KR101886212B1 - 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치 - Google Patents

판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치에 관한 것으로, 판의 진행 방향 상부에 배치되어 레이저 광을 주사하는 레이저 광원; 상기 판의 진행 방향의 상부에 배치되어 상기 레이저 광원에 의해 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 촬영하는 카메라; 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 처리하여 상기 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 수치화하는 영상처리부; 및 상기 영상처리부에 의해 수치화된 레이저 반사광의 길이와, 기설정된 상기 레이저 광원과 판과의 거리 및 상기 레이저 광원과 판 하부의 바닥과의 거리를 이용하여 판쏠림 값 및 판폭 값을 계산하는 계산부를 포함하여 구성된다.

Description

판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치 {APPARATUS FOR SIMULTANEOUSLY MEASURING STRIP POSITION BIAS AND WIDTH}
본 발명은 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압연 공정 또는 제지 공정에 있어서 레이저 광원 및 카메라를 이용하여 판쏠림 및 판폭을 동시에 계측할 수 있는 장치에 관한 것이다.
압연 공정 또는 제지 공정에 있어서 제품 판의 쏠림 정도, 판폭 및 판 두께 등의 계측은 아주 중요한 사안이며, 이들의 계측은 별도의 시스템에 의해 이루어진다.
판쏠림 계측과 관련하여, 종래에는 판 하부에 광원을 배치하고 판 상부 좌우로 광계측 센서를 배치하여, 좌우 광계측 센서에 의해 감지된 광량 차이로 판쏠림 정도를 계측하였다. 그러나, 이러한 종래 기술에 의하면 판쏠림 값의 정확한 계측이 어렵다는 단점이 있었다. 이 외에도, 정전 센서 또는 유도 센서를 이용하여 판쏠림을 계측하는 기술이 제안되었으나, 이들 방법 역시 판쏠림 값의 정확한 계측이 어렵다는 단점이 있었다.
한편, 판폭의 계측과 관련하여, 일반적으로 판 좌우의 가장자리 위치를 감지하는 방법을 사용하였으며, 방사선이나 레이저 광원을 이용하는 방법도 있었다.
특허출원 제1998-0056037호에서는 레이저 광원과 CCD 카메라를 이용하여 판폭을 계측하는 방법을 제안하였다. 레이저 광원이 판 진행 방향에 직교되는 레이저 선광(light line)을 형성하고, 판 위에 형성된 선광을 CCD 카메라로 촬영한 후 그 길이를 계산하여 판폭을 결정하도록 구성되며, 이에 부가적으로, 판 좌우에 레이저 거리계를 장착하여 레이저 광원과 판과의 거리를 계측한 후 판폭 계산 값의 정밀도를 향상시키는 방법을 제안하였다. 그러나, 이 방법에 의하면, 판폭만을 측정할 수 있을 뿐 판폭과 판쏠림을 동시에 측정하는 것은 불가능하였다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 광원 및 카메라를 이용하여 판쏠림 및 판폭을 동시에 계측할 수 있으며, 판쏠림 정도를 정량적인 수치로 계측할 수 있는 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치는, 판의 진행 방향 상부에 배치되어 레이저 광을 주사하는 레이저 광원; 상기 판의 진행 방향의 상부에 배치되어 상기 레이저 광원에 의해 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 촬영하는 카메라; 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 처리하여 상기 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 수치화하는 영상처리부; 및 상기 영상처리부에 의해 수치화된 레이저 반사광의 길이와, 기설정된 상기 레이저 광원과 판과의 거리 및 상기 레이저 광원과 판 하부의 바닥과의 거리를 이용하여 판쏠림 값 및 판폭 값을 계산하는 계산부를 포함한다.
이때, 상기 레이저 광원은 상기 판의 진행 방향으로 비스듬하게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카메라는 상기 레이저 광원보다 높은 위치에 배치되고, 상기 레이저 광원에 비해 레이저 반사광이 생성되는 쪽으로 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 계산부는 아래 수학식에 의해 판쏠림 값을 계산하며,
Figure 112011058764365-pat00001
,
Figure 112011058764365-pat00002
,
Figure 112011058764365-pat00003
,
여기서, Bstrip는 판쏠림 값, l1L는 판의 좌측 폭, l1R 은 판의 우측 폭, d1은 상기 레이저 광원과 판과의 거리, d2는 상기 레이저 광원과 판 하부의 바닥과의 거리, lc는 판 하부 바닥의 좌측 및 우측에 생성된 레이저 반사광의 끝부분 사이의 거리, l2L은 좌측 레이저 반사광의 길이, l2R은 우측 레이저 반사광의 길이를 의미한다.
또한, 상기 계산부는 아래 수학식에 의해 판폭 값을 계산하며,
Figure 112011058764365-pat00004
,
Figure 112011058764365-pat00005
,
Figure 112011058764365-pat00006
,
여기서, Wstrip는 판폭 값, l1L는 판의 좌측 폭, l1R 은 판의 우측 폭, d1은 상기 레이저 광원과 판과의 거리, d2는 상기 레이저 광원과 판 하부의 바닥과의 거리, lc는 판 하부 바닥의 좌측 및 우측에 생성된 레이저 반사광의 끝부분 사이의 거리, l2L은 좌측 레이저 반사광의 길이, l2R은 우측 레이저 반사광의 길이를 의미한다.
