KR102077281B1 - SoC based steel surface defect detection system - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 강판 표면의 결함을 검출하는 표면결함 검출장치는 카메라를 이용한 영상 촬영부, 상기 영상 촬영부가 촬영한 영상, 비디오 또는 이미지를 필터링하는 이미지 신호 처리부, 상기 이미지 신호 처리부를 통과한 데이터를 분석하는 비디오 분석부, 상기 데이터를 처리하는 MAC, 호스트 프로세서 및 이더넷으로 구성되며, 상기 비디오 분석부 및 이미지 신호 처리부는 하나의 FPGA로 구성되고, 상기 FPGA와 상기 호스트 프로세서 및 이더넷이 하나의 단일 칩(SoC, System on Chip)에 모두 마련되는 것을 특징으로 한다.Surface defect detection apparatus for detecting a defect on the surface of the steel sheet according to the present invention is an image photographing unit using a camera, an image signal processing unit for filtering the image, video or image captured by the image photographing unit, the data passed through the image signal processing unit It consists of a video analysis unit for analyzing, the MAC processing the data, a host processor and Ethernet, the video analysis unit and the image signal processing unit is composed of one FPGA, the FPGA, the host processor and Ethernet is a single chip (SoC, System on Chip) is characterized in that all provided.

Description

SoC 기반 강판 표면결함 검출장치 및 시스템{SoC based steel surface defect detection system}SoC based steel surface defect detection system {SoC based steel surface defect detection system}

본 발명은 강판의 표면결함 검출장치 및 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 SoC 기반의 임베디드 및 딥러닝 기술을 활용하여 표면결함의 검출 및 분류 성능을 개선시킨 강판 표면결함 검출장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a system for detecting surface defects of a steel sheet, and more particularly, to an apparatus and system for detecting a surface defect of a steel sheet which improves the detection and classification performance of surface defects by using embedded and deep learning technology based on SoC.

강판의 결함 검출 기술에는 작업자가 육안으로 검출하거나 영상을 이용하여 검출하는 방법, 초음파 탐상법(Ultrasonic Test), 누설자속 탐상법(Magnetic Flux Leakage), 자분탐상법(Magnetic Particle Inspection) 및 와전류 탐상법 등이 있다.Defect detection technology of steel sheet includes the method of visual detection by the operator or by image, Ultrasonic Test, Magnetic Flux Leakage, Magnetic Particle Inspection and Eddy Current Detection Etc.

특히, 가장 간단한 방법은 작업 중에 조업자가 강판의 표면을 관찰하는 방법인데 이러한 방법은 강판이 고속으로 주행할 시에는 조업자가 표면을 정확히 관찰할 수 가 없고 강판 표면의 상, 하면을 동시에 검사할 수 없는 단점이 있다.In particular, the simplest method is for the operator to observe the surface of the steel sheet during the operation. In this method, when the steel plate is traveling at high speed, the operator cannot observe the surface accurately and can inspect the upper and lower surfaces of the steel sheet at the same time. There are no drawbacks.

이에 따라 영상 촬영장치를 이용한 영상분석을 통하여 강판의 표면결함 검출 방법이 사용되는데 주로 CCD 카메라를 이용한 종래의 방법은 표면 결함에 대한 영상을 조업자가 확인할 수 있기 때문에 현재 대부분의 표면결함 검출 장치에서 사용한다. 나아가 적외선 LED 조명과 CCD 카메라를 이용함으로써 요철성 결함 검출 장치는 적외선 LED 조명을 사용하여 평행광을 발생시키고 CCD 카메라를 조명 난반사 즉 조명 입사각의 45도 위치에 배열하여 난반사된 요철성 결함 신호를 CCD 카메라 센서에서 인식하는 방법으로 요철성 결함을 검출하기도 한다,Accordingly, the surface defect detection method of steel sheet is used through the image analysis using the image capturing apparatus. The conventional method using the CCD camera is mainly used in most surface defect detection apparatus because the operator can confirm the image of the surface defect. do. Furthermore, by using an infrared LED light and a CCD camera, the unevenness defect detecting device generates parallel light by using an infrared LED light, and arranges the CCD camera at a 45 degree position of the illumination diffuse reflection, that is, the incident angle of illumination, to detect the irregularly reflected defect signal. Uneven defects may be detected by camera sensors.

그런데 이와 같은 검출장치 및 시스템은 종래 PC 기반의 이미지 프로세싱 시스템으로 구성되어 있으며 이러한 구성은 고비용, 고전력, 저효율 및 대형화라는 문제점이 있다.By the way, such a detection device and system is composed of a conventional PC-based image processing system, such a configuration has a problem of high cost, high power, low efficiency and large size.

