KR102020420B1 - 스트립의 표면 결함 제거 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 산세공정에서 스트립의 표면에 생성되는 표면 결함을 검출하여 작업 영역에서 제거하기 위한 시스템에 있어서, 산세공정에 사용되는 산세탱크의 후단에 설치되어 상기 표면 결함의 위치 정보를 획득하는 결함검출부; 상기 위치 정보를 기초로 상기 스트립의 이송하여 상기 스트립 중 상기 표면 결함이 검출된 영역을 상기 작업 영역에 정지시키는 운송부; 상기 위치 정보를 기초로 상기 작업 영역에서 상기 표면 결함에 레이저를 조사하여 삭마(ablation)하는 결함제거부; 상기 작업 영역에서 상기 스트립에 잔존하는 상기 표면 결함의 잔류물을 흡입하여 제거하는 흡입부; 및 상기 위치 정보를 저장하고 상기 운송부, 상기 결함제거부 및 상기 흡입부를 제어하는 제어부;를 포함하는 스트립의 표면 결함 제거 시스템을 제공한다.

Description

스트립의 표면 결함 제거 시스템{APPARATUS FOR REMOVING SURFACE DEFECT OF STRIP}
본 발명은 스트립의 표면 결함 제거 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가열로에서 추출된 압연소재는 통상 고온에서 작업이 진행되기 때문에, 스케일(scale)이라는 표면 결함과 함께, 조압연기 및 열연 사상 압연기등을 통과하면서 차입되는 이물질로 인하여 손상된 롤에 의하여 압연롤 마크발생 또는 통판성 불량 또는 분사노즐의 막힘 현상에 의한 열연강판표면의 디스케일링 불량으로 각종 스케일성 표면 결함이 발생된다. 상기와 같은 스트립의 표면 결함은 열연공정의 특성상, 한 번 발생되면 전 공정에 걸쳐서 연속적으로 발생되기 때문에 제품의 품질향상에 막대한 악영향을 끼치게 된다.
종래에는 산세탱크의 후단에 결함검출부를 설치하고, 이를 통해 스트립의 표면 결함을 실시간으로 검출한 후, 이를 수작업으로 제거하였다.
예를 들어, 결함검출부를 통해 검출된 스트립의 표면 결함 수준이 심각하거나 작업자가 해당 스트립에 대한 정밀육안검사가 필요하다고 판단한 경우에는, 해당 코일을 자가냉연공정으로 직송 처리하지 않고 정정 공정 라인으로 이송한 후, 수동으로 되감기 작업을 수행하여 스트립 표면에 발생된 결함부분을 육안으로 판단한 후, 이를 제거하였다.
그러나 이러한 경우, 작업자가 생산라인의 속도를 수동으로 조정하고 운전을 정지시켜야 하므로, 작업자의 위치와 결함 발생 위치가 일치되도록 스트립을 위치시키기가 어려웠으며, 결함 발생 위치를 찾는 과정에서 생산라인의 속도를 낮추어야 했으므로 생산성을 감소시키는 문제가 있었다.
한국공개특허 제2003-0046267호(공개일: 2003년06월12일)
본 발명이 해결하고자하는 과제 중의 하나는, 스트립의 표면에 결함이 검출되면, 이를 제거하기 위한 작업공간에 정확히 정지하며, 이를 자동으로 제거할 수 있는 스트립의 표면 결함 제거 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 산세공정에서 스트립의 표면에 생성되는 표면 결함을 검출하여 작업 영역에서 제거하기 위한 시스템에 있어서, 산세공정에 사용되는 산세탱크의 후단에 설치되어 상기 표면 결함의 위치 정보를 획득하는 결함검출부; 상기 위치 정보를 기초로 상기 스트립의 이송하여 상기 스트립 중 상기 표면 결함이 검출된 영역을 상기 작업 영역에 정지시키는 운송부; 상기 위치 정보를 기초로 상기 작업 영역에서 상기 표면 결함에 레이저를 조사하여 삭마(ablation)하는 결함제거부; 상기 작업 영역에서 상기 스트립에 잔존하는 상기 표면 결함의 잔류물을 흡입하여 제거하는 흡입부; 및 상기 위치 정보를 저장하고 상기 운송부, 상기 결함제거부 및 상기 흡입부를 제어하는 제어부;를 포함하는 스트립의 표면 결함 제거 시스템을 제공한다.
