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KR101086333B1 - 스트립의 결함 검출방법 - Google Patents

스트립의 결함 검출방법 Download PDF

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KR101086333B1
KR101086333B1 KR1020090027083A KR20090027083A KR101086333B1 KR 101086333 B1 KR101086333 B1 KR 101086333B1 KR 1020090027083 A KR1020090027083 A KR 1020090027083A KR 20090027083 A KR20090027083 A KR 20090027083A KR 101086333 B1 KR101086333 B1 KR 101086333B1
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KR
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strip
defect
roller
defects
width
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최여주
한수호
이충기
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유진인스텍 주식회사
주식회사 포스코
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Abstract

스트립의 표면에 발생된 결함을 정확하고 용이하게 검출할 수 있는 스트립의 결함 검출방법이 소개된다. 이 스트립의 결함 검출방법은, 롤러에 의해 이송되는 스트립의 표면을 스캔하고, 스캔된 이미지로부터 스트립의 표면 결함 여부를 판단하고, 표면 결함이 존재하면 스캔된 이미지로부터 측정 데이타를 추출하고, 추출된 측정 데이타로부터 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 계산하고, 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 판단하여 스트립의 결함이 롤러 표면의 결함인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
스트립, 스캔 카메라

Description

스트립의 결함 검출방법{DETECTION METHOD OF SURFACE DEFECT ON STRIP}
본 발명은 롤러에 의한 스트립 표면의 결함을 신속하고 용이하게 검출할 수 있는 스트립의 결함 검출방법에 관한 것이다.
일반적으로 스트립에는 롤러에 부착된 이물질 또는 다른 기타 요인에 의해 표면 결함이 발생되는데, 이 스트립의 표면 결함은 제품 표면에 치명적인 결함요인으로 작용되고, 클레임의 요인이 되기도 한다.
따라서, 스트립의 표면 결함을 검출하기 위해, 종래에는 롤러에 의해 이동되는 스트립에 표면 결함을 육안으로 검사하여 표면 결함이 일정 간격으로 발생되는지를 확인하고, 표면 결함이 확인되면 스트립의 이동을 정지시킨 후, 표면 결함이 발생되는 간격을 측정하고, 표면 결함의 간격에 따라 이에 해당되는 발생 개소를 추적하여 해당 부분에 조치를 취하였다.
그러나 이 경우 조업자는 스트립 표면의 결함 여부를 육안 검사를 통해 파악하므로, 표면 결함을 빠른 시간 내에 발견하여 이에 맞는 적절한 대응은 하기 어려웠다. 또한, 결함 여부를 판단하는 검출기준이 조업자에 따라 일정하지 아니하므로, 표면 결함을 정확하게 검출하지 못하였다.
이를 해결하기 위한 방안으로, 스트립 표면에 빛을 주사하는 발광기와 스트립의 표면 결함에서 반사되는 빛을 감지하는 카메라를 통해, 스트립의 표면 결함을 감지하는 기술이 제안되기도 하였다.
이 종래 기술은 스트립 표면에 반복적인 표면 결함이 발생되면, 이를 롤러에 의한 스트립 표면의 결함으로 판단하는 것을 주요 기술 내용으로 하고 있다.
그러나 표면 결함이 반복적으로 나타난다고 하더라도, 반복적으로 나타난 표면 결함의 형태가 서로 상이하거나 표면 결함의 위치가 서로 상이하면, 이 표면 결함의 위치를 정확하게 파악하기 어렵다는 문제가 있었다. 즉, 표면 결함이 반복적으로 나타났다고 하더라도, 표면 결함의 형태와 위치에 따라 해당 표면 결함을 발생시킨 롤러는 달라질 수 있으며 스트립 표면상에 우연하게 반복 표시되는 표면 결함일 수도 있는 것이다.
