KR20030053253A - 빌레트의 흠 탐상장치 및 탐상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 자외선 광원을 조사하고 이때 탐상된 흠을 이미지화하여 흠의 크기 및 위치 정보를 목록화하고, 이를 빌레트 생산에서 피드백하여 흠 발생을 방지할 수 있도록 하는 빌레트의 흠 탐상장치를 제공하는 것으로, 이에 본 발명의 장치는 빌레트의 진행 경로상에 설치되어 빌레트에 자분을 코팅하는 자분코팅부; 상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하는 광원부; 상기 자분이 코팅된 빌레트 표면을 촬영하는 CCD 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 화상을 이미지 프로세싱하여 화상신호를 변환하는 컴퓨터부; 및 상기 컴퓨터부에 접속되어 화상을 표시하는 출력부를 포함한다.

Description

빌레트의 흠 탐상장치 및 탐상방법{Device and methods for detecting surface defect of billet}

본 발명은 빌레트의 검사장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 영상장비를 이용하여 빌레트의 흠 탐상장치 및 탐상방법에 관한 것이다.

건식 자분을 이용한 일반적인 빌레트 흠 탐상은 강자성체인 빌레트에 교류전류를 흘려서 자장을 형성시키고, 강자성체에 흠이 있을 때 흠 근처에 형성되는 누설자장에 의하여 자분이 흠 주위에 끌려오는 원리를 이용한 자분탐상법이다.

자분탐상법은 강자성체를 포화 자화시켜 흠에서 발생되는 누설자속을 이용하는 것으로, 빌레트에 흠이 없을 경우 포화자장을 가하여도 자속은 빌레트의 표면으로 거의 누설되지 않고 빌레트의 내면으로 흐르게 되며, 누설자속이 있다 하더라도 전반적으로 거의 균일하기 때문에 자분은 빌레트 표면에 균일하게 붙게 된다. 그러나 빌레트의 표면에 흠이 존재할 경우 자속은 흠에 의하여 그 분포가 변화되고, 흠 주위에서 자성체 내부에는 자속량이 증가하여 일부는 밖으로 밀려나게 된다. 이렇게 밖으로 밀려난 자속에 의하여 형성되는 자장의 세기는 흠이 없는 부분에 비하여 월등히 크므로 자분은 흠 부위에 결집하여 붙게 된다.

이와 같이 자분탐상에 있어서, 자분의 역할은 매우 중요하다고 볼 수 있다. 통상적으로 자분은 강자성체인 미립 철분을 코어로 사용하고 있으며, 여기에 색이나 형광을 나타내는 안료를 자분에 고착시키기 위한 고분자 물질이 복합적으로 코어를 둘러싸고 있는 형태로 되어 있다.

자분탐상법은 가시광선 하에서 흠을 판별하는 방법과 자외선 하에서 흠을 판별하는 방식으로 나눌 수 있다. 자외선 하에서 흠을 탐상하는 자분은 철, 합금 등의 강자성체 미립자의 표면에 자외선을 조사하였을 때 발광하는 형광물질이 고분자바인더로 코팅이 되어있으며, 가시광선 하에서 흠을 탐상하는 자분은 그 표면에 탐상체의 색과 대비가 되는 색의 안료가 고분자 바인더로 코팅되어 있다.

색을 나타내는 안료로는 일반적으로 백색도가 뛰어난 이산화티타늄(TiO₂)이 있다. 이산화티타늄이 사용되는 이유는 빌레트의 표면이 흑색에 가까운 어두운 색이기 때문에 흠 부분에 부착된 자분을 육안으로 용이하게 식별하기 위하여 흰색이 바람직하기 때문이다.

이산화티타늄은 현재 백색안료로 가장 일반적으로 사용되고 있는 물질이며, 그 순도에 따라서 여러 등급의 제품이 시판되고 있다. 백색도도 순도에 의존한다.따라서 고순도의 이산화티타늄을 사용하면 최고의 백색도를 얻을 수 있으나, 현실적으로 99.99 % 이상의 고순도 이산화티타늄은 일반적인 99 % 이상의 이산화티타늄에 비하여 10 배 정도의 고가이므로 그 사용이 제한적이다. 상기와 같은 이유로 백색의 자분을 제조할 때 고순도의 이산화티타늄과 일반 등급의 이산화티타늄을 원하는 백색도를 얻을 수 있는 수준에서 적절히 혼합하여 사용하고 있는 실정이다.

