KR20170075859A - 소재 결함 검출 장치 및 선재 결함 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는, 이송중인 소재에 대해 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 측정부와, 측정부에서 측정된 자속 및 광 중 하나에 기초하여 소재의 결함후보를 검출하고 나머지 하나에 기초하여 결함후보 중에서 결함을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.

Description

소재 결함 검출 장치 및 선재 결함 검출 방법{Apparatus and method for detecting defect in rod wire}
본 발명은 소재 결함 검출 장치 및 선재 결함 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제조된 소재의 표면에는 결함이 존재할 수 있으므로, 제조된 소재가 다음 단계로 진행되기 전에 이러한 결함은 제거될 필요가 있다.
예를 들어, 고속으로 압연된 선재(rod wire)의 표면에는 딱지흠과 같은 scab흠이 발생할 수 있다.
그러나, 소재의 종류나 제조공정 특성상 소재에 대한 결함 검출은 어려울 수 있다. 예를 들어, 소재에 따라 소재의 표면 특성이나 온도 특성이 다를 수 있으므로, 결함 검출 과정에서 잡음과 같은 검출 방해 요소가 발생할 수 있다.
공개특허공보 제10-2009-0021717호
본 발명의 일 실시 예는, 소재 결함 검출 장치 및 선재 결함 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는, 이송중인 소재에 대해 상기 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 자속 및 광 중 하나에 기초하여 상기 소재의 결함후보를 검출하고 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출하는 검출부; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는, 소정의 전류가 흘러 상기 소재의 이송경로에 자속을 형성시키도록 상기 소재의 이송경로를 권선하는 형태를 가지는 제1 코일; 및 상기 제1 코일에 의해 형성된 자속에 기인하여 상기 소재에 발생되는 와전류에 기인한 자속을 감지하는 제2 코일; 을 포함하고, 상기 검출부는 상기 제2 코일에서 감지한 자속에 기초하여 상기 결함후보 및/또는 결함을 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는, 상기 소재의 일측에 배치되어 상기 소재에 광을 조사하는 광송신부; 및 상기 소재의 타측에 배치되어 상기 광을 수신하는 광수신부; 를 포함하고, 상기 검출부는 상기 광수신부가 수신하는 광에 기초하여 상기 결함후보 및/또는 결함을 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 소재는 원통 형태를 가지고, 상기 광송신부의 개수는 복수이고, 상기 광수신부의 개수는 복수이고, 상기 광송신부 및 상기 광수신부는 상기 소재의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부는 상기 광송신부에서 조사되는 광의 넓이와 상기 광수신부에서 수신되는 광의 넓이를 서로 비교하여 상기 소재의 치수를 분석하고, 상기 검출부에서 분석된 치수가 상기 소재의 치수보다 클 경우에 상기 소재에 결함후보 또는 결함이 존재한다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는, 이송중인 소재의 상태에 기초하여 측정 모드를 결정하고, 제1 측정 모드로 측정할 때 상기 소재에 대해 상기 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 또는 광을 주고받고, 제2 측정 모드로 측정할 때 상기 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 측정부; 및 상기 측정부가 제1 측정 모드로 측정할 때 상기 측정부에서 측정된 자속 또는 광에 기초하여 상기 소재의 결함을 검출하고, 상기 측정부가 제2 측정 모드로 측정할 때 상기 측정부에서 측정된 자속 및 광 중 하나에 기초하여 상기 소재의 결함후보를 검출하고 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출하는 검출부; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는 상기 소재의 온도가 소정의 온도보다 높을 경우 상기 제1 측정 모드로 상기 소재를 측정하고, 상기 소재의 온도가 소정의 온도 이하일 경우 상기 제2 측정 모드로 상기 소재를 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는 상기 소재의 표면 평탄도에 기초하여 측정 모드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는 상기 소재에 대한 측정 값에 존재하는 잡음의 크기에 기초하여 측정 모드를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 결함 검출 방법은, 이송중인 선재(rod wire)에 대해 상기 선재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 단계; 상기 주고받는 단계에 의해 받은 자속 및 광 중 하나에 기초하여 상기 선재의 결함후보를 검출하는 단계; 및 상기 주고받는 단계에 의해 받은 자속 및 광 중 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출하는 단계; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 주고받는 단계는 와전류 탐상기(Eddy Current Tester, ECT) 및 선재 열간 사이즈 측정기(Bar Gauge Meter, BGM)를 이용하여 상기 선재에 자속 및 광을 주고받을 수 있다.
본 발명에 따르면, 잡음과 같은 검출 방해 요소에도 불구하고 소재의 결함을 안정적으로 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 측정부의 자속 측정을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 측정에 따른 결과 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시된 측정부의 광 측정을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 광 측정을 통한 결함 검출을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 검출부의 결함 검출을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 결함 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
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 예에 따른 소재 결함 검출 장치를 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는, 측정부(110) 및 검출부(130)를 포함하여 소재(200)의 결함을 검출할 수 있다.
