KR20210130639A - 압연기에서 작업 물품의 두께 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압연기(100)에서 처리되는 동안 작업 물품의 현재 두께를 결정하는 방법에 관한 것이고, 방법은, 인가된 펄스형 자기장에 의해 야기된 작업 물품에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영하는 데이터 신호를 취득하는 단계(S102), 취득된 신호에 기초하여 두께 파라미터값을 결정하는 단계(S104)로서, 두께 파라미터값은 데이터 신호의 샘플로부터 결정되고, 두께 파라미터값은 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 따라 달라지는 것인, 단계, 작업 물품의 기준 두께값과 두께 파라미터값 사이의 비율을 계산함으로써 순간 저항률값을 제공하는 단계(S106), 순간 저항률값에 기초하여 평균 저항률값을 결정하는 단계(S108), 및 작업 물품의 평균 저항률 및 두께 파라미터값에 기초하여 출력 신호를 제공하는 단계(S110)로서, 출력 신호는 작업 물품의 결정된 현재 두께를 나타내는 것인, 단계를 포함한다.

Description

압연기에서 작업 물품의 두께 측정 방법{A METHOD FOR THICKNESS MEASUREMENTS OF A WORK ITEM IN A ROLLING MILL}
본 발명은 압연기에서 처리되는 동안 작업 물품의 두께를 결정하는 방법, 제어 유닛, 및 압연기에 관한 것이다.
금속 압연은 일반적으로 2개의 회전하는 작업 롤 사이에서 금속 작업편을 압연함으로써 두께가 감소되고 균일한 금속 작업편을 생산하는 것에 관한 것이다.
높은 제품 품질을 보장하기 위해, 작업편의 두께는 정확하게 모니터링되고 제어된다. 매우 얇은 금속 판의 경우에도 금속 판과 같은 작업편의 빠른 두께 변화를 모니터링하는 것이 특히 중요하다. 압연기의 작동은 측정된 두께에 기초하여 제어될 수 있다. 특히, 최종 제품의 품질을 보장하기 위해, 마지막 스탠드에서의, 즉 압연기의 프로세스 라인의 단부에서의 압연기는 마지막 스탠드의 상류에서 측정된 두께에 기초하여 제어될 수 있다.
종래에 사용되는 펄스형 와전류 측정 기술은 금속 판에 인가된 급격하게 변화하는 자기장에 의해 금속 판에 유도된 와전류를 측정하는 것을 기초로 한다. 추출된 금속 판의 저항률(resistivity)과 두께는 측정된 와전류를 기초로 한다.
그러나, 충분히 얇은 판의 경우, 종래의 방법은 충분히 정확하지 않으며, 하부 금속 판 두께 한계 아래로 적용성을 제한하는 노이즈 측정을 받는 경우가 많다.
따라서, 특히 비교적 얇은 금속 판에 대해, 압연기에서의 두께 측정의 정확도를 개선시키는 것이 바람직하다.
종래 기술의 전술한 단점 및 다른 결점을 고려하여, 본 발명의 목적은 압연기에서 처리되는 동안 작업 물품의 두께를 개선된 정확도로 결정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 압연기에서 처리되는 동안 작업 물품의 현재 두께를 결정하는 방법이 제공되며, 이 방법은 인가된 펄스형 자기장에 의해 야기되는 작업 물품에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영하는 데이터 신호를 취득하는 단계를 포함한다.
또한, 방법은 취득된 신호에 기초하여 두께 파라미터값을 결정하는 단계를 포함한다. 두께 파라미터값은 데이터 신호의 샘플로부터 결정된다. 또한, 두께 파라미터값은 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 따라 달라진다.
또한, 이 방법은 작업 물품의 기준 두께값과 두께 파라미터값 사이의 비율을 계산함으로써 순간 저항률값을 제공하는 단계를 포함한다.
게다가, 평균 저항률값을 결정하는 것은 순간 저항률값에 기초하고, 출력 신호를 제공하는 것은 판의 평균 저항률값과 두께 파라미터값에 기초하며, 출력 신호는 작업 물품의 현재 두께를 나타낸다.
본 발명은 작업 물품의 두께를 결정하기 위해 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율을 반영하는 두께 파라미터값을 처리하기 위한 실현에 적어도 부분적으로 기초한다. 따라서, 두께 파라미터값 및 예를 들어, 온도 의존적인 불확실한 저항률값으로부터 직접 두께를 유도하는 대신에, 두께 파라미터값을 기준 두께값과 함께 사용하여, 기준 두께값이 어떻게 획득되는 지에 따라 작업 물품, 예를 들어 금속 판의 두께 변화에 따라 달라질 수 있는 순간 저항률값을 획득한다. 순간 저항률값에 기초하여, 판의 진정한 평균 저항률값을 결정할 수 있음으로써, 두께 파라미터값 의존성에 포함된 불확실한 저항률값을 사용할 필요성을 제거할 수 있다.
