KR20190074675A - 광택도 측정장치 - Google Patents

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KR20190074675A KR1020170176210A KR20170176210A KR20190074675A KR 20190074675 A KR20190074675 A KR 20190074675A KR 1020170176210 A KR1020170176210 A KR 1020170176210A KR 20170176210 A KR20170176210 A KR 20170176210A KR 20190074675 A KR20190074675 A KR 20190074675A
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김종권
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정관호
이재곤
김현태
양홍석
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Abstract

본 발명은 광택도 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광택도 측정장치는 측정 대상물에 밀착되게 제공되는 장치몸체;와, 상기 장치몸체에 구비되어 상기 대상물의 광택도를 측정하는 광택도측정유닛; 및 상기 장치몸체에 연결되어 상기 장치몸체를 이동시키는 이동유닛;을 포함하되, 상기 이동유닛은, 상기 대상물의 이송속도에 대응되게 상기 장치몸체를 이동시키게 제공될 수 있다.

Description

광택도 측정장치{APPARATUS FOR MEASUREMENT OF GLOSS}
본 발명은 광택도 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스강과 같은 소재는 표면 광택도가 매우 중요한 인자로 작용한다. 이러한 소재 또는 상기 소재를 포함하는 제품에 있어서 표면 광택도는 외관을 대표하는 주요 인자가 되기 때문에 표면 광택도를 높여 표면이 미려하고 광이 나게 해야 상품성이 올라간다.
이처럼 소재 또는 제품(이하, '소재'라 함)의 표면 광택도는 생산 공정 전반에 걸쳐 관리되어야 하는 요소이기 때문에 정량적으로 측정할 수 있어야 한다.
표면 광택도를 측정하는 방법 중 하나로는 소재 표면에 일정한 각도로 가시광을 입사시킨 후, 정반사되는 각도에서 반사되는 빛의 강도를 측정하는 방법이 있다.
이때, 소재 표면으로의 입사각과 반사각은 측정하려는 소재의 표면 형태, 특성 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
그런데 현재 시판되고 있는 광택도 측정 장치의 경우에는 광택도 측정의 대상이 되는 소재를 정지시킨 후에 장치를 소재에 접촉시켜야만 표면 광택도를 정확히 측정할 수 있는데 이러한 통상의 광택도 측정 장치는 이동 중인 소재의 표면 광택도는 측정할 수 없다는 한계가 있다.
특히, 스테인리스강과 같이 표면 광택도가 중요한 제품의 경우 대다수 압연에 의해 이송되며 생산되는데 시판되는 광택도 측정 장치를 이용해 표면 광택도를 측정하기 위해서는 반드시 소재를 정지시켜야 하므로 압연 공정의 연속성이 깨지고, 공정의 효율성이 저하된다는 문제가 있다.
KR 10-2017-0064070 A (2017.06.09)
본 발명은 소재의 이송 중에 표면 광택도를 측정할 수 있도록 하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 표면 광택도 측정 작업의 속도 및 정밀도를 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 광택도 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광택도 측정장치는 측정 대상물에 밀착되게 제공되는 장치몸체;와, 상기 장치몸체에 구비되어 상기 대상물의 광택도를 측정하는 광택도측정유닛; 및 상기 장치몸체에 연결되어 상기 장치몸체를 이동시키는 이동유닛;을 포함하되, 상기 이동유닛은, 상기 대상물의 이송속도에 대응되게 상기 장치몸체를 이동시키게 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 장치몸체는, 상기 대상물과 대면하는 측정홀;을 포함하고, 상기 광택도측정유닛은, 상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 광택도를 측정하게 제공되고, 상기 이동유닛은, 상기 측정홀이 상기 대상물과 대면한 상태로 상기 장치몸체를 이동시키게 제공될 수 있다.
