KR100966544B1 - 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소에서 생산하는 코일 제품 표면에 발생하는 표면결함을 검출하기 위한 장치로서 특히 코일의 진행 방향으로 생성되는 선형 요철성 결함을 잘 검출하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 코일 표면의 결함을 검출하는 장치에 있어서, 적외선 LED(Light Emitting Device) 조명(1)을 코일의 폭 방향으로 균일하게 조사하며, 상기 조사된 조명의 난반사 위치에 배치된 CCD 카메라(2)를 사용하여 코일 표면 영상을 획득하고, 신호처리장치(3)에서 획득된 영상을 분석하여 코일의 표면에 있는 표면 결함을 검출하는 장치가 제공된다.

LED 조명, 코일, 선형 요철성, CCD 카메라

Description

코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치{Apparatus for detecting line typed scratch defects}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치의 개념도이고,

도 2는 도 1에 도시된 개념도로부터 실제 코일 전폭을 검사하기 위해 구현된 실시예이고,

도 3은 본 발명에 따른 적외선 LED 조명의 구현 예이고,

도 4는 균일한 표면 영상을 얻기 위한 LED 조명의 세기 제어 실시예.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

1: 적외선 LED 조명 2: CCD 카메라

3: 신호처리장치 10: LED 소자

20: 홀수 LED 배열 30: 짝수 LED 배열

본 발명은 제철소 코일 제품의 표면 결함 검사 장치에 관한 것으로, 특히, 냉연 공정에서 온 라인(on line)으로 생산되는 코일 제품에서 발생하는 선형 형태의 요철성 결함을 검출하기 위한 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치에 관한 것이다.

종래에 수행하였던 코일 제품의 표면 검사 방법 중 가장 간단한 방법은 온라인 작업 중에 조업자가 코일 표면을 관찰하는 방법이 있다. 그러나 상기와 같은 종래의 방법은 코일이 고속으로 주행할 시에는 조업자가 코일 표면을 정확히 관찰할 수 없고, 코일 표면의 상, 하면을 동시에 검사할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 종래에는 육안으로 코일 제품의 표면 검사를 하였던 문제점을 해결하기 위해 온라인 중에 코일 제품을 검사하는 자동화된 장치를 개발하였다. 상기 온라인 중에 코일 제품을 검사하는 종래의 장치는 레이저, 할로겐 램프, 적외선 LED 등의 조명 장치와 PMT(Photo Multiply Tube), CCD(Charge Coupled Device) 등과 같은 검출 센서를 이용한 광학 장치가 있다.

그리고, 상기 종래의 자동화된 광학 장치를 이용한 방법 중 레이저와 PMT를 사용한 방법을 사용하면, 요철성 결함은 잘 검출할 수 있으나 표면 거칠기가 없는 결함은 검출할 수 없고, 또한 표면 영상을 조업자가 직접 확인할 수 없는 단점이 있다.

또한, CCD 카메라를 이용한 종래의 방법은 표면 결함에 대한 영상을 조업자가 확인할 수 있기 때문에 현재 대부분의 표면 결함 장치에서 사용하는 방법이다. 이들 중 특허출원 제1998-58742호는 코일 표면 결함의 색상차에 의해서 표면 결함 을 검출하는 장치를 명시하고 있으며, 특허 출원 제1999-42769호에는 적외선 LED 조명을 사용하여 요철성 결함을 검출하는 방법이 명시되어 있다.

상기 방법 중 적외선 LED 조명과 CCD 카메라를 이용한 요철성 결함 검출 장치(특허출원 제1999-42769호)는 적외선 LED 조명과 CCD 카메라를 코일 진행 방향에 설치하여 평행광을 발생하고 코일 표면에 존재하는 요철성 결함에 난반사된 신호를 CCD 카메라 센서에서 인식하여 요철성 결함을 검출한다.