공개번호 제2003-0043506호(2003.06.02. 공개)Publication No. 2003-0043506 (Published June 2, 2003)

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 PC 기반 시스템을 SoC 시스템으로 변경하여 표면결함 검출장치를 임베디드화 하고, 딥러닝 기술을 적용하여 결함 검출의 정확도를 높임으로서 고효율, 저비용의 강판 표면결함 검출장치 및 시스템을 제공하는 것이다. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to convert a PC-based system into a SoC system to embed a surface defect detection device, and to apply deep learning technology to increase accuracy of defect detection. To provide a low cost steel sheet surface defect detection apparatus and system.

본 발명에 따른 강판 표면의 결함을 검출하는 표면결함 검출장치는 카메라를 이용한 영상 촬영부, 상기 영상 촬영부가 촬영한 영상, 비디오 또는 이미지를 필터링하는 이미지 신호 처리부, 상기 이미지 신호 처리부를 통과한 데이터를 분석하는 비디오 분석부, 상기 데이터를 처리하는 MAC, 호스트 프로세서 및 이더넷으로 구성되며, 상기 비디오 분석부 및 이미지 신호 처리부는 하나의 FPGA로 구성되고, 상기 FPGA와 상기 호스트 프로세서 및 이더넷이 하나의 단일 칩(SoC, System on Chip)에 모두 마련되는 것을 특징으로 한다.Surface defect detection apparatus for detecting a defect on the surface of the steel sheet according to the present invention is an image photographing unit using a camera, an image signal processing unit for filtering the image, video or image captured by the image photographing unit, the data passed through the image signal processing unit It consists of a video analysis unit for analyzing, the MAC processing the data, a host processor and Ethernet, the video analysis unit and the image signal processing unit is composed of one FPGA, the FPGA, the host processor and Ethernet is a single chip (SoC, System on Chip) is characterized in that all provided.

또한, 상기 MAC는 GigE MAC, USB MAC 또는 Coax Press 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the MAC is characterized in that any one of the GigE MAC, USB MAC or Coax Press.

또한, 이미지 또는 영상의 처리 속도는 20 MB/sec 내지 40 MB/sec 인 것을 특징으로 한다.In addition, the processing speed of the image or video is characterized in that 20 MB / sec to 40 MB / sec.

또한, 상기 영상 촬영부는 CCD 카메라로 마련되고, 별도의 필터부를 탈부착 가능하게 마련함으로써, 적외선, 자외선, 가시광선 영역에 따른 이미지를 구분 선택하여 센싱하되, 적외선 영역을 센싱하는 경우 별도의 보정부를 마련하여 적외선 감지신호의 검출 편차를 줄이도록 감지신호 옵셋값 및 이득값을 보정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the image capturing unit is provided with a CCD camera, and by attaching and detaching a separate filter unit, by selecting and sensing the image according to the infrared, ultraviolet, and visible light region, the separate correction unit is provided when sensing the infrared region. And correcting the detection signal offset value and the gain value so as to reduce the detection deviation of the infrared detection signal.

또한, 상기 단일 칩(SoC)은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 집적화 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the single chip (SoC) is characterized in that the integration using the MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.

본 발명에 따른 SoC 기반의 강판 표면결함 검출장치를 이용한 강판 표면결함 검출 시스템은 상기 강판 표면결함 검출장치가 입수한 영상 데이터를 수집하는 영상 수집 서버, 프로세스 제어부, 컴퓨터 또는 상기 영상 수집서버와 연결되어 데이터를 제어 및 관리하는 관리 서버 및 하나 이상의 학습 플랫폼을 포함하며, 상기 학습 플랫폼은 딥 러닝 기술을 포함하는 것을 특징으로 한다.The steel plate surface defect detection system using the SoC-based steel plate surface defect detection device according to the present invention is connected to an image collection server, a process control unit, a computer, or the image collection server collecting image data obtained by the steel plate surface defect detection device. A management server for controlling and managing data and at least one learning platform, wherein the learning platform includes deep learning technology.

또한, 상기 영상 수집서버, 관리서버 및 학습 플랫폼은 모바일 단말과 통신함으로써 IoT 가 적용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the image acquisition server, management server and learning platform is characterized in that the IoT is applied by communicating with the mobile terminal.

본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치 및 시스템은 고효율, 저비용의 강판 표면결함 검출장치 및 시스템을 제공한다.The steel sheet surface defect detection apparatus and system according to the present invention provides a high efficiency, low cost steel sheet surface defect detection apparatus and system.

