KR910008825B1 - 표면 결함 검출방법 - Google Patents

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Description

표면 결함 검출방법
제1도는 본 발명의 표면 검출장치의 한 실시예를 보여주는 계략적 설명도.
제2도는 본 발명의 설명을 위한 검출장치 내부의 개략적 회로도.
제3도는 본 발명에 의해 나타난 프린지 무늬의 일예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 헬륨네온 레이져 2 : 실린드리컬 렌즈
3 : 실린드리컬 코리미네렌트렌즈 4 : 인선선재
5 : 종이 6 : 레이져빔
PTh : 포토트렌지스터 OP1, OP2: 증폭기
STG : 수미트 트리거 게이트 R1-R8: 저항
C1-C2: 콘덴서 D1: 다이오드
본 발명은 연속적으로 압출 또는 인선되는 선재의 표면 결함을 찾아내는 장치에 관한 것으로서 특히 레이져의 광원을 이용하여 빠른 속도가 요구되는 선재의 인선시 표면 결함이 발생된 위치와 상태를 확인할수 있게 하려는 것이다.
구체적으로는 광섬유와 같이 빛이 투과되는 선재인선시 수직으로 선재에 레이져빔을 입사시키면 선재를 통과한 일류미네이트(illuminate)된 레이져빔은 선재의 반사 및 회절현상에 의해 강도가 서로 다른 간섭 무늬로 이루어진다.
즉 정상적인 표면상태의 프린지 무늬를 기준으로 하여 표면상태가 변화하면 프린지 무늬의 강도와 위치가 변화하여 기준 프린지 무늬와의 위치 차이가 검출기로 검출되고, 검출기를 통한 신호를 증폭시켜 프로트함으로써 표면상태의 결함 위치와 결함 크기를 알수 있게 하는 것이다.
지금까지 알려진 선재 인출시 그 인출되는 선재의 표면 결함을 검출하는 선행기술의 예를 들면 백색광원의 일정한 광량을 선재에 투과시켜 통과된 광량의 변화량으로 외경의 요철상태를 판단하는 방법을 추구하여 왔다.
이러한 수단에 의한 경우에는 투과시키는 광원의 세기를 정밀하게 조절해야 함은 물론, 검출된 빛의 세기를 판별하는 데 있어 매우 고도의 기술(고가의 측정장비)이 필요하게 되는 어려운 점이 내재되어 있었다.
본 발명은 레이져의 광원을 이용하여 빠른속도가 요구되는 선재의 인선공정 중 선재 표면의 결함 여부를 검출하여 제품의 품질을 최상의 상태로 유지하도록 최적의 작업 조건을 구하고 제품 손실을 최소로 하는 간단한 표면 결함 검출 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이 경우 보다 실질적으로 적용이 가능하게끔 뚜렷한 구조들을 유기적으로 결합함으로써 프리듬인선시 코팅 물질과 기타 전선 등에 피복을 입히는 물질, 즉 아크릴레이트, 실리콘, 테프론, 폴리에틸렌 등 피복된 선재의 표면의 결함을 검출가능하게 하여 그 표면 결함이 없는 선재가 되도록 한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 그 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 아래와 같다.
제1도는 본 발명에서 레이져의 광원을 이용한 표면 검출 장치의 한 실시예를 보여주는 개략적 설명도를 도시한 것으로서, 헬륨-네온 레이져(1)에서 발생된 빔은 실린드리컬 렌즈(2)로 확대되어 실린드리컬 코리미네이트렌즈(3)를 통하여 팽행한 레이져빔이 생성된다. 이 생성된 레이져빔은 인선선재(4)에 투사되어져 확산되면서 투과되어진다.
이때 실린드리컬 렌즈(2)는 빠른 속도로 인선되어지는 인선선재(4)의 구경 변화 및 흔들림을 충분하게 커버할 수 있도록 설계되어진다.
이에 인선선재(4)를 통한 레이져빔은 회절 및 반사현상에 의해 강도가 서로 다른 프린지 무늬를 생성하게 된다.
즉 정상적 표면 상태의 프린지 무늬를 기준으로 하여 표면 상태가 기포, 요철, 이상점 등의 결함이 나타날 때에는 인선선재(4)를 통과하여 확산되어진 프린지 무늬의 강도 또는 위치가 변화하게 됨으로 기준 프린지 무늬와의 위치 차이에 따른 변화량이 디텍터로 검출되어지는 것이다.
이러한 표면 결함에 의해 나타나는 프린지 무늬는 제3도를 통해서 볼 수가 있다. 즉 프린지 무늬의 나타남을 확인시키기 위해서 인선선재(4)의 후면에 종이(5)를 위치시킨 것으로, 이 상태에서 레이져빔(6)을 그 인선선재(4)에 투사시키면 제3a도 또는 제3b도와 같이 요철부분을 통과한 레이져빔(6)은 회절 및 반사 현상에 의해 종이(5)에는 프린지 무늬가 비추어지게 된다.
