KR102450132B1 - 판재의 불량을 검출하는 시스템, 및 압연 공정 - Google Patents

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Abstract

판재의 불량을 검출하는 시스템이 개시된다. 본 시스템은, 압연 및 트림이 수행된 판재를 이동시키는 이송 장치의 측면 방향에서 판재의 측면을 촬영하도록 배치된 적어도 하나의 카메라, 카메라를 통해 획득된 판재의 이미지를 기반으로, 판재의 불량 여부를 식별하는, 처리부를 포함한다.

Description

판재의 불량을 검출하는 시스템, 및 압연 공정 { SYSTEM FOR DETECTING DEFECTS IN PLATE, AND ROLLING PROCESS }
본 개시는 판재의 불량을 검출하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 생산되는 판재를 실시간으로 촬영하여 판재의 불량 여부를 식별하는 시스템에 관한 것이다.
압연이란 금속 재료를 회전하는 2개의 롤(roll) 사이로 통과시켜서 여러가지 형태로 가공하는 방법을 말한다. 기본적으로는. 2개의 롤 사이에 금속 재료를 통과시켜서 두께를 줄이고 조직을 강화시키기 위해 많이 사용한다. 여러 단계의 롤을 통과시키면 처음의 두께보다 매우 얇은 판재가 획득될 수 있다.
이러한 압연 공정에서 판재의 두께는 2개의 롤 사이의 간격을 조절하여 균일하게 조정할 수 있다. 그러나, 압연에 의해 판재의 두께가 줄어들면서 밀려난 살에 의해 폭은 바깥방향으로 늘어나기 때문에 바깥쪽 면은 불균일한 형상을 갖게 된다.
구체적으로, 도 1a 및 도 1b는 각각 압연 전후의 판재의 두께 및 폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 두께가 t1이고 폭이 W1인 판재를 압연하게 되면, 압연 후의 두께 t2는 균일하게 얻을 수 있지만 폭 W2는 W1보다 크면서도 정확한 치수로 성형이 되지는 않는다. 또한 W2의 양쪽 면은 바깥쪽으로 돌출되는 형상 및 약간 둥근 듯한 모양으로 만들어지게 된다.
따라서 압연 공정 후에 권취기로 바로 감게 되면 불균일한 폭과 직각이 아닌 면이 되기 때문에, 대부분의 공정에서는 폭의 치수를 일정하게 하고 끝 면의 상태를 직각으로 하기 위한 트림 공정을 거친다. 폭 방향으로 양쪽을 절단하는 트림 공정을 거치면 판재가 균일한 폭 치수를 갖게 되고, 권취기를 통해 판재를 둥글게 말아서 양품을 완성하게 된다.
트림 공정에서 발생한 양쪽의 스크랩은 길게 나오면 안되기 때문에 일정한 길이로 잘라서 아래쪽으로 떨어뜨린다.
도 1c를 참조하면, 트림 공정에 따라 스크랩이 떨어져 나가면서, 판재는 트림 후의 폭(W2')을 갖게 된다. 이때, 트림 후의 폭(W2')은 균일하게 유지될 수 있다.
트림 공정에서는 커터 등을 이용하여 금속 판재에 대한 트림을 수행하게 되는데, 압연이 진행되는 속도에 맞춰 실시간으로 수행된다. 이때, 트림의 특성상 커팅이 이루어진 면에는 버(burr), 면 찢김, 또는 스크래치 등의 불량이 발생할 수 있다. 또한, 트림을 하기 위한 커터의 날이 손상되거나 또는 커팅하는 힘과 속도 등이 유지되지 않는 경우에도 이러한 불량들이 발생한다.
여기서, 만약 일정 크기 이상의 큰 모양의 불량 상태로 권취기에 감기게 되면 둥글게 감기면서 접촉하는 다른 면에 흠집을 낼 수 있고, 추후 고객 사용 시 불량한 표면 상태로 인해 문제가 발생할 가능성이 있다.
따라서, 판재의 불량을 빠르게 검출하여 불량이 발생한 부분을 연마하거나 또는 제거할 수 있으면 권취기에 감기 이전에 불량을 없애거나 줄일 수 있다.
또한, 압연으로 인해 제품의 두께가 변하면서 제품의 상부면 및 하부면에도 외관 불량이 생길 수 있기 때문에, 상부와 하부면을 검사하여 불량을 찾아내는 것도 필요하다.
그러나, 빠른 압연 속도와 트림 시 커팅으로 인한 소음 등으로 인해 공정 내에서 사람이 직접 검사하는 것은 불가능하다. 최근에는 압연 속도가 빨라져서 보통 1초에 5 ~ 20m의 속도로 압연이 진행된다.
따라서, 빠르게 진행되는 공정 속에서 트림 이후의 판재의 양쪽 면과 상부면 및 하부면을 검사하기 위한 비전 검사기의 도입이 필요하다.
공개 특허 공보 제10-2021-0026034호(후판 압연판의 외관 검사 시스템과, 이를 이용한 후판 압연판의 외관 검사방법)
본 개시는 압연 및 트림 공정을 거친 판재의 측면 및/또는 상하면을 촬영하여 판재의 불량을 조기에 검출하는 시스템을 제공한다.
