KR101449273B1 - 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치 및 방법 - Google Patents

주편의 에지부 측면 결함 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

주편의 에지부 측면 결함 검출 장치 및 방법이 제공된다. 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치는, 일정 속도로 이송중인 주편의 폭방향으로 주편의 에지부 측면 및 상부 표면에 라인 레이저를 형성시키는 라인 레이저 발생부와, 라인 레이저가 형성된 주편의 에지부 측면과 상부 표면을 포함하는 주편 영상을 획득하는 영상 획득부와, 획득된 주편 영상으로부터 측면과 상부 표면이 접하는 경계인 에지를 추출하는 에지 추출부와, 추출된 에지의 곡률 또는 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이에 기초하여 주편의 에지부 측면 결함을 검출하는 결함 검출부를 포함함으로써, 주편의 에지부 측면 결함에 의한 제품의 실수율 저하를 방지하고, 전체 주조의 안정성을 높일 수 있다.

Description

주편의 에지부 측면 결함 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF DETECTING SIDE DEFECT OF STRIP EDGE}
본 발명은 주편의 에지부 측면 결함을 검출하기 위한 것이다.
쌍롤식 박판 주조장치에 있어 제품인 주편의 양 에지부 품질은 최종제품에 있어 트리밍(Trimming) 양을 결정하고, 이는 곧 제품의 실수율에 직접적인 영향을 미치고 있다. 주편 에지부의 품질은 주조롤과 에지댐의 밀착성 및 에지댐 진동운전을 통한 스컬(Skull) 생성억제, 에지부 뜯김, 우징, 핀(fin) 현상을 저감시킴으로써 향상될 수 있으며, 주조 중 에지댐 운전의 결과는 제품화된 코일을 야드로 옮기고 나서 작업자가 그 상태를 파악함으로써 알 수 있는 경우가 대부분이다.
이러한 경우에는 하나의 코일이 감기는 시간인 약 10분간의 파악시간 지연이 발생함으로써, 에지 상태가 나빠진 경우 해당 코일 외에 다음 코일의 품질도 나빠지게 된다. 이러한 상황하에서는 제품의 수율이 낮아지게 되고, 심한 경우 에지댐의 마모율을 최고로 변경하더라도 주편 에지의 품질이 돌이킬 수 없을 정도로 나빠질 가능성이 있으므로 주편 에지 상태는 실시간으로 확인하는 것이 바람직하다.
주편의 에지 상태는 주조 후 바로 확인하는 방법과 열간 압연 후 코일이 권취되는 시점에서 확인하는 방법이 있는데, 후자의 방법이 비록 에지댐 운전 상태를 바로 확인할 수 없다는 단점이 있기는 하나, 최종 제품 상태인 주편에서의 에지 핀(fin), 에지 덧살, 크랙, 우징 등의 불량에 대해 직접적으로 주편의 에지 상태를 확인할 수 있는 장점이 있다.
쌍롤식 박판 제조공정에 있어서 주편의 상태를 검사하는 방법 및 장치에 관한 종래기술로서, "주편의 표면결함 검출방법 및 검출장치"가 한국공개특허 제2010-0018980호에 나타나 있다. 그러나 이 종래기술은 주편의 표면 결함에 대해서만 적용이 가능하며, 주편의 에지부 측면 결함에 대해 적용할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 이미지 획득장치의 한계로 인해 크기가 수 mm 이내의 결함에 대해서는 검출이 불가능하고, 이미지 처리과정 또한 수십여 초의 시간이 지연되어 실수율이 저하되는 문제점이 있으며, 실시간 이미지 획득이 어렵고 또한 결함의 크기가 수십 um 이내인 경우까지 정밀도를 보장하지 못하다는 문제점이 있다.