또한, 상기 광택도측정유닛은, 상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 측정면에 제1 입사각으로 측정광을 조사하는 제1 광원부재; 및 상기 제1 입사각에 대응되는 제1 반사각을 형성하게 제공되어 상기 제1 광원부재에 의해 상기 측정면에서 출사된 산란광을 상기 측정홀을 통해 검출하는 제1 검출부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광택도측정유닛은, 상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 측정면에 제2 입사각으로 측정광을 조사하는 제2 광원부재; 및 상기 제2 입사각에 대응되는 제2 반사각을 형성하게 제공되어 상기 제2 광원부재에 의해 상기 측정면에서 출사된 산란광을 상기 측정홀을 통해 검출하는 제2 검출부재;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 광원부재 및 상기 제1 검출부재는, 상기 제1 입사각 및 상기 제1 반사각이 동일한 값을 가지도록 상기 장치몸체 내부에 구비되고, 상기 제2 광원부재 및 상기 제2 검출부재는, 상기 제2 입사각 및 상기 제2 반사각이 동일한 값을 가지도록 상기 장치몸체 내부에 구비될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 제1,2 광원부재 및 상기 제1,2 검출부재는, 상기 제1 입사각 및 상기 제1 반사각이 상기 제2 입사각 및 상기 제2 반사각보다 작은 값을 가지도록 상기 장치몸체 내부에 구비될 수 있다.
그리고 바람직하게, 상기 장치몸체는, 상기 대상물의 측정면의 상부에 배치되어 자중에 의해 상기 대상물의 측면에 밀착되게 제공될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 대상물의 측정면의 하부에 배치되어 상기 대상물의 측정면 하부에 밀착되게 제공되는 하부장치몸체;를 더 포함하고, 상기 이동유닛은, 상기 하부장치몸체에도 연결되어 상기 하부장치몸체를 상기 대상물의 이송속도에 대응되게 이동시키게 제공될 수 있다.
이때, 상기 하부장치몸체는, 자성을 가진 물질을 포함하는 재질일 수 있다.
또한, 상기 이동유닛은, 상기 장치몸체에 연결된 이동벨트; 및 상기 이동벨트가 감기고, 회전하게 구비되는 적어도 하나의 회전체;를 포함하고, 상기 회전체는, 상기 장치몸체가 상기 대상물 상에서 무한궤도로 이동하도록 상기 대상물 주변에 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 소재의 이송 중에 표면 광택도를 측정할 수 있고, 공정의 연속성을 확보할 수 있다.
또한, 표면 광택도 측정 작업의 속도 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 표면 광택도와 표면 거칠기의 관계를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 광택도 측정장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 광택도측정유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 광택도 측정장치를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
소재의 표면 광택도를 측정하기 위한 방법 중 하나로는 소재 표면에 일정한 각도로 가시광을 입사시키고, 정반사되는 각도에서 반사되는 빛의 강도를 측정하는 방법이 있다.
이러한 소재의 표면 광택도는 소재로 만들어진 제품의 표면 외관을 결정할 뿐만 아니라, 표면 광택도가 높을수록 표면이 미려하기 때문에 제품의 품질을 좌우하는 주요 인자라고 할 수 있다.
도 1에서 보이듯, 표면 광택도(Glass)는 표면 거칠기(Average Roughness)와 밀접한 관련성이 있고, 표면 거칠기 값이 커질수록 표면 광택도 값은 작아지는 관계에 있다. 이러한 표면 광택도는 페인트, 세라믹, 종이, 금속 등 측정하고자 하는 대상물의 종류에 따라 각각의 표준 규격이 존재한다.
소재를 적절한 표준 규격에 맞추는 것도 중요하지만 이 소재가 표준 규격에 맞는지를 확인하기 위해서는 무엇보다 표면 광택도를 정확하게 측정하는 것이 중요하고, 동시에 얼마나 신속하게 많은 양을 측정할 수 있느냐가 중요하다.
따라서, 본 발명에서는 소재 특히, 제조 공정에서 이송 중에 있는 소재의 표면 광택도를 정확하고 신속하게 측정할 수 있는 광택도 측정 장치를 제공한다.
다만, 이하에서 언급하는 '대상물'의 종류는 본 발명에 의해 반드시 한정되는 것이 아니며, 표면 광택도 값을 필요로 하는 어떠한 것도 지칭할 수 있다.
도 2에서 보이듯, 본 발명에 따른 광택도 측정 장치(100)는 측정 대상물(10)에 밀착되게 제공되는 장치몸체(110)와, 상기 장치몸체에 구비되어 상기 대상물(10)의 광택도를 측정하는 광택도측정유닛 및 상기 장치몸체(110)에 연결되어 상기 장치몸체(110)를 이동시키는 이동유닛(130)을 포함할 수 있다.