따라서, 스트립에 발생한 표면 결함에 대한 존재 자체를 감지할 수 있음은 물론, 표면 결함이 특정 롤러에 의해 발생된 것임을 정확하게 검출할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 롤러의 표면 결함에 의해 스트립의 표면에 주기적으로 발생하는 표면 결함을 정확하고 용이하게 검출할 수 있는 스트립의 결함 검출방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 롤러에 의해 이송되는 스트립의 표면을 스캔하는 단계와, 스캔된 이미지로부터 스트립의 표면 결함 여부를 판단하는 단계와, 표면 결함이 존재하면 스캔된 이미지로부터 측정 데이타를 추출하는 단계와, 추출된 측정 데이타로부터 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 계산하는 단계와, 상기 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 판단하여 스트립의 결함이 롤러 표면의 결함인지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 스트립의 표면을 스캔하는 단계는, 스트립의 상면과 이면을 각각 스캔할 수 있다.
상기 측정 데이타를 추출하는 단계는, 스트립의 전체 너비(W)와, 상기 표면 결함을 중심으로 스트립의 좌측 너비(a1)와 우측 너비(a2)를 각각 추출하고, 최초로 발견된 스트립의 표면 결함과 후속적으로 발견된 스트립의 표면 결함 간의 거리(d)를 추출할 수 있다.
상기 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 계산하는 단계는, 하기의 식1에 의해 상기 표면 결함 간의 이격 거리(d)와 롤러의 원주 길이(2πr) 간의 오차값이 오 차범위(α) 안에 있는지 계산하고, 하기의 식2에 의해 산출된 표면 결함의 너비를 계산할 수 있다.
[식 1]
│d-2πr│≤α
(d=표면 결함 간의 이격 거리, r: 롤러의 반지름)
[식 2]
b1=W-(a1+a2)
(b1=표면 결함의 너비, W : 스트립의 전체 너비, a1 :스트립의 좌측 너비, a2 :스트립의 우측 너비)
상기 스트립의 결함이 롤러 표면의 결함인지 여부를 결정하는 단계는, 상기 표면 결함 간의 이격 거리(d)와 롤러의 원주 길이(2πr) 간의 오차값이 오차범위를 만족하고, 최초로 발견된 표면 결함의 너비(b1')와 후속적으로 발견된 표면 결함의 너비(b1")가 서로 동일하면, 검출된 스트립의 결함은 롤러에 의한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 스트립에 발생된 표면 결함의 형태와 너비 위치를 계산함으로써, 해당 표면 결함이 롤러에 의해 발생된 것인지를 정확하게 검출할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 강판의 제조시 롤러 표면에 묻은 이물질로 인하여 스트립에 표면 결함이 발생되는 것을 신속하고 용이하게 검출함으로써, 표면 결함의 원인을 인지하는데 필요한 검사 시간과 인력 낭비를 절감할 수 있다는 이점이 있다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 스트립의 결함 검출방법은, 스트립(200)의 표면 이미지를 통해 표면 결함(210)의 형태와 너비 위치를 계산함으로써 롤러(300)에 의한 스트립(200) 표면의 결함을 정확하게 검출할 수 있다는 점에 가장 큰 특징이 있다.
구체적으로 스트립의 결함 검출방법은 스트립의 표면을 스캔하는 단계와, 스트립의 표면 결함 여부를 판단하는 단계와, 스캔된 이미지로부터 측정 데이타를 추출하는 단계와, 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 계산하는 단계와, 스트립의 표면 결함이 롤러의 표면 결함인지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
스트립의 표면을 스캔하는 단계는, 스캔 카메라(100)를 이용하여 스트립(200)의 표면을 스캔한다. 예컨대, 플라스틱, 강판과 같은 압연물의 경우, 스트립(200)은 상하 두 개의 롤러(300) 사이를 빠져나와 이송되는데, 이 이송과정에 스트립(200)의 표면은 스캔 카메라(100)에 의해 실시간으로 스캔된다.
스트립(200)의 표면에 대한 스캔은, 스트립(200)의 상면뿐만 아니라 스트립(200)의 이면을 함께하는 것이 좋다. 상부 롤러(300a)에 의한 표면 결함(310)뿐만 아니라, 하부 롤러(300b)에 의해 발생되는 표면 결함(310)도 스캔할 수 있기 때문이다. 그리고 스캔 카메라(100)의 구동은 스트립(200)이 롤러(300)를 빠져나오기 이전 시점에서 시작되어 스트립(200)이 나오기 시작하면서부터 실시간으로 이루어지도록 한다.
