KR101189302B1 - 반사광을 이용한 용접부위 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사광을 이용한 용접부위 검출장치에 관한 것으로, 선행강판(15)과 후행강판(16)의 용접부위(17) 근처에 흰색페인트와 검정색 페인트를 분사하여 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크(81a, 81b)를 칠하고, 제1 및 제2 광원센서(51, 52)로 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크(81a, 81b)를 검출하여 메인장치(100)로 출력하고, 메인장치(100)에서 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)에 대한 광검출 데이터를 수신하여 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)에 대한 휘도를 비교하여 그 차이값이 일정값 이상이면 용접부위(13)로 판정한다. 이렇게 검출된 용접부위를 절단하여 단위 코일들로 분리함으로써 백색페인트와 흑색페인트에서 반사되는 반사빛의 완연한 차이때문에 강판과 센서와의 거리를 100～500㎜를 띄우고 또한 강판의 상하 50 ㎜의 극심한 진동에도 정확하게 용접부위가 검출될 수 있고, 철판에 구멍을 뚫지 않으므로 날카로운 잔존물이 남아 있지 않아서 철판을 지지하는 고무롤에 손상을 주지 않는다.

Description

반사광을 이용한 용접부위 검출장치{Detecting apparatus for welding part using reflecting light}

본 발명은 반사광을 이용한 용접부위 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 용접부위에 흰색 페인트와 검은색 페인트를 칠하고 이 페인트가 칠해진 부분을 광원센서를 이용하여 검출함으로써 용접부위를 검출하는 광원을 이용한 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서는 소재강판을 연속적으로 이동시키기 위하여 선행코일과 후행코일을 용접하여 연결한다. 그 후 고속 콘베이어로 이동시켜 공정의 끝단계의 일정한 위치에서 용접한 부분을 자동으로 지속적으로 찾아내어 그 부분을 절단 혹은 용접부위의 수를 카운트해서 용접부위를 다시 절단하여 코일로 되감는다.

강판의 용접부위를 검출하는 방법으로서 종래 혹은 현재 사용하고 있는 방법은 비파괴검사법(와전류방식)과 구멍을 뚫어 빛을 통과시켜서 체크하는 방법을 사용하나 비파괴검사법(와전류방식)은 철판의 상하진동이 있을시는 검출치의 극심한 변화로 사용이 거의 불가능하며(현실에서는 상하진동이 심함) 철판에서 10mm 이상센서와 철판과의 거리를 띄우면 측정치가 나타나지 않으므로 상기 두가지 문제점으로 인하여 사용이 거의 불가능하다.

현재 용접부위에 구멍을 뚫고 그 구멍에 빛을 통과시켜서 그 빛을 검출하여 체크하는 방법이 전 세계적으로 사용되고 있다. 그러나 용접부위에 구멍을 뚫는 방법은 구멍을 뚫을 때에 발생되는 구멍 근처의 칼날같은 잔존물이 철판을 군데군데 지지하고 있는 고가의 고무 혹은 우레탄 롤을 긁히게 하여 롤의 손상으로 인하여 롤을 교체해야 하는 문제점이 있으며 이를 교체시 작업을 중지하므로 작업중지에 따른 생산성이 떨어져 손실이 막대하다.

상기와 같은 비파괴 검사법과 구멍을 뚫는 방법의 문제점을 해결하기 위하여 레이저 반사광을 이용하는 방법이 한국특허출원 제10-2005-0129072호에 개시된다.

도 1에 종래기술에 의해 레이저 반사광을 이용한 강판의 용접부 온라인 검출장치의 구성을 나타내는 블럭도가 도시된다.

도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 강판 용접부 온라인 검출장치는 크게 레이저 반사도 측정수단(3) 및 신호처리수단(4)을 포함하여 구성된다. 도면에는 하나의 레이저 반사도 측정수단(3)이 도시되어 있으나, 강판(1)의 폭에 따라 둘 이상의 레이저 반사도 측정수단(3)을 구비할 수도 있다.

상기 종래기술에 의한 강판의 용접부 온라인 검출장치는 용접부위의 띠를 검출 혹은 용접부위가 거칠다는 점을 이용하여 용접부위의 레이저반사광의 양을 검출하여 용접부위를 검출하는 방식이다.