도 1은 종래 PC 기반의 강판 표면결함 검출장치 및 시스템에 관한 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치에 관한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 강판 표면결함 검출시스템에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 따라 IoT가 접목된 강판 표면결함 검출시스템의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치 및 시스템에 관한 개념 구성도,
도 6은 본 발명에 적용되는 SoC 시스템의 비교도,
도 7은 본 발명에 적용되는 딥러닝 기술의 개념도,
도 8은 본 발명에 적용되는 SoC 시스템의 구조도,
도 9는 강판 표면결함의 종류에 대한 설명 사진이다.
1 is an explanatory diagram of a conventional PC-based steel sheet surface defect detection device and system,
2 is a block diagram of a steel sheet surface defect detection apparatus according to the present invention,
3 is an explanatory diagram of a steel sheet surface defect detection system according to the present invention;
4 is a block diagram of a steel sheet surface defect detection system grafted IoT according to the present invention,
5 is a conceptual configuration of the steel sheet surface defect detection apparatus and system according to the present invention,
6 is a comparison of the SoC system applied to the present invention,
7 is a conceptual diagram of a deep learning technology applied to the present invention,
8 is a structural diagram of a SoC system applied to the present invention;
9 is an explanatory photograph of the type of steel plate surface defects.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면결함 검출장치 및 시스템에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, an apparatus and a system for detecting a surface defect of a steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that a person skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described herein, and may be implemented in various different forms.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다. 본 발명에 따른 장치 및 시스템은 명칭에 한정되지 않고 다양하게 적용될 수 있으므로, 이하 설명하는 용어나 명칭에 한정될 필요는 없다. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification. Apparatus and system according to the present invention is not limited to the name and can be applied in various ways, and need not be limited to the terms or names described below.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치 및 시스템에 관한 구성 설명도로서 본 발명에 따른 강판 표면의 결함을 검출하는 표면결함 검출장치는 카메라를 이용한 영상 촬영부(300), 상기 영상 촬영부(300)가 촬영한 영상, 비디오 또는 이미지를 필터링하는 이미지 신호 처리부(110), 상기 이미지 신호 처리부(110)를 통과한 데이터를 분석하는 비디오 분석부(130), 상기 데이터를 처리하는 MAC, 호스트 프로세서(150) 및 이더넷(170)으로 구성된다.2 and 3 are schematic diagrams illustrating the apparatus and system for detecting surface defects of the steel sheet according to the present invention. The surface defect detecting apparatus for detecting defects on the surface of the steel sheet according to the present invention includes an image photographing unit 300 using a camera. The image signal processor 110 filters the image, video, or image captured by the image capturing unit 300, the video analyzer 130 analyzes the data passed through the image signal processor 110, and processes the data. MAC, host processor 150 and Ethernet 170.

상기 비디오 분석부(130) 및 이미지 신호 처리부(110)는 하나의 FPGA(190)로 구성되고, 상기 FPGA(190)와 상기 호스트 프로세서(150) 및 이더넷(170)이 하나의 단일 칩(SoC, System on Chip, 100)에 모두 마련되는 것을 특징으로 한다.The video analyzer 130 and the image signal processor 110 are configured as one FPGA 190, and the FPGA 190, the host processor 150, and the Ethernet 170 are connected to one single chip (SoC, System on Chip, 100) is characterized in that all provided.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 종래 PC(200)기반의 강판 표면결함 검출장치 및 시스템에서 상기 PC(20) 및 기타 구성의 기능을 하나의 칩인 상기 단일 칩(100, SoC)에 집약시켜 대체하게 되는 것이다. That is, as shown in FIG. 1, in the conventional PC 200-based steel plate surface defect detection apparatus and system, the functions of the PC 20 and other components are integrated into the single chip 100 (SoC), which is one chip, and replaced. Will be done.

이를 통해, 상대적으로 적은 비용과 작은 부피를 차지하게 됨으로써 사용 효율이 증가하게 되며, 4차 산업혁명의 스마트 팩토리 구현을 위한 초석이 될 수 있으며, 상기 단일 칩(100)을 통해 IoT와의 접목 및 딥러닝 기술을 함께 구현할 수 있는 것이다.Through this, the use efficiency is increased by occupying a relatively small cost and a small volume, and can be a cornerstone for implementing the smart factory of the fourth industrial revolution, and grafting and deepening the IoT through the single chip 100 Learning technology can be implemented together.

본 발명에 따라 상기 단일칩(100, SoC)을 사용하는 경우 대략 기존 PC 기반의 장치 및 시스템에 비해 처리 속도는 2배 내지 6배 정도 증가할 수 있으며, 설치비용은 30%이상 절감이 되며, 사용의 소비전력은 20%이상 낮아질 수 있다. In the case of using the single chip (100, SoC) according to the present invention, the processing speed can be increased approximately 2 to 6 times compared to the existing PC-based devices and systems, and the installation cost is reduced by more than 30%, The power consumption of use can be lowered by more than 20%.

