KR100325339B1 - Method and apparatus for obtaining surface image of rolling rolls during rolling - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압연 작업 중에도 협소한 장소에서 롤의 표면 상태의 변화를 관찰할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus capable of observing a change in the surface state of a roll at a narrow place even during a rolling operation.
일반적으로 제철 산업 및 기타 압연 롤을 사용하는 분야에서 압연 롤은 매우 고가의 설비이며, 제품의 상태에 매우 큰 영향을 미치므로, 롤의 압연 소재의 재질의 특성, 사용 상태, 압연 양, 사용 기간에 따른 롤 표면의 노화 정도, 상태의 변화를 관측하여야 하고, 롤 압연 단위의 편성 및 롤 교체 시기를 정확히 알기 위해서는 롤의 표면 상태를 연속적으로 관찰할 필요가 있는데, 압연시 롤의 냉각을 위하여 분사되는 냉각수는 롤의 전면에 분사되며, 상기 냉각수는 기계의 구동에 필요한 윤활유와 섞여 반투명의 색을 띠고 있고, 이때 냉각수의 분사 압력은 20 내지 25 kg/cm2일 뿐만 아니라 압연 중에 롤의 표면은 60 내지 80 ℃정도의 고온이며, 압연 상태에서 롤의 진동이 상당히 많이 발생되므로 작업 중에 롤의 표면 상태를 정확히 파악하기가 어렵다.In general, in the steel industry and other fields using rolled rolls, rolled rolls are very expensive equipment and have a great effect on the state of the product, so the characteristics of the material of the rolled material of the roll, the state of use, the amount of rolling, the period of use The degree of aging of the roll surface and the change of state should be observed. In order to know the organization of the roll rolling unit and the timing of the roll replacement accurately, it is necessary to continuously observe the surface state of the roll. Coolant is sprayed on the front of the roll, the coolant is mixed with the lubricating oil required to drive the machine has a translucent color, wherein the spray pressure of the coolant is 20 to 25 kg / cm 2 as well as the surface of the roll during rolling It is a high temperature of about 60 to 80 ℃, it is difficult to accurately determine the surface state of the roll during operation because the vibration of the roll is generated a lot in the rolled state.
종래에 있어서는 광학계가 접근하기 힘든 열악한 환경 하에서 압연 중인 롤의 표면을 관찰할 수 있는 방법으로서 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 사용하여 수관과 유리와 같은 투명한 재질을 방수벽으로 사용하고, 일정한 압력으로 공급되는 냉각수를 롤의 표면으로 유출시킴으로써 롤의 표면과 카메라 간에 수관을 형성시켜서 이를 통하여 보조광으로 사용하는 빛을 조사한 후 표면의 상태를 영상으로 취득하는 방법을 사용하였다.Conventionally, as a method of observing the surface of a roll being rolled in a harsh environment in which an optical system is difficult to access, a transparent material such as a water pipe and glass is used as a waterproof wall using a CCD (Charge Coupled Device) camera, and at a constant pressure. By flowing the supplied cooling water to the surface of the roll, a water pipe was formed between the surface of the roll and the camera, through which the light used as auxiliary light was irradiated, and then the state of the surface was acquired as an image.
그런데, 상기 종래의 방법에 있어서는 열연 압연 롤이 설치되어 있는 스탠드(Stand)와 같은 환경은 냉각수 분사를 위한 노즐이 롤의 폭 방향으로 설치되어 있으며, 작업 롤(Work Roll)의 상부에는 백업 롤(Backup Roll)이 설치되어 있어서 기계적으로 매우 복잡하게 되어 있으므로, 롤의 표면을 관찰하기 위하여 광원, 거리계, 영상취득부 등을 롤의 부근에 직접 설치하여 관찰하는 것이 거의 불가능하다는 문제점이 있었다.By the way, in the conventional method, such as a stand (Stand) in which a hot rolled rolling roll is installed, a nozzle for spraying cooling water is installed in the width direction of the roll, and a backup roll (top) on the work roll (Work Roll) Since a backup roll is provided, it is mechanically very complicated, and there is a problem that it is almost impossible to directly install and observe a light source, a rangefinder, an image acquisition part, etc. in the vicinity of the roll in order to observe the surface of the roll.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 광섬유를 사용하여 발광 및 수광하여 롤 부근에 설치되는 설비의 부피를 소형화함으로써 협소한 장소에서도 용이하게 롤의 표면 상태를 취득할 수 있는 압연 중인 압연 롤의 표면영상 취득방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and is rolling in rolling, which makes it possible to easily acquire the surface state of a roll even in a narrow place by miniaturizing the volume of equipment installed near the roll by emitting and receiving light using an optical fiber. It is to provide a method and apparatus for acquiring a surface image of a roll.
