KR19990048922A - 열연강판의 스케일 검지방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 씨씨디 카메라(CCD Camera)(1)를 이용하여 열연강판의 표면에 부착되어 있는 스케일을 검지하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 0.8~2.0㎛의 근적외영역 파장감도를 가진 CCD 카메라를 이용하여 강판표면의 수막이나 물방울 또는 조명 등의 영향을 받지 않고, 열연강판표면의 휘도분포 또는 온도분포를 측정할 수 있도록 하고, 이로부터 열연강판표면의 스케일을 보다 정확히 검지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 주행하는 열연강판표면의 열화상을 CCD 카메라(1)로 일정시간마다 측정하여 휘도분포 히스토그램 또는 휘도분포에서 산출된 온도분포 히스토그램을 구하고, 각 히스토그램에서 강판표면 휘도 또는 온도의 최고값과 최저값을 검출한후 이 최고값과 최저값과의 차를 이용하여 열연강판의 스케일을 검지하도록 하는 방법 및 장치를 그 요지로 한다.

Description

열연강판의 스케일 검지방법 및 장치

본 발명은 열연강판의 스케일 검지방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조압연공정이 종료되고 디스케일러(DESCALER)로 보내져 탈스케일(DESCALE)된 열연강판을 사상압연공정으로 보내기 전에 CCD 카메라(1)로 표면 열화상을 측정한후 휘도분포 또는 온도분포를 구하여 이로부터 열연강판의 스케일을 검지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

열간압연된 강판표면에는 스케일이 생성되어 있어 그 상태로 냉간압연하면 압연롤 표면에 흠이 생기거나 강판표면에 덴트(DENT)라는 표면결함을 발생시키는 원인이 되므로 통상, 조압연공정 종료 후 사상압연공정에 보내기 전에 탈스케일장치로 스케일을 제거하게 된다.

탈스케일 방법에는 브러스트법, 와이어브러쉬법, 워터제트법 등이 있지만, 예를 들어, 고압수를 강판표면에 분사하여 스케일을 불어 내는 워터제트법은 고압수 분사상태가 최적이지 않은 경우나 강판표면과의 밀착도가 높은 스케일이 형성되어 있는 경우 등에는 스케일을 충분히 제거하는 것이 어려워 약간의 스케일이 잔존하는 상태로 사상압연공정으로 보내져 압연됨으로써 상기와 같은 문제를 발생시키게 된다.

따라서, 탈스케일공정에서 열연강판의 스케일이 완전하게 제거되었는지를 검출하는 것이 필요하다. 종래에는, 주행중인 열연강판표면의 스케일 부착상태를 주로 육안으로 검사하였으므로 정확한 검지를 할 수 없었고, 또 일부 텔레비전 카메라를 설치하여 검사하는 방법도 있었지만 스케일을 강판상에 존재하는 수막이나 물방울과 구별하는 것이 곤란하여 충분한 신뢰성을 얻을 수 없었다.

따라서, 본 발명자들은 텔레비전 카메라를 사용하여 주행하는 강판표면에 부착되어 있는 스케일을 검지하는 종래방법에서의 문제점을 개선하기 위해 텔레비전 카메라를 이용한 열화상측정장치로 측정한 열연강판 표면온도와 스케일 유무와의 관련성에 대하여 실험·검토를 여러번 행한 결과, 스케일은 강판에 비해 열전달율이 낮고 강판표면과의 밀착도도 적어서 스케일 표면온도는 강판에 비해 낮다는 것과, 강판표면에 존재하는 냉각수의 수막이나 물방울은 스케일과 같이 국부적인 온도저하를 일으키지만 텔레비전 카메라로서 특정 파장감도를 가진 CCD 카메라를 사용하는 경우에는 수막이나 물방울의 영향을 잘 받지 않음을 알아내었다.

이에, 본 발명은 텔레비전 카메라를 이용하여 주행하는 강판표면에 부착되어 있는 스케일을 검출하는 종래방법의 문제점을 해소하기 위하여, CCD 카메라를 이용한 열화상측정장치로 측정한 열연강판표면 휘도분포 또는 온도분포에 의거하여 스케일의 유무를 검지하는 것이 가능하고, 또한 강판표면 수막이나 물방울의 영향을 없애 스케일의 정확한 검지를 가능하게 하는 열연강판 스케일 검지방법 및 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 CCD 카메라로 강판표면의 열화상을 측정하여 구한 온도분포 히스토그램

