KR100944425B1 - 강판 표면의 결함마크 검출 장치 - Google Patents

강판 표면의 결함마크 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강판 표면의 결함마크 검출 장치에 관한 것으로, 강판 표면에 도포된 오일 막에 의한 광의 간섭과 제품별 강판 표면의 반사도 차이와 관계없이 강판 표면의 결함부위 마크를 고정밀도로 인식할 수 있는 강판 표면의 결함마크 검출 장치를 제공한다. 이를 위한 본 발명은 영상획득부와 영상처리부를 구비하여 강판 표면에 마크된 결합부위를 검출하는 장치에 있어서, 상기 영상획득부가, 상기 강판의 폭 방향을 따라 라인스캔하는 라인스캔 카메라와; 상기 강판의 진행방향에 대하여 상기 라인스캔 카메라의 전후방에 광의 조사방향이 조절가능하게 설치되어 상기 라인스캔 카메라의 스캔 부위에 광을 조사하며 상기 라인스캔 카메라의 스캔속도보다 고주파수인 한 쌍의 광원과; 상기 한 쌍의 광원 하단에 설치되어 상기 조사된 광을 균일하게 분산시키는 반투명의 광확산판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 후속하는 절단공정에서 해당 영역만을 선택적으로 정확하게 절단할 수 있어 불량부위의 검출 작업성을 향상시키고, 작업 시간 및 비용을 감축할 수 있는 효과가 있다.
라인스캔, 결함마크, 검출, 강판, 표면도유

Description

강판 표면의 결함마크 검출 장치{Apparatus for the detecting defect mark on steel plate}
본 발명은 자동차, 가전 등 다양한 산업분야에서 이용되는 강판의 표면에 발생한 결함부위를 마크한 부분을 검출하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판 표면에 발생한 홀(Hole), 스캡(Scab) 등과 같은 표면결함을 표시한 마킹부위를 고정밀도로 인식하여 후속하는 절단공정에서 해당 영역만을 선택적으로 정확하게 절단할 수 있도록 하는 강판 표면의 결함마크 검출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 강판 제조사에서 강판의 출하시 강판 표면에 홀, 스캡 등과 같은 표면결함이 발생하면 결함부위를 절단하게 되는데, 이와 같이 강판을 절단함으로써 강판의 단중이 감소되기 때문에 고객이 요구하는 강판의 단중에 미달되어 불량처리가 된다.
이러한 손실을 방지하기 위하여 고객과 협의하에 불량부위를 도료 등을 이용하여 마킹하고, 고객사에서 불량부를 제거할 수 있는데, 이때 고객사측에서 불량부위를 찾는 과정은 매우 번거롭고 시간을 요하는 작업이다.
따라서, 강판 표면에 마크 표시된 결함부위를 자동으로 인식할 수 있는 장치 의 개발이 요구되었고, 이를 위해 주로 면적단위로 스캔하는 카메라 기술을 이용하는 방법이 알려져 있다.
일반적으로 코일 상태의 강판의 표면은 산화되는 것을 방지하기 위해 오일이 도포된 상태로 공급되고 있으며, 이 때문에 카메라를 이용하여 강판 표면의 영상을 얻고자 할 때 오일 막에 의한 광의 간섭과 제품별 강판 표면의 반사도의 차이에 의해 원하는 명확한 영상을 얻는 것이 매우 곤란하다.
따라서, 종래 면적단위의 스캔을 이용하는 것만으로는 간섭에 의해 발생한 얼룩과 롤 마크를 표시한 부위의 영역이 구분되지 않아 후속하는 절단공정에서 정상적인 부위까지 절단하게 되는 경우가 종종 발생하고 있다.