도 1은 본 발명의 영상 취득장치의 구성도1 is a block diagram of an image acquisition device of the present invention
도 2는 본 발명의 헤드부의 측면 단면도Figure 2 is a side cross-sectional view of the head of the present invention
도 3은 본 발명의 헤드부의 A-A′단면도3 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the head of the present invention;
도 4는 본 발명의 헤드부의 평면 단면도4 is a cross-sectional plan view of the head of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 헤드(Head)부 11 : 발광 광섬유(Optical Fiber)10: Head portion 11: Optical Fiber
12 : 수광 광섬유 13 : 거리 센서(Sensor)12: light receiving fiber 13: distance sensor
20 : 모터(Motor)20: Motor
30 : 광원(Light Source) 31 : 동기(Sync)부30: Light Source 31: Sync Unit
32 : 카메라(Camera)부 33 : 캡쳐(Capture)부32: Camera unit 33: Capture unit
40 : 컴퓨터(Computer) 41 : 디스플레이(Display)부40: Computer 41: Display
42 : 저장(Storage)부42: storage
50 : 워터재킷(Water Jacket) 51 : 냉각수(Cooling Water)50: Water Jacket 51: Cooling Water
60 : 방수관(Waterproof Tube)60: Waterproof Tube
99 : 롤(Roll)99: Roll
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 기본적으로 빛을 전달할 수 있는 광섬유를 이용하여 광원으로부터 롤의 표면에 빛을 조사하고, 롤의 표면으로부터 반사되는 빛을 광섬유와 집광 렌즈를 통하여 수광 소자인 카메라에 전달함으로써 롤 부근의 장치를 소형화함을 원리로 한다.In order to achieve the above object, the present invention basically irradiates light to the surface of the roll from the light source using an optical fiber capable of transmitting light, and the light reflected from the surface of the roll to the camera as a light receiving element through the optical fiber and the condenser lens The principle is to miniaturize the apparatus near the roll by transmitting.
상기 본 발명의 장치는 도 1의 구성도에 도시된 바와 같이 헤드부(10)와 처리부(50)로 구성되어 있다.The apparatus of the present invention comprises a
상기 헤드부(10)는 도 2의 측단면도, 도 3의 정단면도, 도 4의 평단면도에도시된 바와 같이 발광 광섬유(11), 수광 광섬유(12) 및 거리 센서(13)로 구성되는데, 상기 발광 광섬유(11)는 광원(30)의 출력에 연결되고, 상기 수광 광섬유(12)는 카메라부(32)의 입력에 연결되며, 상기 거리 센서(13)는 컴퓨터(40)의 입력에 연결되도록 구성되어 있으며, 상기 발광 광섬유(11) 및 수광 광섬유(12)는 방수관(60)에 의해 에워싸인 채 냉각수(51)가 공급되는 워터재킷(50)의 내부에 설치된다. 여기서 상기 발광 광섬유(11), 수광 광섬유(12) 또는 거리 센서(13)에는 효율적인 빛의 집중적 전달을 위하여 집광렌즈를 설치할 수 있다.The
또한 상기 처리부는 컴퓨터(40)의 입력을 받아 상기 헤드부(10)의 위치를 이동시키는 모터(20), 상기 컴퓨터(40)의 입력을 받는 동기부(31)의 동기신호에 의해 제어되는 광원(30), 상기 수광 광섬유(12)의 출력을 받고 상기 동기부(31)의 동기신호를 받는 카메라부(32), 상기 카메라부(32)의 데이터 출력을 받아 컴퓨터(40)에 전달하는 캡쳐부(33), 상기 컴퓨터(40)의 출력을 받는 디스플레이부(41) 및 저장부(42)로 구성된다.In addition, the processor is a light source controlled by the synchronization signal of the
한편, 본 발명의 표면영상 취득방법은 컴퓨터(40)의 모터제어 신호에 의해 모터(20)를 구동시켜 헤드부(10)의 위치를 조정한 다음, 컴퓨터(40)의 영상제어 신호에 의해 동기부(31)를 동작시키고, 상기 동기부(31)에서 발생되는 동기신호에 의해 광원(30) 및 카메라부(32)의 동기가 맞춰진 상태에서 광원(30)에 의해 발광 광섬유(11)를 통해 롤(99)의 표면에 빛을 조광한 후, 상기 조광에 의해 반사되는 롤(99)의 표면 영상을 수광 광섬유(12)를 통해 카메라부(32)에서 입력받아 캡쳐부(33)에서 영상으로 취득하여 컴퓨터(40)를 통해 저장부(42)에 저장하고 디스플레이부(41)에 나타내는 것이다.On the other hand, the surface image acquisition method of the present invention drives the
이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention having the configuration as described above.