상기 MAC는 GigE MAC, USB MAC 또는 Coax Press 중 어느 하나인 것으로 마련되거나 필요 시 상술한 구성들을 결합 내지 생략할 수 있으며, 상기 비디오 분석부(130), 이미지 신호처리부(110)와 함께 하나의 FPGA(190, Field Programmable Gate Array)로 마련될 수 있다. The MAC may be provided as one of GigE MAC, USB MAC, or Coax Press, or may combine or omit the above-described components, if necessary, and include one FPGA together with the video analyzer 130 and the image signal processor 110. A field programmable gate array 190 may be provided.

본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치는 이미지 또는 영상의 처리 속도는 20 MB/sec 내지 40 MB/sec으로 마련될 수 있다, 즉, 종래 PC 기반의 강판 표면결함 검출장치의 속도가 최대 10MB/sec 인 것을 비교할 때 본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치의 이미지 처리속도는 매우 우수한 것이다. In the steel sheet surface defect detecting apparatus according to the present invention, the processing speed of an image or an image may be provided in a range of 20 MB / sec to 40 MB / sec. That is, the speed of the conventional PC-based steel sheet surface defect detecting apparatus may be up to 10 MB / sec. Compared to the image processing speed of the steel plate surface defect detection apparatus according to the present invention is very excellent.

상기 영상 촬영부(300)는 CCD 카메라로 마련되고, 별도의 필터부를 탈부착 가능하게 마련함으로써, 적외선, 자외선, 가시광선 영역에 따른 이미지를 구분 선택하여 센싱하되, 적외선 영역을 센싱하는 경우 별도의 보정부를 마련하여 적외선 감지신호의 검출 편차를 줄이도록 감지신호 옵셋값 및 이득값을 보정할 수 있다. The image capturing unit 300 is provided as a CCD camera, and by attaching and detaching a separate filter unit, the image capturing unit 300 separately selects and senses the images according to the infrared, ultraviolet, and visible light regions, and separately corrects the sensing of the infrared region. A portion may be provided to correct the detection signal offset value and the gain value so as to reduce the detection deviation of the infrared detection signal.

본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치는 광원부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 광원부는 서로 다른 각도로 배치되는 복수의 광원을 포함한다. 복수의 강원은 강판의 일 영역에 각각 서로 다른 파장의 빛을 조사할 수 있다. 경우에 따라서 상기 광원부는 제1 파장의 빛을 조사하는 제1 광원과, 제1 광원과 소정의 각도로 배치되고 제2 파장의 빛을 조사하는 제2 광원로 구성될 수 있다. Steel sheet surface defect detection apparatus according to the present invention may further include a light source (not shown). The light source unit includes a plurality of light sources disposed at different angles. The plurality of Kangwon can irradiate light of different wavelengths to one region of the steel sheet. In some cases, the light source unit may include a first light source for irradiating light of a first wavelength, and a second light source disposed at a predetermined angle with the first light source and irradiating light of a second wavelength.

상기 광원의 개수나 광원간의 각도는 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다. 상기 카메라 또는 영상촬영부(300)는 상기 광원들이 빛을 조사하고 있는 강판의 일 영역에 대하여 촬상 이미지를 획득할 수 있다. 촬상 이미지는 영상 처리부에 제공되어, 결함이 존재하는지 판단하는데 사용되는 것이다.The number of the light sources or the angle between the light sources may be set differently according to embodiments. The camera or image capturing unit 300 may obtain a captured image of a region of the steel sheet to which the light sources are radiating light. The picked-up image is provided to the image processing unit and used to determine whether a defect exists.

또한, 상기 영상 촬영부(300)는 컬러 카메라 일 수 있다. 그리고, 제1 광원은 RGB(Red,Green,Blue) 중 어느 하나의 빛을 조사하고, 제2 광원은 RGB(Red,Green,Blue) 중 다른 하나의 빛을 조사할 수 있다. In addition, the image capturing unit 300 may be a color camera. The first light source may emit light of any one of RGB (Red, Green, Blue), and the second light source may emit light of another of RGB (Red, Green, Blue).

상기 카메라 또는 영상촬영부(300)는 필터(미도시)를 이용하여 RGB(Red,Green,Blue) 중 나머지 하나의 빛을 차단하여 촬상 이미지를 획득할 수 있다.The camera or image capturing unit 300 may obtain a captured image by blocking light of one of RGB (Red, Green, Blue) using a filter (not shown).

