KR100832685B1 - 레이저 속도계용 시뮬레이터 - Google Patents

레이저 속도계용 시뮬레이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피측정물을 향해서 레이저빛을 주사하고 상기 피측정물로부터 반사되는 레이저빛을 감지하는 레이저 작동기와 상기 레이저 작동기로부터 제공되는 레이저빛 감지신호를 연산하여 상기 피측정물의 이동속도를 산출하는 연산기를 갖는 레이저 속도계의 측정 정확도를 점검하기 위한 시뮬레이터에 관한 것으로서, 상기 레이저빛의 주사방향에 대해 상기 피측정물을 수직방향으로 이동시키는 구동수단을 구비한 구동부와, 상기 피측정물의 이동속도를 제어하도록 상기 구동수단의 작동속도를 제어하는 제어부와, 상기 연산기에서 산출되는 상기 피측정물의 이동속도와 상기 제어부에 의해서 제어되는 상기 피측정물의 이동속도를 비교하는 컴퓨터로 이루어지고, 상기 피측정물은 회전벨트로 구성되고, 상기 구동수단은 소정간격으로 이격되어 상기 회전벨트를 회전가능하게 지지하는 한 쌍의 회전풀리와, 상기 회전풀리를 구동시키기 위한 회전모터로 구성되는 것을 특징으로 하므로, 레이저 속도계의 측정 정확도를 점검할 수 있다.
회전모터, 회전벨트, 레이저 작동기, 연산기

Description

레이저 속도계용 시뮬레이터{Simulator for the laser speedometer using in the cold roll line}
도 1은 레이저 속도계가 냉간압연라인에 설치된 상태를 도시한 도면;
도 2는 레이저 속도계에 의해서 측정되는 냉연강판의 진행속도와 진행길이를 연산하는 시스템을 도시한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 레이저 속도계용 시뮬레이터의 구성을 개략적으로 도시한 도면;
도 4는 본 발명에 따라서 레이저 작동기가 베이스 플레이트 상에 고정된 상태를 도시한 도면;
도 5는 본 발명에 따른 레이저 속도계용 시뮬레이터의 구동부를 도시한 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 레이저 작동기
2 : 연산기
200 : 구동부
300 : 제어부
400 : 컴퓨터
본 발명은 소정 속도로 진행하는 피측정물의 진행속도를 산출하기 위한 레이저 속도계에 관한 것이고, 더 상세하게는 레이저빛을 피측정물에 주사하고 이로부터 반사되는 레이저빛을 감지하여 상기 피측정물의 진행속도를 산출하는 레이저 속도계의 속도산출 정확도를 검사하기 위한 레이저 속도계용 시뮬레이터에 관한 것이다.
일반적으로, 고속으로 진행하는 물체의 진행속도를 측정하기 위하여 레이저 속도계가 사용된다. 특히, 철강산업에서, 냉간압연라인 또는 소둔라인을 통과하여 진행하는 강판의 진행속도는 레이저 속도계에 의해서 측정된다.
레이저 속도계는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 냉연강판(S)이 진행하는 냉간압연라인에서 냉간압연기(5) 사이에 설치되어 레이저빛을 주사하고 반사되는 레이저빛을 감지하는 레이저 작동기(1)와, 레이저 작동기(1)로부터 전송되는 감지신호를 연산하여 냉연강판(S)의 진행속도를 산출하는 연산기(2)로 구성된다. 즉, 레이저 작동기(1)의 감지신호가 연산기(2)에 전송되면, 연산기(2)는 내장되어 있는 프로그램에 의해서 전송되는 감지신호를 연산하여 냉연강판의 진행속도와 진행길이를 산출한다. 이와 같이 산출되는 냉연강판(S)의 진행속도와 진행길이의 산출값은 상위연산기(4)에 전송되어 저장되고, 기록계(3)를 통하여 출력된다.
특히, 레이저 속도계는 제철소내의 각 냉간압연공정 또는 소둔공정에서 강판의 진행속도에 따른 압연제어가 필요한 개소에서 다량으로 사용된다. 이는, 강판의 압연제어는 강판의 진행속도에 따라서 이루어지기 때문이다. 따라서, 압연제어를 양호하게 수행하기 위해서는 강판의 진행속도를 정확하게 측정할 필요가 있다. 즉, 압연제어를 통한 우수한 품질의 강판을 얻기 위해서는 강판의 진행속도를 측정하는 레이저 속도계의 높은 측정 정확도가 요구된다.