그런데, 상기 LED 조명과 CCD 카메라를 이용하는 방법은 코일의 폭 방향으로 발생한 요철성 결함의 경우는 LED 조명의 조사광과 직각으로 형성되어 있으므로 조명의 난반사로 인해 잘 검출 할 수 있지만, 코일의 진행 방향으로 발생한 선형 요철성 결함 또는 미세한 요철성 결함의 경우는 검출하지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 대부분의 요철성 결함이 코일 압연에 의해서 선형 즉 코일의 진행 방향으로 발생하는 점에 착안하여 종래의 장치 및 방법으로 검출할 수 없는 코일의 진행 방향으로 발생한 미세한 선형 요철성 결함 및 거칠기가 없는 선형 요철성 결함을 검출할 수 있는 표면 결함 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 진행중인 스트립형 코일의 표면 요철성 결함 검출 장치에 있어서, 상기 코일을 벗어난 상기 코일 진행방향의 측면에 설치되어 비스듬한 각도로 상기 코일의 표면을 조사하는 다수의 적외선 LED 조명; 상기 LED 조명의 수만큼 구비되며, 상기 코일에 의해 난반사된 상기 LED 조명의 조사광을 입사받을 수 있도록 상기 코일 표면의 직각방향으로 상기 코일 표면의 상측에 위치하는 다수의 CCD 카메라; 및 상기 CCD 카메라에서 출력하는 상기 조사광에 대한 전기적인 신호를 입력받아 영상 신호로 만드는 신호처리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치를 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치의 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치는 적외선 LED 조명(1), CCD(Charge Coupled Device) 카메라(2)와, 신호처리장치(3)를 포함한다.

본 발명은 코일의 진행방향(d1)으로 발생한 선형 요철성 결함을 가시적으로 가장 잘 나타내게 하기 위하여, 적외선 LED 조명(1)을 코일의 측면에 설치하여, 적외선 LED 조명(1)에서 조사한 광이 코일 진향 방향, 즉, 코일의 진행방향(d1)에 비스듬하게 조사되게 한다. 여기서, 적외선 LED 조명(1)은 LED 소자의 특성 즉, 조사하는 광의 직진성으로 인하여 평행한 조명을 형성하게 된다. 이때, 적외선 LED 조명(1)은 코일 전면에 균일하게 광이 조사되게 하는 것이 양호하다.

여기서, 적외선 LED 조명(1)에서 조사된 평행광은 코일 표면에 요철성 결함이 없으면 코일로 입사되는 각도와 같은 각도로의 반사 즉, 정반사된다. 그러나, 적외선 LED 조명(1)에서 조사된 평행광은 코일 표면에 요철성 결함이 있으면 요철 이 있는 부위에서 난반사를 일으킨다.

특히, 코일의 진행방향(d1)으로 발생한 선형 요철성 결함일 경우에는 코일 표면과 결함의 모든 경계 부분에서 난반사가 일어나서 코일 표면에 대해 직각방향으로 조사광이 반사된다. 이러한 난반사된 광을 인식하기 위하여 조명의 난반사 위치를 최대한 수용할 수 있는 위치에 CCD 카메라(2)를 배치함으로서 코일의 진행 방향으로 발생한 선형 요철성 결함 검출을 용이하게 한다.

신호처리장치(3)는 CCD 카메라(2)에 전기적으로 연결되어 있거나, 무선으로 연결되어 있으며, CCD 카메라(2)에 의해 획득한 코일의 표면 영상 신호를 입력받아 분석 및 신호처리하여 표면 결함을 추출한다.

이하, 도 2를 참조로 하여 도 1에 도시된 본 발명의 개념을 보다 구체적으로 구현한 본 발명의 실시예에 따른 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치의 구성도이다. 도 1을 참조로 한 본 발명의 개념에 따르면 하나의 적외선 LED 조명은 코일의 일정 부위만을 조사한다. 그러므로, 코일 전면에 대한 요철성 결함을 검출하기 위해서는 코일의 폭 전체에 적외선이 조사되어야 한다.

이에, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 하나 이상(여기서는 4개로 한정하여 설명한다)의 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)을 수직 방향으로 나란하게 설치한다. 이때, 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)은 코일에 벗어나 설치되 는 데, 코일의 일측면에 설치되거나 도 2에 도시된 바와 같이 코일의 양측면에 분산되어 설치될 수 있다.

CCD 카메라(21, 22, 23, 24)는 각 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)에 대응하도록 각 적외선 LED 조명의 수만큼 설치되며, 코일 표면에 수직인 상측에 설치한다. 이때, 각 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)은 수평 방향으로 나란하게 설치되는 것이 양호하다.

따라서, 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)은 코일의 전폭을 조사하게 되며, 각각의 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)은 각각이 담당하는 조사 영역을 가지게 된다. 그리고, 상기 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)의 배치에 부응하여, CCD 카메라(21, 22, 23, 24)는 각 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)이 담당하는 조사 영역에 1:1로 대응되게 배치된다.

