KR101060831B1 - 연연속 열간 압연 공정에서의 접합 형상 검출 및 판정 장치및 방법 - Google Patents

연연속 열간 압연 공정에서의 접합 형상 검출 및 판정 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연연속 열간 압연 공정에서 전단변형 접합 방식으로 접합된 압연재의 접합부 형상을 검출하고 접합 상태를 판정하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따른 접합 형상 검출 및 판정 장치는 연연속 열연 공정에서 접합기 후단의 크롭 제거기와 사상 압연기 사이에서의 접합부 형상을 검출 및 판정하는 장치이며, 강판 소재 측면의 2차원 영상을 촬영하고 촬영된 영상을 수집하는 영상 취득 및 수집부; 상기 영상 취득 및 수집부에 의해 수집된 2차원 영상으로부터 최소 및 최대 임계값을 구하여 영상의 이진화를 수행하는 영상 전처리부; 상기 영상 전처리부에 의해 이진화된 영상으로부터 계산되는 소재 두께를 통해 크롭 존재 여부를 판정하는 크롭 판정부; 및 상기 이진화된 영상으로부터 접합부 형상을 검출하여 접합 상태를 판정하는 접합 판정부;를 포함한다.
연연속 열간 압연, 전단변형 접합

Description

연연속 열간 압연 공정에서의 접합 형상 검출 및 판정 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting and determining jointed shape in endless hot rolling process}
본 발명은 접합부 형상의 검출 및 판정 장치와 방법에 관한 것으로, 특히 연연속 열간 압연 공정에서 전단변형 접합 방식으로 접합된 압연재의 접합부를 검출하고 접합 형상을 판정하여 크롭 제거 여부 및 접합 상태를 판정함으로써 연연속 열간 압연의 안정적인 조업을 가능하게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
연연속 열간 압연 설비는 열연 제품의 소재인 슬래브를 1차 압연해 두께 25~35mm의 바(bar) 상태로 만든 뒤 선/후행 바를 접합해 연속으로 압연하게 된다. 연연속 열간 압연을 위해 최근에 개발된 전단변형 접합기는 2개의 바 끝부분을 조금 겹쳐 비스듬히 자르고 잘린 면 사이에 작용하는 힘을 이용해 접합하는 방식이다. 이 방식은 다른 용융접합 방식에 비해 짧은 접합시간, 설비의 유지 및 보수가 용이하고, 설치가 간단하며 적용 가능한 강종이 많다는 장점이 있다.
도 1은 전단변형 접합기를 갖는 종래의 연연속 열간 압연 설비의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 조압연기(1)를 통해 압연된 열간 압연재 강판(10)이 접합기(2)로 들어가서 전단 변형 접합 방식으로 선후행재가 서로 접합되고, 이후 상부 크롭 제거기(4)와 하부 크롭 제거기(3)를 이용하여 후행재와 선행재 간의 접합부 근방에 발생한 크롭을 제거한다. 크롭 제거기를 통과한 후 사상 압연기(5)에 의해 마무리 압연된다.
전단 변형 접합 방식은 접합부의 상부(후행재 선단부)와 하부(선행재 후단부)에 접합 크롭(Crop)이 발생한다. 즉, 후행재 선단부(상부 크롭)와 선행재 후단부(하부 크롭)에 접합 크롭이 발생하는데, 이러한 크롭들이 사상압연기(5)에 들어가면 설비 문제를 초래하므로 사상압연 전에 크롭 제거기(3, 4) 등을 이용하여 제거되어야 한다. 연연속 열간 압연의 안정적 조업을 위해서는 접합부 상하부 크롭 제거 여부와 접합 상태에 따른 후속의 압연 가능 여부를 자동으로 판정하는 시스템이 필요하다.
