KR100928792B1 - 슬래브 표면의 흠 검출 장치 - Google Patents

슬래브 표면의 흠 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연주 공정에서 제조된 슬래브 표면의 흠을 비접촉식으로 자동 검출하는 슬래브 표면의 흠 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명은 슬래브 표면에 광을 조사하는 광원과, 상기 광원으로부터 조사되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 직접반사광 영역의 외부영역에 위치하여 상기 광이 조사된 슬래브 표면을 촬상하는 CCD 카메라와, 상기 CCD 카메라로부터의 이미지에서 상기 슬래브 표면에 발생한 흠을 검출하는 이미지 처리기를 포함한다.
슬래브, 흠, CCD 카메라

Description

슬래브 표면의 흠 검출 장치{APPRATUS FOR DETECTING SURFACE DEFECT ON SLAB}
도 1은 종래의 슬래브 표면의 흠 검출 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 슬래브 표면의 흠 검출 장치에 의해 촬영된 이미지.
도 3은 본 발명의 슬래브 표면의 흠 검출 장치를 나타내는 구성도.
도 4의 a 및 b는 슬래브 표면의 흠 및 본 발명의 슬래브 표면의 흠 검출 장치를 이용해 촬영된 슬래브 표면 이미지.
도 5는 본 발명의 슬래브 표면의 흠 검출 장치를 통한 슬래브 표면의 픽셀 이미지.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
1...슬래브 110...광원
120...CCD 카메라 130...이미지 처리기
131...이미지 수집기
본 발명은 슬래브 표면의 흠 검출 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 연주 공정에서 제조된 슬래브 표면의 흠을 비접촉식으로 자동 검출하는 슬래브 표면의 흠 검출 장치에 관한 것이다.
연주 공정에서 만들어진 슬래브(Slab)에는 용강 내부에서 불필요 원소들이 결합되어 개재물의 형태로 존재하게 되고, 이는 응고 과정에서 보통의 강과는 다른 형태의 조직을 갖게 된다.
이러한 게재물은 보통의 강과는 결합력이 약해져서 표면에 존재할 때 결합 제거 공정(Scarfing)에서 외력이 가해졌을 때 슬래브에서 이탈하여 홈 형태의 결함을 만들어 낸다. 이러한 흠이 그대로 열간압연 공정에서 압연 될 경우 후공정에까지 그대로 전사되어 핀홀 등 강판의 표면 결함으로 그대로 나타나게 된다.
이러한 슬래브의 표면 흠은 열간 공정에서 가열로에 장입되기 전이나 가열로에 나와서도 탐상이 가능하나 열간에서는 이미 표면에 스케일(Scale)이라는 산화층이 생겨서 표면 흠이 상기 스케일에 의해 덮혀버리기 때문에 정확하게 검출할 수 없게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 자기적인 방법 및 다른 방식의 광학적인 방법 등이 많이 제안되어왔다. 광학 시스템에 의한 발명은 간단하게 삼각측량법 등에서부터 스트라보 스코프(StroboScope)광에 의한 평면 촬상 등이 제안되어 왔지만 슬래브표면 위의 흠과 그외의 잔존물을 구분하지 못하는 문제가 발생하게 된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 종래의 슬래브 표면의 흠 검출 장치는 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하면, 육안 검출을 목표로 중앙에 CCD 카메라(3)를 두고, 슬라브의 길이방향으로 위치하고 서로 대칭으로 조명(2)을 설치하여 슬래브(1)위의 탐상하는 부분을 밝게 비추는 방식으로 되어 있다. 이러한 방식은 슬래브(1) 표면의 흠의 굴곡에 의한 이미지와 표면의 색상차에 의한 이미지간 차이를 구분하지 못하기 때문에 흠 탐상에 적절한 방식이 되지 못한다.
