KR100758460B1 - 스테인레스 강판의 표면결함 검출방법 - Google Patents

스테인레스 강판의 표면결함 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면 조도가 낮고 난반사가 많이 발생하는 스테인레스 소재와 같은 강판의 표면결함을 정밀도 있게 검출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 다수의 강종별 그레이 레벨(Gray Level)을 정의하는 단계; 표면결함을 검출할 스테인레스 강판의 표면에 광을 조사하여 상기 표면의 화상을 획득하는 단계; 상기 스테인레스 강판의 그레이 레벨에 대한 등급을 결정하는 단계; 상기 결정된 스테인레스 강판의 그레이 레벨 등급에 따라서 상기 획득된 표면화상에 대한 화상신호의 출력 게인을 조정하는 단계; 상기 조정된 출력 게인을 적용하여 상기 표면화상에 대한 화상신호의 출력을 증폭하는 단계; 및 상기 증폭된 화상신호로부터 상기 강판의 표면결함을 검출하는 단계를 포함한다.
스테인레스, 표면결함, 그레이 레벨, 광원, CCD 카메라, SDD, 게인

Description

스테인레스 강판의 표면결함 검출방법{METHOD FOR DETECTING SURFACE DEFECT OF STAINLESS STRIP}
도 1은 일반적은 광학방식의 표면결함 검출기의 예시도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 표면결함 검출기의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테인레스 강판의 표면결함 검출방법을 보이는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 스테인레스 강판 20 : 광원
30 : CCD 카메라 40 : 제어부
100 : 신호처리부 110 : 상위 컴퓨터
101 : 제1판단부 102 : 제2판단부
103 : 게인조정부 104 : 증폭부
105 : 비디오신호 검출부 106 : 비디오신호 출력부
본 발명은 스테인레스(stainless) 강판의 표면결함 검출방법에 관한 것으로서, 특히 표면 조도가 낮고 난반사가 많이 발생하는 스테인레스 강판의 표면결함을 정밀도 있게 검출하는 방법에 관한 것이다.
고속(600MPM 이상의 속도)으로 진행하는 강판의 표면을 육안으로 검사하여 표면결함을 검출하는 것은 거의 불가능하다. 종래에는 검사원의 시각, 촉각 등 경험에 의존하여 강판의 표면결함을 검출함으로써 표면결함 검출이 제대로 이루어지지 않고 있었다.
이러한 문제를 보완하기 위하여 실제 현장에는 표면결함 검출기(SDD:Surface Defect Detector)가 설치되어 강판의 표면결함을 검출하고 있다. 이러한 표면결함 검출기의 경우 검사원이 육안으로 검출할 수 없는 작은 결함까지도 검출해 낼 수 있어 표면품질 판정에 상당한 도움을 주고 있다. 이러한 표면결함 검출기(SDD)는 광학방식, 전자기방식, 초음파방식 등 다양한 방식들이 개발되어 오고 있다. 그 중에서 광학방식은 제작 및 구현이 용이하기 때문에 가장 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적은 광학방식의 표면결함 검출기의 예시도이다.
도 1을 참조하면, 통상적으로 광학방식의 표면결함 검출기는 예를 들어, 광원(20)을 이용하여 강판(10)의 표면에 광을 조사하여 CCD 카메라(30)로 표면 화상을 획득하고, 제어부(40)에서 상기 CCD 카메라(30)로부터 상기 표면의 화상신호를 수신하여 소정의 알고리즘을 통해 강판(10)의 표면과 결함을 구분한다. 이러한 광학방식의 표면결함 검출기를 이용하여 강판(10)의 표면결함을 검출하기 위해서는 광원(20)과 CCD 카메라(30)의 사용이 중요하다. 특히, 표면부와 결함부를 정확히 구분하기 위해서 표면에 일정한 조도의 광을 조사하는 것이 중요하다. 따라서 최근에는 이러한 조도를 일정하게 유지하기 위한 조명의 세기를 제어하는 기술들이 제시되고 있다.