그러나, 어떤 용접부위는 육안으로도 식별이 어려운 아주 정밀용접이 되어 있는 경우 용접부위가 아닌 부분과의 식별이 불가능하다. 또한 철판이 각양각색이기 때문에 레이저 빛의 반사도를 이용하여 용접된 부위와 비용접 부위의 식별이 완벽하게 이루어진다는 것은 현실상 불가능한 일이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 용접부위를 검출하는 방법이 가지고 있는 단점 없이 철판의 용접부위를 검출하기 위해 흰색 페인트와 검정색 페이트의 휘도차이를 이용하여 감지할 수 있는 반사광을 이용한 용접부위 검출장치를 제공하는 것이다. 그러나, 주변 여건에 따라서는 페인트가 아닌 기타 착색 방법으로도 할 수 있으며 색상도 흰색이나 검은색의 단색으로 검출할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 철판의 색과 표면의 거칠기에 관계없이 용접부위를 검출할 수 있는 반사광을 이용한 용접부위 검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 철판의 진동에 관계없이 그리고 콘베이어 롤을 손상시키지 않고 용접부위를 검출할 수 있는 반사광을 이용한 용접부위 검출장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 용접부위 근처에 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크를 칠하는 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기와; 상기 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기의 막힘을 감지하는 제1 및 제2 막힘 감지센서와; 상기 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기에 흰색 페인트와 검정색 페인트를 공급하는 흰색 페인트와 검정색 페인트 공급장치와; 상기 페인트 공급장치에 저장된 흰색 페인트와 검정색 페이트를 믹싱하는 제1 및 제2 믹서기와; 상기 제1 및 제2 믹서기의 고장유무를 각각 검출하는 제1 및 제2 믹서기 고장센서와; 상기 제1 및 제2 막힘감지 센서로부터 막힘 감지신호를 수신하여 메인장비로 무선송신하고 스페어 분사기가 동작하도록 하고, 상기 제1 및 제2 믹서기 고장센서로부터 고장신호를 수신하여 메인장비로 송신하는 분사제어장치와; 상기 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크를 각각 검출하는 제1 및 제2 광원센서와; 상기 제1 및 제2 광원센서로부터 검출마크 감지신호를 수신하여 메인장치로 송신하는 광검출 제어장치와; 상기 제1 및 제2 광원센서로부터 검출마크 감지신호를 수신하여 용접부위 카운터에 표시하고, 상기 분사제어장치로부터 고장신호를 수신하여 경고표시부(80)에 표시하는 메인장치로 구성된다.

본 발명에 의한 상기 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크는 정사각형, 직사각형, 마름모 및 다각형 형태인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 상기 흰색 페인트 분사기와 검정색 페인트 분사기는 각각 주분사기와 스페어 분사기를 구비하여 주분사기가 막혀서 페인트의 분사가 되지 않는 경우 스페어 분사기를 구동하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따르면 백색페인트와 흑색페인트에서 반사되는 반사빛의 완연한 차이때문에 강판과 센서와의 거리를 100～500㎜를 띄우고 또한 강판의상하 50 ㎜의 극심한 진동에도 정확하게 용접부위가 검출될 수 있고, 철판에 구멍을 뚫지 않으므로 날카로운 잔존물이 남아 있지 않아서 철판을 지지하는 고무롤에 손상을 주지 않는다.

도 1은 종래기술에 의해 레이저 반사광을 이용한 강판의 용접부 온라인 검출장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 반사광을 이용한 용접부위 검출장치의 구성을 나타내는 블록도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 직경 3㎝의 흰색 검출마크와 검정색 검출마크가 상하 2단으로 용접부위의 근처에 도포된 실시예, 및
도 4는 본 발명에 의한 흰색 페인트 분사기와 검정색 페인트 분사기의 구성을 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 구성 및 작용효과를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 2에 본 발명에 따른 반사광을 이용한 용접부위 검출장치의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.

본 발명에 따른 반사광을 이용한 용접부위 검출장치는 선행강판(15)과 후행강판(16)의 용접부위(17) 근처에 흰색페인트와 검정색 페인트를 분사하여 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크를 칠하고 스페어 분사기를 각각 구비하는 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기(21, 22)와; 상기 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기(21, 22)에 각각 설치되어 막힘을 감지하는 제1 및 제2 막힘 감지센서(23, 24)와; 상기 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기(21, 22)에 각각 흰색 페인트와 검정색 페인트를 공급하는 흰색 페인트와 검정색 페인트 공급장치(31, 32)와; 상기 페인트 공급장치(31, 32)에 저장된 흰색 페인트와 검정색 페이트를 믹싱하는 제1 및 제2 믹서기(33, 34)와; 상기 제1 및 제2 믹서기(33, 34)의 고장유무를 각각 검출하는 제1 및 제2 믹서기 고장센서(35, 36)와; 상기 제1 및 제2 막힘감지 센서(23, 24)로부터 막힘 감지신호를 수신하여 스페어 분사기가 동작하도록 하고, 상기 제1 및 제2 믹서기 고장센서(35, 36)로부터 고장신호를 수신하여 메인장비(100)로 무선송신하는 분사제어장치(40)와; 상기 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크를 각각 검출하는 제1 및 제2 광원센서(51, 52)와; 상기 제1 및 제2 광원센서(51, 52)로부터 검출마크 감지신호를 수신하여 메인장치(100)로 송신하는 광검출 제어장치(60)와; 상기 제1 및 제2 광원센서(51, 52)로부터 검출마크 감지신호를 수신하여 용접부위 카운터(70)에 표시하고, 상기 분사제어장치(40)로부터 고장신호를 수신하여 경고표시부(80)에 표시하는 메인장치(100)로 구성된다.

