KR19980026184A

KR19980026184A - 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR19980026184A
Application number: KR1019960044544A
Authority: KR
Inventors: 조강형
Original assignee: 김종진; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-07-15

Abstract

본은 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 측정부에 텔레스코핑(Telescopoing)이 발생되지 않은 권취코일에 대해 카메라보정상수β를 결정하는 단계와; 측정부를 지나는 권취코일(2)의 수평면에 대해 예각 α를 이루도록 레이저슬릿광발생기(4)로 부터 레이저슬릿광을 주사하는 단계와; 촬영선(11)이 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저광선(12)과 교차점(10)을 형성하면서 라인스캔카메라(5)가 상기 권취코일(2)을 촬영하는 단계와; 상기 촬영선(11)상에 각각 형성되는 공간좌표의 원점 0인 A에서 상기 교차점(10)인 B까지의 거리 ℓ을 구하는 단계와; 상기 카메라보정상수β와 ℓ값을 곱하여 상기 교차점(10)의 공간좌표상의 Y축좌표 Py를 구하는 단계와; 상기 Py와 tan α값을 곱하여 상기 교차점(10)의 공간좌표상의 Z축좌표 Pz를 구하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법과 콘베어벨트(3)상에서 이송되는 권취코일(2)의 측정부에 예각으로 레이저슬릿광을 주사하도록 설치되는 레이저슬릿광발생기(4)와, 촬영선(11)이 상기 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저광선(12)과 수직으로 교차하면서 상기 권취코일(2)의 측정부상에 교차점(10)을 형성하도록 설치되는 라인스캔카메라(5)와; 상기 레이저슬릿광발생기(4)를 제어하도록 설치되는 제어기(8)와; 상기 라인스캔카메라(5)를 제어하면서 영상을 추출하도록 설치되는 제어기(7)와; 상기 제어기(8, 7)에 각각 연결되면서 상기 권취코일(2)의 텔레스코핑(Telescopoing)을 측정하는 제어컴퓨터(9)로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정장치에 관한 것이다.

Description

콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법 및 그 장치

본 발명은 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 콘베어벨트상을 이동하는 강판코일의 측면형상을 광학적 레이저기술을 이용하여 정확하게 자동 측정할 수 있는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 강판코일의 권취형상은 사이드트리밍, 조판작업 등의 2차 가공시 작업성 및 제품의 실수율에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이므로 권취형상이 양호한 강판코일을 얻는 것이 절실히 요구된다.

강판코일의 권취형상의 불량의 예로서 도 1의 (A)에 도시한 바와같이 권취전 압연판의 캠버나 사행등에 의하여 권취코일(20)의 외권부 끝단에 텔레스코핑(Telescopoing)이 생기거나, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이 코일(21)이 느슨하게 권취된 경우이다.

이 때 느슨하게 권취된 코일(21)은 재권취작업에 의해 수정하게 되고, 텔레스코핑(Telescopoing)이 발생된 권취코일(20)은 불량부를 가스절단하게 된다.

종래에는 압연종료 직후 수작업에 의해 강판코일의 텔레스코핑(Telescopoing)을 측정하게 되는데, 이때 수작업에 의한 측정은 강판코일을 생산하기 위한 연속공정에 대해서 오프라인작업으로 수행되므로 오프라인작업으로 인한 시간지연과 취득한 데이터를 전산화하기 위한 입력작업을 해야하고, 측정오차가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 콘베어벨트상을 이동하는 강판코일의 측면형상을 광학적 레이저기술을 이용하여 정확하게 자동 측정할 수 있는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1의 (A)(B)는 권취형상의 불량이 발생된 강판코일을 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 측정장치의 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 측정장치중 레이저슬릿광발생기 및 라인스캔카메라의 설치위치를 표시한 공간좌표,

도 4는 본 발명에 따른 측정장치중 레이저슬릿광발생기 및 라인스캔카메라의 작동원리를 표시한 공간좌표,

도 5는 본 발명에 따른 측정장치중 라인스캔카메라의 촬영선을 나타내는 개략도이다.

*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명*

2:권취코일3:콘베어벨트

4:레이저슬릿광발생기5:라인스캔카메라

7:라인스켄카메라제어기8:레이저슬릿광발생기제어기

9:제어컴퓨터10:교차점

11:촬영선12:레이저광선

13:실험물체20,21:권취코일

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 측정부에 텔레스코핑(Telescopoing)이 발생되지 않은 권취코일에 대해 카메라보정상수β를 결정하는 단계와; 측정부를 지나는 권취코일의 수평면에 대해 예각 α를 이루도록 레이저슬릿광발생기로부터 레이저슬릿광을 주사하는 단계와; 촬영선이 레이저슬릿광발생기의 레이저광선과 교차점을 형성하면서 라인스캔카메라가 상기 권취코일을 촬영하는 단계와; 상기 촬영선상에 각각 형성되는 공간좌표의 원점0인 A에서 상기 교차점인 B까지의 거리 ℓ을 구하는 단계와; 상기 카메라보정상수β와 ℓ값을 곱하여 상기 교차점의 공간좌표상의 Y축좌표 Py를 구하는 단계와; 상기 Py와 tan α값을 곱하여 상기 교차점의 공간좌표상의 Z축좌표 Pz를 구하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법을 제공한다.