도 2는 도 1의 히스토그램에서 검출된 강판표면 최고온도, 최저온도 및 스케일 신호를 시간경과에 따라 도시한 그래프

도 3은 주행하는 열연강판표면 열화상을 측정하는 CCD 카메라 배치도

도 4는 본 발명에 부합되는 열연강판스케일 검지장치 일례구성도

도 5는 디스케일러(DESCALER) 통과 전의 강판표면 최고온도, 최저온도 및 스케일신호를 시간경과에 따라 도시한 그래프

도 6은 디스케일러 통과 후의 강판표면 최고온도, 최저온도 및 스케일신호를 시간경과에 따라 도시한 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... CCD 카메라 2 ... 화상처리장치

3 ... 표시장치 4 ... 신호처리·출력장치

5 ... 스케일 검출신호

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 주행하는 열연강판표면의 열화상을 CCD 카메라(1)로 일정시간마다 측정하여 휘도분포 히스토그램을 구하는 단계; 이 히스토그램에서 강판표면 휘도의 최고값과 최저값을 검출하는 단계; 및 휘도 최고값과 최저값의 차를 시간경과와 함께 산출하여 그 차의 최고치(피크)를 관찰함으로써 강판표면에 부착된 스케일을 검지하는 단계를 포함하는 열연강판의 스케일 검지방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 휘도를 온도의 값으로 변환하여 온도분포 히스토그램을 구하는 단계; 이 온도분포 히스토그램으로부터 강판표면 온도의 최고값과 최저값을 구하는 단계; 및 온도의 최고값과 최저값의 차를 시간경과와 함께 산출하여 그 차의 피크를 관찰함으로써 강판표면에 부착된 스케일을 검지하는 단계를 포함하는 열연강판의 스케일 검지방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 주행하는 열연강판표면의 열화상을 일정시간마다 측정하는 CCD 카메라(1); CCD 카메라로 측정된 열화상에서 강판표면의 휘도분포 히스토그램 또는 휘도분포에서 산출된 온도분포 히스토그램을 구하는 화상처리장치(2); 및 상기 히스토그램에서 강판표면의 휘도 또는 온도의 최고값과 최저값을 검출하여 그 차를 시간경과와 함께 산출하는 신호처리·출력장치(4)를 포함하여 구성되는 열연강판의 스케일 검지장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서 열연강판표면의 열화상을 측정하기 위한 텔레비전 카메라로는 파장영역이 0.8~2.0㎛인 근적외영역의 파장감도를 가진 CCD 카메라를 사용하는데, 이 경우 강판표면의 수막이나 물방울의 영향은 거의 받지 않고 스케일만 검지가 가능하게 된다.

하기 표 1은 여러 가지 파장감도를 가진 CCD 카메라로 강판표면을 관측한 경우의 검출감도를 표시한 것으로, 표에서 볼 수 있듯이 가시영역은 수막을 투과하여 강판표면을 관측할 수 있고 또 스케일도 측정할 수 있지만 조명 등의 영향을 받기 쉬워 온도측정에는 적합하지 않다. 적외영역은 조명이나 미광의 영향을 받지 않고 스케일을 감도 좋게 검지할 수 있지만, 수막이나 물방울과 스케일을 구별할 수 없어서 정확한 스케일 검지를 기대할 수 없다. 이에 비해 근적외영역(파장영역: 0.8~2.0㎛)은 수막이나 물방울 및 조명 등의 영향을 받지 않고 수막을 투과하여 직접 강판표면온도 계측이 가능하다. 따라서, 근적외영역을 사용하면 강판에 부착되어 있는 스케일 표면온도가 강판표면온도보다 낮은 점을 이용하여 스케일만을 감도 좋게 검지할 수 있게 된다.

관측대상	가시영역(파장:<0.8㎛)	근적외영역(파장:0.8㎛~2.0㎛)	적외영역(파장:≥2.5㎛)
강판표면스케일강판표면온도수막·물방울조명·미광	△XX○	○○XX	○○○X
《범례》○:감도 대, △:감도 소, X:감도 무

근적외영역의 파장감도를 가진 CCD 카메라에 의해 강판표면 열화상을 측정하여 온도분포를 구하면 도 1과 같은 히스토그램을 얻을 수 있으며, 히스토그램의 횡축은 온도 또는 휘도를, 종축은 열화상의 화소수를 나타내는 빈도이다. 도 1과 같이 우선 강판표면온도에 대응하는 피크가 나타나는데 이 피크는 강판의 종류나 두께에 따라 다르지만 비교적 안정된 값으로 변화는 완만하다.

만일 강판표면에 스케일이 존재하면 스케일부의 온도에 대응하는 피크가 나타나지만 강판표면 스케일은 열 전도율이 낮고 강판과의 밀착성이 그리 크지 않아 강판에 비해 온도가 낮으므로, 이 피크는 강판표면온도에 대응하는 피크부근의 평균온도를 강판표면온도로 보면 이 강판표면온도보다 50-200℃정도 낮은 온도레벨에 나타난다. 이 스케일부 온도 피크는 스케일 부착상황에 따라 변동이 심하다.