도 2는 전단변형 접합기를 사용하여 접합된 선후행재(10)의 크롭 제거기(3, 4) 통과후 접합부 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 접합 상태는 정상 접합 상태(도 2(a)), 상부 크롭(10a) 또는 하부 크롭(10b)이 미제거된 상태(도 2(b), (c)), 접합 실패(접합 불량)(도 2(c)) 및 접합 두께가 너무 얇은 상태(도 2(d)) 등이 있다. 미제거된 크롭, 접합 실패 또는 과도하게 얇은 접합 두께는 후속의 사상압연 등 열간 압연 공정에서 문제를 발생시키기 때문에 이를 정확히 검출 및 판정하여 필요한 대응조치를 취할 수 있어야 한다.
연연속 압연재의 접합점을 검출하는 종래의 기술로는, 접합부의 단차를 이용하여 이동하는 바의 두께 편차를 검출하는 두께 검출기를 활용하여 접합점을 검출하고 트래킹하는 방법(공개번호 10-2006-0075275), 그리고 압연재의 동적하중변동 또는 두께 방향 변위에 의해 선행재와 후행재의 접합부를 검출하는 접합부 검출 방법(등록번호 제0543258호), 등이 알려져 있다.
그러나, 접합기와 사상압연기의 사이의 두께 검출기를 활용하여 두께 단차를 검출하는 방법은 접합점의 위치를 검출할 수 있으나, 단순히 두께 단차를 이용하는 것은 열간 소재에 존재하는 스케일, 냉각수, 등의 영향을 받아서 접합부 형상을 판정하여 사상압연 가능 여부를 판정하기에는 어렵다. 또한, 롤의 하중 변동이나 두께 방향 변위를 이용하는 것은 접합점의 위치를 검출할 수 있으나, 접합부의 형상을 판정하기에는 적합하지 않다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 접합부의 측면 이차원 영상을 이용하여 접합부 형상을 검출함으로써, 접합부 검출뿐만 아니라 접합 형상을 검출하여 크롭 제거 여부 및 접합부의 사상압연 가능 여부를 판단할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 접합 형상 검출 및 판정 장치는, 연연속 열연 공정에서 접합기 후단의 크롭 제거기와 사상 압연기 사이에서의 접합부 형상을 검출 및 판정하는 장치이며, 강판 소재 측면의 2차원 영상을 촬영하고 촬영된 영상을 수집하는 영상 취득 및 수집부; 상기 영상 취득 및 수집부에 의해 수집된 2차원 영상으로부터 최소 및 최대 임계값을 구하여 영상의 이진화를 수행하는 영상 전처리부; 상기 영상 전처리부에 의해 이진화된 영상으로부터 계산되는 소재 두께를 통해 크롭 존재 여부를 판정하는 크롭 판정부; 및 상기 이진화된 영상으로부터 접합부 형상을 검출하여 접합 상태를 판정하는 접합 판정부;를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 영상 전처리부는, 상기 수집된 2차원 영상에 있어서 프로세싱 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최소 임계값으로 정하고, 수평 방향인 x축 그레이 레벨의 합을 계산한 소재 두께 방향의 y축 프로파일에서 소재 중앙 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최대 임계값으로 정할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 크롭 판정부는, 상기 이진화된 영상에서 바 두께 대비 두께가 1.5 배 이상인 부위의 위치가 연속하여 기설정된 개수의 픽셀이상이면 크롭이 존재한다고 판정할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 접합 판정부는, 하부 및 상부 접합부의 패턴에 따른 하부 및 상부 접합부의 기울기에 의해 접합부를 검출할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 접합 판정부는, 하부 접합부의 기울기가 115±20°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾고, 상부 접합부의 기울기가 90±20°, -130±20°, -90±20°인 부분을 찾아 상부 및 하부 접합부에서 해당 기울기 범위를 모두 만족하는 부분을 접합부로 검출할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 접합 판정부는, 상기 이진화된 영상으로부터 하부 접합부의 기울기 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 1차 검출하고, 상기 1차 검출에서 접합부가 미검출된 영상에 대하여 하부 접합부의 최고 깊이 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 2차 검출할 수 있다.