도 2를 참조하면, 또한 시간에 따라 빛의 세기가 변하는 AC 조명을 사용하기 때문에(도 2의 (a)) 이동하는 슬래브(1)를 CCD 카메라(3)로 읽어들여 촬상된 이미지(도 2의 (b))를 조합할 경우 이미지간 명암현상이 발생하여 최종 조합된 이미지(도 2의 (c))가 선명하지 못한 문제점이 있다.
한편, 상술한 종래의 슬래브 표면의 흠 검출 장치외에도, 스페인 ACERALlA 에서는 코노스코픽 홀로그래피(Conoscopic Holography)에 기반한 라인 스캔 방식의 흠 검출 방법을 제안했다.(1998 Association of Iron and Steel Engineers) 그러나 이러한 방식은 그 장치가 매우 복잡하고, 이미지 처리 알고리즘도 매우 복잡하여 신속하게 흠 검출 정보를 후공정에 전달해야하는 압연 공정에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 강판의 흠을 정밀하게 광학적으로 탐상하기 위해 조사광의 반대편 위치에 정반사 영역과 난반사 영역 등 두 채널에 CCD 카메라를 설치하여 강판의 흠을 검출하는 방식(일본특허공보 제2006-177746호)이 제안되었으나 이 방식은 세밀한 흠과 표면의 작은 굴곡 현상을 측정하는데 필요한 기술이여서, 본 발명에 적용된 슬래브와 같이 표면의 상태가 깨끗하지 못한 경우에서는 그 세밀함이 노이즈로 작용할 수 있다.
즉,오히려 결함 제거 공정 후에 슬래브의 표면 상태가 잔존물 등으로 고르지 못한 상태에서 존재하는 흠을 검출하는 데는 슬래브 표면의 흠 외에 다른 세밀한 표면 변화에는 둔감한 시스템이 필요하다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 연주 공정에서 제조된 슬래브의 표면 흠을 비접촉식으로 자동 검출하는 슬래브 표면의 흠 검출 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 슬래브 표면의 흠 검출 장치는 슬래브 표면에 광을 조사하는 광원과, 상기 광원으로부터 조사되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 직접반사광 영역의 외부영역에 위치하여 상기 광이 조사된 슬래브 표면을 촬상하는 CCD 카메라와, 상기 CCD 카메라로부터의 이미지에서 상기 슬래브 표면에 발생한 흠을 검출하는 이미지 처리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 광원은 시간에 따라 일정한 광을 조사하는 DC 광원일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 외부영역은 상기 광원으로부터 조사 되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 난반사광 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 광원과 상기 CCD 카메라는 상기 슬래브의 길이 방향 또는 폭방향으로 서로 대향하여 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 이미지 처리기는 상기 CCD 카메라로부터의 이미지들을 수집하여 상기 슬래브 표면의 전체 이미지로 조합하는 이미지 수집기를 포함할 수 있으며, 상기 이미지 처리기는 상기 이미지 수집기로부터의 전체 이미지에서 상기 슬래브 표면의 흠을 검출할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 슬래브 표면의 흠 검출 장치는 광원(110), CCD 카메라(120) 및 이미지 처리기(130)을 포함한다.
광원(110)은 슬래브(1)의 표면에 광(a)을 조사한다. 광원(110)은 슬래브(1)의 표면에 반사된 반사광(b)을 형성하기 위해 슬래브(1)의 길이방향으로 비스듬히 기울어져 있다. 광원(110)은 시간에 따라 일정한 광(a)을 조사하는 DC 광원일 수 있다.
CCD 카메라(120)는 슬래브(1)의 길이방향으로 광원(110)과 대향하게 위치하고, 광원(110)에 의해 발생하는 반사광(b)이 미치지 않게 광원(110)과 비대칭적으 로 설치된다.
이러한 이유는 광원(110)과 대칭으로 설치될 경우 반사각(b) 범위 안에서 슬래브(1)의 표면을 촬상하게 되면 슬래브 표면의 흠 외의 불필요한 슬래브 표면의 작은 변화를 모두 읽어들일 수 있기 때문에 반사각을 벗어난 범위에 설치된다. 이에 따라, CCD 카메라(120)는 슬래브 표면의 흠을 제외한 모든 슬래브 표면 변동상황을 제거하고 흠만을 어두운 형상으로 드러나도록 한다.
