KR20030053253A - Device and methods for detecting surface defect of billet - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for detecting a surface defect of a billet are provided to prevent the surface defects from being created on the billet by listing size and position information of the surface defects to feedback the list when reproducing the billet. CONSTITUTION: A surface defect detecting apparatus includes a magnetic coating section(1) for coating magnetic material on a billet, a light source section(3) for radiating ultraviolet ray onto a surface of the billet coated with magnetic material, a camera(5) for photographing the surface of the billet, a computer section(7) for processing an image obtained by the camera(5), and a display section(9) connected to the computer section(7) in order to display an image. The camera(5) includes a CCD camera and four cameras are installed to photograph each plane of the billet.

Description

빌레트의 흠 탐상장치 및 탐상방법{Device and methods for detecting surface defect of billet}Device and methods for detecting surface defect of billet

본 발명은 빌레트의 검사장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 영상장비를 이용하여 빌레트의 흠 탐상장치 및 탐상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a inspection apparatus of a billet, and more particularly, to a flaw flaw detection apparatus and a method for detecting a billet using imaging equipment.

건식 자분을 이용한 일반적인 빌레트 흠 탐상은 강자성체인 빌레트에 교류전류를 흘려서 자장을 형성시키고, 강자성체에 흠이 있을 때 흠 근처에 형성되는 누설자장에 의하여 자분이 흠 주위에 끌려오는 원리를 이용한 자분탐상법이다.In general, billet flaw flaw detection using dry magnetic powder forms magnetic field by flowing alternating current through billet which is a ferromagnetic material, and magnetic powder is attracted to the flaw by the leakage magnetic field formed near the flaw when the ferromagnetic material is flawed. to be.

자분탐상법은 강자성체를 포화 자화시켜 흠에서 발생되는 누설자속을 이용하는 것으로, 빌레트에 흠이 없을 경우 포화자장을 가하여도 자속은 빌레트의 표면으로 거의 누설되지 않고 빌레트의 내면으로 흐르게 되며, 누설자속이 있다 하더라도 전반적으로 거의 균일하기 때문에 자분은 빌레트 표면에 균일하게 붙게 된다. 그러나 빌레트의 표면에 흠이 존재할 경우 자속은 흠에 의하여 그 분포가 변화되고, 흠 주위에서 자성체 내부에는 자속량이 증가하여 일부는 밖으로 밀려나게 된다. 이렇게 밖으로 밀려난 자속에 의하여 형성되는 자장의 세기는 흠이 없는 부분에 비하여 월등히 크므로 자분은 흠 부위에 결집하여 붙게 된다.Magnetic particle inspection utilizes the leakage magnetic flux generated from a flaw by saturating the ferromagnetic material.If there is no flaw in the billet, the magnetic flux flows to the inner surface of the billet almost without leaking even if the saturation magnetic field is applied. If any, the magnetic particles are evenly attached to the surface of the billet because they are almost uniform throughout. However, if there is a flaw on the surface of the billet, the magnetic flux is changed by the flaw, and the amount of magnetic flux increases inside the magnetic material around the flaw, and some of them are pushed out. The strength of the magnetic field formed by the magnetic flux pushed out is much greater than that of the flawless portion, so the magnetic particles gather and adhere to the flaw portion.

이와 같이 자분탐상에 있어서, 자분의 역할은 매우 중요하다고 볼 수 있다. 통상적으로 자분은 강자성체인 미립 철분을 코어로 사용하고 있으며, 여기에 색이나 형광을 나타내는 안료를 자분에 고착시키기 위한 고분자 물질이 복합적으로 코어를 둘러싸고 있는 형태로 되어 있다.As such, the role of magnetic particles can be considered very important in magnetic particle detection. Usually, magnetic powder uses fine iron powder, which is a ferromagnetic material, as a core, and a polymer material for fixing a pigment, which exhibits color or fluorescence, to the magnetic powder has a form surrounding the core in combination.

