KR20020050842A - 냉연 스트립의 평탄도 측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCD 카메라를 이용하여 웨이브가 발생하는 위치정보를 구하고 그 위치정보를 이용하여 레이저 거리계를 각각 이동시켜 평탄도를 구함으로써, 빠르게 이송 중인 스트립의 평탄도를 정확하게 측정할 수 있는 평탄도 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 평탄도 측정장치는 스트립의 번호, 폭을 포함하는 각종 정보를 관리하는 스트립 정보관리부(2)와, 이송되는 스트립의 표면에 조명을 조사하는 조명장치(5)와, 이송되는 스트립의 표면을 촬상하여 스트립의 표면에 형성되는 웨이브를 촬상하는 CCD 카메라(4)와, 스트립에 형성되는 웨이브의 크기에 따라 변화되는 거리를 감지하는 다수의 레이저 센서(18 ∼ 23) 및, 다수의 레이저 센서를 이동시키는 모터 구동부(8)를 포함한다. 또한, 본 발명은 스트립의 이송길이에 따른 스트립의 위치를 측정하는 엔코더(12)와, 스트립 정보관리부에서 전송되는 정보에 따라 모터 구동부를 제어하여 다수의 레이저 센서의 위치를 조절하고, CCD 카메라에서 촬상한 영상을 통해 모터 구동부를 제어하여 다수의 레이저 센서의 위치를 조절하며, 엔코더에서 측정한 스트립의 위치정보를 통해 스트립의 위치에 따른 웨이브를 정확하게 측정함으로써 평탄도를 측정하는 평탄도 측정수단을 포함한다.

Description

냉연 스트립의 평탄도 측정장치 및 방법{Apparatus and method for measuring flatness of cold strip}

본 발명은 평탄도 측정장치에 관한 것이며, 특히, 연속 냉간압연을 거친 스트립이 수직방향으로 하강 또는 상승하는 연속 소둔라인의 입측에 설치되어 스트립의 이동속도가 최대 600mpm인 경우까지 냉연 스트립의 평탄도를 측정하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 냉간압연을 거친 냉연 스트립의 평탄도를 측정하는 방법에 관한 것이기도 하다.

냉연 제품의 외형적 품질 지표로는 일정 범위내의 중심 두께 편차와, 스트립에 웨이브진 정도를 나타내는 평탄도가 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 평탄도 불량은 센터에 웨이브가 지는 센터 웨이브형 불량과, 양 엣지에 웨이브가 지는 엣지 웨이브 등이 있다. 그리고, 평탄도라 함은 도 2에 도시된 바와 같이 웨이브의 주기(L)과 웨이브의 파고(h)를 측정하여 수학식 1과 같이 나타내는 것을 의미한다.

따라서, 스트립의 평탄도를 측정하기 위해서는 평탄도 불량 타입(예를 들면, 센터 웨이브, 엣지 웨이브)과, 평탄도 값을 구하기 위한 웨이브의 주기와 파고가 측정되어야 한다.

종래의 평탄도 측정장치에 관한 일본특허로는 특개평11-248444호, 특개평10-122842호, 특개평8-219763호, 특개평8-029147호, 특개평7-234121호, 특개평5-332710호, 특개평5-269527호, 특개평5-04000호 등이 있으나, 이중에서 본 발명과 유사한 특허는 특개평7-234121호, 특개평5-332710호로서, 이 기술은 강판의 평탄도 측정장치에 관한 것으로, 비접촉 거리계를 사용한다는 점에서는 본 발명과 동일하나 측정센서가 등간격으로 고정되어 있고 수평으로 지나가는 스트립의 평탄도를 측정한다는 점이 본 발명과 상이하다.

대한민국 특허 제129048호에는 "온라인 스트립 평탄도 측정장치 및 그 방법"에 관한 내용이 기술되어 있는데, 이 측정장치는 레이저 거리계를 이용한다는 점이 본 발명과 동일하지만, 웨이브가 발생되는 지점에 레이저가 위치하도록 수동으로 조작해야 하는 문제점과, 레이저가 설치되는 기계장치를 구조적으로 레이저와 동일간격으로 움직이게 구성하여야 하는 문제점이 있다. 그리고, 대한민국 특허 제129048호의 장치는 수평으로 지나가는 스트립의 평탄도를 측정하는 장치로서, 수직방향으로 지나가는 스트립의 평탄도의 측정은 불가능하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, CCD 카메라를 이용하여 웨이브가 발생하는 위치정보를 구하고 그 위치정보를 이용하여 레이저 거리계를 각각 이동시켜 평탄도를 구함으로써, 빠르게 이송 중인 스트립의 평탄도를 정확하게 측정할 수 있는 평탄도 측정장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 냉연 스트립의 평탄도가 불량한 경우를 도시한 도면이고,