일 예에서, 상기 결함제거부는 상기 결함이 제거된 상기 스트립의 표면 이미지를 촬영하여는 상기 제어부로 전송하는 촬영부; 상기 스트립과의 거리를 측정하는 제1 센서부; 상기 스트립의 폭 및 상기 표면 결함을 검출하는 제2 센서부; 및 상기 표면 결함에 레이저를 조사하는 레이저 조사부;를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 결함제거부는 상기 표면 이미지를 상기 제어부로 전송하며, 상기 제어부는 상기 표면 이미지와 미리 준비된 표준 이미지를 비교하여 결함 제거 여부를 판별할 수 있다.
일 예에서, 상기 촬영부는 상기 표면 이미지를 촬영하는 카메라부; 상기 스트립의 표면에 조명을 제공하는 조명부; 및 상기 카메라부를 보호하는 보호 덮개;를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 제1 및 제2 센서는 레이저 센서일 수 있다.
일 예에서, 상기 촬영부는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 스트립의 표면 결함 제거 시스템은 스트립의 표면에 결함이 검출되면, 이를 제거하기 위한 작업공간에 정확히 정지하며, 이를 자동으로 제거할 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스트립의 표면 결함 제거 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 작업 영역을 확대한 도면이다.
도 3은 도 2의 결함제거부의 헤드 유닛을 확대한 도면이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 헤드 유닛의 동작을 개략적으로 설명한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스트립의 표면 결함 제거 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 작업 영역을 확대한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스트립의 표면 결함 제거 시스템(1)은 결함검출부(200), 운송부(300), 결함제거부(410), 흡입부(420) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
상기 결함검출부(200)는, 일 방향(D)으로 이동하는 스트립(S) 표면을 스캔하여 표면 결함이 있는지 확인하고, 표면 결함의 위치를 데이터화한 위치 정보를 제어부(500)로 전송할 수 있다. 상기 결함검출부(200)는 스트립(S)의 표면 상태를 검출하는 표면 결함검출장치(Surface Defect Detector, SDD)로서, 스트립(S) 표면의 상태를 용이하게 확인할 수 있도록 산세탱크(100)의 후단에 스트립(S)의 진행을 방해하지 않는 위치에 설치될 수 있다. 또한, 상기 결함검출부(200는 스트립(S)의 표면을 동영상으로 변환하여 실시간으로 출력할 수 있으며, 출력된 동영상 정보를 상기 제어부(500)에 전송하여 저장할 수 있다.
상기 제어부(500)는 상기 결함검출부(200)에서 전송된 위치 정보를 저장하고, 전송된 위치 정보를 기초로 표면 결함이 검출된 결함 영역(A)이 표면 결함을 제거하기 위한 작업 영역(WA)에 정확히 정지할 수 있도록 운송부(300)를 제어할 수 있다.
상기 제어부(500)는 상기 동영상 정보 및 표면 결함의 위치 정보를 기초로 표면 결함이 촬영된 결함 영역(A)이 스트립(S)의 어느 위치에 있는지 확인할 수 있으며, 운송부(300)를 제어하여 결함 영역(A)이 작업 영역(WA)에 내에 정지되게 할 수 있다. 상기 제어부(500)는 프로그램이 내장된 컴퓨터와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 운송부(300)는 이송롤(310), 루퍼(320) 등을 포함하는 스트립(S)의 운송 수단을 포함할 수 있으며, 상기 제어부(500)의 제어신호를 따라 상기 스트립(S)의 이동 속도를 변경하여 결함 영역(A)이 상기 작업 영역(WA)에 정지되게 할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 스트립(S)의 표면 결함이 제거되는 작업 영역(WA)에는 결함제거부(410) 및 흡입부(420)가 배치될 수 있다.
결함제거부(410)는 제어부(500)에서 전송된 위치 정보를 기초로 작업 영역(WA)에 정지된 스트립(S)의 표면에서 표면 결함(F)이 위치하는 정확한 위치를 검출하여, 표면 결함(F)에 레이저를 조사함으로써 표면 결함(F)을 삭마(ablation)할 수 있다. 레이저를 이용한 삭마는, 스트립(S)의 표면에 직접 고출력 레이저를 조사하여 스트립(S)의 표면을 기화시켜 제거하는 것이다.