제안된 방법을 사용하면, 적어도 얇은 작업 물품에 대한 두께 측정이 개선된 정확도로 획득된다. 또한, 이로 인해 압연기에서 압연된 작업 물품의 개선된 두께 제어가 가능하고, 따라서 더 높은 생산 속도 및 최종 처리된 작업 물품의 보다 양호한 품질이 가능하다.
두께 파라미터값이 작업 물품의 두께와 저항률 사이의 비율에 따라 달라진다는 것은 두께 파라미터값이 해당 비율을 반영한다는 것을 의미한다. 두께 파라미터값은 다른 미소한 의존성이 있을 수 있지만 거의 전적으로 상기 비율에 따라 달라진다. 비율은 두께를 저항률로 나눈 값이다.
바람직하게는, 두께 파라미터값은 시간 지연 후 데이터 신호의 샘플로부터 결정될 수 있다. 시간 지연은, 펄스형 자기장에 의해 야기된 임의의 초기 높은 신호 과도 현상이 샘플링된 데이터 신호에서 방지되도록 충분히 길다. 시간 지연은, 작업 물품에서 와전류 감쇠의 시간 의존성이 주로 두께와 저항률 사이의 비율에 따라 달라지지만 또한 흔히 수신기 코일로서 제공되는 감쇠를 결정하기 위해 와전류에 의해 생성된 자기장을 검출하는 측정 디바이스 사이의 거리에 따라 달라지도록 충분히 길다. 따라서, 두께 파라미터값은 와전류 감쇠의 시간 의존성에 기초하여 계산될 수 있다.
보다 정확하게는, 두께 파라미터값은 바람직하게는 미리 결정된 지연 후에 작업 물품의 와전류에 의해 생성된 자속의 시간 도함수 및 작업 물품과 측정 디바이스 사이의 거리로부터 결정된다. 예를 들어, 거리가 일정하면, 두께 파라미터값이 와전류 감쇠의 시간 의존성을 검출함으로써 결정될 수 있고, 이어서 와전류 감쇠의 시간 의존성을 두께 파라미터값, 즉 작업 물품 두께와 저항률 사이의 비율에 관련시키는 모델을 사용할 수 있다. 이 모델은 이론적으로 확립될 수 있지만 또한 광범위한 이전 측정을 기초로 할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 와전류는 작업 물품으로부터 거리를 두고 배치된 수신기 코일에 의해 검출될 수 있다. 그러한 경우, 작업 물품의 와전류에 의해 생성된 자기장의 시간 도함수에 의해 수신기 코일에서 전압 신호가 유도된다. 전압 신호는 바람직하게는 증폭되고 통합되어 취득된 신호를 생성한다.
두께 파라미터값은 이론적 모델에 기초하여 결정될 수 있다.
그러나, 일 실시예에서, 두께 파라미터값은, 와전류 감쇠의 시간 의존성을 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 관련시키는 경험적으로 결정된 모델에 기초하여 결정된다. 상이한 두께와 저항률의 다양한 작업 물품에 대한 와전류 감쇠 시간 의존성 대 두께 파라미터값의 다수의 측정 또는 관찰을 통해, 두께 파라미터를 와전류 감쇠 도함수에 관련시키는 경험적 모델을 형성할 수 있다. 경험적 모델은 유리하게는 정확한 모델을 구축하는 데 사용된다.
실시예에서, 와전류 감쇠의 시간 의존성은 작업 물품으로부터 거리를 두고 배치된 자기장 측정 디바이스에 의해 측정될 수 있으며, 거리는 와전류 감쇠의 초기 단계 동안 데이터 신호의 샘플로부터 결정되며, 두께 파라미터값은 결정된 거리에 기초하여 추가로 결정된다. 따라서, 측정 디바이스와 작업 물품 사이의 거리는 유리하게는 데이터 신호 자체로부터 결정될 수 있다. 공지된 바와 같이, 자기장 강도는 소스까지의 거리에 따라 감쇠된다. 이 지식은, 광학 또는 용량성 측정 디바이스와 같은 별도의 측정 수단을 사용하여 거리를 측정하는 대신에, 측정 디바이스로부터 작업 물품까지의 거리를 계산하는 데 사용될 수 있다.
