KR20030046253A

KR20030046253A - 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치

Info

Publication number: KR20030046253A
Application number: KR1020010076730A
Authority: KR
Inventors: 이광희; 진충렬
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-12
Also published as: KR100838723B1

Abstract

본 발명은 종래 작업자의 목측에 의하여 수행되던 스트립표면의 롤마크성 또는 스케일성 결함검사 및 결함평점과정을 자동화시켜서 결함발견시에 시각적, 청각적으로 경고신호를 출력하여 결함제거를 위한 적절한 조치를 수행하며, 또한 결함부의 흠발생정도에 따른 결함평점을 산출하여 코일의 후처리동작을 지시하는 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치에 관한 것이다.

본 발명의 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치는, 이동하는 스트립(6)의 표면상태를 영상정보로 변환하여 출력하기 위한 표면흠탐상기(7)와, 상기 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 스트립(6)의 표면에 형성된 롤마크성결함부와 스케일성결함부를 실시간 검출하고 내장프로그램에 따라서 스트립(6)의 표면결함상태를 판독하고 검출된 결함에 대하여 미리 설정된 기준치에 따른 결함평점을 산출하여 표시하며 메시지파일을 작성하여 출력하는 제어용서버(9)와, 상기 제어용서버(9)로부터 결함부관련 경고용 메시지파일이 입력되면 모니터 및 스피커를 통하여 작업자에게 통보하고 운전자가 수행한 조치를 입력하면 이것을 확인하고 메시지파일을 삭제하는 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)를 포함한다.

Description

스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치{Device for detecting and evaluating the point of defect on strip surface}

본 발명은 종래 작업자의 목측에 의하여 수행되던 스트립표면의 롤마크성 또는 스케일성 결함부검사 및 결함평점과정을 자동화시켜서 결함발견시에 시각적, 청각적으로 경고신호를 출력하여 결함제거를 위한 적절한 조치를 수행하며, 또한 결함부의 흠발생정도에 따른 결함평점을 산출하여 코일의 후처리동작을 지시하는 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치에 관한 것이다.

일반적으로 열연공정은 연속주조기(1)로부터 공급받은 소재(슬라브)를 가열로(2) 장치에서 압연에 적당한 온도로 재가열하여 추출한 후, 조압연기(3)에서 폭압연 및 두께압연을 실시하고, 마무리(사상)압연기(4)에서 수요자가 원하는 두께의 제품으로 최종 두께압연을 실시한 후에, 권취기(5)에서 압연된 스트립을 코일(Coil) 형태로 권취하며, 권취직후에는 테일부를 부분검사하여 결함을 검사하며, 권취된 후에는 고온상태의 코일을 냉각시킨 후에 코일을 풀어서 스트립의 표면을 작업자가 목측에 의하여 표면결함검사를 수행하여 처리한다. 이러한 열(간압)연공정에서 스트립 제품결함에 대한 검사과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 가열로(2)에서 추출된 압연소재는 통상 1100∼1200℃의 고온에서 작업이 진행되기 때문에 스케일(scale)이라는 표면결함과 함께, 조압연기(3), 마무리 (사상)압연기(4) 등을 통과하면서 치입되는 이물질로 인하여 손상된 롤에 의하여 압연롤마크발생 또는 통판성불량 또는 분사노즐의 막힘현상에 의한 열연강판표면의 디스케일링 불량으로 각종 스케일성 표면결함이 발생하고 이에 따라서 불량제품이 발생되고 있다. 이러한 결함에 의하여 스트립 코일은 수요자의 사용용도와 표면결함의 발생정도에 따라서 정상적인 제품으로 판매되거나 또는 헐값의 주문외 제품이 되기도 한다.

상기와 같은 스트립표면상의 결함은 열연공장의 특성상, 한 번 발생되면 전공정에 걸쳐서 연속적으로 발생되기 때문에 제품의 품질향상에 막대한 악영향을 끼치고 있는 형편이다. 이러한 제품결함의 발생을 방지하기 위하여 종래에는 중간검사반과 정정검사반을 두어서 표면결함의 발생 및 발생된 표면결함의 심각성을 검사하고 있다.

중간검사반에서는 작업자가 목측에 의하여 검사한 결과 심각한 스케일성 표면결함이 발생되면 마무리압연작업반에서는 압연소재의 압연온도를 낮추고, 압연롤의 냉각계통에 대하여 점검작업을 수행한다. 또한 스케일성결함을 제거하는 디스케일링(Descaling) 장치등의 압력과 노즐(Nozzle) 상태등을 점검한 후에 다음 작업을 진행한다. 또한 롤마크성 표면결함이 발생되면, 압연중 사용된 압연롤의 상세 점검 및 교체등의 필요한 조치를 취하게 된다. 또한 정정검사반에서는 권취된 코일을 야드에서 냉각시킨 후에 스트립표면을 검사하여 결함평점을 산출하고 평점을 입력하여 처리에 사용한다.