상기 접합 판정부는 접합부를 1차 검출함에 있어서, 하부 접합부의 기울기가 120±10°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾아 접합부 후보로 인식하고, 상부에 대해서는 하부 접합부의 기울기가 꺽이는 2 지점의 중앙의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 접합부 후보 중에서 상기 표준편차가 기설정값 이하인 부분을 접합부로 검출할 수 있다.
또한, 상기 접합 판정부는 상기 2차 검출함에 있어서, 하부 접합부의 클램프 자국으로 가장 깊은 하부 위치를 찾고, 상기 가장 깊은 하부 위치의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 표준편차가 3.0 이하이면 접합부로 검출할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 접합 판정부는 접합부 형상을 검출하여 스트로크(stroke)율을 계산하고, 상기 스트로크율이 기설정범위 내에 있는지를 판단할 수 있다. 상기 접합 판정부는, 크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 상기 기 설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 접합부 압연 불가로 판정할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 접합 형상 검출 및 판정 장치는 상기 접합 판정부로부터 접합부 형상 및 스토로크율 데이터를 수신하여 이를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다. 상기 출력부는, 크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 기 설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 운전자에게 접합부 형상 정보 및 스트로크율 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 접합 형상 검출 및 판정 방법은, 연연속 열연 공정에서 접합기 후단의 크롭 제거기와 사상 압연기 사이에서의 접합부 형상을 검출 및 판정하는 방법이며, 강판 소재 측면의 2차원 영상을 촬영하고 촬영된 영상을 수집하는 영상 취득 및 수집 단계; 상기 수집된 2차원 영상으로부터 최소 및 최대 임계값을 구하여 영상의 이진화를 수행하는 영상 전처리 단계; 상기 영상 전처리 단계에 의해 이진화된 영상으로부터 계산되는 소재 두께를 통해 크롭 존재 여부를 판정하는 크롭 판정 단계; 및 상기 이진화된 영상으로부터 접합부 형상을 검출하여 접합 상태를 판정하는 접합 판정 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 영상 전처리 단계에서, 상기 수집된 2차원 영상에 있어서 프로세싱 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최소 임계값으로 정하고, 수평 방향인 x축 그레이 레벨의 합을 계산한 소재 두께 방향의 y축 프로파일에서 소재 중앙 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최대 임계값으로 정할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 크롭 판정 단계에서, 상기 이진화된 영상에서 바 두께 대비 두께가 1.5 배 이상인 부위의 위치가 연속하여 기설정된 개수의 픽셀이상이면 크롭이 존재한다고 판정할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 접합 판정 단계에서, 하부 및 상부 접합부의 패턴에 따른 하부 및 상부 접합부의 기울기에 의해 접합부를 검출할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 접합 판정 단계는, 하부 접합부의 기울기가 115±20°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾고, 상부 접합부의 기울기가 90±20°, -130±20°, -90±20°인 부분을 찾아 상부 및 하부 접합부에서 해당 기울기 범위를 모두 만족하는 부분을 접합부로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 접합 판정 단계는, 상기 이진화된 영상으로부터 하부 접합부의 기울기 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 1차 검출하는 단계; 및 상기 1차 검출에서 접합부가 미검출된 경우, 접합부가 미검출된 영상에 대하여 하부 접합부의 최고 깊이 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 2차 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 접합부를 1차 검출하는 단계는, 하부 접합부의 기울기가 120±10°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾아 접합부 후보로 인식하고, 상부에 대해서는 하부 접합부의 기울기가 꺽이는 2 지점의 중앙의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 접합부 후보 중에서 상기 표준편차가 기설정값 이하인 부분을 접합부로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접합부를 2차 검출하는 단계는, 하부 접합부의 클램프 자국으로 가장 깊은 하부 위치를 찾고, 상기 가장 깊은 하부 위치의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 표준편차가 기설정값 이하이면 접합부로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 접합 판정 단계에서, 접합부 형상을 검출하여 스트로크율을 계산하고, 상기 스트로크율이 기설정범위 내에 있는지를 판단할 수 있다. 