KR20150076902A - 비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치 및 방법 - Google Patents

비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치 및 방법이 제공된다. 갭 측정 장치는, 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 측정하기 위한 갭 측정 영역을 설정하는 갭 측정 영역 설정부와, 전면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제1 영상 중 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제1 갭 측정부와, 측정된 갭에 기초하여 갭 측정 영역의 오염 여부를 판단하는 판단부와, 판단 결과, 갭 측정 영역이 오염된 경우 후면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제2 영상 중 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제2 갭 측정부를 포함하며, 전면 조명은 냉각휠을 기준으로 전면에 배치되며, 후면 조명 및 영상 획득부는 냉각휠을 기준으로 후면에 배치됨으로써, 노즐로부터 용융 합금이 배출되고 있는 중에도 노즐과 냉각휠 사이의 간격을 측정할 수 있다.

Description

비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING GAP BETWEEN NOZZLE AND COOLING WHEEL USING FRONT LIGHT AND REAR LIGHT IN MANUFACTURING AMORPHOUS FIBER}
본 출원은, 비정질 파이버 제조 설비에서 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정에 관한 것이다.
일반적으로 비결정질 합금(이하 '비정질 합금'이라 함)은 금속을 용융 상태에서 급속 냉각시켜 제조되며, 비정질 합금은 원자가 규칙적으로 배열하여 결정화할 시간이 없어 액상의 무질서한 원자배열 상태를 고체 상태까지 유지하게 된다.
비정질 합금은 통상적인 결정질 합금과는 달리 원자들이 불규칙하게 배열함으로써 결정성을 갖지 않는 액상과 유사한 구조를 지닌다. 따라서, 비정질 합금은 결정질 합금의 특징인 결정입계(grain boundary), 전위(dislocation) 등과 같은 결정결함(crystalline imperfection)이 존재하지 않으며, 같은 조성의 결정질 금속에 비하여 우수한 연자성, 초자왜, 강인성, 내식성, 초전도성 등의 우수한 특성을 갖는다.
이러한 비정질 합금 제조 방법으로서는 다이캐스팅/영구주형주조법(die casting/permanent mold casting)과 멜트 스피닝법(melt spinning)이 주로 이용되고 있다. 멜트 스피닝법은 합금을 용융시키는 턴디쉬와, 턴디쉬의 하부 일측에 장착되어 용융 합금을 배출하는 노즐과, 노즐의 하부에 근접 설치되어 회전하는 냉각휠로 구성되며, 턴디쉬 내의 용융 합금이 노즐을 통해 고속으로 회전하는 냉각휠의 원주면에 토출되면서 급속으로 냉각되어, 비정질 상태를 유지하는 일정 폭 및 두께를 가지는 스트립 또는 파이버로 제조된다.
비정질 소재의 특성상 용융 합금은 105K/s 이상의 급속 냉각이 요구되므로 매우 적은 양의 용융 합금만을 냉각휠에 토출되어 급속 냉각된다. 용융 합금을 미세한 양으로 제어하여 냉각휠에 토출하기 위해서는 용융 합금을 배출하는 노즐과 냉각휠 사이에 설정되는 미세 갭의 측정 및 제어가 필수적이다. 노즐과 냉각휠 사이의 갭은 노즐이 냉각휠에 대해 수평을 유지하여 노즐과 냉각휠 사이의 갭이 일정해야 균일한 두께의 스트립 또는 파이버를 제조할 수 있다.
상술한 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 측정하기 위한 기술은 예를 들면, 한국공개특허 제2013-0077479호('비정질 파이버 제조설비의 노즐과 냉각휠의 갭 제어장치', 공개일: 2013년 7월 9일)에 개시되어 있다.