형광안료의 경우에는 상업적으로 많은 종류가 구입이 가능하며, 자외선을 받으면 물질의 특성에 따라서 색을 나타낸다.

자분에 관한 종래 기술로 미국특허 제 5,350,558호는 자분의 제조에 사용되는 강자성체 종류의 변화와 코팅용 바인더로 사용되는 고분자의 종류 변화, 및 최적 코팅조건 등의 자분 제조와 적용 방법에 대하여 개시하고 있으며, 일본공개특허공보 제 9,368,792호는 자분탐상에서 최적 자화방법에 대하여 개시하고 있다. 또한 미국특허 제 4,433,289호에 의하면 형광물질만을 아라비아검 등의 수용성고분자를 바인더로 사용하여 자분을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있으나, 이는 암실에서만 흠을 탐상할 수 있고, 바인더의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

형광안료만을 사용할 경우에는 암실이 필요하며, 가시광선과 자외선 두 광원의 램프를 동시에 사용할 수 없기 때문에 가시광선 램프를 자주 점멸하게 되며, 이로 인하여 작업자의 눈의 피로가 극심하다는 문제가 있다. 또한 종래의 수용성 형광자분을 제조하는 기술은 현장적용시험에만 그 용도가 국한되었을 뿐만 아니라, 특히 사람의 눈은 그 구조상 밝기의 변화가 심할 때는 적응하는데 시간이 필요하며 자주 밝기의 변화가 있으면 눈의 피로가 극심하여 작업자의 건강에 지장을 초래한다는 문제점이 있다.

따라서 두 광원의 램프를 동시에 사용할 수 있어 빌레트 표면의 흠을 용이하게 탐상할 수 있을 뿐만 아니라 작업능률을 향상시킬 수 있는 자분과 빌레트 흠의 탐상방법에 대한 연구가 더욱 필요하다.

이에 대한 연구결과로써 본 출원인이 국내 특허출원된 10-2000-80305호에서는 빌레트 표면의 흠을 탐상하기 위해 빌레트 표면에 코팅되는 자분에 대해 개시하고 있고, 국내 특허출원된 10-2001-62141호에서는 빌레트 표면에 자분을 코팅한 후 가시광선과 자외선을 조사하여 흠을 탐상하는 방법을 개시하고 있다.

본 발명은 이상과 같은 연구의 연속선상에서 하여 안출된 것으로, 그 목적은 자외선 광원을 조사하고 이때 탐상된 흠을 이미지화하여 흠의 크기 및 위치 정보를 목록화하고, 이를 빌레트 생산에서 피드백하여 흠 발생을 방지할 수 있도록 하는 빌레트의 흠 탐상장치 및 탐상방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 빌레트의 흠 탐상장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 탐상장치를 이용하여 빌레트의 흠을 탐상하는 순서를 도시한 블록도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 빌레트의 진행 경로상에 설치되어 빌레트에 자분을 코팅하는 자분코팅부; 상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하는 광원부; 상기 자분이 코팅된 빌레트 표면을 촬영하는 CCD 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 화상을 이미지 프로세싱하여 화상신호를 변환하는 컴퓨터부; 및 상기 컴퓨터부에 접속되어 화상을 표시하는 출력부를 포함한다.

상기한 목적을 달성하는 본 발명의 방법은 이동되는 빌레트의 4면에 자분을코팅하는 단계; 상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하면서 CCD 카메라를 이용하여 빌레트 표면을 촬영하는 단계; 상기 촬영된 화상을 컴퓨터를 이용하여 디지털 신호로 이미지화하고, 무결함 표면을 가진 빌레트를 촬영한 화면과 비교하여 그 차이를 파악함으로써 흠의 위치와 크기 및 모양을 판단하는 이미지 프로세싱 단계; 및 작업자가 모니터를 통해 상기 이미지 프로세싱 단계를 거쳐 파악된 빌레트의 흠에 대한 정보를 미리 파악하여 흠을 제거하는 그라인딩 작업에 활용하는 조치하는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 빌레트 흠 탐상장치를 도시한 개략도이다.