측정부(110)는, 이송중인 소재(200)에 대해 소재(200)의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및/또는 광을 주고받을 수 있다. 상기 자속 및/또는 광은 검출부(130)의 결함 검출에 이용될 수 있다. 즉, 상기 측정부(110)는 소재(200)에 대해 자속 및/또는 광 프로파일을 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부(110)는 기 설정된 위치에 고정되어 소재(200)의 이송경로 중 일 지점에 대해 측정할 수 있다. 이때, 상기 측정부(110)는 소재(200)가 일 지점을 통과함에 따라 소재(200)에 대해 스캐닝할 수 있다. 이에 따라, 상기 측정부(110)는 시간에 따른 측정값을 얻을 수 있다. 여기서, 상기 시간과 소재(200)의 이송방향 좌표 위치는 서로 대응될 수 있다.
또한, 상기 측정부(110)는 서로 다른 복수의 측정 수단을 이용하여 소재(200)에 대해 프로파일을 측정할 수 있다. 즉, 상기 측정부(110)는 복수의 측정 수단을 이용하여 상호보완 방식으로 측정값을 얻을 수 있다.
또한, 상기 측정부(110)는 서로 다른 복수의 측정 수단 중 일부만 이용하여 소재(200)에 대해 측정하다가, 소재(200)의 상태에 기초하여 나머지 측정 수단을 이용하여 소재(200)에 대해 추가로 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부(110)는 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하여, 제1 측정 모드로 측정할 때 소재(200)에 대해 소재(200)의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 또는 광을 주고받고, 제2 측정 모드로 측정할 때 소재(200)의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받을 수 있다. 여기서, 상기 복수의 측정 모드는 소재(200)의 상태에 기초하여 선택될 수 있다.
예를 들어, 소재(200)의 상태는 소재(200)의 온도 및 소재(200)의 표면 평탄도를 포함할 수 있다.
만약 소재(200)의 통상적인 온도가 퀴리온도(Curie Temperature)보다 높을 경우, 상기 측정부(110)에서 측정된 자속은 소재(200)의 온도가 퀴리온도보다 낮아질 때 불안정해질 수 있다. 따라서, 상기 측정부(110)는 소재(200)의 온도가 소정의 온도보다 높을 경우 제1 측정 모드로 소재(200)를 측정하고, 소재(200)의 온도가 소정의 온도 이하일 경우 제2 측정 모드로 소재를 측정할 수 있다.
만약 소재(200)의 표면이 일반적인 소재의 표면보다 거칠(rough) 경우, 상기 측정부(110)에 의해 측정되는 자속은 소재(200)의 표면의 웅퉁불퉁한 면을 따라 잡음을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 측정부는 소재(200)에 대한 측정 값에 존재하는 잡음의 크기에 기초하여 측정 모드를 결정할 수 있다. 즉, 상기 측정부(110)는 검출부(130)가 잡음에 따라 결함을 검출하기 어려울 수 있다는 점을 고려하여 측정 수단을 다양화시킬 수 있다.
검출부(130)는, 측정부(110)에서 측정된 자속 및 광 중 하나에 기초하여 소재(200)의 결함후보를 검출하고 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출할 수 있다. 여기서, 결함은 소재(200)의 표면의 흠, 볼록한 부분 또는 오목한 부분을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부(130)는 소재(200)의 자속 프로파일에서 검출된 결함후보와 소재(200)의 광 프로파일에서 검출된 결함후보의 교집합을 최종 결함으로 검출할 수 있다.
만약 측정부(110)가 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하여 소재(200)를 측정할 경우, 상기 검출부(130)는 측정부(110)가 제1 측정 모드로 측정할 때 측정부(110)에서 측정된 자속 또는 광에 기초하여 소재(200)의 결함을 검출하고, 측정부(110)가 제2 측정 모드로 측정할 때 측정부(110)에서 측정된 자속 및 광 중 하나에 기초하여 소재(200)의 결함후보를 검출하고 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는 잡음과 같은 검출 방해 요소에도 불구하고 소재(200)의 결함을 안정적으로 검출할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 측정부의 자속 측정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 소재(200)는 원통 형태를 가지고 복수의 결함(211, 212)을 포함할 수 있으며, 코일(111)을 통과할 수 있다.
코일(111)은 소정의 전류가 흘러 소재(200)의 이송경로에 자속을 형성시키도록 소재(200)의 이송경로를 권선하는 형태를 가질 수 있다.
