KR100306150B1 - 영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상인식장치로 소재를 촬영하여 소재의 위치 및 각도를 계산하고, 그 계산결과에 따라 적절한 소재의 방향전환이 이루어지도록 턴테이블을 제어동작시키는 영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치에 관한 것으로, 압연기의 전후면에 설치된 다수의 터닝롤로 이루어진 턴테닝블과 상기 터닝롤을 구동시키는 제1,제2모터로 이루어진 소재자동터닝장치에 있어서, 턴테이블상으로 이송된 압연소재를 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단으로부터 출력된 영상을 영상처리한 후, 그 영상데이타로부터 소재의 엣지를 추출하여 그 옛지와 압연진행방향사이의 각도를 구하는 이미지그래빙수단과, 상기 이미지그래빙수단에 의하여 처리된 영상을 보이고 또한 구해진 소재의 엣지와 압연진행방향간의 각도 및 진행과정을 운전자가 알 수 있도록 표시하며 운전자의 요구를 각 장치에 전하는 맨머신인터페이스(MMI)수단과, 상 기 이미지그래빙수단 및 맨머신인터페이스수단과 모터구동제어수단과의 데이타교환을 제어하는 통신수단과, 상기 이미지그래빙수단에 의하여 구해진 소재의 엣지와 압연진행방향과의 각도가 적정범위내에 들때까지 상기 제1,제2모터를 서로 반대방 향으로 회전구동시키는 모터구동제어수단을 구비한다.

Description

영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치

본 발명은 철강설비중 압연기의 전후면에 구비되는 소재터닝장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상인식장치를 이용하여 소재를 인식하고 소재의 위치 및 회전각도를 계산하여 소재를 터닝시키는 영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철강설비중에는 강괴 또는 강편과 같은 소재를 회전하는 2개의 롤사이에 끼우고 롤간의 폭을 점차 좁히면서 연속적으로 힘을 가하여 늘이거나 얇게 성형하는 압연공정이 있는데, 이 압연은 압연롤의 배치에 따라서 일직선으로 여러대의 압연기를 배열하여 순재의 장입부터 제품까지 한 공정에 완료하는 연속식압연과 한 대의 압연기에서 소재를 왕복으로 반복하여 압연하는 가역식압연으로 분류된다.

제1도에 보인 일실시예로 보인 압연설비는 후판압연설비로써, 작업(work) 롤과 백 업(backup)롤로 이루어지는 2중식 압연기(10)의 전후면에 다수의 터닝롤로 이루어져 강판등과 같은 소재(14)를 압연기(10)로 이송하거나 소재(14)의 방향을 틀어주는 턴테이블(turn table)(13)이 각각 설치되어 있다.

상기 후판압연공정은 고르기, 폭내기, 길이내기 압연(pass)로 구성되며, 스카핑(scarfing)재 및 표면이 고르지 못한 판은 고르기압연을 거치게 되고, 그 이외의 판은 목표폭값에 이를때까지 폭내기압연을 거친후, 길이내기압연을 거친다. 그리고, 폭내기압연후 길이내기압연을 하고자 할 때, 압연의 진행방향은 항상 일정하므로, 소재를 90° 방향전환하여 소재의 폭방향으로 압연이 이루어지도록 해야한다. 따라서, 가열로에서 추출된 소재를 대상으로 압연을 할 때, 몇번째 압연에서 방향 전환이 필요한지가 결정되며, 이를 토대로 압연설비의 운전자는 고르기-폭내기-길이 내기 압연을 실시한다.

상기에서 방향전환은 턴테이블(14)에서 이루어지는데, 제2도에 보인바와같이, 턴테이블(13)은 롤반경이 반은 굵고 반은 얇은 다수의 터닝롤로 이루어지는데, 상기 상기 터닝롤들을 굵은롤과 얇은롤이 엇갈리도록 배치된다. 그리고, 상기 턴테이블(13)에 배치된 다수의 터닝롤중 첫 롤부터 짝수번째롤들(또는 흘수번째롤들)은 제1 모터(15)에 의하여 구동하고, 나머지 홀수번째롤들(또는 짝수번째롤들)은 제2모터(16)에 의하여 구동된다. 따라서, 인접한 롤은 서로 다른 모터에 의하여 구동된다. 여기에서, 제1모터(15)와 제2모터(16)의 회전방향을 반대로 하면, 턴테이블(13)의 인접롤들은 서로 반대방향으로 회전하고, 이에 의하여 소재(14)의 방향이 전환된다. 예를들어, 제1모터(15)를 반시계방향으로 회전시키고 제2모터(16)를 시계방향으로 회전시키면 소재(14)는 반시계방향으로 회전하고, 반대로 제1모터(15)를 시계 방향으로 회전시키고 제2모터(16)를 반시계방향으로 회전시키면 소재(14)는 시계방 향으로 회전한다.

