KR20180115368A - 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법 - Google Patents

선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선재에 표면 흠이 발생된 위치를 자동으로 맵핑할 수 있는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법에 관한 것으로, 스킨 패스(skin pass) 신선 공정으로 선재의 표면 거칠음(조도;Roughness)을 제거하는 냉간 신선 공정부, 표면 거칠음이 제거된 선재의 표면 흠을 검출하는 검출부, 상기 선재의 길이를 측정하는 엔코더, 상기 엔코더에 의해 측정된 선재의 길이와 상기 검출부에 의해 검출된 선재의 표면 흠의 위치를 맵핑하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법{AUTO-MAPPING APPARATUS FOR SURFACE DEFECT OF STRIP COIL AND METHOD}
본 발명은 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 자동차용 고급 선재 전장 표면흠 보증에 대한 요구 증대에 따라, 선재 압연 공정에서 표면흠 검출을 위해 자기장을 이용하는 와전류 테스터(Eddy Current Tester;ECT) 및 카메라 영상기술을 이용하는 표면흠 검출기(Surface Defect Detector;SDD)를 활용하여 표면흠을 자동 검출하고 있다.
그러나, 선재 열간 압연 특성상 고속, 고온, 진동, 분진, 수증기 등 측정 환경이 열악하고 표면 거칠음(조도;Roughness), 스케일(Scale) 등 표면흠 검출에 있어 외란 요인이 많아 열간 선재에서는 전장 정밀 표면흠 자동 검출이 어려운 실정이다.
대부분 열간 선재 제품은 냉간 신선(Drawing) 공정을 통과하여 인발 강선(Drawing Wire) 또는 인발 봉재(Drawing Bar)로 생성된다. 신선공정에서 열간 선재는 산세(Pickling) 또는 기계적 디스케일링(Mechanical Descaling)을 통해 표면 스일이 제거되고 이후에 신선(Drawing)에 의해서 사이즈 정밀도가 높고 표면 조도가 매우 양호한 표면을 가진 인발 강선 또는 인발 봉재가 생산된다.
매우 양호한 사이즈 및 표면 상태의 인발 강선 제품은 계측기를 활용한 표면흠 검출이 매우 용이하여, 최종 표면흠 보증을 위해 회전형 또는 관통형 와전류 테스터(ECT)를 활용하여 합/불 판정을 실시한다.
그러나, 신선 공정에서 실시하고 있는 ECT 표면흠 검출은 와전류를 이용하여 표면흠을 검출하는 ECT 특성상 표면흠 종류에 대한 구분은 불가하며, 표면흠 존재 유무만 판단만이 가능하므로 단순하게 합/불 판정에만 활용되고 있을 뿐이고, 표면흠 검출기(SDD)는 이미지를 이용하여 학습을 통한 흠 분류는 가능하나 표면 스케일 등 이미지 검출이 어려운 환경에서 기능 저하가 있으며, 또한 크랙(Crack)과 같이 육안으로 확인이 어려운 미세 표면흠에 대해서는 구분에 한계가 있어, 어떤 흠이 어떤 위치에 있었는지에 대한 선재 전장 표면 흠 맵핑(Mapping)이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0046244호 일본 등록실용신안공보 3156764호 일본 등록특허공보 6021798호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선재에 표면 흠이 발생된 위치를 자동으로 맵핑할 수 있는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법이 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치는 스킨 패스(skin pass) 신선 공정으로 선재의 표면 거칠음(조도;Roughness)을 제거하는 냉간 신선 공정부, 표면 거칠음이 제거된 선재의 표면 흠을 검출하는 검출부, 상기 선재의 길이를 측정하는 엔코더, 상기 엔코더에 의해 측정된 선재의 길이와 상기 검출부에 의해 검출된 선재의 표면 흠의 위치를 맵핑하는 제어부를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 표면 흠 자동 맵핑 방법은 냉간 신선 공정부의 스킨 패스(skin pass) 신선 공정으로 선재의 표면 거칠음(조도;Roughness)을 제거하는 표면 거칠음 제거 단계, 와전류 테스터와 표면흠 검출기로 표면 거칠음이 제거된 선재의 표면 흠을 검출하는 검출 단계, 엔코더로 상기 선재의 길이를 측정하는 길이 측정 단계, 제어부로 상기 엔코더에 의해 측정된 선재의 길이와 상기 와전류 테스터 및 표면흠 검출기에 의해 검출된 선재의 표면 흠의 위치를 맵핑하는 맵핑 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선재 표면 흠 자동 맵핑으로 표면 흠의 위치별 검출 및 분류 자동으로 가능하여 표면 흠 개선 영역 도출 및 검증에 활용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 열간 압연 선재의 표면 흠 검출 신호와 냉간 신선 선재의 표면 흠 검출 신호를 나타내는 도면이다.