도 2는 열간압연된 스트립코일의 제조공정 및 표면결함검사를 위한 공정을 도시한 것으로서, 권취기(5)에 의하여 감겨진 모든 코일들은 고온상태이므로 하절기에는 4∼5일, 동절기에는 2∼3일 정도 야드에 적치시켰다가 코일을 풀어낸 후에 표면결함검사를 수행한다. 표면결함 검사후에는 결함에 대한 평점부여 및 등급이 판정된다. 표면결함평점은 컴퓨터에 수동입력되어서 데이터로 보관된다. 한편 등급판정을 받은 스트립코일들은 평량후에, 각각의 결함평점에 따라서 분류된 후에 출하처리된다. 도면에서는 결함평점이 5점, 3,4점, 및 1,2점으로 분류됨을 알 수 있다.

그러나 상기와 같은 표면검사 및 평점부여는 검사를 하는 작업자의 숙련도에 따라서 많은 편차가 발생하게 되고, 또한 야드에서 냉각과정을 거친 후에 모든 코일제품에 대하여 되감기작업을 하여야 하기 때문에 즉시 출고가능한 코일제품까지도 검사를 하는 등 중복작업문제가 있었다.

더욱이 열간압연공정에서 발생된 표면결함의 평점부여가 잘못되어 목외제품이 정상적인 제품으로 출고된 경우에 수요자의 클레임을 유발하게 되며 공장에서의 가공시에 설비고장 및 공정정지를 유발하여 사업상 막대한 지장을 초래하게 되며, 결과적으로 사회적손실을 초래한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 작업자의 목측에 의하여 수행되던 스트립표면의 롤마크성 또는 스케일성 결함부검사 및 결함부평가를 자동화시켜서 결함발견시에 시각적, 청각적으로 경고신호를 출력하여 결함제거를 위한 적절한 조치를 수행하며, 또한 결함부의 흠발생정도에 따른 평점을 산출하는 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제품의 품질불량을 미연에 방지함으로서 수요자의 불만을 감소시키고, 신뢰성있는 제품을 제공할 수 있으며, 평점부여를 자동화시킴으로서 종래 수 일 이상이 걸리던 제품의 처리를 신속하게 수행할 수 있는 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 열간압연에 의한 스트립강판 제조공정의 개략도,

도 2는 종래 열연스트립강판의 제조공정 및 등급판정상태 개략도,

도 3은 본 발명의 스트립강판의 제조공정 및 등급판정상태 개략도,

도 4는 본 발명에 의한 검색 및 평점산출장치의 개략적인 설치상태도,

도 5는 본 발명에 의한 압연공정에서의 탐상상태를 설명하는 플로우차트,

도 6은 본 발명에 의한 주기성판단상태를 설명하는 플로우차트,

도 7은 열연스트립강판의 표면에 발생되는 롤마크흠의 분포상태도,

도 8은 스케일성결함분류에 따른 치명성정도를 나타내는 평점분포도,

도 9는 롤마크성결함의 결함확률분포도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 연속주조기 2 : 가열로

3 : 조압연기 4 : 마무리(사상)압연기

5 : 권취기 6 : 스트립

7 : 표면흠탐상기 8 : 마무리압연용PC

9 : 제어용서버 10: 중간검사용PC

51-66: 표면결함부 L1-L7: 검색 범위

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열간압연공정에서 생산되는 스트립코일의 표면상에 발생되는 결함부를 감지하고 표면결함발생 및 결함평점을 산출하여 작업자에게 통보하는 장치에 있어서, 이동하는 스트립의 표면상태를 영상정보로 변환하여 출력하기 위한 표면흠탐상기와, 상기 표면흠탐상기로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 스트립의 표면에 형성된 롤마크성결함부와 스케일성결함부를 실시간 검출하고 내장프로그램에 따라서 스트립의 표면결함상태를 판독하고 검출된 결함에 대하여 미리 설정된 기준치에 따른 결함평점을 산출하여 표시하며 메시지파일을 작성하여 출력하는 제어용서버와, 상기 제어용서버로부터 결함부관련 경고용 메시지파일이 입력되면 모니터 및 스피커를 통하여 작업자에게 통보하고 운전자가 수행한 조치를 입력하면 이것을 확인하고 메시지파일을 삭제하는 마무리압연용PC와 중간검사용PC를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 3을 참고하여 종래 등급판정방식과 본 발명에 의한 등급판정방식을비교설명한다.