예를 들어, 제1 광원은 녹색 광원, 제2 광원은 파란 광원이고, 카메라는 빨간색 필터를 적용할 수 있다. 이렇게 하면, 상기 카메라는 빨간색 파장에 해당하는 빛을 차단하고, 녹색 파장과 파란색 파장에 해당하는 빛은 통과시킬 수 있다. 따라서, 이러한 카메라에서 생성된 촬상 이미지를 각 광원의 파장으로 분리하기 용이하다.For example, the first light source may be a green light source, the second light source may be a blue light source, and the camera may apply a red filter. In this way, the camera may block light corresponding to the red wavelength and pass light corresponding to the green and blue wavelengths. Therefore, it is easy to separate the captured image generated by such a camera by the wavelength of each light source.

또한, 상기 영상촬영부(300) 또는 카메라는, 상기 강판의 표면을 촬영하여 원본 영상을 생성할 수 있다. 상기 카메라는 상기 강판을 실시간으로 촬영할 수 있으며, 상기 카메라는 상기 카메라의 촬상각을 고려하여 상기 강판의 전체 폭을 촬영할 수 있도록 적절한 개수로 설치될 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 카메라는 청색계통의 파장만을 선택하여, 상기 강판의 자발광에 의한 영향을 배제할 수 있다.In addition, the image capturing unit 300 or the camera may photograph the surface of the steel sheet to generate an original image. The camera may photograph the steel sheet in real time, and the camera may be installed in an appropriate number so as to photograph the entire width of the steel sheet in consideration of the imaging angle of the camera. As previously described, the camera may select only the wavelength of the blue system, thereby excluding the effect of self-luminescence of the steel sheet.

상기 단일 칩(SoC, 100)은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 집적화 할 수 있다. 상기 멤스(MEMS)란 미세전자기계시스템, 미세전자제어기술 등으로 불리우는 것으로, 반도체 공정기술을 기반으로 성립되는 마이크론(㎛)이나 ㎜크기의 초소형 정밀기계 제작기술을 말한다. 특히, 실리콘이나 수정, 유리 등을 가공해 초고밀도 집적회로, 머리카락 절반 두께의 초소형 기어, 손톱 크기의 하드디스크 등 초미세 기계구조물을 만드는 기술이다. The single chip (SoC, 100) may be integrated using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology. MEMS is called a microelectromechanical system, a microelectronic control technology, and the like, and refers to a micron (μm) or millimeter-sized micromachined manufacturing technology based on semiconductor process technology. In particular, it is a technology to make ultra-fine mechanical structures such as ultra-high density integrated circuits, micro gears half the thickness of hair, and nail-sized hard disks by processing silicon, crystal, and glass.

멤스로 만든 미세 기계는 마이크로미터(100만분의 1 미터) 이하의 정밀도를 갖는다. 구조적으로는 증착과 식각 등의 과정을 반복하는 반도체 미세공정기술을 적용해 저렴한 비용으로 초소형 제품의 대량생산을 가능케 하고, 구동력은 전하간에 서로 당기는 힘인 정전기력과 표면장력 등을 이용해 전류를 발생시켜 전력소비량을 크게 낮추는 원리를 적용한다.Micromachines made of MEMS have a precision of less than a micrometer (1 million meters). Structurally, it is possible to mass-produce micro products at low cost by applying semiconductor micro process technology that repeats processes such as deposition and etching, and driving power generates electric current by using electrostatic force and surface tension, which are pulling force between charges. Apply the principle of significantly lowering consumption.

이러한 SoC(System on Chip) 기술은 프로세서, 메모리, 각종 센서까지 시스템을 하나의 칩에 통합하는 기술로서 제조공정이 간편하면서 소형화를 제공할 수 있게 된다. The SoC (System on Chip) technology is a technology that integrates a system from a processor, a memory, and various sensors onto a single chip, thereby providing a compact and simple manufacturing process.

또한, 본 발명은 상기 영상촬영부(300)가 적외선을 구분하여 촬영이 가능하도록 적어도 하나의 적외선 감지소자(미도시) 및 신호처리부가 단일 칩(SoC, 100)에 집적화될 수도 있다. In addition, in the present invention, the at least one infrared sensor (not shown) and the signal processor may be integrated in a single chip (SoC, 100) so that the image capturing unit 300 may photograph infrared rays.