하지만, 상술한 문헌에는 화상 인식 카메라를 이용하여 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 자동으로 검출하는 내용만이 개시되어 있을 뿐, 구체적인 방법에 대해서는 언급되어 있지 않다. 더구나, 상술한 문헌의 경우 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않고 있는 경우에만 적용이 가능하며, 노즐로부터 용융 합금이 배출되고 있는 중에는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정이 불가능하다. 특히 노즐의 일부에 용융 합금이 고착될 경우 갭 측정이 어렵다는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2013-0077479호('비정질 파이버 제조설비의 노즐과 냉각휠의 갭 제어장치', 공개일: 2013년 7월 9일)
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 노즐과 냉각휠 사이의 간격을 측정할 수 있으며, 갭 측정 영역이 오염된 경우에도 갭의 정확한 측정이 가능한 비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 측정하기 위한 갭 측정 영역을 설정하는 갭 측정 영역 설정부; 전면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제1 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제1 갭 측정부; 상기 측정된 갭에 기초하여 상기 갭 측정 영역의 오염 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단 결과, 상기 갭 측정 영역이 오염된 경우 후면 조명 및 상기 영상 획득부를 이용하여 획득한 제2 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제2 갭 측정부를 포함하며, 상기 전면 조명은 상기 냉각휠을 기준으로 전면에 배치되며, 상기 후면 조명 및 상기 영상 획득부는 상기 냉각휠을 기준으로 후면에 배치되는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 판단부는, 상기 측정된 갭이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 상기 갭 측정 영역이 오염된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 갭 측정 영역 설정부는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 상태에서 상기 갭 측정 영역을 설정하며, 상기 제1 갭 측정부 및 상기 제2 갭 측정부는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되는 중에 상기 갭을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 갭 측정 영역은, 상기 노즐의 측면 에지로부터 상기 냉각휠의 폭방향으로 일정 거리 이격되며, 상기 노즐의 하부 에지와 상기 냉각휠의 상부를 포함하는 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 갭 측정 영역은, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 전면 조명은, 직진성을 가진 LED(Light Emitting Diode) 조명을 포함하고, 상기 후면 조명은, 블루(blue) 계열의 조명을 포함하며, 상기 영상 획득부는, 전단에 블루 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 갭 측정 영역 설정부에서, 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 측정하기 위한 갭 측정 영역을 설정하는 제1 단계; 제1 갭 측정부에서, 전면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제1 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제2 단계; 판단부에서, 상기 측정된 갭에 기초하여 상기 갭 측정 영역의 오염 여부를 판단하는 제3 단계; 및 제2 갭 측정부에서, 상기 판단 결과, 상기 갭 측정 영역이 오염된 경우 후면 조명 및 상기 영상 획득부를 이용하여 획득한 제2 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제4 단계를 포함하며, 상기 전면 조명은 상기 냉각휠을 기준으로 전면에 배치되며, 상기 후면 조명 및 상기 영상 획득부는 상기 냉각휠을 기준으로 후면에 배치되는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제3 단계는, 상기 측정된 갭이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 상기 갭 측정 영역이 오염된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제1 단계는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 상태에서 수행되며, 상기 제2 단계 및 상기 제4 단계는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되는 중에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 갭 측정 영역은, 상기 노즐의 측면 에지로부터 상기 냉각휠의 폭방향으로 일정 거리 이격되며, 상기 노즐의 하부 에지와 상기 냉각휠의 상부를 포함하는 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 갭 측정 영역은, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 전면 조명은, 직진성을 가진 LED(Light Emitting Diode) 조명을 포함하고, 상기 후면 조명은, 블루(blue) 계열의 조명을 포함하며, 상기 영상 획득부는, 전단에 블루 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 냉각휠을 기준으로 전면에는 전명 조명을 후면에는 후면 조명과 영상 획득부를 각각 배치한 후, 전면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제1 영상의 갭 측정 영역이 오염된 경우에는 후면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제2 영상의 갭 측정 영역으로부터 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 측정함으로써, 노즐로부터 용융 합금이 배출되고 있는 중에도 노즐과 냉각휠 사이의 간격을 측정할 수 있으며, 갭 측정 영역이 오염된 경우에도 갭의 정확한 측정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치의 전체 구성도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 갭 측정을 위한 영상 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 갭 측정 영역을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 갭 측정 방법을 설명한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치의 전체 구성도이다. 한편, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 갭 측정을 위한 영상 처리 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 갭 측정 영역을 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 갭 측정 방법을 설명한 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 파이버 제조 설비에서 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 '전면 조명(Front Light, FL)'이란 냉각휠(20)을 기준으로 냉각휠(20)의 전면, 즉 영상 획득부(111, 112)와 반대측에 배치된 조명을 말하며, '후면 조명(Rear Light, RL1, RL2)'이란 냉각휠(20)을 기준으로 냉각휠(20)의 후면, 즉 영상 획득부(111, 112)와 같은 측에 배치된 조명을 말한다.
