KR100433256B1 - 압연소재 단면형상 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동식 압연소재 단면형상 측정장치에 관한 것으로, 측정장치는 하부에 이송롤러가 장착되어 있는 이송대와, 이송대 상에 장착되어 압연기의 작업롤을 통과하는 압연소재의 표면형상을 이미지화하기 위한 표면형상 이미지화수단과, 이송대 상에 장착되어 이미지화수단에 의해 형성된 압연소재의 표면형상의 이미지를 판독하기 위한 판독수단과, 판독수단으로부터 입력된 데이타를 수집하여 압연소재의 단면형상을 구성하고 저장하는 제어수단과, 제어수단에서 구성된 압연소재의 단면형상을 화면에 표시하는 디스플레이로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 압연소재가 작업롤을 통과할 때 압연되는 실제 단면형상을 작업롤을 설치할 때 예측된 압연소재의 단면형상과 비교하여 압연불량없이 연속압연을 수행할 수 있다.

Description

압연소재 단면형상 측정장치{Apparatus for measuring the sectional shape of the rolled bar}

본 발명은 선재, 형강, 파이프 등을 생산하는 압연조업동안 각 압연기를 통과하는 압연소재의 단면형상을 측정하기 위한 장치에 관한 것이고, 특히 안정된 연속압연을 수행할 수 있도록 각 압연기의 작업롤을 통과하는 압연소재의 압연율에 따른 단면형상과 비교할 수 있는 압연소재의 실제 단면형상을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 압연공정은 강편 또는 연주공정에서 제조된 빌렛과 같은 압연소재를 작업롤을 갖는 복수개의 압연기에 강제로 통과시켜 선재, 형강, 파이프 등과 같은 소정 형상의 강재를 생산하는 공정이다. 그리고, 이러한 압연공정을 수행하기 위하여, 압연기를 통과하는 압연소재의 압연율을 산출하여 복수개의 압연기를 배치하게 된다. 즉, 압연기를 통과할 때 수축되는 단면감소율을 예측하여 빌렛으로부터 원하는 형상의 강재를 생산하게 된다.

이와 같이 압연공정, 특히 연속압연공정을 수행할 때, 압연소재인 빌렛을 여러 단계로 압연하여 소정형상의 단면을 갖는 강재를 얻는다. 이때, 단지 압연기를 통과하는 압연소재의 압연율을 예측하여 압연기가 배치되지만, 실제로 압연기의 작업롤을 통과하는 압연소재의 단면이 원하는 형상으로 압연되는 지 여부를 알 수 없다.

따라서, 연속압연공정을 중단시킬 수 있는 압연불량이 압연 도중에 어떠한원인에 의하여 발생하는 지를 알 수 없으므로, 추후에 동일한 원인에 의하여 압연불량이 발생하여도 이를 개선시킬 수 있는 방안이 제시되지 못하고 또한 압연불량이 발생하여 연속압연공정이 중단되는 사태가 추후에도 발생될 수 있다는 문제점이 야기된다.

따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 압연불량에 의하여 연속압연공정이 중단되는 것을 방지하기 위하여, 압연기의 작업롤을 통과하는 압연소재의 실제 압연율이 예측된 압연율과 동일하게 이루어지는 지 또는 압연소재의 단면압연 형상이 예측되는 형상과 동일한 지 여부를 용이하게 판단할 수 있도록 작업롤을 통과하는 압연소재의 단면을 측정하기 위한 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위한 압연소재의 단면형상 측정장치는 하부에 이송롤러가 장착되어 있는 이송대와, 상기 이송대 상에 장착되어 압연기의 작업롤을 통과하는 압연소재의 표면형상을 이미지화하기 위한 표면형상 이미지화수단과, 상기 이송대 상에 장착되어 상기 이미지화수단에 의해 형성된 압연소재의 표면형상의 이미지를 판독하기 위한 판독수단과, 상기 판독수단으로부터 입력된 데이타를 수집하여 상기 압연소재의 단면형상을 구성하고 저장하는 제어수단과, 상기 제어수단에서 구성된 압연소재의 단면형상을 화면에 표시하는 디스플레이로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 압연소재 단면형상 측정장치가 압연소재의 이송경로에 설치된 것을 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 압연소재 단면형상 측정장치의 정면도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라서 압연소재의 단면형상을 관찰하는 상태를 도시한 도면.

도 4는 작업롤의 배치 상태를 조정하기 위해 본 발명에 따른 압연소재 단면형상 측정장치를 이용하는 과정을 도시한 흐름도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 단면형상 측정장치

12 : 이송대

14 : 표면형상 이미지화수단

16 : 판독수단

R : 이송롤러

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 하기와 같다.

도 1에는 압연소재의 이송경로에 본 발명에 따른 압연소재 단면형상 측정장치가 설치된 것이 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 압연소재 단면형상 측정장치의 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 실시예에 따라 압연소재의 단면형상을 측정하는 상태가 도시되어 있고, 도 4에는 작업롤의 배치 상태를 조정하기 위해 본 발명에 따른 압연소재 단면형상 측정장치를 이용하는 과정이 도시되어 있다.