도 3은 열간 압연 선재와 냉간 신선 선재에 대한 와전류 테스터 및 표면 결함 검출기의 흠 검출 결과표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 방법의 개략적인 플로우 챠트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 장치의 맵핑 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법에 의해 선재의 표면 흠이 자동 맵핑된 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 장치(100)는 냉간 신선 공정부(110), 검출부(120), 엔코더(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
냉각 신선 공정부(110)는 언코일러(uncoiler)(111), 교정기(straightener)(112), 쇼트 블라스트(shot blast)기(113), 스킨 패스(skin pass) 신선부(114), 코일러(coiler)(115)를 포함할 수 있다.
언코일러(111)는 권선된 선재를 풀 수 있고, 교정기(112)는 언코일된 선재를 직선 형태로 교정할 수 있으며, 쇼트 블라스트기(113)는 선재 표면의 스케일 등의 불순물을 제거할 수 있다. 상기 선재는 열간 압연된 선재일 수 있다.
스킨 패스 신선부(114)는 쇼트 블라스팅된 선재를 사전에 설정된 압연율로 조질 압연하여, 선재의 표면 거칠음(조도;Roughness)을 제거할 수 있다.
바람직하게는 스킨 패스 신선부(114)는 3%~5%의 압연율로 선재를 조질 압연할 수 있다.
이에 따라, 스킨 패스 신선부(114)는 선재의 표면 거칠음만 제거하여, 선재의 표면 흠은 유지될 수 있다.
코일러(115)는 표면 흠 검출이 완료된 선재를 권선할 수 있다.
도 2는 열간 압연 선재의 표면 흠 검출 신호와 냉간 신선 선재의 표면 흠 검출 신호를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 좌측의 냉간 신선 공정을 거치지 않은 즉, 스킨 패스 신선 공정이 수행되지 않은 열간 압연 선재의 경우 표면 거칠음이 표면에 존재하여 표면 크랙 수준의 미세한 흠의 검출이 어려우나, 우측의 스킨 패스 신선 공정이 수행된 냉간 신선 선재는 표면 거칠음이 제거되어 선재의 표면 흠 검출이 보다 정확할 수 있다. 상술한 표면 흠 검출은 검출부(120)의 와전류 테스터(121)에 의해 수행될 수 있다.
검출부(120)는 자기장을 이용하여 선재의 표면 흠을 검출하는 와전류 테스터(Eddy Current Tester;ECT)(121)와 카메라 영상기술을 이용하여 선재의 표면 흠을 검출하는 표면흠 검출기(Surface Defect Detector;SDD)(122)를 포함할 수 있다.
와전류 테스터(121)는 관통형 또는 회전형 와전류 테스터일 수 있다.
와전류 테스터(121)는 선재의 표면 흠 여부를 검출할 수 있고, 표면흠 검출기(122)는 카메라를 활용하여 선재의 표면 흠 검출 및 검출된 표면 흠을 분류할 수 있다.
도 3은 열간 압연 선재와 냉간 신선 선재에 대한 와전류 테스터 및 표면 결함 검출기의 흠 검출 결과표이다.
도 3을 참조하면, 선재의 표면 흠의 종류는 크랙(Crack), 딱지(Scab), 취급/결속흠, 연속터짐흠, 구덩이(Pit)성 흠, 미세긁힘, 세로성흠 등 다양한 표면 흠이 있을 수 있으며, 관통형 와전류 테스터 또는 회전형 와전류 테스터는 선재에 표면 흠의 존재 여부를 검출할 수 있고, 도 2에 설명과 마찬가지로, 회전형 와전류 테스터는 냉간 신선 선재의 크랙성 표면 흠을 검출할 수 있다.
다만, 관통형 와전류 테스터 또는 회전형 와전류 테스터는 선재에 표면 흠의 존재 여부 만을 검출할 수 있어, 표면흠 검출기(122)는 카메라를 활용하여 선재의 표면 흠을 검출하므로, 육안으로 확인되는 표면 흠은 검출 및 분류가 가능할 수 있다. 다만, 크랙성 흠과 같은 미세흠은 검출의 정확도가 낮을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 엔코더(130)는 선재의 길이를 측정할 수 있고, 제어부(140)는 엔코더(130)에 의해 측정된 선재의 길이와, 검출부(120)의 와전류 테스터(121) 및 표면흠 검출기(122)에 의해 검출된 표면 흠을 맵핑할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 방법의 개략적인 플로우 챠트이다.
