KR100241006B1

KR100241006B1 - 후판표면흠 영상검출시스템

Info

Publication number: KR100241006B1
Application number: KR1019950055950A
Authority: KR
Inventors: 박영봉; 한준희
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR970047908A

Abstract

본 발명은 후판표면흠 영상검출시스템에 관한 것으로, 특히 후판표면흠 영상검출시스템은 라인스캔카메라장치와 조명장치를 이용하여 후판흠에 대한 영상을 획득함으로서, 후판 표면흠에 대한 구조적결합을 영상으로 용이하게 확인 및 분석가능하게 하는 후판표면흠 영상검출시스템에 관한 것이다.

본 발명은 후판(1)에 조사하는 조명장치(10); 상기 영상처리시스템에 의해서 후판표면을 촬영하여 디지털값으로 변환한 다음에 출력하는 라인스캔 카메라장치(20); 상기 롤러(2)의 회전속도를 검출하는 속도검출센서(30); 상기 속도검출센서(30)의 속도검출신호에 따라 상기 카메라장치(20)로 제어신호를 출력하고, 상기 라인스캔 카메라장치(20)로부터의 디지털신호를 엔코딩하여 버퍼에 저장하며, 상기 저장된 데이터를 모니터(50) 또는 워크스테이션(60)으로 전송하는 영상처리스시스템(40); 상기 영상처리시스템(40)으로부터의 결함영상을 화면에 출력하는 모니터(50); 상기 영상처리시스템(40)으로부터의 결함영상과 그 위치에 대한 데이터를 전송받아서 결함영상의 위치를 화면으로 출력하고, 결함영상을 파일로 저장하며, 또한 상기 저장된 데이터를 이용해서 분석하는 워크스테이션(60)로 구성한다.

Description

후판표면흠 영상검출시스템

제1도는 본 발명에 따른 후판표면흠 영상검출시스템의 전체구성도.

제2도는 본 발명에 따른 조명장치(10)와 라인스캔 카메라장치(20)의 설치상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 후판 2 : 롤러

10 : 조명장치 20 : 라인스캔 카메라장치

30 : 속도검출센서 40 : 영상처리시스템

50 : 모니터 60 : 워크스테이션

본 발명은 후판표면흠 영상검출시스템에 관한 것으로, 특히 라인스캔(Line scan)카메라장치와 조명장치를 이용하여 후판흠에 대한 영상을 획득함으로써, 후판표면흠에 대한 구조적 결함을 영상으로 용이하게 확인 및 분석가능하게 하는 후판표면흠 영상검출시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 공장에서 제조되는 제품은 그 용도나 특성에 따라서 표면의 흠을 검출하여 흠의 정도를 알아낸 다음에 이 흠의 정도로 제품의 양부를 판정하게 되는데, 이와 같은 표면의 흠을 검사하기 위해서는 카메라장치를 사용하고 있다.

한편, 물체의 표면에 빛이 주사되어 센서에 입력될 경우에는 두 가지 성분이 존재하는데, 그 하나는 물체의 표면의 법선 벡터와의 각도차가 적을 경우에는 표면의 색깔과 텍스처(texture)에 따라 반사되는 성분이다. 대부분의 경우 인간이 물체를 인식하는 경우에 이러한 반사성분을 이용한다.

다른 하나는 입력광의 입사각이 표면의 법선과 이루는 각이 클 경우 즉, 표면과의 각도가 적을 경우에는 표면의 색깔이나 텍스처를 나타나지 않고, 표면의 구조적상태로 따라 반사가 달라지는 성분이다.

이와 같은 반사성분을 이용하면 물체표면의 구조적 결함에 대한 영상을 취득할 수 있게 되는데, 전자의 경우에 라인스캔 카메라장치를 이용하여 텍스처영상을 취득하고 결함영상을 분류하는 시스템은 Focus, Isys, EES 등에서 생산 및 판매하고 있다.

그러나, 일반적인 기술에 관련되는 종래의 기술은 입력광의 입사각이 표면의 법석과 이루는 각이 클 경우 즉, 표면과의 각도가 적을 경우에는 표면의 색깔이나 텍스처를 나타나지 않고, 표면의 구조적 상태로 따라 반사가 달라지는 성분을 이용하여 결함영상을 취득하는 장치가 없는 관계로, 이와 같은 영상취득장치가 필요하게 되었다.

