KR20030085291A - Width Measuring Device and Method using Laser Beam - Google Patents

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KR20030085291A
KR20030085291A KR1020020023652A KR20020023652A KR20030085291A KR 20030085291 A KR20030085291 A KR 20030085291A KR 1020020023652 A KR1020020023652 A KR 1020020023652A KR 20020023652 A KR20020023652 A KR 20020023652A KR 20030085291 A KR20030085291 A KR 20030085291A
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오철균
김경식
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주식회사 포스코
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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for measuring a width by using laser beam is provided to continuously measure a width of a coil or a plate in a non-contact manner by using a laser triangulation method. CONSTITUTION: A width measuring apparatus includes a laser measuring device(1), an image signal obtaining section(2), a signal pre-processing section(3), a laser line recognizing section(4), a laser beam edge extracting section(5), a coordinate calculating section(6), and a control section(7). The laser measuring device(1) is installed above an object(10) to be measured in such a manner that laser beam is radiated onto edges(11,12) of the object(10). The laser measuring device(1) includes a laser radiating module for radiating laser beam onto the edges(11,12) of the object(10) and a CCD camera for detecting a reflective image.

Description

레이저빔을 이용한 폭 측정장치 및 방법{Width Measuring Device and Method using Laser Beam}Width measuring device and method using laser beam {Width Measuring Device and Method using Laser Beam}

본 발명은 판재류의 폭 측정에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 코일 또는 후판 등과 같은 판재류의 양쪽 끝부분(edge)에 레이저를 조사하고 반사되는 영상데이터를 면상 CCD 카메라로 검출하며, 상기 영상데이터를 이용하여 상기 양쪽 끝의 좌표를 계산함으로써 상기 판재류의 폭을 측정하는 레이저를 이용한 폭 측정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the measurement of the width of the sheet, and more particularly, to irradiate a laser on both edges of the sheet such as coils or thick plates and to detect the reflected image data with a planar CCD camera, using the image data It relates to a width measuring apparatus and method using a laser for measuring the width of the sheet by calculating the coordinates of both ends.

일반적으로 코일 또는 후판 등과 같은 판재류 생산을 위해서는 압연공정에서 수요가가 요구하는 폭을 목표로 폭 제어압연을 실시한다. 이때, 폭 측정시스템의 측정값이 실측치로 사용되고 있으며 정정공정에서는 최종 생산제품의 폭을 폭 측정시스템으로 실측확인 후 수요가에게 공급하게 된다.In general, in the production of sheet materials such as coils or thick plates, width control rolling is performed to target the width required by the demand in the rolling process. At this time, the measured value of the width measuring system is used as the measured value, and in the correction process, the width of the final product is measured by the width measuring system and then supplied to the demand price.

종래에 레이저와 라인스캔 CCD 카메라를 이용하여 피측정물의 폭을 측정하는장치 및 방법이 대한민국 특허출원 제2000-49749호에 개시되어 있다. 상기 선행특허출원에는 광원으로 적외선 레이저를 이용하는 슬릿 빔발생기를 피측정물의 하부에 설치하여 폭 전체가 조사되도록 하고 상기 슬릿 빔 발생기와 대응하는 상기 피측정물의 상부에 라인스캔 CCD 카메라를 설치하여 상기 슬릿 빔 발생기에서 조사되는 적외선을 이용하여 상기 피측정물을 폭방향으로 스캔하며, 상기 라인스캔 CCD 카메라에서 연속해서 측정한 선을 이루는 픽셀수를 계산하여 상기 피측정물의 폭을 구하는 폭 측정장치를 개시한다. 그러나 상기 장치 및 방법은 피측정물을 운반하는 롤러 테이블에 전폭으로 레이저를 주사하기 때문에 설비가 복잡하고 설치비용이 증가하여 원가가 상승하며, 라인스캔 CCD 카메라를 사용하기 때문에 피측정물을 폭방향으로 스캔하기 때문에 스캔하는데 번거롭고 시간이 많이 걸리는 문제가 있었다.Conventionally, an apparatus and method for measuring the width of an object to be measured using a laser and a line scan CCD camera are disclosed in Korean Patent Application No. 2000-49749. The prior patent application has a slit beam generator using an infrared laser as a light source to the bottom of the object to be irradiated so that the entire width is irradiated and a line scan CCD camera on the upper part of the object to be measured corresponding to the slit beam generator to install the slit Disclosed is a width measuring apparatus which scans the measured object in the width direction by using infrared rays emitted from a beam generator, and calculates the number of pixels forming a line measured continuously by the line scan CCD camera to obtain the width of the measured object. do. However, since the apparatus and method scans the laser table on the roller table carrying the object under test in full width, the installation is complicated and the installation cost increases due to the increase in cost, and since the line scan CCD camera is used, the object is measured in the width direction. There was a problem that it was cumbersome and time consuming to scan because it scans with.

그 외에도, 국내외 철강 또는 알루미늄 생산공정에 적용되고 있는 폭 측정 시스템은 스포트(spot)형의 레이저를 다면경(여러 개의 면을 가진 회전거울)에 의해 선형의 레이저 선으로 만든 후 상기 단일 레이저 선(one complete laser beam)을 피측정물의 상부 전체에 폭방향으로 조사하여 반사된 영상을 라인스캔 CCD 카메라로 검출하여 폭을 측정하는 방식과 피측정물의 하부에 하부광원을 설치하여 상기 피측정물에 의해 가려진 그림자 부분을 감지하여 폭을 측정하는 방식을 널리 사용되고 있으나, 별도의 설치공간이 필요하고 사후관리가 어려웠으며, 라인스캔 CCD 카메라를 사용하기 때문에 피측정물의 모서리 주변은 물론 폭 전체를 스캔하기 때문에 상기 선행특허와 같은 문제가 있었다.In addition, the width measuring system applied to domestic and international steel or aluminum production processes makes a spot laser into a linear laser line by using a multi-facet mirror (a rotating mirror having multiple planes) and then the single laser line ( One complete laser beam is irradiated across the upper part of the object under the width direction to detect the reflected image with a line scan CCD camera, and to measure the width. It is widely used to measure the width by detecting hidden shadows, but it requires a separate installation space and is difficult to follow-up, and because the line scan CCD camera is used to scan not only the edges of the object but also the width. There was the same problem as the above patent.

특히, 종래기술에서 폭 측정장치에 사용되는 라인스캔 CCD 카메라는 피측정물의 상하 변동이 심하거나 레이저 빔 주사선상의 피측정물의 위치 변동이 심한 경우에 난반사가 발생하기 때문에 측정이 불가능하고 측정되더라도 정확도가 떨어졌다.In particular, the line scan CCD camera used in the width measuring apparatus in the prior art is difficult to measure because the reflection is generated when the vertical change of the measured object is severe or the position of the measured object on the laser beam scan line is severe. fell.

따라서, 당 기술분야에서는, 복잡한 압연 또는 정정공정에서 간편하면서도 설비관리가 용이한 레이저 분리주사(Split Scan)방식과 상기한 난반사 발생시에도 측정가능한 면상의 CCD 카메라를 이용하여 폭을 측정하는 장치의 개발이 요구되어 왔다.Therefore, in the technical field, development of a device for measuring width using a laser split scan method which is simple and easy to manage in a complicated rolling or correction process and a planar CCD camera that can be measured even when the above-mentioned diffuse reflection occurs. This has been required.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 이동중에 있는 코일 및 판재류의 양쪽 끝단(edge)에 레이저를 분리주사시키고 반사된 영상을 면상의 CCD 카메라로 검출하며, 이 영상 데이터로부터 레이저 삼각측정법을 이용하여 양쪽 끝단의 좌표를 계산한 후 상기 코일 및 판재류의 폭을 비접촉으로 연속측정하는 레이저를 이용한 폭 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and separates and scans a laser at both edges of a coil and a sheet in motion, and detects the reflected image with a planar CCD camera. It is an object of the present invention to provide a width measuring apparatus using a laser that continuously measures the width of the coil and the sheet material in a non-contact manner after calculating coordinates of both ends using a measuring method.

