KR20090117023A - 강재 계측 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강재 계측 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강재 라벨링 시스템에 진입되는 강재의 기본 정보 및 다수의 위치 센서들의 감지 신호에 의거하여 강재의 실제 위치 정보를 계측하는 위치 계측부와, 제 1 엔코더의 이동거리 및 위치 계측부에서 계측된 강재의 실제 위치 정보를 토대로 강재의 틀어진 각도, 강재의 원점 및 길이를 산출하는 계측 정보 산출부를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 강재가 라벨링 장치에 진입됨에 따라 원점, 틀어진 각도, 강재의 실제 위치 정보를 계측하여 강재의 상태를 정확하게 파악함으로서, 마킹 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
Figure P1020080042884
강재, 라벨링, 계측, 원점, 각도

Description

강재 계측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING A STEEL MATERIAL}
본 발명은 이송되는 강재에 정보를 원하는 위치에 정확하고, 뛰어난 품질로마킹하기 위해 강재의 상태를 계측하기 위한 강재 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 강재를 사용하는 조선소 등에서는 강재의 녹과 이물질을 쇼팅 작업으로 제거한 후 프라이머를 칠한 뒤, 강재에 정보를 확인할 수 있는 ID(identification)의 마킹을 실시하는 라벨링(labeling) 공정을 실시하게 된다.
이러한 강재의 라벨링 공정은 종래에는 수작업으로 진행되었는데, 이를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 강재의 샷(shot) 품질을 확인하고, 강재 카드의 순번을 확인하며, 줄자와 측정기를 각각 사용하여 강재의 폭과 두께를 확인한 후 이를 강재와 카드에 각각 기록하고, 강재의 제일 윗면과 아랫면에 규격, 재질, W/O(Work/Order) No. 등을 마킹한다. 그런 다음 강재의 중앙면에 크레인 기사가 강재를 보고 필요한 곳에 옮길 수 있도록 크레인 ID를 마킹한다.
이와 같은, 종래의 수작업으로 진행되던 강재의 라벨링 공정을 보다 쉽게 하기 위하여 강재의 자동 라벨링 장치에 관련된 종래 기술로서, 한국공개특허 제1996-040572호의 "마킹용 겐트리 로봇"에서는 조선소 등에 사용되는 불규칙적인 크기의 대형 강판 등을 컨베이어를 이용하여 이송 중에 각각의 강판 위 일정한 위치에 임의의 강재 정보를 마킹하는데 있어서, 강판이 컨베이어 폭의 임의 위치로 진입하여도 각 강판 위의 일정한 위치에 각종 정보(문자, 숫자, 칼라 등)를 실시간적으로 이송간 또는 정지간에 마킹할 수 있는 겐트리형 로봇을 제시하였고, 한국공개특허 제1996-040657호의 "대문자용 잉크젯 프린터의 멀티헤드용 툴 어셈블리"에서는 대상 작업물의 속도가 가변적이고, 대문자용 그래픽 마킹을 여러 대의 잉크젯 프린터 헤드로 실시해야 하는 잉크젯 마킹 분야에 적용되는 자동 마킹 로봇 시스템을 제시하였다.
상기한 바와 같이 강재에 정보를 자동으로 마킹하는 라벨링 장치에 대한 종래 기술들은 강재의 이송 속도, 라벨링 장치 상의 강재 위치, 틀어진 각도에 대한 고려 없이 임의의 위치로 진입하는 강재 상에 마킹을 수행함으로써 강재에 대한 마킹 품질이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 강재가 라벨링 장치에 진입됨에 따라 원점, 틀어진 각도, 강재의 실제 위치 정보를 계측하여 강재의 상태를 정확하게 파악할 수 있는 강재 계측 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 강재 계측 시스템은, 강재의 이송 방향과 교차하도록 설치된 제 1 갠트리 상에 위치하며, 다수의 위치 센서들을 구비하는 이송부재와, 상기 강재의 라벨링을 위한 마킹 수단이 구비되는 제 2 갠트리와, 상기 제 1, 2 갠트리 상에 설치되며, 제 1, 2 진입 감지센서의 감지 신호를 토대로 제 1, 2 롤러의 회전 속도를 감지하여 상기 강재의 이동 속도와 거리를 제공하는 제 1, 2 엔코더를 구비하는 강재 라벨링 시스템과 연동되는 강재 계측 시스템으로서, 상기 강재 라벨링 시스템에 진입되는 강재의 기본 정보 및 상기 다수의 위치 센서들의 감지 신호에 의거하여 상기 강재의 실제 위치 정보를 계측하는 위치 계측부와, 상기 제 1 엔코더의 이동거리 및 상기 위치 계측부에서 계측된 상기 강재의 실제 위치 정보를 토 대로 상기 강재의 틀어진 각도, 상기 강재의 원점 및 길이를 산출하는 계측 정보 산출부를 포함한다.