결함제거부(410)는 로봇 암(RA)의 단부에, 레이저를 조사하고 스트립(S)의 표면 이미지를 촬영하는 헤드 유닛(411)과 부착된 구성일 수 있다. 상기 로붓 암(RA)은 헤드 유닛(411)을 결함 영역(A)의 상부를 따라 이동함으로써, 헤드 유닛(411)에 표면 결함(F)이 검출되도록 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 헤드 유닛(411)은 하우징(412), 촬영부(414), 제1 및 제2 센서부(418, 419) 및 레이저 조사부(413)를 포함할 수 있으며, 로봇 암(RA)의 단부에 회전 가능하게 배치되어, 헤드 유닛(411)의 일 면 및 이에 대향하는 타면이 모두 스트립(S)을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 로봇 암(RM)은 6축 구동이 가능한 로봇 암이 채용될 수 있다.
상기 하우징(412)은 내부에 공간부를 가지는 케이싱으로서, 일면에는 촬영부(414) 및 제1 센서부(418)가 배치될 수 있으며, 상기 일면에 대향하는 타면에는 제2 센서부(419)가 배치될 수 있다. 또한, 측면에는 레이저 조사부(413)가 배치될 수 있다.
상기 촬영부(414)는 스트립(S)의 표면 이미지를 촬영하는 카메라부(415), 상기 스트립(S)의 표면에 조명을 제공하는 조명부(416), 및 카메라부(415)를 오염에서 보호하는 보호 덮개(417)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는, 카메라부(415)에 부착된 이물질을 제거하기 위하여, 압축공기를 분사하는 에어 퍼지(Air Purge)가 더 배치될 수 있다.
상기 카메라부(415)는, CCD(charge coupled device) 이미지 센서 및 초점 조정용 렌즈 등을 구비한 CCD 카메라 또는, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서 및 초점 조정용 렌즈 등을 구비한 CCD 카메라로 구성될 수 있다.
상기 보호 덮개(417)는 카메라부(415)가 촬영할 때에만, 개방되어 상기 카메라부(415)가 레이저 삭마과정에서 발생하는 오염물이 상기 카메라부(415)에 부착되어 오염되는 것을 방지하도록 할 수 있다.
도 4(a)를 참조하면, 상기 제1 센서부(418)는 레이저 투광기와 수광기를 포함하는 레이저 센서로 구성될 수 있으며, 스트립(S)의 표면에 제1 레이저(L1)를 조사하여 스트립(S)의 표면과의 거리(W)를 측정함으로써, 레이저 조사부(413)에서 조사되는 레이저의 초점이 제거하고자 하는 표면 결함에 정확히 위치하게 할 수 있다. 또한, 레이저 삭마를 통해 스트립(S)의 표면이 제거된 정도를 검출하여, 스트립(S)의 표면이 과도하게 삭마되어 천공되는 것을 방지할 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 상기 제2 센서부(419)는 레이저 투광기와 수광기를 포함하는 레이저 센서로 구성될 수 있으며, 스트립(S)의 표면에 제2 레이저(L2)를 조사하여 스트립(S)의 폭을 검출하고, 표면 결함(F)이 위치하는 지점을 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 레이저 조사부(413)는 이렇게 검출된 표면 결함(F)에 제3 레이저(L3)를 조사하여 결함을 삭마하여 제거할 수 있다.
상기 결함제거부(410)는 레이저 삭마를 진행한 후, 스트립(S)의 표면을 촬영하여 표면 이미지를 생성하고 이를 제어부(500)로 전송할 수 있다. 제어부(500)는 전송받은 표면 이미지를 미리 저장되어 있는 스트립(S)의 표준 이미지와 비교하여 표면 결함(F)이 제거되었는지는 판별하고, 표면 결함(F)이 기준치 이상으로 제거된 경우에는 다음 공정으로 진행하게 할 수 있으며, 표면 결함(F)이 기준치 미만으로 제거된 경우에는 결함제거부(410)가 추가적으로 레이저 삭마를 진행하도록 제어할 수 있다. 제어부(500)의 표면 이미지는 표면 결함(F)이 제거된 영역을 촬영한 이미지로서, 제어부(500)는 화상처리를 통해 전송 받은 표면 이미지와 표준 이미지가 일치하는 정도를 파악하고, 이를 기초로 표면 결함(F)이 제거된 정도를 판단할 수 있다.