본 발명의 적외선 센서는 공간상에 존재하는 물체로부터 방사되는 적외선(IR)을 영상촬영부(300) 또는 렌즈부에서 집광하고, 필터부에서 그 집광된 적외선의 특정 파장만을 투과시킨다. 이와 같이 투과된 특정 파장의 적외선은 적외선 감지소자에 입사된다. 이때, 바람직하게는 적외선 감지소자는 적외선 감지소자를 구동하는 구동회로부와 하나의 단일 칩(SoC)(100)에 집적화되어 있는 것이다.The infrared sensor of the present invention collects infrared rays (IR) emitted from an object existing in the space in the image capturing unit 300 or the lens unit, and transmits only a specific wavelength of the focused infrared rays in the filter unit. The infrared rays of a specific wavelength transmitted in this way are incident on the infrared sensing element. At this time, preferably, the infrared sensing element is integrated in the driving circuit unit for driving the infrared sensing element and one single chip (SoC) 100.

또한, 상기 단일 칩(100)은 각각의 기능 구현을 위한 복수의 구성들을 하나의 단일 패키지로 구성하여 외부 충격이나 오염으로부터 방지하기 위한 하우징(미도시)을 더 포함 할 수 있다.In addition, the single chip 100 may further include a housing (not shown) for configuring a plurality of components for implementing each function into one single package to prevent external shock or contamination.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 SoC 기반의 강판 표면결함 검출장치를 이용한 강판 표면결함 검출 시스템은 상기 강판 표면결함 검출장치가 입수한 영상 데이터를 수집하는 영상 수집부 내지 영상 수집 서버(400), 프로세스 제어부, 컴퓨터 또는 상기 영상 수집부(수집서버, 400)와 연결되어 데이터를 제어 및 관리하는 관리 서버(500) 및 하나 이상의 학습 플랫폼(700)을 포함한다.As shown in FIG. 3, the steel plate surface defect detection system using the SoC-based steel plate surface defect detection device according to the present invention includes an image collector to an image collection server 400 for collecting image data obtained by the steel plate surface defect detection device. And a management server 500 and one or more learning platforms 700 connected to the process control unit, the computer, or the image collection unit 400 to control and manage data.

상기 SoC는 영상처리 프로세싱을 통해 결함 이미지를 검출하고, 상기 검출된 결함 이미지를 학습된 AI 모델을 적용한 상기 학습 플랫폼에서 분류하여 상기 관리 서버 내지 데이터 저장부로 전송한다.The SoC detects a defect image through image processing, classifies the detected defect image in the learning platform applying the trained AI model, and transmits the detected defect image to the management server or the data storage.

또한, 상기 SoC는 학습된 AI 모델을 적용하여 상기 결함 이미지를 검출과 동시에 분류하여 상기 영상 수집부로 전송하고 다시 상기 관리 서버 내지 데이터 저장부로 전송할 수 있다.In addition, the SoC may apply the trained AI model to classify the defect image at the same time as the detection and transmit the image to the image collecting unit, and then to the management server or the data storage unit.

상기 학습 플랫폼(700)은 AI 모델, 딥 러닝 기술을 포함하는 것으로 딥 러닝이란, 컴퓨터가 여러 데이터를 이용해 마치 사람처럼 스스로 학습할 수 있게 하기 위해 인공 신경망(ANN: artificial neural network)을 기반으로 구축한 한 기계 학습 기술이다.The learning platform 700 includes an AI model and deep learning technology. Deep learning is based on an artificial neural network (ANN) in order to enable a computer to learn as a human being using various data. One is machine learning technology.

딥 러닝은 인간의 두뇌가 수많은 데이터 속에서 패턴을 발견한 뒤 사물을 구분하는 정보처리 방식을 모방해 컴퓨터가 사물을 분별하도록 기계를 학습시킨다. 딥 러닝 기술을 적용하면 사람이 모든 판단 기준을 정해주지 않아도 컴퓨터가 스스로 인지, 추론, 판단할 수 있게 된다. Deep learning mimics the information processing method that separates objects after the human brain discovers patterns in a lot of data, and then trains machines to make computers distinguish things. Deep learning technology allows computers to recognize, reason, and judge on their own, without having to set all the criteria.

특히, 음성, 이미지 인식과 사진 분석 등에 광범위하게 활용되므로 본 발명과 같이 영상에 의한 분석을 통해 강판의 표면결함을 발견하는 검출장치 및 시스템에 적용될 수 있는 것이다.In particular, since it is widely used for voice, image recognition and photo analysis, it can be applied to a detection apparatus and system for detecting surface defects of steel sheets through analysis by image as in the present invention.

또한, 본 발명에 따른 강판의 표면결함 검출장치 및 시스템의 상기 영상 수집서버, 관리서버 및 학습 플랫폼은 모바일 단말과 통신함으로써 IoT 가 적용될 수 있다. In addition, the image acquisition server, management server and learning platform of the surface defect detection apparatus and system of the steel sheet according to the present invention can be applied to the IoT by communicating with the mobile terminal.