본 발명에 따른 강재 계측 방법은, 이송 테이블 상에 진입하는 강재의 이송 방향과 교차하도록 설치된 제 1 갠트리 상에 위치하며, 다수의 위치 센서들을 구비하는 이송부재와, 상기 강재 라벨링을 위한 마킹 수단이 구비되는 제 2 갠트리와, 상기 제 1, 2 갠트리 상에 설치되며, 제 1, 2 진입 및 통과감지센서의 감지신호를 토대로 제 1, 2 롤러의 회전 속도를 감지하여 상기 강재의 이동 속도와 거리를 제공하는 제 1, 2 엔코더를 구비하는 강재 라벨링 시스템과 연동하여 강재를 계측하는 방법으로서, 상기 강재 진입을 감지하는 위치 센서의 감지 신호에 따라 상기 제 1 위치 정보를 계측하는 단계와, 상기 강재의 이송에 따라 상기 강재를 두 번째로 감지하는 위치 센서의 감지 신호에 따라 상기 제 2 위치 정보를 계측하는 단계와, 상기 두 번째 구동되는 위치 센서의 동작 변화에 의거하여 출력되는 감지 신호에 토대로 상기 제 3 위치 정보를 계측하는 단계와, 상기 제 2 위치 정보 및 제 3 위치 정보에서의 이동 거리를 상기 제 1 엔코더로부터 제공받는 단계와, 상기 각각의 이동 거리를 토대로 상기 제 2 및 제 3 위치 정보를 변경시키는 단계와, 상기 변경된 제 2 및 제 3 위치 정보를 지나는 직선 방정식을 산출하며, 상기 산출된 직선방정식과 상기 제 1 위치 정보를 지나는 직선이 수직으로 만나는 점을 상기 강재의 원점으로 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명은 강재가 라벨링 장치에 진입됨에 따라 원점, 틀어진 각도, 강재의 실제 위치 정보를 계측하여 강재의 상태를 정확하게 파악함으로서, 마킹 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 강재의 위치를 정확하게 파악할 수 있기 때문에 강재에서 원하는 위치에 정확하게 마킹되도록 할 수 있어 마킹 품질의 향상을 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서는 강재 진입단의 갠트리 상에 설치된 다수의 위치 센서와 엔코더를 이용하여 강재의 실제 위치 정보 및 이동 거리를 파악하고, 이동 거리 및 위치 정보를 토대로 강재의 원점, 틀어진 각도, 폭, 길이 등과 같은 강재의 상태 정보를 계측할 수 있도록 하는 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 강재 라벨링 시스템과 연동되는 강재 계측 시스템을 도시한 블록도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강재 라벨링 시스템(100)은 강재(1)를 이송시키는 이송 수단(110)과, 강재(1)의 이송 속도 및 이동 거리를 측정하고, 강재(1)의 실제 위치 정보, 강재(1)가 틀어진 각도, 강재의 길이, 강재의 폭등의 계측 정보를 산출하기 위한 감지 신호를 출력하는 계측 수단(120)과, 이송 수단(110)에 의해 이송되는 강재(1)에 이동 및 회전하는 잉크 헤드(132)로 마킹하는 마킹 수단(130)을 포함한다.
강재 라벨링 시스템(100)과 연동되는 계측 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 라벨링 작업을 위해 라벨링 시스템에 진입되는 강재에 대한 기본 정보가 저장되어 있는 운영 서버(200), 계측 수단(120) 및 마킹 수단(130)에서 출력되는 감지 신호에 의거하여 계측을 실시하는 계측 제어용 장치(220) 및 계측 제어 장치(220)에 의해 측정된 계측 정보를 토대로 강재에 라벨링되는 PTR(PrinTeR) 이미지를 생성한 후 이를 이용하여 강재 라벨링 시스템의 마킹 수단(130)을 제어하는 PTR 이미지 단말(240)을 포함한다.
운영 서버(200), 계측 제어용 장치(220) 및 PTR 이미지 단말(240)은 허브(260)를 통해 연결된다. PTR 이미지 단말(240)은 계측 제어용 장치(220)와 RS232 통신을 통해 정보를 송수신하는데, 즉 운영 서버(200)로부터 라벨링 시스템에 들어가는 강재에 대한 기본 정보를 제공받은 후 이를 RS232 통신을 통해 계측 제어용 장치(220)에 제공하고, 계측 제어용 장치(220)로부터 계측 정보를 제공받는다.
계측 제어용 장치(220)는 PTR 이미지 단말(240)로부터 강재의 기본 정보, 예컨대 1(A), 1500(B), 9500(C), 0(D), 0(E)의 기본 정보를 제공받으며, 그 구성은 위치 계측부(222), 폭 정보 산출부(224), 계측 정보 산출부(226), 보정 데이터 계측부(228) 및 변형 판단부(230)를 포함한다.
출력 내용 상세 내용 비고
A 1 한판
2 두판
3 WP
B 1000-4500 A강재 폭 단위 mm
C 3000-22500 A강재 길이
D 1000-4500 B강재 폭
E 3000-22500 B강재 길이
이송 수단(110)은 강재(1)의 이송을 위하여 다양한 구성을 가질 수 있고, 바람직하게는 컨베이어 시스템이 사용되는데, 강재(1)의 이송 경로상에 설치되는 이송 테이블(111)과, 이송 테이블(111)에 설치되되, 나란하게 설치되어 강재(1)를 회전 지지하는 다수의 이송 롤러(112)와, 이송 롤러(112)를 회전시키는 구동 모터(미도시)를 포함한다.