강판표면의 수막이나 물방울은 강판표면에 비해 온도가 낮음에도 근적외영역에서는 검출감도가 없고 투명하므로 외관상 강판표면온도에 가까운 온도를 나타낸다. 또, 수막이나 물방울은 두께나 크기에 따라 투과도는 변하지만 수막이나 물방울을 통해서 강판 및 강판위의 스케일을 관측할 수 있으므로 히스토그램에는 실질적인 영향을 미치지 않는다.

강판 표면에 스케일이나 수막이 없는 경우에는 강판표면온도만 관측되므로 주행하는 열연강판의 표면온도를 각 측정개소에서 일정시간마다 검출한 경우, 시야내의 최고온도 및 최저온도는 각각 강판표면 최고온도 및 최저온도에 해당한다. 그러나, 시야내에 스케일이 나타나면 스케일부 온도가 검출됨으로써 최고온도는 변하지 않지만 최저온도는 급격하게 저하된다.

근적외영역의 파장감도를 가진 CCD 카메라에 의해 측정된 강판표면 열화상으로부터 온도분포 히스토그램을 거쳐 열연강판 표면 최고온도 및 최저온도를 검출하여 이들을 시간경과와 함께 나타내면 도 2와 같이 된다. 최고온도(θmax(t))는 강판표면의 온도를 나타내고, 최저온도(θmin(t))는 스케일이 없는 경우는 최고온도보다 약간 낮은 값을 나타내지만 스케일이 나타나면 급격하게 저하된다. 최고휘도 및 최저휘도를 검출하여 이들을 표시한 경우에도 같다.

최고온도(θmax(t))와 최저온도(θmin(t))의 차(s(t))(이하, "스케일신호"라 함)를 산출하여 도시하면 이는 도 2의 점선과 같이 스케일 출현과 함께 급상승한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 예를 들어, δ를 설정값으로 하고, 이것을 실험으로 결정하여 스케일신호(s(t))가 설정값 δ보다도 큰 경우(즉, s(t)=θmax(t)-θmin(t) > δ)에는 스케일이 존재하는 것으로 하여 스케일을 검지할 수 있게 된다.

본 발명에서의 스케일검지가 좋은 모양을 나타내면, 조압연을 종료한 열연강판이 다음공정인 사상압연공정에 보내지기 전에 디스케일러로 탈스케일되는 경우, 도 3과 같이 탈스케일된 후에 CCD 카메라 B를 배치하여 스케일검지를 하고, 디스케일러에 의해 스케일이 충분하게 제거되었는지를 확인할 수 있다.

본 발명에 부합되는 열연강판의 스케일 검지장치는 도 4와 같이 열연강판 표면 열화상을 일정시간마다 측정하는 CCD 카메라(1), 화상신호를 디지탈신호를 변환하는 AD변환기(도시되지 않음), 측정된 열화상에서 강판표면 휘도분포 히스토그램 또는 휘도분포에서 산출된 온도분포 히스토그램을 구하는 화상처리장치(2), 이 히스토그램에서 강판표면의 휘도 또는 온도의 최고값과 최저값을 검출하여 그 차를 시간경과와 함께 산출하여 출력하는 신호처리·출력장치(4) 및 최고값과 최저값의 차를 시간경과와 함께 표시하는 비디오 모니터 등의 표시장치(3)로 구성되어 있다. 이 표시장치의 표시화면을 감시함으로써 열연강판의 어디에 스케일이 잔존하고 있는가를 판단할 수 있게 된다.

상기 휘도 또는 온도 최고값과 최저값과의 차(s(t))는 비디오 모니터 등의 표시장치(3)에 시간경과에 따라 표시되면서 이것은 스케일 검출신호(5)로서 신호처리·출력장치(4)에서 출력되고, 상기 스케일검출신호는 연산장치를 경유하여 설정값(δ)와 비교되어, 설정값(δ)보다 큰 경우에는 경보장치를 경유하여 경보를 주거나 또는 강판 주행라인에 설치되어 있는 제어장치를 통하여 라인을 정지시킬 수도 있다.