상기 접합 판정 단계는, 크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 상기 기 설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 접합부 압연 불가로 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 접합 형상 검출 및 판정 방법은, 크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 기 설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 운전자에게 접합부 형상 정보 및 스트로크율 정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 연연속 열간 압연 공정에 있어서, 외란의 영향을 받지 않으면서 접합부 상태를 판단하여 접합부의 압연 가능 여부(접합부의 사상압연으로의 취입 여부)를 판정할 수 있다. 크롭이 존재하거나 접합부가 비정상적인 형상일 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 함으로써, 설비사고를 방지할 수 있다. 또한, 소재 측면의 이차원 영상을 촬영함으로써, 소재의 진동에 영향이 없어 검출한 형상 판정 정보와 함께 이차원 접합부 영상을 조업자에게 제공하여 조업 안정화를 높일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 접합 형상 검출 및 판정 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 이 장치는 연연속 열간 압연 공정(도 1 참조)에 있어서 접합기(2) 후단의 크롭 제거기(3, 4)와 사상 압연기(5) 사이에서의 접합부 형상을 검출하고 검출된 접합부 형상으로부터 접합 상태와 접합부 압연 여부를 판정한다.
도 3을 참조하면, 접합 형상 검출 및 판정 장치는, 소재 측면의 영상을 촬영, 수집하는 영상 취득 및 수집부(50), 수집된 영상의 이진화를 위한 영상 전처리부(53), 이진화 영상으로부터 크롭의 존부를 판정하는 크롭 판정부(54), 이진화 영상으로부터 접합부 형상을 검출하고 접합 상태를 판정하는 접합 판정부(55), 및 접합 판정부의 판정 결과를 출력하는 출력부(56)를 포함한다.
연연속 열간 압연 공정에 있어서 접합부의 상하부 크롭의 제거 여부 및 정상적으로 접합되었는지 여부를 판정하기 위해서, 영상 취득 및 수집부(50)는 강판 소재(10) 측면의 2차원 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 수집한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 영상 취득 및 수집부(50)는, CCD 카메라(51) 등의 촬영 수단과 프레임 그래버(frame grabber) 등의 영상 수집부(52)를 포함할 수 있다.
영상 전처리부(53)는 영상 수집부(52)에 의해 수집된 측면 영상으로부터 노이즈 제거 및 영상의 밝기에 따른 영상 이진화를 수행한다. 영상 이진화를 위해, 영상 전처리부(53)는 상기 수집된 2차원 영상으로부터 픽셀 그레이 레벨(gray level)의 최대 및 최소 임계값을 구한다. 영상 이진화에 의해, 최소 임계값 이하와 최대 임계값 이상의 그레이 레벨을 갖는 픽셀은 어둡게 표시하고, 최소 임계값과 최대 임계값 사이의 픽셀은 밝게 한다.
도 5는 정상 접합부의 측면 형상을 보여주는 사진으로서, 도 5(a)는 영상 취득 및 수집부(50)에서 촬영된 정상 접합부의 영상을 나타내고 도 5(b)는 도 5(a)의 영상을 이진화하여 얻은 이진화 영상을 나타낸다. 접합시에 선후행재 고정을 위해 클램프 자국이 남는데, 열간 바(bar)에 남은 클램프 자국은 소재 측면보다 밝으며, 접합 설비의 동작 조건에 따라 클램프의 밝은 자국이 측면 영상에 보여진다. 따라서, 이러한 클래프 자국을 제거하기 위해 최대 임계값을 적용하여 클래프의 밝은 자국을 제거한다. 최소 임계값은 소재와 배경 부분을 구별하여 소재의 측면 형상을 얻기 위해 필요하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 영상 전처리부(53)는, 영상 취득 및 수집부(50)에 의해 수집된 영상에서 프로세싱 영역의 픽셀 그레이 레벨의 평균값을 최소 임계값으로 정하고, 소재 중앙 영역의 픽셀 그레이 레벨의 평균값을 최대 임계값으로 정한다. 프로세싱 영역은 소재 두께의 2배 영역이며, 소재 중앙 영역은 수평 방향(x축 방향)의 그레이 레벨의 합을 계산한 y축(두께 방향) 프로파일에서 최대 구간중에서 접합부 두께에 해당하는 영역이다. 상기한 y축 프로파일(Profile(y)) 계산식은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112008089618149-pat00001
위 수학식에서, 'Pixel(x,y)'는 좌표(x,y)의 픽셀 그레이 레벨을 나타낸다.
