KR20050084171A - 컨테이너의 라이닝 마모를 측정하는 광학 방사선을 방출 및수용하는 측정장치를 위치설정하는 방법 - Google Patents

컨테이너의 라이닝 마모를 측정하는 광학 방사선을 방출 및수용하는 측정장치를 위치설정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본원은 광학 방사선을 방출하고 수용하여 컨테이너의 라이닝에 마모를 측정하는 측정장치를 위치설정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 측정장치와 컨테이너의 자리표계를 합산하여 고정하는 단계와, 측정장치의 자리표계에 복수의 특정한 고착 마크의 위치를 개별적으로 결정하는 단계를 포함하며; 상기 고착 마크의 각각은 대체로 형태가 일정하며, 고착 마크의 위치는:
(a)제1 및 제2교차방향으로 제1고착 마크를 횡단하는 광학 방사 빔을 편향하여, 중앙의 위치와 중앙의 최소 2개 라이너 엣지를 결정하여, 중앙의 위치와 적어도 2개 엣지의 방향에 기본한 제1임시 자리표계를 생성하는 단계,
(b)제1임시 자리표계에 기본하여, 적어도 2개의 부가의 고착 마크를 조사하고, 그 중앙의 위치를 결정하는 단계 및,
(c)상기 고착 마크의 중앙 위치에 기본하여, 컨테이너의 자리표계를 형성하는 단계로 결정된다.

Description

컨테이너의 라이닝 마모를 측정하는 광학 방사선을 방출 및 수용하는 측정장치를 위치설정하는 방법{METHOD FOR POSITIONING A MEASURING DEVICE EMITTING AND RECEIVING OPTICAL RADIATION FOR MEASURING WEAR IN THE LINING OF A CONTAINER}
본 발명은 컨테이너 라이닝에 마모를 측정하는 광학 방사선을 방출 및 수용하는 측정장치를 위치설정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 측정장치와 컨테이너의 자리표계(coordinate system) 세트를 고정하는 단계를 포함하며, 상기 고정 단계는 측정장치의 자리표계에 특정한 고정지점의 위치를 측정하여 측정장치와 컨테이너의 자리표계를 수학적으로 합산하는 단계를 구비한다.
강(steel)을 제조할 때에 사용되는 레이들의 컨버터 라이닝(the lining of converters)에서의 마모를 측정하는 것은 매우 중요한 일이다. 이러한 일은 컨테이너의 사용수명을 최적하게 하고 제품 또는 산업안전에 따르는 위험을 야기할 수 있는 라이닝의 과도한 마모를 방지할 수 있게 하는 것이다. 컨버터의 라이닝은, 컨버터에서 용융되는 것과, 라이닝을 이루는 재료와, 고유한 컨버터 사용용 용해 수에 따라서, 수명이 보통은 1주 또는 2주에서 수개월 정도 변화하여, 빈번하게 바꾸어져야만 되었다. 일반적으로 보면, 컨버터는 약 100 내지 5000용해동작(meltings)을 지속할 수 있다.
라이닝에서의 마모는 레이저 빔의 전파 시간 또는 위상 차를 측정하는 것에 기본하는 방법으로 측정되며; 상기 레이저 빔은, 그로부터 측정장치로 역 반사되는 컨버터의 내부면에 라이닝 쪽으로 나아간다. 전파시간을 측정하는 것에 기본하는 방법에서는, 측정장치와 라이닝에 각 측정지점 사이에 거리가 측정장치의 자리표계에서 측정되어, 레이저 빔의 방출시간과 복귀시간 사이에 시간차에 기본하여 연산된다. 상기 측정지점은 예를 들어 디스플레이 터미널로 출력되는 라이닝의 마모 외형상을 한정하여, 사용 시에 컨버터에서 측정된 마모 외형상이, 컨테이너가 사용부로 실질적으로 전해지기 전에, 예를 들면 제1용융 전에 모델링 단계 중에 동일 컨테이너의 내부 면에 측정된 외형상과 그래프와 수치적으로 대비된다.