또한 본 발명은 콘베어벨트상에서 이송되는 권취코일의 측정부에 예각으로 레이저슬릿광을 주사하도록 설치되는 레이저슬릿광발생기와; 촬영선이 상기 레이저슬릿광발생기의 레이저광선과 수직으로 교차하면서 상기 권취코일의 측정부상에 교차점을 형성하도록 설치되는 라인스캔카메라와; 상기 레이저슬릿광발생기를 제어하도록 설치되는 제어기와; 상기 라인스캔카메라를 제어하면서 영상을 추출하도록 설치되는 제어기와; 상기 제어기에 각각 연결되면서 상기 권취코일의 텔레스코핑(Telescopoing)을 측정하는 제어컴퓨터로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정장치를 제공한다.

도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 그 원리를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 측정장치의 개략도이다.

레이저슬릿광발생기(4)와 라인스캔(Line Scan)카메라(5)가 콘베어벨트(3)에 안착되어 이송도는 권취코일(2)의 상부에 위치되도록 설치되어 있고, 라인스캔카메라(5)에는 제어 및 데이터의 추출을 위한 제어기(7)가 연결되어 있으며, 레이저슬릿광발생기(4)에는 레이저슬릿광을 제어하는 제어기(8)가 연결되어 있고, 제어기(7, 8)는 각각 형상에 대한 측정값을 계산하는 제어컴퓨터(9)에 연결되어 있다.

이대 라인스캔카메라(5)는 1차원의 라인영상을 촬영하게 되면서 그 영상이 화소(畵素)(Pixel)의 열로 이루어 지고, 레이저슬릿광발생기(4)는 레이저다이오드에서 발생되는 레이저를 변환렌즈를 통해서 평면광으로 변환되도록 한다.

한편 라인스캔카메라(5)와 레이저슬릿발생기(4)의 설치위치를 공간좌표상에서 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 측정장치중 레이저슬릿광발생기 및 라인스캔CCD카메라의 설치위치를 표시한 공간좌표이다.

콘베어벨트(3)에 안착 이동되는 권취코일(2)의 상면을 공간좌표(X, Y, Z) 상에서 해석하면 Z=0인 XY평면이 되고, 라인스캔카메라(5)는 공간좌표(0, 0, Cz) 상에 설치되면서 촬영선(11)이 Y축선상에 형성되도록 한다.

또한 레이저슬릿광발생기(4)는 공간좌표(0, Ly, Lz)상에 설치되면서 레이저광선(12)이 X축선상에 형성되도록 하고, 라인스캔카메라(5)의 촬영선(11)과 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저광선(12)은 서로 직각되게 교차되면서 교차점(10)이 측정점이 된다.

그리고 측정물체(권취코일)가 없을 경우 측정점(10)과 공간좌표상의 원점 0이 일치하게 되고, 라인스캔카메라(5)의 촬영선(11)에서 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저광선(12)과의 교차점(10)을 추적하게 되면 교차점(10)에서의 측정물체의 높이를 계산할 수 있다.

따라서 콘베어벨트(3)상에서 이송중인 권취코일(2)이 측정위치를 통과하게 되면 교차점(측정점)(11)에서 연속적으로 권취코일(2)의 높이를 게산하면서 권취코일의 측면형상을 구하게 된다.

한편 도 4는 본 발명에 따른 측정장치중 레이저슬릿광발생기 및 라인스캔CCD카메라의 작동원리를 표시한 공간좌표이다.

측정점(10)에 측정물체(13)가 통과하게 되면 라인스캔카메라(5)의 촬영선(11)과 조사된 레이저광선(12)의 교차점(10)이 측정물체가 없을 때의 위치(0, 0, 0)에서 (0, Py, Pz)로 이동하게 된다.

이 때 Py와 레이저슬릿광의 기울기인 α값을 알면 삼각법에 의해 Pz값을 구할 수 있게 된다.

즉, 교차점(10)의 좌표(0, Py, Pz)에서 Py는 라인스캔카메라(5)로 촬영한 촬영선에서 계산할 수 있고, 측정하고자 하는 교차점(10)에서 측정물체(13)의 높이인 Pz는 다음의 식(1)에 의해 계산될 수 있다.

Pz=Py×tan α (1)

상기 식 (1)에서 α는 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저슬릿광 주사방향과 수평면이 이루는 각도이다.

그리고 도 5는 본 발명에 측정장치중 라인스캔카메라의 촬영선을 나타내는 개략도이다.

