KR100473682B1 - 비정형적인 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬래브(slab)의 폭을 측정하는 장치 및 그 방법에 있어서, 슬래브가 진행하면서 슬래브의 중심축이 비틀어지거나 또는 비정형적인 슬래브이라도 그 폭을 정확하게 측정할 수 있는 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 이송테이블(8)을 따라 진행하는 슬래브(2)의 폭을 측정하는 슬래브 폭 측정장치에 있어서, 슬래브(2)의 상면 형상을 촬상하여 영상화하는 2차원 카메라(20)와, 이송테이블(8)의 폭 한 쪽 단부로부터 슬래브(2)의 중간부까지를 촬상하며 촬상부에서의 밝기를 1차원적으로 영상화하는 복수의 선형 카메라(40)와, 2차원 카메라(20)로부터 입력된 슬래브(2)의 영상을 이용하여 슬래브(2)의 기울기를 구하고, 복수의 선형 카메라(40)로부터 입력된 영상을 이용하여 슬래브(2)의 양 폭단부의 위치를 구하며, 폭 단부의 위치에 기울기를 보상하여 슬래브(2)의 폭의 치수를 구하는 제어부(70)를 포함하는 슬래브 폭 측정장치가 제공된다.

Description

비정형적인 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법{Variously formed slab width measuring apparatus and its method}

본 발명은 슬래브가 가열로로 진입하기 이전에 슬래브의 폭을 측정하는 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법에 관한 것이며, 특히, 길이방향의 중심축이 진행방향과 평행하지 않은 상태로 가열로로 진입하는 슬래브 또는 비정형적인 슬래브의 폭을 정확하게 측정할 수 있는 비정형적인 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.

슬래브는 제철소 열간압연에 사용되는 소재로서, 용광로에서 주조된 막대형태의 대형 강괴(鋼塊)이다. 슬래브의 크기 기준은 생산하는 공장에 따라 다르나, 일반적으로 열연 공장에서 사용되는 슬래브는 그 길이가 10 ~ 18m이고, 무게는 12 ~ 20톤이며, 두께는 180 ~ 250mm이고, 폭은 1100 ~ 1800mm인 다양한 형태를 주조된다.

도 1은 일반적인 열간압연 공정의 개념도이고, 도 2는 슬래브가 이송테이블을 따라 이송되는 과정에서 슬래브의 정형적인 이송상태와 비정형적인 이송상태를 나타낸 평면도이고, 도 3은 슬래브의 평면이 정형적인 상태와 비정형적인 상태를 나타낸 슬래브의 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주조된 슬래브(2)는 슬래브 측정기(3)를 통과하면서 슬래브(2)의 폭이 측정되고, 가열로(4)로 진입하여 적당한 온도로 가열된다. 가열로(4)를 통과한 슬래브(2)는 스케일제거기(5)를 지나면서 슬래브(2)의 둘레에 형성된 산화물이 제거되고, 압연기(7)로 진행한다.

한편, 열간압연 공정에서는 소비자가 원하는 열연강판의 폭을 정확하게 맞추도록 정밀한 폭의 압연이 매우 중요한 생산요소로 작용되는데, 이를 위해서는 우선적으로 용광로에서 주조된 슬래브(2)의 폭이 균일하여야 한다. 하지만, 현재의 주조 기술로는 매우 균일한 폭을 가지는 슬래브 주조가 어려운 상황이며, 슬래브(2)의 최대 폭과 최소 폭의 차이가 10mm가 넘는 경우도 발생한다.

이렇게 폭의 오차가 큰 슬래브의 경우에는 압연을 수행하더라도 불량의 압연제품이 제작되므로, 폭의 오차가 큰 슬래브는 가열로에 장입되기 이전에 제거된다. 이와 같은 불량 슬래브를 제거하기 위해서는 가열로의 전방에 슬래브의 폭을 정밀하게 고속으로 측정할 수 있는 장치가 설치되어야 하며, 이런 측정장치를 통해 측정된 슬래브의 폭의 균일도에 따라 그 슬래브의 제거여부가 판단된다. 따라서, 많은 제철소의 열연공장에서는 열간압연의 첫 단계인 가열로 장입 이전에 슬래브의 폭을 측정하는 폭 측정 시스템(이하 '폭계'라 함)을 설치한다.