도 2는 냉연 스트립의 평탄도 측정방법을 설명하기 위한 도면이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 냉연 스트립의 평탄도 측정장치의 개략도이고,

도 4는 도 3에 도시된 평탄도 측정장치의 정면도이고,

도 5는 도 3에 도시된 평탄도 측정장치의 측면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 평탄도 측정방법의 흐름도이며,

도 7은 조명에 반사된 웨이브진 스트립을 CCD 카메라로 캡쳐한 이미지의 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 용접기 2 : 코일 정보관리부

3 : 코일정보 전송라인 4 : CCD 카메라

5 : 조명장치 6 : 스트립 이미지 전송라인

7 : 중앙처리장치 8 : 모터 구동부

9 : 레이저 평탄도 측정장치 10 : 레이저 측정신호 전송라인

11 : 가이드 롤 12 : 엔코더

13 : 상부 장치 14 : 하부 장치

15, 16, 25, 26 : 가이드 17, 27, 28 : 스테핑 모터

18 ∼ 23 : 레이저 센서 29, 30 : 하부 지지대

31 : 베이스 프레임

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평탄도 측정장치는 스트립의 번호, 폭을 포함하는 각종 정보를 관리하는 스트립 정보관리부와, 이송되는 스트립의 표면에 조명을 조사하는 조명장치와, 이송되는 스트립의 표면을 촬상하여 스트립의 표면에 형성되는 웨이브를 촬상하는 CCD 카메라와, 스트립에 형성되는 웨이브의 크기에 따라 변화되는 거리를 감지하는 다수의 레이저 센서 및, 상기 다수의 레이저 센서를 이동시키는 모터 구동부를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 스트립의 이송길이에 따른 스트립의 위치를 측정하는 엔코더와, 상기 스트립 정보관리부에서 전송되는 정보에 따라 상기 모터 구동부를 제어하여 상기 다수의 레이저 센서의 위치를 조절하고, 상기 CCD 카메라에서 촬상한 영상을 통해 상기 모터 구동부를 제어하여 상기 다수의 레이저 센서의 위치를 조절하며, 상기 엔코더에서 측정한 스트립의 위치정보를 통해 스트립의 위치에 따른 웨이브를 정확하게 측정함으로써 평탄도를 측정하는 평탄도 측정수단을 포함한다.

또한, 본 발명의 평탄도 측정방법은, 이송될 스트립의 번호, 폭을 포함하는각종 정보를 전송하는 단계와, 전송되는 스트립의 폭정보를 통해 스트립의 거리를 감지하는 다수의 레이저 센서의 초기위치를 설정하는 단계와, 스트립이 이송되면 이송되는 스트립의 이송거리를 연속적으로 측정하는 단계와, 상기 다수의 레이저 센서를 통해 스트립의 표면에 형성되는 웨이브의 크기에 따라 달라지는 스트립과의 거리를 측정함과 동시에 CCD 카메라를 통해 스트립의 영상을 취득하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 평탄도 측정방법은, 상기 CCD 카메라를 통해 취득된 영상 이미지를 통해 스트립에 형성되는 웨이브의 발생위치를 구하는 단계와, 상기 웨이브의 의 이미지 변화 여부를 판단하여 이미지 변화가 발생하면 각각의 레이저 센서를 새로운 위치로 이동시키고 그렇지 않으면 레이저 센서의 현 위치를 유지한 체 스트립에 형성되는 웨이브를 감지하여 평탄도를 측정하는 단계를 포함한다.

아래에서, 본 발명에 따른 냉연 스트립의 평탄도 측정장치 및 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 냉연 스트립의 평탄도 측정장치의 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 평탄도 측정장치의 정면도이다. 그리고, 도 5는 도 3에 도시된 평탄도 측정장치의 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 평탄도 측정방법의 흐름도이며, 도 7은 조명에 반사된 웨이브진 스트립을 CCD 카메라로 캡쳐한 이미지의 개략도이다.

