KR100988066B1 - 래퍼롤의 개방 신호 보정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립 타입(strip type)의 철판을 감는 권취기(coiler)에 있어서의 래퍼롤(wrapper roll)의 개방(jumping) 신호를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 ON/OFF 형태의 레이저 센서와 동시에 철판의 운동을 감지 할 수 있는 고속 카메라 측정 시스템과 상기 카메라로부터의 개방 오차를 확인하여 이를 다시 피드백 제어하는 개방시점 보정 알고리즘 연산 기기를 구비함으로써, 권취기에서의 맨드렐을 이용하여 철판을 감을 때의 래퍼롤의 개방시의 그 시작 시점을 정확하게 측정 및 보정을 수행하여 권취기에서의 오동작 방지 및 제품의 품질을 우수하게 생산할 수 있는 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는 권취기에서의 래퍼롤 개방 시간 보정 장치 및 방법을 제공한다.

래퍼롤, 개방 신호, 점핑, 보정

Description

래퍼롤의 개방 신호 보정 장치 및 방법{adjustment apparatus and method on the jumping signal of wrapper roll}

도 1은 본 발명에서의 개방 신호 보정 장치 및 방법의 구성 블럭도,

도 2는 종래의 개방 신호 인식 장치 및 방법의 구성 블럭도,

도 3은 본 발명에서의 개방 신호 보정을 위한 비교연산부의 상세 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 철판(Strip)

2 : 상부 핀치롤(pinch roll) 3 : 하부 핀치롤

4 : 상부 보호가이드 5 : 하부 보호가이드

6a ~ 6c : 래퍼롤(wrapper roll)

7 : 레이저 투광기 8 : 레이저 수광기

9 : 컨트롤러(controller) 10 : 맨드렐(mandrel)

20 : 비교연산부

21 : 고속 카메라 측정 시스템 22: 데이터 관리기

23 : 비교기 24 : 출력부

본 발명은 스트립 타입(strip type)의 철판을 감는 권취기(coiler)에 있어서의 래퍼롤(wrapper roll)의 개방(jumping) 신호를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 권취기에 있어서의 래퍼롤의 개방 신호를 검출하는 장치 및 방법으로는, 도 2의 일본 스미도모(住友)금속에서 제시한 일본국 특허 평6-218430의 일부분과, 일본에서 제작되어 시판되고 있으며, 현재 포항제철소 1 열연공장 등에서 사용되는 MHI, IHI 권취기에서와 같이 투광기 및 수광기를 갖춘 레이저 ON/OFF 센서를 사용하였다.

도 2는 종래의 래퍼롤 개방 신호를 인식하는 방법을 보여주는 개념도로서, 투광기 레이저 센서(7)를 이용하고, 레이저 빔의 경로에 간섭이 되는 상부 보호 가이드(4)와 하부 보호 가이드(5)에 구멍을 뚫고, 상기 레이저 빔을 수광하는 수광기 레이저 센서(8)를 사용하여, 철판(1)이 화살표 방향으로 핀치롤(2, 3)을 통과한 후 레이저 빔을 간섭함으로써 개방 신호를 인식한다. 그리고, 상기 인식된 신호를 이용하여 맨드렐(10)에 철판이 감길 때 상기 맨드렐 주위의 래퍼롤(6a, 6b, 6c)이 순차적으로 개방되면서 권취가 진행된다.

그러나, 상기 개방 신호를 이용하여 래퍼롤을 개방할 때, 철판이 진행되는 속도를 이용하여 래퍼롤의 개방 시점을 예측하므로, 철판이 핀치롤에 의해 굽혀진 후의 실제 속도를 예측하기 매우 어렵고, 철판의 두께 별로 다양한 속도 패턴이 존재하므로 그에 대한 래퍼롤 개방 시점의 보정에 많은 문제점이 있다. 즉, 현재 사용되고 있는 시스템 컨트롤러(9)는 철판(1)의 경로에 따른 거리를 계산하여 개방 시점을 판단하기 때문에, 여러 조건의 철판에 있어서 래퍼롤이 빨리 개방되거나 늦게 개방되는 문제점을 가지고 있다.

