KR100711408B1 - 강판의 폭 온라인 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 레이저와 CCD 카메라를 이용한 강판의 폭 온라인 측정 장치는 이동하는 강판의 좌,우 측면부로부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 기준위치(P1,P2)에 각각 배치되고, 상기 이동하는 강판의 측면부까지 세로형의 선형레이저를 각각 주사하는 제1 및 제2 레이저 주사수단과 상기 강판의 좌,우 측면부로부터 각각 반사되는 레이저에 대한 화상을 촬영하는 제1 및 제2 촬영수단을 구비하고, 미리 설정된 상기 각 촬영수단의 픽셀 수와 거리와의 상관관계를 이용하여 상기 제1 및 제2 촬영수단에 의해 촬영된 레이저 화상이 차지하는 픽셀 수에 대응되는, 상기 기준위치(P1,P2)에서 상기 강판의 좌,우 측면부까지의 거리(L1,L2)를 각각 계산하는 제1 계산수단 및 상기 두 기준위치(P1,P2) 간의 거리(L)에서 상기 계산된 두 거리(L1,L2)를 감산하여 강판의 폭을 계산하는 제2 계산수단을 포함하여 구성되는 것으로, 상기한 구성에 의하면, 본 발명은 강판 제조 시 자주 발생하는 와프 등 판 변형 시에도 강판의 폭을 정확히 측정함으로써 강판 생산작업을 용이하게 하여 강판의 품질 향상을 가져오도록 할 수 있는 장치에 관한 것이다.

폭, 선형 레이저, CCD 카메라, 픽셀

Description

강판의 폭 온라인 측정 장치{Device for on-line measuring width of strip}

도 1 종래의 레이저포인터장치를 이용한 측정상태를 도시한 도면이다.

도 2 본 발명의 강판의 폭 온라인 측정 장치에 관한 측정작업을 도시한 구성도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 레이저수단부 및 촬영수단부의 구성도이다.

도 4는 L1의 값이 각기 다른 각 강판의 측면부에서 반사되는 레이저 화상이 촬영된 위치를 도식화하였다.

도 5의 a,b,c는 상기 일 실시형태에 따른 촬영된 화상을 픽셀을 이용하여 거리를 측정할 경우를 도식화 한 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20,21 : 레이저 주사수단 30,31 : 촬영수단

P1,P2 : 레이저 주사수단의 기준위치

40 : 제 1 계산수단 50 : 제 2 계산수단

L1,L2 : 레이저 주사 L0 : 전체고정거리

본 발명은 강판의 폭 온라인 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세로형의 선형레이저를 강판의 측면부에 주사하여 라인 빔을 형성하고 고해상도의 CCD 카메라로 그 화상을 촬영하여 상기 화상이 차지하는 픽셀의 수를 분석하여 강판의 폭을 측정하는 강판의 폭 온라인 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 외판재나 일반 가전제품의 외장재로 사용되는 냉연강판은 제철소에서 강판이 생산된 후 수요자에게 납품되어 2차 가공의 과정을 거쳐 원하는 용도로 사용된다. 이러한 강판이 수요자에 의해 2차 가공될 경우 강판의 폭 이 가공작업에 큰 영향을 미치기 때문에 강판 생산 시 그 강판의 폭을 엄격하게 관리하여야 하며, 폭에 대한 품질보증이 필수적이다.