본 발명에 의하면, 판쏠림 및 판폭을 동시에 계측할 수 있을 뿐만 아니라, 판쏠림 정도를 정량적인 수치로 계측할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 레이저 광원에서 측정 대상인 판 보다 더 먼 곳에 위치한 바닥에 형성되는 레이저 선광을 이용하므로, 판 위치 값이 확대된 정보를 이용하여 보다 정확한 판쏠림 및 판폭 값을 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치의 구성도,
도 2a는 판 진행 방향 측면에서 본 레이저 광원과 카메라의 배치 방법 및 레이저 반사광의 생성을 설명하기 위한 도면,
도 2b는 상부에서 본 레이저 광원과 카메라의 배치 방법 및 레이저 반사광의 생성을 설명하기 위한 도면,
도 2c는 판 진행 방향 단면에서 본 레이저 광원과 카메라의 배치 방법 및 레이저 반사광의 생성을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 3은 본 발명에 의한 판쏠림 및 판폭 계측 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치(100)는 레이저 광원(110), 카메라(120), 영상처리부(130) 및 계산부(140)를 포함하여 구성된다.
레이저 광원(110)은 판의 진행 방향 상부에 배치되는 것으로, 이때 판의 진행 방향으로 비스듬하게 배치되는 것이 바람직하다.
카메라(120)는 판의 진행 방향의 상부에 배치되어 레이저 광원(110)에 의해 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 촬영하기 위한 것이다. 이때, 카메라(120)는 레이저 광원(110)보다 높은 위치에 배치되고, 또한 레이저 광원(110)에 비해 레이저 반사광이 생성되는 쪽으로 위치하는 것이 바람직하다.
영상처리부(130)는 카메라(120)에 의해 촬영된 영상을 처리하여 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 수치화한다. 영상처리부(130)는 통상적인 영상 처리 기술을 이용하여 구현될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
계산부(140)는 영상처리부(130)에 의해 수치화된 레이저 반사광의 길이와, 기설정된 레이저 광원(110)과 판과의 거리 및 레이저 광원(110)과 판 하부의 바닥과의 거리를 이용하여 판쏠림 값 및 판폭 값을 계산한다.
이하, 도 2a 내지 도2c 및 도 3을 참조하여, 레이저 광원(110)과 카메라(120)의 배치 방법 및 계산부(140)에 의해 판쏠림 및 판폭 값을 계산하는 원리에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2a는 판 진행 방향 측면에서 본 레이저 광원과 카메라의 배치 방법 및 레이저 반사광의 생성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 상부에서 본 레이저 광원과 카메라의 배치 방법 및 레이저 반사광의 생성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2c는 판 진행 방향 단면에서 본 레이저 광원과 카메라의 배치 방법 및 레이저 반사광의 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 레이저 광원(110)은 판(1)의 진행 방향 상부에, 판(1)의 진행 방향으로 비스듬하게 배치된다. 이와 같이 배치된 레이저 광원(110)에 의해 판(1)의 상부 및 판(1) 하부의 좌측 및 우측 바닥(2)에 레이저 반사광(3)이 생성된다.
또한, 카메라(120)는 레이저 광원(110) 보다 높은 위치에, 레이저 광원(110)에 비해 레이저 반사광(3)이 생성되는 쪽으로 배치되어 판(1) 하부의 좌측 및 우측 바닥(2)에 생성된 레이저 반사광(3)의 길이를 촬영한다. 이처럼, 카메라(120)가 레이저 광원(110) 보다 높은 위치에 배치됨으로써, 바닥(2)에 생성된 레이저 반사광(3)을 보다 효율적으로 관측할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 의한 판쏠림 및 판폭 계측 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 레이저 광원(110) 및 카메라(120)가 배치된 상태에서, 레이저 광원(110)에 의해 주사된 레이저 선광이 판 위와 판의 좌측 및 우측 바닥에 도 3에 도시된 바와 같이 생성된다.
계산부(140)는 기 설정된 레이저 광원(110)과 판과의 거리(d1) 및 레이저 광원(110)과 판 하부의 바닥과의 거리(d2)와, 영상처리부(130)에 의해 수치화된 좌측 및 우측의 레이저 반사광의 길이(l2L, l2R)를 이용하여 판쏠림 값 및 판폭 값을 계산한다.
판 하부 바닥의 좌측 및 우측에 생성된 레이저 반사광의 끝부분 사이의 거리를 lc라 하면, 수학식 1 및 2와 같은 삼각함수 공식에 의해 레이저 광원(110)의 중심선을 기준으로 판의 좌측 폭(l1L) 및 판의 우측 폭(l1R) 값을 계산할 수 있다.
Figure 112011058764365-pat00007
Figure 112011058764365-pat00008
이후, 수학식 1 및 2에 의해 구해진 판의 좌측 폭(l1L) 및 판의 우측 폭(l1R)을 이용하여, 수학식 3와 같이 판쏠림 값(Bstrip)을 계산하고, 수학식 4와 같이 판폭 값(Wstrip)을 계산할 수 있다.
Figure 112011058764365-pat00009
Figure 112011058764365-pat00010
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
1: 판
2: 바닥
3: 레이저 반사광
100: 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치
110: 레이저 광원
120: 카메라
130: 영상 처리부
140: 계산부