또한, 개방 시점으로 인한 오차가 작아서, 초기 첫 번째의 개방에는 성공하더라도, 두 번째, 세 번째 등 계속되는 회전에 있어, 그 오차가 누적됨으로 인하여 결국 문제를 일으킨다. 상기 개방 시점에 문제를 일으킬 경우 발생되는 현상은 철판이 오기 전이나 뒤늦게 개방을 해버려서 철판 표면에 손상을 주어 불량한 제품을 생산하게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 권취기의 핀치롤에서 나오는 철판에 대한 실제 운동을 관찰하여 래퍼롤의 실제 개방 시점을 판단할 수 있는 장치를 구비하고, 이를 이용하여 제어에 활용할 수 있는 알고리즘을 구성하여, 래퍼롤에 있어서의 정확한 개방을 유도하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서, 본 발명의 장치는 철판을 감는 권취기 조업에서 사용되는 래퍼롤의 개방신호를 보정하는 장치에 있어서, 핀치롤(2, 3)과 래퍼롤(6a, 6b, 6c) 사이에 설치되어 철판(1)의 유무를 감지하여 비교연산부(20)에 신호를 전송하는 철판 인식장치(7, 8)와, 래퍼롤(6a, 6b, 6c)에 근접하여 설치되어 철판(1) 선단의 영상을 취득하여 비교연산부(20)에 신호를 전송하는 고속 카메라 측정 시스템(21)과, 상기 철판 인식장치(7, 8) 및 고속 카메라 측정 시스템(21)으로부터 신호를 받아서 상기 철판 인식장치(7, 8)의 신호에 근거한 개방시간 설정치인 레이저 계산값과 상기 고속 카메라 측정 시스템(21)의 신호에 근거한 실제 개방시간인 카메라 측정값의 차이를 확인하여

의 알고리즘에 의하여 이를 다시 피드백 제어하는 개방시점 보정 알고리즘 연산 기기인 비교연산부(20)와, 상기 비교연산부(20)에서의 신호에 근거하여 래퍼롤(6a, 6b, 6c)의 개방시간을 제어하는 컨트롤러(9)를 구비함을 특징으로 한다.

상기 철판 인식장치(7, 8)의 일례는 레이저 투광부와 수광부를 구비하는 레이저 센서(7, 8)이다.

한편, 본 발명의 방법은 상기와 같은 장치를 이용하여, 레이저 센서에 의하여 계산된 래퍼롤 개방시간(이하, 레이저 계산값)과, 고속카메라에 의하여 취득한 영상을 처리하여 취득한 래퍼롤 개방시간 실측값(이하, 카메라 측정값)을 입력받아 관리하고, 이 두 값을 비교하여

의 알고리즘에 의하여 래퍼롤 개방제어 신호를 출력하도록 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 카메라의 영상으로부터 래퍼롤의 개방시점을 취득하는 것은 통상의 기술에 해당하는 것으로서, 예컨대 래퍼롤 개방에 관한 동기신호 후에 카메라에서 주기 1ms마다 프레임을 취득하여 두고, 이 프레임 중에서 철판 선단에 해당하는 형상의 변화를 의미하는 프레임을 선택하면 그 프레임이 동기신호로부터 어느정도 시간이 걸린 후의 프레임인지를 알 수 있다는 점을 이용할 수도 있다. 그리고, 상기 형상의 변화를 의미하는 프레임을 선택하는 방법에 있어서도, 미리 설정된 일정치 이상의 그레이레벨의 변화를 감지한다거나, 또는 미리 저장된 형상과 동일성을 가진다고 인정되는 형상의 취득을 감지한다거나 하는 방법을 사용할 수도 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서의 래퍼롤 개방 신호 보정 장치 및 방법의 블럭 개념도로서, 맨드렐(10)에 대하여 철판(1)이 핀치롤(2, 3)의 사이로 들어올 때에 레이저 센서(7, 8)로써 상기 철판의 유무를 인식하고, 상기 신호를 비교연산부(20)에 입력한다. 상기 비교연산부(20)에서는 종래와 같이 상기 레이저 신호로부터 철판의 속도를 고려하여 다음 식과 같이 래퍼롤의 개방 시간을 계산한다.

상기 계산된 시간을 이용하여 컨트롤러(9)에 의해 래퍼롤(6a, 6b, 6c)은 개방을 시작한다.

상기의 동작에 있어 레이저로 철판을 인식함과 동시에 고속 카메라 측정 시스템(21)은 맨드렐(10)과 래퍼롤(6a) 사이를 측정하기 시작하며, 그 영상을 시스템 내부에 저장하고, 실제 스트립이 도달하는 시간을 계산하여 비교연산부(20)에 전송한다.

그러면 비교연산부(20)에서는 계산된 개방 시간과 실제 고속 카메라로부터 측정된 시간을 비교하여 수정된 출력 값을 컨트롤러(9)에 제공하게 되고, 컨트롤러(9)는 이를 바탕으로 정확한 래퍼롤 개방을 수행할 수 있게 된다.

