KR20010063525A - Apparatus for detecting the edge of colded roll - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제철소등에서 사용되어지는 냉연강판의 폭을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉연공장 각 라인별 배출측에서 냉연강판의 폭을 자동적으로 측정하여 냉연공정동안 냉연강판의 폭을 자동으로 제어하고 또한 수요가에게 제공되는 강판의 품질정보로 이용함으로서 냉연강판의 폭편차 문제를 제거하여 실수율 및 작업효율을 향상시키기 위한 냉연강판용 폭측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring the width of the cold rolled steel sheet used in steelworks, and more particularly, the width of the cold rolled steel sheet during the cold rolling process by automatically measuring the width of the cold rolled steel sheet on the discharge side of each line of the cold rolling mill The present invention relates to a width measuring device for a cold rolled steel sheet which improves the error rate and work efficiency by eliminating the width deviation problem of the cold rolled steel sheet by automatically controlling and using the quality information of the steel sheet provided to the demand.
종래의 실시예에 따르면, 열연 및 냉연 제조라인에서 냉연강판의 폭을 측정하기 위하여, CCD(Charged Coupled Device) 카메라 등 광학(Optical) 센서를 이용하는 폭측정장치 등은 미국 등 외국에서 지적재산권을 이미 획득한 바 있어 본 발명에서는 종래 측정기술과는 완전 다른 방식으로 냉연강판의 폭 변화를 정확히 실시간(REAL-TIME) 측정을 가능하게 하였다.According to a conventional embodiment, in order to measure the width of a cold rolled steel sheet in a hot rolled and cold rolled manufacturing line, a width measuring device using an optical sensor, such as a CCD (Charged Coupled Device) camera, has already acquired intellectual property rights in foreign countries such as the United States. In the present invention, it is possible to accurately measure the width of the cold rolled steel sheet in real time (REAL-TIME) in a completely different manner from the conventional measuring technology.
특히, 종래 실시예에 있어서, 측정정도의 한계인 ±1mm보다 더 정교한 측정기 발명을 위해 포터커플러와 로터리엔코더를 이용하여 강판의 에지를 수 마이크로메터 오차범위내에서 검지하여 최종 폭 측정 정도를 0.1mm 이내로 검출가능하게 하였다.In particular, in the conventional embodiment, for the invention of a more precise measuring instrument than the limit of measurement accuracy ± 1 mm using a port coupler and a rotary encoder to detect the edge of the steel sheet within a few micrometer error range to determine the final width measurement accuracy of 0.1 mm It was possible to detect within.
즉, 이를 상설하면, 철판 및 물체의 폭측정장치에 응용되는 분야로 이메지 센서, 와류센서, 초음파센서, 레이져 센서등이 응용되어 오고 있으나, 철강업에서 널리 사용되어지는 방식으로는 CCD(CHARGED COUPLED DEVICE)소자를 이용한 카메라 폭측정장치이다.In other words, the image sensor, the eddy current sensor, the ultrasonic sensor, the laser sensor, etc. have been applied to the steel plate and the width measuring device of the object, but the CCD (CHARGED COUPLED DEVICE) is widely used in the steel industry. A camera width measuring device using a device.
이와 같이, CCD 소자를 이용한 이메지센서는 피측정물을 1024점 또는 2048점의 분해능을 가진 CCD 소자를 이용하여, 강판을 그의 폭방향으로 스캔(SCAN)하면서 2진화 비데오 신호를 얻어낸 후 이 값을 이용하여 좌, 우측의 가장자리를 읽어들여 중앙메모리의 연산장치에 의해 폭값이 계산되어지는 방법이 널리 이용되는 대표적인 폭측정방법이다.In this way, an image sensor using a CCD element uses a CCD element having a resolution of 1024 points or 2048 points, and scans the steel plate in its width direction to obtain a binarized video signal. By reading the left and right edges by using the calculation method, the width value is calculated by the calculation device of the central memory.
그러나, 이메지센서를 이용한 폭측정기의 경우, 측정정확도 편차가 최고 ±1밀리미터인 문제점이 있어 고정밀도 품질을 요구하는 현재의 강판품질관리에는 한계가 있다.However, in the case of the width measuring device using an image sensor, there is a problem that the deviation of the measurement accuracy is up to ± 1 millimeter, and there is a limitation in the current steel plate quality management which requires high precision quality.
상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 냉연강판의 폭을 측정할 때, CCD 카메라를 이용하는 대신에 포토커플러와 로터리엔코더 등을 이용하는 폭변위 연산방식을 채택하여 실시간(Real-Time)으로 강판의 폭을 측정함으로써 폭측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 폭측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the conventional problems as described above, the present invention adopts a width displacement calculation method using a photocoupler and a rotary encoder instead of using a CCD camera when measuring the width of a cold rolled steel sheet in real time (Real-Time). It is an object of the present invention to provide a width measuring apparatus capable of improving width measuring accuracy by measuring the width of a steel sheet.