우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 갭 측정 장치가 적용되는 비정질 파이버 제조 설비는, 용융 합금을 내부에 저장하기 위한 턴디쉬(1)와, 턴디쉬(1)의 하부에 설치되며 턴디쉬(1)로부터 유입되는 융용 합금을 냉각휠(20)로 배출(토출)하는 노즐(10)과, 노즐(10)의 하부에 배치되어 노즐(10)로부터 배출되는 용융 합금을 급속 냉각시키는 냉각휠(20)로 구성되며, 노즐(10)로부터 배출되는 용융 합금은 고속 회전하는 냉각휠(20)에 의해 급속 냉각되어 비정질 금속 파이버를 형성하게 된다. 여기서, 노즐(10)은 냉각휠(20)의 폭방향으로 길게 배치되는 복수의 분사구들(미도시)을 구비할 수 있으며, 노즐(10)의 측면 에지(EG)는, 도 3에서 도시된 바와 같은 경사진 형태 또는 수직 형태일 수 있다.
한편, 전후면 조명(RL, RL1, RL2)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각휠(20)을 기준으로 전면, 즉 영상 획득부(111, 112)와 반대측에 배치된 전면 조명(FL)과, 냉각휠(20)을 기준으로 후면, 즉, 영상 획득부(111, 112)와 같은 측에 배치된 2개의 후면 조명(RL1, RL2)을 포함할 수 있다. 전면 조명(FL)은 노즐(10)과 냉각휠(20) 사이의 갭으로 조명(FLL)을 조사할 수 있다. 특히 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상술한 조명부(110)는 직진성이 강한 LED(Light Emitting Diode) 라인 광원을 포함함으로써, 영상 획득부(111, 112)에서 노즐(10)의 에지부를 더욱 강조할 수 있는 효과가 있다.
한편, 2개의 후면 조명(RL1, RL2)은 냉각휠(20)의 후면에서 노즐(10)의 측면 에지와 냉각휠(20)의 상부를 포함하는 영역(Z1, Z2)에 조명을 조사할 수 있다. 즉, 후면 조명(RL1)은 노즐(10)의 좌측 에지가 포함되도록 좌측 영역(Z1)에, 후면 조명(RL2)은 노즐(10)의 우측 에지가 포함되도록 우측 영역(Z2)에 조명을 각각 조사할 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상술한 후면 조명(RL1, RL2)은 블루 계열의 조명을 포함할 수 있다.
그리고, 영상 획득부(111, 112)는, 예컨대 CCD(Charge Coupled Device) 카메라일 수 있으며, 냉각휠(20)을 기준으로 후면 조명(RL1, RL2)과 같은 측에 배치되며, 전면 조명(FL) 및/또는 후면 조명(RL1, RL2)이 턴온될 때 노즐(10)의 측면 에지와 냉각휠(20)의 상부를 포함하는 영상을 획득할 수 있다. 획득된 영상은 갭 측정 모듈(120)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 좌측의 제1 영상 획득부(111)는, 노즐(10)의 좌측 에지와 냉각휠(20)의 상부를 포함하는 제1 영역(Z1)을, 우측의 제2 영상 획득부(112)는 노즐(10)의 우측 에지와 냉각휠(20)의 상부를 포함하는 제2 영역(Z2)에 대한 영상을 획득한 후 이를 갭 측정 모듈(120)로 전달할 수 있다. 편의상 전면 조명(FL) 및 영상 획득부(111, 112)를 이용하여 획득한 영상을 '제1 영상'으로, 후면 조명(RL1, RL2) 및 영상 획득부(111, 112)를 이용하여 획득한 영상을 '제2 영상'으로 지칭하기로 한다.