영상 전처리부(53)에서 이진화 과정을 거치면, 크롭 판정부(53)는 이진화 영상으로부터 소재 두께를 계산하여 상부 또는 하부에 크롭이 제거되지 못하고 존재하는지 여부를 판정하게 된다. 크롭이 존재하면, 크롭이 소재의 상부나 하부에 붙어있으므로 이진화 영상에서 크롭 부위에서 전체 두께(tb)가 바 두께(bar thickness)(ta)의 1.5배 내지 2배 정도가 된다(도 6 참조). 도시된 바와 같이, 하부 크롭으로 인해, 이진화 영상에서 바 두께(일정한 크기의 소재 두께)의 1.5배 이 상이 되는 구간이 존재하게 된다. 이를 검출함으로써, 크롭 존재 여부를 판정할 수 있다. 따라서, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 이진화 영상에서 바 두께(ta) 대비 두께가 1.5배 이상인 부위의 위치(x축 위치)가 연속하여 기설정된 개수의 픽셀(예컨대, 15 픽셀) 이상이면 크롭이 있다고 판정한다.
또한, 정상적으로 접합되었는지 판정하기 위해서는 접합 판정부(55)에서 접합부를 검출한다. 선후행재간 접합부는, 접합부의 고유 형상을 이용하여 이진화 영상으로부터 상부와 하부의 패턴을 검색함으로써 검출할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이상적인(ideal) 접합부 형상에 대해서는 하부 접합부의 기울기가 115°, -90°, -120°인 부분을 찾고, 상부 접합부는 기울기가 90°, -130°, -90°인 부분을 찾는다. 실제의 접합부를 찾기 위해서는 상기한 이상적인 기울기를 중심으로 한 일정 기울기 범위를 설정한다. 가능한 기울기 범위는 상기한 이상적인 기울기에서 +/-20이다. 따라서, 하부 접합부의 기울기(하부에서 꺽이는 부분의 기울기)가 115±20°(즉, 95~135°), -90±20°, -120±20°인 부분을 찾고, 상부 접합부의 기울기가 90±20°, -130±20°, -90±20°인 부분을 찾아 상부 및 하부 접합부에서 해당 기울기 범위를 모두 만족하는 부분을 접합부로 검출할 수 있다. 여기서, '하부 접합부' 및 '상부 접합부'는 본 명세서에서 편의상 사용된 용어로서, 접합부 후보가 될 수 있는 부위의 하부 및 상부(엣지)를 각각 나타낸다.
그러나, 접합부 형상은 접합 설비의 여건에 따라 다소 변형이 이루어지므로, 접합부 검출을 어렵게 한다. 이를 보완하기 위해, 또 다른 실시형태로서, 접합 판정부(55)는 하부 접합부의 기울기 패턴과 상부 접합부의 두께 방향인 y축 위치 표준편차를 이용하여 1차 검출을 하고, 상기 1차 검출에서 접합부가 미검출된 영상에 대하여 하부 접합부의 클램프 자국의 최고 깊이와 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 2차 검출을 하여 접합부 검출율을 높일 수 있다.