실시예에서, 경험적으로 결정된 모델은 작업 물품과 자기장 측정 디바이스 사이의 상이한 거리에 대하여 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 와전류 감쇠의 시간 의존성을 관련시킬 수 있다. 따라서, 모델은 유리하게는 작업 물품과 자기장 측정 디바이스 사이의 거리를 고려함으로써, 특히 측정 디바이스와 작업 물품 사이의 거리가 급격하게 변하는 측정 상황에서 보다 정확한 모델을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 평균 저항률값은 순간 저항률값을 필터링함으로써 결정될 수 있다. 필터링은 저역 통과 시간 도메인 필터일 수 있다. 따라서, 측정된 두께 파라미터값으로부터 계산된 순간 저항률값은 저역 통과 시간 도메인 필터를 통과하고 시간 도메인 필터의 출력은 평균 저항률이다. 이 방식으로 획득된 순간 저항률은 주로 작업 물품의 두께 변화에 따라 달라지는데, 그 이유는 작업 물품의 저항률이 느리게 변한다고 추정될 수 있기 때문이다. 따라서, 시간 도메인 필터를 사용하여 순간 저항률을 필터링함으로써, 작업 물품의 실제 평균 저항률을 유리하게 획득할 수 있다.
디지털 필터일 수 있는 시간 도메인 필터의 길이, 및 그 특성은 당면한 특정 구현에 따라 선택된다.
본 발명의 개념은 기준 두께값이 어떻게 획득되는 지에 따라 적어도 3개의 상이한 주요 구현에 적용 가능하다. 따라서, 기준 두께값은 다양한 생각할 수 있는 방법으로 획득될 수 있다.
첫째, 기준 두께값이 작업 물품의 순간 두께를 반영하는 경우에, 즉 압연기에서 작업 물품이 처리됨에 따라 순간 두께가 측정될 수 있다. 이는 흔히 두께 측정 디바이스가 작업 물품의 두께를 어떤 허용 가능한 정확도로 측정할 수 있을만큼 충분히 두꺼운 작업 물품의 경우이다. 이 경우, 필터는 순간 두께 측정으로부터 측정 노이즈를 감소시키는 데 사용되며, 이후에 만족스러운 노이즈 감소를 제공하면서 필터는 가능한 한 짧아야 한다.
둘째, 기준 두께 파라미터값은 작업 물품의 추정된 또는 미리 결정된 평균 두께, 즉 공칭 두께로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 평균 두께값은 압연기에서 작업 물품을 처리하기 전에 공급되거나 측정될 수 있다.
이 경우, 공칭 두께값으로서 제공된 기준 두께값과 두께 파라미터값 사이의 비율, 순간 저항률값을 형성하는 비율은 작업 물품 두께의 역수에 따라 달라진다. 그러나, 시간 도메인 필터를 통해 순간 저항률값을 전달하면, 출력 신호는 작업 물품 두께의 고역 통과 필터링된 값이고, 즉 신호는 평균 두께 또는 공칭 두께에 대한 두께 변화를 반영한다. 실시예에서, 두께 변화의 고역 통과 필터링된 값은 피드-포워드 제어(feed-forward control)에 사용될 수 있으며, 이 경우 필터의 길이 및 그 시간 도메인 특성은 전체 제어 루프의 파라미터 및 속도에 따라 선택되어야 한다.
셋째, 기준 두께값이 본질적으로 느린 측정에 의해 제공되면, 측정 디바이스 자체가 느리거나 측정 방법이 느리다. 여기서 느리다는 것은 기준 두께값 측정의 시간 상수가 두께 파라미터값 측정의 시간 상수보다 느리다는 것을 의미한다. 시간 상수는, 예를 들어 실행중인 윈도우 필터의 경우에 필터의 윈도우 길이를 지칭한다. 또한, 측정 또는 필터의 완전 주파수 응답을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 기준 두께값을 획득하는 한 가지 방법은 압연기의 하류의 다음 작업 롤 후의 두께를 측정하고 작업 롤 전후에 측정된 작업 물품의 속도를 사용하여 작업 물품의 두께 감소를 추정하는 것이다. 이들 디바이스는 일반적으로 결과 생성이 본질적으로 느리거나 긴 필터 시간을 필요로 한다. 제3 경우에, 두께 측정 디바이스에 의해 측정된 두께값은 기준 두께값을 제공하도록 시간 도메인 필터를 사용하여 필터링될 수 있다. 이는 작업 물품의 결정된 두께 파라미터의 정확도 개선을 제공한다.
바람직하게는, 시간 도메인 필터에 의해 필터링된 기준 두께값의 결과적인 시간 상수는 두께 파라미터값을 필터링하는 데 사용되는 시간 도메인 필터의 시간 상수와 일치해야 한다. 달리 말하면, 두께 파라미터값은 필터링된 기준 두께값과의 비율을 형성하기 전에 필터링될 수 있다. 일치하는 시간 상수를 사용하면, 신호의 변화, 즉 기준 두께값과 두께 파라미터값이 동일하고 그들 사이의 비율은 변하지 않는다. 달리 말하면, 기준 두께값과 두께 파라미터값이 동일한 시간 상수 또는 주파수 응답을 갖는 필터로 필터링되는 경우, 순간 저항률값은 작업 물품의 평균 저항률과 동일하다. 이는 기준 두께값을 결정하는 데 사용되는 측정 디바이스가 느리고 작업 물품의 현재 두께를 나타내는 신호의 결정 속도를 추가로 높일 때 특히 유리하다. 따라서, 본 발명의 실시예는, 압연기에서 측정에 적용될 때, 작업 물품을 따라 두께 정보의 분해능을 증가시키는, 그러한 느린 디바이스의 측정 속도의 증가를 제공할 수 있다. 본 명세서의 실시예에 의해 제공되는 방법론은 더 높은 빈도로 작업 물품의 업데이트된 현재 두께를 획득하는 것을 제공하고, 즉 본질적으로 느린 두께 측정 디바이스를 사용하더라도 업데이트 사이의 시간이 개선될 수 있다.