도 1은 본 발명에 따른 폭 측정장치의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a width measuring device according to the present invention.

도 2는 도 1의 두 개의 레이저 측정기에서 측정하는 피측정물의 영역에 대한 일실시예를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates an embodiment of an area of an object to be measured by the two laser meters of FIG. 1.

도 3은 가우시안 필터링 과정을 보이는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a Gaussian filtering process.

도 4는 본 발명에 따른 레이저 측정기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the internal configuration of a laser measuring instrument according to the present invention.

도 5는 점상의 포인트 레이저를 선상의 레이저로 변환시키는 장치에서 레이저 발진모듈과 렌즈의 배치를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 5 schematically shows the arrangement of a laser oscillation module and a lens in an apparatus for converting a point point laser into a line laser.

도 6은 본 발명에 따른 면상의 CCD 카메라에서 검출한 피측정물의 양끝 모서리 부분(edge)의 영상에 대한 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary view of an image of both edges of an object to be detected detected by a planar CCD camera according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 피측정물의 양끝 모서리의 좌표(X,Y) 및 상기 좌표를 이용하여 상기 피측정물의 폭을 계산하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.7 is an exemplary view for explaining a principle of calculating the width of the object to be measured using the coordinates (X, Y) and the coordinates of both edges of the object to be measured according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 폭 측정방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a width measuring method according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 레이저 측정기 2 : 영상신호 획득부1: laser measuring instrument 2: image signal acquisition unit

3 : 신호 전처리부 4 : 레이저선 인식부3: signal preprocessing unit 4: laser line recognition unit

5 : 레이저빔 에지추출부 6 : 좌표계산부5: laser beam edge extraction unit 6: coordinate calculation unit

7 ; 제어부 8 : 저장부7; Control unit 8: storage unit

10 : 피측정물 11 : WS측 선단 모서리10: measured object 11: WS side leading edge

12 : DS측 선단 모서리 21 : DC 전원공급장치12: DS side edge 21: DC power supply

22 : 면상 CCD 카메라 23 : 면상윈도우22: planar CCD camera 23: planar window

34 : 레이저 발생기 32 : 원기둥 렌즈(cylindrical lens)34 laser generator 32 cylindrical lens

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폭 측정장치는, 레이저를 분리조사하고 반사되는 레이저를 이용하여 이동중인 코일 또는 판재류의 폭을 측정하는 레이저를 이용한 폭 측정장치에 있어서, 피측정물의 상부에서 선형의 레이저빔을 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리부에 조사하도록 설치되며, 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리부에 선형의 레이저를 조사하고 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리부에서 반사되는 영상을 검출하는 레이저 측정기; 상기 레이저 측정기에서 검출된 영상에대한 영상신호를 획득하는 영상신호 획득부; 상기 영상신호에 실린 노이즈 성분을 제거하고 실 신호만을 추출하는 신호 전처리부; 상기 실 신호만을 갖는 영상신호로부터 상기 피측정물에 대한 유효 레이저 영상범위를 규정하는 유효 레이저선을 인식하는 레이저선 인식부; 상기 인식된 유효 레이저선으로부터 피측정물의 양쪽 끝 모서리의 경계면 정보를 추출하는 레이저 에지추출부; 상기 추출된 양쪽 끝 모서리의 경계면 정보로부터 삼각측정원리를 이용하여 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리의 좌표값을 계산하는 좌표계산부; 및 상기 계산된 좌표값을 이용하여 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리간의 폭을 계산하며, 상기 이동중인 피측정물의 폭을 연속적으로 측정하도록 레이저 측정기, 영상신호 획득부, 신호 전처리부, 레이저선 인식부, 레이저 에지추출부 및 좌표계산부를 실시간으로 제어하는 제어부를 포함한다.Width measuring apparatus according to the present invention for achieving the above object, in the width measuring apparatus using a laser for measuring the width of the coil or sheet moving in the separate irradiation of the laser and the reflected laser, at the top of the object to be measured A laser beam is installed to irradiate a linear laser beam on both end edges of the object under test, and emits a linear laser beam on both end edges of the object under test and detects an image reflected from both edges of the object under test. Measuring instrument; An image signal acquisition unit which acquires an image signal of an image detected by the laser measuring device; A signal preprocessor which removes a noise component of the video signal and extracts only a real signal; A laser line recognizing unit for recognizing an effective laser line defining an effective laser image range for the object under test from an image signal having only the real signal; A laser edge extraction unit for extracting interface information of both end edges of the object to be measured from the recognized effective laser line; A coordinate calculation unit for calculating coordinate values of both end edges of the object to be measured using triangulation principle from the extracted interface information of both end edges; And a laser measuring device, an image signal obtaining unit, a signal preprocessing unit, and a laser line recognizing unit to calculate a width between both end edges of the object to be measured using the calculated coordinate values, and to continuously measure the width of the moving object to be measured. It includes a control unit for controlling the laser edge extraction unit and the coordinate calculation unit in real time.

여기서, 상기 레이저 측정기는, 상기 DC 전원이 공급되면 적색 레이저를 발생시키는 레이저 발생부 및 상기 발생된 레이저를 조사하여 반사되는 영상을 획득하는 면상 CCD 카메라가 일체화되어 구성된다. 이때, 상기 면상 CCD 카메라는 바람직하게는 소정의 면적을 갖는 영역에 대한 영상을 획득하며, 분해능이 0.54mm 이고 초당 157 프레임의 영상을 획득한다.Here, the laser measuring device is configured by integrating a laser generating unit for generating a red laser when the DC power is supplied and a planar CCD camera for obtaining a reflected image by irradiating the generated laser. In this case, the planar CCD camera preferably acquires an image of an area having a predetermined area, and obtains an image of 157 frames per second with a resolution of 0.54 mm.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폭 측정방법은, 레이저를 분리조사하고 반사되는 레이저 영상을 캡쳐하는 레이저 측정기를 이용하여 이동중인 코일 또는 판재류의 폭을 측정하는 레이저를 이용한 폭 측정방법에 있어서, 폭을 측정할 피측정물이 상기 레이저 측정기의 측정범위로 이동하면, 상기 레이저 측정기에서 상기 측정할 피측정물의 양쪽 끝 모서리로 레이저를 조사하는 제1 단계;상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리로부터 반사되는 상기 양쪽 끝 모서리의 위치영상을 획득하고 상기 위치영상으로부터 영상신호를 추출하는 제2 단계; 상기 영상신호에 포함된 노이즈를 제거하여 실 신호를 추출하는 제3 단계; 상기 추출된 실 신호로부터 유효 레이저 영상범위를 인식하고 이로부터 상기 피측정물의 양끝 모서리 경계면 정보를 추출하는 제4 단계; 상기 추출된 가장자리 경계면 정보로부터 삼각측정원리를 이용하여 상기 양끝 모서리의 좌표를 각각 계산하는 제5 단계; 및 상기 각각의 좌표를 기초로 상기 피측정물의 폭을 계산하는 제6 단계를 포함한다.In addition, the width measuring method according to the present invention for achieving the above object, the width measuring method using a laser to measure the width of the coil or sheet in motion by using a laser measuring device for separately irradiating the laser and capturing the reflected laser image 1. The method of claim 1, further comprising: irradiating a laser to both end edges of the object to be measured by the laser meter when the object to be measured is moved to a measurement range of the laser meter; A second step of acquiring a position image of both end corners reflected from the second image and extracting an image signal from the position image; Extracting a real signal by removing noise included in the video signal; A fourth step of recognizing an effective laser image range from the extracted real signal and extracting edge boundary surface information of both ends of the object to be measured; A fifth step of calculating coordinates of both edges from the extracted edge boundary information using triangulation principles; And a sixth step of calculating a width of the object to be measured based on the respective coordinates.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 폭 측정장치의 전체 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폭 측정장치는 레이저 측정기(1), 영상신호 획득부(2), 신호 전처리부(3), 레이저선 인식부(4), 레이저빔 에지(edge)추출부(5), 좌표계산부(6) 및 제어부(7)로 구성되며, 바람직하게는 계산된 값을 저장하는 저장부(8)를 추가로 포함하여 구성된다.1 is an overall configuration diagram of a width measuring device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the width measuring device according to the present invention includes a laser measuring device 1, an image signal obtaining unit 2, a signal preprocessing unit 3, a laser line recognition unit 4, and a laser beam edge. A) extracting section (5), coordinate calculating section (6) and control section (7), preferably further comprising a storage section (8) for storing the calculated values.