도 8과 9의 이진화 영상 및 도 10의 흐름도를 참조하여, 상기한 1,2차 접합부 검출을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 영상 수집 단계(S101)와 영상 이진화 단계(S102)를 거친 후에, 접합부의 1차 검출에서는, 도 8 및 10에 도시된 바와 같이, 먼저 하부 접합부의 기울기가 120±10°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾아 접합부 후보로 인식한다(S103). 이 기울기 범위 내의 하부 접합부 기울기가 검출되면, 상부에 대해서는 하부 접합부의 기울기가 꺽이는 2 지점의 중앙(CP)의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀(예컨대, 50 픽셀)의 y축 위치(두께 방향의 좌표 위치) 표준편차를 계산한다(S104). 그리고 상기 기울기 범위를 만족하는 접합부 후보 중에서 상기 y축 위치 표준편차가 기설정값(예컨대, 3.0) 이하인지 여부를 판단하여(S105), 표준편차가 기설정값 이하이면 접합부로 판정, 접합부를 검출한다(S110). 만약, 상기 y축 위치 표준편차가 기설정값(예컨대, 3.0)을 넘으면 이는 스케일 등으로 인한 노이즈에 의해 y축 위치의 변동이 갑자기 크게 생긴 것으로 판단하여 접합부 검출대상에서 제외할 수 있다.
만약, 상기한 기울기 범위 내의 하부 접합부 기울기가 검출되지 않거나 그 기울기가 검출되더라도 상술한 상부의 y축 위치 표준편차가 기설정값(예컨대, 3.0)보다 크면, 1차 검출에서 접합부가 미검출되어 다음 단계의 2차 검출로 진행된다. 2차 검출에서는, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 먼저 하부 접합부의 클램프 자국으로서 가장 깊은 하부 위치(DP)를 찾고(S106), 가장 깊은 하부 위치(DP)의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀(예컨대, 50의 픽셀)의 y축 위치 표준편차를 계산한다(S107). 계산된 표준편차가 기설정값(예컨대, 3.0) 이하인지 여부를 판단하여(S108), 표준편차가 기설정값 이하이면 접합부로 검출하고(S110), 접합부 및 그 형상 등 검출 결과를 조업자에게 제공한다. 그러나, 표준편차가 기설정값을 넘으면 접합부가 미검출되는 것으로 판단하여(S111) 이를 조업자에게 통보한다(S130).
상술한 바와 같이, 하부 조건(기울기 또는 깊이 조건)과 상부 조건(y축 위치 표준편차 조건)을 모두 만족하는 부분을 접합부로 인식함으로써 스케일, 냉각수, 소재 온도 등의 외란에 의한 영향을 받지 않고 접합부를 검출할 수 있다.
접합부를 검출한 후에는, 전단 변형 접합에 의한 접합 상태를 모니터링하기 위해, 접합 판정부(55)는 검출된 접합부의 이진화 형상으로부터 아래 수학식 2와 같이 스트로크(stroke)율을 계산한다(S110).
스트로크율 = 2-(접합부 두께/바 두께)
계산된 스트로크율이 기설정 범위내 인지를 판단함으로써, 접합부 상태의 이상여부를 판정할 수 있다. 예를 들어, 정상적인 접합부에서는 접합부 두께(tc)가 바 두께의 0.43~0.52배 정도의 범위에 있으므로(도 7 참조), 스트로크율이 1.48~1.57의 범위에 있을 경우 접합부 상태를 정상으로 판정할 수 있다. 접합 판정부(55)는, 크롭이 존재하거나 스트로크율이 기설정범위(예컨대, 1.48~1.57)를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 접합부 압연 불가로 판정할 수 있다.
검출된 접합부 형상과 스트로크율 등의 검출 결과는 조업 판단 정보로 활용되며, 출력부(56)를 통해 출력되어 조업자 또는 운전자에게 제공될 수 있다(S130). 크롭이 존재하거나 스트로크율이 기설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 운전자에게 접합부 형상 정보 및 스트로크율 정보를 제공할 수 있다. 또한, 크롭 존재이 존재하거나 스트로크율이 기설정범위를 벗어난 경우, 출력부(56) 또는 다른 적절한 경보 수단을 통해, 운전자에게 경보 정보(예컨대, 경보음, 경보등, 경보 메세지 등)를 줄 수 있다. 이로써, 조업 안정화에 기여하게 된다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 종래의 연연속 열간 압연 설비의 구성도이다.