한편, 갭 측정 영역 설정부(121)는, 노즐(10)과 냉각휠(20) 사이의 갭을 측정하기 위해 갭 측정 영역을 설정할 수 있다. 상술한 갭 측정 영역의 설정은 노즐(10)로부터 용융 합금이 배출되지 않는 상태에서 이루어지며, 이하 갭 측정 영역을 설정하는 과정에 대하여 도 2a 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
우선, 갭 측정 영역 설정부(121)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 영상 획득부(111, 112)로부터 획득된 제1 영상을 이진화할 수 있다(도 2a는 노즐(10)의 좌측 에지를 포함하는 이진화된 영상을 예시적으로 도시하고 있음). 한편, 도 2a에서 도면부호 200은 갭 측정 후보 영역으로 이에 대해서는 후술한다.
다음, 갭 측정 영역 설정부(121)는, 이진화된 제1 영상에 대해서, 도 2c에 도시된 바와 같은 수직 프로파일을 생성할 수 있다. 도 2c에서 가로축은 도 2a 영상의 가로축을, 세로축은 도 2a 영상의 각 열에 대하여 화소값을 모두 더한 값(즉, 수직 프로파일)을 의미한다.
한편, 수직 프로파일을 구하는데 걸리는 연산 시간을 저감하기 위해, 갭 측정 영역 설정부(121)는, 이진화된 영상(도 2a 참조) 중 노즐(10)의 하부와 냉각휠(20)의 상부 영역을 갭 측정 후보 영역(200)으로 설정하고, 설정된 갭 측정 후보 영역(200)에 대하여 수직 프로파일을 생성할 수 있다.
다음, 갭 측정 영역 설정부(121)는, 생성된 수직 프로파일의 미분값이 최대치(201)를 가지는 지점을 노즐의 측면 에지로 판단할 수 있다. 즉, 도 2c의 수직 프로파일에 대하여, 가로 방향으로 수직 프로파일을 미분할 수 있으며, 그 결과 도 2d와 같은 수직 프로파일의 미분값을 구할 수 있다. 도 2d에서 미분값이 최대치(201)를 가지는 지점을 노즐(10)의 측면 에지로 검출할 수 있는 것이다.
한편, 갭 측정 영역 설정부(140)는, 도 2e에 도시된 바와 같이, 검출된 노즐(10)의 측면 에지를 기준으로 노즐(10)의 하부 에지와 냉각휠(20)의 상부를 포함하는 갭 측정 영역(300)을 설정할 수 있다.
도 3에는 도 2e에 도시된 갭 측정 영역(300)을 확대한 도면이 도시되어 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 갭 측정 영역(300)은 에지 검출부(130)에서 검출한 노즐의 에지(EdGe, EG)를 기준으로 측면 에지(EG)로부터 일정 거리(L) 이격된 상태로, 노즐(10)의 하부 에지와 냉각휠(20)의 상부가 포함되도록 설정될 수 있다. 상술한 갭 측정 영역(300)의 노즐(10)에는 분사구들(미도시)이 구비되어 있지 않기 때문에 갭 측정 영역(300)에는 노즐(10)로부터 용융 합금이 배출되지 않는다. 따라서 노즐(10)로부터 용융 합금이 배출되는 동안에도 설정된 갭 측정 영역(300)의 영상으로부터 노즐(10)의 하부 에지와 냉각휠(20)의 상부 에지까지의 거리(즉, 갭(G))을 측정할 수 있는 것이다. 상술한 일정 거리(L)는 분사구들이 구비된 위치에 따라 결정될 수 있는 값이다. 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 갭 측정 영역(300)은 에지 검출부(130)에서 검출한 노즐(10)의 측면 에지(EdGe, EG), 노즐(10)의 하부 에지와 냉각휠(20)의 상부가 포함되도록 설정될 수도 있다.