자분탐상법은 가시광선 하에서 흠을 판별하는 방법과 자외선 하에서 흠을 판별하는 방식으로 나눌 수 있다. 자외선 하에서 흠을 탐상하는 자분은 철, 합금 등의 강자성체 미립자의 표면에 자외선을 조사하였을 때 발광하는 형광물질이 고분자바인더로 코팅이 되어있으며, 가시광선 하에서 흠을 탐상하는 자분은 그 표면에 탐상체의 색과 대비가 되는 색의 안료가 고분자 바인더로 코팅되어 있다.Magnetic particle inspection can be classified into a method of identifying a defect under visible light and a method of determining a defect under ultraviolet light. Magnetic particles that detect flaws under ultraviolet rays are coated with a polymeric binder with a fluorescent substance that emits light when ultraviolet rays are irradiated on the surface of ferromagnetic particles such as iron and alloys. The pigment of the color contrasted with the color of is coated with a polymeric binder.

색을 나타내는 안료로는 일반적으로 백색도가 뛰어난 이산화티타늄(TiO2)이 있다. 이산화티타늄이 사용되는 이유는 빌레트의 표면이 흑색에 가까운 어두운 색이기 때문에 흠 부분에 부착된 자분을 육안으로 용이하게 식별하기 위하여 흰색이 바람직하기 때문이다.By representing the color pigment has a generally superior degree of whiteness is titanium dioxide (TiO 2). The reason why titanium dioxide is used is that white is preferable in order to visually identify magnetic particles attached to the flaw because the surface of the billet is a dark color close to black.

이산화티타늄은 현재 백색안료로 가장 일반적으로 사용되고 있는 물질이며, 그 순도에 따라서 여러 등급의 제품이 시판되고 있다. 백색도도 순도에 의존한다.따라서 고순도의 이산화티타늄을 사용하면 최고의 백색도를 얻을 수 있으나, 현실적으로 99.99 % 이상의 고순도 이산화티타늄은 일반적인 99 % 이상의 이산화티타늄에 비하여 10 배 정도의 고가이므로 그 사용이 제한적이다. 상기와 같은 이유로 백색의 자분을 제조할 때 고순도의 이산화티타늄과 일반 등급의 이산화티타늄을 원하는 백색도를 얻을 수 있는 수준에서 적절히 혼합하여 사용하고 있는 실정이다.Titanium dioxide is currently the most commonly used white pigment, and various grades of products are commercially available depending on its purity. Whiteness also depends on purity, so the use of high purity titanium dioxide provides the best whiteness, but in reality high purity titanium dioxide of 99.99% or more is 10 times higher than general 99% or more of titanium dioxide, and its use is limited. For the above reason, when manufacturing white magnetic powder, high purity titanium dioxide and general grade titanium dioxide are mixed and used at a level capable of obtaining desired whiteness.

형광안료의 경우에는 상업적으로 많은 종류가 구입이 가능하며, 자외선을 받으면 물질의 특성에 따라서 색을 나타낸다.In the case of fluorescent pigments, many kinds can be purchased commercially, and when exposed to ultraviolet rays, they are colored according to the characteristics of the material.

자분에 관한 종래 기술로 미국특허 제 5,350,558호는 자분의 제조에 사용되는 강자성체 종류의 변화와 코팅용 바인더로 사용되는 고분자의 종류 변화, 및 최적 코팅조건 등의 자분 제조와 적용 방법에 대하여 개시하고 있으며, 일본공개특허공보 제 9,368,792호는 자분탐상에서 최적 자화방법에 대하여 개시하고 있다. 또한 미국특허 제 4,433,289호에 의하면 형광물질만을 아라비아검 등의 수용성고분자를 바인더로 사용하여 자분을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있으나, 이는 암실에서만 흠을 탐상할 수 있고, 바인더의 성능이 저하되는 문제점이 있다.As a prior art regarding magnetic powder, US Patent No. 5,350,558 discloses magnetic powder production and application methods such as the change of the type of ferromagnetic material used for the production of magnetic powder, the type of polymer used as the coating binder, and the optimum coating conditions. Japanese Patent Application Laid-open No. 9,368,792 discloses an optimum magnetization method in magnetic particle detection. In addition, U.S. Patent No. 4,433,289 discloses a method of preparing magnetic powder using only a water-soluble polymer such as gum arabic as a binder, but this can detect flaws only in a dark room and degrade the performance of the binder. There is this.