여러 종류의 측정 기술을 이용한 종래의 폭계가 존재하지만, 실제 현장에 사용되는 폭계로는 CCD카메라를 이용한 폭계가 많이 사용된다.

이미 기존에 공지된 폭계에 관한 기술로는 "가역압연기에서의 슬래브 프로파일(Haugh. M.J.; 7th Internationla Aluminum Sheet & Plate Conference. Vol. 2, p 637-652, 23~26 June 1992)"와, "개선된 공정제어를 위한 레이저검출 기술(Zachrisson. L.; Steel Technology International, p. 161-163, 1992)"가 있다.

이런 두 기술의 공통점은 비접촉식 방식으로 레이저 삼각측정기법과 CCD카메라를 이용한 영상처리기법을 이용한다는 것이다.

그러나, 이런 비접촉 방식을 이용한 폭계의 구성요소로 사용되는 레이저거리 측정기나 CCD카메라는 열악한 제철공정의 작업환경에서 사용되기에 여러 가지의 어려운 문제점이 있다. 레이저거리측정기를 이용한 비접촉 방식의 경우에는 슬래브의 온도가 고온이거나 수증기, 습기가 많은 경우 및 현장의 진동 및 먼지 등에 의해 정밀한 측정기에 고장이 발생할 경우가 많고, 2차원 CCD카메라를 이용한 비접촉 방식의 경우에는 고속 샘플링 및 측정 정밀도를 확보하기가 어렵다.

또한, 종래의 기술에 따른 폭계는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 슬래브(2)가 이송테이블(8)을 따라 이동시에 진행방향과 슬래브(2)의 길이방향 중심축이 평행한 정형적인 이송상태의 경우를 가정한 상태에서 측정이 이루어진다. 그러나, 도 2의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이, 슬래브(2)의 길이방향 중심축과 진행방향이 평행을 이루지 못하고 소정의 기울기로 기울어진 상태로 이송되는 비정형적인 이송상태의 경우에는 측정된 폭의 오차가 크게 발생한다.

또한, 종래의 기술에 따른 폭계는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 슬래브(2)의 평면이 직사각형인 정형적인 평면을 가진 슬래브(2)의 경우를 가정한 상태에서 측정이 이루어진다. 그러나, 도 3의 (b)~(g)에 도시된 바와 같이, 슬래브의 최대 폭과 최소 폭의 차이가 10mm에 이르는 경우에는 슬래브의 폭 측정에 대한 오차가 매우 크게 발생한다.

슬래브(2)가 진행방향에 대해 기울기가 비틀어지는 원인으로는 슬래브(2) 자체의 바닥부분이 평평하지 않아 슬래브(2)가 이송테이블(8)을 따라 이동하는 동안 비틀어지는 경우와 슬래브(2)를 이동시키는 이송테이블(8)의 롤 회전속도가 달라지는 부분에서의 속도차이에 의해 급격하게 비틀어지는 경우에 발생한다. 이런 두 경우에 대해 기존의 폭계는 폭 측정 오차가 크게 나타나 슬래브(2)의 폭 측정에 어려움이 발생한다.