상기 코일(111)에 의해 형성된 자속은 소재(200)를 흐르는 와전류를 생성할 수 있다. 이때, 상기 와전류는 2차적인 자속을 형성할 수 있다. 상기 2차적인 자속의 방향은 소재(200)의 표면 형태에 의존적일 수 있다. 따라서, 소재(200)의 표면에 결함(211, 212)이 존재할 경우, 결함(211, 212)을 흐르는 와전류는 통상적인 방향과 다른 방향으로 2차적인 자속을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는 통상적인 방향이나 다른 방향에 대해 형성되는 상기 2차적인 자속을 측정하여 소재(200)의 결함(211, 212)을 검출할 수 있다.
도 3은 도 2의 측정에 따른 결과 그래프이다.
도 3을 참조하면, 가로축은 측정 시간을 나타내고, 세로축은 측정 값을 나타낸다. 측정 곡선은 피크(311, 312), 큰 잡음(321) 및 작은 잡음(322)을 포함할 수 있다.
피크(311, 312)가 측정된 때 소재의 측정 지점에 결함이 존재할 수 있다.
또한, 큰 잡음(321)이 측정된 때 소재의 측정 지점은 도 2의 소재의 왼쪽 부분과 같이 거칠 수 있다. 또한, 작은 잡음(322)이 측정된 때 소재의 측정 지점은 도 2의 소재의 오른쪽 부분과 같이 매끄러울 수 있다.
상기 큰 잡음(321)은 경우에 따라 간헐적인 피크를 동반할 수도 있다. 따라서, 상기 큰 잡음(321)은 피크(311)의 검출 과정에서 방해 요소가 될 수 있다. 즉, 측정 곡선에 노이즈에 의한 피크와 결함에 의한 피크(311)가 모두 존재할 경우, 노이즈에 의한 피크와 결함에 의한 피크(311)간의 구분이 어려워질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 측정부의 광 측정을 나타낸 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 소재(200)의 이송방향으로 보는 단면도이다. 여기서, 소재(200)를 중심에 두고 광송신부(121, 123, 125, 127)가 대응되는 광수신부(122, 124, 126, 128)의 사이에서 광이 송수신될 수 있다.
광송신부(121)는 소재(200)의 일부 측면을 향하여 광을 조사할 수 있다. 여기서, 상기 광송신부(121)에서 조사되는 광은 일부가 소재(200)에 도달하지 않고 광수신부(122)로 향하도록 넓은 면을 가질 수 있다. 이에 따라, 광수신부(122)는 광송신부(121)에서 조사되는 광의 일부를 수신할 수 있다.
즉, 광송신부(121)에서 조사되는 광의 일부는 광수신부(122)가 수신하고 나머지는 소재(200)의 측면에 도달할 수 있다. 이에 따라, 광송신부(121)에서 조사되는 광량과 광수신부(122)가 수신하는 광량은 서로 다를 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는 이러한 광량의 차이에 기초하여 소재(200)의 치수를 측정할 수 있다. 소재(200)에 결함이 존재할 경우, 광송신부(121)에서와 광수신부(122)를 통해 측정되는 소재(200)의 치수는 달라질 수 있다. 따라서, 상기 소재 결함 검출 장치는 소재(200)에 존재하는 결함을 검출할 수 있다.
한편, 소재(200)에서 광송신부(121)와 광수신부(122)를 향하는 면에 존재하는 결함은 한쌍의 광송신부(121)와 광수신부(122)에 의해 검출되지 못할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는 도 4의 (b)와 같이 소재(200)의 측면을 둘러싸는 다수의 광송신부(121, 123, 125, 127)와 광수신부(122, 124, 126, 128)를 이용하여 측정 방향을 다양화시킬 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 광 측정을 통한 결함 검출을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 소재(200)에는 흠(213)이 존재할 수 있다.
만약, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치가 대각선 방향으로 광을 조사할 경우 소재(200)의 치수는 a로 측정될 수 있다. 이에 따라, 흠(213)은 검출되지 못할 수 있다.
만약, 상기 소재 결함 검출 장치가 좌우방향으로 광을 조사할 경우 소재(200)의 치수는 a+b로 측정될 수 있다. 이에 따라, 흠(213)은 검출될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 검출부의 결함 검출을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 위 그래프는 소재(200)에 대한 자속 측정 그래프를 나타내고, 아래 그래프는 소재(200)에 대한 광 측정 그래프를 나타낸다.
자속 측정 그래프에서 곡선의 왼쪽부분은 결함(212)에 의한 피크와 큰 잡음을 모두 포함할 수 있다. 따라서, 결함(212)에 의한 피크와 큰 잡음은 모두 결함후보로 판단될 수 있다.