그러나, 종래에 스테인레스(stainless) 소재와 같이 표면의 조도가 낮고 난반사가 많이 발생하는 강판의 경우에는 광원(20)의 조명을 100%로 제어하더라도 CCD 카메라(30)로 입사되는 빛의 양이 적기 때문에 상기 CCD 카메라(30)에서 획득하는 표면에 대한 화상의 밝기가 저하된다. 예를 들어, 일반소재의 경우 CCD 카메라(40)에서 획득된 화상은 130 그레이 레벨(gray level)이지만, 스테인레스 소재의 화상은 90 그레이 레벨로서 화상의 밝기가 저하된다. 이 경우 제어부(40)에서 결함검출에 요구되는 밝기의 화상이 출력되지 않아 결함검출의 정확도가 떨어지는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 스테인레스 강판의 표면에 광을 조사하고 CCD 카메라로 그 표면의 화상을 획득하여 화상신호를 출력할 때 상기 화상신호의 출력 게인(gain)을 조정하여 그 화상신호를 증폭함으로써 보다 밝은 화상을 출력하도록 하여 결함 검출능을 향상시키는 스테인레스 강판의 표면결함 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스테인레스 강판의 표면결함 검출방법은, 다수의 강종별 그레이 레벨(Gray Level)을 정의하는 단계; 표면결함을 검출할 스테인레스 강판의 표면에 광을 조사하여 상기 표면의 화상을 획득하는 단계; 상기 스테인레스 강판의 그레이 레벨에 대한 등급을 결정하는 단계; 상기 결정된 스테인레스 강판의 그레이 레벨 등급에 따라서 상기 획득된 표면화상에 대한 화상신호의 출력 게인을 조정하는 단계; 상기 조정된 출력 게인을 적용하여 상기 표면화상에 대한 화상신호의 출력을 증폭하는 단계; 및 상기 증폭된 화상신호로부터 상기 강판의 표면결함을 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 그레이 레벨 등급이 낮을수록 상기 화상신호의 출력을 상대적으로 크게 증폭하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대하여 상세하게 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 스테인레스 강판의 표면결함 검출장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 스테인레스 강판 표면결함 검출장치는 광원(20)을 이용하여 표면결함을 검출할 대상재인 스테인레스 강판(10)의 표면에 광을 조사한다. CCD 카메라(30)는 상기 광이 조사된 스테인레스 강판(10)의 표면을 촬상하여 화상(image)을 획득하여 그 화상신호를 출력한다. 상기 CCD 카메라(30)로부터 출력되는 화상신호는 신호처리부(100)로 입력된다. 도면에 도시된 바와 같이 상기 신호처리부(100)는 제1판단부(101), 제2판단부(102), 게인조정부(103), 증폭부(104), 비디오신호검출부(105) 및 비디오신호 출력부(106)를 포함한다.
상기 비디오신호 검출부(105)는 상기 CCD 카메라(30)에서 출력되는 상기 스테인레스 강판(10)의 표면에 대한 화상신호로부터 소정의 비디오신호를 검출하여 출력한다. 상기 비디오신호는 상기 스테인레스 강판의 표면 형상뿐만 아니라 상기 표면의 상태를 나타내는 신호이다.