레이저 속도계의 측정 정확도를 향상시키기 위해서는 레이저 속도계를 현장에 설치하기 전 뿐만 아니라 설치한 후에도 주기적으로 검사를 실시한다.
이때, 종래 일실시예에 따르면, 레이저 속도계의 측정 정확도는 정지되어 있는 피측정물에 주사된 후 반사되는 레이저를 레이저 속도계가 감지하였을 때 연산되는 연산값을 오실로스코프로(10)로 점검함으로써 검사되었다.
그러나, 이와 같은 레이저 속도계의 측정 정확도 검사는 피측정물이 정지된 상태로 유지되어 있으므로 피측정물이 다양한 속도변화를 동반하는 경우에는 레이저 속도계의 측정 정확도가 저하되었다. 그 결과, 레이저 속도계에 의한 속도 측정값의 오차를 판단할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다양한 속도로 진행하는 피측정물의 진행속도를 산출하는 레이저 속도계의 측 정 정확도를 점검할 수 있는 시뮬레이터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 피측정물을 향해서 레이저빛을 주사하고 상기 피측정물로부터 반사되는 레이저빛을 감지하는 레이저 작동기와 상기 레이저 작동기로부터 제공되는 레이저빛 감지신호를 연산하여 상기 피측정물의 이동속도를 산출하는 연산기를 갖는 레이저 속도계의 측정 정확도를 점검하기 위한 시뮬레이터는 상기 레이저빛의 주사방향에 대해 상기 피측정물을 수직방향으로 이동시키는 구동수단을 구비한 구동부와, 상기 피측정물의 이동속도를 제어하도록 상기 구동수단의 작동속도를 제어하는 제어부와, 상기 연산기에서 산출되는 상기 피측정물의 이동속도와 상기 제어부에 의해서 제어되는 상기 피측정물의 이동속도를 비교하는 컴퓨터로 이루어지고, 상기 피측정물은 회전벨트로 구성되고, 상기 구동수단은 소정간격으로 이격되어 상기 회전벨트를 회전가능하게 지지하는 한 쌍의 회전풀리와, 상기 회전풀리를 구동시키기 위한 회전모터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고, 동일 구성은 동일 도면번호를 부여한다.
먼저, 레이저 속도계는 피측정물에 레이저빛을 주사하고 상기 피측정물로부터 반사되는 레이저빛을 감지하는 레이저 작동기(1)와 레이저 작동기(1)로부터 전송되는 감지신호를 연산하여 상기 피측정물의 이동속도를 산출하는 연산기(2)를 갖 는다. 레이저 작동기(1)는 베이스 플레이트(101) 상에 고정설치되어 있는 전방 클램프(102) 및 후방 클램프(103)에 의해서 파지된 상태로 고정된다. 베이스 플레이트(101)의 설치높이를 조정하기 위한 조정볼트(104)가 베이스 플레이트(101)의 모서리에 형성되어 있는 관통구에 체결된다. 따라서, 조정볼트(104)를 회전시킴으로써 베이스 플레이트(101)의 수평을 조정한다.
본 발명에 따르면, 레이저 속도계의 측정 정확도를 점검하기 위한 시뮬레이터는 베이스 플레이트(101) 상에서 클램프(102, 103)에 의해 파지되어 있는 레이저 작동기(1)로부터 주사되는 레이저빛이 진행하는 진행경로에 대응하는 위치에 설치되어 상기 피측정물을 소정 속도로 이동시키기 위한 구동부(200)를 갖는다. 이때, 상기 피측정물은 회전벨트(240)로 구성된다.
즉, 베이스 플레이트(101) 상에는 소정 크기의 지지판(201)이 제공되고, 지지판(201) 상에는 구동부(200)의 활주이동을 안내하는 슬라이딩 가이드(202)가 제공된다. 슬라이딩 가이드(202) 상에는 소정 크기의 상부 지지판(203)이 활주가능하게 설치된다.
그리고, 클램프(102, 103)에 지지되어 있는 레이저 작동기(1)에 인접하는 상부 지지판(203) 상의 전방에는 서포트 유니트(204)가 일체형으로 제공되고, 상부 지지판(203) 상의 후방에는 하기에 설명되는 회전모터(230)를 지지하기 위한 모터 지지대(231)가 제공된다. 즉, 모터지지대(231) 상에는 회전모터(230)가 제공되고 회전모터(230)의 후방에는 로타리 엔코더(306)가 제공된다.