공간좌표에서 원점 0는 라인스캔카메라(5)의 촬영선(11)에서 A에 위치하게 되고, 교차점(10)은 라인스캔카메라의 촬영선에서 B에 대용되며, A와 B 사이의 거리는 두점 사이에 존재하는 화소(Pixel)의 개수(ℓ)로 표현된다.

이때 공간좌표계에서 교차점(10)의 Y축좌표값 Py는 촬영선(11)에서 계산된 거리 ℓ과 카메라보정상수β를 곱해서 구한다.

Py=β×ℓ (2)

여기서 카메라보정상수 β는 라인스캔카메라(5)와 레이저슬릿광발생기(4)의 위치가 결정된 상태에서 실제공정에 사용되기 전에 텔레스코핑(Telescopoing)이 발생되지 않은 권취코일(시험물체)을 대상으로 그 값이 결정된 후 실제측정공정에서 상수로 간주되어 사용되고, 이를 구하는 방법은 다음과 같다.

공간좌표계에서의 원점 0 위치를 라인스캔카메라(5)의 촬영선(11)에서 확인하고, Py가 일정한 상수값 F가 되도록 시험물체를 위치시킨 후 촬영선(11)에서 대응되는 점을 찾아서 원점 0이 촬영된 점부터 화소의 개수f를 센 다음 식(3)을 이용하여 보정 상부 β를 구한다.

β=F/f (3)

이하 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저 라인스캔카메라(5)와 레이저슬릿광발생기(4)의 위치가 결정된 상태에서 실험물체 즉, 텔레스코핑(Telescopoing)이 발생되지 않은 권취코일을 대상으로 식 (3)을 이용하여 카메라보정상수 β값을 결정하고, 콘베어벨트(3)상에서 이송되는 권취코일(2)의 상면에 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저슬릿광을 α의 각도로 주사한다.

그리고 라인스캔카메라(5)의 촬영선(11)이 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저광선(12)과 수직으로 교차하는 상태에서 라인스캔카메라로 권취코일(2)을 촬영하게 된다.

또한 촬영선(11)상에서 원점 0와 일치되는 A으로 부터 교차점(10)과 일치되는 B까지의 거리 ℓ을 계산하고, 식 (2)를 이용하여 공간좌표상의 교차점(10)의 Y축좌표 Py를 구한다.

이때 Py 값과 레이저슬릿광의 주사각도인 α값을 식(1)에 대입하여 교차점(10)에서의 권취코일(2)의 측정높이인 Pz값을 구하고, 상기한 일련의 단계는 콘베어벨트(3) 상에서 이송되는 권취코일이 측정위치를 완전히 통과할 때까지 이루어지며, 이때 측정되는 데이터가 제어컴퓨터(9)에 의해 처리되어 권취코일의 프로파일이 해석된다.

본 발명은 콘베어벨트상을 이동하는 강판코일의 측면형상을 광학적 레이저기술을 이용하여 측정함으로써 측정의 정밀도 및 속도를 향상시킬 수 있고, 대상물체의 크기와 관계없이 측정할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

측정부에 텔레스코핑(Telescopoing)이 발생되지 않은 권취코일에 대해 카메라보정상수β를 결정하는 단계와;

측정부를 지나는 권취코일(2)의 수평면에 대해 예각 α를 이루도록 레이저슬릿광발생기(4)로부터 레이저슬릿광을 주사하는 단계와;

촬영선(11)이 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저광선(12)과 교차점(10)을 형성하면서 라인스캔카메라(5)가 상기 권취코일(2)을 촬영하는 단계와;

상기 촬영선(11)상에 각각 형성되는 공간좌표의 원점0인 A에서 상기 교차점(10)인 B까지의 거리 ℓ을 구하는 단계와;

상기 카메라보정상수β와 ℓ값을 곱하여 상기 교차점(10)의 공간좌표상의 Y축좌표 Py를 구하는 단계와;

상기 Py와 tan α값을 곱하여 상기 교차점(10)의 공간좌표상의 Z축좌표 Pz를 구하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정방법.
콘베어벨트(3)상에서 이송되는 권취코일(2)의 측정부에 예각으로 레이저슬릿광을 주사하도록 설치되는 레이저슬릿광발생기(4)와;

촬영선(11)이 상기 레이저슬릿광발생기(4)의 레이저광선(12)과 수직으로 교차하면서 상기 권취코일(2)의 측정부상에 교차점(10)을 형성하도록 설치되는 라인스캔카메라(5)와;

상기 레이저슬릿광발생기(4)를 제어하도록 설치되는 제어기(8)와;

상기 라인스캔카메라(5)를 제어하면서 영상을 추출하도록 설치되는 제어기(7)와;

상기 제어기(8, 7)에 각각 연결되면서 상기 권취코일(2)의 텔레스코핑(Telescopoing)을 측정하는 제어컴퓨터(9)로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘베어벨트상에서 움직이는 권취코일의 측면형상 측정장치.