계측 수단(120)은 강재(1)의 이송 속도를 감지하기 위하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 강재(1)의 이송 방향에 교차하도록 설치되는 제 1 갠트리(gantry; 121)와, 제 1 갠트리(121)에 설치됨과 아울러 강재(1)에 접촉하여 회전하는 제 1 롤러(122)와, 제 1 롤러(122)를 승강시키는 제 1 롤러승강수단(123)과, 제 1 롤러(122)를 제 1 갠트리(121)를 따라 이송시키는 제 1 롤러이송수단(124)과, 제 1 롤러(122)에 설치됨과 아울러 제 1 롤러(122)의 이동 속도 및 이동 거리를 감지하여 이를 계측 제어용 장치(220)로 출력하는 제 1 엔코더(125)를 포함한다.
제 1 갠트리(121)는 이송 테이블(111) 상에 이격되도록 설치되어 양단이 지면에 고정된다.
제 1 롤러(122)는 제 1 롤러승강수단(123)에 의해 제 1 갠트리(121)에 설치되고, 이송 수단(110)에 의해 이송되는 강재(1)와의 접촉에 의해 회전하며, 스틸(stee)과 같은 강재(1)로부터 미끄러져서 슬립(slip)이 발생하는 것을 방지하기 위하여 MC(mono cast) 나일론으로 제작된다.
제 1 롤러승강수단(123)은 제 1 롤러(122)를 승강시키는 실린더 또는 리니어 모터 등의 다양한 구성을 가질 수 있는데, 본 실시예에서는 제 1 롤러(122)가 고정됨과 아울러 LM 가이드에 가이드된 승강부재에 마련되는 볼 스크루에 수직의 리드 스크루가 나사 결합되고, 리드 스크루를 모터에 의해 회전시킴으로써 리드 스크루를 따라 직선 운동하는 볼 스크루에 의해 승강부재와 함께 제 1 롤러(122)를 승강시킨다.
제 1 롤러이송수단(124)은 실린더로 이루어지거나, 모터, 리드 스크루 및 볼 스크루 등의 조합으로 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서는 제 1 롤러(122)가 결합된 제 1 롤러승강수단(123)이 LM 가이드에 가이드된 상태에서 모터의 구동력을 직선 운동으로 전환시키는 랙과 피니언에 의해 제 1 롤러(122)가 제 1 갠트리(121)를 따라 직선 운동한다.
제 1 엔코더(125)는 강재(1)와 접촉하여 회전하는 제 1 롤러(122)의 회전축에 설치됨으로써 제 1 롤러(122)의 이동 속도 및 이동 거리를 감지하여 이를 계측 제어용 장치(220)에 출력한다.
한편, 계측 수단(120)은 이송 수단(110)에 의해 이송되는 강재(1)의 크기, 위치 및 각도를 산출하기 위하여 강재(1)를 감지하도록 이송부재(126)와, 위치센서(127a,127b,127c,127d,127e) 및 센서 이송 수단(128)을 더 포함할 수 있다.
이송부재(126)는 위치센서(127a,127b,127c,127d,127e)가 직각으로 배열되도록 부착되기 위하여 "T"자의 바 형태를 가지고, 위치 센서(127a,127b,127c,127d,127e)가 하측에 위치하는 강재(1)를 볼 수 있도록 위치 이동이 가능하게 슬라이딩 결합되어 나사에 의해 원하는 위치에서 고정될 수 있으며, 구 형태의 조인트를 사용하여 감지 각도를 전환시킬 수 있고, 한 쌍으로 이루어져서 제 1 갠트리(121)를 따라 이동하도록 설치된다.
위치 센서(127a,127b,127c,127d,127e)는 이송부재(126)에 설치되어 이송부재(126) 하측을 통과하는 강재(1)의 실제 위치 정보를 산출하기 위해서 강재(1)를 각각 감지하여 계측 제어용 장치(220)로 감지신호를 출력하는데, 본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 이송부재(126)에서 강재(1)의 원점, 각도, 길이, 폭 등과 같은 계측 정보를 측정하기 위한 감지 신호를 출력한다.
센서이송수단(128)은 이송부재(126)를 이송시키기 위하여 실린더로 이루어지거나, 모터, 리드 스크루 및 볼 스크루 등의 조합으로 이루어질 수 있으며, 이송부재(126)를 LM 가이드에 의해 가이드되도록 할 수 있는데, 본 실시예에서는 이송부재(126)가 가이드 롤러(guide roller)에 가이드된 상태에서 모터의 구동력을 직선 운동으로 전환시키는 랙과 피니언에 의해 이송부재(126)가 제 1 갠트리(121) 양측에서 직선 운동하면서 강재(1)를 감지하게 된다. 이 때, 모터는 서보모터를 사용함으로써 가이드 롤러에 의해 지지되어 가이드되는 이송부재(126)의 정확한 위치 제어가 가능하다.