여기서, 상기 결함후보 내의 위치 중에서의 광 측정 그래프의 피크는 최종적으로 결함으로 판단될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 결함 검출 장치는 잡음과 같은 검출 방해 요소에도 불구하고 소재의 결함(212)을 안정적으로 검출할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 결함 검출 방법을 설명한다. 상기 선재 결함 검출 방법은 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 소재 결함 검출 장치에서 수행될 수 있으므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 결함 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 결함 검출 방법은, 이송중인 선재(rod wire)에 대해 상기 선재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 단계(S10), 상기 S10 단계에 의해 받은 자속 및 광 중 하나에 기초하여 상기 선재의 결함후보를 검출하는 단계(S20) 및 상기 S10 단계에 의해 받은 자속 및 광 중 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 S10 단계는 와전류 탐상기(Eddy Current Tester, ECT) 및 선재 열간 사이즈 측정기(Bar Gauge Meter, BGM)를 이용하여 상기 선재에 자속 및 광을 주고받을 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.
110: 측정부
111: 코일
121, 123, 125, 127: 광송신부
122, 124, 126, 128: 광수신부
130: 검출부
200: 소재

Claims (11)

  1. 이송중인 소재에 대해 상기 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 자속 및 광 중 하나에 기초하여 상기 소재의 결함후보를 검출하고 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출하는 검출부; 를 포함하는 소재 결함 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,
    소정의 전류가 흘러 상기 소재의 이송경로에 자속을 형성시키도록 상기 소재의 이송경로를 권선하는 형태를 가지는 제1 코일; 및
    상기 제1 코일에 의해 형성된 자속에 기인하여 상기 소재에 발생되는 와전류에 기인한 자속을 감지하는 제2 코일; 을 포함하고,
    상기 검출부는 상기 제2 코일에서 감지한 자속에 기초하여 상기 결함후보 및/또는 결함을 검출하는 소재 결함 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,
    상기 소재의 일측에 배치되어 상기 소재에 광을 조사하는 광송신부; 및
    상기 소재의 타측에 배치되어 상기 광을 수신하는 광수신부; 를 포함하고,
    상기 검출부는 상기 광수신부가 수신하는 광에 기초하여 상기 결함후보 및/또는 결함을 검출하는 소재 결함 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소재는 원통 형태를 가지고,
    상기 광송신부의 개수는 복수이고,
    상기 광수신부의 개수는 복수이고,
    상기 광송신부 및 상기 광수신부는 상기 소재의 측면을 둘러싸도록 배치되는 소재 결함 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 광송신부에서 조사되는 광의 넓이와 상기 광수신부에서 수신되는 광의 넓이를 서로 비교하여 상기 소재의 치수를 분석하고, 상기 검출부에서 분석된 치수가 상기 소재의 치수보다 클 경우에 상기 소재에 결함후보 또는 결함이 존재한다고 판단하는 소재 결함 검출 장치.
  6. 이송중인 소재의 상태에 기초하여 측정 모드를 결정하고, 제1 측정 모드로 측정할 때 상기 소재에 대해 상기 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 또는 광을 주고받고, 제2 측정 모드로 측정할 때 상기 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 측정부; 및
    상기 측정부가 제1 측정 모드로 측정할 때 상기 측정부에서 측정된 자속 또는 광에 기초하여 상기 소재의 결함을 검출하고, 상기 측정부가 제2 측정 모드로 측정할 때 상기 측정부에서 측정된 자속 및 광 중 하나에 기초하여 상기 소재의 결함후보를 검출하고 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출하는 검출부; 를 포함하는 소재 결함 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 소재의 온도가 소정의 온도보다 높을 경우 상기 제1 측정 모드로 상기 소재를 측정하고, 상기 소재의 온도가 소정의 온도 이하일 경우 상기 제2 측정 모드로 상기 소재를 측정하는 소재 결함 검출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 소재의 표면 평탄도에 기초하여 측정 모드를 결정하는 소재 결함 검출 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 소재에 대한 측정 값에 존재하는 잡음의 크기에 기초하여 측정 모드를 결정하는 소재 결함 검출 장치.
  10. 이송중인 선재(rod wire)에 대해 상기 선재의 이송방향을 따라 연속적으로 자속 및 광을 주고받는 단계;
    상기 주고받는 단계에 의해 받은 자속 및 광 중 하나에 기초하여 상기 선재의 결함후보를 검출하는 단계; 및
    상기 주고받는 단계에 의해 받은 자속 및 광 중 나머지 하나에 기초하여 상기 결함후보 중에서 결함을 검출하는 단계; 를 포함하는 선재 결함 검출 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주고받는 단계는 와전류 탐상기(Eddy Current Tester, ECT) 및 선재 열간 사이즈 측정기(Bar Gauge Meter, BGM)를 이용하여 상기 선재에 자속 및 광을 주고받는 선재 결함 검출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220069739A (ko) * 2020-11-20 2022-05-27 ㈜케이알바트로스 탄소섬유 복합재 시험 및 분석용 와전류 센서 장치 및 그 방법

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