즉, 초연결사회의 기반 기술, 서비스이자 차세대 인터넷으로 사물 간 인터넷 혹은 개체 간 인터넷(Internet of Objects)으로 정의되며 고유 식별이 가능한 사물이 만들어낸 정보를 인터넷을 통해 공유하는 환경이 활용되는 것이다. 이는 기존의 USN(Ubiquitous Sensor Network), M2M(Machine to Machine)에서 발전된 개념으로, 사물지능통신, 만물인터넷(IoE, Internet of Everything)으로도 확장되어 인식될 수 있다. In other words, the technology, service, and next-generation Internet of hyper-connected society are defined as the Internet of Things or the Internet of Objects, and the environment in which information generated by things that can be uniquely identified is shared through the Internet. This is a concept developed from the existing USN (Ubiquitous Sensor Network) and M2M (Machine to Machine), and can be recognized as being extended to IoT, Internet of Everything (IoE).

본 발명에 따른 구성 요소들은 독립적으로 적용될 수 있으며 조합이나 결합에 의해 그 기능을 발현할 수도 있을 것이다. 또한, 다양한 기준에 적용될 수 있도록 변경 및 교환하여 사용될 수 있다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.Components according to the present invention may be applied independently and may express their function by combination or combination. In addition, the present invention may be changed and used to apply various standards. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and simple substitutions, modifications, and changes within the technical idea of the present invention will be apparent to those skilled in the art.

본 발명에 따른 강판 표면결함 검출장치 및 시스템은 SoC 및 딥러닝 기술을 기반으로 활용함으로써 고효율, 저비용의 검출장치 및 시스템에 이용될 수 있다.Steel sheet surface defect detection apparatus and system according to the present invention can be used in high efficiency, low-cost detection apparatus and system by utilizing the SoC and deep learning technology.

100: 단일 칩(SoC,System on Chip) 110: 이미지 신호 처리부
130: 비디오 분석부 150: 호스트 프로세서
170: 이더넷 190: FPGA
200: PC 300: 영상 촬영부
400: 영상 수집부(서버) 500: 관리 서버
600: 모바일 단말 700: 학습 플랫폼
10: 검출부 30: 분류부
50: 운영부
100: System on Chip (SoC) 110: Image signal processor
130: video analysis unit 150: host processor
170: Ethernet 190: FPGA
200: PC 300: video recording unit
400: image acquisition unit (server) 500: management server
600: mobile terminal 700: learning platform
10: detection unit 30: classification unit
50: operating unit

Claims (9)