한편, 종래 면적단위의 스캔법에 의하면 강판 표면의 일정 면적에 대한 영상을 한번에 얻을 수 있다는 장점은 있지만, 획득범위가 넓기 때문에 조명에 의한 밝기가 중심부에서 멀어질수록 어둡게 되어 밝기가 균일한 영상을 얻기가 곤란하다. 이는 정상적인 표면을 결함이 표시된 영역으로 잘못 판단하게 되는 원인이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 강판 표면에 도포된 오일 막에 의한 광의 간섭과 제품별 강판 표면의 반사도 차이와 관계없이 강판 표면의 결함부위 마크를 고정밀도로 인식할 수 있는 강판 표면의 결함마크 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 영상획득부와 영상처리부를 구비하여 강판 표면에 마크된 결합부위를 검출하는 장치에 있어서, 상기 영상획득부가, 상기 강판의 폭 방향을 따라 라인스캔하는 라인스캔 카메라와; 상기 강판의 진행방향에 대하여 상기 라인스캔 카메라의 전후방에 광의 조사방향이 조절가능하게 설치되어 상기 라인스캔 카메라의 스캔 부위에 광을 조사하며 상기 라인스캔 카메라의 스캔속도보다 고주파수인 한 쌍의 광원과; 상기 한 쌍의 광원 하단에 설치되어 상기 조사된 광을 균일하게 분산시키는 반투명의 광확산판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 영상획득부는 상기 한 쌍의 광원과 상기 라인스캔 카메라의 외부에 설치되며 상기 한 쌍의 광원 하단으로 연장 설치된 차폐판을 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 라인스캔 카메라는 20~60㎒의 속도로 스캔할 수 있다.
바람직하게는 상기 한 쌍의 광원은 광의 조사방향이 상기 강판 표면에 대하여 60~120도 범위로 조절될 수 있다.
바람직하게는 상기 한 쌍의 광원은 고휘도 LED일 수 있다.
바람직하게는 상기 광확산판은 일면이 샌딩처리된 아크릴레이트 판일 수 있다.
바람직하게는 상기 영상획득부는 강판의 진입 및 진출을 감지하는 한 쌍의 제 1 센서부와, 상기 라인스캔 카메라의 높이를 감지하는 한 쌍의 제 2 센서부와; 상기 강판의 진입 및 진출 감지여부에 따라 상기 라인스캔 카메라 및 상기 광원의 위치를 제어하는 위치제어부를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 강판 표면의 결함마크 검출 장치는 강판의 표면에 균일한 광원을 조사하면서 고속의 라인스캔을 수행하여 강판 표면에 도포된 오일 막에 의한 광의 간섭과 제품별 강판 표면의 반사도 차이와 관계없이 강판 표면에 발생한 롤 마크를 포함하는 결함 마크 부위를 고정밀도로 인식함으로써, 후속하는 절단공정에서 해당 영역만을 선택적으로 정확하게 절단할 수 있어 불량부위의 검출 작업성을 향상시키고, 작업 시간 및 비용을 감축할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 결함부위 절단을 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 영상획득부의 상세 블록도이고, 도 3은 도 1 및 도 2의 설치상태를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 4는 도 3의 영상획득부의 강판 진입방향에 대한 상세 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면의 결함마크 검출 장치의 광원의 조사범위를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 고휘도 고주파 광원과 저휘도 저주파 광원을 이용한 스캔의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
강판의 결함부위를 절단하기 위한 시스템은 롤 상태의 강판(10)에 부착된 고 유 식별번호를 인식하는 식별자 인식부(100)와, 강판(10) 표면에 마크된 결합부위를 검출하는 결함마크 검출 장치(200)와, 검출된 강판(10)의 결함부위를 절단하는 절단부(300)로 구성된다.
식별자 인식부(100)는 롤 상태의 강판(10)이 후속가공을 위해 풀림위치에 설치된 경우 당해 강판(10)의 고유한 식별번호를 판독하여 결함마크 검출 장치(200)로 전송한다.
결함마크 검출 장치(200)는 강판의 결함부위를 검출하기 위한 일련의 제어를 수행하는 동시에 검출된 정보를 통하여 절단부(300)를 제어하는 제어부(210)와, 인식된 식별자를 가지는 강판(10)의 표면을 라인단위로 스캔하여 영상을 획득하는 영상획득부(220)와, 획득된 영상 정보를 분석하여 강판(10)의 결함 마크 부위로 표시된 영역을 검출하는 영상처리부(230)로 구성된다.