도 1과 함께 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 방법은 냉간 신선 공정부(110)의 스킨 패스(skin pass) 신선부(113)에 의해 선재의 표면 거칠음(조도;Roughness)을 제거하는 표면 거칠음 제거 단계(S10)와, 검출부(120)의 와전류 테스터(121)와 표면흠 검출기(122)로 표면 거칠음이 제거된 선재의 표면 흠을 검출하는 검출 단계(S20~S80)를 포함할 수 있다. 와전류 테스터(121)는 선재 표면이 크랙 흠을 검출에 용이하도록 회전형 와전류 테스터일 수 있다.
회전형 와전류 테스터(121)와 표면흠 검출기(122)로부터의 검출 결과는 제어부(140)에 전달되고, 제어부(140)는 회전형 와전류 테스터(121)와 표면흠 검출기(122)로부터의 각 검출 결과에 따라, 선재에 표면 흠여부와 표면 흠 종류를 분류할 수 있다.
즉, 제어부(140)는 선재의 동일 영역에서 회전형 와전류 테스터(121)와 표면흠 검출기(122)에 의해 표면 흠이 검출되면, 해당 선재의 표면에 크랙이 아닌 표면 흠이 발생된 것으로 판단하고(S20,S40,S50),
선재의 동일 영역에서 회전형 와전류 테스터(121)에 의해 표면 흠이 검출되고, 표면흠 검출기(122)에 의해 표면 흠이 검출되지 않으면, 해당 선재의 표면에 크랙(crack)이 발생된 것으로 판단(S60)하며,
선재의 동일 영역에서 회전형 와전류 테스터(121)에 의해 표면 흠이 검출되지 않고, 표면흠 검출기(122)에 의해 표면 흠이 검출되면, 해당 선재의 표면에 크랙이 아닌 표면 흠이 발생된 것으로 판단(S30, S70)할 수 있다.
더하여, 제어부(140)는 회전형 와전류 테스터(121)와 표면흠 검출기(122)에 의해 표면 흠이 검출되지 않으면 해당 선재는 정상으로 판단(S80)할 수 있다.
한편, 엔코더(130)는 선재의 길이를 검출하고, 제어부(140)는 엔코더에 의해 검출된 선재의 길이와 상기 와전류 테스터 및 표면흠 검출기에 의해 검출된 선재의 표면 흠의 위치를 맵핑할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 장치의 맵핑 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 1과 함께, 도 5를 참조하면, 엔코더(130)는 선재의 길이를 검출(S100, S400)하고, 제어부(140)는 엔코더(130)에 의해 검출된 선재의 길이와 와전류 테스터(121) 및 표면흠 검출기(122)에 의해 검출된 선재의 표면 흠의 위치를 맵핑(S200, S300)할 수 있다.
즉, 엔코더(130)가 선재의 길이 측정을 시작한 후(S100), 제어부(140)는 와전류 테스터(121)에 의해 크랙성 흠 여부를 검출한 검출 결과를 전달받아, 엔코더(130)에 의해 검출된 선재의 해당 위치 정보에 크랙성 흠의 여부를 매칭할 수 있다(S200).
다음으로, 제어부(140)는 표면흠 검출기(122)에 의해 크랙성 흠이 아닌 표면 흠에 관한 검출 결과를 전달받아, 엔코더(130)에 의해 검출된 선재의 해당 위치 정보에 크랙성 흠이 아닌 표면 흠의 여부를 매칭할 수 있고, 더하여 표면 흠의 종류를 매칭할 수 있다.
이후, 엔코더(130)는 선재의 길이 측정을 종료할 수 있다(S400).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 표면 흠 자동 맵핑 장치 및 방법에 의해 선재의 표면 흠이 자동 맵핑된 결과를 나타내는 도면이다.
도 1과 함께, 도 6을 참조하면, 회전형 와전류 테스터(121)에 의해 표면 흠이 검출된 위치에 표면흠 검출기(122)에 의해 표면 흠의 종류가 검출될 수 있음을 볼 수 있다.
표면흠 검출기(122)는 예를 들어 제1 내지 제4 카메라(C1,C2,C3,C4)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 카메라(C1,C2,C3,C4)는 선재의 중심점을 기준으로 각각 사분할된 선재의 표면을 할당받아, 할당받은 영역의 이미지를 획득할 수 있다.