일예로 상기 대상물은 압연 공정에서의 소재가 될 수 있는데 이러한 경우 상기 대상물(10)은 이송부재(20)에 의해 이송되게 구비될 수 있고, 상기 이송부재(20)는 회전축에 감속기가 연결된 구동모터(30)에 연결되어 회전하며 상기 대상물(10)을 이송할 수 있다.
일정 이송속도로 이송되고 있는 대상물(10)의 표면 광택도를 측정하기 위해서 상기 대상물(10)의 이송속도에 맞게 장치몸체(110)를 이송시킬 수 있다.
장치몸체(110)는 내부에 광택도측정유닛을 구비하며, 상기 장치몸체(110)의 내부는 외부 광원을 차단할 수 있도록 구성된다. 이에 따라, 광택도측정유닛의 광택도 측정작업의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 장치몸체(110)는 일정 이송속도로 이송되고 있는 대상물(10)에 접촉한 상태에서 광택도를 측정해야 하므로 상기 대상물(10)에 접촉한 상태에서 상기 장치몸체(110)에 연결된 이동유닛(130)에 의해 상기 대상물의 이송속도에 대응되는 속도로 이송될 수 있다.
이와 같은 이동유닛(130)에 따르면 대상물의 이동을 장치몸체(110)의 이동과 동기화시킬 수 있어 대상물과 상기 장치몸체(110) 내부에 존재하는 광택도측정유닛과의 상대 속도를 없앨 수 있게 되고, 이에 따라 속도 차이에 의해 대상물에 발생할 수 있는 손상을 방지할 수 있게 된다.
이때, 장치몸체(110)의 광택도 측정작업을 더욱 용이하게 하기 위하여 도 2 상에서 장치몸체(110)의 무게중심은 하부 즉, 대상물 측에 존재할 수 있다. 이를 위해 장치몸체(110)에 일정 중량의 중심유지부재(미도시)를 장착할 수도 있다.
그러나, 장치몸체(110) 자체의 중량이 있으므로 상기 장치몸체(110)는 대상물 표면에 자중에 의해 안착할 수 있다.
다만, 장치몸체(110)의 자중만으로 무게중심이 확실히 잡히지 않거나 또는 장치몸체(110)의 이송 중에 진동이 발생하는 경우에는 일정 중량을 가지는 중심유지부재(미도시)의 개수를 조절하여 장치몸체(110)에 연결하면 장치몸체(110)의 무게중심을 대상물 방향으로 놓을 수 있고, 이송 중에 발생할 수 있는 진동에도 대처할 수 있다.
또한, 장치몸체(110)가 대상물에 접촉하는 면에는 완충부재(미도시)를 구비하여 장치몸체(110)와의 접촉에 의해 대상물의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 중심유지부재 및 완충부재의 재질, 중량 등은 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
이동유닛(130)은 장치몸체(110)에 연결된 이동벨트(131) 및 상기 이동벨트가 감기고, 회전하게 구비되는 적어도 하나의 회전체(132)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 회전체는 상기 장치몸체(110)가 대상물 상에서 무한궤도로 이동하도록 상기 대상물 주변에 구비될 수 있다.
따라서, 대상물 표면에 접촉하여 광택도 측정을 마친 장치몸체(110)는 이동벨트(131)를 따라 상부로 들어 올려져 대상물과의 접촉이 해제되고, 일정 궤도를 따라 이동하다가 측정시점이 되면 다시 대상물에 접촉하도록 하부로 하강할 수 있고, 대상물과 접촉한 상태에서 상기 대상물의 이송방향과 동일한 방향으로, 상기 대상물의 이송속도와 동일한 속도로 이송될 수 있다.
따라서 이와 같은 장치몸체(110)의 이송경로를 고려하여 이동벨트의 이송경로를 구성하면 효율적이다.
경우에 따라서는 상기 회전체(132)에 동력원(134) 및 상기 동력원에 연결된 기어박스(133) 등을 연결하면 이동벨트(131)의 이동경로를 다양하게 변형할 수도 있다. 물론, 상기 동력원 및 기어박스(133) 등은 장치몸체(110)의 설정된 이송경로에 의해 적절한 회전체에 연결될 수 있다.