본 개시의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 개시의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 개시의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 개시의 일 실시 예에 따라 판재의 불량을 검출하는 시스템은, 압연 및 트림이 수행된 판재를 이동시키는 이송 장치의 측면 방향에서 상기 판재의 측면을 촬영하도록 배치된 적어도 하나의 카메라, 상기 카메라를 통해 획득된 상기 판재의 이미지를 기반으로, 상기 판재의 불량 여부를 식별하는, 처리부를 포함한다.
상기 시스템은, 상기 판재를 연마하기 위한 연마부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 처리부는, 상기 판재의 불량이 검출되면, 상기 판재를 연마하도록 상기 연마부를 제어할 수 있다.
상기 연마부는, 상기 이송 장치를 통해 이동하는 상기 판재의 이동 경로에 따라, 상기 카메라를 통해 촬영되는 지점으로부터 기설정된 거리에 해당하는 지점에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 기설정된 거리는, 상기 처리부의 불량 검출에 소요되는 제1 시간 및 상기 연마부가 가동되기 위한 제2 시간을 합산한 시간에 상기 판재의 이동 속도를 곱하여 획득된 거리보다 크거나 같을 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 불량이 검출된 상기 판재의 영역이 상기 연마부에 도달하는 시점을 식별하고, 상기 식별된 시점에 상기 판재를 연마하도록 상기 연마부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 상기 판재의 불량이 검출되면, 상기 불량에 매칭되는 연마 레벨을 설정하고, 상기 설정된 연마 레벨에 따라 상기 판재를 이동시키는 속도를 조정하도록 상기 이송 장치를 제어하고, 상기 설정된 연마 레벨에 따라 연마의 강도를 조정하도록 상기 연마부를 제어할 수도 있다.
한편, 상기 시스템은, 상기 카메라를 지지하는 가이드, 상기 가이드에 고정된 스크류, 상기 스크류를 회전시켜 상기 가이드의 위치를 조정하는 모터를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 처리부는, 상기 판재의 폭을 기반으로 상기 가이드의 위치를 조정하도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
상기 시스템은, 상기 이송 장치의 좌 측면에 위치하는 제1 카메라, 상기 제1 카메라를 통해 촬영되는 지점에 광을 출력하기 위한 적어도 하나의 제1 조명부, 상기 이송 장치의 우 측면에 위치하는 제2 카메라, 상기 제2 카메라를 통해 촬영되는 지점에 광을 출력하기 위한 적어도 하나의 제2 조명부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는, 서로 마주보지 않도록 교차하여 배치될 수도 있다.
또한, 상기 시스템은, 상기 이송 장치를 통해 이동하는 상기 판재의 상하면을 촬영하기 위한 복수의 카메라를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 처리부는, 상기 복수의 카메라를 통해 획득된 상기 판재의 이미지를 기반으로, 상기 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다.
한편, 상기 처리부는, 압연 및 트림이 수행된 판재를 포함하는 적어도 하나의 훈련 이미지를 기반으로 훈련된 인공지능 모델에, 상기 카메라를 통해 획득된 이미지를 입력하고, 상기 인공지능 모델의 출력을 기반으로, 상기 이송 장치를 통해 이동하는 상기 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 판재의 압연 공정은, 상하로 구비된 두 개의 롤 사이로 상기 판재를 통과시켜 상기 판재를 압연하는 단계, 상기 압연된 판재의 폭을 균일하게 조정하기 위한 트림(Trim)을 수행하는 단계, 상기 트림이 수행된 판재의 이동 경로의 측면 방향에 구비된 카메라를 이용하여 상기 트림이 수행된 판재의 측면의 이미지를 획득하는 단계, 상기 획득된 이미지를 기반으로 상기 트림이 수행된 판재의 불량 여부를 식별하는 단계, 상기 트림이 수행된 판재의 불량이 검출되면, 상기 트림이 수행된 판재를 연마하는 단계를 포함한다.
본 개시에 따른 시스템은, 카메라 및 조명 기반의 비전 검사를 통해, 압연 및/또는 트림을 거친 판재의 불량을 판재의 이동 중에 빠르게 실시간으로 검사할 수 있다는 효과가 있다.
본 개시에 따른 시스템은, 판재의 폭에 따라 카메라의 위치를 유동적으로 변경할 수 있으며, 불량 검출 여부에 따라 연마 정도 내지는 연마 시점을 조정하여 불량을 해소할 수 있다는 장점이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 일반적인 압연 및 트림 공정을 설명하기 위한 도면들,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 3a 내지 도 3b는 본 개시의 일 실시 예에 따라 양 측면에 배치된 카메라를 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면들,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따라 교차로 배치된 양 측면의 카메라를 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따라 상하면을 촬영하기 위한 카메라를 추가로 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따라 상하면을 촬영하기 위한 복수의 카메라를 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 시스템의 기능적 구성을 설명하기 위한 블록도, 그리고
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 압연 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 도면의 기재 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당해 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성요소를 모두 도시되어 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안 된다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한되어서는 안 된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시의 실시 예에서 "모듈", "유닛", "부(part)" 등과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 구성요소를 지칭하기 위한 용어이며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈", "유닛", "부(part)" 등은 각각이 개별적인 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 경우를 제외하고는, 적어도 하나의 모듈이나 칩으로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따라 판재의 불량을 검출하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 시스템(100)은 적어도 하나의 카메라(110) 및 처리부(120)를 포함할 수 있다.