먼저 거리 센서(13)에 의해 롤(99)과 헤드부(10) 선단부 사이의 거리를 측정한다. 이때 롤(99)은 압연 중에 심하게 진동하면서 회전하고 있고, 롤(99)의 냉각을 위하여 냉각수가 롤(99)의 전면에 25 kg/cm2의 수압으로 살포되고 있으므로, 헤드부(10) 선단부를 기준으로 좌우 양쪽에서 거리를 측정하여 평균값으로서 거리를 산출한다. 상기 거리 신호는 컴퓨터(40)로 전달되어 컴퓨터(40)가 모터제어 신호를 발생시키고, 상기 신호에 의해 모터(20)가 롤(99)과의 간격을 유지한다.First, the distance between the
그 후 컴퓨터(40)는 작업자의 지시에 따라 일정 주기간격 또는 비주기적으로 동기부(31)를 가동시킴으로써 광원(30)과 카메라부(32)의 동기를 일치시킨 후, 광원(30)을 점등시켜서 발광 광섬유(11)를 통해 롤(99)의 표면에 빛을 노출한다. 이때 압연 작업 중의 롤은 초당 4 m 이상의 속도로 회전하고 있고, 취득하고자 하는 롤 표면의 영상 면적은 10 × 10 mm2이므로 이렇게 작은 면적을 484 × 680 등의 화소로 구성된 면적형 CCD(Charge Coupled Device) 소자 등의 카메라부(32)로 정지 영상신호를 얻기 위해서는 10 μs 이하로 발광시간을 가지는 순간 광원(30)을 사용하여야 하며, 이는 상기 동기부(31)에 의하여 카메라부(32)의 영상 취득순간과 연동된다.Thereafter, the
상기 발광 광섬유(11)를 통하여 발산된 빛은 헤드부(10)의 냉각을 위하여 워터재킷(50)에 연속적으로 공급되는 냉각수(51)에 의해 롤(99)의 표면과 방수관(60)선단 사이에 형성된 물기둥 또는 물관을 통과하여 롤(99)의 표면에 도달하며, 상기 롤(99)의 표면으로부터 반사된 빛은 역시 순간적으로 수광 광섬유(12)를 통하여 카메라부(32)에 전달된다.The light emitted through the light emitting
상기 카메라부(32)에서는 빛 신호를 전기적 신호로 변환시켜 캡쳐부(33)로 전달하고, 상기 캡쳐부(33)에서는 상기 전기적 신호를 영상 프레임으로 구성시킨다. 상기 영상 프레임 데이터는 컴퓨터(40)를 통해 디스플레이부(41)에 의해 표시되어 작업자에게 정보로서 직접 실시간으로 전달되거나 저장부(42)에 전달되어 데이터베이스 형태로 저장된다.The
한편, 상기 발광 광섬유(11) 및 수광 광섬유(12)는 어느 정도 길이의 연장이 가능하므로 상기 광원(30), 카메라부(32), 컴퓨터(40) 등의 고장 시에는 협소한 롤(99) 부근의 장소에서 직접 수리할 필요가 없이 압연 스탠드의 외부에서 유지 보수를 할 수 있다.On the other hand, since the light emitting
따라서 본 발명에 의하면 종래보다 1/4 이하로 장치 크기가 축소되어 협소한 스탠드 부근의 장소에 용이하게 설치하여 압연 중인 롤 표면의 영상을 취득할 수 있고, 광원이나 카메라, 컴퓨터 등의 설비 고장 시에도 유지 보수를 압연 스탠드의 외부에서 할 수 있어서, 고열에 의한 설비의 고장 또는 오동작의 위험이 감소되고, 유지 보수에 대한 작업자의 안전사고 가능성이 감소되며, 유지 보수가 용이하므로 설비 가동률이 제고되어 생산성이 향상되는 등 매우 획기적인 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the size of the device is reduced to 1/4 or less than before, so that the device can be easily installed in a place near a narrow stand to acquire an image of the roll surface being rolled, and in case of failure of a light source, a camera, a computer, etc. Edo maintenance can be performed outside the rolling stand, reducing the risk of malfunction or malfunction of the equipment due to high heat, reducing the possibility of safety accidents for maintenance, and facilitating maintenance. There is a very significant effect such as productivity is improved.
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- 1997-12-17 KR KR1019970070099A patent/KR100325339B1/en not_active IP Right Cessation
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