상기 제1판단부(101)는 상위 컴퓨터(110)로부터 상기 표면결함을 검출할 강판의 정보를 수신하여 상기 해당 강판(10)의 강종을 판단한다. 여기서, 상기 상위 컴퓨터(110)는 표면결함을 검출할 대상재인 강판(10)의 종류(강종), 중량, 길이, 고유번호 등을 미리 설정해 놓은 상태에서 표면결함 검출작업을 수행할 때 상기 저장된 강판의 각종 정보들을 상기 제1판단부(101)로 전송한다. 특히 상기 상위 컴퓨터(110)는 상기 작업할 강판의 강종이 스테인레스 소재인 경우에는 그 소재의 표면의 조도 및 난반사의 발생 정도에 따라 구분해 놓은 등급을 미리 저장하고 있다. 예를 들어 스테인레스 소재의 표면에 광을 조사하였을 때 그 표면의 밝기를 나타내는 그레이 레벨(gray level)에 따라 등급을 구분하여 설정할 수 있다. 여기서, 상기 그레이 레벨(gray level)이란 컴퓨터 그래픽에서 화면상의 각 점에 색깔 대신 흑백의 명암을 지정하여 화상을 형성하는 것이며, 8 비트(bit)의 그레이 레벨은 256가지(=28) 색을 나타낼 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에서는 상기 그레이 레벨 등급은 수 개의 단계로 구분될 수 있다. 예를 들어, 0~50가지 색은 0단계, 51~100가지 색은 1단계, 101~150가지 색은 2단계, .. 등으로 구분될 수 있다. 이러한 구분은 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다. 이때, 바람직하게는 상기 제1판단부(101)는 상기 상위 컴퓨터(110)로부터 전송받은 상기 강판(10)의 정보를 이용하여 상기 강판(10)이 스테인레스 소재의 강판인지 아닌지를 판단한다. 왜냐하면, 상술한 바와 같이 스테인레스 소재는 표면의 조도가 낮고 난반사가 많이 발생하므로 이에 대해 미리 대비하기 위한 것이다.
상기 제2판단부(102)는 상기 제1판단부(101)에서 상기 강판(10)이 스테인레스 소재인 것으로 판단된 경우에 상기 상위 컴퓨터(110)에서 받은 강판(10)의 정보를 이용하여 상기 스테인레스 소재의 그레이 레벨 등급을 판단한다. 상술한 바와 같이 상기 스테인레스 소재의 그레이 레벨 등급은 해당 소재의 조도 및 난반사 발생 정도에 따라 미리 설정되어 있다.
상기 게인조정부(103)는 상기 제2판단부(102)에서 결정된 스테인레스 소재의 그레이 레벨 등급에 따라 후술하는 증폭부(104)의 출력게인을 조정한다. 이때, 바람직하게는 해당 스테인레스 소재의 그레이 레벨 등급이 낮을수록 출력게인은 높게 조정하고, 반대로 그레이 레벨 등급이 높을수록 출력게인은 낮게 조정한다.
상기 증폭부(104)는 상기 비디오신호 검출부(105)로부터 입력되는 비디오신호의 출력게인을 증폭시켜 출력한다. 이때, 출력게인은 상기 게인조정부(103)에서 상기 스테인레스 소재의 그레이 레벨 등급에 따라 결정된다. 이와 같이, 상기 증폭부(104)는 상기 비디오신호 검출부(105)로부터 출력되는 표면화상에 대한 비디오 신호를 수신받고, 상기 게인조정부(103)에서 스테인레스 소재의 그레이 레벨등급에 따라 설정된 상기 비디오 신호의 출력 게인에 따라 상기 비디오 신호의 출력을 증폭한다. 이때, 상대적으로 표면조도가 낮고 난반사가 많이 발생하는 스테인레스 소재일수록 상기 비디오 신호의 출력을 많이 증폭하는 것이 바람직하다. 이로써 표면조도가 낮고 난반사가 많이 일어나는 스테인레스 소재의 경우 표면에 광을 조사하여 CCD 카메라(30)로 표면 화상을 촬상하더라도 그 표면화상의 비디오 신호가 증폭되어 보다 밝은 화상을 획득할 수 있게 된다. 이는 후단의 제어부(40)에서 표면결함 검출에 필요한 밝기의 화상을 얻을 수 있는 것이다.
상기 비디오신호 출력부(106)는 상기 증폭부(104)에서 증폭된 비디오 신호를 상기 제어부(40)로 출력한다. 일례로서 상기 비디오신호 출력부(106)는 다수의 비디오 신호 출력버퍼를 구비할 수도 있다. 이 경우, 입력되는 비디오 신호를 일정시간 동안 저장한 후 프레임 단위로 출력할 수 있도록 한다.