종래에는 강판 생산 후 그 생산 강판의 일부를 샘플링하여 접촉식 방법에 의해 강판의 폭 및 강판의 폭 방향 단부 현상을 측정하고 있는 바, 이 경우 강판 전체의 폭 형상에 대한 품질보증이 불가능하고, 강판이 이미 생산된 상태이기 때문에 불량품 생산 방지가 어렵다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 강판의 폭 온라인 측정 장치에서 비접촉식 방법의 레이저 발생기(1)를 이용하는 장치는 강판(2)의 폭이 변형 없이 일정하거나 강판의 두께가 두꺼우면 상하진동에 상관없이 레이저포인터의 측정포인트를 이용하여 강판의 폭 측정이 가능하였으나, 온라인에서 작업환경에 따른 강판의 반곡등 형상변화가 발생할 경우 레이저포인터의 측정 포인트가 빗나가거나, 변동이 요인이 되어 폭 측정치의 편차를 발생시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 고속 강판 생산라인을 통해 생산되고 있는 강판의 폭을 강판의 이송중에 온라인으로 측정하여 강판에 대한 고도의 품질관리가 가능하도록 하여 주고 대량의 불량발생을 미연에 방지할 수 있도록 하여 주는 강판의 폭 온라인에서의 측정과 동시에 기존의 레이저포인터장치의 단점을 보완하기 위하여 세로형의 선형레이저 장치를 제공함으로써, 강판의 판 변형 시에도 레이저 광이 빗나가지 않고, 적어도 강판의 소정지점에 주사되므로, 강판의 반곡등 형상변화 시에도 폭 측정이 용이하게 이루어 질 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 강판의 폭 온라인 측정 장치는, 이동하는 강판의 좌,우 측면부으로부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 기준위치(P1,P2)에 각각 배치되고, 상기 이동하는 강판의 측면부까지 세로형의 선형레이저를 각각 주사하는 제1 및 제2 레이저 주사수단;과 상기 강판의 좌,우 측면부로부터 각각 반사되는 레이저에 대한 화상을 촬영하는 제1 및 제2 촬영수단;과 미리 설정된 상기 각 촬영수단의 픽셀 수와 거리와의 상관관계를 이용하여 상기 제1 및 제2 촬영수단에 의해 촬영된 레이저 화상이 차지하는 픽셀 수에 대응되는, 상기 기준위치(P1,P2)에서 상기 강판의 좌,우 측면부까지의 거리(L1,L2)를 각각 계산하는 제1계산수단; 및 상기 두 기준위치(P1,P2) 간의 거리(L)에서 상기 계산된 두 거리(L1,L2)를 감산하여 강판의 폭을 계산하는 제2 계산수단; 을 포함하여 구성되는 것 을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태가 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명이 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 강판의 폭 온라인 측정 장치의 구성도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 강판의 좌,우측면로부터 기준거리(P1,P2)만큼 이격되도록 각각 배치되어 강판의 좌,우측면에 세로형의 선형레이저를 주사하는 제1 및 제2 레이저 주사수단(20,21)과, 상기 제1 및 제2 레이저 주사 수단(20,21)과 대응되는 위치에 설치되어 강판의 좌,우측면으로부터 반사되는 선형레이저에 대한 화상을 촬영하는 제1 및 제2 촬영 수단(30,31)과, 제1 및 제2 촬영수단(30,31)의 픽셀수와 거리간의 상관관계와 좌,우 기준위치를 미리 설정하고, 선형레이저의 좌,우측면 촬영 위치와 좌,우 기준위치간의 거리차에 대응되는 좌,우측 픽셀수를 획득한 후, 미 리설정된 상관관계를 통해 획득된 좌,우 픽셀수에 대응되는 좌,우측 거리를 계산하는 제1 계산 수단(40)과, 기준거리(P1,P2)간의 거리(L)에서 제1 계산 수단(40)을 통해 계산된 좌,우측 거리를 감산하여 강판의 폭(W)을 계산하는 제2 계산수단(50)을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 촬영수단은 바람직하게는 CCD 카메라이다.

이하, 상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 작용을 설명한다.

상기 기준위치(P1,P2)에 각각 설치된 레이저 주사수단(20,21)으로부터 강판의 측면부까지 주사된 세로형의 선형레이저(S)는, 제 1 촬영수단(30)에 의해 검출 가능한 좌측 측면부까지의 거리(이하, 좌측 거리)(L1)와, 제 2 촬영수단(31)에 의해 검출 가능한 우측 측면부까지의 거리(이하, 우측 거리)(L2)로 구분될 수 있고, 상기 강판의 측면부에서 반사되어 상기 제 1 및 제 2 촬영수단(30,31)에 의하여 촬영된다.