상기 레이저 측정기는(1) 피측정물(코일 또는 후판 등의 판재류)(10)의 상부에서 선형의 레이저빔을 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리 부분(edge)(11,12)에 조사하도록 설치되며, 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리 부분(11,12)에 선상의 레이저를 조사하는 모듈과 이동중인 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리 부분(11,12)에서의 반사영상을 검출하는 면상(area)의 CCD 카메라가 일체화되어 있다. 도면에는 두개의 레이저 측정기(1)가 도시되어 있으나, 피측정물(10)의 크기에 따라 하나의 레이저 측정기를 사용하여 하나의 레이저 측정기에서 양쪽 끝 모서리 부분(11,12)의 영상을 검출할 수도 있다. 바람직하게는 두 개의 레이저 측정기(1)를 설치하여 각각이 모서리 부분(11,12)의 영상을 측정한다.The laser measuring device (1) irradiates a linear laser beam to the edges (11, 12) of both ends of the measurement object (10) from the top of the measurement object (plate material such as coil or thick plate) 10 And a module for irradiating a laser beam on both ends of the edges 11 and 12 of the object 10 and reflections at both edges 11 and 12 of the object 10 being moved. An area CCD camera which detects an image is integrated. Although two laser measuring apparatuses 1 are shown in the drawing, images of both edges 11 and 12 may be detected by one laser measuring apparatus using one laser measuring instrument according to the size of the object 10. It may be. Preferably, two laser measuring instruments 1 are installed to measure the images of the corner portions 11 and 12, respectively.

도 2는 도 1의 두 개의 레이저 측정기에서 측정하는 피측정물의 영역에 대한 일실시예를 도시한 것으로서, 상기 레이저 측정기(1)가 상기 피측정물(10)의 선단에 선형 레이저를 조사하고 상기 피측정물(10)의 선단에서 반사되는 영상을 상기 면상의 CCD 카메라에서 획득하는 것을 나타낸다. 제1 영역 및 제2 영역은 각각 상기 피측정물(10)의 워크사이드(Work Side;이하, WS라 함)측의 선단 모서리 P1(X1,Y1) 지점과 드라이브사이드(Drive Side;이하, DS라 함)측의 선단 모서리 P2(X2Y2) 지점에서 피측정물(10)의 영상을 획득하기 위한 영역을 나타낸다.FIG. 2 illustrates an embodiment of an area of an object to be measured by the two laser meters of FIG. 1, wherein the laser meter 1 irradiates a linear laser to the front end of the object 10. The image reflected from the tip of the object 10 is acquired by the CCD camera on the surface. The first region and the second region each have a point P1 (X1, Y1) and a drive side (DS) of the front edge of the work side (hereinafter, referred to as WS) of the measurement target 10, respectively. The area for acquiring the image of the measurement object 10 is shown at the point P2 (X2Y2) on the side.

상기 레이저 측정기(1)는 이동중인 피측정물(10)의 양끝 모서리 부분(11,12)에 선형 레이저를 조사하고 반사되는 영상을 상기 레이저 측정기(1) 내의 면상 CCD 카메라에 검출한다. 이때, 상기 면상의 CCD 카메라는 기존의 라인 CCD 카메라와는 달리 일정한 면적을 영상으로 캡쳐(capture)한다. 따라서, 라인 CCD 카메라에서는 피측정물의 모서리를 측정할 때 라인으로 그 모서리 주위의 영상으로 캡쳐하지만 면상의 CCD 카메라는 그 모서리 주위를 일정한 면적으로 형성하여 영상을 캡쳐한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기한 CCD 카메라에 결상된 빔으로부터 상기 피측정물(10)의 끝 지점에 해당하는 화소의 위치가 P1(X1,Y1), P2(X2,Y2)가 되고상기 화소의 위치는 임의의 기준좌표계에서 각각 하나의 점으로 표시된다. 상기 화소의 위치는 상기 기준좌표계에 대한 상기 피측정물(10)의 끝 지점의 위치(폭, 거리)와 상관관계가 있다. 이들 상과관계는 레이저 측정기(1)의 레이저 빔 발생 광학계와 CCD 카메라의 기하학적인 배치, 영상 광학계의 성질 등에 규정된다.The laser measuring device 1 irradiates a linear laser beam to both edge portions 11 and 12 of the moving object 10 and detects the reflected image on the planar CCD camera in the laser measuring device 1. In this case, unlike the conventional line CCD camera, the planar CCD camera captures a predetermined area as an image. Therefore, in the line CCD camera, when measuring the edge of the object to be measured, the line captures the image around the edge with a line, but the CCD camera on the face captures the image by forming a constant area around the edge. In more detail, the positions of the pixels corresponding to the end points of the object 10 to be measured are P1 (X1, Y1) and P2 (X2, Y2) from the beam formed by the CCD camera. The position of is represented by one point in each reference coordinate system. The position of the pixel is correlated with the position (width, distance) of the end point of the measurement object 10 with respect to the reference coordinate system. These correlations are defined in the laser beam generating optical system of the laser measuring device 1, the geometrical arrangement of the CCD camera, the properties of the image optical system, and the like.

그러나, 이들간의 상관관계는 심한 비선형성을 갖고 있으므로 수학적 모델에 의한 관계 규정에는 큰 오차를 수반할 수 밖에 없다. 따라서, 본 발명에서는 이들 간의 상관관계를 실험적인 방법으로 구한다. 여기서, 실험적인 방법이란 실제 대상체를 폭과 거리 방향으로 이동시키면 이에 대응하는 화소의 위치를 계산하고 이에 대한 수많은 데이터 군들로부터 상관관계를 수학적으로 도출하는 방법을 사용한다. 이와 같이 정확한 데이터 군 형성과정을 위해서는, 레이저 측정기의 정밀한 정렬과 실험은 물론 CCD 카메라에 결상된 레이저빔에서 실제 피측정물의 끝 지점에 해당하는 화소의 정확한 위치를 추출해야 한다. 화소의 위치는 CCD 평면상의 수평방향의 위치와 수직방향의 위치의 이차원적인 벡터이다.However, these correlations have severe nonlinearities, and therefore, the relational definition by the mathematical model is accompanied by a large error. Therefore, in the present invention, the correlation between them is obtained by an experimental method. Here, the experimental method uses a method of calculating a position of a pixel corresponding to the moving object in the width and distance directions and mathematically deriving a correlation from numerous data groups. In order to form an accurate data group, it is necessary to extract the exact position of the pixel corresponding to the end point of the actual object from the laser beam formed on the CCD camera as well as the precise alignment and experiment of the laser measuring instrument. The position of the pixel is a two-dimensional vector of the position in the horizontal direction and the position in the vertical direction on the CCD plane.