실시예에서, 방법은 압연기에 피드-포워드 제어 신호로서 출력 신호를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 달리 말하면, 출력 신호는, 작업 물품이 작업 롤에 도달하기 전에, 압연기 하류의 작업 롤 세트의 작동을, 즉 피드-포워드 방식으로 제어하도록 유리하게 제공될 수 있다. 이는 유리하게는 최종 제품의 보다 높은 품질, 예를 들어 보다 양호한 두께 제어를 제공하는 것을 제공한다.
따라서, 실시예에서, 방법은 피드-포워드 제어 신호에 기초하여 압연기의 작업 롤 세트를 지지하는 압연기 스탠드의 작동을 제어함으로써 작업 물품의 두께를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에서, 출력 신호는 작업 물품의 평균 저항률과 두께 파라미터값의 곱셈에 의해 계산되는 결정된 두께에 기초할 수 있다.
실시예에서, 기준 두께값은 압연기의 두께 측정 디바이스에 의해 측정된 두께값이다. 예를 들어, 그러한 두께 측정 디바이스는 x-선 두께 측정 디바이스, 동위 원소 두께 측정 디바이스, 광학 기반 두께 측정 디바이스 등일 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예는 유리하게는 금속 판인 작업 물품에 적용된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 압연기에서 처리되는 동안 작업 물품의 현재 두께를 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛이 제공되며, 제어 유닛은 인가된 펄스형 자기장에 의해 야기되는 작업 물품에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영하는 데이터 신호를 취득하고, 취득한 신호에 기초하여 두께 파라미터값을 결정하고 - 두께 파라미터값은 데이터 신호의 샘플로부터 결정되고, 두께 파라미터값은 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 따라 달라짐 -, 작업 물품의 기준 두께값과 두께 파라미터값 사이의 비율을 계산함으로써, 순간 저항률값을 제공하며, 순간 저항률값에 기초하여 평균 저항률값을 결정하고, 판의 평균 저항률 및 두께 파라미터값에 기초한 출력 신호를 제공하도록 구성되며, 출력 신호는 작업 물품의 결정된 현재 두께를 나타낸다.
본 발명의 제2 양태의 추가 효과 및 특징은 본 발명의 제1 양태와 관련하여 전술한 것과 대체로 유사하다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 유닛, 작업 롤 사이의 작업 물품을 미리 결정된 작업 물품 두께로 처리하도록 구성된 작업 롤 세트, 및 작업 롤을 지지하는 압연기 스탠드를 포함하는 압연기가 제공되고, 압연기 스탠드는 피드-포워드 신호로서 출력 신호에 기초하여 제어 가능하여 작업 롤들 사이의 거리를 변경함으로써 압연기에서 처리되는 작업 물품의 두께를 변경한다.
본 발명의 제3 양태의 추가 효과 및 특징은 본 발명의 제1 양태 및 제2 양태와 관련하여 전술한 것과 대체로 유사하다.
본 발명의 추가 특징 및 이점은 첨부된 청구범위 및 다음의 설명을 검토하면 명백해질 것이다. 본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 여러 특징을 조합하여 아래에 설명되는 것과 다른 실시예를 생성할 수 있음을 인식한다.
이제, 본 발명의 이들 양태 및 다른 양태는 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압연기에서 처리되는 작업 물품을 개념적으로 예시하고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 개념을 예시하는 박스 다이어그램이며;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방법 단계의 흐름도이고;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법 단계의 흐름도이다.
본 상세한 설명에서, 본 발명의 다양한 실시예가 특정 구현을 참조하여 여기에 설명된다. 실시예를 설명함에 있어서, 명확성을 위해 특정 용어가 이용된다. 그러나, 본 발명은 그렇게 선택된 특정 용어로 제한되도록 의도되지 않는다. 특정 예시적인 실시예가 설명되지만, 이는 단지 예시 목적으로 행해진다는 것을 이해해야 한다. 본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 구성요소 및 구성이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
도 1은 작업 물품(104)을 처리하도록 된 작업 롤(102a 및 102b) 세트를 포함하는 압연기(100)를 개념적으로 예시한다. 작업 롤(102a-b)은 작업 물품(104), 예를 들어 금속 판이 작업 롤(102a-b) 사이에서 급송되는 동안 회전한다. 작업 롤(102a-b)은 본 기술 분야의 숙련자에 의해 이해되는 바와 같이 작업 물품의 두께를 감소시킨다.