계측 수단(120)은 제 1 롤러승강수단(123)에 의해 상승된 제 1 롤러(122)가 강재(1)의 진입을 인식하여 강재(1)에 밀착되도록 하강되기 위하여 강재(1)의 정방향
진입을 감지하여 계측 제어용 장치(220)로 감지신호를 출력하는 제 1 진입감지센서(129a)가 제 1 롤러(122)의 전측에 설치되며, 강재(1)의 전단, 즉 강재(1) 앞쪽의 가로방향 모서리가 제 1 롤러(122)의 회전 중심축을 지나지 않은 상태에서 강재(1)가 멈추었을 때 제 1 롤러(122)를 제어하는 수직선 상에 기구적 무리를 주는 것을 방지하기 위하여 강재(1)의 전단이 제 1 롤러(122)를 통과함을 감지하여 계측 제어용 장치(220)로 감지신호를 출력하는 제 1 통과감지센서(129b)가 제 1 롤러(122)의 후측에 설치된다. 따라서, 제 1 롤러(122)의 하강 운동은 제 1 진입감지센서(129a)와 제 1 통과감지센서(129b) 모두가 강재(1)를 인식한 이후에 실시하게 된다.
마킹 수단(130)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 강재(1)의 이송 방향에 교차하도록 설치되는 제 2 갠트리(131)와, 제 2 갠트리(131)에 설치되는 잉크 헤드(132)와, 잉크 헤드(132)를 제 2 갠트리(131)를 따라 이송시키는 제 1 헤드이송수단(133a)과, 잉크 헤드(132)를 제 2 갠트리(131)로부터 강재(1)의 이송 방향을 따라 이송시키는 제 2 헤드이송수단(133b)과, 잉크 헤드(132)를 승강시키는 헤드승강수단(133c)과, 잉크 헤드(132)를 회전시키는 헤드회전수단(133d)을 포함한다. 따라서, 마킹 수단(130)은 제 1 및 제 2 헤드이송수단(133a,133b), 헤드승강수단(133c) 및 헤드회전수단(133d)에 의해 잉크 헤드(132)를 X,Y,Z축을 따라 이동시킴과 아울러 회전시키게 된다.
제 2 갠트리(131)는 제 1 갠트리(121)와 나란하도록 이송 테이블(111)상에 설치되어 지면에 양단이 고정된다.
잉크 헤드(132)는 도 8에 도시된 바와 같이, 직육면체의 본체 하면에 강재(1)의 등급을 칼라로 나타낼 수 있는 다수, 예컨대 512개의 노즐(132a,132b)이 마련됨으로써 노즐(132a,132b)의 개방에 의해 강재(1) 표면에 잉크로 마킹하는데, 문자, 숫자 등의 정보를 중첩적으로 마킹하는 다수의 열로 이루어지는 다수의 노즐(132a,132b)을 가지며, 어느 열의 노즐(132a)들이 이웃하는 열의 노즐(132b)들과 서로 어긋나도록 배열된다.
즉, 잉크 헤드(132)는 본 실시예에서처럼 2열의 노즐(132a,132b)들로 이루어지는 경우, 하나의 열을 이루는 제 1 노즐(132a)사이에 반대편의 다른 열을 이루는 제 2 노즐(132b)이 위치하도록 배열됨으로써 잉크 헤드(132)가 이동시 제 1 노즐(132a)의 개방에 의해 1차적으로 문자, 숫자 등의 정보를 마킹한 다음, 제 2 노즐(132b)이 제 1 노즐(132a)에 의해 마킹된 정보를 재차 마킹함으로써 문자, 숫자 등의 정보를 중첩적으로 마킹하게 되며, 이 때, 하나의 열을 이루는 다수의 제 1 노즐(132a)이 다른 열을 이루는 다수의 제 2 노즐(132b)과 어긋나도록 배열됨으로써 제 1 노즐(132a)의 마킹 위치 사이에 제 2 노즐(132b)이 재차 마킹함으로써 제 1 노즐(132a)들 사이와 제 2 노즐(132b)들 사이의 간격이 예를 들어 4mm인 경우 2mm의 해상도를 가지도록 하여 마킹 품질을 향상시킨다.
제 1 헤드이송수단(133a)은 잉크 헤드(132)가 설치된 제 2 헤드이송수단(133b)을 제 2 갠트리(131)를 따라 이송시키기 위하여 실린더로 이루어지거나, 모터, 리드 스크루 및 볼 스크루 등의 조합으로 이루어질 수 있으며, 잉크 헤드(132)를 LM 가이드에 의해 가이드되도록 할 수 있는데, 본 실시예에서는 잉크 헤드(132)가 설치된 제 2 헤드이송수단(133b)이 베어링 가이드(bearing guide)에 가이드된 상태에서 모터의 구동력을 직선 운동으로 전환시키는 랙과 피니언에 의해 제 2 헤드이송수단(133b)과 함께 잉크 헤드(132)를 제 2 갠트리(131)를 따라 직선 운동시킨다.
한편, 베어링 가이드는 편심이 되어 있어 중심에 마련되는 볼트로 조이게 됨으로써 베어링이 가이드면을 단단히 물게 되어 제 2 헤드이송수단(133b)의 가이드 역할을 하게 된다.