도 3에 보이듯이, 본 발명의 냉연 스트립의 평탄도 측정장치는, 연속 소둔라인으로 들어오는 코일(스트립)들의 코일번호와, 폭, 두께 및 강종 등의 정보를 관리하는 코일 정보관리부(2)와, 이송되는 스트립의 표면을 촬상하여 스트립의 표면에 형성되는 웨이브를 촬상하는 CCD 카메라(4)와, 스트립의 표면에 조명을 조사하는 조명장치(5)와, 이송 중인 스트립의 평탄도를 측정하는 레이저 평탄도 측정장치(9)와, 이송되는 스트립의 위치를 측정하기 위한 엔코더(12)와, 주위 장치들과의 인터페이스 및 관련 프로그램을 실행시키는 중앙처리장치(7) 및, 레이저 평탄도 측정장치(9)내의 각각의 레이저 센서를 이동시키는 모터 구동부(8)로 구성되어 있다.

도 4 및 도 5에 보이듯이, 상기 레이저 평탄도 측정장치(9)는 레이저 센서(18 ~ 24)가 설치되어 있는 상부 장치(13)와, 바닥에 고정되는 하부 장치(14)로 구성되어 있다. 상기 상부 장치(13)는 스테핑 모터(17)와 커플링(32) 및 볼 스크류(33)를 통해, 모터(17)쪽을 향해 가이드(15, 16)를 따라 전진 또는 후진할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 상부 장치(13)에 설치되는 레이저 센서는 상부쪽에 위치하는 레이저 센서(19, 21, 23)와 하부쪽에 위치하는 레이저 센서(18, 20, 22, 24)로 구분되는데, 상부쪽에 위치하는 레이저 센서(19, 21, 23)는 각각의 스테핑 모터(27)에 의해 상부 가이드(25)를 따라 각각 독립적으로 움직이고, 하부에 위치하는 레이저 센서(18, 20, 22, 24)는 각각의 스테핑 모터(28)에 의해 하부 가이드(26)를 따라 각각 독립적으로 움직이게 구성되어 있다.

본 발명에 사용되는 스테핑 모터(27, 28)의 축에는 피니언(도시안됨)이 위치하고 가이드(25, 26)의 뒤쪽에는 랙(도시안됨)이 각각 설치되어 있으며, 이런 피니언과 랙을 통해 회전운동이 직선운동을 하게 된다.

그리고, 하부 장치(14)는 바닥과 체결되는 지지대(29, 30)와 베이스 프레임(31)으로 구성된다.

그리고, 도 3에 보이듯이, 중앙처리장치(7)는 코일정보 전송라인(3)을 통해 코일 정보관리부(2)로부터 코일정보를 수신하는 통신카드(7a)와, 스트립 이미지 전송라인(6)을 통해 CCD 카메라(4)로부터 이미지를 전송받는 이미지 캡쳐 보드(7b)와, 레이저 측정신호 전송라인(10)을 통해 레이저 평탄도 측정장치(9)로부터 레이저 측정신호를 전송받는 A/D 보드(7c)와, 엔코더(12)의 신호를 전송받는 카운터 보드(7d)와, 각각의 스테핑 모터(17, 27, 28)를 컨트롤하는 모터 구동 보드(7e) 및, 전체적인 구동로직을 실행시키는 CPU 보드(7f)로 구성되어 있다.

아래에서는, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 냉연 스트립의 평탄도 측정장치의 작동관계를 상세히 설명하겠다.

도 3 및 도 6에 보이듯이, 용접기(1)를 통해 전후 코일의 용접이 완료되면, 코일 정보관리부(2)에서 각종 정보들(코일번호, 폭, 두께 및 강종 등등)을 인식함과 동시에, 이런 정보들은 코일정보 전송라인(3)을 통해 중앙처리장치(7)로 입력된다(S1). 그러면, 코일번호의 폴더가 생성되고, 레이저 평탄도 측정장치(9)에 각각 설치된 레이저 센서(18 ∼ 23)의 위치가 입력되는 코일의 폭정보에 따라 일정하게 이동하게 된다(S2).

그리고, 용접기(1)에 의해 용접이 완료된 후에 스트립이 이동하기 시작하면(S3), 엔코더(12)가 작동하여 스트립의 이송거리를 계속 측정하게 된다(S4). 이렇게 엔코더(12)에 의해 측정된 거리정보는 스트립의 위치에 따른 품질정보관리를 위해 사용된다.

새로운 코일이 가이드 롤(11)을 지나는 시점이 되면, 레이저 평탄도 측정장치(9)에 각각 설치된 레이저 센서(18 ∼ 23)를 통해 스트립과의 거리측정이 시작됨과 동시에, CCD 카메라(4)로 스트립의 영상을 취득하게 된다(S5, S6). 여기서, 레이저 평탄도 측정장치(9)는 스트립의 표면에 형성되는 웨이브의 크기에 따라 그 측정거리가 달라지는 원리를 이용하여 평탄도를 측정하는 것이다.