본 실시예에서 적용되는 스캔 방법으로는, 라인스캔 또는 면스캔이 사용될 수 있으며, 특히, 스트립(200) 표면 전체에 대하여 표면 결함(210)을 실시간으로 검출하고자 하는 경우 라인스캔이 사용되는 것이 바람직하다. 이렇게 스캔된 이미지는 데이터 처리과정을 통해 제어부로 전송된다.
데이타 처리과정은 공지의 이미지 처리 과정을 통해 구현될 수 있다. 이 처리 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다.
스캔된 이미지는 영상처리보드(Grabber Board)를 통해 이미지 디지탈 신호로 변환된다. 영상처리보드(Grabber Board)는 현재 시판되거나, 일부 특정 용도를 위해 사용자에 의해 수정된 형태의 영상처리보드 타입 중 어떠한 제품도 사용되어질 수 있을 것이다. 영상처리보드는 변환된 이미지 디지탈 신호를 PCI 버스 등을 매개하여 제어부로 전송한다.
한편, 스트립의 표면 결함 여부를 판단하는 단계는, 스캔된 이미지로부터 스트립(200)에 표면 결함(210)이 있는지 판단한다. 그리고 스트립(200)에 표면 결함(210)이 인지되면, 스캔한 결과로부터 스트립(200)의 상면 또는 이면의 이미지로 부터 데이타 처리하여 원하는 측정 데이타를 추출한다.
측정 데이타를 추출하는 단계는, 스트립(200)의 전체 너비(W)와, 표면 결함(210)을 중심으로 스트립(200)의 좌측 너비(a1)와 우측 너비(a2)를 각각 추출한다. 그리고 최초로 발견된 스트립의 표면 결함(210)과 후속적으로 나타나는 스트립의 표면 결함(210') 간의 거리(d)를 추출한다.
이렇게 추출된 스트립(200)의 전체 너비(W), 좌측 너비(a1), 우측 너비(a2), 및 표면 결함(210),(210') 간의 이격 거리(d)는 스트립(200) 표면 결함(210)의 위치 및 형태를 계산하는데 사용된다.
스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 계산하는 단계는, 연속적으로 나타난 표면 결함(210),(210') 간의 이격 거리(d)를 해당 이격 거리(d)와 롤러(300)의 원주 길이(2πr)와 비교하고, 최초로 발견된 표면 결함(210)의 너비(b1')와 후속적으로 발견된 표면 결함(210')의 너비(b1")를 각각 계산한다
즉, 스트립(200) 상에서의 표면 결함(210),(210') 간의 이격 거리(d)는, 스트립(200) 상에 표면 결함(210)이 존재하는 경우 롤러(300)에 부착된 이물질이 원인이 되어 임프린팅(imprinting) 될 수 있다. 따라서 그 이격 거리(d)는 롤러(300)의 원주 길이인 2πr(롤러의 반경이 r일 경우)에 해당하며, 예외적인 경우도 있으므로 약간의 오차범위를 설정해 두는 것이 좋다. 표면 결함(210),(210') 간의 이격 거리(d)와 롤러의 원주 길이(2πr) 간의 오차값이 오차범위(α) 안에 있는지는 하기의 식1을 통해 계산할 수 있다.
[식 1]
│d-2πr│≤α
(d=표면 결함 간의 이격 거리, r: 롤러의 반지름)
또한, 스트립(200) 표면 결함(210)의 너비(b1)는 하기의 식2를 통해 계산할 수 있다.
[식 2]
b1=W-(a1+a2)
(b1=표면 결함의 너비, W : 스트립의 전체 너비, a1 :스트립의 좌측 너비, a2 :스트립의 우측 너비)
즉, 상기의 식2를 통해 최초로 발견된 표면 결함(210)의 너비(b1')와 후속적으로 발견된 표면 결함(210')의 너비(b1")를 각각 계산한다. 이때, 표면 결함(210)의 길이(b2)는 스캔된 이미지의 픽셀을 통해 구할 수 있고, 표면 결함(210),(210') 간의 가까운 이격 거리(d1)과 먼 이격 거리(d2) 사이의 차이 값을 이용하여 구할 수도 있을 것이다.