작업 롤(102a-b)의 하류에서 출력되는 작업 물품(104)의 두께를 정확하게 제어하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 펄스형 자기장을 작업 물품(104)에 인가하는 것에 기초한 펄스형 와전류 기술 디바이스(106)가 흔히 이용된다. 펄스형 와전류 기술 디바이스(106)는 작업 물품 부분이 작업 롤(102a-b)에 도달하기 전에 작업 물품 부분의 두께를 추정하기 위해 작업 물품(104)에 유도된 와전류를 검출한다. 본 발명은 두께 추정을 개선하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 두께가 1 mm 미만인 금속 판과 같은 얇은 작업 물품의 경우, 펄스형 와전류 기술은 노이즈가 많고 만족스럽게 정확하지 않다.
여기에, 압연기에서 처리되는 동안 작업 물품(104)의 두께를 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛(108)이 개념적으로 도시되어 있다.
제어 유닛(108)은 인가된 펄스형 자기장에 의해 야기된 작업 물품에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영하는 데이터 신호(S)를 취득하도록 구성된다. 달리 말하면, 제어 유닛(108)은, 제어 유닛(108)이 펄스형 와전류 기술 디바이스(106)로부터 데이터 신호를 수신할 수 있도록, 펄스형 와전류 기술 디바이스(106)와 무선으로 또는 유선으로 통신 연결된다. 와전류 감쇠의 시간 의존성은 작업 물품(102)에서 와전류 감쇠의 도함수를 반영한다.
펄스형 와전류 기술 디바이스(106)는 작업 물품(104)의 와전류에 의해 생성된 자기장에 의해 전압 신호가 유도되는 수신기 코일(106a)을 포함한다. 펄스형 와전류 기술 디바이스(106)는 전압 신호를 증폭 및 통합하고 결과적인 신호(S)를 제어 유닛(108)에 제공하기 위한 전자 기기를 포함한다.
취득한 신호에 기초하여, 제어 유닛(108)은 두께 파라미터값(E)을 결정할 수 있다. 두께 파라미터값(E)은 취득한 신호의 샘플로부터 결정된다. 중요하게는, 두께 파라미터값은 작업 물품의 두께(t)와 작업 물품의 저항률(r) 사이의 비율에 따라 달라진다. 달리 말하면,
Figure pat00001
.
예를 들어, 1 mm 미만 두께의 얇은 작업 물품의 경우, 두께 파라미터값은 작업 물품의 시트 저항의 역수, 즉 1/시트 저항으로 고려될 수 있으며, 시트 전도도로 지칭될 수 있다.
두께 파라미터값은 작업 물품의 두께와 저항률 사이의 비율을 반영하지만, 작업 물품의 저항률에 대한 지식이 필요하기 때문에 두께 파라미터값으로부터 직접 두께를 추출하는 것은 간단하지 않고, 저항률은 온도에 따라 다르다.
대신에, 제어 유닛은 작업 물품의 기준 두께값(t r )과 두께 파라미터값(E) 사이의 비율을 계산함으로써 순간 저항률값(r i )을 제공하도록 구성된다. 달리 말하면, 순간 저항률값은
Figure pat00002
에 의해 제공된다. 따라서, 순간 저항률값(r i )은, 두께 파라미터값의 일부인 기준 두께(t r )와 두께(t) 사이의 비율(
Figure pat00003
)에 의해 반영된, 작업 물품(104)의 두께 변화에 따라 주로 달라진다. 저항률(r)은 매우 느리게 변한다고 추정할 수 있으므로 순간 저항률값(r i )의 변화에 영향을 미치지 않는다.
또한, 제어 유닛(108)은 순간 저항률값(r i )에 기초하여 평균 저항률값(r f )을 결정하도록 구성된다. 평균 저항률값(r f )은, 바람직하게는 저역 통과 필터인 시간 도메인 필터를 사용하여 순간 저항률값(r i )을 필터링함으로써 유리하게 결정된다. 이 방식으로, 작업 물품의 정확한 평균 저항률을 획득할 수 있다. 기준 두께값이 두께 파라미터값과 동일한 속도로 계산된 노이즈가 더 많은 두께 측정으로부터 나오면, 순간 저항률값은 거의 일정하며 기준 두께값의 노이즈에 따라서만 달라진다. 이 경우, 측정 노이즈를 감소시키기 위해 시간 도메인 필터가 유리하게 사용된다.
제어 유닛(108)은 작업 물품의 평균 저항률 및 두께 파라미터값에 기초하여 출력 신호를 제공하도록 구성된다. 출력 신호는 작업 물품의 현재 두께를 나타낸다. 현재 두께(T)는 바람직하게는 작업 물품의 평균 저항률(r f )과 두께 파라미터값(E)의 곱셈, 즉,
Figure pat00004
에 의해 계산된다.
