KR101220673B1 - 결함 검출기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모재 결함 검출기의 하부 조명 혹은 카메라가 압연유로 인해 오염되는 문제를 해결하는 것을 목적으로 하며, 이를 달성하기 위하여, 모재의 상측 또는 하측에 배치되는 조명과 다른 측에 배치되는 카메라를 통하여 얻어진 영상으로 모재 결함을 검출하는 결함 검출기로서, 상기 모재의 하측에 배치된 상기 조명 또는 상기 카메라는 개구가 형성된 하우징에 상기 개구를 향하도록 수용되어, 상기 조명에서 발광된 빛이 상기 개구를 통하여 상기 카메라로 수광되며, 상기 하우징에는 상기 개구를 통하여 상기 하우징 내부로 오염 물질이 유입되는 것을 방지하는 퍼지 수단이 배치되며, 상기 하우징의 개구는 상기 개구를 통과하는 빛의 방향이 중력방향에 대하여 경사지도록 구성되는 결함 검출기를 제공한다.

Description

결함 검출기{Apparatus for Detecting Crack}
본 발명은 기체를 사용하여 하우징 내부로 외부 물질의 유입을 막는 에어 퍼지 장치와 이를 사용하여 대상의 결함을 검출하는 결함 검출기에 대한 것으로, 구체적으로는 전기강판 압연기에서의 압연유가 많은 환경에서의 에지크랙 검사장치의 압연유의 영향을 최소화하는 장치에 대한 것이다.
압연기 예를 들어, 냉간 압연기(CRM: cold rolling mill) 및 극박 냉간 압연기(ZRM: sendzimir mill)를 이용하여 전기강판 등의 모재를 압연할 때, 압연기의 설정 오류나 오작동으로 인해 상기 모재에 크랙이 발생할 수 있다. 이를 검출하기 위하여 압연기 내에 크랙 검출 모듈을 장착하였다. 하지만, 압연기 내에는 다량의 오일 및 수증기 등과 같은 오염물질이 존재하기 때문에, 상기 오염물질이 크랙 검출 모듈로 유입되어 크랙 검출 모듈을 오염시키게 된다. 즉, 크랙 검출 모듈을 구성하는 카메라, 카메라의 하측에 배치되어 카메라를 보호하는 윈도우부 및 조명장치에 오염물질이 부착된다. 따라서, 카메라의 시야가 확보되지 않아 우수한 영상을 취득할 수 없을 뿐만 아니라, 조명장치의 밝기를 저하시키는 문제가 발생하였다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 1 에서는 모재(S) 상측에 카메라(1)를 배치하고 수직 하방에 조명(2)를 배치하고, 조명(2)에 에어 퍼지 장치(10)를 달아서 오염 물질로부터 조명(2)을 보호하는 장치를 특허 제2008-135568호로 출원된 바 있다.
도 2 에는 조명(2)을 포함하는 에어 퍼지 장치(10)가 구체적으로 도시되어 있다. 도 2 에서 보이듯이, 에어 퍼지 장치(10)는 일측이 개구되며, 타측에 조명(2)이 위치한다. 조명(2)에서 발광된 빛(L)은 개구를 통하여 카메라(1)로 수광되며, 카메라(1)는 얻어진 영상정보를 기초로 결함여부를 판단한다. 에어 퍼지 장치(10)의 하우징(13) 양측에는 외부의 기체 공급수단(미도시)으로부터 기체가 공급되는 기체 공급부(11) 및 상기 기체 공급부(11)로부터의 기체를 하우징(13) 내부 공간으로 토출하는 토출부(12)가 형성되며, 상기 토출부(12)에서 토출된 기체는 가이드(14, 15)에 의해서 개구로 토출된다. 그에 따라서, 에어 퍼지 장치(10)는 에어 퍼지 장치(10)의 하우징(13) 내부로 유입되는 오염물질의 유입을 차단한다.
하지만, 오염물질, 특히 수증기 및 오일은 압연 공정에서 덩어리로 형성 및 성장하며, 이러한 덩어리(5)가 에어 퍼지 장치(10)로부터의 기체와 만나는 경우 에어 퍼지 장체(10)의 기체에 의해서 밀려나거나, 덩어리(5)가 작은 입자(5a, 5b)로 파괴된다. 이러한 상황이 도 3a 에 도시되어 있다.