이외의 기술로는 레이저 거리 측정기를 이용한 "열간 슬래브 폭 측정시스템(국내 특허출원번호 96-69467호)"가 있으며, 이 시스템은 양쪽 레이저 센서의 고정된 거리에서 각각 측정된 거리를 감하여 슬래브의 폭을 측정하는 방식을 사용하고 있다. 이런 측정시스템의 경우에는 실제 슬래브가 진행방향에 대해 기울기가 변하면서 진입하는 경우에 실제 폭 보다 큰 폭을 측정하게 되므로 기울기를 계산하여 폭 보상을 하여야 한다. 이러한 기존의 공지기술들은 진동이 생기거나 또는 슬래브가 이동할 시에 길이방향의 중심축이 진행방향과 엇갈린 상태로 진입하는 경우에 측정치의 오차가 매우 크게 된다. 이를 보안하기 위해 접촉식으로 슬래브의 폭을 측정하는 "접촉식 슬래브 폭 측정장치(국내 특허출원번호 97-75296)"이 개발되었으나, 이 또한 슬래브가 이동시 진동하거나 고온 슬래브를 장시간 측정할 경우에는 접촉부위의 안정성이 저하되는 단점이 있었다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 실시간으로 높은 측정 정밀도를 제공하며 슬래브의 기울어짐과 형상에 관계없이 정확하게 폭을 측정하는 비정형적인 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 이송테이블을 따라 진행하는 슬래브의 폭을 측정하는 슬래브 폭 측정장치에 있어서, 상기 슬래브의 상면 형상을 촬상하여 영상화하는 2차원 카메라와, 상기 이송테이블의 폭 한 쪽 단부로부터 상기 슬래브의 중간부까지를 촬상하며 촬상부에서의 밝기를 1차원적으로 영상화하는 복수의 선형 카메라와, 상기 2차원 카메라로부터 입력된 상기 슬래브의 영상을 이용하여 상기 슬래브의 기울기를 구하고, 상기 복수의 선형 카메라로부터 입력된 영상을 이용하여 상기 슬래브의 양 폭단부의 위치를 구하며, 상기 폭 단부의 위치에 상기 기울기를 보상하여 상기 슬래브의 폭의 치수를 구하는 제어부를 포함하는 슬래브 폭 측정장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 이송테이블의 안쪽 양측면에는 조명기가 설치되어 상기 슬래브의 측면으로 빛을 주사한다.

또한, 본 발명의 상기 선형 카메라는 상기 이송테이블의 롤 사이의 구간과 상기 슬래브의 측면 및 상기 슬래브의 상면의 밝기를 측정하여 영상화한다.

또한, 본 발명에 따르면, 이송테이블을 따라 진행하는 슬래브의 폭을 측정하는 슬래브 폭 측정방법에 있어서, 상기 슬래브 상면의 영상을 이용하여 상기 슬래브의 진행방향과 상기 슬래브의 길이방향의 중심축과의 기울기를 측정하는 단계와, 상기 슬래브의 양 폭단부의 밝기 차를 측정하여 상기 슬래브의 폭단부의 위치를 측정하는 단계와, 상기 슬래브의 폭단부의 위치에 상기 기울기를 보상하여 상기 폭의 치수를 측정하는 단계를 포함하는 슬래브 폭 측정방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 기울기를 측정하는 단계는 상기 슬래브의 영상을 기존의 배경영상으로부터 추출하기 위해 슬래브가 있는 영상과 슬래브가 없는 영상과의 차이 값을 구하는 단계와, 촬상된 영상에서 영상처리 화면상의 밝기를 반전하는 단계와, 밝기 값의 임계설정과 이진화 과정을 통해 상기 이송테이블 및 상기 이송테이블의 롤 영상을 제거하고 슬래브의 윤곽선만을 나타내는 단계와, 상기 슬래브의 윤곽선이 폐쇄된 직사각형이 되도록 평균기울기를 이용하여 영상에서 단절된 부위를 연결하는 단계와, 직사각형의 슬래브 영상에서 4 꼭지점을 찾는 단계 및, 직사각형 슬래브의 영상에서 세로 변의 두 꼭지점을 이용하여 상기 슬래브의 진행방향과 세로 변의 기울기를 구하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 슬래브의 폭단부의 위치를 측정하는 단계는 상기 이송테이블의 단부에서부터 상기 슬래브의 중간부까지의 밝기를 선형적으로 영상화하는 단계와, 상기 영상에서 밝기가 가장 밝은 부위를 폭 단부의 위치로 설정하는 단계를 포함한다.