기준 두께값이 미리 결정된 평균 두께값인 경우, 출력 신호는 작업 물품의 고역 통과 필터링된 두께이다. 예를 들어, 예컨대 10%의 갑작스러운 두께 변화에 응답하여, 두께 파라미터값(E)이 또한 약 10%만큼 증가한다. 시간 도메인 필터가 저역 통과 필터인 경우, 평균 저항률은 즉시 변경되지 않는다. 따라서, 평균 저항률과 두께 파라미터값(E)의 곱셈인 출력 신호는, 저역 통과 필터링으로 인해 평균 저항률이 아직 변경되지 않았기 때문에 처음에는 약 10%만큼 증가하게 된다. 소정 시간 이후, 평균 저항률이 약 10%만큼 감소하게 되고, 갑작스러운 두께 변화 이전과 마찬가지로 출력 신호는 다시 기준 두께값과 동일하다. 달리 말하면, 본 명세서의 실시예는 유리하게는 작업 물품의 두께 변화를 모니터링하는 데 사용된다.
고역 통과 필터링된 두께의 차단 주파수는 시간 도메인 필터의 특성에 따라 달라진다. 예를 들어, 윈도우가 10s인 단순한 이동 평균의 경우, 차단 주파수는 약 0.024 Hz이다.
시간 도메인 필터는 약 10s의 윈도우 길이를 가진 러닝 또는 이동 평균 윈도우와 같은 러닝 윈도우 평균일 수 있다. 러닝 윈도우 평균화는 본 기술 분야에 널리 알려져 있으며, 다양한 형태, 예를 들어 단순 이동 평균, 누적 이동 평균, 중앙 이동 평균, 가중 이동 평균, 가우시안 윈도우 등으로 수행될 수 있다. 다른 예시적인 필터는 1차 지수 필터 또는 이항 필터일 수 있다.
작업 물품(104)이 압연기에서 처리되는 동안 작업 물품의 현재 두께를 결정하기 위한 상기 프로세스가 수행된다는 것을 이해해야 한다. 현재 두께의 정확한 결정은, 압연기의 처리 속도, 즉 작업 물품(104)의 급송 속도가 증가되더라도 작업 물품의 두께의 개선된 제어를 제공한다. 따라서, 제어 유닛은 작업 물품(104)이 압연기를 통해 급송되는 동안 현재 두께를 온라인으로 결정하도록 작동한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 개념을 예시하는 박스 다이어그램이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방법 단계의 흐름도이고, 도 2와 관련하여 설명될 것이다.
먼저, 단계 S102에서, 인가된 펄스형 자기장에 의해 야기된 작업 물품에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영하는 데이터 신호를 취득한다. 취득한 데이터 신호(S)는 데이터 지점 세트를 포함하며, 그 중 초기 데이터 지점(S0)은 적절한 데이터 획득 전자 기기를 포함하는 데이터 샘플링 모듈(202)로부터, 수신기 코일(106a)(도 1 참조)로부터 작업 물품(104)까지의 거리(d)를 계산할 수 있는 모듈(204)로 제공된다. 또한, 데이터 지점(S')의 적어도 서브세트가 두께 계산 모듈(206)에 제공된다. 전체 취득한 데이터 신호(S)는 두께 계산 모듈(206)에 제공될 수 있지만, 선택된 데이터 지점만이 충분하다. 데이터 지점(S')은 작업 물품(104)에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영해야 한다.
단계 S104에서, 취득된 신호에 기초하여 두께 파라미터값(E)을 결정한다. 두께 파라미터값은 데이터 신호의 샘플로부터 결정된다. 또한, 두께 파라미터값은 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 따라 달라진다.
두께 파라미터값은 와전류 감쇠의 시간 도함수와 같은 결정된 와전류 시간 감쇠를 처리하고 두께 파라미터값을 계산하는 모델(208)로부터 결정될 수 있다. 모델(208)은 와전류 감쇠의 시간 의존성을 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 관련시키는 경험적으로 결정된 모델(208)일 수 있다. 달리 말하면, 현재 결정된 와전류 시간 의존성에 기초하여, 모델(208)은 이것을 이전 측정값에 관련시키고 현재 결정된 와전류 시간 의존성에 가장 일치하는 두께 파라미터값을 찾을 수 있다.
또한, 두께 파라미터값은 결정된 거리(d)에 기초하여 추가로 결정될 수 있다. 따라서, 거리(d)는 모델(208)에서 파라미터로서 입력될 수 있다. 수신기 코일(106a)과 작업 물품 사이의 거리는 검출된 자속의 강도에 영향을 미친다. 따라서, 거리는 두께 파라미터값(E)의 결정에 포함될 수 있는 파라미터이다. 달리 말하면, 경험적으로 결정된 모델(208)은 작업 물품과 자기장 측정 디바이스(106a) 사이의 상이한 거리에 대하여 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 와전류 감쇠의 시간 의존성을 관련시킬 수 있다.