상기 제어부(40)는 상기 신호처리부(100)에서 출력되는 비디오 신호를 이용하여 강판(10)과 결함을 구분하여 표면결함을 검출한다. 상기 제어부(40)는 바람직하게는 공지의 이미지 프로세싱(image processing)을 통해 표면과 결함을 구분하여 검출한다. 이러한 제어부(40)의 기능은 당업자에게 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 신호처리부(100), 즉 제1판단부(101), 제2판단부(102), 게인조정 부(103), 증폭부(104), 비디오신호검출부(105) 및 비디오신호 출력부(106)는 마이크로 프로세서 또는 소정의 프로그램으로 구현될 수 있다. 나아가, 상기 신호처리부(100)의 각 구성들(101~106)은 소정의 소프트웨어 또는 그 소프트웨어를 장착한 소정의 하드웨어로도 구현이 가능할 것이다. 이러한 구현은 당업자가 용이하게 구현할 수 있는 것이므로 그 구성 및 구현방법의 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 강판 표면결함 검출방법에서는 강판(10)이 표면조도가 낮고 난반사가 많이 발생하는 스테인레스 소재인 경우에 표면화상 신호를 증폭하여 낮은 표면조도 및 난반사 발생으로 인해 표면 화상의 밝기가 저하되는 것을 방지하여 제어부(40)에서 표면결함을 검출하는데 요구되는 밝기의 화상을 얻을 수 있다. 나아가, 상기 스테인레스 소재의 그레이 레벨등급에 따라 CCD 카메라(30)에서 획득한 표면 화상신호를 단계적으로 증폭하도록 함으로써 상기 해당 스테인레스 소재의 표면조도 및 난반사 발생여부에 따라 밝은 화상을 획득할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 강판의 표면결함 검출방법을 보이는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 상위 컴퓨터에서 강종별 그레이 레벨(Gray Level)을 미리 설정하여 저장한다(S301). 상기 상위 컴퓨터(110)는 강종별로 중량, 길이 등의 정보를 포함하여 상기 강종이 스테인레스 소재인 경우 그 소재의 표면의 밝기를 나타내는 그레이 레벨(gray level)에 따라 등급을 구분하여 설정한다. 본 발명의 일 실 시예에서는 상기 그레이 레벨은 256가지(=28) 색을 나타낸다. 또한 상기 상위 컴퓨터(110)는 상기 그레이 레벨을 다수의 등급으로 구분하여 저장한다.
이와 같이 강종별 그레이 레벨 등급이 설정된 이후에, 광학방식의 표면결함 검출기(SDD)를 이용하여 강판의 표면결함을 검출하기 위하여 소정의 광원(20)을 이용하여 표면결함을 검출할 강판(10)의 표면에 광을 조사하고(S303), 상기 강판 표면의 화상(image)을 획득한다(S305).
이어, 상기 상위 컴퓨터(110)로부터 상기 표면결함을 검출할 강판(10)의 강종 및 그레이 레벨 등급을 수신하여(S307), 상기 강판(10)의 강종이 스테인레스 소재인지를 판단한다(S309). 만약 상기 강판(10)의 강종이 스테인레스 소재가 아니면 상기 S305단계에서 획득한 표면화상에 대한 화상신호를 이용하여 제어부(40)에서 상기 강판(10)의 표면결함을 검출한다(S317). 이는 상기 강판(10)이 스테인레스 소재가 아닌 일반 소재인 경우에 상기 화상신호에 대한 특별한 조치가 없어도 상기 제어부(40)에서 상기 강판(10)의 표면결함을 검출하는데 요구되는 밝기의 화상을 획득할 수 있기 때문이다. 그러나 상기 강판(10)의 강종이 스테인레스 소재인 경우에는 소재의 표면 조도가 낮고 난반사가 많이 발생하기 때문에 상기 제어부(40)에서 표면결함 검출에 요구되는 밝기의 화상을 CCD 카메라(30)에서 획득하지 못하기 때문에 본 발명에 따른 조치가 필요하다.