상기 CCD 카메라는 상기 피측정물(10)의 진동을 포함한 유효 측정범위 내에서만 영상이 획득되도록 설정된다. 실제 1300 ×1000 화소로 되어 있으나, 1300(H) ×133(V)의 화소만으로도 유효 측정범위를 충족하므로 스캔 영역을 국부적으로 사용한다. 이는 영상의 이동에 따른 Blur 효과를 줄이게 되어 양질의 영상을 획득한다.The CCD camera is set such that an image is acquired only within an effective measurement range including vibration of the object 10. Although it is actually 1300 x 1000 pixels, only the 1300 (H) x 133 (V) pixel satisfies the effective measurement range, so that the scan area is used locally. This reduces the blur effect due to the movement of the image and obtains a high quality image.

이하에서, CCD 카메라에 획득한 영상을 이용하여 피측정물의 폭을 계산하는 과정을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a process of calculating the width of the object to be measured using the image acquired by the CCD camera will be described in more detail.

상기 영상신호 획득부(2)는 상기 면상의 CCD 카메라에 의해 획득된 영상에 대한 영상신호를 획득한다. 이는 획득한 영상에 대하여 해당 영상신호를 획득하는 것으로서 레이저가 주사되어 반사되는 부분에 대한 영역에 대한 영상신호를 추출한다. 이어, 상기 피측정물(10)의 표면상태에 따라 CCD 카메라에 결상되는 영상신호가 달라지므로 표면 특성과 노이즈(noise)의 영향을 줄이기 위하여 상기 신호 전처리부(3)는 가우시안 필터링을 통해 상기 획득된 영상신호에 실린 노이즈(noise) 성분을 제거하고 실 신호만을 추출한다. 특히, 상기 신호 전처리부(3)에서의 가우시안 필터링 과정에서는 피측정물(10)의 칼라 및 조도 등의 변화에 강인한 끝 지점의 추출에 순 작용을 한다. 도 3에 본 발명에 따른 가우시안 필터링 과정을 간략하게 도시한다. 이는 단면절단점에 대한 레이저빔 영상을 바탕으로 레이저 빔 단면 밝기 분포를 검지하고 이에 따라 가우시안 필터링을 시행하는 것을 나타낸다.The image signal acquisition unit 2 acquires an image signal for an image acquired by the CCD camera on the surface. This is to obtain a corresponding video signal with respect to the acquired image, and extracts the video signal for the area of the portion where the laser is scanned and reflected. Then, since the image signal formed in the CCD camera varies according to the surface state of the object 10, the signal preprocessing unit 3 obtains the signal through Gaussian filtering to reduce the influence of surface characteristics and noise. The noise component contained in the received video signal is removed and only the real signal is extracted. In particular, the Gaussian filtering process in the signal preprocessing unit 3 has a net effect on the extraction of the end point that is robust to changes in color and illuminance of the object 10. 3 briefly illustrates a Gaussian filtering process according to the present invention. This indicates that the laser beam cross-sectional brightness distribution is detected based on the laser beam image of the cross-section cut point and Gaussian filtering is performed accordingly.

계속하여, 상기 레이저선 인식부(4)는 상기 신호 전처리부(3)에서 전처리되어 실 신호만을 갖는 영상신호로부터 상기 피측정물(10)에 대한 유효 레이저 영상범위를 규정하기 위한 유효 레이저 선을 인식한다. 이때, 상기 피측정물(10)에 대한 유효 레이저 영상범위를 규정하기 위한 유효 레이저선의 인식에 있어서, 유효 레이저 영상범위의 중심선 추출이 중요한 요소이다. 본 발명에서는 Center of Gravity에 의해 1/20화소 이상으로 중심선을 추출한다. 상기 중심선을 따라 피측정물(10)의 영상범위에 따른 유효 레이저 선을 인식하게 된다. 이어, 상기 레이저빔 에지추출부(5)는 상기 추출된 중심선을 따라가며 상기 인식된 유효 레이저 선으로부터 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리 부분(11,12)의 경계면을 추출한다. 실제 피측정물(10)을 포함한 대부분의 물체의 끝 지점의 이미지는 이미지의 밝기 분포를 규정하는 그레이 레벨(gray level)이 쇠퇴하여 극 점진적으로 밝기가 줄어드는 특징을 가지고 있다. 본 발명에서는 레이저 라인이 끝나는 지점의 그레이 레벨의 분포를 미분하여 이 미분값이 최대인 화고 값을 끝지점으로 취한다. 통상 상기 방법은 1/10 이하의 부화소 단위의 측정 분해능을 갖는다.Subsequently, the laser line recognizing unit 4 pre-processes the signal preprocessing unit 3 to generate an effective laser line for defining an effective laser image range for the measurement object 10 from an image signal having only a real signal. Recognize. At this time, in the recognition of the effective laser line for defining the effective laser image range for the object 10, extraction of the center line of the effective laser image range is an important factor. In the present invention, the centerline is extracted to 1/20 or more pixels by the Center of Gravity. An effective laser line according to the image range of the object 10 is recognized along the center line. Subsequently, the laser beam edge extracting unit 5 extracts an interface between the edge portions 11 and 12 of both ends of the measurement object 10 from the recognized effective laser line along the extracted center line. The image of the end point of most objects including the actual measured object 10 has a characteristic that the brightness gradually decreases due to the decline of the gray level defining the brightness distribution of the image. In the present invention, the gray level distribution at the point where the laser line ends is differentiated so that the image value at which the derivative value is the maximum is taken as the end point. Usually the method has a measurement resolution of subpixel units of 1/10 or less.

계속하여, 상기 좌표계산부(6)에서는 상기 추출된 양끝 모서리 부분(11,12)의 경계면 정보로부터 공간좌표(X:수평방향,Y:수직방향)를 계산한다. 상기 좌표계산은 하기에서 상세히 설명한다. 상기 제어부(7)는 상기 계산된 공간좌표(X,Y)를 기초로 삼각측정원리를 이용하여 상기 피측정물(10)의 폭을 계산하고 기설정된 폭과 비교하여 편차를 계산하며, 상기 계산된 폭값을 저장, 표시 및 출력하도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(7)는 상기 레이저 측정기, 영상신호 획득부, 신호 전처리부, 레이저선 인식부, 레이저 에지추출부 및 좌표계산부를 실시간으로 제어하여 상기 피측정물의 폭을 연속적으로 측정하도록 한다. 나아가, 상기 제어부(7)는 이동중인 피측정물(10)에 대하여 연속으로 계산되는 폭값을 연속 저장하여 작업 완료 후에 상기 폭값을 분석할 수 있도록 데이터베이스 등을 구축할 수도 있다.Subsequently, the coordinate calculating section 6 calculates a spatial coordinate (X: horizontal direction, Y: vertical direction) from the extracted interface information of the edge portions 11, 12. The coordinate calculation is described in detail below. The controller 7 calculates the width of the measured object 10 using a triangulation principle based on the calculated spatial coordinates (X, Y) and compares it with a predetermined width to calculate a deviation, and the calculation To save, display, and print the specified width. In addition, the control unit 7 controls the laser measuring device, the image signal obtaining unit, the signal preprocessor, the laser line recognition unit, the laser edge extracting unit, and the coordinate calculating unit in real time to continuously measure the width of the measured object. In addition, the controller 7 may construct a database or the like to continuously store the width values continuously calculated for the moving object 10 to analyze the width values after completion of the work.