제3c도는 표면 결함에 의해 종이에 비추어진 프린지 무늬의 일예를 나타낸 것으로(c-A), (c-B), (c-C)는 샘플링된 인선선재(4)의 결함에 따라 검출된 프린지 무늬의 위치를 보여준 것이다.
따라서, 인선선재(4)를 통과한 레이져빔을 검출하여 결함 상태와 크기를 판별하는 제어부는 제2도에 나타낸 바와같으며, 검출기인 포토트랜지스터(PTh)가 인선선재의 결함에 따른 프린지 무늬를 검출하게 된다.
프린지 무늬의 광신호가 포토트랜지스터(PTh)에 의해 전류신호원으로 변환되고 저항(R1)에 의해 전압으로 바뀌어진 다음 증폭기(OP1)의 반전단자(-)에 입력되어진다.
저항(R2, R4, R5)는 증폭기(OP1)에 최적 조건을 제공하기 의해 쓰였으며, 증폭기(OP1)의 증폭 조정을 의해 저항(R3)과 가변저항(VR6)이 사용되었다.
따라서 저항(R3)에 입력되는 광량의 전기적인 변화량을 가변저항(VR6) 임의의 의해 설정된 증폭률로 증폭기(OP1)에 의해 증폭하여 슈미트 트리거 게이트(STG)에 입력시킨다.
슈미트 트리거 게이트(STG)의 히스테리시스폭은 일정한 값으로 정해져 있으며, 이로써 외부 요인에 의해 유발될 수 있는 오동작을 방지하고, 저항(R2)와 저항(R5)에 의해서 분할된 전압이 포토트랜지스터(PTh)에 가해지는 광량의 변화가 없을때는 증폭기(OP1)의 출력에 나타나므로 이 전압을 슈미트 트리거 게이트(STG) 입력 비교차의 상한 값 이상이 되도록 하며 정상상태 즉, 포토트랜지스터(PTh)의 출력이 변화하고 있지 않는 상황에서는 슈미트 트리거 게이트(STG)의 출력이 OV로 유지하지만 비정상 상태 즉, 선재를 통과한 레이져빔의 강도가 약해지거나 위치 이동이 되어 포토트랜지스터(PTh)에 가해지는 광량이 없어지거나 약해지는 상태가 발생되면 포토트랜지스터(PTh)는 전류를 적게 흘리게 되므로 저항(R1)의 전압 강하가 적게 일어나서 저항(R3)에 가해지는 전압이 상승하고 저항(R3)과 저변가항(VR6)에 의해 설정된 증폭율에 의거 증폭된 전압이 증폭기(OP1)의 출력에 나타나게 된다.
이 전압이 슈미트 트리거 게이트(STG)의 하한값 이상이 되면 슈미트 트리거 게이트(STG)의 +Vcc의 값을 가지게 되므로 다이오드(D1)는 도통되고 저항(R7)을 통해 콘덴서(C2)에 전류가 충전이 된다.
앞에서 설명한 비정상 상태가 계속되는 시간동안 콘덴서(C2)에 전류는 충전되며 선재를 투과한 레이져빔이 정상상태로 회복하면 콘덴서(C2)에 충전이 종료되며 저항(R6)에 의해 방전이 된다.
결국, 선재는 계속적으로 이동하고 있으며, 선재의 표면이 불량일 때 레이져빔의 통과가 비정상 상태가 되므로 선재표면 불량 상태의 길이에 의존하는 전압이 콘덴서(C2)양단에 나타나고 이 전압은 증폭기(OP2)에 의해 출력된다.
따라서, 이 출력을 레코더에 연속적으로 기록하면 선재의 표면 결함 여부를 시간적으로 레코더의 기록지에 나타난 내용과 대조시킬 수 있으므로 결국 인선 또는 가공이 완료된 선재의 표면 결함 위치와 결함 상태를 알수 있게 된다.
이와같은 본 발명에 의하면 선재 인선시 연속적인 작업을 할 때 표면 결함이 생기는 위치와 상태를 쉽게 확인할 수 있으므로 인선선재(4)의 피복상태의 불량을 최소화 할 수 있게 되며, 또한 본 발명 장치는 컴팩트하고 경제적으로 설계되어 어느 장소나 위치에 관계없이 설치하여 사용할 수 있는 이점이 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 일정방향으로 이동하는 단면이 원형인 선재의 표면 결함을 검출하는 방법에 있어서, 단면이 원형인 인선선재(4)가 인선되는 과정에서 그 인선선재(4)의 표면 결함을 검출하기 위하여 레이져빔의 반사 및 회절현상에 의해 나타나는 띠 모양의 프린지 무늬가 선재의 주변에 나타나는 원리를 이용하여 정상적인 표면 상태의 프린지 무늬를 기준으로 하고 표면 결함에 의해 발생하는 프린지 무늬의 강도와 위치변화를 어떤 방향에서도 기준 프린지 무늬와 비교하여 인선하는 선재의 결함위치와 크기를 연속적으로 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출방법.
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