상기 제1 및 제2 촬영수단(30,31)에서 촬영된 레이저 화상은 상기 제 1 계산수단(40)으로 전송되고, 상기 제 1 계산수단(40)은 레이저 화상이 차지하는 픽셀의 수를 이용하여 상기 기준위치(P1,P2)에서 상기 강판의 좌측 및 우측 거리(L1,L2)를 계산한다.
더욱 상세하게는 강판의 측면부 소정의 지점 즉, 기준 위치를 레이저 주사수단(20,21)을 통해 세로형 선형레이저를 주사하는 순간 상기 촬영 수단(30,31)은 반사되는 레이저에 대한 화상을 촬영한다. 그리고 레이저가 촬영된 픽셀의 위치와 상기 기준 위치에 대응되는 픽셀의 위치를 비교하여 그 값을 기준으로 좌,우측 거리를 계산하고, 이를 기준거리(P1,P2)간의 거리(L)에서 감산하여 강판의 폭(W)을 계산한다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 촬영수단(30,31)이 제공하는 화상의 픽셀 크기(pixel size)을 획득하고 촬영되는 화상의 소정 지점을 기준위치로 설정하여, 기준위치로부터 레이저의 촬영위치까지의 픽셀 수와 픽셀 크기와 개수를 곱하여 상기 기준위치와의 거리를 계산하고,
에서 증감하거나 차감하여 상기 촬영된 화상에 나타난 좌,우측 거리(L1,L2)를 계산한다.

도 3a는 본 발명에 의한 레이저 주사수단의 구성도로서, 상기 레이저 주사수단(20,21)은 레이저를 발생시키는 레이저 발생기(10)와, 상기 레이저 발생기(10)에서 발생된 레이저를 강판의 측면부에 세로형의 선형의 레이저로 변환시키는 광학

렌즈(11)를 포함한다.

또한, 도 3b는 본 발명에 의한 촬영수단의 구성도로서, 상기 촬영수단(30,31)은 각각 상기 선형레이저만을 통과시키는 광학필터(13)를 포함한다.

도 4(본 발명의 도 4에서는 예를 들어 우측면부만을 도식화한다)는 제1 및 제 2 촬영수단의 픽셀수와 거리간의 상관관계를 설명하기 위한 도면이다.
도4에서, STa,STD,STb 각각은 강판 우측면의 위치를 나타내며, La,LD,Lb 각각은 강판 우측면과 기준거리(P1)간의 거리차를 나타내며, a,D,b 각각은 강판의 좌측면으로부터 반사되는 선형 레이저의 촬영위치를 나타낸것이다.
계속하여 도4를 참조하면, 강판의 폭이 기준폭과 동일해 강판 우측면이 STD에 위치하면 선형 레이저의 촬영 위치는 D가 되고, 이에 따라 강판 우측면과 기준거리(P1)간의 거리차는 LD가 된다. 반면, 강판의 폭이 기준폭보다 넓어 강판 우측면이 STa에 위치하면 선형 레이저의 촬영 위치는 a가 되며 강판 우측면과 기준거리(P1)간의 거리차는 La가 된다. 그리고 강판의 폭이 기준폭보다 작아 강판 우측면이 STb에 위치하면 선형 레이저의 촬영 위치는 b가 되며 강판 우측면과 기준거리(P1)간의 거리차는 Lb가 된다.
즉, 강판 폭에 따라 선형 레이저의 촬영 위치와 강판 우측면과 기준거리(P1)간의 거리차는 변화되며, 선형 레이저의 촬영 위치와 강판 우측면과 기준거리(P1)간의 거리차 간에는 일정한 상관관계가 형성된다.

도 5의 a,b,c는 상기 일 실시형태에 따른 촬영된 화상을 픽셀을 이용하여 거리를 측정할 경우를 도식화 한 것이다.

도 5a는 화면을 구성하고 있는 픽셀의 소정의 지점을 미리 지정하여 기준위치(D)로 설정한 경우이다.