도 4는 본 발명에 따른 레이저 측정기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 측정기(1)는, DC 전원공급장치(21), CCD 카메라(22), 면상윈도우(23), 레이저 발생기(24) 및 레이저 드라이버(25)를 패키지화 하여 구성된다.Figure 4 is a schematic diagram showing the internal configuration of a laser measuring instrument according to the present invention. As shown in FIG. 4, the laser measuring device 1 according to the present invention includes a DC power supply 21, a CCD camera 22, a planar window 23, a laser generator 24, and a laser driver 25. It is packaged and configured.

상기 DC 전원공급장치(21)는 상기 레이저 드라이버(25)를 통하여 상기 레이저 발생기(24)의 반도체 다이오드에 드라이버용 전원을 공급하고 이와 같이 상기 레이저 발생기(24)에 DC 전원이 공급되면, 10mW, 660nm의 적색 레이저가 발생되고 이 레이저는 점상 레이저인데 점상 레이저를 선상 레이저로 변환시키는 장치의 원기둥 렌즈(cylindrical lens)(도 5에 도시됨)에 의해 폭 1mm, 길이 900nm의 선상 레이저로 만들어진다. 상기 면상의 CCD 카메라는 바람직하게는 분해능이 0.54mm 이며, 초당 157 프레임의 영상획득이 가능하다.When the DC power supply 21 supplies the driver power to the semiconductor diode of the laser generator 24 through the laser driver 25 and the DC power is supplied to the laser generator 24 in this way, 10mW, A red laser of 660 nm is generated, which is a point laser, which is made of a linear laser having a width of 1 mm and a length of 900 nm by the cylindrical lens (shown in FIG. 5) of the device for converting the point laser into a linear laser. Preferably, the planar CCD camera has a resolution of 0.54 mm and can acquire an image of 157 frames per second.

상기 레이저 측정기(1)는 폭 방향 위치에 따른 레이저 에너지 차를 최소화하기 위하여 피측정물(10)의 양쪽 모서리 부분(11,12)에 레이저빔을 분리주사시키며, 측정기준 높이점의 변화에 대응가능하도록 면상의 CCD 카메라를 사용한다.The laser measuring device 1 separately scans the laser beams at both edge portions 11 and 12 of the object 10 to minimize the laser energy difference according to the width direction position, and responds to the change of the measurement reference height point. Use a planar CCD camera whenever possible.

도 5는 상기한 점상의 포인트 레이저를 선상의 레이저로 변환시키는 장치에서 레이저 발진모듈과 렌즈의 배치를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 발진모듈(31)의 앞부분에 두 개의 원기둥 렌즈(cylindrical lens;32)가 위치한다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 원기둥 렌즈(32)는 상기 레이저 발진모듈(31)에서 발생된 적색 점상 레이저를 선상 레이저로 변환시킨다. 여기서, 주목할 것은 점상의 레이저를 선상의 레이저로 변환할 때, 기존의 폭 측정기의 경우는 고속 회전 다면경 및 파라볼릭 거울을 사용하는 반면, 본 발명에서는 단지 두 개의 원기둥 렌즈(32)만을 사용한다는 점에서 검출기의 구성이 간단하고 설치장소에 제약을 받지 않는다는 것이다.FIG. 5 schematically shows the arrangement of the laser oscillation module and the lens in the apparatus for converting the point point laser into a linear laser. As shown in FIG. 5, two cylindrical lenses 32 are positioned in front of the laser oscillation module 31. As described above, the cylindrical lens 32 converts the red point laser generated by the laser oscillation module 31 into a linear laser. It should be noted that when converting a point-to-point laser into a line-like laser, the conventional width meter uses a high-speed rotating face mirror and a parabolic mirror, whereas in the present invention, only two cylindrical lenses 32 are used. In this respect, the configuration of the detector is simple and is not restricted by the installation site.

도 6은 본 발명에 따른 면상의 CCD 카메라에서 검출한 피측정물의 양끝 모서리 부분(edge)의 영상에 대한 예시도로서, 연속적으로 이동중인 피측정물(10)에 대해 임의의 시각에서 양끝 모서리를 획득한 영상을 나타낸다. 도 6에서 좌측은 WS측 모서리 부분을 면상 CCD 카메라로 획득한 영상을 나타내고, 우측은 DS측 모서리 부분을 면상 CCD 카메라로 획득한 영상을 나타낸다.FIG. 6 is an exemplary view of an image of both edges of an object to be detected by a planar CCD camera according to the present invention. FIG. Indicates the acquired image. In FIG. 6, the left side shows an image obtained with the planar CCD camera at the corner of the WS side, and the right side shows an image obtained with the planar CCD camera at the corner of the DS side.

상기 영상신호 획득부(2)는 상기와 같이 면상 CCD 카메라에서 획득된 두 영상으로부터 영상신호를 획득하고, 상기 신호 전처리부(3)에서 상기 획득된 영상신호에 실린 노이즈(noise) 성분을 제거하고 실 신호만을 추출한다. 상기 레이저선 인식부(4)는 상기 실 신호로 된 영상신호로부터 상기 피측정물(10)에 대한 유효 레이저 영상범위를 규정하기 위한 유효 레이저 선을 인식한다. 상기 레이저빔 에지추출부(5)는 상기 인식된 유효 레이저 선으로부터 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리 부분(11,12)의 경계면 정보를 추출한다. 계속하여, 상기 좌표계산부(6)에서는 상기 추출된 양끝 모서리 부분(11,12)의 경계면 정보로부터 삼각측정원리를 이용하여 각 모서리의 좌표(X:수평방향,Y:수직방향)를 계산한다. 상기 제어부(7)는 상기 계산된 공간좌표(X,Y)를 기초로 상기 피측정물(10)의 폭을 계산한다. 상기 좌표계산 및 계산된 좌표를 이용하여 피측정물의 폭 계산방법을 도 7을 참조하여 설명한다.The image signal acquisition unit 2 acquires an image signal from the two images obtained by the planar CCD camera as described above, and removes a noise component contained in the obtained image signal by the signal preprocessor 3. Only the real signal is extracted. The laser line recognition unit 4 recognizes an effective laser line for defining an effective laser image range for the object 10 to be measured from the image signal that is the real signal. The laser beam edge extracting section 5 extracts the interface information of the edge portions 11 and 12 of both ends of the measurement object 10 from the recognized effective laser line. Subsequently, the coordinate calculating unit 6 calculates coordinates (X: horizontal direction, Y: vertical direction) of each corner by using triangulation principle from the extracted interface information of the edge portions 11, 12. The control unit 7 calculates the width of the measurement object 10 based on the calculated spatial coordinates X and Y. A method of calculating the width of the object to be measured using the coordinate calculation and the calculated coordinates will be described with reference to FIG. 7.

