the polarization type that matches the light path of the one laser (1) with the traveling path. The light detector 8 is provided, and the light detector 12 in which the incident light of the laser (1) (2) is detected in front and one side of the light beam 10, the reflection of the reflected light of the cold rolled steel sheet (15) (14) are installed to measure the surface roughness of the steel sheet.
또한 상기 레이저(1)(2)의 입사광이 빛살가르개(10)를 통해 검지되는 광검지기(12)(14) 앞단에는 밴드패스 필터(11)(13)가 각각 설치되는 구성으로 이루어진다.In addition, the band pass filters 11 and 13 are respectively provided in front of the photo detectors 12 and 14 in which incident light of the lasers 1 and 2 is detected through the light filter 10.
이와같이 구성으로 된 본 발명의 강판 표면거칠기 측정방법을 설명하면, 파장이 서로 다른 두 개의 레이저를 동일한 측정지점에 동일한 각도로 입사시키고 냉연강판에서 반사된 각각의 레이저 정반사광을 동시에 측정하면 가능하다. 두 개의 파장의 정반사광을 각각 측정하고 식 2로부터 압연유의 도포두께 t를 소거하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.When describing the method for measuring the surface roughness of the steel sheet according to the present invention configured as described above, two lasers having different wavelengths may be incident at the same measurement point at the same angle, and the respective laser specular reflections reflected from the cold rolled steel sheet may be simultaneously measured. By measuring the specularly reflected light of the two wavelengths respectively and eliminating the coating thickness t of the rolling oil from Equation 2, the following equation can be obtained.
여기에서 Is1: 파장λ1인 레이저의 정반사광 강도Where the intensity of specular reflection of the laser with I s1 : wavelength λ 1
Is2: 파장λ2인 레이저의 정반사광 강도I s2 : Specular reflectance intensity of laser with wavelength λ 2
Ir1: 파장λ1인 레이저의 기준광 강도I r1 : reference light intensity of the laser having wavelength λ 1
Ir2: 파장λ2인 레이저의 기준광 강도I r2 : reference light intensity of the laser with wavelength λ 2
α1:파장λ1인 레이저에 대한 압연유의 흡수계수α 1 : absorption coefficient of rolling oil for lasers with wavelength λ 1
α2:파장λ2인 레이저에 대한 압연유의 흡수계수α 2 : absorption coefficient of rolling oil for lasers with wavelength λ 2
상기 본 발명에 의해 도출된 3식에 의한 측정방법을 제 1 도를 통해 설명하면 다음과 같다.The measuring method according to the equation 3 derived by the present invention will be described with reference to FIG. 1 as follows.
파장이 λ1인 레이저(1) 광선의 일부를 빛살가르개(3)로 분리하여 광검지기(4)에 입사시킴으로써 기준광(Ir1)으로 사용하고 빛살가르개를 통과한 나머지 광선을 거울(7)(9)을 이용하여 냉연강판 표면에 θ의 각도로 입사시킨다.A part of the laser beam 1 having a wavelength of λ 1 is separated by a light filter 3 and incident on the photodetector 4 to be used as the reference light I r1 , and the remaining light beam passing through the light beam is mirrored. (9) is incident on the surface of the cold rolled steel sheet at an angle of θ.
파장이 λ2인 레이저(2) 광선도 빛살가르개(5)로 일부를 분리하여 기준광(Ir2)으로 사용하고 빛살가르개(8)를 이용하여 λ1의 레이저 광선과 진행경로를 일치시킨 후 냉연강판 표면에 θ의 각도로 입사시킨다.The laser beam 2 having a wavelength of λ 2 is also used as a reference light (I r2 ) by separating it with a light filter (5), and the laser beam of λ 1 coincides with the traveling path by using the light filter (8). It is then incident on the surface of the cold rolled steel sheet at an angle of θ.
편광형 빛살가르개는 빛의 편광방향에 따라 반사율이 달라지므로 편광로테터(16)(17)를 이용하여 λ1의 레이저(1) 광선은 편광형 빛살가르개(8)를 반사없이 통과하도록 하고 λ2의 레이저(2) 광선은 편광형 빛살가르개(8)에서 모두 반사시킴으로써 레이저 광선의 손실을 최소화한다.Since the polarization type light reflector has a different reflectance depending on the polarization direction of light, the laser beam 1 of λ 1 passes through the polarization type light beam 8 without reflection by using the polarization rotor 16 and 17. The laser 2 rays of λ 2 are all reflected by the polarized light beam 8 to minimize the loss of the laser rays.
냉연강판에서 반사된 정반사광들중 파장 λ1의 레이저(1) 광선은 편광형 빛살가르개(10)을 반사없이 통과하여 광검지기(12)에 입사함으로써 Is1의 측정에 이용되고 파장 λ2의 정반사광은 편광형 빛살가르개(10)에서 모두 반사되어 광검지기(14)에 의해 측정된다(Is2). 광검지기 앞단에 놓인 밴드패스 필터(11)(13)는 주어진 파장 이외의 빛을 차단함으로써 측정의 정확도를 높인다.Among the specularly reflected light reflected from the cold rolled steel sheet, the laser (1) light beam of wavelength λ 1 passes through the polarized light filter 10 without reflection and is incident on the photodetector 12 to be used for the measurement of I s1 , and the wavelength λ 2 The specularly reflected light is reflected by the polarized light beam 10 and is measured by the photodetector 14 (I s2 ). The bandpass filters 11 and 13 placed in front of the photodetector increase the accuracy of the measurement by blocking light other than a given wavelength.
이와같이 측정한 정반사광 강도 및 기준광의 세기를 이용하면 식 3을 이용하여 압연유에 의한 레이저 광의 흡수에 관계없이 표면거칠기를 측정할 수 있다.Using the specular reflected light intensity and the intensity of the reference light measured in this way, the surface roughness can be measured regardless of absorption of the laser light by the rolling oil using Equation 3.
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the effects of the present invention through Examples and Comparative Examples will be described.
[실시예 1-5]Example 1-5
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.When explaining the effects of the present invention through the following Examples and Comparative Examples.
실시예 1-5는 본 발명의 과학적 측정방법을 이용하여 압연유가 도포된 냉연강판의 표면거칠기를 측정한 결과를 압연유에 영향을 받지 않는 촉침식 표면조도계에 의한 측정결과와 비교한 것이다.Example 1-5 compares the result of measuring the surface roughness of the cold rolled steel plate coated with the rolling oil by using the scientific measurement method of the present invention with the measurement result by the tactile surface roughness meter which is not affected by the rolling oil.
[비교예 1-5]Comparative Example 1-5
비교예 1-5는 일반적인 광학적 측정방법을 이용하여 압연유가 도포된 냉연강판의 표면거칠기를 측정한 결과를 압연유에 영향을 받지 않는 촉침식 표면조도계에 의한 측정결과와 비교한 것이다.Comparative Example 1-5 compares the result of measuring the surface roughness of the cold rolled steel sheet coated with the rolling oil using a general optical measuring method with the measurement result by the tactile surface roughness meter which is not affected by the rolling oil.
실험결과 비교예에서는 광학적 측정치와 촉침식 측정치가 큰 차이를 나타내었으나 본 발명을 사용한 실시예에서는 광학적 측정치와 촉침식 측정치가 잘 일치함을 알 수 있다.Experimental results In the comparative example, the optical measurement and the tactile measurement showed a large difference, but in the example using the present invention, it can be seen that the optical and the tactile measurement agree well.
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