이렇게 작은 입자(5a, 5b)로 파괴되는 경우 일부의 입자(5a)는 에어 퍼지 장치(10) 외부로 낙하하지만, 다른 일부의 입자(5b)의 경우 에어 퍼지 장치(10) 내부로 유입될 수 있다. 이는 파괴에 의하여 여러 방향의 힘을 가지는 입자 중 일부(5b)는 에어 퍼지 장치(10)로 유입될 수 있기 때문이다.
본 발명은 모재 결함 검출기의 하부 조명 혹은 카메라가 압연유로 인해 오염되는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 압연유를 분사 에어와 출동을 일으키지 않고 혹은 충돌하더라도 압연유 카메라 혹은 조명으로 유입되지 않는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 에어 퍼지 장치 및 에어 퍼지 각도를 조절할 뿐만 아니라, 이전 상황에 따라서 그 각도를 조절하는 것이 가능한 결함 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 결함 검출기를 제공한다.
본 발명은 모재의 상측 또는 하측에 배치되는 조명과 다른 측에 배치되는 카메라를 통하여 얻어진 영상으로 모재 결함을 검출하는 결함 검출기로서, 상기 모재의 하측에 배치된 상기 조명 또는 상기 카메라는 하우징에 개구를 향하도록 수용되어, 상기 조명에서 발광된 빛이 상기 개구를 통하여 상기 카메라로 수광되며, 상기 하우징에는 상기 개구를 통하여 상기 하우징 내부로 오염 물질이 유입되는 것을 방지하는 퍼지 수단이 배치되며, 상기 하우징은 상기 개구를 통과하는 빛의 방향이 중력방향에 대하여 경사지도록 구성되는 결함 검출기를 제공한다.
이때, 상기 모재는 연속 공정 중의 스트립으로 일방향으로 이동되며, 상기 하우징은 상기 개구를 통과하는 빛의 방향이 중력방향에 대하여 모재의 이동방향으로 경사지도록 구성될 수 있다.
또, 상기 하우징은 상측에 상기 개구가 형성되며, 상기 개구를 통과하는 빛의 방향이 중력방향과 이루는 각이 15~30°가 되도록 상기 하우징이 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하우징은 상기 모재의 가장자리면에 대응되는 위치에 배치되어, 상기 모재의 에지 크랙을 검출할 수 있다.
나아가, 상기 모재 상측에 상기 카메라가, 상기 모재 하측에는 상기 조명이 배치되며, 상기 카메라에는 모재의 이동방향으로 혹은 그 역방향을 카메라를 이동시키는 이동수단 및 카메라를 회전시키는 제 1 회전 수단이 구비되며, 상기 조명을 수용하는 하우징에는 상기 하우징을 회전시키는 제 2 회전 수단이 구비되고, 상기 제 1 회전 수단, 제 2 회전 수단 및 이동수단은 제어부와 연결되며, 상기 제어부는 상기 조명이 회전될 때, 상기 카메라가 상기 조명에서 발광되는 빛을 수광하도록 제어할 수 있다.
본 발명에서는 상기 제어부는 모재의 상부의 오염물질량에 대한 정보에 기초하여 상기 제 1 회전 수단, 제 2 회전 수단 및 이동수단을 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명은 모재 결함 검출기의 하부 조명 혹은 카메라가 압연유로 인해 오염되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 압연유를 분사 에어와 출동을 일으키지 않고 혹은 충돌하더라도 압연유 카메라 혹은 조명으로 유입되지 않게 한다.
또, 본 발명은 에어 퍼지 장치 및 에어 퍼지 각도를 조절할 뿐만 아니라, 이전 상황에 따라서 그 각도를 조절하는 것이 가능한 결함 검출기를 제공한다.
도 1 은 종래의 결함 검출기의 개략도이다.
도 2 는 종래의 결함 검출기의 에어 퍼지 장치의 상세도이다.
도 3 은 종래의 결함 검출기에서 오염물질이 유입되는 과정을 도시한 개략도이다.
도 4a 는 본 발명의 결함 검출기의 개략도이다.
도 4b 는 본 발명의 결함 검출기에서 오염물질의 유입이 방지되는 과정을 도시한 개략도이다.