도 7은 본 발명에 따른 피측정물의 양끝 모서리의 좌표(X,Y) 및 상기 좌표를이용하여 상기 피측정물의 폭을 계산하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다. 도 7(a)는 피측정물의 양쪽 모서리의 X좌표를 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7(b)는 피측정물의 양끝 모서리의 Y좌표를 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 7(a)를 참조하여, 양쪽 모서리에서의 X좌표를 구하는 과정을 설명한다. 상기 두 개의 레이저 측정기(1)는 일정한 거리를 두고 상기 피측정물(10)의 상부에 설치된다. 상기 두 레이저 측정기(1)의 정중앙에 가상의 중심선(C)을 설정한다. 상기 가상의 중심선(C)을 Y축으로 하고 상기 Y축과 만나는 임의의 기준선을 X축으로 하여 기준좌표계를 형성한다. 이때, 상기 기준좌표계의 원점을 "O"로 표시한다. 도 7(a)와 같이, 좌측의 레이저 측정기는 기준 좌표계에 대하여 피측정물(10)의 좌측 끝 모서리 지점의 위치를 검출하고 우측의 레이저 측정기는 기준 좌표계에 대하여 상기 피측정물(10)의 우측 끝 모서리 지점의 위치를 검출한다. 상기와 같이 검출된 좌측 및 우측의 끝 모서리 지점의 위치는 2차원 벡터 값으로 표현된다.7 is an exemplary view for explaining the principle of calculating the width of the object to be measured using the coordinates (X, Y) and the coordinates of both edges of the object to be measured according to the present invention. FIG. 7A is a diagram for describing a process of obtaining X coordinates of both edges of an object to be measured, and FIG. 7B is a diagram for explaining a process of obtaining Y coordinates of both edges of an object to be measured. First, referring to FIG. 7A, a process of obtaining X coordinates at both edges will be described. The two laser measuring instruments 1 are installed at an upper portion of the measurement object 10 at a predetermined distance. An imaginary center line C is set at the exact center of the two laser measuring instruments 1. A reference coordinate system is formed using the virtual center line C as the Y axis and an arbitrary reference line that meets the Y axis as the X axis. At this time, the origin of the reference coordinate system is indicated by "O". As shown in FIG. 7A, the laser measuring device on the left side detects the position of the left end corner point of the object 10 with respect to the reference coordinate system, and the laser measuring instrument on the right side of the object 10 with respect to the reference coordinate system. The position of the rightmost corner point is detected. The positions of the left and right end corner points detected as described above are represented by two-dimensional vector values.

즉, 상기 설정된 중심선(C)에서 상기 레이저 측정기(1)의 광센서면에 결상되는 제1 영역의 중심(C1) 및 제2 영역의 중심(C2)까지의 거리를 각각 A 및 B로 두면, 상기 검출되는 피측정물(10)의 모서리의 위치가 상기 영역의 중심(C1 또는 C2)에 보면 X 좌표는 A 또는 B가 된다. 그러나, 상기 모서리의 위치가 상기 영역의 중심(C1 또는 C2)에서 벗어나는 경우는 상기 광센서면의 픽셀크기를 이용하여 상기 감지되는 모서리의 수평위치와 상기 각 영역의 중심(C1 또는 C2)과의 거리(도 6에서 m 과 n)를 계산함으로써 상기 중심선(C)과 상기 모서리의 수평위치와의 거리가계산되어 결과적으로 양 모서리의 X 좌표, 즉 X1 과 X2가 계산된다.That is, if the distance from the set centerline C to the center C1 of the first area and the center C2 of the second area formed on the optical sensor surface of the laser measuring device 1 are A and B, respectively, When the position of the edge of the object to be detected 10 is viewed at the center C1 or C2 of the region, the X coordinate is A or B. However, when the position of the edge deviates from the center C1 or C2 of the region, the horizontal position of the detected edge and the center C1 or C2 of the respective region are detected by using the pixel size of the optical sensor surface. By calculating the distances (m and n in Fig. 6), the distance between the center line C and the horizontal position of the corners is calculated, and as a result, the X coordinates of both corners, that is, X1 and X2, are calculated.

도 7(b)를 참조하여 피측정물 양끝 모서리의 Y좌표를 구하는 과정을 설명한다. 도 7(b)는 공지된 삼각측정원리를 설명하기 위한 도면이다. Y좌표는 상기 삼각측정원리를 이용하여 계산한다. 먼저, 측정대상이 되는 피측정물(10)에 조사된 레이저가 레이저빔 축에 대해 기울어진 광학계의 렌즈에 의해 광센서면에 결상된다. 상기 삼각측정원리는 이미 공지된 내용이므로 그 원리의 설명은 생략한다. 상기 삼각측정원리를 이용하여 피측정물의 높이(Y좌표)는 하기 수식 1에 의해 계산된다.Referring to Figure 7 (b) will be described the process of obtaining the Y coordinate of the corners of the object to be measured. Figure 7 (b) is a view for explaining a known triangulation principle. The Y coordinate is calculated using the triangulation principle. First, the laser irradiated to the object 10 to be measured is imaged on the optical sensor surface by the lens of the optical system inclined with respect to the laser beam axis. Since the triangulation principle is already known, a description of the principle is omitted. Using the triangulation principle, the height (Y coordinate) of the object to be measured is calculated by Equation 1 below.

[수식 1][Equation 1]

여기서, H는 피측정물의 높이(Y좌표), q는 레이저빔의 결상위치, m은 렌즈배율, f는 렌즈의 촛점거리이다.Where H is the height (Y coordinate) of the object to be measured, q is the imaging position of the laser beam, m is the lens magnification, and f is the focal length of the lens.

이와 같이, 면상 CCD 카메라에 의해 획득된 영상정보에서 수직위치 정보를 삼각측정원리를 이용하여 양끝 모서리의 높이 H1(Y1)과 H2(Y2)를 계산한다.In this way, in the image information acquired by the planar CCD camera, the vertical position information is calculated using the triangulation principle to calculate the heights H1 (Y1) and H2 (Y2) of the edges at both ends.

따라서, 상기 좌표계산부(6)에서는 상기 면상 CCD 카메라에 입사된 피측정물(10)의 양쪽 모서리의 영상위치에 의해 수평위치 좌표(X1,X2)가 계산하고 상기 모서리의 수직위치 좌표(Y1,Y2)를 계산하여, 임의의 시각에서 양쪽 모서리의 좌표 (X1,Y1) 및 (X2,Y2)를 계산한다. 이어, 제어부(7)에서는 상기 계산된 두 개의 좌표즉, (X1,Y1) 및 (X2,Y2)를 이용하여 하기 수식 2에 의거하여 두 지점간의 폭을 측정한다.Accordingly, in the coordinate calculation unit 6, horizontal position coordinates X1 and X2 are calculated based on image positions of both edges of the object 10 incident on the planar CCD camera, and vertical position coordinates Y1, Y2) is calculated to calculate the coordinates (X1, Y1) and (X2, Y2) of both corners at any time. Subsequently, the controller 7 measures the width between the two points based on Equation 2 below using the calculated two coordinates, that is, (X1, Y1) and (X2, Y2).

[수식 2][Formula 2]

여기서, W는 피측정물(10)의 폭이다.Here, W is the width of the object 10 to be measured.

상술한 바와 같이, 레이저 측정기(1)에서 피측정물(10)로 선형의 레이저를 조사하고 반사되는 레이저 영상을 상기 레이저 측정기(1) 내의 면상 CCD 카메라로 검출하며, 상기 영상신호 획득부(2)에서 상기 검출된 영상으로부터 영상신호를 획득하고 상기 신호 전처리부(3)에서 상기 영상신호에 포함된 노이즈를 제거한 후, 상기 레이저선 인식부(4)에서 피측정물(10)의 모서리에 대한 레이저선을 인식하고 상기 레이저빔 에지추출부(5)에서 상기 레이저선으로부터 레이저빔 가장자리를 추출하며, 상기 좌표계산부(6)에서 모서리(에지)의 좌표값을 계산하고 마지막으로 제어부(7)에서 상기 좌표값을 이용하여 피측정물(10)의 폭을 정확하게 계산하게 된다.As described above, the laser measuring instrument 1 irradiates a linear laser beam to the object 10 and detects the reflected laser image by the planar CCD camera in the laser measuring instrument 1, and the image signal obtaining unit 2 ) Obtains an image signal from the detected image, removes noise included in the image signal from the signal preprocessor 3, and then the laser line recognition unit 4 detects an edge of the object 10 to be measured. Recognize the laser line and extract the laser beam edge from the laser line in the laser beam edge extraction unit 5, calculate the coordinate value of the edge (edge) in the coordinate calculation unit 6 and finally in the control unit 7 The width of the object 10 is accurately calculated using the coordinate values.