본 발명에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위하여, 폭측정장치는 진행하는 강판의 하부에 위치하여 상부로 빛을 발산하는 한 쌍의 발광부와, 상기 강판의 상부에 위치하여 상기 발광부로부터 발산되는 빛을 각각 검출하는 한 쌍의 수광부와, 상기 수광부로부터 각각 수신되는 검출신호에 근거하여 강판의 폭을 연산하는 연산부와, 상기 수광부를 상기 강판의 폭방향과 동일한 방향으로 이동시키기 위한 이동부로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to the present invention, in order to achieve the above object, the width measuring device is located in the lower portion of the steel sheet to proceed and emits light to the upper portion, and the upper portion of the steel sheet is located from the light emitting portion is emitted A pair of light receiving units for detecting light, a calculating unit for calculating the width of the steel sheet based on detection signals received from the light receiving units, and a moving unit for moving the light receiving unit in the same direction as the width direction of the steel sheet. It features.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판용 폭측정장치를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a width measuring device for a cold rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention.
도 2는 강판의 폭변화에 따른 신호 검출부의 시그날플로우를 개략적으로 나타낸 도면.2 is a view schematically illustrating a signal flow of a signal detection unit according to a width change of a steel sheet;
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서 펄스엔코더와 수광부 사이의 신호동시화를 나타낸 블럭도.3 is a block diagram showing signal synchronization between a pulse encoder and a light receiving unit according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폭측정장치를 도시한 도면.4 is a view showing a width measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 폭측정장치의 연산과정을 설명하기 위한 개략도.5 is a schematic view for explaining a calculation process of the width measuring device.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 흐름도.6 is a flow diagram of a system in accordance with an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1 : 냉연강판1: cold rolled steel sheet
2 : 단축위치 제어로봇2: Single Axis Position Control Robot
2-2 : 펄스엔코더2-2: Pulse Encoder
3 : 적외선 발산부3: infrared diverging unit
4 : 신호검출부4: signal detector
4-1 : 적외선 수광부4-1: infrared light receiver
4-2 : 로터리 엔코더4-2: Rotary Encoder
5 : 데이터 프로세서판넬5: Data Processor Panel
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 강판의 폭측정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 좌우측별로 강판(1)의 진행 하부면에 위치하여 강판존재 유무를 판단하기 위하여 적외선을 발산하는 한 쌍의 적외선 발산부(3)와, 강판의 폭기준값이 저장되어 있고 적외선 발산부(3)를 진행강판(1)의 폭방향을 따라 이동시키는 한 쌍의 단축위치 제어로봇(2)과, 상기 발산부(3)로부터 발산되는 적외선을 검출하여 진행강판(1)의 정확한 가장자리를 검출하기 위한 한 쌍의 신호검출부(4)와, 신호검출부(4) 신호를 수신하여 강판(1)의 폭을 연산하는 폭 데이터 처리시스템으로 구성된다.First, the width measuring device of the steel sheet according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, as far as the left and right sides are located on the traveling lower surface of the steel sheet 1 to emit infrared rays to determine the presence or absence of the steel sheet A pair of short-range position control robots (2) for storing the pair of infrared ray diverters (3), a width reference value of the steel plate, and moving the infrared ray diverters (3) along the width direction of the traveling steel sheet (1); A pair of signal detection unit 4 and a signal detection unit 4 signal for detecting an infrared ray emitted from the diverging unit 3 to detect an accurate edge of the traveling steel sheet 1 to receive the signal width of the steel plate 1. Comprising a width data processing system for calculating.
단축위치 제어로봇(2)는 측정대상 강판(1)의 전체 폭의 중심부를 중심으로양 방향으로 이동가능하게 구성된다. 이때, 각 방향별 단축위치 제어로봇(2)에는 신호검출부(4)가 위치하게 되고, 검출부(4)의 정확한 적외선 검출을 위해, 강판의 폭을 측정할 때 구동되는 편차범위가 수 마이크로미터인 정확도가 높은 펄스엔코더(2-2)를 포함하며, 이는 폭측정 기준값(WREF)을 중앙연산장치에 제공하는 기능을 가지게 된다.The shortened position control robot 2 is configured to be movable in both directions about the center of the entire width of the steel sheet 1 to be measured. At this time, the signal detection unit 4 is positioned in the short-axis position control robot 2 in each direction, and the deviation range driven when measuring the width of the steel sheet is several micrometers for accurate infrared detection of the detection unit 4. A high accuracy pulse encoder 2-2 is included, which has a function of providing a width measurement reference value W REF to the central computing device.