한편, 주행하는 열연강판표면 열화상을 CCD 카메라로 일정시간마다 강판의 폭방향으로 측정하여 휘도분포 히스토그램을 구하고, 각 히스토그램에서 강판표면 휘도의 최고값과 최저값을 검출한후 이 값을 온도로 변환하여 최고온도와 최저온도의 차를 시간경과에 따라 산출하고, 상기 차의 피크를 관찰함으로써 강판표면에 부착되어 있는 스케일의 존재를 검지하는 것도 도 4에 도시된 장치에 의해 가능하다. 사용하는 CCD 카메라로는 상기한 바와 같이 0.8~2.0㎛의 근적외영역 파장감도를 가진 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

조압연공정에서 압연된 열연강판표면에 생성된 스케일을 디스케일러에서 탈스케일한 후 사상압연공정에 보내는 열간압연라인에 있어서, 도 3과 같이 디스케일러 전후에 각각 CCD 카메라 A 및 CCD 카메라 B를 설치하여 주행하는 열연강판표면의 열화상을 1/30초마다 강판 폭방향으로 측정한다. CCD 카메라로는 0.8~2.0㎛ 근적외선영역의 파장감도를 가진 것을 사용하며, 디스케일러로는 물을 고압으로 불어서 스케일을 박리시키는 워터제트방식이다.

측정된 열화상은 AD변환기를 통해서 디지탈 변환한 후, 화상처리장치(2)에서 판폭내 휘도분포 히스토그램을 구하고 신호처리· 출력장치(4)에서는 상기 히스토그램에서 강판표면휘도 최고값과 최저값을 검출하고, 이 값은 온도로 환산하여 최고온도와 최저온도의 차를 시간경과에 따라 온도분포화상으로 비디오 모니터(3)에 표시된다.

최고온도로부터 일정하게 낮은 값을 설정값으로 하여 도 2와 같은 화상을 작성하면, 스케일만 강조되는 화상(스케일신호)으로 비디오 모니터에 표시된다. 디스케일러 전후단에 각각 설치된 CCD 카메라 A 및 CCD 카메라 B로부터 얻어진 열연강판표면 온도분포화상은 각각 도 5 및 도 6에 나타내었다.

도 5를 통해 탈스케일 전의 열연강판표면에는 경과시간의 최초와 최후, 즉 디스케일러를 통과하는 열연강판의 선단부 및 후단부에 스케일이 부착되어 있음을 알 수 있는 반면, 도 6을 통해서는 열연강판이 디스케일러를 통과한후 탈스케일되었음을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 0.8~2.0㎛의 근적외영역 파장감도를 가진 CCD 카메라를 이용하는 열화상처리장치에 의하여 강판표면의 수막이나 물방울 또는 조명 등에 영향을 받지 않고 열연강판표면의 휘도분포 또는 온도분포를 보다 정확히 측정할 수 있도록 하고, 이로부터 열연강판표면의 스케일을 검지할 수 있도록 한다.

Claims (7)

1. 주행하는 열연강판표면의 열화상을 씨씨디 카메라(CCD Camera)(1)로 일정시간마다 측정하여 휘도분포 히스토그램을 구하는 단계;

   상기 히스토그램에서 강판표면 휘도의 최고값과 최저값을 검출하는 단계; 및

   상기 최고값과 최저값의 차를 시간경과와 함께 산출하여 그 차의 최고치(피크)를 관찰함으로써 강판표면에 부착된 스케일을 검지하는 단계;를 포함하는 열연강판의 스케일 검지방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 CCD 카메라의 파장감도는 0.8∼2.0μm인 근적외영역임을 특징으로 하는 열연강판의 스케일 검지방법.
3. 주행하는 열연강판표면의 열화상을 CCD 카메라로 일정시간마다 측정하여 휘도분포 히스토그램을 구하는 단계;

   상기 휘도를 온도의 값으로 변환하여 온도분포 히스토그램을 구하는 단계;

   상기 온도분포 히스토그램으로부터 강판표면 온도의 최고값과 최저값을 구하는 단계; 및

   상기 온도의 최고값과 최저값의 차를 시간경과와 함께 산출하여 그 차의 피크를 관찰함으로써 강판표면에 부착된 스케일을 검지하는 단계;를 포함하는 열연강판의 스케일 검지방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 CCD 카메라의 파장감도는 0.8∼2.0μm인 근적외영역임을 특징으로 하는 열연강판의 스케일 검지방법.
5. 주행하는 열연강판표면의 열화상을 일정시간마다 측정하는 CCD 카메라(1); CCD 카메라로 측정된 상기 열화상에서 강판표면의 휘도분포 히스토그램 또는 휘도분포에서 산출된 온도분포 히스토그램을 구하는 화상처리장치(2); 및 상기 히스토그램에서 강판표면의 휘도 또는 온도의 최고값과 최저값을 검출하여 그 차를 시간경과와 함께 산출하는 신호처리·출력장치(4);를 포함하여 구성되는 열연강판의 스케일 검지장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 신호처리·출력장치에 부착되어 휘도 또는 온도의 최고값과 최저값의 차를 시간경과와 함께 표시하는 표시장치(3)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열연강판의 스케일 검지장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 CCD 카메라의 파장감도는 0.8∼2.0μm인 근적외영역임을 특징으로 하는 열연강판의 스케일 검지장치.