도 4c 는 오염물질 덩어리가 파괴될 때에 작용하는 힘을 도시한 개념도이다.
도 5 는 본 발명의 결함 검출기의 다른 실시예의 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 결함 검출기의 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 에어 퍼지 장치 및 이 에어 퍼지 장치를 포함하는 결함 검출기에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
종래와 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하도록 한다.
도 4a 에서는 본 발명의 에어 퍼지 장치(100)가 모재(S) 하방에서 조명(200)을 수용하면서 배치된다. 또한, 조명(200)을 수용한 에어 퍼지 장치(100)는 조명에서 발광되며, 개구(130)를 통하여 카메라(300)를 향하는 빛(L)이 중력 방향에 대하여 경사각(θ)을 갖도록 구성된 개구(130)를 포함한다. 에어 퍼지 장치(100)와 대향하는 방향으로 모재(S) 상방에는 카메라(300)가 배치되어, 조명(200)으로부터 발광된 빛(L)을 수광하여 이미지를 얻으며 얻어진 이미지에 의해서 결함 여부를 검출하게 된다.
도 4b 에서는 본 발명의 에어 퍼지 장치(100)가 오염물질 덩어리(5)와 부딪혀 덩어리(5)가 파괴되어 작은 입자(5a)로 파괴되는 모습이 도시되어 있다.
본 발명에서 모재(S)는 압연 공정을 끝난 스트립이며, 이와 같은 모재(S)가 도 4a에 도시되어 있는 화살표 방향과 같이 일방향으로 진행하는 상태에서, 상방 및 하방의 조명(200), 카메라(300)를 통하여, 결함 검출기는 지나가는 모재(S)의 균열, 특히 에지부 균열을 검출하게 된다.
도 4c 에는 오염물질 덩어리가 파괴될 때에 작용하는 힘을 도시한 개념도가 도시되어 있다. 모재(S)는 일방향으로 진행하고 있기 때문에, 모재(S) 위에서 덩어리(5)로 형성되어 있는 오염물질은 모재(S)에서 낙하할 때, 모재(S)에서 진행방향에 따라서 이동되던 관성력(F1)과, 오염물질(5)에 작용하는 중력(Fg)에 의하여 포물선을 그리면서 낙하한다.
본 발명의 결함 검출기의 에어 퍼지 장치(100)는 조명(200)으로부터 발광되는 빛(L)의 방향이 중력 방향에 대하여 모재의 진행방향으로 경사지도록 구성된 개구를 포함하며, 이때 빛이 경사진 방향은 오염물질 덩어리(5)가 낙하할 때 떨어지는 방향과 동일하다. 따라서, 에어 퍼지 장치(100)에서 토출되는 기체는 오염물질에 대하여 진행방향으로 밀어내는 힘을 가하게 된다. 즉, 오염물질(5)을 에어 퍼지 장치(100) 옆으로 밀쳐낸다.
종래의 경우, 오염물질 덩어리(5)가 에어 퍼지 장치(10)의 기체에 의해 파괴되는 경우, 오염물질 덩어리(5)는 작은 입자(5a)가 되면서 사방으로 퍼져나가게 되며, 진행 방향과 반대 방향으로 퍼져나가는 입자가 에어 퍼지 장치(10)에서 유량이 부족한 쪽으로 향하게 되면, 에어 퍼지 장치(10)에서 토출되는 기체로부터 충분한 힘을 받지 못하여, 에어 퍼지 장치(10) 하우징(13) 내부로 유입되었다.
하지만, 본 발명에서 에어 퍼지 장치(100)는 개구(130)를 통하여 카메라(300)를 향하는 빛(L)이 중력 방향에 대하여 모재(S)의 진행방향으로 경사각(θ)을 갖도록 구성되며, 에어 퍼지 장치(100)의 유체 역시 동일한 개구(120)로 토출되기 때문에, 에어 퍼지 장치(100)의 유체 역시 중력방향에 대하여 모재(S)의 진행방향으로 경사각(θ)을 갖는다.