그런데, 상기와 같은 소재의 방향전환작업을 종래에는 작업자가 소재의 위치를 계속 확인하면서 운전자가 회전방향을 결정하고, 턴테이블을 조작하였다.

이와같이, 종래에는 연속적으로 반복되는 소재의 방향전환을 운전자의 수동조작에 의존하였기 때문에, 운전자에게 부담을 주어 운전의 정확도를 떨어뜨리고, 결국 작업능률이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로써, 그 목적은 영상인식장치로 소재를 촬영하여 소재의 위치 및 각도를 계산하고, 그 계산결과에 따라 적절한 소재의 방향전환이 이루어지도록 턴테이블을 제어동작시키는 영상인식 장치를 이용한 소재자동터닝장치를 제공하는데 있다.

제1도는 일반적인 후판압연설비의 구조를 도시한 개요도이다.

제2도는 제1도에서 터닝장치를 도시한 개요도이다.

제3도는 본 발명에 의한 소재자동터닝장치를 보이는 구조도이다.

제4도는 본 발명에 의한 소재자동터닝장치를 도시한 블록도이다.

제5도는 본 발명에 의한 소재자동터닝장치의 동작수순을 도시한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 카메라 32 : 이미지그래버

33 : 통신제어기 34 : 턴테이블구동모터제어기

35 : 모터 36 : MMI(Man Machine Interface)

37 : 소재

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로써, 본 발명은 압연기의 전 후면에 설치된 다수의 터닝롤로 이루어진 턴테닝블과 상기 터닝롤을 구동시키는 제 1,제2모터로 이루어진 소재자동터닝장치에 있어서, 턴테이블상으로 이송된 압연소재를 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단으로부터 출력된 영상을 영상처리한 후, 그 영상데이타로부터 소재의 엣지를 추출하여 그 엣지와 압연진행방향사이의 각도를 구하는 이미지그래빙수단과, 상기 이미지그래빙수단에 의하여 처리된 영상을 보이고 또한 구해진 소재의 엣지와 압연진행방향간의 각도 및 진행과정을 운전자가 알 수 있도록 표시하며 운전자의 요구를 각 장치에 전하는 맨머신인터페이스(MMI)수단자, 상기 이미지그래빙수단 및 맨머신인터페이스수단과 모터구동제어수단과의 데이타교환을 제어하는 통신수단과, 상기 이미지그래빙수단에 의하여 구해진 소재의 dpt지와 압연진행방향과의 각도가 적정범위내에 들때까지 상기 제1,제2모터를 서로 반대방향으로 회전구동시키는 모터구동제어수단을 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다. 제3도는 본 발명에 의한 소재자동터닝장치의 개략적인 구조를 보이는 구조도이고, 제4도는 상기 제3도에 보인 소재자동터닝장치의 블럭도로써, 31은 턴테이블(도시생략)상의 소재(37)를 촬영하는 카메라이고, 32는 상기 카메라(31)로 얻은 영상을 처리하여 소재(37)의 이미지특징을 추출하고 그로부터 소재(37)의 회전각을 구하는 이미지그래버이고, 33은 상기 이미지그래버(32) 또는 MMI(36)와 턴테이블구동모터 제어기(34)와를 연결하여 데이타교환을 가능하게 하는 통신제어기이고, 34는 상기 이미지그래버(32)의 출력결과에 따라서 턴테이블의 롤을 구동시키는 모터의 회전을 제어하는 턴테이블구동모터제어기이고, 35는 턴테이블을 이루는 터닝롤을 구동시키는 모터부로써 즉, 제1모터(M1)과 제2모터(M2)로 이루어지고, 36은 시스템구축을 위한 개발환경을 마련하고 상기 이미지그래버(32)에 의하여 처리된 결과를 운전자에게 보여주며 운전자의 요구를 받아들이는 MMI(Man Machine Interface)이다.