본 발명은 상기한 필요성에 따라서 안출한 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 라인스캔(Line scan)카메라장치와 조명장치를 이용하여 후판흠에 대한 영상을 획득함으로써, 후판표면흠에 대한 구조적 결함을 영상으로 용이하게 확인 및 분석가능하게 하는 후판표면흠 영상검출시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 후판표면흠 영상검출시스템은, 롤러에 의해서 이송되는 후판에 강렬하고 균일하게 조사하는 조명장치; 상기 영상처리시스템의 제어에 의해서 동작하여 후판에 대한 할당영역을 촬영하고, 이 촬영한 영상신호를 디지털값으로 변환하여 그레이 스케일 값으로 출력하는 라인스캔 카메라장치; 상기롤러의 회전속도를 검출하는 속도검출센서; 상기 속도검출센서로부터의 속도검출신호에 따라서 상기 라인스캔 카메라장치로 제어신호를 출력하는 카메라제어기와, 상기 라인스캔 카메라장치로부터의 디지털신호를 엔코딩하여 프레임버퍼에 저장하고, 하나의 프레임이 완성되면 완성된 프레임으로 내장프로그램에 따라 결함을 검출한 다음에 결합버퍼에 저장하는 프레임 그래버와, 상기 저장된 데이터를 모니터 또는 워크스테이션으로 전송하는 출력제어기를 포함하는 영상처리시스템; 상기 영상처리시스템내 출력제어기로부터의 결함영상을 화면에 출력하는 모니터; 상기 영상처리시스템내 출력제어기로부터의 결함영상과 그 위치에 대한 데이터를 전송받아서 결함영상의 위치를 화면으로 출력하고, 결함영상을 파일로 저장하며, 또한 상기 저장된 데이터를 이용해서 분석하는 워크스테이션을 구비하는 후판표면흠 영상검출시스템에 있어서, 상기 조명장치의 설치각도는 후판표면에 대해 대략 25° ~ 35°의 각도로 설치하고, 또한 후판표면으로부터 높이는 대략 55Cm~65Cm정도의 높이에 설치함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 후판표면흠 영상검출시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 후판표면흠 영상검출시스템의 전체 구성도이고, 제2도는 본 발명에 따른 조명장치와 라인스캔 카메라장치의 설치상태도로서, 제1도 및 제2도를 참조하면, 본 발명의 후판표면흠 영상검출시스템은 롤러(2)에 의해서 이송되는 후판(1)에 강렬하고 균일하게 조사하는 조명장치(10); 상기 영상처리시스템의 제어에 의해서 동작하여 후판에 대한 할당영역을 촬영하고, 이 촬영한 영상신호를 디지털값으로 변환하여 그레이 스케일 값으로 출력하는 라인스캔 카메라장치(20); 상기 롤러(2)의 회전속도를 검출하는 속도검출센서(30); 상기 속도검출센서(30)로부터의 속도검출신호에 따라서 상기 라인스캔 카메라장치(20)로 제어신호를 출력하는 카메라제어기와, 상기 라인스캔 카메라장치(20)로부터의 디지털 신호를 엔코딩하여 프레임버퍼에 저장하고, 하나의 프레임이 완성되면 완성된 프레임으로 내장프로그램에 따라 결함을 검출한 다음에, 결함버퍼에 저장하는 프레임 그래버와, 상기 저장된 데이터를 모니터(50) 또는 워크스테이션(60)으로 전송하는 출력제어기를 포함하는 영상처리시스템(40); 상기 영상처리시스템(40)내 출력제어기로 부터의 결함영상을 화면에 출력하는 모니터(50); 상기 영상처리시스템(40)내 출력제어기로부터의 결함영상과 그 위치에 대한 데이터를 전송받아서 결함영상의 위치를 화면으로 출력하고, 결함영상을 파일로 저장하며, 또한 상기 저장된 데이터를 이용해서 분석하는 워크스테이션(60)을 구비한다.