본 발명에서는 종래 권취기(5)에 의하여 감겨진 코일을 냉각시킨 후에 다시 감겨진 코일을 풀어서 검사하기 위하여 장시간동안 필드에 야적할 필요성이 없으며, 즉시 처리가 가능한 이점을 가진다. 이것은 마무리(사상)압연기(4)와 권취기(5) 사이에 설치되는 표면흠탐상기(7)를 이용하여 실시간으로 스트립표면의 흠을 검출함으로서 가능해진다. 다시말하면, 표면흠탐상기(7)를 이용하여 스트립표면의 영상정보를 획득하고, 획득된 영상정보를 실시간으로 처리하여 스트립표면에 발생된 결함부를 인식하고, 결함부의 심각성을 판단하도록 미리 설정된 점수를 부여하여 결함평점을 산출하고, 산출된 결함평점에 따라서 고온상태라도 후처리가 결정되기 때문에 냉각후에 즉시 처리함으로서 시간단축의 효과가 있다. 결함평점에 의하여 5점이면 자동목외품으로 판정되며, 결함평점이 3,4점이면 재판정, 결함평점이 1,2점이면 제품라벨이 부착되어서 출하되며, 이것은 종래와 본질적으로 동일한 과정이 된다.

상기와 같이 작동되는 본 발명의 평점산출장치는, 도 4를 참고하면, 표면흠탐상기(7)(Surface Defect Detector)가 종래 마무리압연기(4)와 권취기(5)의 사이를 통과하는 스트립(미도시됨)의 표면을 검출할 수 있도록 소정의 위치에 설치된다. 설치위치는 스트립의 표면을 용이하게 인식할 수 있으며 스트립의 진행에 방해되지 않는 위치이다. 스트립 표면과의 거리는 사용되는 표면흠탐상기(7)의 성능에 따라서 가변될 수 있다. 표면흠탐상기(7)는 통상 사용되는 카메라를 이용하여 구성할 수 있다.

표면흠탐상기(7)는 스트립(6) 표면의 결함을 판단하고, 판단결과에 따라서 결함평점을 산출하기 위한 프로그램이 내장된 제어용서버(9)와 연결되어서 획득된 영상정보를 전송한다. 상기 제어용서버(9)는 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)와 상호연동될 수 있도록 케이블을 통하여 네트웍으로 연결된다. 상기 마무리압연용PC(8)와 제어용서버(9)와 중간검사용PC(10)들은 모두 모니터와 사운드카드를 내장하고 있으며 일반적인 개인용컴퓨터와 동일한 구성을 가진다. 또한 상기 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)들은 마무리작업반 및 중간검사 작업반의 작업자들에게 경고메시지를 출력한다. 경고메시지는 결함발생사실을 통보하거나 또는 코일의 평점을 통보하는 내용이 될 수 있다.

상기 제어용서버(9)에서는 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상신호를 처리하여 모니터화면상에 출력한다. 작업자는 출력상태를 감시하고 있다가 표면결함상태를 인식할 수 있다. 또한 제어용서버(9)는 동시에 내장되어 있는 프로그램을 이용하여 스트립 표면의 결함부에 대한 결함의 정도를 판단한다. 결함상태를 판단하기 위한 판단알고리즘에 대하여 후에 상세히 설명된다.

상기 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)들은 작업장에 인접하여 설치되어서 작업자들에게 스트립의 결함상태를 통보하고 적절한 조치를 취하도록 지시하는데 사용된다. 또한 스트립의 표면상태를 실시간으로 전송하여 작업자들에게 표시할 수 있다.

먼저 제어용서버(9)에서 수행되는 스트립표면의 결함검출 및 분류처리과정의 기본개념을 설명하면 다음과 같다.

먼저 카메라인 표면흠탐상기(7)로부터 영상을 추출하고, 영상으로부터 사물검출(OD1: Object detection 1)을 수행한다. 이렇게 사물검출(OD1)후에 흠검출(OD2)을 수행한다. 검출된 흠결함을 단위흠으로 생성하는 영역분석(RA:Region Analysys)을 수행한다. 그 후에 결함의 특징을 추출(Feature extraction)하고, 결함을 분류(Classiifcation)한다. 그 후에 결함을 병합하고 필터링한다. 최종적으로 결함을 분류하고 평점을 부여한다. 이러한 과정을 상세히 설명한다.

사물검출(OD1)은 카메라에서 검출한 영상내에서 실시간으로 사물의 유무를 판단하는 알고리즘으로 1초당 120 프레임의 영상을 취득하여 사물을 저장하는 과정으로 실시간으로 처리된다.