카메라(110)는, 압연 공정 내에서 이송 장치를 통해 이동하는 판재를 촬영하기 위한 구성이다.
일 예로, 카메라(110)는 RGB 카메라일 수 있으나, 이밖에 다양한 종류의 TOF(Time of Flight) 카메라, 스테레오 카메라 등도 가능하다. 카메라(110)는 적어도 하나의 렌즈, 이미지 센서 등을 포함할 수 있다.
카메라(110)는 이동하는 판재를 기설정된 주기에 따라 순차적으로 촬영하여 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있으며, 획득된 이미지를 통해 판재에 대한 검사가 수행된다.
이를 위해, 카메라(110)는 압연 및 트림이 수행된 판재를 이동시키는 이송 장치의 측면 방향에서 판재의 측면을 촬영하도록 배치될 수 있다.
또한, 카메라(110)는 압연 및 트림이 수행된 판재를 이동시키는 이송 장치의 상/하 방향에서 판재의 상면 또는 하면을 촬영하도록 배치될 수 있다.
한편, 이송 장치는, 롤 케이블, 벨트 등 종래 알려진 판재의 다양한 이송 수단을 포함할 수 있다.
처리부(120)는 시스템(100) 내 다양한 컴퓨팅 내지는 연산을 수행하기 위한 구성으로, 시스템(100)의 전반적인 구성 및 동작을 제어할 수 있다.
처리부(120)는 적어도 하나의 프로세서 내지는 제어 회로를 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 처리부(120)는 카메라(110)를 통해 촬영된 판재의 이미지를 기반으로, 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다.
이 경우, 처리부(120)는 판재의 불량을 검출하도록 훈련된 적어도 하나의 인공지능 모델을 이용할 수 있다.
구체적으로, 처리부(120)는 촬영된 판재의 이미지를 인공지능 모델에 입력할 수 있으며, 인공지능 모델의 출력을 기반으로, 이송 장치를 통해 이동하는 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다.
인공지능 모델은, 딥 러닝 기반 네트워크 모델일 수 있으며, 서로 다른 레이어에 속한 노드 간의 가중치에 따라 훈련/업데이트 될 수 있다.
일 예로, 인공지능 모델은, 판재를 포함하는 이미지가 입력되면, 이미지에 포함된 판재에 불량이 존재하는지 여부를 식별하도록 훈련된, CNN(Convolutional Neural Network) 기반 모델일 수 있다.
본 인공지능 모델은, 압연 및 트림이 수행된 판재를 포함하는 적어도 하나의 훈련 이미지를 기반으로 훈련된 모델일 수 있다.
구체적으로, 처리부(120)는, 훈련에 이용되는 복수의 이미지를 불량한 판재의 이미지 그룹과 정상 판재의 이미지 그룹으로 구분하여, 인공지능 모델의 훈련 데이터로 이용할 수 있다.
여기서, 처리부(120)는 불량한 판재의 이미지 그룹을 불량 검출 정도(단계/레벨)에 따라 복수의 서브 그룹으로 구분할 수도 있다. 예를 들어, 이미지 별로, 짧은 시간(약한 강도)의 연마 등을 통해 해소될 수 있는 가벼운 표면 불량(1단계), 강한 연마를 통해서만 해소될 수 있는 정도의 표면 불량(2단계), 판재의 내부 균열 등 폐기 내지는 재차 압연이 필요한 심각한 불량(3단계) 등으로 구분될 수 있다.
이 경우, 인공지능 모델은, 입력된 이미지에 포함된 판재의 불량 여부를 판 별함은 물론, 불량이 검출된 판재의 불량 정도(레벨)를 식별할 수도 있다.
일 예로, 인공지능 모델은, 이미지 내에서 판재를 포함하는 영역을 추출하기 위한 적어도 하나의 레이어, 판재의 불량 여부를 식별하기 위한 적어도 하나의 레이어, 판재의 불량 정도를 선택하기 위한 적어도 하나의 레이어를 각각 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 시스템(100)은 상술한 구성들(110, 120) 외에도 인코더(Encoder), 타이밍 콘트롤러, 조명 콘트롤러, 조명부, 연마부 등 다양한 구성을 더 포함할 수 있다. 시스템(100) 내에 포함된 각 구성들은 다양한 방식의 유/무선 통신을 통해 데이터/신호를 주고받을 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 개시의 일 실시 예에 따라 양 측면에 배치된 카메라를 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a는 압연되어 나오는 판재의 정면에서 시스템(100)을 바라본 모습을 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 시스템(100)은, 압연되어 나오는 판재의 양 측면에 배치된 카메라(110-1, 2), 가이드(310-1, 2), 스크류(320-1, 2), 모터(330-1, 2) 등을 포함할 수 있다.