인용문헌: 한국공개특허 제2010-0018980호
본 발명은 주편의 에지부 측면 결함에 의한 제품의 실수율 저하를 방지함과 동시에 실시간 이미지 획득을 통해 정밀하고, 주조의 안정성을 높일 수 있는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 일정 속도로 이송중인 주편의 폭방향(D1)으로 상기 주편의 에지부 측면 및 상부 표면에 라인 레이저를 형성시키는 라인 레이저 발생부; 상기 라인 레이저가 형성된 주편의 에지부 측면과 상부 표면을 포함하는 주편 영상(200)을 획득하는 영상 획득부; 상기 획득된 주편 영상(200)으로부터 상기 에지부 측면과 상기 상부 표면이 접하는 경계인 에지를 추출하는 에지 추출부; 및 상기 추출된 에지의 곡률 또는 상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이에 기초하여 상기 주편의 에지부 측면 결함을 검출하는 결함 검출부를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 결함 검출부는, 상기 추출된 에지에 포함된 곡선의 곡률(curvature)이 제2 기준값 이상인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 덧살이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 결함 검출부는, 상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이 대비 상기 주편의 두께가 제1 기준값 미만인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 핀이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치는, 상기 주편의 이송에 따라 획득되는 각기 다른 주편 영상(200)으로부터 측면 결함의 검출 횟수를 계수하는 계수부를 더 포함하며, 상기 결함 검출부는, 상기 계수된 검출 횟수가 일정한 횟수 이상인 경우에만 주편의 에지부 측면에 상기 에지부 측면 결함이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 라인 레이저의 색은, 레드(R), 그린(G) 또는 블루(B) 중 어느 하나이며, 상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치는, 상기 획득된 주편 영상(200)으로부터 상기 라인 레이저의 색을 제외한 색으로 이루어진 주편 영상(200)에 기초하여 상기 라인 레이저를 검출하는 라인 레이저 검출부; 및 상기 주편이 일정 속도로 이송함에 따라, 상기 검출된 라인 레이저의 지점 중 상기 주편의 에지에 형성된 라인 레이저와 상기 주편의 상부 표면에 형성된 라인 레이저의 교점이 이동하는 이동 경로로부터 상기 주편의 사행 여부를 판단하는 사행 판단부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 에지 추출부는, 에지 검출 알고리즘(edge detection algorithm)에 의해 상기 에지를 추출할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 일정 속도로 이송중인 주편의 폭방향(D1)으로 상기 주편의 에지부 측면 및 상부 표면에 라인 레이저를 형성시키는 제1 단계; 상기 라인 레이저가 형성된 주편의 에지부 측면과 상부 표면을 포함하는 주편 영상(200)을 획득하는 제2 단계; 상기 획득된 주편 영상(200)으로부터 상기 에지부 측면과 상기 상부 표면이 접하는 경계인 에지를 추출하는 제3 단계; 및 상기 추출된 에지의 곡률 또는 상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이에 기초하여 상기 주편의 에지부 측면 결함을 검출하는 제4 단계를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제4 단계는, 상기 추출된 에지에 포함된 곡선의 곡률(curvature)이 제2 기준값 이상인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 덧살이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제4 단계는, 상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이 대비 상기 주편의 두께가 제1 기준값 미만인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 핀이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법은, 상기 주편의 이송에 따라 획득되는 각기 다른 주편 영상(200)으로부터 측면 결함의 검출 횟수를 계수하는 단계를 더 포함하며, 상기 제4 단계는, 상기 계수된 검출 횟수가 일정한 횟수 이상인 경우에만 주편의 에지부 측면에 상기 에지부 측면 결함이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 라인 레이저의 색은, 레드(R), 그린(G) 또는 블루(B) 중 어느 하나이며, 상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법은, 상기 획득된 주편 영상(200)으로부터 상기 라인 레이저의 색을 제외한 색으로 이루어진 주편 영상(200)에 기초하여 상기 라인 레이저를 검출하는 단계; 및 상기 주편이 일정 속도로 이송함에 따라, 상기 검출된 라인 레이저의 지점 중 상기 주편의 에지에 형성된 라인 레이저와 상기 주편의 상부 표면에 형성된 라인 레이저의 교점이 이동하는 이동 경로로부터 상기 주편의 사행 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제3 단계는, 에지 검출 알고리즘(edge detection algorithm)에 의해 상기 에지를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 주편 영상으로부터 추출한 에지와 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저에 기초하여 주편의 에지부 측면 결함을 검출 및 분류하여 에지댐 제어에 활용함으로써, 주편의 에지부 측면 결함에 의한 제품의 실수율 저하를 방지하고, 전체 주조의 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 주편의 에지와 상부 표면에 형성된 라인 레이저를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 주편 영상으로부터 에지 핀과 에지 덧살을 검출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치를 도시한 도면이다. 한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 주편의 에지와 상부 표면에 형성된 라인 레이저를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에지 핀과 에지 덧살을 검출하는 과정을 설명하는 도면이다.