또한, 단계 S106에서, 작업 물품(104)의 기준 두께값(t r )과 두께 파라미터값(E) 사이의 비율을 계산함으로써 순간 저항률값(r i )을 제공한다.
기준 두께값은 다양한 방법으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 기준 두께값(t r )은 압연기의 두께 측정 디바이스(212)에 의해 측정된 두께값일 수 있다.
두께 측정 디바이스에 의해 측정된 두께값은 기준 두께값을 제공하도록 시간 도메인 필터를 사용하여 필터링될 수 있다. 따라서, 두께 측정 디바이스(212)에 의해 수행된 두께 측정은 시간 도메인 필터를 사용하여 필터링되고, 필터링된 두께 측정은 기준 두께값(t r )이다. 기준 두께값을 제공하는 데 사용되는 시간 도메인 필터의 시간 상수는 바람직하게는 두께 파라미터값(E)을 필터링하는 데 사용되는 시간 도메인 필터의 시간 상수와 동일하다. 이는 두께 파라미터값과 필터링된 기준 두께값 사이에 일정한 비율을 제공하여, 순간 저항률이 작업 물품의 평균 저항률과 동일하다는 점을 초래하고, 두께 측정 디바이스가 본질적으로 느리더라도 출력 신호에서 보다 정확한 두께값을 초래한다. 그러나, 기준 두께값이 두께 파라미터값과 동일한 속도로 계산된 두께 측정으로부터 나오면, 필터링 없이 기준 두께값과 두께 파라미터값 사이의 몫으로부터 평균 저항률값을 직접 계산하는 것이 유리하다.
시간 상수는, 예를 들어 실행중인 윈도우 필터의 경우에 필터의 윈도우 길이를 지칭한다. 또한, 측정 또는 필터의 완전 주파수 응답을 지칭할 수 있다.
다른 실시예에서, 기준 두께값은 작업 물품의 미리 결정된 평균 두께값이다. 이 미리 결정된 평균 두께값은 압연기에서 처리하기 전에 이루어진 작업 물품의 수동 측정일 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 공칭 두께값으로 제공된 기준 두께값과 두께 파라미터값(E) 사이의 비율은 작업 물품 두께의 역수에 따라 달라진다. 그러나, 시간 도메인 필터를 통해 순간 저항률값인 비율을 전달하면, 출력 신호는 작업 물품 두께의 고역 통과 필터링된 값이고, 즉 신호는 평균 두께 또는 공칭 두께에 대한 두께 변화를 반영한다.
박스(212)는 또한 일부 알고리즘에 기초하여 기준 두께값을 계산하는 처리 모듈을 나타낼 수 있다.
단계 S108에서, 순간 저항률값에 기초하여 평균 저항률값(r f )을 결정한다. 평균 저항률값은 바람직하게는 시간 도메인 필터(210)에서 순간 저항률값을 필터링함으로써 결정된다.
단계 S110에서, 작업 물품의 평균 저항률 및 두께 파라미터값에 기초하여 출력 신호(C)를 제공하고, 출력 신호는 작업 물품의 결정된 현재 두께를 나타낸다. 결정된 두께는 산술 연산(A), 여기서는 작업 물품의 평균 저항률과 두께 파라미터값의 곱셈을 사용하여 계산된다.
도 1에 예시된 바와 같이, 출력 신호는 압연기에 피드-포워드 제어 신호로서 제공될 수 있다.
방법은, 도 3으로부터의 단계 S110을 또한 포함하는 도 4의 흐름도에 예시된 바와 같이, 피드-포워드 제어 신호(C)에 기초하여 압연기의 작업 롤 세트를 지지하는 압연기 스탠드의 작동을 제어함으로써 작업 물품(104)의 두께를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
제어 유닛은 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 프로그램 가능 디지털 신호 프로세서 또는 다른 프로그램 가능 디바이스를 포함할 수 있다. 제어 유닛은 또한 또는 대신에 주문형 집적 회로, 프로그램 가능 게이트 어레이 또는 프로그램 가능 어레이 로직, 프로그램 가능 로직 디바이스, 또는 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있다. 제어 유닛이 전술한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 프로그램 가능 디지털 신호 프로세서와 같은 프로그램 가능 디바이스를 포함하는 경우, 프로세서는 프로그램 가능 디바이스의 동작을 제어하는 컴퓨터 실행 가능 코드를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 디바이스, 제어 유닛 또는 다른 모듈 사이의 통신은 적절한 경우 무선 또는 유선일 수 있으며 특정 경우에 적절한 프로토콜을 구현할 수 있다.