도 2를 참조하면, 흡입부(420)는 레이저 삭마 후 스트립(S)에 잔존하는 잔유물을 흡입하는 흡입 헤드(422), 흡입 헤드(422)를 스트립(S)의 폭방향으로 이동시켜 표면 결함(F)과 인접한 영역에 이동할 수 있게 지지하는 지지부(421), 흡입 헤드(422)와 연결 호스(424)로 연결된 흡입기 본체(423)를 포함할 수 있다.
상기 흡입 헤드(422)는 상기 지지부(421)를 따라 스트립(S)의 표면 결함(F)과 인접한 영역에 배치됨으로써, 결함제거부(410)가 스트립(S)의 표면 결함(F)을 레이저 삭마하는 과정에서 발생하는 잔유물을 곧바로 흡입하여 흡입기 본체(423)로 집중되게 할 수 있다.
상기 지지부(421)는 랙과 피니언 기어로 구성될 수 있으며, 상기 흡입 헤드(422)는 상기 지지부(421)의 피니언 기어와 맞물리는 피니언 기어 및 구동 모터가 포함되어, 상기 지지부(421)에 지지되어 상기 스트립(S)의 폭 방향으로 이동할 수 있다.
상기 흡입기 본체(423)는 진공펌프 및 이물질 저장장치를 포함하며, 상기 흡입 헤드(422)에 진공을 제공하여, 상기 흡입 헤드(422)를 통해 잔유물이 흡입되도록 할 수 있다. 따라서, 흡입부(420)는 레이저 삭마 과정에서 발생하는 잔유물을 제거하여, 스트립(S)의 표면을 청결한 상태로 유지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1: 스트립의 표면 결함 제거 시스템
100: 산세탱크
200: 결함검출부
300: 루퍼
400: 작업 영역
410: 결함제거부
411: 헤드 유닛
412: 하우징
413: 레이저 조사부
414: 촬영부
415: 카메라부
416: 조명부
417: 보호 덮개
418: 제1 센서부
419: 제2 센서부
420: 흡입부
421: 구동부
422: 흡입 헤드
423: 흡입기 본체
424: 연결 호스
500: 제어부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 산세공정에서 스트립의 표면에 생성되는 표면 결함을 검출하여 작업 영역에서 제거하기 위한 시스템에 있어서,
    산세공정에 사용되는 산세탱크의 후단에 설치되어 상기 표면 결함의 위치 정보를 획득하는 결함검출부;
    상기 위치 정보를 기초로 상기 스트립을 이송하여 상기 스트립 중 상기 표면 결함이 검출된 영역을 상기 작업 영역에 정지시키는 운송부;
    상기 위치 정보를 기초로 상기 작업 영역에서 상기 표면 결함에 레이저를 조사하여 삭마(ablation)하는 결함제거부;
    상기 작업 영역에서 상기 스트립에 잔존하는 상기 표면 결함의 잔류물을 흡입하여 제거하는 흡입부; 및
    상기 위치 정보를 저장하고 상기 운송부, 상기 결함제거부 및 상기 흡입부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 결함제거부는 상기 결함이 제거된 상기 스트립의 표면 이미지를 촬영하여 상기 제어부로 전송하는 촬영부;
    상기 스트립과의 거리를 측정하는 제1 센서부;
    상기 스트립의 폭 및 상기 표면 결함을 검출하는 제2 센서부; 및
    상기 표면 결함에 레이저를 조사하는 레이저 조사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립의 표면 결함 제거 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결함제거부는 상기 표면 이미지를 상기 제어부로 전송하며,
    상기 제어부는 상기 표면 이미지와 미리 준비된 표준 이미지를 비교하여 결함 제거 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 스트립의 표면 결함 제거 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 촬영부는 상기 표면 이미지를 촬영하는 카메라부;
    상기 스트립의 표면에 조명을 제공하는 조명부; 및
    상기 카메라부를 보호하는 보호 덮개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립의 표면 결함 제거 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 센서는 레이저 센서인 것을 특징으로 하는 스트립의 표면 결함 제거 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 촬영부는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라인 것을 특징으로 하는 스트립의 표면 결함 제거 시스템.

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