제 2 헤드이송수단(133b)은 잉크 헤드(132)가 하단에 설치되는 "ㄱ"자 형태의 지지부재(133e)가 제 2 갠트리(131)에 직교하는 방향으로 왕복 운동하도록 가이드된 상태에서 모터의 구동력을 직선 운동으로 전환시키는 랙과 피니언에 의해 잉크 헤드(132)가 강재(1)의 이송방향(A)을 따라 왕복 운동하도록 한다.
헤드승강수단(133c)은 잉크 헤드(132)를 제 2 갠트리(131)로부터 수직방향으로 왕복 운동시키는데, 이를 위해 실린더를 사용하거나, 모터의 구동력을 직선 운동으로 전환시키는 다양한 부재들을 사용할 수 있는데, 본 실시예에서는 모터의 구동력을 직선 운동으로 전환시키는 랙과 피니언에 의해 잉크 헤드(132)가 수직방향으로 왕복 운동하도록 한다.
헤드회전수단(133d)은 지지부재(133e)와 잉크 헤드(132)가 만나는 지점에서 상측에 설치되는 모터의 회전력을 직접 또는 감속 기어를 통해 간접적으로 잉크 헤드(132)로 전달하여 바람직하게는 -90도에서 +90도의 범위 내에서 잉크 헤드(132)가 회전하도록 한다.
한편, 마킹 수단(130)은 제 2 갠트리(131)에 설치됨과 아울러 이송 수단(110)에 의해 진입하는 강재(1)에 접촉하여 회전하는 제 2 롤러(134)와, 제 2 롤러(134)를 승강시키는 제 2 롤러승강수단(135)과, 제 2 롤러(134)를 제 2 갠트리(131)를 따라 이송시키는 제 2 롤러이송수단(136)과, 제 2 롤러(134)에 설치되어 제 2 롤러(134)의 회전 속도를 감지하여 계측 제어용 장치(220)로 감지신호를 출력하는 제 2 엔코더(137)를 포함한다.
제 2 롤러(134)는 제 2 롤러승강수단(135)에 의해 제 2 갠트리(131)에 설치되고, 이송 수단(110)에 의해 이송되는 강재(1)와의 접촉에 의해 회전하며, 강재(1)로부터 슬립(slip)되는 것을 방지하기 위하여 MC(mono cast) 나일론 등의 재질로 제작된다.
제 2 롤러승강수단(135)은 제 2 롤러(134)를 승강시키는 실린더, 리니어 모터 등의 다양한 구성을 가질 수 있는데, 본 실시예에서는 제 2 롤러(134)가 고정됨과 아울러 LM 가이드에 가이드된 승강부재에 마련되는 볼 스크루에 수직의 리드 스크루가 나사 결합되고, 리드 스크루를 모터에 의해 회전시킴으로써 리드 스크루를 따라 직선 운동하는 볼 스크루에 의해 승강부재와 함께 제 2 롤러(134)를 승강시킨다.
제 2 롤러이송수단(136)은 실린더로 이루어지거나, 모터, 리드 스크루 및 볼 스크루 등의 조합으로 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서는 제 2 롤러(134)가 결합된 제 2 롤러승강수단(135)이 LM 가이드에 가이드된 상태에서 모터의 구동력을 직선 운동으로 전환시키는 랙과 피니언에 의해 제 2 롤러(134)가 제 2 갠트리(131)를 따라 직선 운동하도록 한다.
제 2 엔코더(137)는 강재(1)와 접촉하여 회전하는 제 2 롤러(134)의 회전축에 설치됨으로써 제 2 롤러(134)의 회전 속도를 감지하여 이를 계측 제어용 장치(220)로 출력한다.
마킹 수단(130)은 제 2 롤러승강수단(135)에 의해 상승된 제 2 롤러(134)가 강재(1)의 진입을 인식하여 강재(1)측에 밀착되도록 하기 위하여 강재(1)의 정방향 진입을 감지하여 계측 제어용 장치(220)로 감지신호를 출력하는 제 2 진입감지센서(138a)가 제 2 롤러(134)의 전측에 설치되며, 강재(1)의 전단, 즉 강재(1) 앞쪽의 가로방향 모서리가 제 2 롤러(134)의 회전 중심축을 지나지 않은 상태에서 강재(1)가 멈추었을 때 제 2 롤러(134)를 제어하는 수직선 상에 기구적 무리를 주는 것을 방지하기 위하여 강재(1)의 전단이 제 2 롤러(134)를 통과함을 감지하여 제어부로 감지신호를 출력하는 제 2 통과감지센서(138b)가 제 2 롤러(134)의 후측에 설치된다. 따라서, 제 2 롤러(134)의 하강 운동은 제 2 진입감지센서(138a)와 제 2 통과감지센서(138b) 모두가 강재(1)를 인식한 이후에 실시하게 된다.
상기와 같은 구성을 갖는 강재 라벨링 시스템에 강재가 진입됨에 따라 계측 제어용 장치(220)가 계측 정보를 산출하는 과정에 대해 설명하면 아래와 같다.