스트립(200)의 결함이 롤러 표면의 결함인지 여부를 결정하는 단계는, 표면 결함(210),(210') 간의 이격 거리(d)와 롤러(300)의 원주 길이(2πr) 간의 오차값이 오차범위를 만족하고, 최초로 발견된 표면 결함(210)의 너비(b1')와 후속적으로 발견된 표면 결함(210)의 너비(b1")가 서로 동일하면, 검출된 스트립(200)의 결함은 롤러(300)에 의해 발생된 것으로 판단한다. 이때, 최초로 발견된 표면 결함(210)의 길이(b2')와 후속적으로 발견된 표면 결함(210')의 길이(b2")를 통해서 도 이들 표면 결함(210),(210')이 서로 동일한 것인지를 판단할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 스트립에 발생된 표면 결함(210)의 형태와 위치를 계산함으로써, 해당 표면 결함(210)이 롤러(300)에 의해 발생된 경우 이를 정확하게 검출할 수 있다. 이는 스트립(200)에 최초 표면 결함(210)이 발견된 후, 이와 동일 또는 유사한 형상의 결함이 일정 간격으로 반복되는 경우이므로, 이는 롤러(300) 자체의 결함으로 판단할 수 있을 것이다.
상술한 스트립 결함 검출방법을 구현하기 위한 결함 검출장치에 관하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 스트립(200)은 동박, 알루미늄판, 플라스틱판, 제철제강분야에서 제조되는 각종 강판과 같은 압연물로 구현될 수 있으며, 상하 두 개의 상,하 롤러(300a),(300b) 사이를 빠져나와 이송된다. 이 이송과정에서 스트립(200)은 스캔 카메라(100)에 의해 실시간으로 촬영된다. 스캔 카메라(100)는 스트립(200)의 표면에 대향되게 설치되어 스트립(200) 표면 전체에 대한 실시간 스캔을 구현한다.
스캔 카메라(100)는 스트립(200)의 상부에 설치되는 상부 스캔 카메라(100a)와, 스트립(200)의 하부에 설치되는 하부 스캔 카메라(100b)를 포함하며, 이 상부 및 하부 스캔 카메라(100a),(100b)를 통해 스트립(200)의 상면 및 이면이 각각 스캔될 수 있다. 그리고 스캔 카메라(100)의 효과적인 스캔을 위해, 스트립(200) 표면에 빛을 조사하는 별도의 LED(미도시)가 더 설치될 수도 있다.
스캔 카메라(100)는 통상적인 라인스캔 카메라 또는 면스캔 카메라가 사용될 수 있는데, 이 중에서 라인스캔 카메라는 스트립(200) 표면 전체에 대하여 실시간으로 검출하는데 효과적이다. 스캔 카메라(100)를 통해 스캔된 이미지는 제어부에 전송된다.
제어부는 스캔된 이미지를 전송받아 스트립(200)의 표면 결함(210) 여부를 탐지하고, 스캔한 결과로부터 원하는 측정 데이타를 추출한 후, 롤러(300)의 원주 길이(2πr) 간의 오차값이 오차범위 안에 있는지를 확인하고, 최초로 발견된 스트립의 표면 결함(210)의 너비(b1)과 후속적으로 나타나는 스트립의 표면 결함(210')의 너비(b1')가 서로 동일한지를 확인함으로써, 검출된 스트립(200)의 결함이 롤러(300)에 의한 것으로 판단한다. 여기서, 제어부의 구체적인 기능은 스트립 결함 검출방법에서 기술한 내용과 중복되므로 생략하기로 한다.
이하, 롤러의 표면 결함에 의한 스트립의 표면 결함의 검출과정을 도 4를 통해 간략하게 정리하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 카메라를 구동하여 스트립(200)의 상면 또는 이면을 스캔하다(S1). 이후, 스캔 카메라(100)로부터 스캔된 이미지를 통해 결함여부가 존재하는지를 판단한다(S2). 스트립 표면에 결함이 존재하면, 스캔한 결과로부터 스트립(200) 표면 결함(210)의 위치 및 형태에 필요한 값(a1,a2,b1,b2,W)을 얻어낸다(S3). 이 필요한 결과값을 이용하여 표면 결함(210),(210')간의 이격거리(d)와 롤러(300)의 원주값을 비교하여 그 차가 오차범위안에 들어오는지(│d-2πr│≤α)를 판단하고, 연속적으로 표면 결함(210),(210')의 너비가 동일한 지(b1'=b1")를 판단한다(S4).