도 8은 본 발명에 따른 폭 측정방법을 나타내는 순서도이다. 도 8을 참조하여 폭 측정방법을 설명한다. 먼저, 각 장치를 초기화한다(S10). 상기 초기화는 레이저 삼각측정용 기준위치, 면상 CCD 카메라 영상데이터, 각종 변수의 초기화를 비롯하여 각 구성장치가 동작하기 위한 준비를 수행하는 것이다. 이어, 피측정물(10)이 이동하여 상기 피측정물(10)의 선단이 인입되면 상기 인입되는 피측정물(10)은 포토센서 등으로 감지되고 상기 포토센서 등이 온되면 각 장치는 동작을 개시한다. 따라서, 상기 포토센서가 온되면(S11), 상위 컴퓨터로부터 피측정물의 ID, 폭에 대한 목표값 및 편차허용 한계값 등 폭 측정에 관련된 각종 자료를 수신한다(S12). 상기 단계(S12)는 수동으로 입력하는 것도 가능하다. 이어, 상기 피측정물(10)이 상기 레이저 측정기(1)의 측정범위 내로 진입한 것으로 판단되면(S13), 상기 레이저 측정기(1)는 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리로 레이저를 분리조사하고 상기 레이저 측정기(1) 내의 면상 CCD 카메라는 측정시야에 들어온 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리로부터 반사되는 레이저 영상을 캡쳐한다(S14). 상기 면상 CCD 카메라로부터 상기 영상에 대한 영상신호를 획득하고(S15) 상기 영상신호에 포함된 노이즈를 제거하고 실 신호를 추출하기 위해 가우시안 필터링을 거친다(S16). 상기 실 신호로부터 유효 레이저 영상범위를 나타내는 유효 레이저선을 인식하고(S17), 상기 유효 레이저선에서 상기 피측정물(10)의 양끝 모서리 경계면 정보를 추출하며(S18), 상기 추출된 가장자리 경계면 정보로부터 상기 양끝 모서리의 좌표, (X1,Y1) 및 (X2,Y2)를 계산한다(S19). 상기 좌표를 이용하여 상기 양끝 모서리간의 거리, 즉 피측정물(10)의 폭을 계산한다(S20). 계속하여 상기 피측정물(10)이 측정범위를 통과했는지를 판단하여(S21), 통과했으면 종료하고 통과중이면 다시 상기 단계(S14)부터 반복한다.8 is a flowchart illustrating a width measuring method according to the present invention. A width measuring method will be described with reference to FIG. 8. First, each device is initialized (S10). The initialization is to perform the preparation for the operation of each component device, including the laser triangulation reference position, the planar CCD camera image data, the initialization of various parameters. Subsequently, when the measured object 10 is moved and the front end of the measured object 10 is introduced, the incoming measured object 10 is detected by a photosensor, and when the photosensor is turned on, each device operates. Initiate. Therefore, when the photosensor is turned on (S11), various data related to the width measurement are received from the host computer, such as the ID of the object to be measured, a target value for the width, and a deviation allowable threshold value (S12). The step S12 can also be entered manually. Subsequently, when it is determined that the measured object 10 has entered the measurement range of the laser meter 1 (S13), the laser meter 1 separates the laser into both edges of the measured object 10. After irradiation, the planar CCD camera in the laser meter 1 captures a laser image reflected from both edges of the measured object 10 entering the measurement field (S14). The image signal of the image is acquired from the planar CCD camera (S15), and the Gaussian filtering is performed to remove noise included in the image signal and extract the real signal (S16). Recognizing an effective laser line indicating an effective laser image range from the real signal (S17), extracting edge boundary surface information of both ends of the measurement object 10 from the effective laser line (S18), and extracting the edge boundary surface information Calculate the coordinates, (X1, Y1) and (X2, Y2) of the edges from both ends (S19). Using the coordinates, the distance between the edges of both ends, that is, the width of the object 10 is calculated (S20). Subsequently, it is determined whether the measured object 10 has passed the measurement range (S21), and if it passes, it ends, and if it passes, it repeats again from the step S14.

여기서, 도면에는 미도시되었으나 제어부(7)는 상기 계산된 피측정물(10)의폭을 저장부(8)에 저장하고, 상기 측정된 피측정물(10)의 폭과 기설정된 목표값의 편차를 계산하여 상기 저장부(8)에 저장한다. 또한, 측정된 폭의 결과값이 편차한계값을 넘어가는 경우에는 알람을 발생하도록 할 수 있다.Here, although not shown in the drawing, the control unit 7 stores the calculated width of the measured object 10 in the storage unit 8, and the deviation between the measured width of the measured object 10 and a predetermined target value. Is calculated and stored in the storage unit (8). In addition, an alarm may be generated when the result value of the measured width exceeds the deviation limit value.

상기한 상세한 설명 및 도면의 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예에 관한 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 상기한 장치의 구성은 치환, 변경 또는 수정이 가능할 것이다.The above description and the contents of the drawings are related to a preferred embodiment of the present invention, and the configuration of the above apparatus may be substituted, changed, or modified within the scope without departing from the technical spirit of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 이동중이거나 정지된 코일 또는 후판등의 판재류의 폭을 정확하게 측정할 수 있고 비접촉 연속 측정이 가능하여 품질관리를 강화할 수 있다.As described above, the present invention can accurately measure the width of the plate, such as moving or stationary coils or thick plates, and non-contact continuous measurement is possible to enhance quality control.

또한, 본 발명에 따르면, 레이저 빔 라인의 폭(약 2~3mm) 정도의 공간만 있어도 기존 공정의 개조, 개선없이 간단하게 설치가 가능하며, 피측정물의 수직위치 변동이 심한 경우에도 측정오차없이 정확하게 폭을 측정할 수 있다.In addition, according to the present invention, even if the space of the laser beam line width (about 2 ~ 3mm) can be installed simply without modification or improvement of the existing process, even if the vertical position fluctuation of the measured object is severe, without measurement error The width can be measured accurately.

나아가, 종래의 하부광원 설치 또는 레이저 전폭 주사방식에 비해 설비가 간단하고, 레이저와 카메라를 단일 모듈화하여 설비관리가 쉽고 사후관리도 간편하다는 효과가 있다.Furthermore, compared to the conventional lower light source installation or laser full width scanning method, the installation is simple, and the laser and the camera are modularized, so that the facility management is easy and the post management is easy.

Claims (4)