본 발명에 의한 흰색 페인트 분사기(21)와 검정색 페인트 분사기(22)는 용접장치(도시생략)가 용접을 하게 되면 분사제어장치(40)의 제어하에 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 용접부위(13)의 근처(대략 20㎝ 정도 떨어진 부분)에 대략 지름 3㎝ 정도의 검출마크(예를 들면 원형, 정사각형, 직사각형 등 )를 도포한다.

도 3a에 도시된 검출마크는 직경 3㎝의 흰색 검출마크(81a)와 검정색 검출마크(81b)가 상하 2단으로 용접부위(13)의 뒤에 후행 강판(12)에 나란하게 도포된 실시예를 나타내고, 도 3b에 도시된 검출마크는 직경 3㎝의 흰색 검출마크(81a)와 검정색 검출마크(81b)가 상하 2단으로 용접부위(13)에 앞에 선행 강판(11)에 나란하게 도포된 실시예를 나타낸다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 검출마크(81a, 81b)는 하나의 실시예 들이며 원형마크에 한정되지 않고 정사각형, 직사각형, 마름모 등 다양한 모양의 검출마크가 가능하며. 용접부위와의 거리도 본 발명이 적용되는 현장에 따라 다양하게 변화시켜 실시될 수 있다.

도 4에 본 발명에 의한 흰색 페인트 분사기와 검정색 페인트 분사기의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.

흰색 페인트 분사기(21)와 검정색 페인트 분사기(22)는 각각 주분사기(21a, 22a)와 스페어 분사기(21b, 22b)를 구비하여 주분사기(21a, 22a)가 막혀서 페인트의 분사가 되지 않는 경우 스페어 분사기(21b, 22b)를 구동하여 용접부위(13)의 근처에 검출마크를 도포한다.

주분사기(21a, 22a)와 스페어 분사기(21b, 22b)에는 원추형 노즐(21c, 21d, 22c, 22d)이 부착되어 있고, 분사제어장치(40)의 제어에 따라 아래로 진행하는 강판(11, 12)의 용접부위(13) 근처에 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 검출마크(81a, 81b)를 도포한다.

흰색 페인트 분사기(21)와 검정색 페인트 분사기(22)는 각각 제1 및 제2 막힘감지 센서(23, 24)가 설치되어 주분사기(21a, 22a)의 분사시에 발생하는 분사진동을 감지하고, 주분사기(21a, 22a)가 진동하지 않는 경우 주분사기(21a, 22a)의 노즐 등이 막혀서 페인트의 분사가 되지 않는 것으로 판단하여 막힘 감지신호를 분사제어장치(40)로 송신한다.

이때 분사제어장치(40)는 스페어 분사기(21b, 22b)가 대신 동작하도록 하여 용접부위(13)의 근처에 검출마크를 계속 도포하도록 하고, 분사기 막힘신호를 무선으로 메인장치(100)로 송신하여 경고 표시부(73)에 표시하도록 한다. 여기서 경고 표시부(73)는 경고를 표시만 하는 것이 아니라 경고음을 함께 발생할 수도 있다.

경고음을 듣거나 경고 표시부(73)의 경고를 보고 주분사기(21a, 22a)가 막힌 것을 확인한 관리자는 막혀 있는 분사기(예를 들면, 주분사기(21a))의 고장요인을 수리하여 다시 분사가 될 수 있도록 조치하게 된다.

마찬가지로 제1 및 제2 믹서기 고장센서(35, 36)는 제1 및 제2 믹서기(33, 34)의 구동모터의 진동을 감지하여 고장유무를 판단하며, 제1 및 제2 믹서기(33, 34) 중 어느 하나 또는 둘다 고장이 발생하면 고장을 감지한 센서(예를 들면, 제2 믹서기 고장센서(36))는 고장신호를 분사제어장치(40)로 송신한다.