먼저, 도 1을 참조하면, 선행압연기(1)와 후행압연기(2) 사이의 압연소재(3) 이송경로에 설치되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 압연소재 단면형상 측정장치(10)는 하부에 복수개의 이송롤러(R)가 설치되어 있는 이송대(12)를 포함한다.

상기 이송대(12) 상에는 압연기(1, 2)의 작업롤(1a, 2a)을 통과하는 압연소재(3)의 표면형상을 이미지화하기 위한 표면형상 이미지화수단(14)과, 상기 이미지화수단(14)에 의해 형성된 압연소재(3)의 표면형상의 이미지를 판독하기 위한 판독수단(16)이 설치되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 측정장치(10)는 상기 판독수단(16)으로부터 입력된 데이타를 수집하여 압연소재(3)의 단면형상을 구현하고 상기 데이타 및 구현된 압연소재의 단면형상을 저장하는 제어수단(도시되어 있지 않음)과, 상기 제어수단에서 구현된 압연소재(3)의 단면형상을 화면에 표시하는 디스플레이(도시되어 있지 않음)를 더 포함한다.

이때, 상기 이송대(12)는 도시되어 있지 않은 레일을 따라 이송될 수 있으며, 이에 의해서 본 발명에 따른 측정장치(10)는 압연소재(3)의 이송경로에 설치되거나 또는 이로부터 이격된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 선행압연기(1)의 배출단 근처에 위치하는 표면형상 이미지화수단(14)은 압연소재(3)의 표면윤곽을 이미지화하기 위한 수단으로서 이송되는 압연소재(3)의 표면에 레이저빔을 주사한다. 그리고, 상기 이미지화수단(14)으로부터 소정간격으로 이격되어 후행압연기(2)의 장입단 근처에 위치하는 판독수단(16)은 이미지화수단(14)에 의하여 이미지화된 압연소재(3)의 표면윤곽을 판독하기 위한 수단으로서 복수개의 카메라로 이루어진다. 도면에 이미지화수단(14)과 판독수단(16)은 각각 4개씩 도시되어 있지만, 이들의 설치수는 이에 한정되지 않는다.

따라서, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 압연기(1, 2)를 통과하는 압연소재(3)는 가열되어 있으므로, 그 표면은 적열되어 적색(붉은색)을 갖게된다. 이러한 압연소재(3)에 직각방향으로 표면형상 이미지화수단(14)으로부터 선형의 녹색 레이저빔을 주사하게 되면, 압연소재(3)의 표면 상에 선상의 녹색띠가 나타나게 된다.

이미지화수단(14)으로부터 소정간격으로 이격되어 있는 판독수단(16), 예를들어 복수개의 카메라는 상기 녹색띠를 관찰하여 압연소재(3)의 표면형상의 이미지를 각각 판독한다. 이와 같이 판독된 압연소재(3)의 표면윤곽의 이미지는 각각의 카메라에 의해 판독되는 각도만큼 왜곡되어 있으므로, 컴퓨터와 같은 제어수단에 의해 왜곡량을 보상함으로써 판독된 이미지를 원래 상태의 표면윤곽 이미지로 변형시킨다.

그리고, 상기된 바와 같이, 각각의 카메라에서 수집된 압연소재(3)의 표면윤곽 이미지를 상기 제어수단에서 조합하여 해당 압연소재(3)의 단면형상을 구현한다. 이와 같이 구현된 압연소재의 단면형상을 디스플레이에 표시함으로써, 선행압연기(1)의 작업롤(1a)을 통과하는 압연소재(3)의 압연된 단면형상의 상태를 판단할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 단면형상 측정장치(10)는 압연소재(3)가 통과하는 압연기(1, 2) 사이의 압연소재 이송경로에 위치하여, 압연공정의 진행동안 압연소재(3)의 단면형상을 측정한다. 한편, 본 발명에 따른 단면형상 측정장치(10)는 이송대를 구비하고 있으므로, 특정 위치의 압연기를 통과하는 압연소재의 단면형상을 측정할 수 있다.

측정장치(10)는 이동식으로 제작되어 압연공정 동안 1인이 10분 이내에 쉽게 설치할 수 있도록 설계되어 있다. 따라서, 설치자는 본 장치(10)를 설치위치에 이미 설치되어 있는 브라켓에 가이드용 레일 2개를 갖다놓고, 레일을 따라 본 장치(10)를 살며시 밀면 레일의 후단에 존재하는 스토퍼에 도달하게 되어 정지된다. 그리고, 이송대(12) 하부의 이송롤러(R)가 미끄리지 않도록 브레이크 목적의레버를 조작하여 장치의 설치를 완료한다.