우선, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치는, 일정 속도로 이송중인 주편(S)의 폭방향(D1)으로 주편(S)의 에지부 측면(S1) 및 상부 표면(S2)에 라인 레이저(LL1, LL2)를 형성시키는 라인 레이저 발생부(LLG1, LLG2)와, 라인 레이저(LL1, LL2)가 형성된 주편(S)의 에지부 측면(S1)과 상부 표면(S2)을 포함하는 주편 영상(200)을 획득하는 영상 획득부(C1, C2)와, 획득된 주편 영상(200)으로부터 에지부 측면(S1)과 상부 표면(S2)이 접하는 경계인 에지(E)를 추출하는 에지 추출부(110)와, 추출된 에지(E) 또는 에지부 측면(S1)에 형성된 라인 레이저(LL1, LL2)에 기초하여 주편(S)의 측면 결함을 검출하는 결함 검출부(120)를 포함할 수 있다. 여기서, '주편(S)의 에지부 측면(S1)'이란 주편(S)의 폭방향 양끝에 있는 수직 단면 부분으로, 그 두께는 1-3mm 정도이다.
또한, 실시 형태에 따라서는 주편(S)의 이송에 따라 획득되는 각기 다른 주편 영상(200)으로부터 측면 결함의 검출 횟수를 계수하는 계수부(130)와, 주편 영상(200)으로부터 라인 레이저(LL1, LL2)의 색을 제외한 색으로 이루어진 주편 영상(200)에 기초하여 라인 레이저(LL1, LL2)를 검출하는 라인 레이저 검출부(140)와, 주편(S)이 일정 속도로 이송함에 따라, 검출된 라인 레이저(LL1, LL2)의 지점 중 주편(S)의 측면부(S1)에 형성된 라인 레이저와 주편(S)의 상부 표면(S2)에 형성된 라인 레이저의 교점(201)이 이동하는 이동 경로로부터 주편(S)의 사행 여부를 판단하는 사행 판단부(150)를 더 포함할 수 있다.
상술한 실시 형태에 따른 측면 결함 검출 장치는 쌍롤식 박판 주조기에 적용될 수 있으며, 쌍롤식 박판 주조기는 반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤에 의해 용강을 응고, 압하하여 박판으로 주조하는 주조부와, 주조된 박판을 압연 및 권취하는 디스차지(Discharge)부로 이루어질 수 있다. 본 실시형태에서 영상 획득부(C1, C2), 조명부(L1, L2) 및 라인 레이저 발생부(LLG1, LLG2)는 쌍롤식 박판 주조기의 디스차지부의 권취기 앞에 설치될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치를 상세하게 설명한다.
우선, 라인 레이저 발생부(LLG1, LLG2)는, 일정 속도로 이송중인 주편(S)의 폭방향(D1)으로 주편(S)의 에지부 측면(S1) 및 상부 표면(S2)에 라인 레이저(LL1, LL2)를 형성시킬 수 있다. 발명의 이해를 돕기 위해, 도 2에는 주편(S)의 일 측면(S1)을 중심으로 하나의 라인 레이저(LL1)만을 도시하고 있으나, 반대쪽 에지부 측면에도 동일하게 형성될 수 있음은 당연하다.
상술한 라인 레이저 발생부(LLG1, LLG2)에 의해 발생되는 라인 레이저(LL1, LL2)의 색은, 레드(R), 그린(G) 또는 블루(B) 중 어느 하나일 수 있으며, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 주편(S)의 색과 잘 대비될 수 있도록 레드(R)를 사용하였다. 또한, 실시 형태에 따라서는 라인 레이저의 구분을 위해 주편(S)의 일 측면에 레드(R)를, 반대 측면에는 그린(G)을 사용할 수도 있다.