즉, 상기 S309단계에서 상기 강판(10)의 강종이 스테인레스 소재인 것으로 판단되면, 상기 상위 컴퓨터(110)로부터 받은 정보를 이용하여 상기 소재의 그레이 레벨 등급을 결정한다(S311). 상기 결정된 소재의 그레이 레벨 등급에 따라서 미리 설정된 상기 강판(10)의 표면 화상신호의 출력 게인을 조정한다(S313). 이는 상기 소재의 그레이 레벨 등급에 따라 표면조도 및 난반사 발생여부가 다르므로 이에 따라 표면 화상신호의 출력을 변화시키기 위한 것이다.
이어, 상기 조정된 화상신호의 출력 게인을 적용하여 상기 강판(10)의 표면 화상신호의 출력을 증폭한다(S315). 이러한 화상신호 출력의 증폭은 상기 강판(10)의 강종이 스테인레스 소재인 경우에 소재의 표면 조도가 낮고 난반사가 많이 발생하기 때문에 상기 제어부(40)에서 표면결함 검출에 요구되는 밝기의 화상을 CCD 카메라(30)에서 획득하지 못하므로 상기 스테인레스 소재의 표면 화상신호의 출력을 증폭함으로써 상기 제어부(40)에서 표면결함 검출에 요구되는 밝기의 화상신호를 얻기 위한 것이다. 보다 바람직하게는 상기 S315단계에서는 상기 스테인레스 소재의 표면화상에 대한 비디오신호를 수신받고, 상기 소재의 그레이 레벨등급에 따라 설정된 상기 비디오신호의 출력 게인에 따라 상기 비디오 신호의 출력을 증폭한다. 이때, 상대적으로 표면조도가 낮고 난반사가 많이 발생하는 스테인레스 소재일수록 상기 비디오 신호의 출력을 많이 증폭하는 것이 바람직하다. 이로써 표면조도가 낮고 난반사가 많이 일어나는 스테인레스 소재의 경우 표면에 광을 조사하여 CCD 카메라(30)로 표면 화상을 촬상하더라도 그 표면화상의 비디오 신호가 증폭되어 보다 밝은 화상을 획득할 수 있게 된다. 이는 상기한 바와 같이 상기 제어부(40)에서 표면결함 검출에 필요한 밝기의 화상을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
계속하여, 상기 증폭된 화상신호를 이용하여 상기 제어부(40)에서 상기 스테 인레스 소재의 표면결함을 검출한다(S317).
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 표면조도가 낮고 난반사가 많이 발생하는 스테인레스 소재의 표면결함을 광학방식으로 검출하는 경우에 표면에 대한 화상신호를 증폭하여 낮은 표면조도 및 난반사 발생으로 인해 표면 화상의 밝기가 저하되는 것을 방지함으로써 표면결함을 검출하는데 요구되는 밝기의 화상을 얻을 수 있어 표면결함 검출정도가 향상된다.

Claims (2)

  1. 다수의 스테인레스 강판별로 그레이 레벨(Gray Level)을 정의하는 단계;
    표면결함을 검출할 스테인레스 강판의 표면에 광을 조사하여 상기 표면의 화상을 획득하는 단계;
    상기 스테인레스 강판의 그레이 레벨에 대한 등급을 결정하는 단계;
    상기 결정된 스테인레스 강판의 그레이 레벨 등급에 따라서 상기 획득된 표면화상에 대한 화상신호의 출력 게인을 조정하는 단계;
    상기 조정된 출력 게인을 적용하여 상기 표면화상에 대한 화상신호의 출력을 증폭하는 단계; 및
    상기 증폭된 화상신호로부터 상기 강판의 표면결함을 검출하는 단계; 를 포함하는 스테인레스 강판의 표면결함 검출방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그레이 레벨 등급이 낮을수록 상기 화상신호의 출력을 상대적으로 크게 증폭하는 것을 특징으로 하는 스테인레스 강판의 표면결함 검출방법.
KR1020060104202A 2006-10-25 2006-10-25 스테인레스 강판의 표면결함 검출방법 KR100758460B1 (ko)

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