한편, 제1 갭 측정부(122) 또는 제2 갭 측정부(124)는 제1 영상 또는 제2 영상 중 위에서 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정할 수 있다. 구체적으로, 제1 갭 측정부(122)는 전면 조명(FL) 및 영상 획득부(111, 112)를 이용하여 획득한 제1 영상 중 기 설정된 갭 측정 영역(도 2e의 300)에 대하여 갭을 측정하며, 제2 갭 측정부(124)는 후면 조명(RL1, RL2) 및 영상 획득부(111, 112)를 이용하여 획득한 제2 영상 중 기 설정된 갭 측정 영역(도 2e의 300)에 대하여 갭을 측정할 수 있다.
노즐(10)과 냉각휠(20) 사이의 거리, 즉 갭(G)의 측정은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 영상의 갭 측정 영역(300) 또는 제2 영상의 갭 측정 영역(300)에 대해 이진화를 수행한 후, 이진화된 영상의 흰 블롭의 높이를 구함으로써 구할 수 있다.
한편, 판단부(123)는, 제1 갭 측정부(122)에서 측정된 갭에 기초하여 갭 측정 영역(300)의 오염 여부를 판단할 수 있으며, 갭 측정 영역(300)이 오염된 경우에는 제1 갭 측정부(122)로 하여금 갭(G)을 측정하도록 할 수 있다.
즉, 비정질 파이버의 주조 과정에서 용융 합금의 일부가 갭 측정 영역의 노즐 하부에 일부 고착될 수 있으며, 이렇게 고착된 용융 합금은 그 온도가 매우 높기 때문에, 전면 조명(FL)을 이용하여 획득된 제1 영상의 갭 측정 영역으로부터는 정확한 갭을 측정할 수 없다. 즉, 고온의 용융 합금의 경우 빨강색(red) 계열의 성분이 매우 커서 영상의 번짐 효과가 나타나기 때문이다.
따라서, 판단부(123)는 갭 측정 영역(300)이 오염되었다고 판단하는 경우, 즉 측정된 갭의 크기는 미리 설정된 기준값 미만인 경우 후면 조명(RL1, RL2)을 이용하는 제2 갭 측정부(124)를 통해 갭을 측정하도록 한다. 상술한 바와 같이 후면 조명(RL1, RL2)의 경우 블루 계열의 조명을 포함하므로, 영상의 번짐 효과를 막을 수 있어 더욱 정확한 갭 측정이 가능하기 때문이다.
본 발명의 일 실시 형태를 설명함에 있어, 갭 측정 영역(300)은 전면 조명(FL)을 이용하여 획득된 제1 영상으로부터 설정하는 것으로 한정하여 기술하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 갭 측정 영역(300)을 전면 조명(FL)을 이용하여 획득된 제1 영상으로부터 설정하는 이유는, 직진성이 강한 LED(Light Emitting Diode) 라인 광원인 전면 조명(FL)을 사용하여 노즐(10)의 에지부를 더욱 강조하기 위함이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 조명(RL1, RL1)을 이용하여 획득된 제2 영상을 이용하여 상술한 바와 같은 동일한 과정을 통해 갭 측정 영역(300)을 설정하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 냉각휠의 전면에 노즐과 냉각휠 사이의 갭으로 조명을 조사하는 조명부를, 냉각휠의 후면에는 노즐의 측면 에지와 냉각휠의 상부를 포함하는 영상을 획득하기 위한 영상 획득부를 배치시킨 후, 영상 획득부에서 획득된 영상으로부터 노즐의 측면 에지를 검출하고, 검출된 노즐의 측면 에지를 기준으로 설정된 갭 측정 영역에 대하여, 노즐의 하부 에지와 냉각휠의 상부 에지까지의 거리를 측정함으로써, 노즐로부터 용융 합금이 배출되는 도중에도 노즐과 냉각휠 사이의 간격을 측정할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전후면 조명을 이용한 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 비정질 파이버 제조 설비의 주조 진행 여부가 판단되며(S501), 판단 결과, 주조가 진행중이 아닌 경우에는 S502로 진행하며, 주조가 진행중인 경우에는 S503으로 진행한다.