이때, 회전모터(230)의 회전축의 위치에 대응하는 서포트 유니트(204)의 대응위치에는 하기에 설명되는 하부 플라이휠(220)을 회전가능하게 지지하는 제1샤프트(221)가 관통하는 제1관통구(224)가 제공된다. 따라서, 상기 제1관통구(224)를 관통하고 있는 제1샤프트(221)는 커플링 부재(223)를 통하여 회전모터(230)의 회전축에 분리가능하게 결합된다. 제1샤프트(221)는 상기 제1관통구(224)에 제공된 베어링(222)에 의해서 회전가능하게 지지된다.
한편, 서포트 유니트(204)의 상부에는 소정 크기의 제2관통구(215)가 제공되고, 상기 제2관통구(215)에는 제2베어링(212)을 통해서 상부 플라이휠(210)을 회전가능하게 지지하는 제2샤프트(214)가 관통한다. 상기 제2관통구(215)를 관통하여 서포트 유니트(204)의 후방으로 돌출하는 제2샤프트(214)의 단부에는 고정레버(213)가 제공되고, 고정레버(213)에 의해서 제2샤프트(214)는 상기 제2관통구(215)에 고정 설치된다. 바람직하게, 상기 제2관통구(215)는 상하방향으로 연장하는 타원형상으로 형성되고, 제2샤프트(214)의 단부에 제공된 고정레버(213)를 상하방향으로 이동시켜 고정시킴으로써 제2샤프트(214)의 높낮이가 조절되어 회전벨트(240)의 장력을 조절한다.
상부 플라이휠(210)은 회전벨트(240)에 의해서 하부 플라이휠(220)에 연결된다. 따라서, 회전모터(230)의 구동에 의하여 회전하는 하부 플라이휠(220)의 회전력은 회전벨트(240)를 통해서 상부 플라이휠(210)에 제공되어 상부 플라이휠(210)을 회전시킨다. 이때, 회전벨트(240)가 슬립되는 것을 방지하기 위하여, 상부 플라이휠(210)의 외주연에는 소정 크기의 돌기(210a)가 제공되고, 회전벨트(240)에는 돌기(210a)에 대응하는 천공구멍(240a)이 형성된다.
상기 제1관통구(224)와 제2관통구(215) 사이에서 서포트 유니트(204)의 외측면에는 센서지지대(304)가 고정설치된다. 제어부(300)에는 센서지지대(304)에 의해 고정되어 회전벨트(240)의 내측 또는 외측에 위치하고 있는 근접센서(303)에 신호전송이 가능하게 펄스카운터(305)를 경유하여 연결되는 회전수 카운터(302)가 제공된다. 또한, 제어부(300)는 회전모터(230)의 후방에 설치되어 회전축의 회전수를 검출하는 로터리 엔코더(306)와 신호전송이 가능하게 연결되어 회전모터(230)의 회전속도를 제어하는 속도 제어기(301)를 갖는다.
연산부(2)는 레이저 작동기(1)와 제어부(300)에 신호전송이 가능하게 연결된다.
이하, 본 발명에 따른 레이저 속도계용 시뮬레이터의 작동에 대하여 설명한다.
레이저 작동기(1)를 전방 클램프(102)와 후방 클램프(103)에 파지시켜 베이스 플레이트(101) 상에 설치하고, 회전벨트(240)와의 거리를 현장에 설치되는 실제 거리와 동일한 거리가 되도록 조절한 후 연산부(2)와 신호전송이 가능하게 연결한다. 그리고, 연산부(2)의 후면에 있는 주전원을 온시키고 전면의 레이저 전원을 온시킴으로써 레이저 작동기(1)가 가동한다.
레이저 작동기(1)로부터 레이저빛이 회전벨트(240)로 주사되도록 베이스 플레이트(101) 상에서 구동부(200)의 상부 지지판(203)을 좌우로 이동시켜 조절한다.
이 후에, 제어부(300)의 전원을 온시키고 회전모터(230)를 회전시킨다. 이때, 커플링 부재(223)를 통해서 회전모터(230)의 회전축에 연결되어 있는 제1샤프 트(221)가 회전함에 따라 하부 플라이휠(220)이 회전한다. 그리고, 회전벨트(240)를 통해서 하부 플라이휠(220)의 회전력은 상부 플라이휠(210)에 전달된다.