상기의 기본 정보를 갖는 강재가 라벨링 시스템에 진입되면, 계측 제어용 장치(220)의 위치 계측부(222)는 이송부재(126)에 설치된 위치 센서(127a,127b,127c,127d,127e)로부터 출력되는 감지 신호에 따라 강재 라벨링 시스템에 진입되는 강재(1)의 실제 위치 정보를 계측하는데, 즉 기 설정된 감지 조건과 사전에 입력된 강재(1)의 기본 정보를 서로 비교 판단하여 강재(1)의 실제 위치 정보를 계측한다. 계측된 위치 정보는 계측 정보 산출부(226)에 제공된다.
제 1 진입 및 통과감지센서(129a, 129b)는 강재(1)가 인식됨에 따라 감지 신호를 출력하고, 이에 따라 제 1 롤러승강수단(123)은 제 1 롤러(122)를 다운시킨다. 이에 따라 제 1 엔코더(125)는 강재(1)의 이동 속도 및 이동 거리를 측정하여 계측 제어용 장치(220)의 계측 정보 산출부(226)에 제공한다.
한편, 계측 제어용 장치(220)의 계측 정보 산출부(226)는 위치 센서(127a,127b,127c,127d,127e)로부터 감지 신호가 출력될 때 강재(1)의 위치 정보를 위치 계측부(222)로부터 제공받고, 이를 이용하여 강재(1)의 원점 및 각도를 측정한다. 즉, 길이 방향(강재의 이송 방향)의 기울기를 측정하여 길이 방향의 직선 상에 있지 않는 점과 직선의 기울기가 만나는 점을 원점으로 인식하고, 이 원점을 기준으로 틀어진 강재의 각도를 인식한다.
더욱 상세하게는, 강재의 진입에 따라 이송부재(126)의 위치 센서(127d)로부터 감지 신호가 출력됨에 따라 계측 제어용 장치(220)의 위치 계측부(222)는 위치 정보를 측정한다. 이때 측정된 위치 정보(x0, -500)(위치 센서(127b, 127e)간의 거리는 1000mm임)를 첫 번째 점으로 설정하는데, 강재(1)가 진입되어 위치 센서(127d)에 의해 감지될 때 제 1 엔코더(125)의 값을 초기화되기 때문에 첫 번째 점에서의 강재(1)의 이동 거리(d0)는 "0"이 된다. 이와 같이 첫 번째 점으로 설정된 위치 정보(x0, -500) 및 이동거리(d0)는 계측 정보 산출부(226)에 제공된다.
이후, 강재의 길이 방향(y축 방향)으로 이동하는 도중에 센서 이송 수단(128)이 강재의 폭 방향(x축 방향)으로 이동하여 위치 센서(127b)로부터 감지 신호가 출력, 즉 강재가 위치 센서(127b)의 위치에 도달하면, 계측 제어용 장치(220)의 위치 계측부(222)는 위치 정보를 측정하는데, 이때 측정된 위치 정보(x2, 500)를 두 번째 점으로 설정한다. 두 번째 점까지의 강재의 이동 거리값(d1)은 제 1 엔코더(125)를 통해 제공받는다. 이와 같이 두 번째 점으로 설정된 위치 정보(x1, 500) 및 이동거리(d1)는 계측 정보 산출부(226)에 제공된다.
그런 다음, 센서 이송 수단(128)이 강재의 폭 방향(x축 방향)으로 이동함에 따라 위치 센서(127e)가 온 상태에서 오프 상태로 변경되어 감지 신호를 출력할 때, 계측 제어용 장치(220)의 위치 계측부(222)는 위치 정보를 측정하는데, 이때 측정된 위치 정보(x2, -500)를 세 번째 점으로 설정한다. 세 번째 점의 위치 정보 측정 시제 1 엔코더(125)로부터 제공받은 값이 세 번째 점에서의 이동 거리값(d2)이 된다. 이와 같이 세 번째 점으로 설정된 위치 정보(x2, -500) 및 이동거리(d2)는 계측 정보 산출부(226)에 제공된다.
계측 제어용 장치(220)의 계측 정보 산출부(226)가 이와 같이 측정된 값을 토대로 원점 및 각도를 산출하는 과정에 대해 설명하면 아래와 같다.
즉, 상기와 같은 과정을 통해 설정된 두 번째 및 세 번째 점을 지나는 직선의 방정식(L2)은 아래의 수학식 1에 의해 산출된다.
Figure 112008032891151-PAT00001
Figure 112008032891151-PAT00002
L2=ax+b (a=, b=)
상기의 직선(L2) 상에 있지 않는 점, 즉 첫 번째 점(x0, -500)과 직선이 수직으로 만나는 점을 원점(x, y)으로 설정한다. 원점(x, y)은 아래의 수학식2에 의해서 정의될 수 있다.
Figure 112008032891151-PAT00003
(x, y) = ()
원점(x, y)에 대해 직선(L2)이 이루는 각, 즉 강재(1)가 틀어진 각도(θ)는 아래의 수학식 3에 의해 결정된다.
Figure 112008032891151-PAT00004
θ=
상기와 같은 과정을 통해 산출된 원점(x, y) 및 강재(1)가 틀어진 각도(θ)는 PTR 이미지 단말(240)에 제공된다.