레이저 측정과 같이 비접촉방법으로 철강 산업에서 사용되는 컨버터, 레이들(ladles) 및 다른 컨테이너와 같은 3차원 물체의 라이닝에서의 마모 측정에서, 측정장치와 측정을 받는 물체는, 동일한 자리표계에서 나타난다. 측정장치와 측정을 받는 물체의 자리표계를 합산하는 것을 고정작업(fixing)라고 말 한다. 다시 말하면, 측정장치는 상기 물체와 상관하여 위치한다. 고정작업을 위해서는, 적어도 3개 고정지점을, 그 각각이 차례로 측정장치의 각각의 레이저 빔이 방향지게 하는데 사용하고 그리고 그로부터 측정장치의 자리표계에 있는 각각의 고정지점의 자리표를 측정하는데 사용할 필요가 있다. 측정장치가 컨테이너 근처에 고정 또는 반-고정 위치에 있더라도, 임의 경우에서는, 각각의 라이닝 측정을 분리하여 고정작업을 이행할 필요가 있고; 그에 따라서 주변 조건과 다른 요소에서의 변경이 임의적인 에러를 야기하지 않는 보장을 받는다. 또한, 고정작업이 성공적인지를 판단하기 위해서 다시 전체에 걸쳐 각 시간의 고정작업을 실시할 필요가 있다.
위치설정(positioning) 또는 고정작업(fixing)을 위해 통상적으로 사용되는 소위 직접과정(direct procedure)에서는, 고정된 고착 마크(stationary fixing marks)가 컨테이너, 보다 특정하게는 컨테이너 개구 근처와 같이 측정을 받게 되는 물체에 장착된다. 고착 마크에 의해, 물체와 측정장치의 자리표계가 수학적으로 합산된다. 직접과정에서, 측정장치와 측정을 받는 물체는 고착 마크와 실질 측정되는 지점 양쪽이 동시에 측정되어 동일한 자리표계에 포함된다.
측정받는 물체가 피봇 축에 의해 지지를 받는 특정된 경우에서는, 고착 마크가 컨테이너 외측에 위치되는, 간접 각도측정 고정작업을 사용할 수 있다. 각도 측정장치는 예를 들어 컨테이너의 피봇 축에 설치되거나 또는 소위 경사계가 이용되는 경우에는 컨테이너에 임의 장소에 설치된다. 현재, 각도 측정을 하여 고정작업을 하며, 명료하게 볼 수 있는 필수 고착 마크와 다른 방식으로 탐지할 수 있는 지점이 측정을 받는 물체에 제공될 수 없는 경우에 사용되는 간접 방법이 있다. 각도 측정 고정작업은 측정받는 물체 외측 구조에 고착 마크와 각도 측정장치에서 구해진 각도 값을 사용하여 실시되며; 이 값은 자리표계가 수학적으로 합산되게 한다. 고착 마크는 예를 들어 컨버터 근처에 공장 벽의 프레임 구조에 부착되어져 있다. 각도 측정을 공지된 방법으로 하게 되면, 각도 측정 장치가 공지된 분위기와 상관하여 물체 또는 컨테이너의 위치를 측정하는 장치에 정보를 알려준다.
양쪽의 간접 및 직접 각도 측정 고정작업에서, 고착 마크는 예를 들어 작은 강판(small steel plates)이며, 측정장치에 의해 방출된 레이저 빔이 예를 들어 쌍안경(binoculars) 또는 다른 기구에 의해 수동적으로 방향지게 된다. 이러한 알려진 방법에서는, 목표가. 고정작업이 성공적이기 위해서 고착지점을 수집하여 고착 마크의 중앙으로 수동적으로 레이저 빔이 방향지게 하는 것이다. 따라서, 측정장치의 조작자는 모든 고착지점이 측정되어지기 전에 다수 조작을 수행할 필요가 있다. 이러한 공지된 방법의 결점은 고정작업 운영을 자동화 하는데 어려움이 있으며; 또한, 고정작업이 사람에 의해 수행될 때에, 고착 마크의 중앙 평가(the estimate of the center)와 실 지향 단계(actual directing step) 양쪽에서 에러 발생의 위험이 있는 것이다.