제어부(210)는 식별자 인식부(100)로부터 입력된 강판(10)의 식별자에 따라 영상처리부(230)에서 분석된 결함부위 정보를 저장장치(미도시)에 저장관리하고, 절단부(300)가 당해 검출된 결함부위를 절단하도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 강판표면의 결함마크 검출 장치(200)는 강판(10)의 진입 및 진출을 감지하는 한 쌍의 제 1 센서부(222a,b)와, 라인스캔 카메라(226)의 높이를 감지하는 한 쌍의 제 2 센서부(222c,d)를 구비한 센서부(222)와, 강판(10)의 진입 및 진출 감지여부에 따라 라인스캔 카메라(226) 및 광원(228)의 위치를 제어하는 위치제어부(224)와, 강판(10)의 폭 방향을 따라 라인스캔하는 라인스캔 카메라(226)와, 한 쌍의 광원(228)과 라인스캔 카메라(226)의 외부에 설치된 차폐 판(227)과, 강판(10)의 진행방향에 대하여 라인스캔 카메라(226)의 전후방에 설치되는 한 쌍의 광원(228)과, 한 쌍의 광원(228) 하단에 설치된 광확산판(229)으로 구성된다.
센서부(222)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 강판(10)이 절단을 위해 롤에서 풀려 시스템 내로 진입되는 위치와, 라인스캔 카메라(226)와 절단부(300) 사이의 위치에 한 쌍의 제 1 센서부(222a,b)가 각각 설치되고, 라인스캔 카메라(226)의 측부에 한 쌍의 제 2 센서부(222c,d)가 각각 설치된다.
라인스캔 카메라(226)의 전방에 설치된 제 1 센서부(222a)는 강판(10)의 진입을 감지하면 라인스캔을 수행하도록 감지신호를 위치제어부(224)로 출력하고, 라인스캔 카메라(226)의 후방에 설치된 제 1 센서부(222b)는 강판(10)의 진출을 감지하면 수행중인 라인스캔을 종료하도록 감지신호를 위치제어부(224)로 출력한다.
라인스캔 카메라(226)의 측부 하측에 설치된 제 2 센서부(222c)는 라인스캔 카메라(226)가 라인스캔을 수행하기 위한 위치인지를 감지하고, 라인스캔 카메라(226)의 측부 상측에 설치된 제 2 센서부(222d)는 라인스캔 카메라(226)가 라인스캔을 종료하는 위치인지를 감지한다.
위치제어부(224)는 전방의 제 1 센서부(222a)가 강판(10)의 진입을 감지하면, 라인스캔 카메라(226)를 강판(10)의 표면 위에서 정확하게 표면 상태를 스캔할 수 있는 위치로 이동시키고, 후방의 제 1 센서부(222b)가 강판(10)의 진출을 감지하면, 라인스캔 카메라(226)를 원래 위치로 복귀시킨다.
여기서, 위치제어부(224)는 하측의 제 2 센서부(222c)에 의해 라인스캔 카메 라(226)의 스캔 위치를 제어하고, 상측의 제 2 센서부(222d)에 의해 원래 위치를 제어한다.
라인스캔 카메라(226)는 20~60㎒의 속도로 강판(10)의 표면을 스캔하며, 보다 바람직하게는 30~50㎒, 더욱 바람직하게는 약 40㎒의 속도로 초당 30,000회 이상의 라인 단위로 강판(10)의 표면을 스캔한다.
차폐판(227)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 라인스캔 카메라(226)로부터 한 쌍의 광원(228)의 하단까지 연장 설치되어 외부의 간섭을 차단한다.
한 쌍의 광원(228)은 라인스캔 카메라(226)의 스캔 부위에 광을 조사하며, 선명하고 밝은 영상을 획득하기 위하여 라인스캔 카메라(226)의 스캔속도보다 고주파의 광을 출력한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 광원(228)으로서 저휘도 저주파 광원을 채택할 경우에는 매 스캔에 따른 휘도의 편차가 커서 균일한 밝기의 영상을 얻기가 곤란하기 때문에 매 스캔 시점에서의 휘도 편차가 매우 작아 균일한 밝기의 영상을 제공할 수 있는 고휘도 고주파 광원을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 고휘도 LED일 수 있다.
이러한 한 쌍의 광원(228)은 광의 조사방향이 조절가능하게 설치되어 주위 환경에 적합하도록 광원의 위치를 가변시킬 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광의 조사방향이 강판(10) 표면에 대하여 수직(90도)한 위치를 기준으로 좌우로 30도(θ) 만큼, 즉, 60~120도 범위로 조절되도록 한 쌍의 광원(228)의 위치를 가변한다. 여기서, 상기 범위를 벗어난 경우에는 광원으로서의 효과가 크게 감소된다.