형광안료만을 사용할 경우에는 암실이 필요하며, 가시광선과 자외선 두 광원의 램프를 동시에 사용할 수 없기 때문에 가시광선 램프를 자주 점멸하게 되며, 이로 인하여 작업자의 눈의 피로가 극심하다는 문제가 있다. 또한 종래의 수용성 형광자분을 제조하는 기술은 현장적용시험에만 그 용도가 국한되었을 뿐만 아니라, 특히 사람의 눈은 그 구조상 밝기의 변화가 심할 때는 적응하는데 시간이 필요하며 자주 밝기의 변화가 있으면 눈의 피로가 극심하여 작업자의 건강에 지장을 초래한다는 문제점이 있다.When only fluorescent pigments are used, a dark room is required, and the visible light lamp often blinks because the lamps of the visible light and the ultraviolet light source cannot be used at the same time, which causes a problem of severe eyestrain of the worker. In addition, the conventional technology for producing water-soluble fluorescent particles is not only limited to the field application test, but especially the human eye needs time to adapt when the brightness of the structure is severely changed. There is a problem that the fatigue is so severe that it interferes with the health of the worker.

따라서 두 광원의 램프를 동시에 사용할 수 있어 빌레트 표면의 흠을 용이하게 탐상할 수 있을 뿐만 아니라 작업능률을 향상시킬 수 있는 자분과 빌레트 흠의 탐상방법에 대한 연구가 더욱 필요하다.Therefore, it is possible to use the lamps of both light sources at the same time, so that not only the flaw surface flaw can be easily inspected, but also the study of the flaw flaw flaw flaw flaw detection method can improve the work efficiency.

이에 대한 연구결과로써 본 출원인이 국내 특허출원된 10-2000-80305호에서는 빌레트 표면의 흠을 탐상하기 위해 빌레트 표면에 코팅되는 자분에 대해 개시하고 있고, 국내 특허출원된 10-2001-62141호에서는 빌레트 표면에 자분을 코팅한 후 가시광선과 자외선을 조사하여 흠을 탐상하는 방법을 개시하고 있다.As a result of this study, the applicant discloses magnetic powder coated on the surface of the billet in order to detect flaws on the surface of the billet in Korean patent application No. 10-2000-80305, and in Korean patent application 10-2001-62141 The present invention discloses a method of flaw detection by coating magnetic powder on the billet surface and then irradiating visible and ultraviolet rays.

본 발명은 이상과 같은 연구의 연속선상에서 하여 안출된 것으로, 그 목적은 자외선 광원을 조사하고 이때 탐상된 흠을 이미지화하여 흠의 크기 및 위치 정보를 목록화하고, 이를 빌레트 생산에서 피드백하여 흠 발생을 방지할 수 있도록 하는 빌레트의 흠 탐상장치 및 탐상방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made in the continuous line of the above research, the purpose is to irradiate the ultraviolet light source and to image the flaw detected at this time to list the size and location information of the flaw, it is feedback from the production of the billet generation flaw It is to provide a billet flaw flaw detection device and a flaw detection method that can be prevented.

도 1은 본 발명에 따른 빌레트의 흠 탐상장치를 도시한 개략도.1 is a schematic view showing a flaw flaw detection apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 탐상장치를 이용하여 빌레트의 흠을 탐상하는 순서를 도시한 블록도.2 is a block diagram showing a procedure for flaw detection of the billet using the flaw detector according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 빌레트의 진행 경로상에 설치되어 빌레트에 자분을 코팅하는 자분코팅부; 상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하는 광원부; 상기 자분이 코팅된 빌레트 표면을 촬영하는 CCD 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 화상을 이미지 프로세싱하여 화상신호를 변환하는 컴퓨터부; 및 상기 컴퓨터부에 접속되어 화상을 표시하는 출력부를 포함한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention is installed on the progress path of the billet magnetic powder coating portion for coating the magnetic powder on the billet; A light source unit irradiating ultraviolet rays to the surface of the magnetic powder coated billet; A CCD camera photographing the surface of the magnetic powder coated billet; A computer unit which converts an image signal by image processing the image photographed by the camera; And an output unit connected to the computer unit to display an image.