도 2는 전단변형 접합기를 사용하여 접합된 선후행재의 크롭 제거기 통과후 접합부 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 접합 형상 검출 및 판정 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 접합 형상 검출 및 판정 장치 내의 영상 취득 및 수집부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 영상 취득 및 수집부에서 촬영된 접합부 영상(도 5(a)) 및 이를 이진화한 영상(도 5(b))을 나타내는 사진이다.
도 6은 영상 취득 및 수집부에서 촬영된 크롭 영상(도 6(a)) 및 이를 이진화한 영상(도 6(b))을 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 상하부 패턴 검색에 의한 접합부 검출을 설명하기 위한 이진화 영상 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 접합부의 1차 검출을 설명하기 위한 이진화 영상 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 접합부의 2차 검출을 설명하기 위한 이진화 영상 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 접합부 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 조압연기 2: 접합기
3: 하부 크롭 제거기 4: 상부 크롭 제거기
5: 사상 압연기 10: 압연재 강판(선후행재)
10a: 상부 크롭 10b: 하부 크롭
50: 영상 취득 및 수집부 51: CCD 카메라
52: 영상 수집부 53: 영상 전처리부
54: 크롭 판정부 55: 접합 판정부
56: 출력부

Claims (23)

  1. 연연속 열연 공정에서 접합기 후단의 크롭 제거기와 사상 압연기 사이에서의 접합부 형상을 검출 및 판정하는 장치에 있어서,
    강판 소재 측면의 2차원 영상을 촬영하고 촬영된 영상을 수집하는 영상 취득 및 수집부;
    상기 영상 취득 및 수집부에 의해 수집된 2차원 영상으로부터 최소 및 최대 임계값을 구하여 영상의 이진화를 수행하는 영상 전처리부;
    상기 영상 전처리부에 의해 이진화된 영상으로부터 계산되는 소재 두께를 통해 크롭 존재 여부를 판정하는 크롭 판정부; 및
    상기 이진화된 영상으로부터 접합부 형상을 검출하여 접합 상태를 판정하는 접합 판정부;를 포함하며,
    상기 접합 판정부는, 하부 및 상부 접합부의 패턴에 따른 하부 및 상부 접합부의 기울기에 의해 접합부를 검출하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 전처리부는, 상기 수집된 2차원 영상에 있어서 프로세싱 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최소 임계값으로 정하고, 수평 방향인 x축 그레이 레벨의 합을 계산한 소재 두께 방향의 y축 프로파일에서 소재 중앙 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최대 임계값으로 정하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 크롭 판정부는, 상기 이진화된 영상에서 바 두께 대비 두께가 1.5 배 이상인 부위의 위치가 연속하여 기설정된 개수의 픽셀이상이면 크롭이 존재한다고 판정하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접합 판정부는, 하부 접합부의 기울기가 115±20°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾고, 상부 접합부의 기울기가 90±20°, -130±20°, -90±20°인 부분을 찾아 상부 및 하부 접합부에서 해당 기울기 범위를 모두 만족하는 부분을 접합부로 검출하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접합 판정부는, 상기 이진화된 영상으로부터 하부 접합부의 기울기 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 1차 검출하고, 상기 1차 검출에서 접합부가 미검출된 영상에 대하여 하부 접합부의 최고 깊이 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 2차 검출하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접합 판정부는 접합부를 1차 검출함에 있어서, 하부 접합부의 기울기가 120±10°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾아 접합부 후보로 인식하고, 상부에 대해서는 하부 접합부의 기울기가 꺽이는 2 지점의 중앙의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 접합부 후보 중에서 상기 표준편차가 기설정값 이하인 부분을 접합부로 검출하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 접합 판정부는 상기 2차 검출함에 있어서, 하부 접합부의 클램프 자국으로 가장 깊은 하부 위치를 찾고, 상기 가장 깊은 하부 위치의 상부 접합부 위치 로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 표준편차가 기설정값 이하이면 접합부로 검출하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접합 판정부는, 접합부 형상을 검출하여 스트로크율을 계산하고, 상기 스트로크율이 기설정범위 내에 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접합 판정부는, 크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 상기 기설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 접합부 압연 불가로 판정하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 접합 판정부로부터 접합부 형상 및 스토로크율 데이터를 수신하여 이를 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 출력부는, 크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 기설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 운전자에게 접합부 형상 및 스크로크율 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 장치.