각 카메라(110-1, 2)는 판재의 측면의 이미지를 기설정된 주기에 따라 순차적으로 촬영하여, 복수의 이미지를 획득할 수 있다. 각 카메라(110-1, 2)는 연속 촬영을 위한 라인스캔 카메라 또는 에어리어 스캔 카메라로 구현될 수도 있다.
각 카메라(110-1, 2)는, 각 카메라(110-1, 2)의 촬영 지점에 조명을 제공하기 위한 적어도 하나의 조명 장치를 포함할 수 있다. 또는, 조명 장치가 각 카메라와 별도로 구비될 수도 있다.
이 경우, 각 조명 장치는 카메라(110-1, 2)의 촬영 시점에 동기화되어 조명을 출력할 수 있는 바(ex. 깜빡임), 이를 위해 적어도 하나의 조명 콘트롤러가 각 조명 장치를 스트로브 제어할 수 있다.
각 카메라(110-1, 2)는 가이드(310-1, 2)를 통해 지지될 수 있다.
각 가이드(310-1, 2)는 메인 플레이트 상에 배치될 수 있으며, 수직 방향으로 연결된 스크류(320-1, 2)에 고정될 수 있다.
이렇듯, 일 측이 가이드(310-1, 2)와 연결된 스크류(320-1, 2)의 반대 측은 모터(330-1)와 연결될 수 있다.
각 가이드(310-1, 2)와 마찬가지로, 모터(330-1, 2) 역시 메인 플레이트 상에 배치될 수 있으나, 가이드와 모터가 서로 다른 플레이트 상에 배치되는 것도 물론 가능하다.
모터(330-1, 2)는 스크류(320-1, 2)를 회전시켜 가이드(310-1, 2)의 위치를 조정할 수 있다.
구체적으로, 구동된 각 모터(330-1, 2)는 스크류(320-1, 2)를 회전시켜 스크류(320-1, 2)의 길이를 조절할 수 있으며, 그 결과 가이드(310-1, 2) 및 카메라(110-1, 2)의 위치가 변경될 수 있다.
처리부(120)는, 판재의 폭을 기반으로 가이드(310-1, 2)의 위치를 조정하도록 모터(330-1, 2)의 구동을 제어할 수 있다.
판재의 폭은, 압연 전의 판재의 폭, 압연 직후의 판재의 폭, 또는 압연 및 트림을 거친 판재의 폭일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
처리부(120)는, 시스템(100)에 구비된 적어도 하나의 사용자 입력 장치(ex. 사용자 입력용 컴퓨터, 입력 장치 등)를 통해 수신된 사용자 입력에 따라 판재의 폭을 설정할 수 있다.
또는, 처리부(120)는 적어도 하나의 카메라 또는 근접 센서를 이용하여 판재의 폭을 측정할 수도 있다.
카메라는 상술한 카메라(110-1, 2) 또는 다른 적어도 하나의 카메라일 수 있으며, 처리부(120)는 카메라를 통해 촬영된 판재의 끝선(끝점)을 식별하여 판재의 폭을 식별할 수 있다.
근접 센서는, 판재의 이동 경로의 측면에 설치된 레이저 센서, 적외선 센서 등일 수 있으며, 처리부(120)는 근접 센서의 센싱 데이터에 따라 판재의 폭을 측정할 수 있다.
그리고, 처리부(120)는 설정된(측정된) 판재의 폭에 따라 모터(330-1, 2)의 구동을 제어하여, 스크류(320-1, 2)의 길이를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 그 결과, 카메라(110-1, 2)의 위치가 조정될 수 있다.
구체적인 예로, 판재의 폭이 비교적 긴 경우, 처리부(120)는 스크류(320-1, 2)의 길이를 감소시키는 방향으로 회전하도록 모터(330-1)를 구동할 수 있다. 이 경우, 카메라들(110-1, 2)의 위치는 폭 방향으로 서로 멀어질 수 있다.
다른 예로, 판재의 폭이 비교적 짧은 경우, 처리부(120)는 스크류(320-1, 2)의 길이를 증가시키는 방향으로 회전하도록 모터(330-1)를 구동할 수 있다. 이 경우, 카메라들(110-1, 2)의 위치는 폭 방향으로 서로 가까워질 수 있다.
도 3b는 판재의 이동 경로 및 시스템(100)을 위에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 판재는 이동하면서 롤을 통한 압연 및 트림 공정을 거칠 수 있다.
압연 및 트림을 거친 판재는 이동하면서 카메라(110-1, 2)에 의해 촬영될 수 있으며, 처리부(120)는 카메라(110-1, 2)를 통해 촬영된 이미지를 기반으로 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다.
한편, 도 3b를 참조하면, 시스템(100)은 연마부를 포함할 수 있다.
연마부는 압연이 수행된 판재의 표면을 연마하기 위한 구성으로, 화학 연마, 전해 연마, 벨트 연마, 화학기계 연마, 자기유동유체 연마 등 다양한 방식에 따라 판재의 표면을 연마할 수 있다.
일 실시 예로, 카메라(110-1, 2)를 통해 촬영된 이미지를 통해 판재의 불량이 검출되면, 처리부(120)는 불량이 검출된 판재를 연마하도록 연마부를 제어할 수 있다.