광확산판(229)은 한 쌍의 광원(228)에서 조사된 광을 균일하게 분산시키는데, 이는 강판(10) 표면에 도포된 오일 막에 의한 간섭과 강판(10)의 품종별 반사도에 의한 장애를 방지하는 역할을 한다.
이러한 광확산판(229)은 일면이 샌딩처리된 반투명 아크릴레이트 판일 수 있으며, 샌딩처리된 면이 한 쌍의 광원(228)으로 향하도록 설치된다. 또한, 광확산판(229)은 아크릴 판과 같은 반투명의 플라스틱 재질이 이용될 수도 있다.
영상처리부(230)는 라인스캔 카메라(226)로부터 획득된 영상을 소정 형식의 데이터로 변환하는 전처리를 수행한다. 예를 들면, 라인스캔 카메라(226)에서 획득된 영상이 아날로그 신호일 경우 이를 처리할 수 있도록 디지털 신호로 변환한다.
또한, 영상처리부(230)는 상기와 같은 전처리 후에, 영상처리를 통하여 강판(10)의 결함마크를 검출하는데, 예를 들면, 결함 마크 부위의 표시는 영상에서 주변의 정상적인 영역보다 색상의 차이(명도, 채도 등)를 가지므로 이들의 변화를 검출하는 것에 의해 강판(10) 표면상에서 결함마크의 정확한 위치를 검출한다.
절단부(300)는 결함마크 검출 장치(200)의 제어부(210)로부터 강판(10)의 결함부위 정보를 수신하여 그 제어에 따라 강판(10)의 결함마크가 존재하는 영역을 절단한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 강판표면의 결함마크 검출 장치(200)의 동작을 설명한다.
먼저 롤 상태의 강판(10)이 장착되면 식별자 인식부(100)가 강판(10)에 부착된 식별자를 인식하고, 이를 제어부(210)로 전송한다.
강판(10)이 풀리면서 시스템내로 진입되면, 라인스캔 카메라(226)의 전방에 설치된 제 1 센서부(222a)가 이를 감지하여 위치제어부(224)로 감지신호를 인가하고, 위치제어부(224)는 라인스캔 카메라(226)를 소정 위치로 하강시킨다. 이때 위치제어부(224)는 하측의 제 2 센서부(222c)에 의해 감지되는 위치까지 라인스캔 카메라(226)를 하강시킨다.
이와 동시에 라인스캔 카메라(226)는 연속적으로 라인 단위로 강판(10)의 표면을 촬영하는데, 이때, 고휘도의 고주파의 한 쌍의 광원(228)이 라인스캔 카메라(226)의 스캔 영역으로 광을 조사한다.
라인스캔 카메라(226)가 획득된 영상을 영상처리부(230)로 전송하면, 영상처리부(230)는 획득된 영상을 소정의 데이터 변환과정의 전처리를 수행한 후 영상처리에 의해 결함마크 부위를 검출한다. 이때, 제어부(210)는 영상처리부(230)에서 얻어진 분석결과를 저장장치(미도시)에 해당 식별자에 따라 저장한다.
이와 같은 결함마크 검출의 진행중 라인스캔 카메라(226)의 후방에 설치된 제 1 센서부(222b)가 더 이상 강판(10)을 감지하지 않으면, 이에 대응하는 감지신호를 위치제어부(224)로 인가하고, 위치제어부(224)는 라인스캔 카메라(226)를 원래의 위치로 복귀시키고 모든 시스템을 초기화한다. 이때, 위치제어부(224)는 상측의 제 2 센서부(222d)에 의해 감지되는 위치까지 라인스캔 카메라(226)를 상승시킨다.
이와 같은 동작에 의해 강판 표면에 도포된 오일 막에 의한 간섭과 강판의 품종별 반사도 차이에 의한 장애를 방지하여 선명한 영상을 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면의 결함마크 검출 장치에 의해 획득된 영상과 종래의 면적단위 스캔에 의해 획득된 영상이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의해 검출된 영상은 종래의 면적단위 스캔 카메라를 사용한 경우와 비교하여 결함마크 부위로 표시된 영역이 명확하게 표시됨을 확인할 수 있고, 정상적인 다른 영역에서는 어떠한 간섭도 없는 것으로 나타났다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 강판의 결함부위 절단 과정을 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 결함부위 절단 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 강판(10)이 풀림위치에 장착되면, 식별자 인식부(100)가 강판(10)에 부착된 고유식별자를 인식한다(단계 S801).