  13. 연연속 열연 공정에서 접합기 후단의 크롭 제거기와 사상 압연기 사이에서의 접합부 형상을 검출 및 판정하는 방법에 있어서,
    강판 소재 측면의 2차원 영상을 촬영하고 촬영된 영상을 수집하는 영상 취득 및 수집 단계;
    상기 수집된 2차원 영상으로부터 최소 및 최대 임계값을 구하여 영상의 이진화를 수행하는 영상 전처리 단계;
    상기 영상 전처리 단계에 의해 이진화된 영상으로부터 계산되는 소재 두께를 통해 크롭 존재 여부를 판정하는 크롭 판정 단계; 및
    상기 이진화된 영상으로부터 접합부 형상을 검출하여 접합 상태를 판정하는 접합 판정 단계;를 포함하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 영상 전처리 단계에서, 상기 수집된 2차원 영상에 있어서 프로세싱 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최소 임계값으로 정하고, 수평 방향인 x축 그레이 레벨의 합을 계산한 소재 두께 방향의 y축 프로파일에서 소재 중앙 영역의 픽셀 그레이 레벨 평균값을 최대 임계값으로 정하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 크롭 판정 단계에서, 상기 이진화된 영상에서 바 두께 대비 두께가 1.5 배 이상인 부위의 위치가 연속하여 기설정된 개수의 픽셀이상이면 크롭이 존재한다고 판정하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 접합 판정 단계에서, 하부 및 상부 접합부의 패턴에 따른 하부 및 상부 접합부의 기울기에 의해 접합부를 검출하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 접합 판정 단계는, 하부 접합부의 기울기가 115±20°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾고, 상부 접합부의 기울기가 90±20°, -130±20°, -90±20°인 부분을 찾아 상부 및 하부 접합부에서 해당 기울기 범위를 모두 만족하는 부분을 접합부로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 접합 판정 단계는,
    상기 이진화된 영상으로부터 하부 접합부의 기울기 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 1차 검출하는 단계; 및
    상기 1차 검출에서 접합부가 미검출된 경우, 접합부가 미검출된 영상에 대하여 하부 접합부의 최고 깊이 및 해당 상부 접합부의 y축 위치 표준편차를 이용하여 접합부를 2차 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 접합부를 1차 검출하는 단계는, 하부 접합부의 기울기가 120±10°, -90±20°, -120±20°인 부분을 찾아 접합부 후보로 인식하고, 상부에 대해서는 하부 접합부의 기울기가 꺽이는 2 지점의 중앙의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 접합부 후보 중에서 상기 표준편차가 기설정값 이하인 부분을 접합부로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 접합부를 2차 검출하는 단계는, 하부 접합부의 클램프 자국으로 가장 깊은 하부 위치를 찾고, 상기 가장 깊은 하부 위치의 상부 접합부 위치로부터 오른쪽으로 기설정된 개수의 픽셀의 y축 위치 표준편차를 구하여 상기 표준편차가 기설정값 이하이면 접합부로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 접합 판정 단계에서, 접합부 형상을 검출하여 스트로크율을 계산하고, 상기 스트로크율이 기설정범위 내에 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 접합 판정 단계는, 크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 상기 기 설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 접합부 압연 불가로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    크롭이 존재하거나 상기 스트로크율이 기설정범위를 벗어난 경우, 접합부가 사상 압연기에 취입되지 않도록 운전자에게 접합부 형상 및 스트로크율 정보를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 형상 검출 및 판정 방법.
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