아래에서, 본 발명에 따른 비정형적인 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 슬래브의 폭 측정장치의 개념도이고, 도 5는 도 4에 도시된 2차원 CCD카메라로 촬상한 이송테이블과 이송테이블을 따라 이동하는 슬래브의 평면을 나타낸 영상화된 평면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 2차원 CCD카메라에 의해 촬상된 영상을 이용하여 기울기를 측정하기 위한 도식도이고, 도 7은 도 6에 도시된 영상을 이용하여 슬래브의 기울기를 측정하는 관계를 나타낸 개념도이고, 도 8은 도 4에 도시된 선형 CCD카메라를 이용하여 슬래브의 폭단부를 측정하기 위해 촬상하는 부위를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 4에 도시된 선형 CCD카메라를 이용하여 슬래브의 폭단부를 측정한 영상의 밝기를 나타낸 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 비정형적인 슬래브 폭 측정장치(100)는 슬래브(2)가 이동하는 이송테이블(8)의 상부에 설치되어 슬래브(2)의 평면 전체를 감지하는 2차원 CCD카메라(20)와, 2차원 CCD카메라(20)와 이송테이블(8)의 사이에 설치되어 이동하는 슬래브(2)의 양 폭을 각각 감지하는 두 대의 선형 CCD카메라(40)와, 이송테이블(8)의 안쪽 측면 롤의 사이에 설치되어 슬래브(2)의 양측면을 각각 조명하는 조명기(50) 및, 상기 두 대의 선형 CCD카메라(40)가 이송테이블(8)의 상부에 위치하도록 선형 CCD카메라(40)가 고정 설치되는 고정대(60)를 포함한다.

그리고, 이런 2차원 CCD카메라(20)와 선형 CCD카메라(40)로부터 측정된 영상을 이용하여 슬래브 폭의 계산하는 조업용 컴퓨터(70)는 운전자가 계산된 슬래브 폭의 결과를 알 수 있도록 모니터를 통해 출력하며, 또한, 슬래브 폭의 결과는 중앙제어장치(SCC; Superior Control Computer)(80)로 전송된다.

한편, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 슬래브(2)는 진행방향과 슬래브(2)의 중심축이 일치하여 진입하는 경우와, 도 5의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이, 슬래브(2)의 형상 또는 이송테이블(8)의 롤 회전속도의 차에 의해 기울어진 상태로 진입하는 경우가 있다.

2차원 CCD카메라(20)를 이용하여 이런 두 경우 중에서 어느 한 경우로 진입하는 슬래브(2)의 평면 전체의 영상을 촬상하고 그 영상을 이용하여 슬래브(2)의 기울기를 측정하는 원리는 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 2차원 CCD카메라(20)는 정해진 샘플링 간격마다 슬래브 평면의 전체 형상을 촬상하고, 조업용 컴퓨터(70)에서는 그 영상을 이용하여 슬래브(2)의 기울기를 측정한다. 2차원 CCD카메라(20)는 슬래브(2)가 이동하는 상부에 설치되어 밑으로 지나가는 슬래브(2)를 상부에서 수직방향에서 촬상한다(S1). 따라서, 슬래브 영상 상에는 이송테이블(8)과 상부에 위치한 두 대의 선형 CCD카메라(40) 및 고정대(60)가 나타난다. 한편, 슬래브(2)의 영상을 기존의 배경영상으로부터 추출하기 위해 현재 슬래브(2)가 있는 영상과 슬래브가 없는 영상을 촬상하고(S2), 이런 두 영상의 차이 값을 구한 후(S3)에 영상처리 화면상의 편이를 위해 반전을 한다(S4). 이 때, 고속계산을 위해 단순히 차이 값을 구하기 때문에 반전된 영상의 슬래브(2) 화상의 내부에는 이송테이블(8)의 롤의 영상이 나타나게 되는데, 이것을 밝기 값의 임계값 설정과 카메라에서 촬상한 영상의 컬러를 흑, 백으로 양극화 처리하는 이진화 과정을 통해 롤의 영상을 제거하면 슬래브(2)의 윤곽만이 검출된다(S5). 이런 과정에서 슬래브(2)의 영상 중간부에 위치한 선형 CCD카메라(40)와 고정대(60)의 윤곽이 나타나지 않게 되는데, 이로 인해 직사각형의 슬래브(2)의 외곽선에는 개방부가 형성된다. 이런 개방부를 폐쇄시키기 위해 평균기울기를 이용하여 개방부를 폐쇄한다(S6). 그러면 직사각형의 영상이 나타나게 되고 직사각형의 4곳의 꼭지점을 찾는다(S7). 또한, 이전 과정에서의 반전된 영상을 항상 최적의 상태로 만들기 위해 슬래브(2)가 통과한 후 슬래브(2)가 없는 영상을 다시 촬상하여 갱신을 하게 되는데(S2), 이는 슬래브(2) 검출을 용이하게 하기 위한 것으로 슬래브(2) 촬상 장소가 공장 내부이지만 밤과 낮, 조명 여부에 따라 전체의 밝기 값이 달라지기 때문에 수시로 갱신을 해주어 슬래브(2) 이외의 배경에서의 차이 값을 최소화 할 수 있다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 슬래브(2)의 4곳의 꼭지점으로부터 검출하는 기울기 값으로는 진행방향과 수직인 면의 기울기인 θ4를 측정한다. 슬래브(2)의 측면 기울기인 θ1, θ2를 슬래브(2)의 기울기로 사용할 수 없는 이유는 도 3에 도시된 바와 같이, 비정형적인 슬래브인 경우에 θ1, θ2는 슬래브의 기울기와 다르기 때문이다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 선형 CCD카메라(40)는 슬래브(2)의 양 폭을 고속 측정을 하는데, 이러한 고속 측정을 위해 선형 CCD카메라(40)를 사용한 이유는 1차원 데이터만을 검출하므로써, 샘플링 처리속도가 2차원 CCD카메라 보다 수백배 이상 빠르게 동작되기 때문이다. 이런 선형 CCD카메라(40)의 작동원리는 다음과 같다.