사물검출(OD1)은 카메라에서 취득한 영상(Obeject Image)과 기준영상(Refernece Image)의 화소대 화소 차이(Point to Point Subtraction)을 구하여 만든 차이영상(Different Image)에 대하여 영역분할 및 다중임계기법을 적용하여 흠의 유무가 판단되며 기준영상(Reference Image)으로부터 구해진다.

영역분할(Tile Anslysys)이란 취득한 흠영상을 N * M 크기의 작은 사각형 영역들로 나누는 것을 의미하며, 다중임계기법(Multi-Threshold Method)은 나누어진 작은 영역별로 네 가지 레벨의 임계값을 적용시켜 흠을 검출하는 방식이다.

흠검출(OD2)은 사물검출(OD1)에서 결함이 있다고 판단되는 영상에서 흠화소(Defect Pixel)을 구분해내는 알고리즘이다. 즉, 결함이 있는 세그먼트들을 8-Connected labeling에 따라서 화소단위가 아니라 세그먼트영역단위로 라벨링한후에, 같은 레벨값을 갖는 세그먼트를 둘러싸는 가장 작은 사각형영역을 만든다. 흠(OD2)검출 알고리즘에서 사용되는 각 필터들은 이를 사각형영역에만 적용시킴으로서 처리시간을 단축시킨다.

흠검출(OD2) 알고리즘은 4종류의 필터를 사용하여 표면결함을 검출한다. 각각은 디스크타입(Disk Type), 포인트타입(Point Type), 에어리어타입(Area Type), 라인타입(Line Type) 필터로 구분된다. 이것은 스트립코일의 표면에 발생하는 결함의 형태에 따라서 최적의 검출효과를 얻기 위해서 각기 특성화된 필터를 사용하기 위한 것이다.

각각의 필터의 특성은 다음과 같다. 디스크타입 필터는, 원형형태의 표면결함에 최적화된 성능을 보인다. 디스크타입 필터는 디스크형태와 링형태의 구조요소(Structing element)를 사용한다. 디스크형태는 검출하고자 하는 표면결함의 크기와 비슷하여야 하며, 링형태는 디스크형태를 포함해야 한다.

디스크형태는 검출대상을 인핸스먼트(Enhancement)하는 기능을 가지며, 링형태는 검출대상을 디프레싱(Depressing)하는 기능을 가진다. 검출하고자 하는 원형형태의 결함중에서 주변 화소값보다 밝은 부분을 나타내는 Dull mark와 같은 결함은 인핸스먼트 구조에 딜레이션(Dilation)을 적용하고, 반대로 결함이 주변의 화소값보다 어두운 부분특성을 갖는 롤마크(Roll mark)와 같은 결함에는 이로젼(Erosion)을 적용한다.

그리고 디프레싱 구조에는 메디안(Median)을 적용하여 주변 화소값을 획득한다. 그레이(Gray) 영상에서의 딜레이션(Dilation)과 메디안(Median)은 구조요소내에서 최대값과 최소값으로 필터결과를 나타내지만 이 경우에 잡음(Noise)에 민감하기 때문에 효과적이지 않다. 따라서 구조요소내의 화소값을 소팅(sorting)하여 n%에 해당하는 화소값을 선택한다. 기존의 딜레이션은 100%에 해당되며 0%는 이로젼에 해당된다. 디스크타입필터는 인핸스먼트와 디프레스결과의 차이에 대한 스레스홀드로서 결함을 검출한다.

포인트타입 필터는 콘트라스트가 아주 높은 포인트성의 포인트러스트(Point Rust)와 같은 결함을 검출한다. 포인트타입필터는 디스크타입필터와 거의 같은 원리를 적용한다. 딜레이션과 이로젼을 수행하는 3*3 구조요소를 사용하며 최대값과 최소값을 사용한다. 백그라운드필터로는 5*5 Mean 필터를 사용한다. 마찬가지로 두 필터의 차에 대한 스레스홀드로서 결함을 검출한다.

에어리어타입필터는 영역러스트(Area Rust) 또는 이물묻음과 같은 넓은 면적을 갖는 결함을 검출하기 위한 검출알고리즘이다. 먼저 처리하고자 하는 영상과 OD 알고리즘에서 만든 기준영상과의 차이를 구한 영상에 대하여 피라미드형식으로 영상크기를 축소시킨다. 즉 각 피라미드레벨에서의 영상크기는 이전 영상보다 4배(가로, 세로 각 2배)씩 감소된다. 줄이는 방법은 4화소를 평균해서 1화소를 만든다. 이런 방식으로 n레벨 피라미드영상이 구해지면 스레스홀드를 하여 이진화시킨다음 원래 영상으로 복구한다. 피라미드방식의 에어리어타입필터는 작은 흠이나 잡은 또는 불규칙한 대상을 제거해주면서 효율적으로 면적에 기인하는 결함들을 산출한다.