연마부는, 이송 장치를 통해 이동하는 판재의 이동 경로에 따라, 카메라(110-1, 2)를 통해 촬영되는 지점으로부터 기설정된 거리만큼 떨어진 지점에 배치될 수 있다.
여기서, 기설정된 거리는, 처리부(120)의 불량 검출(이미지 분석)에 소요되는 제1 시간 및 연마부가 가동되기 위한 제2 시간을 합산한 시간에 판재의 이동 속도를 곱하여 획득된 거리보다 크거나 같을 수 있다.
제1 시간은, 처리부(120)가 (인공지능 모델 등을 통해) 이미지를 분석하여 불량 여부 및/또는 불량 정도를 식별하기 위해 필요한 시간이다.
제2 시간은, 연마부가 연마 동작을 시작하기 위해 필요한 물리적/화학적/기계적 세팅을 완료하는 데에 필요한 시간이다.
상술한 바와 같이 연마부가 기설정된 거리만큼 이격되어 있어야만, 불량이 검출된 판재의 영역에 대한 연마가 늦지 않게 진행될 수 있다.
또한, 처리부(120)는, 불량이 검출된 판재의 영역이 연마부에 도달하는 시점을 식별하고, 식별된 시점에 판재를 연마하도록 연마부를 제어할 수도 있다.
이 경우, 처리부(120)는 카메라(110-1, 2)의 촬영 지점과 연마부 간의 거리 및 판재의 이동 속도를 이용하여, 불량이 검출된 판재의 영역이 연마부에 도달하는 시점을 식별할 수 있다.
그리고, 처리부(120)는, 식별된 시점에 연마를 시작하도록 하는 제어 신 호를 연마부로 전송할 수 있다.
한편, 처리부(120)는, 판재의 불량이 검출됨에 따라 불량에 매칭되는 연마 레벨을 식별할 수 있다.
연마 레벨은, 연마의 강도 내지는 연마를 수행하는 시간의 정도를 의미한다.
구체적으로, 상술한 실시 예에 따라, 처리부(120)는 불량이 검출된 판재의 불량 정도를 식별할 수 있다.
여기서, 처리부(120)는 불량 정도가 심각할수록 연마 레벨을 더 설정할 수 있다.
그리고, 처리부(120)는 설정된 연마 레벨에 따라 연마의 강도 내지는 연마를 수행하는 시간을 조정할 수 있다.
구체적으로, 처리부(120)는 설정된 연마 레벨이 높을수록 연마부의 연마 강도를 더 강하게 설정할 수 있다.
또한, 처리부(120)는 설정된 연마 레벨이 높을수록 판재의 이동 속도가 느려지도록 이송 장치를 제어할 수 있다. 판재의 이동 속도가 느릴수록 판재의 특정 영역(ex. 불량 영역)에 대한 연마 시간(ex. 물리적/기계적 연마)이 길어질 수 있기 때문이다.
한편, 도 3b와 같이 카메라들(110-1, 2)이 서로 마주보는 방향으로 배치되는 경우, 카메라(110-1)의 조명부가 방출하는 광이 맞은편의 카메라(110-2)의 촬영 환경에 방해/간섭을 일으키거나, 카메라(110-2)의 조명부가 방출하는 광이 맞은편의 카메라(110-1)의 촬영 환경에 방해/간섭을 일으킬 가능성이 있다.
따라서, 처리부(120)는 타이밍 콘트롤러 등을 통해 각 카메라(110-1, 2)의 촬영 시점(ex. 셔터가 개방된 시간 구간)이 서로 중복되지 않도록 각 카메라(110-1, 2)의 촬영 시점을 교차 제어할 수 있다.
또한, 처리부(120)는 조명 콘트롤러 등을 통해 각 카메라(110-1, 2)의 조명부의 스트로브 제어 타이밍 역시 교차 제어할 수 있다. 이 경우, 각 카메라(110-1, 2)의 조명부는, 적어도 맞은편의 카메라의 셔터가 개방된 시간 구간 동안에는 광을 출력하지 않도록 교차적으로 스트로브 제어될 수 있다.
그 결과, 각 카메라(110-1, 2)의 촬영을 위한 조명부의 광이 맞은 편의 카메라의 촬영 환경을 방해할 가능성이 줄어들게 된다.
또는, 시스템(100)은, 도 3b와 달리 서로 마주보지 않는 교차된 위치에 배치된 카메라들(110-1, 2)을 포함할 수도 있다.
관련하여, 도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따라 교차로 배치된 양 측면의 카메라를 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 판재의 이동 경로 및 시스템(100)을 위에서 바라본 모습을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 판재의 이동 경로의 양 측면에 배치된 각 카메라(110-1, 2)는 서로 마주보지 않도록 교차 배치될 수 있다.
이 경우, 각 카메라(110-1, 2)는 반대쪽 카메라의 촬영 시점과 무관하게 고속 촬영을 수행할 수 있고, 조명부(111-1, 2) 역시 각 카메라(110-1, 2)의 촬영 시점에 따라 순차적으로 광을 출력할 수 있다.