상기 조명장치(10)는 100W의 램프를 내장한 300mm 조명장치를 17개 직렬로 설치하는데, 상기 조명장치의 설치상태는 후판 표면에 대해 대략 25° ~ 35°의 각도로 설치하고, 또한 후판 표면으로부터 대략 55Cm~65Cm정도의 높이에 설치한다.

상기 카메라장치(20)는 상기 조명장치(20)에 대응하도록 설치하며, 한 주사선당 24,576화소를 얻도록 라인스캔 카메라 6대를 설치하고, 상기 하나의 라인스캔 카메라장치는 4개의 분리된 출력채널을 가진다. 상기 라인스캔 카메라는 4K(4,096)개의 화소를 가지는 DALSA사의 CT-C5-4096A 라인스캔 카메라를 사용하고, 상기 카메라는 제어신호를 전송받는 접속장치로 DB-25 Male Connector를 사용할 수 있다.

상기 속도검출센서(30)는 로타리 엔코더(Rotary Encoder)를 사용하고, 이는 롤러(20)회전에 따른 1회전당 대략 60개의 펄스를 출력한다.

상기 영상처리시스템(40)에 내장된 라인스캔 카메라제어기는 검출된 속도에 비례하는 주파수를 가지는 제어신호인 클록신호와, 외부동기신호를 생성하여 출력하고, 상기 프레임 그래버는 라인스캔 카메라와 직접 접속되어 상기 카메라제어기에서 생성된 제어신호를 라인스캔 카메라장치(20)로 출력한다.

상기 워크스테이션(60)은 결함영상을 화면으로 출력하는 모니터와, 이를 지면으로 출력하는 프린터를 구비하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용 및 효과를 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도를 참조하면, 본 발명은 먼저 롤러(20)가 회전함에 따른 속도를 속도검출셈서(30)가 롤러(2)의 회전량에 비례하는 펄스를 영상처리시스템(40)으로 출력한다.

상기 영상처리시스템(40)내 라인스캔 카메라제어기는 상기 속도에 해당하는 펄스(Pulse)를 입력받아서 속도에 비례하는 최적의 제어신호를 생성하는데, 이는 검사 대상체인 후판이 빠르게 이동하면 높은 주파수의 제어신호를, 반면에 천천히 움직이면 낮은 주파수의 제어신호를 생성하여 프레임 그래버(Frame grabber)를 통해서 카메라장치(20)로 전송한다.

한편, 본 발명에서 검사하려는 후판(1)의 최대폭이 4500mm인 경우에 있어서, 상기 후판(1)에 대해서 0.2mm해상도를 취득하기 위해서는 22,500화소가 필요하게 되는데, 본 발명에서는 이를 수용할 수 있도록 한 주사선당 24,576화소를 얻도록 4K(4,096)개의 화소를 가지는 카메라 6개를 직렬로 설치한 것이다.

상기 6대의 카메라장치 각각은 15MHz의 출력을 가지는 4개의 분리된 출력채널이 동작하여 전체적으로는 최대 60MHz의 데이터 레이트(Data Rate)로 동작가능하고, 14KHz의 라인레이트(Line Rate)로 동작가능하다.

이러한 경우, 조명장치의 설치각도는 후판 표면에 대해 대략 25° ~ 35°의 각도로 설치하고, 또한 후판 표면으로부터 높이는 대략 55Cm~65Cm정도의 높이에 설치되어 라인스캔 카메라장치(20)에 의해서 후판의 표면흠이 읽혀지게 된다.

이와같이 동작가능한 라인스캔 카메라장치(20)에 상기와 같은 제어신호는 접속장치를 통해서 입력되는데, 상기 입력된 제어신호에 따라서 후판(1)의 표면영상을 촬영하여 먼저 디지털 데이터로 변환하여 4개의 출력채널로 8비트 그레이 스케일값으로 출력한다.