라인필터는 스케일이나 스크래치 등과 같은 라인형태의 결함들을 효과적으로 검출하기 위하여 특성화된 필터이다. 이 필터는 인핸스먼트 필터와 백그라운드 필터 결과의 차이를 스레스홀드하여 라인형태의 결함을 검출한다. 인핸스먼트는 3*15의 Mean 필터를 사용하며, 백그라운드필터는 11*1의 구조요소를 사용하여 n%(보통 20∼30%)의 값을 사용한다.

흠검출(OD2)은, 4종류의 필터결과를 병합(merge)하여 최종적으로 표면결함을 나타낸다. 표면결함으로 인식된 화소에 대하여 인접한 화소끼리 같은 결함단위로 인식할 수 있도록 라벨링한다.

또한 군집형태의 결함단위를 하나의 단위결함으로 형성하기 위하여 영역확대(Region Growing)이라는 방법을 사용한다. 영역확대는 OD2결과 영상을 1/10로 축소한 영상에서 라벨링작업을 하는 것이다. 축소방법은 10*10화소내에 결함이 존재하면 축소된 해당화소는 결함화소로 설정된다. 라벨링후에 다시 원래의 영상으로 복귀하면 군집결함은 하나의 단위결함으로 라벨링된다.

RA(Region Analysys)(검출흠의 단위흠생성)은 흠영상에서 검출된 흠화소들을 분석하여 화소들을 단위흠으로 구분지어 주는 역할을 한다. 예를 들어 스케일과 같은 흠이 검출되었을 때, 하나의 스케일은 여러 조각으로 나누어지는데, 이를 하나의 스케일로 인식되게 한다. RA에서는 먼저 OD2에서 검출된 영상을 라벨링하는 과정을 거쳐서 연결된 화소들을 같은 이름의 라벨을 붙여서 구분시킨다. 다음으로 영역확대방법을 이용하여 서로 인접한 라벨영역을 결합시킨다. 영역확대방법은 원형형태의 확대방법과 사각형형태의 확대방법이 있다.

특징추출(Feature Extraction)은 각 검출된 단위흠별로 흠의 특징값을 추출하는 알고리즘이다. 추출되는 값은 그레이분포분석, 형태학적인 분석, 바이너리정보분석등에 의하여 추출되며, 총 300여개의 특징(폭, 길이, 평균값, 모양, 각도, 색상)들을 추출할 수 있다. 튜닝단계에서 특징값을 데이터베이스에 많이 입력하여 자체 학습하게 된다.

결함분류(CL:Classification)는 검출된 흠을 분류하는 알고리즘이다. 추출된 특징값을 바탕으로 흠의 명칭을 결정한다. 현재 표면흠탐상기(7)에서 사용될 수 있는 분류알고리즘으로는 C-5 Rule Base Classification(Fussy Rule Set)에 의한 방법과 Neural Network을 사용하는 방법등이 있다.

분류알고리즘에서는 흠명칭을 훈련시킬 수 있는 샘플의 마스터 셋업 (Master set-up of Sample)이 필요하며, 이러한 마스터 셋업은 온라인상에서 검출된 영상을 작업자가 흠명칭별로 분류하여 저장하면 자동으로 학습을 수행하여 분류자(Classifier)를 생성시킨다.

상기와 같은 방법을 통하여 열연강판에서 발생된 표면결함에 대해 표면흠탐상기(7)의 계측결과정보를 제어용서버(9)에서 분석하여 롤마크, 스케일결함등의 치명적인 결함발생을 판단하게 된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 검사장치의 작동상태 및 표면흠결함판단상태를 도 5의 플로우차트를 참고하여 설명한다.

제어용서버(9)에서는 정상적인 압연작업을 실시하는 단계(S1)에서 표면흠탐상기(7)로부터 스트립 표면의 영상정보를 입력받으며(S2), 이것을 이용하여 1차적으로 결함순서(Ri)와 결함길이(Rj)와 결함폭(Wj)등의 위치정보를 제어용서버(9)의 저장장치에 기록한다(S3). 이 정보는 상기한 것과 같은 방법에 의하여 롤마크성 및스케일성 결함의 검출 및 평점산출에 사용된다. 표면흠탐상기(7)에 의하여 수행되는 영상정보는 일정구간에 걸쳐서 수행된다.