도 4와 같이 각 카메라(110-1, 2) 및 조명부(111-1, 2)가 서로 교차적으로 배치된 경우, 촬영 및 조명 시점과 무관하게, 각 조명부(111-1, 2)로부터 출력된 광이 맞은편의 카메라의 촬영 환경에 미치는 영향이 미미하다는 장점이 있다.
다만, 도 4의 경우에도, 각 카메라(110-1, 2)의 촬영 시점이 교차적으로 제어되고, 각 조명부(111-1, 2)의 광 출력 시점이 교차적으로 제어될 수도 있음은 물론이다.
한편, 일 실시 예에 따르면, 시스템(100)은 이송 장치를 통해 이동하는 판재의 상하면을 촬영하기 위한 복수의 카메라를 더 포함할 수도 있다.
관련하여, 도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따라 상하면을 촬영하기 위한 카메라를 추가로 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 시스템(100)은 판재의 양 측면을 촬영하기 위한 카메라들(110-1, 2)에 더하여 판재의 상하면을 촬영하기 위한 카메라들(110-3, 4)을 추가로 포함할 수 있다. 상하면을 촬영하기 위한 카메라들(110-3, 4)의 촬영을 보조하기 위한 조명부 역시 각 카메라에 대해서 구비될 수 있다.
이 경우, 처리부(120)는 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)를 통해 촬영된 이미지를 기반으로 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다.
구체적으로, 처리부(120)는 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)를 통해 촬영된 이미지를 인공지능 모델에 입력하여 불량 여부를 식별할 수 있다.
이 경우, 촬영되는 영역 별로 별도의 인공지능 모델이 이용될 수도 있다. 구체적으로, 처리부(120)는 양 측면의 카메라(110-1, 2)를 통해 촬영된 이미지는 제1 인공지능 모델에 입력하고, 상하면의 카메라(110-3, 4)를 통해 촬영된 이미지는 제2 인공지능 모델에 입력할 수 있다.
여기서, 제1 인공지능 모델은, 판재의 측면을 포함하는 이미지를 기반으로 훈련된 모델이고, 제2 인공지능 모델은, 판재의 상면 또는 하면을 포함하는 이미지를 기반으로 훈련된 모델일 수 있다.
판재의 상하면과 양 측면에 대해서 나타날 수 있는 결함 내지는 불량의 세부 원인 내지는 경향성이 서로 다를 수 있으므로, 상술한 바와 같이 촬영 영역에 따라 별도의 인공지능 모델을 훈련시켜 이용함으로써 불량 검출의 정밀도가 향상될 수 있다.
또한, 어떤 카메라를 통해 촬영된 이미지 내에서 판재의 불량이 검출되었는지에 따라, 처리부(120)는 판재의 상면, 하면, 좌측면, 우측면 중 어떤 영역에 대한 연마를 수행할지 판단할 수 있다.
구체적으로, 처리부(120)는 불량이 검출된 이미지에 매칭되는 카메라로부터 촬영된 영역을 연마하도록 연마부를 제어할 수 있다.
일 예로, 판재의 상면을 촬영하는 카메라(110-3)를 통해 획득된 이미지 내에서 불량이 검출된 경우, 처리부(120)는 판재의 상면을 연마하도록 연마부를 제어할 수 있다.
다른 예로, 판재의 좌측면을 촬영하는 카메라(110-1)를 통해 획득된 이미지 내에서 불량이 검출된 경우, 처리부(120)는 판재의 좌측면을 연마하도록 연마부를 제어할 수 있다.
한편, 상면 및 하면 각각에 대해서, 시스템(100)은 복수의 카메라를 이용할 수도 있다.
관련하여, 도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따라 상하면을 촬영하기 위한 복수의 카메라를 포함하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 시스템(100)은 상면을 촬영하기 위한 복수의 카메라(110-3, 4) 및 하면을 촬영하기 위한 복수의 카메라(110-5, 6)를 포함할 수 있다. 이 경우, 각 카메라의 촬영을 보조하기 위한 조명부 역시 추가될 수 있다.
그리고, 처리부(120)는 도 6의 카메라들(110-1, 2, 3, 4, 5, 6) 각각을 통해 촬영된 이미지를 분석하여 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다.
상면 및 하면의 경우 측면에 비해 상대적으로 면적이 넓을 수 있고, 연마의 대상인 판재의 폭에 따라서는 하나의 카메라만으로 충분히 촬영하기 힘들 수 있으므로(ex. 이동 중인 판재의 전 면적을 촬영함에 있어 하나의 카메라만을 이용한 라인 스캔 검사 또는 에어리어 스캔 검사 속도의 한계가 있을 수 있음), 필요에 따라서는 도 6과 같이 상면 및 하면 각각의 촬영을 위해 복수의 카메라가 배치될 수 있다.
한편, 상술한 도면들을 통해서는 연마 및 트림 공정이 모두 수행된 이후 카메라를 통한 촬영 및 불량 검출이 수행되는 실시 예들만 개시하였으나, 연마 직후 트림 이전의 단계에 카메라를 통한 촬영 및 불량 검출이 수행되는 실시 예 역시 가능함은 물론이다.