강판(10)의 풀림이 개시되어 전방의 제 1 센서부(222a)에 의해 강판(10)의 진입이 감지되어 감지신호를 위치제어부(224)로 출력하면, 위치제어부(224)는 진입되는 강판(10)에 대하여 촬영이 적합하도록 라인스캔 카메라(226)의 위치를 제어한다(단계 S802).
다음으로 시스템에 진입된 강판(10)의 표면에 대하여 균일한 광원을 조사하면서 라인 스캔을 수행한다(단계 S803). 이때, 강판(10) 표면에 도포된 오일 상태 또는 강판(10)의 반사도에 따라 광원의 조사 각도를 조절한다.
이와 같이 라인 스캔된 영상을 분석하여 영상처리에 의해 결함마크 부위를 검출한다(단계 S804).
제어부(210)가 검출된 결함마크 위치 정보를 절단부(300)로 전송하면, 강판(10)의 결함부위가 존재하는 영역을 정확하게 절단한다(단계 S805).
이와 같은 모든 과정이 종료되어 센서부(222)에서 강판(10)의 진입을 더 이상 감지하지 않게 되는 시점에서 라인스캔 카메라(226)를 원위치로 복귀하고 시스템은 초기화된다(단계 S806).
본 발명에 의하면 균일한 밝기를 지원하도록 광원을 조사하면서 라인 단위로 영상을 획득하므로 밝기 분포가 균일한 결함마크의 영상을 얻을 수 있으므로, 후속공정에서 강판의 결함부위만을 정확하게 절단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 결함부위 절단을 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1의 영상획득부의 상세 블록도.
도 3은 도 1 및 도 2의 설치상태를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4는 도 3의 영상획득부의 강판 진입방향에 대한 상세 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면의 결함마크 검출 장치의 광원의 조사범위를 설명하기 위한 도면.
도 6은 고휘도 고주파 광원과 저휘도 저주파 광원을 이용한 스캔의 차이를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면의 결함마크 검출 장치에 의해 획득된 영상과 종래의 면적단위 스캔에 의해 획득된 영상.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 결함부위 절단 과정을 나타낸 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 강판 표면의 결함마크 검출 장치 210 : 제어부
220 : 영상획득부 222 : 센서부
224 : 위치제어부 226 : 라인스캔 카메라
227 : 차폐판 228 : 광원
229 : 광확산판 230 : 영상처리부

Claims (7)

  1. 영상획득부와 영상처리부를 구비하여 강판 표면에 마크된 결합부위를 검출하는 장치에 있어서,
    상기 영상획득부가,
    상기 강판의 폭 방향을 따라 라인스캔하는 라인스캔 카메라와;
    상기 강판의 진행방향에 대하여 상기 라인스캔 카메라의 전후방에 광의 조사방향이 조절가능하게 설치되어 상기 라인스캔 카메라의 스캔 부위에 광을 조사하며 상기 라인스캔 카메라의 스캔속도보다 고주파수인 한 쌍의 광원과;
    상기 한 쌍의 광원 하단에 설치되어 상기 조사된 광을 균일하게 분산시키는 반투명의 광확산판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 강판 표면의 결함마크 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상획득부는 상기 한 쌍의 광원과 상기 라인스캔 카메라의 외부에 설치되며 상기 한 쌍의 광원 하단으로 연장 설치된 차폐판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면의 결함마크 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인스캔 카메라는 20~60㎒의 속도로 스캔하는 것을 특징으로 하는 강 판 표면의 결함마크 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 광원은 광의 조사방향이 상기 강판 표면에 대하여 60~120도 범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 강판 표면의 결함마크 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 광원은 고휘도 LED 인 것을 특징으로 하는 강판 표면의 결함마크 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산판은 일면이 샌딩처리된 아크릴레이트 판인 것을 특징으로 하는 강판 표면의 결함마크 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상획득부는 강판의 진입 및 진출을 감지하는 한 쌍의 제 1 센서부와,
    상기 라인스캔 카메라의 높이를 감지하는 한 쌍의 제 2 센서부와;
    상기 강판의 진입 및 진출 감지여부에 따라 상기 라인스캔 카메라 및 상기 광원의 위치를 제어하는 위치제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면의 결함마크 검출 장치.
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