제어용서버(9)에서는 상기와 같이 기록되는 스트립의 표면정보를 이용하여 검사를 수행한다. 이 때 롤마크성결함이 최초로 검색되면(S4), 제어용서버(9)에서는 이것이 주기성을 가지고 반복되는가 아닌가를 판단하기 위하여 주기성검사를 수행한다(S5). 주기성검사에 대하여 후에 상술된다.

주기성결함검사결과 주기성이 있으면(S8), 결함발생에 대한 정보를 포함하는 메시지파일(TXT파일)을 생성한다(S9).

만일 주기성검사결과 주기성이 없으면(S6), 스케일성결함검사를 수행한다(S7). 스케일성검사결과 결함이 발견되지 않으면 제어용서버(9)는 검사를 종료하고 대기상태를 유지하다가 다음 정상압연작업이 실시되면 표면흠탐상기(7)를 이용하여 결함검출을 수행한다(S2).

스케일성결함검사결과 주기성이 있으면, 결함발생에 대한 정보를 포함하는 메시지파일(TXT파일)을 생성한다(S9). 상기와 같이 메시지파일이 작성되는 경우는, 먼저 롤마크성결함을 검사하고 스케일성결함을 검사하여 롤마크성결함이 주기성을 가지거나 스케일성결함이 발견되는 경우이다.

이와 동시에 주기성이 있는 롤마크 및/또는 스케일성결함등에 대하여 내부에 저장된 기준치를 이용하여 점수를 부여하고 평점을 산출한다. 평점산출에 대한 일실시예가 도 7을 참고하여 설명된다.

상기와 같이 결함검사에 의하여 롤마크성 또는 스케일성결함이 발견되면, 제어용서버(9)는 생성된 메시지파일을 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)로 전송한다(S10). 상기 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)에 전송이 완료되면(S11), 제어용서버(9)는 생성된 메시지파일을 삭제한다(S12). 상기와 같은 과정은 제어용서버(9)에서 수행되는 과정이다. 상기와 같은 메시지파일의 전송은 선택적으로 수행될 수 있으며, 메시지파일에 포함되는 내용에는 또한 해당 코일에 대한 평점이 추가되어서 즉시 후처리과정을 지정할 수 있다.

도 3을 다시 참고하면, 평점이 5점이면, 자동목외품으로 판정하여 정정야드적치후에 냉각되면 보급, 평량, 포장작업, 보류장적치, 수요가재결정, 제품창고입고, 및 출하와 같은 과정을 따라서 처리된다. 또한 평점이 3,4점이면 되감기작업을 수행하여 표면결함검사를 다시 실시하여 결함평점 및 등급판정을 하고, 평량, 제품라벨부착, 포장작업, 제품창고입고후에 출하한다. 또한 평점이 1,2점이면 되감기작업없이 정정야드에서 냉각후에 보급, 평량, 제품라벨부착, 포장작업, 제품창고입고, 출고한다.

한편, 결함이 발견되었다는 메시지를 전송받은 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)에서는 메시지파일의 전송을 확인한 후에(S13, S14), 메시지파일의 내용에 따라서 작업자들에게 메시지 및 음성을 출력한다(S15). 메시지는 각각의 PC(8,10)에 연결되어 있는 모니터화면을 통하여 출력되며, 음성은 사운드카드에 연결된 스피커를 통하여 출력된다. 메시지화면의 일례를 들면 현재 작업완료된 스트립코일에서 롤마크성결함 또는 스케일성결함이 발견되었다는 내용과, 코일의 평점정보를 포함한다. 또한 스피커를 통한 음성출력도 동일한 내용이 될 수 있다.

상기와 같이. 메시지와 음성출력후에 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)는 대기상태를 유지한다. 이러한 대기상태에서 메시지와 음성출력을 보고 들은 작업자, 마무리 압연기 운전자 및/또는 중간검사 검사자는 결함발견결과를 직접 확인하고 제품을 분리수거하거나 또는 롤마크결함이나 스케일성결함을 발생시키는 원인을 제거하고(S16) 제거결과를 마무리압연용PC(8) 또는 중간검사용PC(10)에 입력시킨다(S17).

상기와 같이 입력되면 마무리압연용PC(8) 또는 중간검사용PC(10)에서는 결함에 관련된 메시지파일을 삭제하여 결함검사작업을 완료한다(S18). 삭제작업후에 다시 새로운 결함발견메시지파일이 제어용서버(9)로부터 전송되는 가를 확인하도록 대기상태를 유지한다.

도 6 및 도 7을 참고하여 롤마크성결함의 주기성판단로직의 일례를 설명하면 다음과 같다.