본 발명이 특정 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 많은 상이한 변경, 수정 등이 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
게다가, 개시된 실시예에 대한 변형은 도면, 개시내용, 및 첨부된 청구범위의 검토로부터 청구된 발명을 실시하는 본 기술 분야의 숙련자에 의해 이해되고 실행될 수 있다. 청구범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 특정 수단이 서로 상이한 종속항에 언급되어 있다는 단순한 사실은 이들 수단의 조합이 이점을 얻기 위해 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 압연기(100)에서 처리되는 동안 작업 물품의 현재 두께를 결정하는 방법이며,
    인가된 펄스형 자기장에 의해 야기된 작업 물품에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영하는 데이터 신호를 취득하는 단계(S102),
    취득된 신호에 기초하여 두께 파라미터값을 결정하는 단계(S104)로서, 두께 파라미터값은 데이터 신호의 샘플로부터 결정되고, 두께 파라미터값은 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 따라 달라지는 것인, 단계,
    작업 물품의 기준 두께값과 두께 파라미터값 사이의 비율을 계산함으로써 순간 저항률값을 제공하는 단계(S106),
    순간 저항률값에 기초하여 평균 저항률값을 결정하는 단계(S108), 및
    작업 물품의 평균 저항률 및 두께 파라미터값에 기초하여 출력 신호를 제공하는 단계(S110)로서, 출력 신호는 작업 물품의 결정된 현재 두께를 나타내는 것인, 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 두께 파라미터값은, 와전류 감쇠의 시간 의존성을 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 관련시키는 경험적으로 결정된 모델에 기초하여 결정되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 와전류 감쇠의 시간 의존성은 작업 물품으로부터 거리를 두고 배치된 자기장 측정 디바이스에 의해 측정되고,
    거리는 와전류 감쇠의 초기 단계 동안 취득된 데이터 신호의 샘플로부터 결정되며, 두께 파라미터값은 결정된 거리에 기초하여 추가로 결정되는, 방법.
  4. 제2항 및 제3항에 있어서, 경험적으로 결정된 모델은 작업 물품과 자기장 측정 디바이스 사이의 상이한 거리에 대하여 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 와전류 감쇠의 시간 의존성을 관련시키는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 평균 저항률값은 순간 저항률값을 필터링함으로써 결정되는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 압연기에 피드-포워드 제어 신호로서 출력 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 출력 신호는 작업 물품의 평균 저항률과 두께 파라미터값의 곱셈에 의해 계산되는 현재 두께에 기초하는, 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    피드-포워드 제어 신호에 기초하여 압연기의 작업 롤 세트를 지지하는 압연기 스탠드의 작동을 제어함으로써 작업 물품의 두께를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기준 두께값은 압연기의 두께 측정 디바이스(106)에 의해 측정된 두께값인, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 두께 측정 디바이스에 의해 측정된 두께값은 기준 두께값을 제공하도록 시간 도메인 필터를 사용하여 필터링되는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 기준 두께값을 제공하는 데 사용되는 시간 도메인 필터의 주파수 응답은 두께 파라미터값을 필터링하는 데 사용되는 시간 도메인 필터의 주파수 응답에 일치되는, 방법.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 기준 두께값은 작업 물품의 미리 결정된 평균 두께값인, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 작업 물품은 금속 판인, 방법.
  14. 압연기에서 처리되는 동안 작업 물품의 현재 두께를 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛(108)이며, 상기 제어 유닛은:
    인가된 펄스형 자기장에 의해 야기된 작업 물품(104)에서의 와전류 감쇠의 시간 의존성을 반영하는 데이터 신호를 취득하고,
    취득된 신호에 기초하여 두께 파라미터값을 결정하며 - 두께 파라미터값은 데이터 신호의 샘플로부터 결정되고, 두께 파라미터값은 작업 물품의 두께와 작업 물품의 저항률 사이의 비율에 따라 달라짐 -,
    작업 물품의 기준 두께값과 두께 파라미터값 사이의 비율을 계산함으로써 순간 저항률값을 제공하고,
    순간 저항률값에 기초하여 평균 저항률값을 결정하며,
    판의 평균 저항률 및 두께 파라미터값에 기초한 출력 신호를 제공하도록 구성되고, 출력 신호는 작업 물품의 결정된 두께를 나타내는, 제어 유닛.
  15. 압연기(100)이며,
    제14항에 따른 제어 유닛,
    작업 롤 사이의 작업 물품을 미리 결정된 작업 물품 두께로 처리하도록 구성된 작업 롤(102a-b) 세트, 및 작업 롤을 지지하는 압연기 스탠드를 포함하고, 압연기 스탠드는 피드-포워드 신호로서 출력 신호에 기초하여 제어 가능하여 작업 롤들 사이의 거리를 변경함으로써 압연기에서 처리되는 작업 물품의 두께를 변경하는, 압연기.
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