즉, 주조가 진행중이 아닌 경우에는 갭 측정 영역 설정부(121)는, 노즐(10)과 냉각휠(20) 사이의 갭을 측정하기 위해 갭 측정 영역을 설정할 수 있다(S502). 상술한 갭 측정 영역의 설정은 노즐(10)로부터 용융 합금이 배출되지 않는 상태에서 이루어지며, 갭 측정 영역을 설정하는 구체적인 과정에 대하여 도 2a 내지 도 3과 관련하여 상술한 바와 같다.
다음, 주조가 진행중인 경우 제1 갭 측정부(122)는 전면 조명(FL) 및 영상 획득부(111, 112)를 이용하여 획득한 제1 영상 중 기 설정된 갭 측정 영역(도 2e의 300)에 대하여 갭을 측정할 수 있다(S503). 노즐(10)과 냉각휠(20) 사이의 거리, 즉 갭(G)의 측정은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 영상의 갭 측정 영역(300) 또는 제2 영상의 갭 측정 영역(300)에 대해 이진화를 수행한 후, 이진화된 영상의 흰 블롭의 높이를 구함으로써 구할 수 있음은 상술한 바와 같다.
다음, 판단부(123)는, 제1 갭 측정부(122)에서 측정된 갭에 기초하여 갭 측정 영역(300)의 오염 여부를 판단할 수 있다(S504). 판단 결과, 갭 측정 영역(300)이 오염된 경우에는 S505로 진행하며, 오염되지 않은 경우에는 절차는 종료된다.
구체적으로, 비정질 파이버의 주조 과정에서 용융 합금의 일부가 갭 측정 영역의 노즐 하부에 일부 고착될 수 있으며, 이렇게 고착된 용융 합금은 그 온도가 매우 높기 때문에, 전면 조명(FL)을 이용하여 획득된 제1 영상의 갭 측정 영역으로부터는 정확한 갭을 측정할 수 없다. 즉, 고온의 용융 합금의 경우 빨강색(red) 계열의 성분이 매우 커서 영상의 번짐 효과가 나타나기 때문이다. 따라서, 갭 측정 영역(300)이 오염되었다고 판단하는 경우, 즉 측정된 갭의 크기는 미리 설정된 기준값 미만인 경우 후면 조명(RL1, RL2)을 이용하는 제2 갭 측정부(124)를 통해 갭을 측정하도록 한다. 즉, 후면 조명(RL1, RL2)의 경우 블루 계열의 조명을 포함하므로, 영상의 번짐 효과를 막을 수 있어 더욱 정확한 갭 측정이 가능하기 때문이다.