레이저를 분리조사하고 반사되는 레이저를 이용하여 이동중인 코일 또는 판재류의 폭을 측정하는 레이저를 이용한 폭 측정장치에 있어서,In the width measuring device using a laser to separate the irradiation of the laser and to measure the width of the moving coil or sheet using the reflected laser, 피측정물의 상부에서 선형의 레이저빔을 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리부에 조사하도록 설치되며, 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리부에 선형의 레이저를 조사하고 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리부에서 반사되는 영상을 검출하는 레이저 측정기;The laser beam is installed to irradiate a linear laser beam on both edges of the object under the upper part of the object, and irradiate linear laser beams on both end edges of the object to be measured and reflected by both edges of the object under test. A laser meter for detecting an image; 상기 레이저 측정기에서 검출된 영상에 대한 영상신호를 획득하는 영상신호 획득부;An image signal acquisition unit which acquires an image signal of an image detected by the laser measuring device; 상기 영상신호에 실린 노이즈 성분을 제거하고 실 신호만을 추출하는 신호 전처리부;A signal preprocessor which removes a noise component of the video signal and extracts only a real signal; 상기 실 신호만을 갖는 영상신호로부터 상기 피측정물에 대한 유효 레이저 영상범위를 규정하는 유효 레이저선을 인식하는 레이저선 인식부;A laser line recognizing unit for recognizing an effective laser line defining an effective laser image range for the object under test from an image signal having only the real signal; 상기 인식된 유효 레이저선으로부터 피측정물의 양쪽 끝 모서리의 경계면 정보를 추출하는 레이저 에지추출부;A laser edge extraction unit for extracting interface information of both end edges of the object to be measured from the recognized effective laser line; 상기 추출된 양쪽 끝 모서리의 경계면 정보로부터 삼각측정원리를 이용하여 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리의 좌표값을 계산하는 좌표계산부; 및A coordinate calculation unit for calculating coordinate values of both end edges of the object to be measured using triangulation principle from the extracted interface information of both end edges; And 상기 계산된 좌표값을 이용하여 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리간의 폭을 계산하며, 상기 이동중인 피측정물의 폭을 연속적으로 측정하도록 레이저 측정기,영상신호 획득부, 신호 전처리부, 레이저선 인식부, 레이저 에지추출부 및 좌표계산부를 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 폭 측정장치.A laser measuring device, an image signal acquiring unit, a signal preprocessor, a laser ray recognition unit, calculates a width between both end edges of the object to be measured using the calculated coordinate values, and continuously measures the width of the object under measurement. Width measuring apparatus using a laser, characterized in that it comprises a control unit for controlling the laser edge extraction unit and the coordinate calculation unit in real time. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 측정기는,The method of claim 1, wherein the laser measuring device, 상기 DC 전원이 공급되면 적색 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 및A laser generator for generating a red laser when the DC power is supplied; And 상기 발생된 레이저를 조사하여 반사되는 영상을 획득하는 면상 CCD 카메라가 일체화되어 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 폭 측정장치.A width measuring device using a laser, characterized in that the planar CCD camera for obtaining the reflected image by irradiating the generated laser is integrated. 제 2항에 있어서, 상기 면상 CCD 카메라는,The method of claim 2, wherein the planar CCD camera, 소정의 면적을 갖는 영역에 대한 영상을 획득하며, 분해능이 0.54mm 이고 초당 157 프레임의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 폭 측정장치.A width measuring apparatus using a laser, characterized by acquiring an image of an area having a predetermined area and acquiring an image having a resolution of 0.54 mm and 157 frames per second. 레이저를 분리조사하고 반사되는 레이저 영상을 캡쳐하는 레이저 측정기를 이용하여 이동중인 코일 또는 판재류의 폭을 측정하는 레이저를 이용한 폭 측정방법에 있어서,In the width measuring method using a laser to measure the width of the coil or sheet in motion by using a laser measuring device for irradiating the laser and capturing the reflected laser image, 폭을 측정할 피측정물이 상기 레이저 측정기의 측정범위로 이동하면, 상기 레이저 측정기에서 상기 측정할 피측정물의 양쪽 끝 모서리로 레이저를 조사하는 제1 단계;A first step of irradiating a laser to both end edges of the object to be measured by the laser meter when the object to be measured is moved to a measurement range of the laser meter; 상기 피측정물의 양쪽 끝 모서리로부터 반사되는 상기 양쪽 끝 모서리의 위치영상을 획득하고 상기 위치영상으로부터 영상신호를 추출하는 제2 단계;A second step of acquiring a position image of both end edges reflected from both end edges of the object to be measured and extracting an image signal from the position image; 상기 영상신호에 포함된 노이즈를 제거하여 실 신호를 추출하는 제3 단계;Extracting a real signal by removing noise included in the video signal; 상기 추출된 실 신호로부터 유효 레이저 영상범위를 인식하고 이로부터 상기 피측정물의 양끝 모서리 경계면 정보를 추출하는 제4 단계;A fourth step of recognizing an effective laser image range from the extracted real signal and extracting edge boundary surface information of both ends of the object to be measured; 상기 추출된 가장자리 경계면 정보로부터 삼각측정원리를 이용하여 상기 양끝 모서리의 좌표를 각각 계산하는 제5 단계; 및A fifth step of calculating coordinates of both edges from the extracted edge boundary information using triangulation principles; And 상기 각각의 좌표를 기초로 상기 피측정물의 폭을 계산하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 폭 측정방법.And a sixth step of calculating the width of the object to be measured based on each of the coordinates.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011031034A2 (en) * 2009-09-09 2011-03-17 현대중공업 주식회사 Apparatus for measuring the size and location of a ship block using a basic information collecting apparatus
WO2011031035A2 (en) * 2009-09-09 2011-03-17 현대중공업 주식회사 Apparatus for managing the operation of a ship block
KR101313680B1 (en) * 2011-10-12 2013-10-02 위드로봇 주식회사 System and method for measuring appearance
KR101428925B1 (en) * 2013-05-31 2014-09-25 충북대학교 산학협력단 Width Measuring Device and Method using Laser
CN112074726A (en) * 2018-05-14 2020-12-11 吉野石膏株式会社 Inspection apparatus, apparatus and method for manufacturing plate-like object, and method for manufacturing plate-like object
CN113819841A (en) * 2021-08-27 2021-12-21 西安理工大学 Machine vision-based plate shape detection device and detection method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56142404A (en) * 1980-04-09 1981-11-06 Nec Corp System for measuring plate width
KR19990049263A (en) * 1997-12-12 1999-07-05 전주범 3D object inspection device and its inspection method
KR20000038765A (en) * 1998-12-09 2000-07-05 신현준 Method for measuring size of tile using scan laser and ccd camera
KR20010054957A (en) * 1999-12-08 2001-07-02 이구택 Device and its method for measuring dog-bone profile of bar using both CCD camera and laser slit beam in hot strip mill
KR20030018183A (en) * 2001-08-27 2003-03-06 주식회사 포스코 The Apparatus and Method for measuring Width of Steel Sheet with Laser and High Resolution Area Scan CCD Camera

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56142404A (en) * 1980-04-09 1981-11-06 Nec Corp System for measuring plate width
KR19990049263A (en) * 1997-12-12 1999-07-05 전주범 3D object inspection device and its inspection method
KR20000038765A (en) * 1998-12-09 2000-07-05 신현준 Method for measuring size of tile using scan laser and ccd camera
KR20010054957A (en) * 1999-12-08 2001-07-02 이구택 Device and its method for measuring dog-bone profile of bar using both CCD camera and laser slit beam in hot strip mill
KR20030018183A (en) * 2001-08-27 2003-03-06 주식회사 포스코 The Apparatus and Method for measuring Width of Steel Sheet with Laser and High Resolution Area Scan CCD Camera

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011031034A2 (en) * 2009-09-09 2011-03-17 현대중공업 주식회사 Apparatus for measuring the size and location of a ship block using a basic information collecting apparatus
WO2011031035A2 (en) * 2009-09-09 2011-03-17 현대중공업 주식회사 Apparatus for managing the operation of a ship block
WO2011031034A3 (en) * 2009-09-09 2011-06-30 현대중공업 주식회사 Apparatus for measuring the size and location of a ship block using a basic information collecting apparatus
WO2011031035A3 (en) * 2009-09-09 2011-06-30 현대중공업 주식회사 Apparatus for managing the operation of a ship block
US8653945B2 (en) 2009-09-09 2014-02-18 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Apparatus for managing the operation of a ship block
KR101313680B1 (en) * 2011-10-12 2013-10-02 위드로봇 주식회사 System and method for measuring appearance
KR101428925B1 (en) * 2013-05-31 2014-09-25 충북대학교 산학협력단 Width Measuring Device and Method using Laser
CN112074726A (en) * 2018-05-14 2020-12-11 吉野石膏株式会社 Inspection apparatus, apparatus and method for manufacturing plate-like object, and method for manufacturing plate-like object
CN113819841A (en) * 2021-08-27 2021-12-21 西安理工大学 Machine vision-based plate shape detection device and detection method thereof
CN113819841B (en) * 2021-08-27 2023-10-27 西安理工大学 Plate shape detection device based on machine vision and detection method thereof

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