상기한 목적을 달성하는 본 발명의 방법은 이동되는 빌레트의 4면에 자분을코팅하는 단계; 상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하면서 CCD 카메라를 이용하여 빌레트 표면을 촬영하는 단계; 상기 촬영된 화상을 컴퓨터를 이용하여 디지털 신호로 이미지화하고, 무결함 표면을 가진 빌레트를 촬영한 화면과 비교하여 그 차이를 파악함으로써 흠의 위치와 크기 및 모양을 판단하는 이미지 프로세싱 단계; 및 작업자가 모니터를 통해 상기 이미지 프로세싱 단계를 거쳐 파악된 빌레트의 흠에 대한 정보를 미리 파악하여 흠을 제거하는 그라인딩 작업에 활용하는 조치하는 단계를 포함한다.The method of the present invention to achieve the above object comprises the steps of coating the magnetic powder on the four sides of the billet to be moved; Photographing a billet surface using a CCD camera while irradiating ultraviolet rays to the surface of the billet coated magnetic powder; An image processing step of determining the position, size, and shape of the defect by imaging the photographed image with a digital signal using a computer, and comparing the billet having a flawless surface with a photographed screen to grasp the difference; And a step in which the operator grasps information on the defect of the billet through the image processing step through the monitor and utilizes it in the grinding operation for removing the defect.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 빌레트 흠 탐상장치를 도시한 개략도이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic diagram showing a billet flaw flaw detector according to the present invention.

본 발명은 빌레트(B)의 진행 경로상에 설치되어 빌레트(B)에 자분을 코팅하는 자분코팅부(1)와, 자분이 코팅된 빌레트(B)의 표면으로 자외선을 조사하는 광원부(3)와, 자분이 코팅된 빌레트(B) 표면을 촬영하는 카메라(5)와, 카메라(5)에서 촬영된 화상을 이미지 프로세싱하여 화상신호를 변환하는 컴퓨터부(7)와, 이 컴퓨터부(7)에 접속되어 화상을 표시하는 출력부(9)를 포함한다.The present invention is provided on the traveling path of the billet (B), the magnetic powder coating portion (1) for coating the magnetic powder on the billet (B), and the light source unit (3) for irradiating ultraviolet rays to the surface of the magnetic powder coated billet (B) A camera 5 for photographing the surface of the billet B coated with magnetic powder, a computer unit 7 for converting an image signal by image processing the image captured by the camera 5, and the computer unit 7 It includes an output unit 9 connected to and displaying an image.

여기서 카메라는 CCD 카메라로서 빌레트(B)의 각 면을 촬영하기 위해서 4대를 설치되고, 1024x1024 픽셀의 해상도를 가지는 카메라를 사용하여 3mm정도의 흠(11)을 판별할 수 있다.Here, four cameras are installed as CCD cameras for photographing each side of the billet B, and the defect 11 of about 3 mm can be discriminated using a camera having a resolution of 1024x1024 pixels.

이때 광원부와 빌레트(B)는 30~50cm의 거리를 두고 설치되고, 광원으로는 백열등과 UV램프를 사용한다.At this time, the light source unit and the billet (B) is installed at a distance of 30 ~ 50cm, using an incandescent lamp and a UV lamp as a light source.

컴퓨터부는 통상적으로 사용되는 퍼스널 컴퓨터를 사용하여도 무관하다.The computer unit may use a personal computer that is commonly used.

출력부는 모니터 또는 프린터를 이용하여 지면에 출력한다.The output unit outputs to the ground using a monitor or a printer.

이와 같은 탐상장치를 이용한 탐상방법은 다음과 같은 단계를 거쳐 실시된다.The flaw detection method using such flaw detection apparatus is implemented through the following steps.

코팅하는 단계(20)에서, 이동되는 빌레트(B)의 4면에 자분을 코팅한다.In the coating step 20, the magnetic powder is coated on the four sides of the billet (B) to be moved.

촬영하는 단계(21)에서, 빌레트(B)의 표면으로 자외선을 조사하면서 CCD 카메라를 이용하여 빌레트(B) 표면을 촬영하며, 초당 30프레임 정도의 화상을 얻게 된다.In the photographing step 21, the surface of the billet B is photographed using a CCD camera while irradiating ultraviolet rays to the surface of the billet B, and an image of about 30 frames per second is obtained.