즉, 선재의 표면 중 회전형 와전류 테스터(121)에 의해 기준 레벨 이상의 신호가 입력되어 표면흠이 있는 것으로 검출된 위치에서 표면흠 검출기(122)는 제1 내지 제4 카메라(C1,C2,C3,C4)로 각각 할당받은 영역의 이미지를 획득하여, 제어부(140)는 획득한 영상에 해당하는 표면 흠 이미지와 비교하여 표면 흠의 종류를 분류할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉간 신선 공정 중 스킨 패스(skin pass) 신선 공정으로 간단하게 선재의 거칠음을 제거하여 와전류 테스터 및 표면흠 검출기를 이용한 선재의 표면 흠 검출이 보다 정확해질 수 있고, 선재의 표면 흠의 위치별 검출 및 분류가 자동으로 가능할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치
110: 냉간 신선 공정부
111: 언코일러(uncoiler)
112: 교정기(straightener)(113), (114), 코일러
113: 쇼트 블라스트(shot blast)기
114: 스킨 패스(skin pass) 신선부
115: 코일러(coiler)
120: 검출부
121: 와전류 테스터(Eddy Current Tester;ECT)
122: 표면흠 검출기(Surface Defect Detector;SDD)
130: 엔코더(encoder)
140: 제어부

Claims (7)

  1. 스킨 패스(skin pass) 신선 공정으로 선재의 표면 거칠음(조도;Roughness)을 제거하는 냉간 신선 공정부;
    표면 거칠음이 제거된 선재의 표면 흠을 검출하는 검출부;
    상기 선재의 길이를 측정하는 엔코더; 및
    상기 엔코더에 의해 측정된 선재의 길이와 상기 검출부에 의해 검출된 선재의 표면 흠의 위치를 맵핑하는 제어부
    를 포함하는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는
    자기장을 이용하여 선재의 표면 흠을 검출하는 와전류 테스터(Eddy Current Tester;ECT); 및
    카메라 영상기술을 이용하는 선재의 표면 흠을 검출하는 표면흠 검출기(Surface Defect Detector;SDD)
    를 포함하는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    선재의 동일 영역에서 상기 와전류 테스터 및 상기 표면흠 검출기에 의해 표면 흠이 검출되면, 상기 선재의 표면에 표면 흠이 발생된 것으로 판단하고,
    선재의 동일 영역에서 상기 와전류 테스터에 의해 표면 흠이 검출되고, 상기 표면흠 검출기에 의해 표면 흠이 검출되지 않으면, 상기 선재의 표면에 크랙(crack)이 발생된 것으로 판단하며,
    선재의 동일 영역에서 상기 와전류 테스터에 의해 표면 흠이 검출되지 않고, 상기 표면흠 검출기에 의해 표면 흠이 검출되면, 상기 선재의 표면에 표면 흠이 발생된 것으로 판단하는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 엔코더로부터의 길이 정보에 따른 선재의 위치와 상기 와전류 테스터 및 상기 표면흠 검출기로부터의 검출 결과에 따른 표면 흠 종류를 매칭하는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 장치.
  5. 냉간 신선 공정부의 스킨 패스(skin pass) 신선 공정으로 선재의 표면 거칠음(조도;Roughness)을 제거하는 표면 거칠음 제거 단계;
    와전류 테스터와 표면흠 검출기로 표면 거칠음이 제거된 선재의 표면 흠을 검출하는 검출 단계;
    엔코더로 상기 선재의 길이를 측정하는 길이 측정 단계; 및
    제어부로 상기 엔코더에 의해 측정된 선재의 길이와 상기 와전류 테스터 및 표면흠 검출기에 의해 검출된 선재의 표면 흠의 위치를 맵핑하는 맵핑 단계
    를 포함하는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 맵핑 단계는 상기 제어부가 선재의 동일 영역에서 상기 와전류 테스터 및 상기 표면흠 검출기에 의해 표면 흠이 검출되면, 상기 선재의 표면에 표면 흠이 발생된 것으로 판단하고,
    선재의 동일 영역에서 상기 와전류 테스터에 의해 표면 흠이 검출되고, 상기 표면흠 검출기에 의해 표면 흠이 검출되지 않으면, 상기 선재의 표면에 크랙(crack)이 발생된 것으로 판단하며,
    선재의 동일 영역에서 상기 와전류 테스터에 의해 표면 흠이 검출되지 않고, 상기 표면흠 검출기에 의해 표면 흠이 검출되면, 상기 선재의 표면에 표면 흠이 발생된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 맵핑 단계는 상기 제어부가 상기 엔코더로부터의 길이 정보에 따른 선재의 위치와 상기 와전류 테스터 및 상기 표면흠 검출기로부터의 검출 결과에 따른 표면 흠 종류를 매칭하는 선재의 표면 흠 자동 맵핑 방법.
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