따라서, 오염물질(5)이 작은 입자(5a)로 파괴되어,작은 입자(5a)의 일부가 진행방향에 반대방향으로 향하더라도, 에어 퍼지 장치(100)의 개구(120)를 통과하는 유체는 작은 입자(5a)를 진행방향으로 밀어내는 힘(Fa)을 가하며, 그 결과, 본 발명의 에어 퍼지 장치(100)는 오염물질 덩어리(5)가 작은 입자(5a)로 파괴되더라도 에어 퍼지 장치(100) 내부로 작은 입자(5a)가 유입되지 않는다.
즉, 오염물질(5) 파괴단계에서, 사방으로 퍼져나가려는 작은 입자(5a)는 오염물질(5)단계에서의 관성에 추가하여 에어 퍼지 장치(100)의 진행방향으로의 힘에 의하여 에어 퍼지 장치(100) 내부가 아닌 에어 퍼지 장치(100)의 진행방향 측 외부로 낙하할 수 있다.
이때, 에어 퍼지 장치(100)의 조명(200)으로부터 카메라(300)로 향하는 빛(L)의 방향과 중력 방향이 이루는 경사각(θ)은 15 ~ 30°사이인 것이 바람직한데, 경사각(θ)이 15°보다 작은 경우, 오염물질의 작은 입자(5a)에 대하여 진행방향으로 충분한 힘을 가해줄 수가 없다(Fax = Facosθ), 경사각(θ)이 30°보다 큰 경우, 카메라(1)의 설치 위치의 이동 범위가 커져서 결함 검출기가 차지하는 공간이 커질 뿐만 아니라, 이 각도를 넘어서는 경우, 모재(S) 가장자리의 크랙이 제대로 검출되지 않을 수 있기 때문이다.
도 5 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다.
이 실시예에서, 에어 퍼지 장치(100)에는 축(110)을 통하여 회전 가능하게 고정된다. 이 축(110)은 모터와 같은 회전 수단(120)과 기어 등으로 물려으며, 이 회전 수단(120)은 제어부(150)에 연결되어 있다. 따라서, 제어부(150)의 신호에 따라서, 회전 수단(12)이 구동되어 에어 퍼지 장치(100)를 축을 중심으로 회전시키게 된다.
한편, 모재(S) 상측에 모재의 이동방향을 따라서 레일(310)이 형성되어 있다. 이 레일(310)에는 카메라(300)가 연결된 지지부(320)가 바퀴(321)를 통하여 이동가능하게 지지된다. 지지부(320)의 바퀴(321)는 모터와 같은 구동 수단(322)에 맞물리며, 구동 수단(322)의 회전 혹은 역회전에 따라서, 카메라(300)를 레일(310)을 따라서 전방 혹은 후방으로 이동시킨다.
카메라(300)는 지지대(330)와 축(331)을 통하여 결합되어, 지지대(330)에 회전 가능하게 고정된다. 축(331)에는 회전 수단(332)가 연결되어 있으며, 회전 수단(332)의 구동에 따라서, 축(331)은 카메라(300)와 일체로 회전한다.
상기 구동 수단(322) 및 회전 수단(332)은 제어부(150)와 연결되어 있으며, 제어부(150)의 신호에 따라서, 카메라(300)를 모재(S) 이동방향 전후 혹은 이동방향에 따라서 회전시킬 수 있다.
제어부(150)는 상기 회전 수단(332, 120) 및 구동 수단(322)외에 조작부(170) 및 압연유 공급 제어부(160)와 연결되어 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 제어부(150)는 조명(200)과 연결된 에어 퍼지 장치(100)를 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 카메라(300)를 모재(S) 이동방향 전후 혹은 이동방향에 따라서 회전시킬 수 있으므로, 에어 퍼지 장치(100)를 회전시키고, 에어 퍼지 장치(100)를 통하여 나오는 조명(200)의 빛(L)이 카메라(300)에 도달할 수 있도록 카메라(300)의 위치 및 각도를 조절할 수 있다.
따라서, 사용자의 조작부(170)를 통한 조작 혹은 압연유 공급 제어부(160)의 압연유 공급 제어량에 기초하여, 에어 퍼지 장치(100)의 중력 방향에 대하여 경사각을 조절하는 것이 가능하다. 즉, 압연유 공급량이 많은 경우에 오염물질의 발생이 많을 수 있으므로, 에어 퍼지 장치(100)의 경사각(θ)을 보다 크게 조절하여 에어 퍼지 장치(100)로 오염물질이 유입되지 못하게 사전 예방하며, 오염물질의 발생이 적을 것으로 예상되는 경우라면, 에어 퍼지 장치(100)의 경사각(θ)을 보다 작게하도록 제어할 수 있다.