각각의 선형 CCD카메라(40)는 이송테이블(8)의 측단부에서부터 슬래브(2)의 중심축까지의 밝기 정도를 촬상한다. 따라서, 선형 CCD카메라(40)로부터 촬상된 영상 입력은 1차원 즉 일직선의 밝기 값으로 나타난다. 그리고, 이런 선형 CCD카메라(40)로 촬상한 영상의 밝기가 명확하게 나타나도록 이송테이블(8)의 롤 사이에 위치하며 롤보다 소정의 길이만큼 낮게 위치한 조명기(50)를 발광시킨다.

도 9에 도시된 그래프의 광도구간을 정의하면, 그래프 상에서의 A구간은 롤 고정지지대의 평면 구간이며, B구간은 고정지지대와 슬래브의 측면 사이인 롤 사이의 구간이고, C구간은 슬래브의 측면 구간이며, D구간은 슬래브의 측면 상부 모서리에서 슬래브의 중심축까지의 구간이다.

그리고, 도 9의 (a)그래프는 이송테이블(8)에 슬래브(2)가 존재하지 않은 상태에서 선형 CCD카메라(40)를 이용하여 측정한 광도를 나타낸 그래프이고, (b)그래프는 이송테이블(8)에 슬래브(2)가 존재한 상태에서 선형 CCD카메라(40)를 이용하여 슬래브(2)의 폭을 측정한 광도를 나타낸 그래프이고, (c)그래프는 이송테이블(8)에 슬래브(2)가 존재하지 않고 조명기(50)가 발광한 상태에서 선형 CCD카메라(40)를 이용하여 측정한 광도를 나타낸 그래프이며, (d)그래프는 이송테이블(8)에 슬래브(2)가 존재하며 조명기(50)가 발광한 상태에서 선형 CCD카메라(40)를 이용하여 슬래브(2)의 폭을 측정한 광도를 나타낸 그래프이다.

(a), (b), (c), (d)그래프를 비교하였을 때, (d)그래프에서는 슬래브 측면의 광도가 급격히 증가함을 알 수 있다. 이와 같이 슬래브(2)의 측면에서 광도가 급격하게 증가하는 이유에 관하여 아래에서 설명하겠다.

선형 CCD카메라(40)는 이송테이블(8)의 폭 양단부의 상부에 위치함으로, 이송테이블(8)의 중심부에 위치한 슬래브(2)의 측면은 선형 CCD카메라(40)에 촬상된다. 이런 상태에서 조명기(50)로부터 주사되어 슬래브(2)의 측면에 부딪힌 빛은 반사되어 선형 CCD카메라(40)로 입사된다. 따라서, 다른 구간보다 슬래브(2)의 측면이 촬상되는 구간의 광도가 더 높게 된다. 한편, 조명기(50)로부터 슬래브(2)의 측면까지의 사이에서는 이송테이블(8)의 하부가 어둡고 또한 빛이 진행하는 구간이기 때문에 촬상되는 구간 중에서 광도가 가장 낮으며, A구간인 이송테이블(8)의 고정지지대의 평면에서는 공장내부를 조명하는 빛을 반사하며, D구간인 슬래브(2)의 평면은 조명기(50)의 빛의 방향과 평행함으로 반사되는 빛이 약하다. 따라서, A와 D구간은 C구간보다는 낮고 B구간보다는 높은 광도를 가지며, 따라서, B구간과 C구간 사이에서 빛의 광도가 급격하게 증가되는 바로 이 부분이 슬래브의 폭단부를 나타낸다.