후판압연설비에서 압연되는 소재는 주로 강판(steel slab)로써, 단순하고 일정한 모양(즉, 사각형)을 하고 있으며, 가열로를 거친 상태이기 때문에 조명없이도 배경과 뚜렷하게 구분된다. 따라서, 소재(37)의 촬영시에 별도의 조명장치가 필요없게 된다.

상기에서, 카메라(31)는 가열되어 후판압연설비로 이송된 소재(37)를 촬영한다. 제3도에서 38은 카메라(31)에 의하여 촬영되는 범위를 나타내는 것이며, 본 실시예에서 카메라(31)는 빛의 세기를 64 그레이(gray)등급 512*512 화소로 처리한다.

이와같이 카메라(31)에 의하여 촬영된 영상신호는 이미지그래버(32)로 출력되며, 상기 이미지그래버(32)는 턴테이블의 실시간제어를 위하여 실시간운영으로 동작하는 영상처리알고리즘을 포함하고 있어, 상기 카메라(31)로부터 입력된 영상신호를 디지탈영상데이타로 변환하고, 그 디지탈영상데이타에 포함된 노이즈를 제거한 후, 소재(37)의 이미지를 추출한다. 그리고 나서, 상기 추출된 소재(37)의 이미지로부터 회전각을 계산한다.

상기 이미지그레버(32)에 의하여 처리된 영상데이타 및 계산된 결과는 MMI(36)로 전달되고, MMI(36)는 이미지그래버(32)에 의하여 계산된 결과, 즉, 소재(37)의 회전각과 소재(37)의 이미지를 운전자가 볼 수 있도록 출력한다.

또한, 상기 이미지그래버(32)의 판단결과는 통신제어기(33)을 통해 턴테이블구동모터제어기(34)로 전달되며, 이 턴테이블구동로터제어기(34)는 그 결과에 따라서 모 터(35)를 구동시킨다. 즉, 상기 이미지그래버(32)에 의하여 구해진 압연진행방향에 대한 소재의 기준엣지와의 각도가 90도를 이를 때까지 모터부(35)에 구비된 제1모터(Ml)와 제2모터(U2)를 서로 반대방향으로 회전하도록 구동시킨다.

제5도는 본 발명에 의한 소재자동터닝장치의 동작수순을 보이는 플로우차트로써, 상기와 같이 동작하는 소재터닝 자동제어장치의 동작을 그 제어처리수순에 따라 설명한다.

먼저, 적절한 금속적 특성을 얻어내기 위해서 소재(37)의 압연진행정도에 따라서 터닝방향이 결정되고, 이에 소재(37)치 터닝이 요구되면(501), 소재(37)의 이미지를 검출하는 이미지그래빙이 실행된다(502). 상기 단계는 먼저 카메라(31)로 촬영된 소재(37)를 대상으로 한 64그레이등급 514*514화소의 영상맵을 얻는 것이다.

그리고나서, 상기 단계(502)에서 얻은 영상으로부터 소재(37)의 기준선(즉, 압연진 행방향)에 대한 정확한 각도를 얻기위하여 영상처리를 실시하는데, 먼저, 64그레이 등급 화상의 범위를 2치화하여, 대상과 배경의 빛의 세기를 비교하여 처리하는데 화상맵전체 화소의 그레이레벨의 히스토그램에 의하여 결정되는 문턱값과 각 화소 값을 비교하여 2치화하기 위하여 임계(THRESHOLDING)처리를 한다(503). 다시말해서 상기 단계(502)로부터 얻은 전 영상을 히스토그램처리하여, 그로부터 임계값을 구하여 2치화하는 것이다.

그 다음, 영상데이타에 포함된 카메라자체, 또는 콘트롤러 또는 현장의 증기 또는 먼지 또는 외부광원에 의하여 발생하는 노이즈를 제거하는 필터링처리를 실행한다(504). 상기 필터링은 0 또는 1로 이루어지는 낱개화소에 대하여 주변 3*3의 화소중 하나라도 1의 값을 가진 화소가 있으면 그 중심화소를 1로 셋팅하는 팽창(DILATION)방법과 0 또는 1로 된 낱개화소에 대하여 주변 3*3의 화소중 하나라도 0의 값을 가진 화소가 있으면 기준화소값을 0으로 셋팅하는 수축(EROSION)방법에 의하여 이루어진다.