Claims (5)

  1. 판의 진행 방향 상부에 배치되어 레이저 광을 주사하는 레이저 광원;
    상기 판의 진행 방향의 상부에 배치되어 상기 레이저 광원에 의해 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 촬영하는 카메라;
    상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 처리하여 상기 판 하부의 좌측 및 우측 바닥에 생성되는 레이저 반사광의 길이를 수치화하는 영상처리부; 및
    상기 영상처리부에 의해 수치화된 레이저 반사광의 길이와, 기설정된 상기 레이저 광원과 판과의 거리 및 상기 레이저 광원과 판 하부의 바닥과의 거리를 이용하여 판쏠림 값 및 판폭 값을 계산하는 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 상기 판의 진행 방향으로 비스듬하게 배치되는 것을 특징으로 하는 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 레이저 광원보다 높은 위치에 배치되고, 상기 레이저 광원에 비해 레이저 반사광이 생성되는 쪽으로 위치하는 것을 특징으로 하는 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산부는 아래 수학식에 의해 판쏠림 값을 계산하며,
    Figure 112011058764365-pat00011
    ,
    Figure 112011058764365-pat00012
    ,
    Figure 112011058764365-pat00013
    ,
    Bstrip는 판쏠림 값, l1L는 판의 좌측 폭, l1R 은 판의 우측 폭, d1은 상기 레이저 광원과 판과의 거리, d2는 상기 레이저 광원과 판 하부의 바닥과의 거리, lc는 판 하부 바닥의 좌측 및 우측에 생성된 레이저 반사광의 끝부분 사이의 거리, l2L은 좌측 레이저 반사광의 길이, l2R은 우측 레이저 반사광의 길이인 것을 특징으로 하는 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산부는 아래 수학식에 의해 판폭 값을 계산하며,
    Figure 112011058764365-pat00014
    ,
    Figure 112011058764365-pat00015
    ,
    Figure 112011058764365-pat00016
    ,
    Wstrip는 판폭 값, l1L는 판의 좌측 폭, l1R 은 판의 우측 폭, d1은 상기 레이저 광원과 판과의 거리, d2는 상기 레이저 광원과 판 하부의 바닥과의 거리, lc는 판 하부 바닥의 좌측 및 우측에 생성된 레이저 반사광의 끝부분 사이의 거리, l2L은 좌측 레이저 반사광의 길이, l2R은 우측 레이저 반사광의 길이인 것을 특징으로 하는 판쏠림 및 판폭 동시 계측 장치.
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