한편, 영상 획득부(C1, C2)는, 라인 레이저(LL1, LL2)가 형성된 주편(S)의 에지부 측면(S1)과 상부 표면(S2)을 포함하는 주편 영상(200)을 획득할 수 있다. 획득된 주편 영상(200)은 에지 추출부(110) 및 라인 레이저 검출부(140)로 전달될 수 있다. 주편 영상(200)은 RGB 컬러 영상을 포함할 수 있다.
상술한 라인 레이저 발생부(LLG1, LLG2)와 영상 획득부(C1, C2)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 주편(S)의 양 에지부 측면을 기준으로 바깥쪽 및 위쪽 방향으로 일정 거리 이격되게 설치될 수 있다. 또한, 고용량의 이미지 데이터가 실시간으로 전송되어야 하므로 이동거리에 따른 전송속도 저하 및 통신 안정성 확보를 위해 영상 획득부(C1, C2)로부터 결함 검출부(120)까지는 광 모듈 통신을 사용할 수 있다.
특히, 영상 획득부(C1, C2)는, 고속 촬영이 가능한 고화질 카메라 일 수 있다. 롤 베드(roll bed)에서 이송되는 주편(S)은 최고속도 240 m/min 정도로 이동할 수 있으므로 이에 대한 정확한 영상을 촬영하기 위해서는 영상 획득부(C1, C2)의 촬영 속도는 빠른 것이 바람직하다. 또한, 주편(S)이 이송되는 롤 베드 위에서 주편 형상에 웨이브(wave)성 결함이 발생하거나, 고속 이송에 따른 진동에 의해 주편 에지부가 상하로 떨림이 발생할 수 있으므로 영상 획득부(C1, C2)에서는 주편의 상하 변동에 따른 초점 변경이 최소화되기 위해 촬영 렌즈의 조리개가 가능한 조여짐이 바람직하다. 또한, 고속으로 이송되는 주편(S)에 대해서 정확한 표현 이미지를 획득하기 위해서는 조리개 값이 f5 이상으로 조여지는 것이 바람직하며, 주편(S)의 고속이동에 따른 이미지 흐려짐(blurring)을 방지하기 위해서는 셔터스피드가 최소 1/4000초 이상의 속도로 촬영되는 것이 바람직하다.
또한, 영상 획득부(C1, C2)는 주편(S)의 동일한 에지 부분을 관찰할 수 있도록 렌즈 방향이 고정되어야 하며, 주편(S)의 촬영 부분은 조명부(L1, L2)에 의해 밝게 조명해 줌이 바람직하다. 본 실시형태에서는 주편(S)의 양쪽 에지부 측면에 대해 각각 이미지 처리를 위해 2대의 독립된 카메라(C1, C2)가 독립적으로 동작 될 수 있다.
한편, 조명부(L1, L2)는 영상 획득부(C1, C2)에서 촬영된 영상의 흐려짐(blurring) 현상이 발생되는 문제를 개선하기 위해 일정한 광량을 주편(S)에 조사할 수 있다. 본 실시형태에서 조명부(L1, L2)는 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 이용한 조명장치일 수 있다. 종래의 경우 할로겐 메탈 램프 등을 조명장치로 사용하였으나, 이러한 할로겐 메탈 램프는 전력의 소비가 커서 조명장치의 수명이 단축되고, 촬영부의 촬영 순간과 조명부의 광 조사 순간을 동기화시키기 위해 온/오프(on/off) 스위칭으로 조명장치를 조작하여야 하는 동기화문제가 존재하고 있었다. 따라서, 본 실시형태에서는, 이러한 할로겐 메탈 램프의 단점을 극복하기 위해 LED를 사용함으로써 주편(S)에 균일한 강도의 빛을 조사하여 결함 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다. 본 실시형태에서 조명부(L1, L2)는 은회색의 주편(S)의 빛 반사율을 고려하여 1000 룩스(Lux) 이상의 조명을 사용함이 바람직하다. 또한, 조명부(L1, L2)에서의 주편(S)에 대한 빛의 입사각은 영상 획득부(C1, C2)에서의 렌즈의 입사각을 고려하여 대칭되게 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 주편(S)의 에지부 측면의 상태를 고화질로 촬영하기 위해서 목표 해상도를 50um/pixel라고 가정하였을 때, 영상 획득부(C1, C2)는 고온의 주편 열에 대해 시스템이 보호될 수 있도록 주편 측면의 상부 약 1000mm에 설치될 수 있으며, 이 경우 최소 초점 거리 150mm 이상의 대구경 렌즈가 필요하며, 촬영 면적은 주편(S)의 이송 방향으로 약 10cm 정도가 될 수 있다. 또한, 촬영되는 주편(S)의 해당 부분에 집중적으로 광원을 조사해야 하기 때문에, 같은 거리에 있는 조명부(L1, L2)에 사용되는 렌즈는 시야각 15도 이내의 것이 사용될 수 있다.