미국특허 5,570,185호는 대체로 통상의 모양으로 이루어진 자리표계를 고정하기 위한 고착 또는 교정(calibration) 마크를 사용하는 것을 공지한 것이며, 여기서 측정장치의 좌표계에 있는 각각의 고착 마크의 위치는, 고착 마크를 횡단하는 2개 상호교차방향으로 광학 방사를 편향하고, 고착 마크에서 반사된 광학 방사를 측정하고, 측정장치로 반사된 광학 방사에 기본하여 양쪽 편향방향으로 방출된 광학 방사와 고착 마크 사이에 적어도 2개 교차지점을 결정하고, 그리고 지향지점을 적어도 4개 교차지점에 기본하여 연산하여 측정하며, 측정장치에 의해 방출된 광학 방사는 측정장치의 자리표계에서 고착 마크의 좌표를 결정하는 방향으로 향한다.
이러한 방법은 보통 형태, 양호하게는 환형상의 고착 마크로 종래 고착 마크를 대체한다는 생각에 기본하며, 고착 마크의 중앙은 다른 방향을 가진 2개 레이저 빔 편향과 필요한 연산으로 정해지며; 레이저 빔은 이러한 중앙방향으로 향해지고, 측정장치의 자리표계에 고착지점의 정확한 좌표가 자동적으로 측정된다.
그러나, 이러한 것에는 여전히 현존 방법을 더욱 개량할 필요가 있으며 그리고, 이들을 더욱 신뢰할 수 있게 만들 필요가 있다.
도1은 직접 수동식 위치설정과 측정용으로 대비한 자리표계를 만드는 제1준비단계를 설명하는 도면이다.
도2는 간접 수동식 위치설정과 측정용으로 대비한 자리표계를 만드는 제2준비단계를 설명하는 도면이다.
도3은 자동식 위치설정과 측정용으로 대비한 자리표계를 만드는 제3준비 단계를 설명하는 도면이다.
본 발명을 이루는 광학 방사선을 방출하고 수용하여 컨테이너의 라이닝에 마모를 측정하는 측정장치를 위치설정하는 방법은, 자리표계를 합산하여 컨테이너와 측정장치용 자리표계를 고정하는 단계와, 측정장치의 자리표계에 복수의 특정한 고착 마크의 위치를 개별적으로 결정하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 고착 마크의 각각은 대체로 일반적인 형태이며, 고착 마크의 위치는 다음과 같은 단계에 의해 정해진다.
(a)제1 및 제2교차방향으로 제1고착 마크를 횡단하여 광학 방사 빔을 편향하고, 중앙의 위치와 중앙의 적어도 2개 라이너 엣지를 판단하여, 중앙 위치와 적어도 2개 엣지의 방향에 기본한 제1임시 자리표계를 생성하는 단계,
(b)제1임시 자리표계에 기본하여, 적어도 2개의 부가의 고착 마크를 조사하고(searching), 그 중앙 위치를 결정하는 단계 및,
(c)상기 고착 마크의 중앙 위치에 기본하여, 컨테이너의 자리표계를 형성하는 단계.