하기에서 길이방향으로 일정한 범위는 사용중인 최종 마무리 압연롤의 1회전 후에 재발생할 수 있는 롤마크의 길이오차범위를 의미하는 것으로서, 도 7의 L1-L7이 해당된다.

주기성판단은 먼저 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보데이터를 이용하여, 제어용서버(9)에서 주기성판단위치에 검출된 결함부의 존재를 확인하고(S51), 동일라인 또는 소정의 폭을 가진 라인범위안에 검출된 결함부를 확인하고(S52), 결함수가 3개 이상이 되는 가를 판단하여(S53) 3개 이상이 되면 주기성을 가진 결함부로 판단하여 롤마크성 결함부(S8; 도 3의 S8과 동일함)로 인식하는 것이다.

상기와 같은 판단과정을 도 7의 구체적인 결함부의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

스트립(6) 표면상에 존재하는 결함부중에서 최초 롤마크성결함부(51)가 확인되면(S4; 도 5의 S4와 동일함), 확인된 첫 번 째 결함부(51)로부터 길이방향으로 일정한 범위(2000±100mm)내에 존재하는 결함부를 대상으로 하여 10회 연속하여 범위내에 결함부를 전부 확인(S51)하여, 결함부가 없으면 다음 결함부(52)(N번 째: An)를 확인(S5-1)하고, 결함부(51)가 있으면 각 결함부중 최초 결함부(51)와 동일라인(±200mm 이내: D1)에 있는 결함부(58,60,65)을 확인한다(S52). 만일 결함부가 없으면 다음 결함부(52)를 확인(S5-1)하고, 결함부가 있으면 상기 길이방향의 범위(L1-17)안에 있는 결함(51,58,60,65)의 숫가 몇 개인가를 판단(S53)한다. 갯수가 3개 이상이면 주기성이 있는 것으로 판단(S8)하고 도 3에서 설명된 것과 같이 진행된다. 3개 미만이면 다음 결함부(52)를 확인하여(S5-1) 최초와 동일한 방식으로 연속확인하다가 최종 결함(Ai)까지 연속성이 없으면 주기성이 없는 것으로 판단(S6)한다. 상기 단계 S54-S56은 상기 단계 S51-S53과 동일한 과정이다. 상기와 같이 하여 롤마크성 결함부에 대한 판단이 수행된 후에 메시지파일을 작성한다. 상기 구체예에 있어서, 스트립(6)의 폭은 2000mm 내외의 크기를 갖는 것을 기준으로 하였으며, 폭의 크기가 다른 경우에는 다른 범위등의 크기가 변경될 수 있다.

도 9는 롤마크성결함부의 탐상수에 따른 확인 결과를 도시한 것으로서, 결함으로 판정될 확률이 나타나 있다. 통상 롤마크결함부의 갯수가 3개 이상이면 90%이상이 결함부로 나타나고 있음을 알 수 있다. 실제로 이러한 수치들은 상기 구체예에 대하여 적용된 것이다.

한편 스케일성 결함부는 주로 군집을 이루어 발생되므로, 통상적으로 스케일성 결함발생면적을 비교하여 치명적인 스케일성결함을 판단한다. 이러한 면적판단을 위하여 두가지 면적이 사용된다. 하나는 표면흠탐상기(7)의 카메라장치에서 인식된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K1)이고 다른 하나는 제어용서버(9)의 내부처리프로그램으로부터 계산된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K2)이다. 각각의 면적은 PC에서의 면적을 표시하는 픽셀(Pixel) 단위로 표시된다. 이렇게 표시되는 각각의 면적이 소정치와 비교하여 이것을 초과하면 스케일성결함부로 판단하게 되는 것이다. 상기 소정치는 면적 K1, K2에 대하여 각각 설정될 수 있으며, 예를 들면 스케일성결함부가 치명적인 결함으로 판단되는 값이 된다.

도 8은 표면흠탐상기(7)에서 발견된 스케일성 결함부를 작업자가 확인하였을 때 그 치명성 정도와 검출면적을 비교한 것으로서, 치명적인 결함으로 분류되는 항목(6번)이 대부분 픽셀의 크기가 "56034" 보다 큰 범위에 있는 것을 알 수 있다. 이것을 시스템내부처리기준으로 검출하였을 때 "614" 픽셀 이상임을 확인할 수 있으며, 상기 픽셀의 범위 이상에 속하는 결함부를 검출하였을 때 메시지파일을 작성하도록 구성할 수 있다. 물론 상기 픽셀의 범위는 스트립(6)의 폭 및 단위범위에 따라서 변경될 수 있다.