본 발명은 빌레트(B)의 진행 경로상에 설치되어 빌레트(B)에 자분을 코팅하는 자분코팅부(1)와, 자분이 코팅된 빌레트(B)의 표면으로 자외선을 조사하는 광원부(3)와, 자분이 코팅된 빌레트(B) 표면을 촬영하는 카메라(5)와, 카메라(5)에서 촬영된 화상을 이미지 프로세싱하여 화상신호를 변환하는 컴퓨터부(7)와, 이 컴퓨터부(7)에 접속되어 화상을 표시하는 출력부(9)를 포함한다.

여기서 카메라는 CCD 카메라로서 빌레트(B)의 각 면을 촬영하기 위해서 4대를 설치되고, 1024x1024 픽셀의 해상도를 가지는 카메라를 사용하여 3mm정도의 흠(11)을 판별할 수 있다.

이때 광원부와 빌레트(B)는 30~50cm의 거리를 두고 설치되고, 광원으로는 백열등과 UV램프를 사용한다.

컴퓨터부는 통상적으로 사용되는 퍼스널 컴퓨터를 사용하여도 무관하다.

출력부는 모니터 또는 프린터를 이용하여 지면에 출력한다.

이와 같은 탐상장치를 이용한 탐상방법은 다음과 같은 단계를 거쳐 실시된다.

코팅하는 단계(20)에서, 이동되는 빌레트(B)의 4면에 자분을 코팅한다.

촬영하는 단계(21)에서, 빌레트(B)의 표면으로 자외선을 조사하면서 CCD 카메라를 이용하여 빌레트(B) 표면을 촬영하며, 초당 30프레임 정도의 화상을 얻게 된다.

이미지 프로세싱 단계(22)는 촬영된 화상을 컴퓨터를 이용하여 디지털 신호로 이미지화하고, 무결함 표면을 가진 빌레트(B)를 촬영한 화면과 비교하여 그 차이를 파악함으로써 흠의 위치와 크기 및 모양을 판단한다.

이러한 내용들은 데이터 베이스에 저장되어 추후 작업시 자료가 사용하게 된다.

조치하는 단계(23)에서는 작업자가 모니터를 통해 흠(11)에 대한 정보를 미리 파악하여 흠을 제거하는 그라인딩 작업에 활용한다. 따라서 기존의 육안으로만 작업을 할 때보다 작업의 정확도 및 효율이 우수하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 작업자가 빌레트의 흠을 육안으로 파악하지 않고 탐상된 흠을 카메라를 이용하여 영상을 획득한 후 이를 영상처리하여 그 결과를 보고 작업을 함으로써 작업자의 눈의 피로도를 크게 경감시킬 수 있다.

또한 영상처리된 결과에서 흠의 크기 및 위치 정보를 목록화하여 이를 빌레트 생산에 피이드백함으로써 작업생산성 및 효율을 크게 향상시킨다.

Claims (3)

1. 빌레트의 진행 경로상에 설치되어 빌레트에 자분을 코팅하는 자분코팅부;

   상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하는 광원부;

   상기 자분이 코팅된 빌레트 표면을 촬영하는 CCD 카메라;

   상기 카메라에서 촬영된 화상을 이미지 프로세싱하여 화상신호를 변환하는 컴퓨터부; 및

   상기 컴퓨터부에 접속되어 화상을 표시하는 출력부를 포함하는 빌레트의 흠 탐상장치.
2. 이동되는 빌레트의 4면에 자분을 코팅하는 단계;

   상기 자분이 코팅된 빌레트의 표면으로 자외선을 조사하면서 CCD 카메라를 이용하여 빌레트 표면을 촬영하는 단계;

   상기 촬영된 화상을 컴퓨터를 이용하여 디지털 신호로 이미지화하고, 무결함 표면을 가진 빌레트를 촬영한 화면과 비교하여 그 차이를 파악함으로써 흠의 위치와 크기 및 모양을 판단하는 이미지 프로세싱 단계; 및

   작업자가 모니터를 통해 상기 이미지 프로세싱 단계를 거쳐 파악된 빌레트의 흠에 대한 정보를 미리 파악하여 흠을 제거하는 그라인딩 작업에 활용하는 조치하는 단계를 포함하는 빌레트의 흠 탐상방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 이미지 프로세싱 단계에서 얻어진 빌레트의 흠에 대한 정보는 데이터 베이스에 저장되어 추후 작업시 자료로 사용되는 빌레트의 흠 탐상방법.