또한, 계측 제어용 장치(220)의 계측 정보 산출부(226)는 강재(1)의 시작점 을 인식하는 위치 센서(127d)의 감지 신호를 토대로 강재(1)의 시작점으로 인식하여 제 1 엔코더(125)로부터 출력되는 이동 거리를 제공받아 누적 저장한 후 제 1 통과감지센서(129b)의 감지 신호를 토대로 강재(1)의 끝단을 인식하여 누적된 이동 거리에 위치 센서(127d)와 제 1 통과감지센서(129b)의 물리적인 오프셋(offset)값을 반영하여 강재 길이를 연산한다.
한편, 계측 제어용 장치(220)의 폭 정보 산출부(224)는 x축 방향으로 이송부재(126)를 이동시키는 구동기(미도시됨)를 이용하여 이송부재(126)를 제 1 갠들리(121)의 좌측 끝단으로 이동시켜 이송부재(126)에 설치된 위치 센서(127b)의 구동 동작(온 상태에서 오프 상태로 변경되는 구동)에 따라 출력되는 감지 신호에 의거하여 위치 정보(x', y')를 계측하고, 다시 구동기의 구동을 통해 이송부재(126)를 제 1갠트리(300)의 우측 끝단으로 이동시켜 위치 센서(127b)의 구동 동작(온 상태에서 오프 상태로 변경되는 구동)에 따라 발생되는 감지 신호에 의거하여 위치 정보(x'', y'')를 계측한 후 계측된 위치 정보와 각 위치 정보를 계측하는 과정 동안 강재(1)의 이동 거리값(dw)을 토대로 아래와 같은 수학식 4를 이용하여 강재의 폭(W)을 계산하고, 계산된 강재의 폭(W)은 PTR 이미지 단말(240)에 제공한다. 여기서, 강재의 이동 거리값(dw)은 제 1 엔코더(125)로부터 제공받는다.
Figure 112008032891151-PAT00005
계측 제어용 장치(220)가 상기와 같은 과정을 통해 계측한 원점(x, y), 각 도(θ), 강재의 폭(W), 강재의 길이 및 위치 센서(127a,127b,127c,127d,127e)의 구동에 따라 계측된 위치 정보를 RS232 통신으로 연결된 PTR 이미지 단말(240)에 제공한다. 예를 들어, 계측 제어용 장치(220)는 1(a), 964(b), 0(c), -100(d) 등과 같은 계측 정보를 PTR 이미지 단말(240)에 제공하는데, 여기서 a는 강재에서 블록 번호이고, b는 원점(x, y)에서 x값이며, c는 원점에서의 y값이며, d는 각도(θ)이다.
한편, 계측 제어용 장치(220)는 제 2 통과감지센서(138b)의 감지 신호에 따라 모든 계측 작업을 종료하게 된다.
PTR 이미지 단말(240)은 상기와 같은 계측 정보를 토대로 강재 라벨링을 위한 PTR 이미지를 생성한 후 이를 토대로 마킹 수단(130)을 제어함으로서, 강재 라벨링 시스템에 들어간 강재(1)에 대한 라벨링 작업을 수행한다.
한편, 강재 라벨링 시스템이 라벨링 작업이 진행되는 도중에 보정 데이터 계측부(228)는 이송부재(126) 상에 설치된 위치 센서(127b)에서 발생되는 감지 신호에 의거하여 보정 데이터, 즉 감지 신호가 수신됨에 따른 강재(1)의 실제 위치 정보(xr, yr)를 측정한 후 이를 PTR 이미지 단말(240)에 제공한다. 이에 PTR 이미지 단말(240)은 보정 데이터 계측부(228)로부터 제공받은 보정 데이터(xr, yr)와 계측 정보 중 원점(x, y)간의 비교를 통해 강재(1)의 변화 상태를 판단하고, 판단 결과 라벨링 작업 중 변화가 있는 경우 보정 데이터(xr, yr)가 반영된 PTR 이미지를 생성한다.
PTR 이미지 단말(240)은 생성된 PTR 이미지, 즉 보정 데이터가 반영된 PTR 이미지를 토대로 마킹 수단(130)을 제어함으로서, 강재(1)의 변화 상태가 반영된 라벨링 작업을 수행할 수 있도록 한다.
한편, 보정 데이터 계측부(228)는 기 설정된 간격, 예컨대 950mm 간격으로 강재의 보정 데이터(xr, yr)를 측정하여 PTR 이미지 단말(240)에 제공한다.