그리고, 그래프 (a)와 (b)는 조명기의 발광이 없는 상태에서 공장 내부의 조명에 따른 반사광을 촬상된 그래프이다. (a)의 A구간은 자연광의 반사로 광도가 높으나 B, C, D구간은 반사광이 없어 어둡고, (b)의 A와 D구간은 거의 비슷한 광도를 나타내지만 슬래브(2)의 측면의 반사광을 나타내는 C구간은 반사광이 약하여 광도가 낮다. 또한, 그래프 (c)는 조명기(50)는 발광을 하지만 슬래브(2)가 이송테이블(8)에 위치하지 않는 상태의 광도 그래프로서, A구간의 광도가 가장 높고 B, C, D 구간은 반사광이 없어 어둡게 된다.

한편, 슬래브(2)의 폭이 충분히 넓어서, 고정된 선형 CCD카메라(40)에 슬래브(2)의 두께가 촬상되지 않을 경우에도 조명기(50)의 조명에 의해 이송테이블(8)의 롤 사이의 밝기(도 9에서의 B구간)와 슬래브(2) 표면의 밝기(D구간)는 큰 차이를 보인다. 따라서, 슬래브(2)의 폭이 넓어 슬래브(2)의 두께가 촬상되지 않는 경우라도 광도가 급격히 낮아지거나 또는 급격히 높아지는 위치를 찾아 슬래브의 폭 양단부로 인식한다.

따라서, 2차원 CCD카메라(20)에서 감지한 슬래브(2)의 영상과, 선형 CCD카메라(40)에서 감지한 슬래브(2)의 폭 위치를 이용하여 조업용 컴퓨터(70)는 슬래브(2)의 기울기에 따른 슬래브(2)의 폭을 계산한다.

이는 슬래브(2)의 진행방향에 대한 슬래브(2)의 중심축의 기울기를 이용하여 선형 CCD카메라(40)에서 측정한 좌우측 모서리의 값에 기울기 보상을 하면, 슬래브(2) 전체의 위치별 폭을 정확하게 고속으로 측정할 수 있다.

[실시예]

종래의 기술에 따른 접촉식 슬래브 폭 측정장치와, 본 발명의 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법을 통해 측정된 슬래브 폭 측정에 관한 결과를 표 1에서 비교하였다.

표 1에 도시된 바와 같이, 비정형적인 슬래브의 폭을 측정함에 있어서, 종래의 접촉식 슬래브 폭 측정장치보다 정밀하며 보다 안정적으로 비정형적인 슬래브의 폭을 측정할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 비정형적인 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법은 슬래브가 이송테이블을 따라 이동함에 있어서 슬래브의 길이방향 중심축과 슬래브의 진행방향이 평행하지 않은 비정형적인 상태로 이송되는 슬래브의 폭을 정확하게 측정할 수 있으며, 또한, 슬래브가 비정형적인 형상 즉, 슬래브의 평면이 직사각형이 아닌 형상으로 폭의 오차가 발생하는 슬래브일지라도 슬래브의 폭을 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 선형 CCD카메라를 사용한 이유는 1차원 데이터만을 검출하므로써, 고속 샘플링 및 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 비접촉식으로 장치의 파손에 대한 안정성을 가지는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 비정형적인 슬래브의 폭 측정장치 및 그 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 일반적인 열간압연 공정의 개념도이고,

도 2는 슬래브가 이송테이블을 따라 이송되는 과정에서 슬래브의 정형적인 이송상태와 비정형적인 이송상태를 나타낸 평면도이고,

도 3은 슬래브의 평면이 정형적인 상태와 비정형적인 상태를 나타낸 슬래브의 평면도이고,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 슬래브의 폭 측정장치의 개념도이고,