도1은 직접 수동식 위치설정과 측정용으로 대비한 자리표계를 만드는 제1준비단계를 설명하는 도면이다. 도1은 측정을 받는 물체, 예를 들면 그 마모가 측정되는 라이닝(도시 않음)을 함유한 내부면(12)과 외부면(11)을 구비하는 컨테이너(10)를 나타낸 도면이다. 컨버터와 같은 컨테이너(10)는 축 지지체(14)에 의해 지지를 받는 피봇 축(13)에 매여있다. 실질 측정장치(20)는 레이저 트랜시버(22)와 그 지지체(21)를 구비한다. 도1은 또한 X-, Y-, 및 Z-축을 가진 측정장치의 자리표계(26)를 나타낸 도면이다. 측정을 받는 물체, 예를 들면 컨테이너(10)의 자리표계(36)도 대응적으로 X-,Y-, 및 Z-축을 가진다. 수학적으로, 측정을 받게되는 물체, 예를 들면 컨버터와 같은 컨테이너(10)의 자리표계(36)는 그 개방 중앙부에 있으며 그리고 자리표계(36)의 Z-축은 컨테이너(10)의 종축선을 따라서 연장 형성되는 축이다. 자리표계(36)에서는 X-축이 수평축이고 그리고 Y-축이 수직축이다.
양호하게, 본원의 조립체는 또한 각도 측정장치(도시 않음)를 구비하며, 각도 측정장치는 컨테이너의 경사도를 측정하고 그리고 컨테이너(10)의 피봇 축(13)에 대부분 양호하게 배치된다. 각도 측정 데이터는 케이블 또는 무선 로(path)로 측정장치로 전해진다. 각도 측정장치는 컨테이너(10)가 라이닝 측정부와 고정작업 측정부와의 사이에서 회전할 때에 필요하며; 고착 마크(도2와 도3에서의 41, 43, 45)가 컨테이너 외측부에 예를 들어 간접 고정동작 측정부에 위치할 때 필요하다.
컨테이너(10)와 측정장치(20)의 자리표계(26, 36)는 측정장치(20)의 자리표계(16)에 고착 마크(31-34)의 특정 지점의 위치를 측정하여 종래 방식 수학식으로 합산된다. 양호하게, 고착 마크(31-34)는 등변등각 형태로 이루어진다. 고착 마크(31-34)의 중앙이 사실상 고정 지점이며, 그 좌표(coordinate)가 측정을 받게 된다. 상기 측정에 대해서는 본원에 완전하게 참고 문헌으로서 기술된 미국특허 5,570,185호에 상세하게 기술되어 있다.
측정을 실시한 후에, 상기 자리표계가 직접 수동식 위치설정과 측정을 위해 준비된다. 본 발명의 실시예에서, 이러한 고정동작 측정은 자리표계가 준비되어야만 실시된다. 상기 자리표계를 고정하는데 사용된 모든 부가의 측정이 외부 고착 마크(도2와 도3의 41, 43, 45)에 대해서도 실시된다.
도2와 도3을 참고로 설명한다. 추가의 3개 외부 고착 마크(41, 43, 45)가 고착 마크 지지체(42, 44, 46)에, 양호하게는 안정적인 환경에서 용기 외측부에 조립된다. 고착 마크(41, 43, 45)는 예를 들어 컨테이너(10) 근처에 공장 벽 또는 임의 장소에 부착된다. 제1착 마크(41)는 양호하게 직사각형 모양이며, 양호하게 적어도 2개의 부가의 고착 마크(43, 45)보다 크기가 더 크다. 적어도 2개의 부가 고착 마크(43, 45)는 타겟 면에 임의 방식으로 위치한 타원체 또는 임의 마크로 이루어진다. 그런데, 양호하게 이들은 또한 정사각 형태로도 이루어진다.
본 발명의 실시예에서, 제1고착 마크(41)의 중앙과 평면과 엣지 방향은 상기 제1 및 제2교차방향으로 제1고착 마크(41)를 횡단하는 광학 방사 빔을 편향시키어 측정된다. 이러한 정보에 기본하여, 제1임시 자리표계(47)(도3)가 생성된다.