믹서기 고장신호를 수신한 분사제어장치(40)는 메인장치(100)로 믹서기 고장신호를 무선으로 송신하여 경고 표시부(73)에 "믹서기 고장"을 알리는 표시를 하거나 경고음을 발생시킨다. "믹서기 고장"을 알리는 표시를 보거나 경고음을 들은 관리자는 해당 고장난 믹서기(예를 들면, 제1 믹서기 고장센서(35))를 수리하게 된다.

한편, 용접부위(13)의 근처에 도포된 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)는 선행강판 및 후행강판(11, 12)의 진행에 따라 제1 및 제2 광원센서(51, 52)가 설치된 곳에 도달하게 된다.

제1 및 제2 광원센서(51, 52)는 발광소자와 수광소자를 구비하여 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)에 각각 빛을 조사(照射)하고, 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)에서 반사되는 빛을 수광소자로 수집한다.

제1 광원센서(51)는 흰색 검출마크(81a)에서 반사되는 빛을 감지하여 광검출제어장치(60)로 출력하고, 제2 광원센서(52)는 검정색 검출마크(81b)에서 반사되는 빛을 감지하여 광검출 제어장치(60)로 출력한다.

광검출 제어장치(60)는 제1 및 제2 광원센서(51, 52)로부터 입력받은 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)에 대한 광검출 데이터를 무선으로 메인장치(100)로 송신한다.

메인장치(100)는 광검출 제어장치(60)로부터 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)에 대한 광검출 데이터를 수신하여 흰색 및 검정색 검출마크(81a, 81b)에 대한 휘도를 비교하여 그 차이값이 일정값 이상이면 용접부위(13)로 판정하고, 상기 검출된 용접부위를 절단하여 단위 코일들로 분리하도록 한다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
21: 흰색 페인트 분사기 22: 검정색 페인트 분사기
23: 제1 막힘 감지센서 24: 제2 막힘 감지센서
31: 흰색 페인트 공급장치 32: 검정색 페인트 공급장치
33: 제1 믹서기 34: 제2 믹서기
35: 제1 믹서기 고장센서 36: 제2 믹서기 고장센서
40: 분사제어장치 51: 제1 광원센서
52: 제2 광원센서 60: 광검출 제어장치
71: 메인제어부 72: 용접부위 카운터
73: 경고 표시부 74: 무선 통신부
100: 메인장치

Claims (3)

1. 용접부위(17) 근처에 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크를 칠하는 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기(21, 22)와;
   상기 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기(21, 22)의 막힘을 감지하는 제1 및 제2 막힘 감지센서(23, 24)와;
   상기 흰색 페인트 및 검정색 페인트 분사기(21, 22)에 흰색 페인트와 검정색 페인트를 공급하는 흰색 페인트와 검정색 페인트 공급장치(31, 32)와;
   상기 페인트 공급장치(31, 32)에 저장된 흰색 페인트와 검정색 페이트를 믹싱하는 제1 및 제2 믹서기(33, 34)와;
   상기 제1 및 제2 믹서기(33, 34)의 고장유무를 각각 검출하는 제1 및 제2 믹서기 고장센서(35, 36)와;
   상기 제1 및 제2 막힘감지 센서(23, 24)로부터 막힘 감지신호를 수신하여 메인장비(100)로 무선송신하고 스페어 분사기가 동작하도록 하고, 상기 제1 및 제2 믹서기 고장센서(35, 36)로부터 고장신호를 수신하여 메인장비(100)로 송신하는 분사제어장치(40)와;
   상기 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크를 각각 검출하는 제1 및 제2 광원센서(51, 52)와;
   상기 제1 및 제2 광원센서(51, 52)로부터 검출마크 감지신호를 수신하여 메인장치(100)로 송신하는 광검출 제어장치(60)와;
   상기 제1 및 제2 광원센서(51, 52)로부터 검출마크 감지신호를 수신하여 용접부위 카운터(70)에 표시하고, 상기 분사제어장치(40)로부터 고장신호를 수신하여 경고표시부(80)에 표시하는 메인장치(100)로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 용접부위 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 흰색페인트와 검정색 페인트의 검출마크는 정사각형, 직사각형, 마름모 및 다각형 형태 중에 하나인 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 용접부위 검출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 흰색 페인트 분사기(21)와 검정색 페인트 분사기(22)는 각각 주분사기(21a, 22a)와 스페어 분사기(21b, 22b)를 구비하여 주분사기(21a, 22a)가 막혀서 페인트의 분사가 되지 않는 경우 스페어 분사기(21b, 22b)를 구동하는 것을 특징으로 하는 반사광을 이용한 용접부위 검출장치.

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