만일 표면 결함(210),(210') 간의 이격거리(d)가 오차범위를 만족하고 연속적으로 표면 결함(210),(210')의 너비(b1',b1")가 서로 동일하면, 검출된 표면 결함(210),(210')은 롤러(300)의 표면에 부착된 이물이 원인이 되어 나타나는 것으로 판정할 수 있으며, 오차범위를 초과하는 경우에는 롤러(300)에 의해 야기된 결함으로 판정할 수 없으므로 단순한 스트립(200)의 표면 결함(210)으로 판정한다.
결과값이 오차범위 안에 들어올 경우, 스트립(200)의 표면에 각 롤러(300)의 원주 길이 만큼 이격되어 주기적인 패턴이 나타나므로, 해당 결과값을 토대로 롤러(300) 상에 발생된 표면 결함(210),(210')을 추적할 수 있다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 스트립의 결함 검출방법에서 스캔 카메라의 설치 상태를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 스트립의 결함 검출방법에 따른 스트립의 표면 결함을 도시한 상태도.
도 3은 본 발명에 따른 스트립의 결함 검출방법에 따른 스트립의 표면 결함의 이격 거리를 도시한 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 스트립의 결함 검출방법을 통해 롤러의 표면 결함에 의한 스트립의 표면 결함의 검출과정을 도시한 블록도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※
100 :스캔 카메라 200 :스트립
300 :롤러 400 :제어부

Claims (5)

  1. 롤러에 의해 이송되는 스트립의 표면을 스캔하는 단계와, 스캔된 이미지로부터 스트립의 표면 결함 여부를 판단하는 단계와, 표면 결함이 존재하면 스캔된 이미지로부터 측정 데이타를 추출하는 단계와, 추출된 측정 데이타로부터 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 계산하는 단계와, 상기 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 판단하여 스트립의 결함이 롤러 표면의 결함인지 여부를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 측정 데이타를 추출하는 단계는, 스트립의 전체 너비(W)와, 상기 표면 결함을 중심으로 스트립의 좌측 너비(a1)와 우측 너비(a2)를 각각 추출하고, 최초로 발견된 스트립의 표면 결함과 후속적으로 발견된 스트립의 표면 결함 간의 거리(d)를 추출하는 것을 특징으로 하는 스트립의 결함 검출방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스트립의 표면을 스캔하는 단계는, 스트립의 상면과 이면을 각각 스캔하는 것을 특징으로 하는 스트립의 결함 검출방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 스트립 표면 결함의 위치 및 형태를 계산하는 단계는, 하기의 식1에 의해 상기 표면 결함 간의 이격 거리(d)와 롤러의 원주 길이(2πr) 간의 오차값이 오차범위(α) 안에 있는지 계산하고, 하기의 식2에 의해 산출된 표면 결함의 너비를 계산하는 것을 특징으로 하는 스트립의 결함 검출방법.
    [식 1]
    │d-2πr│≤α
    (d=표면 결함 간의 이격 거리, r: 롤러의 반지름)
    [식 2]
    b1=W-(a1+a2)
    (b1=표면 결함의 너비, W : 스트립의 전체 너비, a1 :스트립의 좌측 너비, a2 :스트립의 우측 너비)
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 스트립의 결함이 롤러 표면의 결함인지 여부를 결정하는 단계는, 상기 표면 결함 간의 이격 거리(d)와 롤러의 원주 길이(2πr) 간의 오차값이 오차범위를 만족하고, 최초로 발견된 표면 결함의 너비(b1')와 후속적으로 발견된 표면 결함의 너비(b1")가 서로 동일하면, 검출된 스트립의 결함은 롤러에 의한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 스트립의 결함 검출방법.
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