도 5는 도 4에 도시된 2차원 CCD카메라로 촬상한 이송테이블과 이송테이블을 따라 이동하는 슬래브의 평면을 나타낸 영상화된 평면도이고,

도 6은 도 4에 도시된 2차원 CCD카메라에 의해 촬상된 영상을 이용하여 기울기를 측정하기 위한 도식도이고,

도 7은 도 6에 도시된 영상을 이용하여 슬래브의 기울기를 측정하는 관계를 나타낸 개념도이고,

도 8은 도 4에 도시된 선형 CCD카메라를 이용하여 슬래브의 폭단부를 측정하기 위해 촬상하는 부위를 나타낸 평면도이며,

도 9는 도 4에 도시된 선형 CCD카메라를 이용하여 슬래브의 폭단부를 측정한 영상의 밝기를 나타낸 그래프이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

2 : 슬래브 3 : 슬래브 측정기

4 : 가열로 5 : 스케일제거기

7 : 압연기 8 : 이송테이블

20 : 2차원 CCD카메라 40 : 선형 CCD카메라

60 : 고정대 50 : 조명기

70 : 조업용 컴퓨터 80 : 중앙제어장치

Claims (6)

1. 이송테이블을 따라 진행하는 슬래브의 폭을 측정하는 슬래브 폭 측정장치에 있어서,

   상기 슬래브의 상면 형상을 촬상하여 영상화하는 2차원 카메라와,

   상기 이송테이블의 폭 한 쪽 단부로부터 상기 슬래브의 중간부까지를 촬상하며 촬상부에서의 밝기를 1차원적으로 영상화하는 복수의 선형 카메라와,

   상기 2차원 카메라로부터 입력된 상기 슬래브의 영상을 이용하여 상기 슬래브의 기울기를 구하고, 상기 복수의 선형 카메라로부터 입력된 영상을 이용하여 상기 슬래브의 양 폭단부의 위치를 구하며, 상기 폭 단부의 위치에 상기 기울기를 보상하여 상기 슬래브의 폭의 치수를 구하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브 폭 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이송테이블의 안쪽 양측면에는 조명기가 설치되어 상기 슬래브의 측면으로 빛을 주사하는 것을 특징으로 하는 슬래브 폭 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 선형 카메라는 상기 이송테이블의 롤 사이의 구간과 상기 슬래브의 측면 및 상기 슬래브의 상면의 밝기를 측정하여 영상화하는 것을 특징으로 하는 슬래브 폭 측정장치.
4. 이송테이블을 따라 진행하는 슬래브의 폭을 측정하는 슬래브 폭 측정방법에 있어서,

   상기 슬래브 상면의 영상을 이용하여 상기 슬래브의 진행방향과 상기 슬래브의 길이방향의 중심축과의 기울기를 측정하는 단계와,

   상기 슬래브의 양 폭단부의 밝기 차를 측정하여 상기 슬래브의 폭단부의 위치를 측정하는 단계와,

   상기 슬래브의 폭단부의 위치에 상기 기울기를 보상하여 상기 폭의 치수를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브 폭 측정방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 기울기를 측정하는 단계는 상기 슬래브의 영상을 기존의 배경영상으로부터 추출하기 위해 슬래브가 있는 영상과 슬래브가 없는 영상과의 차이 값을 구하는 단계와,

   촬상된 영상에서 영상처리 화면상의 밝기를 반전하는 단계와,

   밝기 값의 임계설정과 이진화 과정을 통해 상기 이송테이블 및 상기 이송테이블의 롤 영상을 제거하고 슬래브의 윤곽선만을 나타내는 단계와,

   상기 슬래브의 윤곽선이 폐쇄된 직사각형이 되도록 평균기울기를 이용하여 영상에서 단절된 부위를 연결하는 단계와,

   직사각형의 슬래브 영상에서 4 꼭지점을 찾는 단계 및,

   직사각형 슬래브의 영상에서 세로 변의 두 꼭지점을 이용하여 상기 슬래브의 진행방향과 세로 변의 기울기를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브 폭 측정방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 슬래브의 폭단부의 위치를 측정하는 단계는 상기 이송테이블의 단부에서부터 상기 슬래브의 중간부까지의 밝기를 선형적으로 영상화하는 단계와,

   상기 영상에서 밝기가 가장 밝은 부위를 폭 단부의 위치로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브 폭 측정방법.