강판 표면의 결함을 검출하는 표면결함 검출장치에 있어서,
카메라를 이용한 영상 촬영부;
상기 영상 촬영부가 촬영한 영상, 비디오 또는 이미지를 필터링하는 이미지 신호 처리부;
상기 이미지 신호 처리부를 통과한 데이터를 분석하는 비디오 분석부;
상기 데이터를 처리하는 MAC;
호스트 프로세서; 및
이더넷; 으로 구성되며
상기 영상 촬영부는 CCD 카메라로 마련되고, 별도의 필터부를 탈부착 가능하게 마련함으로써, 적외선, 자외선, 가시광선 영역에 따른 이미지를 구분 선택하여 센싱하되, 적외선 영역을 센싱하는 경우 별도의 보정부를 마련하여 적외선 감지신호의 검출 편차를 줄이도록 감지신호 옵셋값 및 이득값을 보정하며,
상기 비디오 분석부 및 이미지 신호 처리부는 하나의 FPGA로 구성되고, 상기 FPGA와 상기 호스트 프로세서 및 이더넷이 하나의 단일 칩(SoC, System on Chip)에 모두 마련되되, 상기 단일 칩(SoC)은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 집적화 하는 것을 특징으로 하는 강판 표면결함 검출장치.
In the surface defect detection device for detecting defects on the surface of the steel sheet,
Image capturing unit using a camera;
An image signal processor for filtering an image, a video, or an image captured by the image capturing unit;
A video analyzer which analyzes the data passing through the image signal processor;
A MAC for processing the data;
A host processor; And
Ethernet; Consists of
The image capturing unit is provided as a CCD camera and a separate filter unit is detachably provided to separately detect and select an image according to an infrared, ultraviolet, and visible light region. The detection signal offset value and the gain value are corrected to reduce the detection deviation of the detection signal.
The video analyzer and the image signal processor are configured as one FPGA, and the FPGA, the host processor, and the Ethernet are all provided in one single chip (SoC, System on Chip), and the single chip (SoC) is a MEMS ( Surface defect detection device for steel sheet, characterized in that the integration using the Micro Electro Mechanical Systems) technology.
제1항에 있어서,
상기 MAC는 GigE MAC, USB MAC 또는 Coax Press 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 강판 표면결함 검출장치.
The method of claim 1,
The MAC is a surface defect detection apparatus for a steel sheet, characterized in that any one of GigE MAC, USB MAC or Coax Press.
제 1항에 있어서,
이미지 또는 영상의 처리 속도는 20 MB/sec 내지 40 MB/sec 인 것을 특징으로 하는 강판 표면결함 검출장치.
The method of claim 1,
An apparatus for detecting a surface defect of a steel sheet, wherein the processing speed of the image or the image is 20 MB / sec to 40 MB / sec.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 강판 표면결함 검출장치가 입수한 영상 데이터를 수집하는 영상 수집부; 프로세스 제어부, 컴퓨터 또는 상기 영상 수집부와 연결되어 데이터를 제어 및 관리하는 관리 서버; 및 하나 이상의 학습 플랫폼; 을 더 포함하며, 상기 학습 플랫폼은 딥 러닝 기술을 이용하는 것을 특징으로 하는 강판 표면결함 검출장치.
The method of claim 1,
An image collecting unit collecting image data obtained by the steel plate surface defect detecting apparatus; A management server connected to a process control unit, a computer, or the image collection unit to control and manage data; And one or more learning platforms; The steel plate surface defect detection apparatus further comprises a deep learning technique.
제 6항에 있어서
상기 영상 수집부, 관리 서버 및 학습 플랫폼은 모바일 단말과 통신함으로써 IoT 기술을 이용하는 것을 특징으로 하는 강판 표면결함 검출장치.
The method of claim 6
The image collecting unit, the management server and the learning platform is a steel plate surface defect detection device, characterized in that using the IoT technology by communicating with the mobile terminal.
제 6항에 있어서,
상기 SoC는 영상처리 프로세싱을 통해 결함 이미지를 검출하고, 상기 검출된 결함 이미지를 학습된 AI 모델을 적용한 상기 학습 플랫폼에서 분류하여 상기 관리 서버 내지 데이터 저장부로 전송하는 것을 특징으로 하는 강판 표면결함 검출장치.
The method of claim 6,
The SoC detects a defect image through image processing, classifies the detected defect image in the learning platform applying the trained AI model, and transmits the detected defect image to the management server or the data storage unit. .
제 6항에 있어서
상기 SoC는 학습된 AI 모델을 적용하여 결함 이미지를 검출과 동시에 분류하여 상기 영상 수집부로 전송하고 다시 상기 관리 서버 내지 데이터 저장부로 전송하는 것을 특징으로 하는 강판 표면결함 검출장치.
The method of claim 6
The SoC applies a trained AI model, classifies and simultaneously detects a defect image to the image collecting unit, and transmits it to the management server or data storage unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220083206A (en) 2020-12-11 2022-06-20 주식회사 포스코 System for manufacturing hot rolled steel and operating method of the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114136992A (en) * 2021-11-25 2022-03-04 陕西金之力电子科技有限公司 Novel real-time online detection system and method for surface defects of strip steel
KR102545901B1 (en) * 2022-09-22 2023-06-21 주식회사 위즈팩토리 Smart factory platform process management system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100509894B1 (en) * 2000-12-23 2005-08-25 주식회사 포스코 Apparatus for detecting surface- and holed defects using the multiple illumination band and color CCD camera
KR100544501B1 (en) 2001-11-28 2006-01-24 주식회사 포스코 Apparatus for detecting surface defects on cold rolled strip
KR100988545B1 (en) * 2008-01-07 2010-10-18 (주)한국시엠알 Fault diagnosis system using MEMS sensors
KR101772673B1 (en) * 2017-05-13 2017-08-29 주식회사 에이피에스 Multiple optics vision inspection system

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
'An Algorithm for Surface Defect Identification of Steel Plates Based on Genetic Algorithm and Extreme Learning Machine', S. Tian 등, Metals, 2017, 7(8), 311
'딥러닝 기반 제품 외관의 결함 검출', 이민기 등, 정보 및 제어 논문집, 2017.04., 137-138
'이미지 프로세싱을 이용한 철판 결함 검출 및 분류에 관한 연구', 라제헌, 석사학위논문, 위덕대학교, 2008, 22-36 (2008.12.)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220083206A (en) 2020-12-11 2022-06-20 주식회사 포스코 System for manufacturing hot rolled steel and operating method of the same

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