한편, 에지 추출부(110)는 영상 획득부(C1, C2)로부터 전달된 주편 영상(200)으로부터 에지부 측면(S1)과 상부 표면(S2)이 접하는 경계인 에지(E)를 추출할 수 있다. 추출된 에지(E)는 결함 검출부(120)로 전달될 수 있다. 에지(E)의 추출시에 공지의 에지 검출 알고리즘(edge detection algorithm)이 이용될 수 있다.
그리고, 결함 검출부(120)는 추출된 에지(E) 또는 주편(S)의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저(LL1, LL2)에 기초하여 주편(S)의 측면 결함을 검출할 수 있다. 측면 결함이 발생되면, 결함 검출부(120)는 측면 결함의 정보, 즉 종류(즉, 에지 핀인지 에지 덧살인지) 및 그 등급을 관리자에게 알려줌으로써, 측면 결함을 제거하기 위한 에지댐의 제어에 활용할 수 있다. 에지댐의 제어는 예를 들면, 에지댐의 진동 주파수, 진동폭, 주조톤당 마모율, 상방 시프트율(shift rate), 퀵 업 레이즈(quick up rate) 등일 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에서 적용되는 주편(S)의 측면 결함의 종류 및 결함 검출부(120)에서의 검출 과정을 상세하게 설명한다. 발명의 이해를 돕기 위해, 이하에서는 하나의 에지부 측면(S1)을 중심으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 검출하는 주편(S)의 측면 결함은, 에지 핀(101)과 에지 덧살(102)을 포함할 수 있다. 여기서, 에지 핀(101)은 쌍롤식 박판 주조 공정에서 주조롤과 에지댐의 내화물 사이의 갭(gap)으로 인해 발생한 주편 에지부의 부분을 말한다. 이러한 에지 핀(101)으로 인해 주편(S)의 에지부 측면(S1)에 형성된 라인 레이저(LL1)의 일부는, 후술하는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 끊어져 보이게 된다. 한편, 에지 덧살(102)은 쌍롤식 박판 주조 공정에서 응고쉘의 측면과 접촉하는 에지댐의 내화물 부분이 보다 많이 마모되어 발생되는 흠(groove)으로 인해, 주조롤의 폭을 초과하여 더 성장한 주편 에지부의 부분을 말한다. 이러한 에지 덧살(102)은 주편(S)의 상부 표면(S2)으로도 성장하여 주편의 에지부 측면(S1)에서 보면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 일정한 곡률 반경(303)을 가지게 된다.
구체적으로, 결함 검출부(120)는, 주편(E)의 에지부 측면(S1)에 형성된 라인 레이저(LL1)의 길이(301) 대비 주편(S)의 두께(302)가 제1 기준값 미만인 경우 주편(S)의 에지부 측면(S1)에 에지 핀(101)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1 기준값은 예컨대 70%일 수 있다.
또한, 결함 검출부(120)는, 추출된 에지(E)에 포함된 곡선(에지 덧살)(102)의 곡률(curvature)이 제2 기준값 이상인 경우 주편(S)의 에지부 측면(S1)에 에지 덧살(102)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 곡률(curvature)은 곡선(에지 덧살)(102)의 반지름인 곡률 반경(303)의 역수로, 예컨대 0.01일 수 있다.