이미지 처리기(130)는 CCD 카메라(120)로부터 이미지 신호를 전송받아 이미지 신호에 포함된 슬래브 표면의 이미지 정보를 조합하여 슬래브 표면의 전체 이미지를 완성하며, 완성된 슬래브 표면의 이미지의 흠을 검출한다.
이미지 처리기(130)는 이미지 신호에 포함된 슬래브 표면의 이미지 정보를 조합하는 이미지 수집기(131)를 포함할 수 있다.
도 4의 a 및 b는 슬래브 표면의 흠 및 본 발명의 슬래브 표면의 흠 검출 장치를 이용해 촬영된 슬래브 표면 이미지이다.
도 4의 a 및 b를 참조하면, 슬래브 표면의 흠만이 어둡게 촬상되고 흠 이외는 밝게 촬상되어 슬래브 표면의 흠을 정확히 검출하는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 슬래브 표면의 흠 검출 장치를 통한 슬래브 표면의 픽셀 이미지이다.
도 5를 참조하면, 이미지 처리기(130)에 의해 조합된 슬래브 표면의 이미지 가 픽셀로 처리되어 슬래브 표면의 흠만이 검게 처리된 것을 확인할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명은 슬래브(1)의 길이방향으로 일측에 광원(110)을 설치하여 슬래브 표면에 DC 광을 조사하고, 슬래브(1)의 길이방향으로 상기 일측에 반대편인 타측에 CCD 카메라(12)를 광원(110)과 비대칭인 위치에 설치하여 슬래브 표면의 이미지를 촬상한다.
이때, CCD 카메라(120)가 촬상하는 슬래브 표면에 광원(110)으로부터의 DC광이 조사되어야 한다. 이에 따라, 미리 CCD 카메라(120)가 촬상하는 영역의 길이와 CCD 카메라(120)의 픽셀 수를 이용해 한 픽셀당 실제 촬상 영역을 설정해 놓는다. 도 3과 같이, CCD 카메라(120)는 광원(110)에 의해 슬래브 표면에서 반사되는 영역을 벗어난 위쪽 부분에 위치시킨다.
이는 직접 반사광을 촬상할 경우 흠 외의 불필요한 표면 형상을 촬상할 수 있기 때문에 이를 배제하기 위해 반사각(b) 영역을 벗어난 슬래브 표면을 촬상하기 위함이다.
상술한 바와 같이 광원(110)과 CCD 카메라(120)를 배치한 후에 검출하고자 하는 슬래브(1)를 일정한 속도로 이송시킨다. 이때 슬래브의 이송속도와 CCD 카메라(120)의 촬상속도를 동기시켜서 실제 이미지의 길이보다 촬상된 이미지가 늘어나 거나 줄어드는 왜곡현상이 없도록 한다.
이후, CCD 카메라로부터 얻어진 이미지 신호는 이미지 처리기(130)의 이미지 수집기(131)에 입력되어 상기 이미지 신호에 포함된 이미지를 조합하여 전체 이미지를 완성한다. 상술한 완성된 이미지는 도 4의 (b)에 나타냈다. 실제 표면 영상((a))과 비교했을 때 파인 흠을 제외한 모든 표면 영상은 밝은 부분으로 처리됨을 볼 수 있다.
이미지 처리기(130)는 이미지 수집기(131)를 통해 조합되어 완성된 전체 이미지에서 흠영역을 지정하고, 흠 크기를 계산해서 후공정에 있는 슬래브 표면 가공기에 연결되어 흠을 제거하도록 한다.
즉, 도 5와 같이 완성된 이미지에서 좌상 부분부터 우하 부분까지 차례로 이미지 밝기의 레벨을 읽어들이고, 일정한 레벨을 쓰레스 홀드(Treshhold)값으로 하여 각 픽셀(Pixel) 영역을 어두운 부분과 밝은 부분으로 이분한다.