상기 라인스캔 카메라장치(20)로부터 출력되는 데이터를 상기 영상처리시스템(40)은 프레임 그래버로 입력받아 이 디지털 영상을 엔코딩(Run Length connected)하여 먼저 프레임버퍼에 저장하고, 하나의 프레임이 완성되는 경우에는 상기 완성된 프레임을 내장 프로그램(Connected Component Labeling Algorithm)에 따라 처리하여 표면결함을 검출하여 결함버퍼에 저장한다. 또한, 상기 영상처리시스템(40)에 저장된 결함영상을 출력제어기가 읽어 와서 직렬통신으로 워크스테이션(60)과(또는) 모니터(50)로 출력한다.

상기 모니터(50)는 상기 출력되는 결함영상을 전송받아서 800×600의 해상도인 정지된 영상으로 출력하는데, 실질적으로 화면에 표시되는 영역은 160mm×120mm의 후판표면이다.

한편, 상기 워크스테이션(60)은 시리얼 포트를 이용해서 영상처리시스템(40)과 접속되어 있어 상기 영상처리시스템으로부터의 결함영상과 그 위치를 전송받아서 결함영상의 위치를 화면에 출력하고 상기 결함영상을 파일로 저장한다.

상기 워크스테이션(60)은 또한 내장된 분석프로그램에 따라, 또는 필요한 경우에는 레이저프린터로 상기 결함영상 및 위치 또는 분석한 결과를 출력할 수도 있다.

상술한 바와같은 본 발명은 라인스캔 카메라장치와 조명장치를 이용하여 후판흠에 대한 영상을 획득함으로써, 후판표면흠에 대한 구조적결함을 영상으로 용이하게 확인 및 분석가능하게 하는 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims

롤러(2)에 의해서 이송되는 후판(1)에 강렬하고 균일하게 조사하는 조명장치(10); 상기 영상처리시스템의 제어에 의해서 동작하여 후판에 대한 할당영역을 촬영하고, 이 촬영한 영상신호를 디지털값으로 변환하여 그레이 스케일 값으로 출력하는 라인스캔 카메라장치(20); 상기 롤러(2)의 회전속도를 검출하는 속도검출센서(30); 상기 속도검출센서(30)로부터의 속도검출신호에 따라서 상기 라인스캔 카메라장치(20)로 제어신호를 출력하는 카메라제어기와, 상기 라인스캔 카메라장치(20)로부터의 디지털신호를 엔코딩하여 프레임버퍼에 저장하고, 하나의 프레임이 완성되면 완성된 프레임으로 내장프로그램에 따라 결함을 검출한 다음에 결함버퍼에 저장하는 프레임 그래버와, 상기 저장된 데이터를 모니터(50) 또는 워크스테이션(60)으로 전송하는 출력제어기를 포함하는 영상처리시스템(40); 상기 영상처리시스템(40)내 출력제어기로부터의 결함영상을 화면에 출력하는 모니터(50); 상기 영상처리시스템(40)내 출력제어기로부터의 결함영상과 그 위치에 대한 데이터를 전송받아서 결함영상의 위치를 화면으로 출력하고, 결함영상을 파일로 저장하며, 또한 상기 저장된 데이터를 이용해서 분석하는 워크스테이션(60)을 구비하는 후판표면흠 영상검출시스템에 있어서, 상기 조명장치의 설치각도는 후판표면에 대해 대략 25° ~ 35°의 각도로 설치하고, 또한 후판표면으로부터 높이는 대략 55Cm~65Cm정도의 높이에 설치함을 특징으로 하는 후판표면흠 영상검출시스템.
제1항에 있어서, 상기 조명장치(10)는 광섬유 조명장치를 사용함을 특징으로 하는 후판표면흠 영상검출시스템.
제1항에 있어서, 상기 라인스캔 카메라장치(20)는 한 주사선당 24,576화소를 얻도록 4K(4,096)개의 화소를 가지는 라인스캔 카메라 6대를 설치함을 특징으로 하는 후판표면흠 영상검출시스템.
제2항에 있어서, 상기 조명장치(10)는 100W의 램프를 내장한 30mm 조명장치를 17개 직렬로 설치함을 특징으로 하는 후판표면흠 영상검출시스템.
제3항에 있어서, 상기 라인스캔 카메라장치(20)는 상기 조명장치(10)의 설치상태에 대응하도록 설치함을 특징으로 하는 후판표면흠 영상검출시스템.