상기와 같이 검출된 흠에 대한 평점산출과정중에서 롤마크평점부여는 의사결정나무(Decision Tree) 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 예를 들어서,

feature.w_sbox(Box Width)=검출된 표면결함 흠(ROI)의 폭(Pixel), W: w1=17, w2=24, w3=32, w4=126;

feature.h_sbox(Box Height)=검출된 표면결함 흠(ROI)의 높이(Pixel), H: h1=13, h2=20, h3=24, h4=84;

feature.A_sbox(Box Area)=검출된 표면결함흠(ROI)의 면적, S: s1=140, s2=686, s3=1280, s4=6042;

feature.A(Area)=ROI 박스내에서 검출된 픽셀(Pixel)의 수(단위 p), A: a1=32, a2=44, a3=67, a4=76, a5=85, a6=276, a7=350;

Meagv(Mean Gray Level) = ROI Box 내에서 검출된 픽셀의 평균화소값,

Mgvdif(Foreground Contrast)= ROI Box 내에서 검출된 픽셀의 평균화소값과 배경화소값의 차이, M: m1=-15, m2=1,

등과 같이 각각의 검출된 면적, 픽셀, 평균화소값, 평균화소값과 배경화소값과의 차이등에 대하여 결함의 정도를 분류하기 위한 임계 기준값들을 설정하고, 표면검사에 의하여 검출된 측정치를 상기 기준값들과 의사결정나무방식으로 비교해가면서 최종적으로 결함평점을 부여하는 것이다. 이러한 평점부여방식의 간단한 예를 들면, 하기와 같다.

A_sbox <= 686:

A > 67:

h_sbox > 24: 2(평점)

h_sbox <=24:

A > 85: 3(평점)

A <= 85:

A <= 76: 3(평점)

A > 76: 2(평점)

상기에서 A_sbox는 검출된 표면결함흠(ROI)의 면적으로서, 이것의 크기를 기준치와 상호비교하여 가면서 최종평점을 부여하고 있다. 이러한 트리방식은 또한 플로우차트방식을 이용하여 간단하게 구성할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면 종래 작업자의 목측에 의하여 수행되던 스트립표면의 롤마크성 또는 스케일성 결함검사 및 결함평점과정을 자동화시켜서 결함발견시에 시각적, 청각적으로 경고신호를 출력하여 결함제거를 위한 적절한 조치를 수행하며, 또한 결함부의 흠발생정도에 따른 결함평점을 산출하여 코일의 후처리동작을 지시함으로서 처리시간이 단축되고, 작업공수가 단축되는 효과가 있다.

Claims

열간압연공정에서 생산되는 스트립코일(6)의 표면상에 발생되는 결함부를 감지하고 표면결함발생 및 결함평점을 산출하여 작업자에게 통보하는 장치에 있어서,

이동하는 스트립(6)의 표면상태를 영상정보로 변환하여 출력하기 위한 표면흠탐상기(7)와,

상기 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 스트립(6)의 표면에 형성된 롤마크성결함부와 스케일성결함부를 실시간 검출하고 내장프로그램에 따라서 스트립(6)의 표면결함상태를 판독하고 검출된 결함에 대하여 미리 설정된 기준치에 따른 결함평점을 산출하여 표시하며 메시지파일을 작성하여 출력하는 제어용서버(9)와,

상기 제어용서버(9)로부터 결함부관련 경고용 메시지파일이 입력되면 모니터 및 스피커를 통하여 작업자에게 통보하고 운전자가 수행한 조치를 입력하면 이것을 확인하고 메시지파일을 삭제하는 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치.
제1항에 있어서,

상기 롤마크성결함부의 검출이, 먼저 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보데이터를 이용하여, 제어용서버(9)에서 주기성판단위치에 검출된 결함부의 존재를 확인하고, 동일라인 또는 소정의 폭을 가진 라인범위안에 검출된 결함부를 확인하고, 결함수가 3개 이상이 되는 가를 판단하여 3개 이상이 되면 주기성을 가진 결함부로 판단하여 롤마크성 결함부로 인식하는 것을 특징으로 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치.
제1항에 있어서,

상기 스케일성결함부의 검출이, 표면흠탐상기(7)의 카메라장치에서 인식된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K1)이나 제어용서버(9)의 내부처리프로그램으로부터 계산된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K2)과 스케일성 결함부가 발생되는 임계치로 설정된 기준값과 비교하여 판단하는 것을 특징으로 하는 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치.
제1항에 있어서,

상기 결함부에 대한 평점부여가, 특정치를가진 임계 기준값들을 설정하고, 표면검사에 의하여 검출된 측정치를 상기 기준치들과 의사결정나무방식으로 비교해가면서 최종적으로 결함평점을 부여하는 것을 특징으로 하는 스트립표면 결함부의 검출 및 평점산출장치.