그리고, 0으로 된 부분의 영역(흠)[12]의 좌표를 읽어내며, 얻어진 좌표에서 0의 값을 가진 픽셀 수를 계산하여 미리 설정된 한 픽셀당 실제 길이를 이용하여 흠의 크기를 계산한다.
상기와 같이 얻어진 슬래브 표면 흠의 좌표와 흠의 크기를 연주 표면 흠 관리 시스템에 전송하여 조업데이터와 연계할 수 있도록 하며, 영역 좌표를 후단에 있는 슬래브 표면 가공기에 전송하여 표면 제거 후 연주 슬래브 표면의 흠을 제거하도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광원과 CCD 카메라를 비대칭적으로 설치하여 슬래브 표면의 흠 외에 불필요한 정보는 밝게 촬상하여 슬래브 표면의 흠을 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 슬래브 표면에 광을 조사하는 광원;
    상기 슬래브 표면을 기준으로 상기 광원과 동일한 측에 위치하고 상기 광원으로부터 조사되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 직접반사광 영역의 외부영역에 위치하여, 상기 광이 조사된 슬래브 표면을 촬상하고 촬상된 이미지를 공급하는 CCD 카메라; 및
    상기 CCD 카메라로부터의 이미지에서 상기 슬래브 표면에 발생한 흠을 검출하는 이미지 처리기
    를 포함하고, 상기 광원은 시간에 따라 일정한 광을 조사하는 DC 광원인 것을 특징으로 하는 슬래브 표면의 흠 검출 장치.
  3. 슬래브 표면에 광을 조사하는 광원;
    상기 슬래브 표면을 기준으로 상기 광원과 동일한 측에 위치하고 상기 광원으로부터 조사되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 직접반사광 영역의 외부영역에 위치하여, 상기 광이 조사된 슬래브 표면을 촬상하고 촬상된 이미지를 공급하는 CCD 카메라; 및
    상기 CCD 카메라로부터의 이미지에서 상기 슬래브 표면에 발생한 흠을 검출하는 이미지 처리기
    를 포함하고, 상기 외부영역은 상기 광원으로부터 조사되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 난반사광 영역인 것을 특징으로 하는 슬래브 표면의 흠 검출 장치.
  4. 슬래브 표면에 광을 조사하는 광원;
    상기 슬래브 표면을 기준으로 상기 광원과 동일한 측에 위치하고 상기 광원으로부터 조사되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 직접반사광 영역의 외부영역에 위치하여, 상기 광이 조사된 슬래브 표면을 촬상하고 촬상된 이미지를 공급하는 CCD 카메라; 및
    상기 CCD 카메라로부터의 이미지에서 상기 슬래브 표면에 발생한 흠을 검출하는 이미지 처리기
    를 포함하고, 상기 광원과 상기 CCD 카메라는 상기 슬래브의 길이 방향 또는 폭방향으로 서로 대향하여 설치되는 것을 특징으로 하는 슬래브 표면의 흠 검출 장치.
  5. 슬래브 표면에 광을 조사하는 광원;
    상기 슬래브 표면을 기준으로 상기 광원과 동일한 측에 위치하고 상기 광원으로부터 조사되어 상기 슬래브 표면에서 반사되는 직접반사광 영역의 외부영역에 위치하여, 상기 광이 조사된 슬래브 표면을 촬상하고 촬상된 이미지를 공급하는 CCD 카메라; 및
    상기 CCD 카메라로부터의 이미지에서 상기 슬래브 표면에 발생한 흠을 검출하는 이미지 처리기
    를 포함하고,
    상기 이미지 처리기는 상기 CCD 카메라로부터의 이미지들을 수집하여 상기 슬래브 표면의 전체 이미지로 조합하는 이미지 수집기를 포함하며,
    상기 이미지 처리기는 상기 이미지 수집기로부터의 전체 이미지에서 상기 슬래브 표면의 흠을 검출하는 것을 특징으로 하는 슬래브 표면의 흠 검출 장치.
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