일 실시 형태에 의하면, 결함 검출부(120)는 검출된 에지 핀(101)이나 에지 덧살(102)을 등급화할 수 있다. 예컨대, 에지 핀(101)의 경우, 제1 기준값이 70%라고 하면, 주편(E)의 에지부 측면(S1)에 형성된 라인 레이저(LL1)의 길이(301) 대비 주편(S)의 두께(302)가 70%이면 제1 등급, 65%이면 제2등급, 60%이면 제3등급, 55%이면 제4등급 등으로 구분할 수 있으며, 이 경우 등급이 높아질수록 에지 핀(101)이 심한 경우로 판단할 수 있다. 마찬가지로, 에지 덧살(102)의 경우 제2 기준값이 0.01이라고 하면, 에지 덧살(102)의 곡률(curvature)이 0.01이면 제1등급, 0.02이면 제2등급, 0.03이면 제3 등급, 0.04이면 제4등급 등으로 구분할 수 있으며, 이 경우 등급이 높아질수록 에지 덧살(102)이 심한 경우로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 주편(S)의 이송에 따라 획득되는 각기 다른 주편 영상(200)으로부터 측면 결함의 검출 횟수를 계수하는 계수부(130)를 더 포함할 수 있다. 즉, 에지 핀(101)이나 에지 덧살(102)은 그 특성상 주편(S)의 에지부 측면(S1)을 따라 지속적으로 발생되기 때문에, 계수부(130) 주편(S)이 이송됨에 따라 순차적으로 획득되는 주편 영상(200)에 따라 검출 횟수를 계수하고, 결함 검출부(120)는 계수된 검출 횟수가 일정 횟수 이상인 경우에만 검출된 결함이 에지 핀(101)이나 에지 덧살(102)인 것으로 최종 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에 의하면, 주편 영상(200)으로부터 라인 레이저(LL1, LL2)의 색을 제외한 색으로 이루어진 주편 영상에 기초하여 라인 레이저를 검출하는 라인 레이저 검출부(140)와, 주편(S)이 일정 속도로 이송함에 따라, 검출된 라인 레이저(LL1, LL2)의 지점 중 주편(S)의 측면부(S1)에 형성된 라인 레이저와 주편(S)의 상부 표면(S2)에 형성된 라인 레이저의 교점(201)이 이동하는 이동 경로로부터 주편(S)의 사행 여부를 판단하는 사행 판단부(150)를 더 포함할 수 있다.
즉, 주편(S)에 사행(또는 웨이브 결함)이 발생된 경우에는, 획득한 주편 영상(200)으로부터 에지 핀(101)이나 에지 덧살(102)의 검출 및 그 등급 파악의 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서, 에지부 측면 결함의 검출 전에 주편(S)의 사행 여부를 미리 판단하는 것이 중요하다.