한편, 도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 시스템의 기능적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 시스템(100)은 상술한 카메라(110-1, 2, 3, 4), 처리부(120), 조명부(111-1, 2, 3, 4) 외에 인코더(710), 타이밍 콘트롤러(720), 조명 콘트롤러(730), 연마부(740) 등을 더 포함할 수 있다.
인코더(710)는 판재의 이동 내지는 근접을 감지하기 위한 구성으로, 적어도 하나의 카메라 내지는 근접 센서를 포함할 수 있다.
인코더(710)를 통해 판재의 이동 내지는 카메라(110-1, 2, 3, 4)에 대한 근접이 감지되면, 인코더(710)는 타이밍 콘트롤러(720) 및/또는 처리부(120)로 이동/근접 감지를 알리는 신호를 전송할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(720)는 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)의 촬영 시점 내지는 연속 촬영을 제어하기 위한 구성이다.
인코더(710)로부터 수신된 신호 또는 처리부(120)의 제어에 따라, 타이밍 콘트롤러(720)는 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)가 촬영을 시작하도록 제어 신호를 전송할 수 있다.
조명 콘트롤러(730)는 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)를 스트로브 제어하기 위한 구성이다. 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)는 순서대로 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)의 촬영 지점에 조명을 제공하기 위한 구성이다.
인코더(710)의 이동/근접 감지에 따라, 조명 콘트롤러(730)는 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)의 스트로브 제어를 수행할 수 있다.
이 경우, 조명 콘트롤러(730)는 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)에 대하여 타이밍 콘트롤러(720)와 동기화되어 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)에 대한 스트로브 제어를 수행할 수 있다.
조명 콘트롤러(730) 역시 처리부(120)의 제어에 따라 동작할 수 있는 바, 일 예로, 처리부(120)는 판재의 종류, 검사 정밀도 등에 따라 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)의 조명의 밝기, ON/OFF 시간, ON/OFF 간격 등이 달라지도록 조명 콘트롤러(730)를 제어할 수 있다.
판재의 종류, 검사 정밀도 등은 사용자 입력에 따라 설정될 수 있다.
일 예로, 검사 정밀도가 높을수록, 처리부(120)는 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)의 촬영 배율이 커지도록 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)를 제어할 수 있다. 이 경우, 처리부(120)는 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)가 제공하는 조명의 밝기가 더 커지도록 조명 콘트롤러(730)를 제어할 수 있다.
또한, 검사 정밀도가 높을수록, 처리부(120)는 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)의 촬영 속도가 빨라지도록 타이밍 콘트롤러(720)를 제어할 수 있다. 이 경우, 처리부(120)는 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)가 스트로브 제어되는 속도(깜빡임 속도) 역시 더 빨라지도록 조명 콘트롤러(730)를 제어할 수 있다. 그 결과, 각 조명부(111-1, 2, 3, 4)의 ON/OFF 시간 내지는 간격이 변경될 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 카메라(110-1, 2, 3, 4)를 통해 촬영된 이미지 내에서 불량이 검출된 경우, 처리부(120)는 불량이 검출된 판재의 영역에 대한 연마를 수행하도록 연마부(740)를 제어할 수 있다.
한편, 도 7과 달리, 처리부(120)가 수행하는 이미지 분석(불량 검출)이 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)를 통해 자체적으로 수행될 수도 있다. 이 경우, 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)는 불량 검출(이미지 분석)을 위한 별도의 프로세서를 각각 포함하는 스마트 카메라로 구현될 수 있으며, 불량이 검출되면, 각 카메라(110-1, 2, 3, 4)는 연마를 수행하도록 하는 제어 신호를 연마부(740)로 전송할 수 있다.
한편, 도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 압연 공정을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 압연 공정은, 압연-트림-연마로 이어지는 각 공정을 수행하기 위한 장비들을 포함하는 설비 내지는 시스템을 통해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 압연 공정은, 판재에 대한 압연을 수행할 수 있다(S810). 구체적으로, 상하로 구비된 두 개의 롤을 통해 판재에 대한 압연을 수행하여 두께가 더욱 얇아진 판재를 획득할 수 있다.
그리고, 압연된 판재의 폭을 균일하게 조정하기 위한 트림을 수행할 수 있다(S820). 그 결과, 판재의 폭이 일정해질 수 있다.
이후, 적어도 하나의 카메라를 통해 트림이 수행된 판재의 이미지를 획득할 수 있다(S830).
구체적으로, 트림이 수행된 판재의 이동 경로의 측면 방향에 구비된 카메라를 이용하여 판재의 측면의 이미지를 획득할 수 있다. 이 경우, 카메라를 지지하는 가이드, 가이드와 연결된 스크류, 스크류를 회전시켜 스크류의 길이를 조정하는 모터 등을 통해 카메라의 위치가 유동적으로 변경될 수도 있다.
또한, 트림이 수행된 판재의 이동 경로의 상면 또는 하면 방향에 구비된 카메라를 이용하여 판재의 상면 또는 하면의 이미지를 획득할 수도 있다.
이미지가 획득되면, 적어도 하나의 프로세서 내지는 컴퓨터를 통해 이미지를 분석하여, 판재의 불량 여부를 식별할 수 있다(S840).