마지막으로, 제2 갭 측정부(124)는 후면 조명(RL1, RL2) 및 영상 획득부(111, 112)를 이용하여 획득한 제2 영상 중 기 설정된 갭 측정 영역(도 2e의 300)에 대하여 갭을 측정할 수 있다(S505).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 냉각휠의 전면에 노즐과 냉각휠 사이의 갭으로 조명을 조사하는 조명부를, 냉각휠의 후면에는 노즐의 측면 에지와 냉각휠의 상부를 포함하는 영상을 획득하기 위한 영상 획득부를 배치시킨 후, 영상 획득부에서 획득된 영상으로부터 노즐의 측면 에지를 검출하고, 검출된 노즐의 측면 에지를 기준으로 설정된 갭 측정 영역에 대하여, 노즐의 하부 에지와 냉각휠의 상부 에지까지의 거리를 측정함으로써, 노즐로부터 용융 합금이 배출되는 도중에도 노즐과 냉각휠 사이의 간격을 측정할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 턴디쉬 10: 노즐
20: 냉각휠 111, 112: 영상 획득부
120: 갭 측정 모듈 121: 갭 측정 영역 설정부
122: 제1 갭 측정부 123: 판단부
124: 제2 갭 측정부 200: 갭 측정 후보 영역
201: 최대치 300: 갭 측정 영역
G: 갭 EG: 에지
FL: 전면 조명 RL1, RL2: 후면 조명
FLL: 조명

Claims (12)

  1. 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 측정하기 위한 갭 측정 영역을 설정하는 갭 측정 영역 설정부;
    전면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제1 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제1 갭 측정부;
    상기 측정된 갭에 기초하여 상기 갭 측정 영역의 오염 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단 결과, 상기 갭 측정 영역이 오염된 경우 후면 조명 및 상기 영상 획득부를 이용하여 획득한 제2 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제2 갭 측정부를 포함하며,
    상기 전면 조명은 상기 냉각휠을 기준으로 전면에 배치되며, 상기 후면 조명 및 상기 영상 획득부는 상기 냉각휠을 기준으로 후면에 배치되는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 측정된 갭이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 상기 갭 측정 영역이 오염된 것으로 판단하는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 갭 측정 영역 설정부는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 상태에서 상기 갭 측정 영역을 설정하며,
    상기 제1 갭 측정부 및 상기 제2 갭 측정부는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되는 중에 상기 갭을 측정하는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 갭 측정 영역은,
    상기 노즐의 측면 에지로부터 상기 냉각휠의 폭방향으로 일정 거리 이격되며, 상기 노즐의 하부 에지와 상기 냉각휠의 상부를 포함하는 영역인 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 갭 측정 영역은,
    상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 영역인 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전면 조명은, 직진성을 가진 LED(Light Emitting Diode) 조명을 포함하고,
    상기 후면 조명은, 블루(blue) 계열의 조명을 포함하며,
    상기 영상 획득부는, 전단에 블루 필터를 포함하는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 장치.
  7. 갭 측정 영역 설정부에서, 노즐과 냉각휠 사이의 갭을 측정하기 위한 갭 측정 영역을 설정하는 제1 단계;
    제1 갭 측정부에서, 전면 조명 및 영상 획득부를 이용하여 획득한 제1 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제2 단계;
    판단부에서, 상기 측정된 갭에 기초하여 상기 갭 측정 영역의 오염 여부를 판단하는 제3 단계; 및
    제2 갭 측정부에서, 상기 판단 결과, 상기 갭 측정 영역이 오염된 경우 후면 조명 및 상기 영상 획득부를 이용하여 획득한 제2 영상 중 상기 설정된 갭 측정 영역에 대하여 갭을 측정하는 제4 단계를 포함하며,
    상기 전면 조명은 상기 냉각휠을 기준으로 전면에 배치되며, 상기 후면 조명 및 상기 영상 획득부는 상기 냉각휠을 기준으로 후면에 배치되는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 측정된 갭이 미리 설정된 기준값 미만인 경우 상기 갭 측정 영역이 오염된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 단계는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 상태에서 수행되며,
    상기 제2 단계 및 상기 제4 단계는, 상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되는 중에 수행되는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 갭 측정 영역은,
    상기 노즐의 측면 에지로부터 상기 냉각휠의 폭방향으로 일정 거리 이격되며, 상기 노즐의 하부 에지와 상기 냉각휠의 상부를 포함하는 영역인 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 갭 측정 영역은,
    상기 노즐로부터 용융 합금이 배출되지 않는 영역인 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 전면 조명은, 직진성을 가진 LED(Light Emitting Diode) 조명을 포함하고,
    상기 후면 조명은, 블루(blue) 계열의 조명을 포함하며,
    상기 영상 획득부는, 전단에 블루 필터를 포함하는 노즐과 냉각휠 사이의 갭 측정 방법.
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