도 3은 비교연산부(20)에서의 상세한 구성 및 작용을 설명한 개념도로써, 레이저 센서의 계산된 시간과 고속 카메라의 실제 측정 시간을 저장할 수 있는 데이터 관리기(22)를 두어, 그 각각의 값을 비교기(23)에 전달하게 된다. 비교기(23)에서는 다음과 같은 논리에 따라서 출력부(24)의 신호 생성을 결정하고, 이를 컨트롤러(9)에 전송한다.

다만, 실제로 상기 연산식을 적용함에 있어서는 상기 비교 연산에 있어서는 어느정도의 허용오차, 즉 톨러런스를 부여함이 바람직하다.

여기서, 고속 카메라의 영상으로부터 래퍼롤의 개방을 실측하고, 그 시점을 취득하는 것은 통상의 기술에 해당하는 것이므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 예컨대 래퍼롤 개방에 관한 동기신호 후에, 카메라에서 일정 주기, 예컨대 주기 1ms마다 프레임을 취득하여 두고, 이 프레임 중에서 철판 선단을 감지, 즉 철판 선단에 해당하는 형상의 변화를 의미하는 프레임을 선택하면 그 프레임이 동기신호로 부터 어느정도 시간이 걸린 후의 프레임인지를 알 수 있다는 점을 이용할 수도 있다. 또는 매주기마다 영상 프레임 취득과 철판 선단 형상 감지 여부를 판단하는 과정을 반복하면서 시간을 알 수도 있다.

그리고, 여기서, 상기 선단의 감지 또는 형상의 변화를 의미하는 프레임을 선택하는 방법도 통상의 기술을 이용할 수 있다. 예컨대, 미리 설정된 일정치 이상의 그레이레벨의 변화를 감지한다거나, 또는 미리 저장된 형상과 동일성을 가진다고 인정되는 형상의 취득을 감지한다거나 하는 방법을 사용할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 종래의 ON/OFF 형태의 레이저 센서에 철판의 운동을 감지 할 수 있는 고속 카메라 측정 시스템을 더욱 설치하고, 상기 카메라로부터의 개방 오차를 확인하여 이를 다시 피드백 제어하는 개방시점 보정 알고리즘 연산 기기를 구비함으로써, 권취기에서의 맨드렐을 이용하여 철판을 감을 때의 래퍼롤의 개방시의 그 시작 시점을 정확하게 측정 및 보정을 수행함으로써, 권취기에서의 오동작 방지 및 제품의 품질을 우수하게 생산할 수 있는 데 그 효과가 있다.

Claims (2)

1. 철판을 감는 권취기 조업에서 사용되는 래퍼롤의 개방신호를 보정하는 장치에 있어서,

   핀치롤(2, 3)과 래퍼롤(6a, 6b, 6c) 사이에 설치되어 철판(1)의 유무를 감지하여 비교연산부(20)에 신호를 전송하는 철판 인식장치(7, 8)와,

   래퍼롤(6a, 6b, 6c)에 근접하여 설치되어 철판(1) 선단의 영상을 취득하여 비교연산부(20)에 신호를 전송하는 고속 카메라 측정 시스템(21)과,

   상기 철판 인식장치(7, 8) 및 고속 카메라 측정 시스템(21)으로부터 신호를 받아서 상기 철판 인식장치(7, 8)의 신호에 근거한 개방시간 설정치인 레이저 계산값과 상기 고속 카메라 측정 시스템(21)의 신호에 근거한 실제 개방시간인 카메라 측정값의 차이를 확인하여

   

   의 알고리즘에 의하여 이를 다시 피드백 제어하는 개방시점 보정 알고리즘 연산 기기인 비교연산부(20)와,

   상기 비교연산부(20)에서의 신호에 근거하여 래퍼롤(6a, 6b, 6c)의 개방시간을 제어하는 컨트롤러(9)를 구비함을 특징으로 하는 래퍼롤의 개방 신호 보정 장치.
2. 철판을 감는 권취기 조업에서 사용되는 래퍼롤의 개방신호를 보정하는 방법에 있어서,

   레이저 센서에 의하여 계산된 래퍼롤 개방시간(이하, 레이저 계산값)과, 고속카메라에 의하여 취득한 영상을 처리하여 취득한 래퍼롤 개방시간 실측값(이하, 카메라 측정값)을 입력받아 관리하고, 이 두 값을 비교하여

   

   의 알고리즘에 의하여 래퍼롤 개방제어 신호를 출력하도록 구성됨을 특징으로 하는 래퍼롤의 개방 신호 보정 방법.

Images