구체적으로, 라인 레이저(LL1, LL2)의 색이 레드(R)이라고 가정할 경우, 라인 레이저 검출부(140)는, 영상 획득부(C1, C2)로부터 전달받은 주편 영상(200)인 RGB 컬러 영상을 R, G, B 색별로 분리한 후, G, B만으로 컬러 영상을 복원한다. 이후 복원된 컬러 영상과 RGB 컬러 영상으로부터 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 레드(R)의 라인 레이저(LL1)를 검출할 수 있다. 검출된 라인 레이저(LL1)를 보면, 주편(S)의 상부 표면(S2)에 형성된 라인 레이저와 주편(S)의 에지부 측면(S2)에 형성된 라인 레이저는 교점(201)에서 꺽어져 있으며, 이 교점(201)은 에지(E) 상에 존재하게 된다. 이러한 교점(201)은, 주편(S)에 사행이 발생된 경우, 주편(S)이 D2 방향으로 이송됨에 따라 위 아래로 변동하게 된다. 따라서, 사행 판단부(150)는 이러한 교점(201)의 이동 경로의 변동 정도로부터 사행의 발생 여부 및 정도를 파악할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 주편 영상으로부터 추출한 에지와 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저에 기초하여 주편의 에지부 측면 결함을 검출 및 분류하여 에지댐 제어에 활용함으로써, 주편의 에지부 측면 결함에 의한 제품의 실수율 저하를 방지하고, 전체 주조의 안정성을 높일 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법을 설명하는 흐름도로, 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 3과 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 우선 라인 레이저 발생부(LLG1, LLG2)는, 일정 속도로 이송중인 주편(S)의 폭방향(D1)으로 주편(S)의 에지부 측면(S1) 및 상부 표면(S2)에 라인 레이저(LL1, LL2)를 형성시킬 수 있다(S401). 발명의 이해를 돕기 위해, 도 2에는 주편(S)의 일 측면(S1)을 중심으로 하나의 라인 레이저(LL1)만을 도시하고 있으나, 반대쪽 에지부 측면에도 동일하게 형성될 수 있음은 당연하다. 상술한 라인 레이저 발생부(LLG1, LLG2)에 의해 발생되는 라인 레이저(LL1, LL2)의 색은, 레드(R), 그린(G) 또는 블루(B) 중 어느 하나일 수 있으며, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 주편(S)의 색과 잘 대비될 수 있도록 레드(R)를 사용하였다.
다음, 영상 획득부(C1, C2)는, 라인 레이저(LL1, LL2)가 형성된 주편(S)의 에지부 측면(S1)과 상부 표면(S2)을 포함하는 주편 영상(200)을 획득할 수 있다(S402). 획득된 주편 영상(200)은 에지 추출부(110) 및 라인 레이저 검출부(140)로 전달될 수 있다. 주편 영상(200)은 RGB 컬러 영상을 포함할 수 있다.
다음, 에지 추출부(110)는 영상 획득부(C1, C2)로부터 전달된 주편 영상(200)으로부터 에지부 측면(S1)과 상부 표면(S2)이 접하는 경계인 에지(E)를 추출할 수 있다(S403). 추출된 에지(E)는 결함 검출부(120)로 전달될 수 있다. 에지(E)의 추출시에 공지의 에지 검출 알고리즘(edge detection algorithm)이 이용될 수 있다.
마지막으로, 결함 검출부(120)는 추출된 에지(E) 또는 주편(S)의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저(LL1, LL2)에 기초하여 주편(S)의 측면 결함을 검출할 수 있다(S404). 측면 결함이 발생되면, 결함 검출부(120)는 측면 결함의 정보, 즉 종류(즉, 에지 핀인지 에지 덧살인지) 및 그 등급을 관리자에게 알려줌으로써, 측면 결함을 제거하기 위한 에지댐의 제어에 활용할 수 있다. 에지댐의 제어는 예를 들면, 에지댐의 진동 주파수, 진동폭, 주조톤당 마모율, 상방 시프트율(shift rate), 퀵 업 레이즈(quick up rate) 등일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 주편 영상으로부터 추출한 에지와 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저에 기초하여 주편의 에지부 측면 결함을 검출 및 분류하여 에지댐 제어에 활용함으로써, 주편의 에지부 측면 결함에 의한 제품의 실수율 저하를 방지하고, 전체 주조의 안정성을 높일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
101: 에지 핀 102: 에지 덧살
110: 에지 추출부 120: 결함 검출부
130: 계수부 140: 라인 레이저 검출부
150: 사행 판단부 200: 주편 영상
301: 에지부 측면의 라인 레이저의 길이 302: 주편의 두께
303: 에지 덧살의 곡률 반경 C1,C2: 영상 획득부
L1, L2: 조명 LL1, LL2: 라인 레이저
LLG1, LLG2: 라인 레이저 발생부 D1: 주편의 폭방향(D1)
D2: 주편의 이송방향 E: 에지
S: 주편 S1: 주편의 에지부 측면
S2: 주편의 상부 표면

Claims (12)

  1. 일정 속도로 이송중인 주편의 폭방향으로 상기 주편의 에지부 측면 및 상부 표면에 라인 레이저를 형성시키는 라인 레이저 발생부;