또한, 장치몸체(110)의 상부에 연결부재(C)를 장착하고, 상기 연결부재(C)를 이동벨트(131)에 연결하면 장치몸체를 탈, 부착식으로 하여 교체를 용이하게 할 수도 있다.
이러한 경우에는 측정의 대상물이 자주 변경될 때 용이하게 사용될 수 있는데 복수개의 장치몸체를 마련하고, 상기 장치몸체 내부에 서로 다른 사양을 가지는 광택도 측정유닛을 구비하고, 연결부재(C)의 탈, 부착을 통해 용도에 맞는 장치몸체를 이동벨트에 장착하여 광택도를 측정할 수도 있다.
광택도 측정을 위해서는 도 3에서 보이듯 상기 장치몸체는 대상물(도 2의 10)의 표면과 대면 또는 접촉하는 측정홀(111)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 장치몸체 내부에 구비된 광택도측정유닛은 상기 측정홀(111)을 통해 대상물(도 2의 10)의 광택도를 측정할 수 있다. 이를 위해 상기 이송유닛(도 2의 130)은 상기 측정홀(111)이 대상물(도 2의 10)과 대면한 상태로 이동될 수 있도록 상기 장치몸체(110)를 이동시킬 수 있다.
이때, 장치몸체(110)의 재질은 외부 광원을 차단하기에 용이한 재질로 적용될 수 있다.
광택도측정유닛은 상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 측정면에 제1 입사각(θ1)으로 측정광을 조사하는 제1 광원부재(121) 및 상기 제1 입사각에 대응되는 제1 반사각(θ2)을 형성하게 제공되어 상기 제1 광원부재(121)에 의해 상기 측정면에서 출사된 산란광을 상기 측정홀을 통해 검출하는 제1 검출부재(122)를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는 동시에 다중 측정을 위하여 상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 측정면에 제2 입사각(θ3)으로 측정광을 조사하는 제2 광원부재(123) 및 상기 제2 입사각에 대응되는 제2 반사각(θ2)을 형성하게 제공되어 상기 제2 광원부재에 의해 상기 측정면에서 출사된 산란광을 상기 측정홀을 통해 검출하는 제2 검출부재(124)를 더 포함할 수 있다.
제1 입사각 및 제2 입사각은 대상물의 측정면에 수직한 면(L)과 제1,2 광원부재(121,123) 각각이 형성하는 각도로 정의된다. 이때, 제1,2 반사각은 제1,2 입사각과 동일한 값을 가지나, 대상물의 측정면에 수직한 면(L)에 대하여 제1,2 입사각과 반대 방향으로 각도를 형성할 수 있다.
바람직하게 상기 제1 입사각은 20°일 수 있다. 이는 70GU를 넘는 고광택 대상물의 광택도 측정을 위해 세팅될 수 있는 값이다.
또한, 상기 제2 입사각은 60°일 수 있다. 이는 고광택 대상물 보다는 낮은 중간 정도의 광택도를 가지는 대상물을 측정할 때 적용될 수 있다.
한편, 10GU 이하의 거친 표면을 측정할 경우에는 85°의 입사각을 적용할 수 있다.
여기서, 상기 광택도측정유닛에는 무선송수신부(미도시)가 장착되어 작업자가 확인할 수 있는 제어부(미도시)에 광택도 측정 정보를 실시간으로 전달하도록 할 수도 있다.
한편 도 4에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 대상물(10)의 측정면의 하부에 배치되어 상기 대상물의 측정면 하부에 밀착되게 제공되는 하부장치몸체(140)를 더 포함하고, 상기 이동유닛은, 상기 하부장치몸체(140)에도 연결되어 상기 하부장치몸체(140)를 상기 대상물의 이송속도에 대응되게 이동시킬 수 있다.
이는 상기 대상물이 자성을 가지는 물질일 때 더욱 용이할 수 있다. 대상물이 자성을 가지는 물질일 때, 장치몸체(110) 및 하부장치몸체(140)도 자성을 가지는 물질로 구비할 수 있고, 그러면 자력에 의해 장치몸체(110) 및 하부장치몸체(140)가 대상물(10)에 접촉하는 것을 제어할 수 있다.
바람직하게는 상기 장치몸체(110) 및 하부장치몸체(140)의 연결부재(C)를 전자석으로 하면 전류제어를 통해 대상물(10)과의 접촉 여부를 더욱 용이하게 제어할 수도 있다.