도 5b는 상기 레이저 화상이 기준거리로부터 좌측에 획득된 경우 즉, 도4의 a와 같이 기준거리[mm]가 좌측 거리(L1) 또는 우측 거리(L2)보다 클 때이며, 식 기준거리[mm]-(픽셀 크기 * 픽셀 개수)의해 좌,우측 어느 한 거리의 값이 얻어진다.

도 5c는 상기 레이저 화상이 기준거리로부터 우측에 획득된 경우 즉, 도4의 b와 같이 기준거리[mm]가 좌측 거리(L1) 또는 우측 거리(L2)보다 작을 때이며, 식 기준거리[mm]+(픽셀 크기 * 픽셀 개수)의해 좌,우측 어느 한 거리의 값이 얻어진다.

상기 제1 및 제2 촬영수단(30,31)에서 촬영된 레이저 화상은 상기 제 1 계산수단으로 전송되고, 상기 제 1 계산수단(40)은 상기 레이저 화상을 그에 상응하는 좌, 우측 거리(L1,L2)거리로 검출되어, 상기 제 2 계산수단(50)에서 하기 수학식에 의해 강판의 폭이 측정된다.

수학식

L - (L1 + L2) = W

L1,L2 : 기준위치에서 강판의 측면부까지의 좌,우측 거리[mm]

L : 제1 레이저 주사수단에서 제2 레이저 주사수단까지의 전체 길이[mm]

W : 강판의 폭[mm]

전술한 바와 같이, 본 발명의 강판의 폭 온라인 측정 장치는 세로형의 선형레이저를 강판의 측면부에 주사하여 라인 빔을 형성하고 고해상도의 CCD 카메라로 그 화상을 촬영하여 상기 화상이 차지하는 픽셀의 수를 분석하여 강판의 폭을 측정하는 선형레이저와 CCD 카메라를 이용한 강판의 폭 온라인 측정 장치에 관한 것이다.

이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면의 내용은, 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기 술적 사상의 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변경 또는 삭제가 가능 할 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명 및 도면에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어 져야 한다.

본 발명은 강판 제조 시 자주 발생하는 와프등 판 변형 및 온라인 이송중에 진동이 발생하여도 세로형의 선형 레이저를 주사하는 레이저 주사수단 및 주사된 레이저가 입사되는 촬영수단을 강판의 측면부에 설치하여 상기 강판의 폭을 정확히 측정함으로써 강판 생산작업을 용이하게 하여 강판의 품질 향상을 가져오도록 할 수 있는 장치에 관한 것이다.

Claims (4)

1. 강판의 좌,우측면으로부터 기준거리만큼 이격되도록 각각 배치되어, 상기 강판의 좌,우측면에 세로형의 선형레이저를 각각 주사하는 제1 및 제2 레이저 주사수단;

   상기 강판의 좌,우측면으로부터 반사되는 상기 선형레이저를 촬영하는 제1 및 제2 촬영수단;

   상기 제1 및 제2 촬영수단의 픽셀수와 거리간의 상관관계와 좌,우 기준위치를 미리 설정하고, 상기 선형레이저의 좌,우측면 촬영 위치와 상기 좌,우 기준위치간의 거리차에 대응되는 좌,우측 픽셀수를 획득한 후 상기 상관관계를 통해 상기 좌,우 픽셀수에 대응되는 좌,우측 거리를 계산하는 제1 계산 수단; 및

   상기 기준거리간의 거리에서 상기 제1 계산 수단을 통해 계산된 상기 좌,우측 거리를 감산하여 상기 강판의 폭을 계산하는 제2 계산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 폭 온라인 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 레이저 주사수단은 레이저를 발생시키는 레이저 발생기; 및

   상기 레이저 발생기에서 발생된 레이저를 상기 세로형의 선형레이저로 변환시키는 광학렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 강판의 폭 온라인 측정 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 촬영수단은 상기 세로형의 선형레이저만을 통과시키는 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 폭 온라인 측정 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 계산수단은 기준거리[mm]-(픽셀 크기 * 픽셀 개수) 또는 기준거리[mm]+(픽셀 크기 * 픽셀 개수)에 의해 좌,우측 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 강판의 폭 온라인 측정 장치.

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