이때, 불량 판재를 포함하는 이미지 및 정상 판재를 포함하는 이미지를 기반으로 훈련된 인공지능 모델이 불량 검출에 이용될 수 있다.
그리고, 판재의 불량이 검출되면, 판재를 연마할 수 있다(S850).
한편, 이상에서 설명된 다양한 실시 예들은 서로 저촉되지 않는 한 복수의 실시 예가 결합되어 구현될 수 있다.
한편, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 시스템 110: 카메라
120: 처리부

Claims (10)

  1. 판재의 불량을 검출하는 시스템에 있어서,
    압연 및 트림이 수행된 판재를 이동시키는 이송 장치의 측면 방향에서 상기 판재의 측면을 촬영하도록 배치된 적어도 하나의 카메라; 및
    상기 카메라를 통해 획득된 상기 판재의 이미지를 기반으로, 상기 판재의 불량 여부를 식별하는, 처리부;를 포함하고,
    상기 시스템은,
    상기 판재를 연마하기 위한 연마부;를 더 포함하고,
    상기 처리부는,
    상기 판재의 불량이 검출되면, 상기 판재를 연마하도록 상기 연마부를 제어하고,
    상기 연마부는,
    상기 이송 장치를 통해 이동하는 상기 판재의 이동 경로에 따라, 상기 카메라를 통해 촬영되는 지점으로부터 기설정된 거리에 해당하는 지점에 배치되고,
    상기 기설정된 거리는,
    상기 처리부의 불량 검출에 소요되는 제1 시간 및 상기 연마부가 가동되기 위한 제2 시간을 합산한 시간에 상기 판재의 이동 속도를 곱하여 획득된 거리보다 크거나 같은, 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는,
    불량이 검출된 상기 판재의 영역이 상기 연마부에 도달하는 시점을 식별하고,
    상기 식별된 시점에 상기 판재를 연마하도록 상기 연마부를 제어하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 판재의 불량이 검출되면, 상기 불량에 매칭되는 연마 레벨을 설정하고,
    상기 설정된 연마 레벨에 따라 상기 판재를 이동시키는 속도를 조정하도록 상기 이송 장치를 제어하고,
    상기 설정된 연마 레벨에 따라 연마의 강도를 조정하도록 상기 연마부를 제어하는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 카메라를 지지하는 가이드;
    상기 가이드에 고정된 스크류; 및
    상기 스크류를 회전시켜 상기 가이드의 위치를 조정하는 모터;를 더 포함하고,
    상기 처리부는,
    상기 판재의 폭을 기반으로 상기 가이드의 위치를 조정하도록 상기 모터를 제어하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 이송 장치의 좌 측면에 위치하는 제1 카메라;
    상기 제1 카메라를 통해 촬영되는 지점에 광을 출력하기 위한 적어도 하나의 제1 조명부;
    상기 이송 장치의 우 측면에 위치하는 제2 카메라; 및
    상기 제2 카메라를 통해 촬영되는 지점에 광을 출력하기 위한 적어도 하나의 제2 조명부;를 포함하고,
    상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는,
    서로 마주보지 않도록 교차하여 배치되는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 이송 장치를 통해 이동하는 상기 판재의 상하면을 촬영하기 위한 복수의 카메라;를 더 포함하고,
    상기 처리부는,
    상기 복수의 카메라를 통해 획득된 상기 판재의 이미지를 기반으로, 상기 판재의 불량 여부를 식별하는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는,
    압연 및 트림이 수행된 판재를 포함하는 적어도 하나의 훈련 이미지를 기반으로 훈련된 인공지능 모델에, 상기 카메라를 통해 획득된 이미지를 입력하고,
    상기 인공지능 모델의 출력을 기반으로, 상기 이송 장치를 통해 이동하는 상기 판재의 불량 여부를 식별하는, 시스템.
  10. 판재의 압연 공정에 있어서,
    상하로 구비된 두 개의 롤 사이로 상기 판재를 통과시켜 상기 판재를 압연하는 단계;
    상기 압연된 판재의 폭을 균일하게 조정하기 위한 트림(Trim)을 수행하는 단계;
    상기 트림이 수행된 판재의 이동 경로의 측면 방향에 구비된 카메라를 이용하여 상기 트림이 수행된 판재의 측면의 이미지를 획득하는 단계;
    처리부가, 상기 획득된 이미지를 기반으로 상기 트림이 수행된 판재의 불량 여부를 식별하는 단계; 및
    상기 트림이 수행된 판재의 불량이 검출되면, 연마부가 상기 트림이 수행된 판재를 연마하는 단계;를 포함하고,
    상기 연마부는,
    상기 판재의 이동 경로에 따라, 상기 카메라를 통해 촬영되는 지점으로부터 기설정된 거리에 해당하는 지점에 배치되고,
    상기 기설정된 거리는,
    상기 처리부의 불량 검출에 소요되는 제1 시간 및 상기 연마부가 가동되기 위한 제2 시간을 합산한 시간에 상기 판재의 이동 속도를 곱하여 획득된 거리보다 크거나 같은, 판재의 압연 공정.
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