    상기 라인 레이저가 형성된 주편의 에지부 측면과 상부 표면을 포함하는 주편 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 획득된 주편 영상으로부터 상기 에지부 측면과 상기 상부 표면이 접하는 경계인 에지를 추출하는 에지 추출부; 및
    상기 추출된 에지의 곡률 또는 상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이에 기초하여 상기 주편의 에지부 측면 결함을 검출하는 결함 검출부를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결함 검출부는,
    상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이 대비 상기 주편의 두께가 제1 기준값 미만인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 핀이 존재하는 것으로 판단하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결함 검출부는,
    상기 추출된 에지에 포함된 곡선의 곡률(curvature)이 제2 기준값 이상인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 덧살이 존재하는 것으로 판단하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치는,
    상기 주편의 이송에 따라 획득되는 각기 다른 주편 영상으로부터 측면 결함의 검출 횟수를 계수하는 계수부를 더 포함하며,
    상기 결함 검출부는, 상기 계수된 검출 횟수가 일정한 횟수 이상인 경우에만 주편의 에지부 측면에 상기 에지부 측면 결함이 존재하는 것으로 판단하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라인 레이저의 색은, 레드(R), 그린(G) 또는 블루(B) 중 어느 하나이며,
    상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치는,
    상기 획득된 주편 영상으로부터 상기 라인 레이저의 색을 제외한 색으로 이루어진 주편 영상에 기초하여 상기 라인 레이저를 검출하는 라인 레이저 검출부; 및
    상기 주편이 일정 속도로 이송함에 따라, 상기 검출된 라인 레이저의 지점 중 상기 주편의 에지에 형성된 라인 레이저와 상기 주편의 상부 표면에 형성된 라인 레이저의 교점이 이동하는 이동 경로로부터 상기 주편의 사행 여부를 판단하는 사행 판단부를 더 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에지 추출부는,
    에지 검출 알고리즘(edge detection algorithm)에 의해 상기 에지를 추출하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 장치.
  7. 일정 속도로 이송중인 주편의 폭방향으로 상기 주편의 에지부 측면 및 상부 표면에 라인 레이저를 형성시키는 제1 단계;
    상기 라인 레이저가 형성된 주편의 에지부 측면과 상부 표면을 포함하는 주편 영상을 획득하는 제2 단계;
    상기 획득된 주편 영상으로부터 상기 에지부 측면과 상기 상부 표면이 접하는 경계인 에지를 추출하는 제3 단계; 및
    상기 추출된 에지의 곡률 또는 상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이에 기초하여 상기 주편의 에지부 측면 결함을 검출하는 제4 단계를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 주편의 에지부 측면에 형성된 라인 레이저의 길이 대비 상기 주편의 두께가 제1 기준값 미만인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 핀이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 추출된 에지에 포함된 곡선의 곡률(curvature)이 제2 기준값 이상인 경우 상기 주편의 에지부 측면에 에지 덧살이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법은,
    상기 주편의 이송에 따라 획득되는 각기 다른 주편 영상으로부터 측면 결함의 검출 횟수를 계수하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제4 단계는, 상기 계수된 검출 횟수가 일정한 횟수 이상인 경우에만 주편의 에지부 측면에 상기 에지부 측면 결함이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 라인 레이저의 색은, 레드(R), 그린(G) 또는 블루(B) 중 어느 하나이며,
    상기 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법은,
    상기 획득된 주편 영상으로부터 상기 라인 레이저의 색을 제외한 색으로 이루어진 주편 영상에 기초하여 상기 라인 레이저를 검출하는 단계; 및
    상기 주편이 일정 속도로 이송함에 따라, 상기 검출된 라인 레이저의 지점 중 상기 주편의 에지에 형성된 라인 레이저와 상기 주편의 상부 표면에 형성된 라인 레이저의 교점이 이동하는 이동 경로로부터 상기 주편의 사행 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    에지 검출 알고리즘(edge detection algorithm)에 의해 상기 에지를 추출하는 단계를 포함하는 주편의 에지부 측면 결함 검출 방법.
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