이미지 프로세싱 단계(22)는 촬영된 화상을 컴퓨터를 이용하여 디지털 신호로 이미지화하고, 무결함 표면을 가진 빌레트(B)를 촬영한 화면과 비교하여 그 차이를 파악함으로써 흠의 위치와 크기 및 모양을 판단한다.In the image processing step 22, the photographed image is imaged as a digital signal using a computer, and the position, size, and shape of the defect are determined by comparing the billet (B) having a flawless surface with the photographed screen and identifying the difference. To judge.

이러한 내용들은 데이터 베이스에 저장되어 추후 작업시 자료가 사용하게 된다.These contents are stored in the database for later use by the data.

조치하는 단계(23)에서는 작업자가 모니터를 통해 흠(11)에 대한 정보를 미리 파악하여 흠을 제거하는 그라인딩 작업에 활용한다. 따라서 기존의 육안으로만 작업을 할 때보다 작업의 정확도 및 효율이 우수하다.In step 23, the operator grasps information about the defect 11 through the monitor and utilizes the grinding operation to remove the defect. Therefore, the accuracy and efficiency of the work is better than when working with the naked eye only.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 작업자가 빌레트의 흠을 육안으로 파악하지 않고 탐상된 흠을 카메라를 이용하여 영상을 획득한 후 이를 영상처리하여 그 결과를 보고 작업을 함으로써 작업자의 눈의 피로도를 크게 경감시킬 수 있다.According to the present invention constituted as described above, the operator does not grasp the defect of the billet with the naked eye, and acquires the image of the flaw detected by the camera and then processes the image to see the result and work the eye fatigue of the worker Can be greatly reduced.

또한 영상처리된 결과에서 흠의 크기 및 위치 정보를 목록화하여 이를 빌레트 생산에 피이드백함으로써 작업생산성 및 효율을 크게 향상시킨다.In addition, the size and location information of the flaws are listed in the image processed results and fed back to the production of billets, thereby greatly improving work productivity and efficiency.

Claims (3)

빌레트의 진행 경로상에 설치되어 빌레트에 자분을 코팅하는 자분코팅부;A magnetic powder coating part installed on the path of the billet to coat the magnetic powder on the billet; 상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하는 광원부;A light source unit irradiating ultraviolet rays to the surface of the magnetic powder coated billet; 상기 자분이 코팅된 빌레트 표면을 촬영하는 CCD 카메라;A CCD camera photographing the surface of the magnetic powder coated billet; 상기 카메라에서 촬영된 화상을 이미지 프로세싱하여 화상신호를 변환하는 컴퓨터부; 및A computer unit which converts an image signal by image processing the image photographed by the camera; And 상기 컴퓨터부에 접속되어 화상을 표시하는 출력부를 포함하는 빌레트의 흠 탐상장치.A billet flaw flaw detector comprising an output part connected to the computer part to display an image. 이동되는 빌레트의 4면에 자분을 코팅하는 단계;Coating magnetic powder on four sides of the billet being moved; 상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하면서 CCD 카메라를 이용하여 빌레트 표면을 촬영하는 단계;Photographing a billet surface using a CCD camera while irradiating ultraviolet rays to the surface of the billet coated magnetic powder; 상기 촬영된 화상을 컴퓨터를 이용하여 디지털 신호로 이미지화하고, 무결함 표면을 가진 빌레트를 촬영한 화면과 비교하여 그 차이를 파악함으로써 흠의 위치와 크기 및 모양을 판단하는 이미지 프로세싱 단계; 및An image processing step of determining the position, size, and shape of the defect by imaging the photographed image with a digital signal using a computer, and comparing the billet having a flawless surface with a photographed screen to grasp the difference; And 작업자가 모니터를 통해 상기 이미지 프로세싱 단계를 거쳐 파악된 빌레트의 흠에 대한 정보를 미리 파악하여 흠을 제거하는 그라인딩 작업에 활용하는 조치하는 단계를 포함하는 빌레트의 흠 탐상방법.A worker's flaw flaw detection method comprising the steps of an operator grasping information on the flaw of the billet, which has been identified through the image processing step, and using the same to grind the flaw. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 이미지 프로세싱 단계에서 얻어진 빌레트의 흠에 대한 정보는 데이터 베이스에 저장되어 추후 작업시 자료로 사용되는 빌레트의 흠 탐상방법.The information on the defect of the billet obtained in the image processing step is stored in the database used for data for later work.
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