상기 단계들에 의하여 임계(THRESHOLD1NG)처리, 노이즈제거된 영상데이타로부터 소재(37)의 엣지(EDGE)를 검출한다(505). 여기에서 행방향에 평행한 엣지를 말한다.

그리고 나서, 상기 단계(505)에서 기준선(소재진행방향)에 대한 검출된 엣지의 기울기를 계산하는데(506), 상기 기울기계산과 더불어 최적직선계산, 회전각계산, 실적처리과정도 수행한다. 여기에서 최적직선계산과정은 상기 단계(505)에서 얻어낸 결과를 기초로 통계학적분포를 따져, 소재(37)의 가장자리 화소가 만드는 가장 근접한 선분을 구하는 것이다. 그리고, 회전각은 상기에서 구해진 최적직선과 소재(37)의 진행방향이 이루는 각도이며, 실적처리과정은 계산값의 오차를 걸러내는 것이다.

그리고나서, 그 기울기(회전각)가 적정범위(예를들어, 90° ±10°)이내에 드는지를 판단하여(507), 상기 범위내에 들지않으면 턴테이블구동모터(M1, M2)를 작동시킨후(508), 상기 이미지그래빙하는 단계(502)부터 다시 반복한다. 즉, 소재(37)의 엣지 기울기가 적정범위내에 들때까지 턴테이블구동모터(M1,M2)를 작동시켜 소재의 방향 전환이 이루어지도록 한다.

그 결과, 소재(37)의 기울기(회전각)가 적정범위내에 들면 사이드가이더(도시생략)를 구동시켜 소재(37)가 중심에 위치하도록 한다(509).

이와같이, 본 발명은 후판압연공정에서 소재를 압연시에 소재의 방향전환이 요구되면 소재의 기준엣지가 압연진행방향과 90도의 각도를 이룰때까지 자동으로 턴테이블의 터닝롤을 회전시킴으로써, 운전자의 작업부담을 줄여 작업능률을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 압연기의 전후면에 설치된 다수의 터닝롤로 이루어진 턴테닝블과 상기 터닝롤을 구동시키는 제1,제2모터로 이루어진 소재자동터닝장치에 있어서, 턴테이블상으로 이송된 압연소재를 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단으로부터 출력된 영상을 영상처리한 후, 그 영상데이타로부터 소재의 엣지를 추출하여 그 엣지와 압연진행방향사이의 각도를 구하는 이미지그래빙수단 과, 상기 이미지그래빙수단에 의하여 처리된 영상을 보이고 또한 구해진 소재의 엣지와 압연진행방향간의 각도 및 진행과정을 운전자가 알 수 있도록 표시하며 운전자의 요구를 각 장치에 전하는 맨머신인터페이스(MMI)수단과, 상기 이미지그래빙수단 및 맨머신인터페이스수단과 모터구동제어수단과의 데이타교환을 제어하는 통신수단과, 상기 이미지그레빙수단에 의하여 구해진 소재의 엣지와 압연진행방향과의 각도가 적정범위내에 들때까지 상기 제1,제2모터를 서로 반대방향으로 회전구동시키는 모터구동제어수단을 구비함을 특징으로 하는 영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이미지그래빙수단은 소재의 터닝이 요구되면, 상기 촬영수단에 의하여 촬영된 영상을 입력받아 영상맵을 얻은 후, 상기 영상을 히스토그램처리하여 임계값을 구하여 2치화처리하고, 그 영상에 포함된 노이즈를 제거하도록 필터렁처리하고, 상기와 같이 영상처리된 영상으로부터 소재의 이미지를 인식하여 그 소재의 엣지를 검출하고, 검출된 엣지와 압연진행방향과의 각도를 구함을 특징으로 하는 영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 소재의 엣지와 압연진행방향이 이루는 각도의 적정범위는 90°±오차임을 특징으로 하는 영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 맨머신인터페이스수단은 퍼스널컴퓨터 임을 특징으로 하는 영상인식장치를 이용한 소재자동터닝장치.

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