제1임시 자리표계에 기본하여, 적어도 2개의 부가 고착 마크(43, 45)가 조사되고 그리고 그 위치가 양호하게 그 교차점에서 고착 마크(43, 45)의 중앙을 연산하여 결정되고, 가장 양호하게는 거리 측정과 반사 세기 측정으로 결정된다. 고착 마크(41, 43, 45)가 양호하게 역-반사 면을 포함하여, 측정을 용이하게 한다.
마지막으로, 상기 고착 마크(41, 43, 45)의 중앙 위치와 각도 측정으로 구해진 각도에 기본하여, 컨테이너(10)의 자리표계(36)가 정해진다. 상기 데이터는 자리표계(26, 36)가 합산되게 한다.
일반적으로, 상기 방법은 측정을 받는 물체와 측정장치의 자리표계의 합산용으로 사용될 수 있다. 따라서, 측정을 받게되는 물체가 컨테이너 이외의 것이 될 수도 있다. 상기 방법이 특히 유용한 것일 지라도, 상기 방법은 라이닝 또는 다른 코팅물에서의 마모를 측정하는데 적용될 수 없다. 상기 방법은 또한 측정을 받게되는 물체와 측정장치의 자리표계를 합산할 필요가 있는 그외 측정부에 적용될 수 있는 것이다.
본 발명이 첨부 도면에 따르는 실시예에 기준하여 기술되었지만, 본 발명은 상술된 실시예로 제약되지 않으며, 첨부 청구범위에 기술된 본 발명의 개념 범위내에서 많은 방식으로 변경될 수 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따르는 방법은 컨테이너의 자리표계(36)의 간접 측정에 한정되지 않는다. 또한 고착 마크가 컨테이너에 직접적으로 부착되는 곳에서는 직접적 측정방식이 이용될 수도 있다. 이러한 경우에, 고착 마크의 광학 반사성은 양호하게 고착 마크 둘레에 컨테이너 영역의 반사성과는 상당히 다르다. 그리고, 타겟 마크가 분리 피스의 물질로 만들 필요는 없다. 또한, 고착 마크가 타겟 면에 고유한 형태 또는 모양 또는 마크로 이루어질 수 있다.

Claims (6)

  1. 광학 방사선을 방출 및 수용하여 컨테이너(10)의 라이닝에서의 마모를 측정하는 측정장치(20)를 위치설정하는 방법은, 측정장치(20)와 컨테이너(10)의 자리표계(26, 36)를 합산하여 고정하는 단계와, 측정장치(20)의 자리표계(26)에 복수의 특정한 고착 마크(41, 43, 45)의 위치를 개별적으로 결정하는 단계를 포함하며;
    상기 고착 마크(41, 43, 45)의 각각은 대체로 형태가 일정하며, 상기 고착 마크(41, 43, 45)의 위치는:
    (a)제1 및 제2교차방향으로 제1고착 마크(41)를 횡단하는 광학 방사 빔을 편향하여, 중앙의 위치와 중앙의 최소 2개 라이너 엣지를 결정하여, 중앙의 위치와 적어도 2개 엣지의 방향에 기본한 제1임시 좌표계(47)을 생성하는 단계,
    (b)제1임시 자리표계(47)에 기본하여, 적어도 2개의 부가의 고착 마크(43, 45)를 조사하고, 그 중앙의 위치를 결정하는 단계 및,
    (c)상기 고착 마크(41, 43, 45)의 중앙 위치에 기본하여, 컨테이너(10)의 자리표계(36)을 형성하는 단계로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1고착 마크(41)는 대략 형태가 직사각형인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1고착 마크(41)는 적어도 2개 부가의 고착 마크(43, 45)보다 크기가 더 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고착 마크(41, 43, 45)의 중앙이 그 교차점에서 연산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 교차점은 거리 측정과 반사 세기 측정의 하나로 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 고착 마크(41, 43, 45)는 역-반사 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020057010167A 2002-12-09 2003-11-05 컨테이너의 라이닝 마모를 측정하는 광학 방사선을 방출 및수용하는 측정장치를 위치설정하는 방법 KR20050084171A (ko)

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