신호검출부(4)에는 원통형의 구동모터(4-5)와, 강판(1) 유무를 판단하기 위하여, 원통홈(4-4)으로 인입되는 적외선 감지 및 적외선 점멸감지의 동시화를 위해 이용되는 고정도 로터리 엔코더(4-2)이 구비된다.The signal detecting unit 4 is fixed to be used for the simultaneous detection of the infrared drive and the infrared flashing detection led into the cylindrical groove 4-4, in order to determine the presence or absence of the cylindrical drive motor (4-5) and the steel sheet (1) A rotary encoder 4-2 is provided.
강판의 폭을 측정하기 위한 본 발명에 따른 폭측정장치의 작용은 다음과 같다.The action of the width measuring device according to the present invention for measuring the width of the steel sheet is as follows.
즉, 도 3 및 도 6을 참조하면, 강판 폭측정은 데이터프로세싱판넬(5)에서의 운전자의 기준값 수동 입력 혹은 상위컴퓨터에서의 폭기준값 입력으로 시작된다. 그리고, 기준값 송신후 해당 강판(1)의 폭영역으로 좌우측 신호검출부(4)는 이동하게 된다. 이동시 좌우측 신호검출부(4)에 부속된 펄스엔코더(2-2)에서는 폭 기준값(WREF)을 제공하게 된다. 이 폭 기준값(WREF)은 최종 폭연산의 기초값이 된다. 이후, 신호검출부의 원통형 구동모터(4-1) 작동이 시작된다.That is, referring to Figs. 3 and 6, the steel plate width measurement starts with manual input of the driver's reference value in the data processing panel 5 or input of the width reference value in the host computer. After the reference value is transmitted, the left and right signal detection units 4 move to the width region of the steel sheet 1. In the movement, the pulse encoder 2-2 attached to the left and right signal detectors 4 provides the width reference value W REF . This width reference value W REF becomes the base value of the final width calculation. Thereafter, the cylindrical drive motor 4-1 of the signal detection unit is started.
한편, 강판의 폭측정을 위한 신호동시화는 다음과 같다.On the other hand, the signal synchronization for measuring the width of the steel sheet is as follows.
여기에서, 신호동시화는 로터리 엔코더(4-2)에서 발생되는 펄스신호와 적외선을 검출하는 수광부(일명, BEAM SENSOR, 4-1)에서 발생되는 펄스의 동시화를 의미한다.Here, signal synchronization means synchronizing pulses generated by the rotary encoder 4-2 and pulses generated by a light receiving unit (also known as BEAM SENSOR, 4-1) that detects infrared rays.
즉, 도 4에 나타난 바와 같이, 수광부(4-1)에서는 강판존재 유무에 따라 발광부로부터 발산되는 적외선의 점멸을 감지하게 된다. 예를 들어, 한번 회전하는 원통 회전위상각 펄스값은 로터리 펄스엔코더(4-2)에서 16,384 펄스/회전가 발생되고, 수광부에서는 원통홈(4-4)으로 인입되는 적외선에 의해 펄스 상승(RISING)이 발생되고, 강판유무에 따른 펄스하강(FALLING)이 발생된다.That is, as shown in Figure 4, the light receiving portion 4-1 detects the flashing of the infrared rays emitted from the light emitting portion in the presence or absence of the steel sheet. For example, the cylinder rotation phase angle pulse value that rotates once is 16,384 pulses / rotation is generated at the rotary pulse encoder 4-2, and the light receiving unit pulses rising by the infrared rays entering the cylindrical grooves 4-4. Is generated and pulse falling (FALLING) is generated depending on the presence or absence of steel sheet.
이러한 두가지 펄스을 이용하여 1회전당 데이터프로세서(5)에서는 동시화를 실시한다.By using these two pulses, the data processor 5 per revolution performs synchronization.
동시화 실시 결과, 수광부(4-1)와 로터리엔코더(4-4) 사이의 동시화가 이루어지지 않으면, 예를 들어 적외선에 의한 펄스하강이 발생되지 않는 경우에는 신호검출부(4)의 위치에 문제가 있으므로 신호검출부를를 적정위치로 이동시킨다. 그리고, 동시화가 완료된후 가장자리 샘플링을 실시하게 된다.As a result of the synchronization, if the synchronization between the light receiving unit 4-1 and the rotary encoder 4-4 is not performed, for example, when a pulse drop by infrared rays does not occur, there is a problem in the position of the signal detection unit 4. Therefore, move the signal detector to the proper position. After the synchronization is completed, edge sampling is performed.