이러한 경우 연결부재(C) 또한 제어부(미도시)에 연결되어 작업자에 의해 무선으로 제어될 수도 있다.
또한, 대상물(10)의 상부와 하부에 각각 존재하는 이동벨트(131)의 회전방향은 서로 같을 수도 있고, 다르게 구비될 수도 있는데 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며 당업자게 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
이와 같은 본 발명에 따르면 대상물(10)의 이송 중에 광택도를 실시간으로 측정하므로 대상물(10)의 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 대상물(10)의 어느 위치, 어느 공정에서 결함 또는 문제가 발생했는지 실시간으로 파악할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10 : 대상물 100 : 광택도 측정 장치
110 : 장치몸체 111 : 측정홀
120 : 광택도측정유닛 121 : 제1 광원부재
122 : 제1 검출부재 123 : 제2 광원부재
124 : 제2 검출부재 130 : 이동유닛
131 : 이동벨트 132 : 회전체
133 : 기어박스 134 : 동력원
140 : 하부장치몸체

Claims (10)

  1. 측정 대상물에 밀착되게 제공되는 장치몸체;
    상기 장치몸체에 구비되어 상기 대상물의 광택도를 측정하는 광택도측정유닛; 및
    상기 장치몸체에 연결되어 상기 장치몸체를 이동시키는 이동유닛;을 포함하되,
    상기 이동유닛은,
    상기 대상물의 이송속도에 대응되게 상기 장치몸체를 이동시키게 제공되는 광택도 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치몸체는,
    상기 대상물과 대면하는 측정홀;을 포함하고,
    상기 광택도측정유닛은,
    상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 광택도를 측정하게 제공되고,
    상기 이동유닛은,
    상기 측정홀이 상기 대상물과 대면한 상태로 상기 장치몸체를 이동시키게 제공되는 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광택도측정유닛은,
    상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 측정면에 제1 입사각으로 측정광을 조사하는 제1 광원부재; 및
    상기 제1 입사각에 대응되는 제1 반사각을 형성하게 제공되어 상기 제1 광원부재에 의해 상기 측정면에서 출사된 산란광을 상기 측정홀을 통해 검출하는 제1 검출부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광택도측정유닛은,
    상기 측정홀을 통해 상기 대상물의 측정면에 제2 입사각으로 측정광을 조사하는 제2 광원부재;
    및
    상기 제2 입사각에 대응되는 제2 반사각을 형성하게 제공되어 상기 제2 광원부재에 의해 상기 측정면에서 출사된 산란광을 상기 측정홀을 통해 검출하는 제2 검출부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 광원부재 및 상기 제1 검출부재는,
    상기 제1 입사각 및 상기 제1 반사각이 동일한 값을 가지도록 상기 장치몸체 내부에 구비되고,
    상기 제2 광원부재 및 상기 제2 검출부재는,
    상기 제2 입사각 및 상기 제2 반사각이 동일한 값을 가지도록 상기 장치몸체 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1,2 광원부재 및 상기 제1,2 검출부재는,
    상기 제1 입사각 및 상기 제1 반사각이 상기 제2 입사각 및 상기 제2 반사각보다 작은 값을 가지도록 상기 장치몸체 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치몸체는,
    상기 대상물의 측정면의 상부에 배치되어 자중에 의해 상기 대상물의 측면에 밀착되게 제공되는 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 대상물의 측정면의 하부에 배치되어 상기 대상물의 측정면 하부에 밀착되게 제공되는 하부장치몸체;를 더 포함하고,
    상기 이동유닛은,
    상기 하부장치몸체에도 연결되어 상기 하부장치몸체를 상기 대상물의 이송속도에 대응되게 이동시키게 제공되는 광택도 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부장치몸체는,
    자성을 가진 물질을 포함하는 재질인 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동유닛은,
    상기 장치몸체에 연결된 이동벨트; 및
    상기 이동벨트가 감기고, 회전하게 구비되는 적어도 하나의 회전체;를 포함하고,
    상기 회전체는,
    상기 장치몸체가 상기 대상물 상에서 무한궤도로 이동하도록 상기 대상물 주변에 구비되는 것을 특징으로 하는 광택도 측정장치.
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