한편, 레이저 작동기(1)에서 주사된 레이저빛이 회전벨트(240)로부터 반사되어 다시 레이저 작동기(1)로 되돌아오는 시간은 전기신호로 변환된 후 신호라인을 통해서 연산부(2)로 전송된다.
연산부(2)에서는 레이저 작동기(1)에서 수신된 신호를 하기 식 1을 이용하여 회전벨트(240)의 진행속도를 연산한다.
V = (fD * λ) / 2 sinK ‥‥‥‥‥‥ (1)
여기에서, V = 이송속도, fD = 도플러 주파수, λ= 레이저 파장, K = 레이저 작동기(1)로부터 주사된 레이저빛과 회전벨트로부터 반사되는 레이저빛 사이의 각도.
또한, 하기 식 2를 이용하여 회전벨트의 이송길이를 연산한다.
L = V * t ‥‥‥‥‥‥ (2),
여기에서, L = 이송길이, V = 이송속도, t = 시간.
속도 제어기(301)의 회전속도 제어동작에 의하여 회전모터(230)의 회전속도가 가감속되는 동안, 컴퓨터(400)에서는 제어부(300)에 제공되는 회전모터(230)의 회전속도의 변화와 레이저 작동기(1)에 의해서 측정되는 회전속도를 비교하여 레이저 작동기(1)에 의한 회전속도 측정치의 정확도를 산출한다. 즉, 컴퓨터(400)에서는 제어기(300)의 속도변화를 내장되어 있는 자동 프로그램으로 제어하여 회전모터(230)의 속도를 가감속 및 정속 운전하도록 하고, 연산기(2)에서 측정한 값과 제어기(300)에서 측정한 회전벨트(240)의 회전수를 자동으로 비교 연산하여 신속하고 정확하게 측정치를 교정하도록 한다.
본 발명에 따르면, 냉연강판의 다양한 속도변화와 동일하게 속도를 변환시키면서 검사할 수 있고, 레이저 작동기의 실제 현장 설치 거리와 동일한 거리가 되도록 정확한 위치 조절이 가능하며, 회전부의 정확한 속도제어와 길이 카운트를 통한 정밀한 검사를 할 수 있다.
상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (4)

  1. 피측정물을 향해서 레이저빛을 주사하고 상기 피측정물로부터 반사되는 레이저빛을 감지하는 레이저 작동기와 상기 레이저 작동기로부터 제공되는 레이저빛 감지신호를 연산하여 상기 피측정물의 이동속도를 산출하는 연산기를 갖는 레이저 속도계의 측정 정확도를 점검하기 위한 시뮬레이터에 있어서,
    상기 레이저빛의 주사방향에 대해 상기 피측정물을 수직방향으로 이동시키는 구동수단을 구비한 구동부와,
    상기 피측정물의 이동속도를 제어하도록 상기 구동수단의 작동속도를 제어하는 제어부와,
    상기 연산기에서 산출되는 상기 피측정물의 이동속도와 상기 제어부에 의해서 제어되는 상기 피측정물의 이동속도를 비교하는 컴퓨터로 이루어지고,
    상기 피측정물은 회전벨트로 구성되고, 상기 구동수단은 소정간격으로 이격되어 상기 회전벨트를 회전가능하게 지지하는 한 쌍의 회전풀리와, 상기 회전풀리를 구동시키기 위한 회전모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 속도계용 시뮬레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전풀리의 외주면을 따라서 복수개의 돌기가 형성되어 있고, 상기 회전벨트에는 상기 돌기에 대응하는 복수개의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 속도계용 시뮬레이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전모터는 상기 제어부에 신호전송이 가능하게 연결되고, 상기 제어부가 상기 회전모터의 회전속도를 제어함으로써 상기 회전벨트의 회전속도가 제어되는 것을 특징으로 하는 레이저 속도계용 시뮬레이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전벨트의 회전반경 내부에는 상기 레이저 작동기로부터 주사되어 상기 회전벨트에 형성된 구멍을 통과하는 레이저빛을 감지하기 위한 감지센서가 제공되고, 상기 감지센서는 상기 제어부에 감지신호전송이 가능하게 연결되어 있으며, 상기 제어부는 상기 감지센서로부터 전송되는 감지신호를 연산하여 상기 회전벨트의 회전속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 속도계용 시뮬레이터.
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