다르게는, 이전 공정에서 혹은 상기 결함 검출기로 유입되기 전 모재(S) 상부의 영상을 얻어 그로부터 얻어진 오염물질 정도에 기초하여, 위와 같은 제어를 하는 것도 가능하다.
본 실시예에서 결함 검출기의 제어는 다음과 같다.
모재(S) 상부의 오염물질량에 대한 정보(상술한 영상에 따른 정보 혹은 압연유, 수증기 공급량에 대한 정보)에 기초하여, 오염물질량을 예상하는 단계; 오염물질량에 기초하여, 카메라(300) 및 조명(200)을 회전 혹은 이동시키는 단계; 이동된 카메라(300) 및 조명(200)으로부터 모재(S)의 가장자리부 영상을 취득하는 단계; 및 상기 영상에 기초하여 에지 크랙 여부를 판단하는 단계로 이루어질 수 있다.
영상 취득 전에 영상을 정확하게 취득할 수 있도록 제어하는 단계를 구비하여, 결함 검출의 정확성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 검출기 자체의 수명을 증대시킬 수 있다.
도 6 에는 본 발명의 다른 실시예의 평면도가 도시되어 있다. 도 6 에서 보이듯이, 본 발명의 결함 검출기는 모재(S)의 가장자리측에 배치되어, 에지 크랙 여부를 판단한다. 즉, 조명(200)으로부터 조사된 빛이 모재(S)의 가장자리부를 비추며, 그에 따라서, 카메라(300)는 모재(S) 가장자리부의 영상을 취득할 수 있다.
이렇게 취득된 영상에서 균열부는 조명(200)으로부터의 빛이 통과하여 밝게 나타날 것이므로, 이를 기초로 모재(S)에 에지 크랙이 발생하였는지를 판단할 수 있다.
S: 모재 100: 에어 퍼지 장치
120: 회전 수단 150: 제어부
170: 조작부 200: 조명
300: 카메라 310: 레일
320: 지지부 322: 구동 수단
330: 지지대 332: 회전 수단

Claims (6)

  1. 모재의 하측에 배치되는 조명과 모재의 상측에 배치되는 카메라를 통하여 얻어진 영상으로 모재 결함을 검출하는 결함 검출기로서,
    상기 모재의 하측에 배치된 상기 조명은 하우징에 개구를 향하도록 수용되어, 상기 조명에서 발광된 빛이 상기 개구를 통하여 상기 카메라로 수광되며,
    상기 하우징에는 상기 개구를 통하여 상기 하우징 내부로 오염 물질이 유입되는 것을 방지하는 퍼지 수단이 배치되며,
    상기 하우징은 상기 개구를 통과하는 빛의 방향이 중력방향에 대하여 경사지도록 구성되며,
    상기 카메라에는 모재의 이동방향으로 혹은 역방향으로 카메라를 이동시키는 이동수단 및 카메라를 회전시키는 제 1 회전 수단이 구비되며,
    상기 조명을 수용하는 하우징에는 상기 하우징을 회전시키는 제 2 회전 수단이 구비되고,
    상기 제 1 회전 수단, 제 2 회전 수단 및 이동수단은 제어부와 연결되며,
    상기 제어부는 상기 조명이 회전될 때, 상기 카메라가 상기 조명에서 발광되는 빛을 수광하도록 제어하는 결함 검출기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재는 연속 공정 중의 스트립으로 일방향으로 이동되며,
    상기 하우징은 상기 개구를 통과하는 빛의 방향이 중력방향에 대하여 모재의 이동방향으로 경사지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 결함 검출기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징은 상측에 상기 개구가 형성되며,
    상기 개구를 통과하는 빛의 방향이 중력방향과 이루는 각이 15~30°가 되도록 상기 하우징이 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 결함 검출기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 모재의 가장자리면에 대응되는 위치에 배치되어, 상기 모재의 에지 크랙을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함 검출기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 모재의 상부의 오염물질량에 대한 정보에 기초하여 상기 제 1 회전 수단, 제 2 회전 수단 및 이동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 결함 검출기.
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