샘플링에서는, 도 2에 나타난 바와 같이, 강판(1)의 양 가장자리별로 폭변화에 따라 적외선 수광부(4-1)에서의 펄스 리드(LEAD) 또는 래그(LAG)가 발생되고, 이러한 값과 로터리 엔코더(4-2)의 데이터를 이용하여 강판 폭 변화를 연산하게 된다.In the sampling, as shown in FIG. 2, the pulse lead LEAD or the lag LAG is generated in the infrared light receiving portion 4-1 according to the width change at each edge of the steel sheet 1, and these values and the rotary encoder are generated. The steel sheet width change is calculated using the data in (4-2).
예를 들어, 원통형 구동모터(4-5)의 1회전마다 로터리엔코더(4-2)의 값이 0에서 16,384으로 증가된다고 하고, 강판이 기준위치에 있을 때 적외선 수광부(4-1)가 적외선에 노출되었다가 적외선이 차단되는 순간의 로터리엔코더값이 8,092라고 할 때, 어느 임의의 한 순간에 샘플링된 로터리엔코더의 값이 6,500이라면 기준값과 비교하면 8,092 - 6,500 = 1,592가 된다.For example, the value of the rotary encoder 4-2 is increased from 0 to 16,384 every one revolution of the cylindrical drive motor 4-5, and the infrared light receiving portion 4-1 is infrared when the steel plate is in the reference position. When the rotary encoder value is 8,092 at the moment when the infrared ray is cut off and the infrared ray is cut off, if the value of the rotary encoder sampled at any one moment is 6,500, it is 8,092-6,500 = 1,592 compared with the reference value.
기준위치에 비해 1,592이라는 값이 감소하는 동안 적외선수광부는 적외선에 데이터프로세싱판넬(5)에 보유된 기준값보다 덜 노출되었으므로 그 순간에 있어서 강판의 가장자리는 1,592이라는 수치에 비례하는 양만큼 폭이 증가된다는 것을 나타낸다.While the value of 1,592 was decreased compared to the reference position, the infrared light receiving part was exposed to infrared rays less than the reference value held in the data processing panel 5, so that at that moment, the edge of the steel sheet was increased by an amount proportional to the value of 1,592. Indicates.
그러나, 펄스 리드 또는 래그가 신호검출의 기준 상한치 또는 하한치를 초과하는 경우, 신호검출부를 적정위치로 이동시킨 후, 가장자리 샘플링을 다시 시행하여 정확도를 높이게 한다.However, when the pulse lead or lag exceeds the reference upper limit or the lower limit of signal detection, the signal detection unit is moved to an appropriate position, and then edge sampling is performed again to increase the accuracy.
결론적으로, 양 가장자리별 샘플링을 통해 구해진 펄스편차를 이용하여, 도 5에 나타난 바와 같이, 메인펄스엔코더(2-2)에서 일차적으로 제공된 기준 폭(WREF)에 이차적으로 좌우측폭 편차(ΔWL,ΔWR)를 연산함으로써 최종 폭연산(W)은 마무리된다.In conclusion, using the pulse deviation obtained by sampling at both edges, as shown in FIG. 5, the left and right width deviations ΔW L are secondary to the reference width W REF provided primarily by the main pulse encoder 2-2. , The final width calculation (W) is finished by calculating ΔW R ).
즉, 최종 폭측정값(W)는 하기식,That is, the final width measurement value W is represented by the following equation,
W = △WL+ WREF+ △WR으로 표현되고, 여기에서 △WL는 좌측 n번 샘플링 평균값이고, △WR는 우측 n번 샘플링 평균값이다.W = ΔW L + W REF + ΔW R , where ΔW L is the left n sampling average value and ΔW R is the right n sampling average value.
강판의 변화 폭의 증감량에 대한 데이터처리는 패널(5)에서는 수치로 계산되어 폭측정 값을 나타내게 된다.Data processing for the increase and decrease of the change width of the steel sheet is calculated numerically in the panel 5 to show the width measurement value.
상술된 바와 같이, 데이터프로세싱판넬(5)에서 연산이 완료된 폭측정값은 운전자의 모니터(6)에 디스플레이 함으로써 운전중에 폭측정결과를 실시간으로 디스플레이하게 된다.As described above, the width measurement value for which the calculation is completed in the data processing panel 5 is displayed on the monitor 6 of the driver to display the width measurement result in real time during operation.
따라서, 본 발명에 따르면, 냉연강판의 폭을 측정할 때, CCD 카메라를 이용하는 대신에 포토커플러와 로터리엔코더 등을 이용하는 폭변위 연산방식을 채택하여 실시간(Real-Time)으로 강판의 폭을 측정함으로써 폭측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, when measuring the width of the cold rolled steel sheet, instead of using a CCD camera, by adopting a width displacement calculation method using a photocoupler, a rotary encoder, etc. by measuring the width of the steel sheet in real time (Real-Time) The width measurement accuracy can be improved.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.The foregoing is merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and gist of the invention as set forth in the appended claims. It should be recognized.
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