이와같이 설치가 완료된 측정장치(10)에 가열된 압연소재(3)가 진입하면, 포토센서(도시되어 있지 않음)가 이를 감지하여 레이저빔을 주사하도록 이미지화수단(14)을 동기시키고 이러한 레이저빔에 의하여 형성되는 압연소재 표면윤곽의 이미지를 측정하도록 복수개의 카메라를 동기시켜 압연소재(3)의 표면윤곽의 형상을 획득한다. 이때, 압연소재(3)의 표면윤곽의 이미지를 보다 명확하게 획득하기 위하여, 고온의 붉은 빛을 내는 압연소재(3) 표면에 이와는 파장이 먼 영역의 녹색 레이저빔을 주사한다.

이때, 레이저빔은 압연소재의 표면(예를 들어 4면)에 각각 주사되므로, 압연소재(3)의 완전한 표면윤곽을 형성할 수 있다. 이로부터 얻어진 표면윤곽 이미지를 복수개의 판독수단(16), 예를 들어 4개의 에어리어 스캔 CCD 카메라를 사용하여 압연소재(3)의 각 면의 영상을 획득하여 소재의 2차원 형상을 만들어 낸다. 이때, 카메라가 가지고 있는 젠록(genlock) 기능을 이용하여 4개의 카메라가 동시에 영상을 획득하게 된다.

최대폭의 압연소재의 경우에 가지는 정밀도를 그대로 유지하기 위하여, 판독수단(16)은 줌렌즈(zoom lens)를 사용하여 최소폭의 압연소재를 프레임에 가득 차도록 10배 확대하며, 이때, 확대는 프레임 외부에서 줌렌즈에 연결된 콘트롤러를 통해 조작한다. 10배 줌렌즈는 물체와의 거리가 최소 1.2m 이상되어야 하므로, 이를 보상하기 위하여 클로즈업 렌즈를 추가로 설치하여 거리를 30cm 이내로 축소시킨다. 또한 녹색의 스트라이프 패턴을 효과적으로 획득하기 위하여 녹색만 통과하는 필터를 사용한다.

이와 같이 판독수단(16)에 의하여 압연소재(3)의 표면으로부터 얻어진 데이타는 별도로 구성된 컴퓨터 내부의 프레임 그레버(grabber)에 저장된 후 컴퓨터로 영상을 처리하여 압연소재(3)의 단면형상을 구현한다. 또한 이와 같이 구현된 단면형상으로부터 소재의 폭과 단면형상 면적을 계측한다. 컴퓨터의 모니터 상에는 MMI 기능에 의해 소재의 단면형상, 폭, 두께, 단면적 등을 실시간으로 보여주며, 이들 데이타를 파일단위로 보관한다. 또한, 노트북 컴퓨터로 산업용 컴퓨터에 저장된 데이타를 MMI 기능에 의해 오프라인 모니터링(off-line monitoring)할 수 있도록 하여 상용 소프트웨어로 가공이 가능하게 한다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 압연소재 단면형상 측정장치에 의하여 압연기의 작업롤의 배치상태를 조정하는 과정을 설명한다.

먼저, 빌렛으로부터 압연하고자 하는 소정의 단면형상을 예측하고, 예측된 값에 따라서 압연기의 작업롤을 적절하게 배치한다. 그리고, 본 발명에 따른 측정장치(10)를 사용하여 가열된 압연소재(3)가 압연기를 통과하여 압연된 단면형상을 상술된 바 같이 실측한다. 실측된 압연소재(3)의 단면형상과 예측된 단면형상을 비교하여, 서로 상이하면, 상이한 만큼을 보상할 수 있도록 압연기의 작업롤의 배치상태를 조정한다.

이 후에, 조정된 압연기를 통과하는 압연소재의 단면형상을 상기와 동일한 방식으로 획득하여 연속압연공정을 수행한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 압연하고자 하는 압연소재의 단면형상을 실측하여 압연불량이 발생하는 것을 방지함으로써, 연속압연공정이 중단되는 것을 방지할 수 있어 압연효율을 증대시킬 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 요지 및 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

Claims (3)

1. 하부에 이송롤러가 장착되어 있는 이송대와,

   상기 이송대 상에 장착되어 압연기의 작업롤을 통과하는 압연소재 4면의 표면형상을 이미지화하기 위한 복수개의 표면형상 이미지화수단과,

   상기 이미지화수단에 의해 형성된 압연소재의 표면형상의 이미지를 판독하기 위한 판독수단과,

   상기 판독수단으로부터 입력된 데이타를 수집하여 상기 압연소재의 단면형상을 구하고 이로부터 계측되는 단면적을 저장하는 제어수단과,

   상기 제어수단에서 구해진 압연소재의 단면형상을 화면에 표시하는 디스플레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 압연소재 단면형상 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 표면형상 이미지화수단은 상기 압연소재의 표면에 레이저빔을 주사하는 것을 특징으로 하는 압연소재 단면형상 측정장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 판독수단은 상기 압연소재의 표면에 주사된 레이저빔을 촬영할 수 있는 복수개의 카메라로 이루어진 것을 특징으로 하는 압연소재 단면형상 측정장치.