도 2를 일예로 들면, 적외선 LED 조명(12)과 CCD 카메라(21)는 코일 폭의 좌측(도면을 기준으로)의 1/2 영역을 담당하고, 적외선 LED 조명(11)과 CCD 카메라(22)는 코일 폭의 좌측의 나머지 1/2 영역을 담당하며, 적외선 LED 조명(14)과 CCD 카메라(24)는 코일 폭의 우측(도면을 기준으로)의 1/2 영역을 담당하고, 적외선 LED 조명(13)과 CCD 카메라(23)는 코일 폭의 우측의 나머지 1/2 영역을 담당한다.

이런 방법을 통해서 조명이 코일의 폭 안으로 배치되는 문제점을 해결함과 동시에 카메라와 조명과의 간섭 문제를 해결한다. 또한 각 CCD 카메라가 코일의 진행 방향으로 같은 위치를 동시에 검사할 수 있다.

도 3은 본 발명에서 사용하는 적외선 LED 조명을 구현 방법을 나타내는 실시예도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14) 각각은 다수의 LED 소자(10)가 배열되어 있다. 상기 LED 소자 배열에서 홀수번째 LED 배열들(20)과 짝수번째 LED 배열들(30) 각각은 서로 동일한 위치에 배열되는데, 홀수번째 LED 배열들(20)과 짝수번째 배열들(30)의 위치는 서로 어긋나 있다. 이와 같이, 홀수번째 LED 배열들(20)과 짝수번째 LED 배열들(30)을 서로 어긋나게 배열하게 되면 보다 밀도 있는 조명을 제공할 수 있게 된다.

도 4는 적외선 LED 조명의 빛의 세기를 조절하는 실시예도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, LED 조명은 입사각이 45도를 이루는데, 각 LED 배열과 코일의 표면과는 거리 차이가 나기 때문에 균일한 조명을 코일 표면에 조사하기 위해서는 각 LED 배열의 조명 세기를 조절할 수 있어야 한다.

따라서, 본 발명은 도 4에 도시된 각 LED 조명의 LED 중에서 가장 위에 있는 LED 배열의 조명 세기를 가장 크게 하고, 아래로 갈수록 조명의 세기를 약하게 유지하여, CCD 카메라에서 볼 때 균일한 표면 영상을 얻을 수 있게 한다.

상기 CCD 카메라(21, 22, 23, 24)는 CCD 촬상소자가 내부에 형성되어 있어서, 코일에 난반사되어 입사하는 적외선 LED 조명(11, 12, 13, 14)의 조사광을 입사받으며, 입사되는 조사광을 전기적 신호로 변환시켜 신호처리장치(3)에 제공한다.

그러면, 신호처리장치(3)는 CCD 카메라(21, 22, 23, 24)로부터 입사되는 조사광에 대한 전기적 신호를 디지털 신호로 변환시키고, 디지털 영상 신호처리하여 코일 표면에 대한 영상 신호를 만든다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 제철소의 코일 제품의 표면 결함을 검출함에 있어서, 코일의 진행 방향으로 생성된 선형 요철성 결함 검출을 극대화하여, 고속 주행 중인 코일의 표면을 조업자가 직접 검사하지 않고서도 자동으로 검출할 수 있게 함으로써, 조업자의 작업 부하를 감소시키고 제품의 표면 결함 관리를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 진행중인 스트립형 코일의 표면 요철성 결함 검출 장치에 있어서,

   상기 코일을 벗어난 상기 코일 진행방향의 측면에 설치되어 비스듬한 각도로 상기 코일의 표면을 조사하는 다수의 적외선 LED 조명;

   상기 LED 조명의 수만큼 구비되며, 상기 코일에 의해 난반사된 상기 LED 조명의 조사광을 입사받을 수 있도록 상기 코일 표면의 직각방향으로 상기 코일 표면의 상측에 위치하는 다수의 CCD 카메라; 및

   상기 CCD 카메라에서 출력하는 상기 조사광에 대한 전기적인 신호를 입력받아 영상 신호로 만드는 신호처리장치를 포함하며,

   상기 다수의 적외선 LED 조명은 상기 코일 진행방향의 양측면에 분산되어 설치되며, 상기 코일 표면에 대해 수직방향으로 나란하게 설치되고,

   상기 다수의 CCD 카메라는 상기 코일 방향에 대해 수평으로 나란하게 설치되는 것을 특징으로 하는 코일 표면의 선형 요철성 결함 검출 장치.

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