이렇게 CCD 카메라(4)를 통해 취득된 영상 이미지를 통해, 중앙처리장치(7)에서는 스트립에 형성되는 웨이브의 발생위치(X1, X2(도 7))를 구하고(S7), 이에 따라 웨이브의 전후 위치차(이미지 변화)가 있는지 여부를 판단한다(S8). 즉, 현재 측정하는 스트립의 폭방향의 전후 위치에 따른 이미지 변화의 여부를 판단한다. 이 때, 도 7에 보이듯이, 웨이브가 형성되지 않은 스트립은 조명빛이 균일하게 반사되고, 웨이브가 형성된 스트립은 웨이브에 의해 조명빛이 산란된다. 판단결과, 이미지 변화가 발생하면 모터 구동부(8)를 통해 각각의 레이저 센서를 새로운 위치로 이동시켜(S9, S10), 현 코일에 대한 작업이 완료될 때까지 평탄도를 측정한다(S12). 그러나, 이미지 변화가 없으면 레이저 센서의 현 위치를 유지하게 된다(S11). 이와 같은 과정을 통해 현재 코일에 대한 작업이 완료되면 스트립이 정지하여 용접기(1)를 통해 추후에 진입될 코일과 용접되어 다시 상기와 같은 과정을 되풀이하게 된다.

이 때, 레이저 센서의 위치선정은 CCD 카메라(4)를 통한 이미지 검출과 무관하게 수동조작으로 임의로 설정된 위치로의 이동도 가능하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 냉연 스트립의 평탄도 측정장치는 연속 냉간압연을 통해 생산된 코일의 평탄도를 연속 소둔공정의 입측에서 온라인으로 측정함으로써, 제품의 품질정보를 보다 정확하고 빠르게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 평탄도 측정장치를 통한 정보를 이용함으로써, 연속 냉간압연시 평탄도 제어성능을 보다 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 냉연 스트립의 평탄도 측정장치 및 방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 냉간압연공정을 거친 냉연 스트립의 평탄도를 측정하는 장치에 있어서,

   스트립의 번호, 폭을 포함하는 각종 정보를 관리하는 스트립 정보관리부와; 이송되는 스트립의 표면에 조명을 조사하는 조명장치와; 이송되는 스트립의 표면을 촬상하여 스트립의 표면에 형성되는 웨이브를 촬상하는 CCD 카메라와; 스트립에 형성되는 웨이브의 크기에 따라 변화되는 거리를 감지하는 다수의 레이저 센서와; 상기 다수의 레이저 센서를 이동시키는 모터 구동부와; 상기 스트립의 이송길이에 따른 스트립의 위치를 측정하는 엔코더와; 상기 스트립 정보관리부에서 전송되는 정보에 따라 상기 모터 구동부를 제어하여 상기 다수의 레이저 센서의 위치를 조절하고, 상기 CCD 카메라에서 촬상한 영상을 통해 상기 모터 구동부를 제어하여 상기 다수의 레이저 센서의 위치를 조절하며, 상기 엔코더에서 측정한 스트립의 위치정보를 통해 스트립의 위치에 따른 웨이브를 정확하게 측정함으로써 평탄도를 측정하는 평탄도 측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연 스트립의 평탄도 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 레이저 센서는 각각의 스테핑 모터에 의해 독립적으로 그 위치가 제어되는 것을 특징으로 하는 냉연 스트립의 평탄도 측정장치.
3. 냉간압연공정을 거친 냉연 스트립의 평탄도를 측정하는 방법에 있어서,

   이송될 스트립의 번호, 폭을 포함하는 각종 정보를 전송하는 단계와, 전송되는 스트립의 폭정보를 통해 스트립의 거리를 감지하는 다수의 레이저 센서의 초기위치를 설정하는 단계와, 스트립이 이송되면 이송되는 스트립의 이송거리를 연속적으로 측정하는 단계와, 상기 다수의 레이저 센서를 통해 스트립의 표면에 형성되는 웨이브의 크기에 따라 달라지는 스트립과의 거리를 측정함과 동시에 CCD 카메라를 통해 스트립의 영상을 취득하는 단계와, 상기 CCD 카메라를 통해 취득된 영상 이미지를 통해 스트립에 형성되는 웨이브의 발생위치를 구하는 단계와, 상기 웨이브의 의 이미지 변화 여부를 판단하여 이미지 변화가 발생하면 각각의 레이저 센서를 새로운 위치로 이동시키고 그렇지 않으면 레이저 센서의 현 위치를 유지한 체 스트립에 형성되는 웨이브를 감지하여 평탄도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연 스트립의 평탄도 측정방법.