변형 판단부(230)는 기 설정된 값, 즉 위치 센서(127c)와 라벨링 작업 시 강재(1)의 시작점을 인식하기 위한 제 1, 2 진입감지센서(129a, 138a)간의 물리적 거리값을 이용하여 제 1, 2 롤러(122, 134)의 변형 정도를 판단한다. 즉, 변형 판단부(230)는 127c의 위치 센서가 구동됨에 따라 강재(1)의 시작점으로 인식하여 제 1 엔코더(125)로부터 제공받은 이동 거리를 누적 저장하고, 제 1, 2 진입감지센서(129a, 138a)에서 강재(1)가 인식될 때(제 1, 2 진입감지센서(129a, 138a)로부터 감지 신호가 출력될 때) 누적 저장된 이동 거리와 기 설정된 값간의 비교를 통해 제 1, 2 롤러(122, 134)의 변형 정도를 판단할 수 있는 정보를 PTR 이미지 단말(640)에 제공함으로서, 라벨링 작업자에게 제 1, 2 롤러(122, 134)의 변형 정도를 PTR 이미지 단말(240)을 통해 알려줄 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 강재의 계측 시스템을 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템의 계측 수단을 도시한 정면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템의 계측 수단을 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템의 감지센서 작용을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템의 마킹 수단을 도시한 정면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템의 마킹 수단을 도시한 평면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 강재의 라벨링 시스템의 잉크 헤드를 도시한 저면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 이송 수단 111 : 이송 테이블
112 : 이송 롤러 113 : 제 3 엔코더
120 : 계측 수단 121 : 제 1 갠트리
122 : 제 1 롤러 123 : 제 1 롤러승강수단
124 : 제 1 롤러이송수단 125 : 제 1 엔코더
126 : 이송부재 127a,127b,127c,127d,127e: 위치센서
128 : 센서이송수단 129a : 제 1 진입감지센서
129b : 제 1 통과감지센서 130 : 마킹 수단
131 : 제 2 갠트리 132 : 잉크 헤드
132a : 제 1 노즐 132b : 제 2 노즐
133a : 제 1 헤드이송수단 133b : 제 2 헤드이송수단
133c : 헤드승강수단 133d : 헤드회전수단
133e : 지지부재 134 : 제 2 롤러
135 : 제 2 롤러승강수단 136 : 제 2 롤러이송수단
137 : 제 2 엔코더 138a : 제 2 진입감지센서
138b : 제 2 통과감지센서 200 : 운영 서버
220 : 계측 제어용 장치 240 : PTR 이미지 단말
260 : 허브

Claims (12)

  1. 강재의 이송 방향과 교차하도록 설치된 제 1 갠트리 상에 위치하며, 다수의 위치 센서들을 구비하는 이송부재와, 상기 강재 라벨링을 위한 마킹 수단이 구비되는 제 2 갠트리와, 상기 제 1, 2 갠트리 상에 설치되며, 제 1, 2 진입 감지센서의 감지 신호를 토대로 제 1, 2 롤러의 회전 속도를 감지하여 상기 강재의 이동 속도와 거리를 제공하는 제 1, 2 엔코더를 구비하는 강재 라벨링 시스템과 연동되는 강재 계측 시스템으로서,
    상기 강재 라벨링 시스템에 진입되는 강재의 기본 정보 및 상기 다수의 위치 센서들의 감지 신호에 의거하여 상기 강재의 실제 위치 정보를 계측하는 위치 계측부와,
    상기 제 1 엔코더의 이동거리 및 상기 위치 계측부에서 계측된 상기 강재의 실제 위치 정보를 토대로 상기 강재의 틀어진 각도, 상기 강재의 원점 및 길이를 산출하는 계측 정보 산출부
    를 포함하는 강재 계측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강재 계측 시스템은,
    상기 제 1 갠트리의 좌우측 끝부분으로 상기 이송부재를 이송시키면서 상기 위치 센서들 중 어느 하나의 감지 신호를 토대로 상기 강재의 좌우측 끝부분의 위 치 정보를 상기 위치 계측부로부터 제공받고, 상기 강재의 좌우측 끝부분의 위치 정보를 계측 시 상기 강재의 이동 거리를 상기 제 1 엔코더로부터 제공받아 상기 강재의 폭을 산출하는 폭 정보 산출부
    를 더 포함하는 강재 계측 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 강재 계측 시스템은,
    상기 강재의 틀어진 각도, 상기 강재의 원점, 길이 및 폭을 토대로 상기 강재 라벨링을 위한 PTR 이미지를 생성하는 PTR 이미지 단말
    을 더 포함하는 강재 계측 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 강재 계측 시스템은,
    상기 강재에 라벨링을 수행할 때 상기 위치 센서들 중 어느 하나의 감지 신호를 토대로 보정용 데이터를 계측하여 상기 PTR 이미지 단말에 제공하는 보정용 데이터 계측부
    를 더 포함하는 강재 계측 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 PTR 이미지 단말은, 상기 보정용 데이터와 상기 원점간의 비교를 통해 보정된 PTR 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 강재 계측 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 강재 계측 시스템은,
    상기 다수의 위치 센서들 중 적어도 하나 이상의 위치 센서를 이용하여 상기 강재의 시작점으로 인식하여 상기 제 1 엔코더로부터 제공받은 이동 거리를 누적 저장하고, 상기 제 1, 2 진입감지센서에서 강재가 인식될 때 누적 저장된 이동 거리와 기 설정된 기준값간의 비교를 통해 상기 제 1 롤러와 제 2 롤러의 변형 정도를 판단하는 변형 판단부
    를 더 포함하는 강재 계측 시스템.
  7. 이송 테이블 상에 진입하는 강재의 이송 방향과 교차하도록 설치된 제 1 갠트리 상에 위치하며, 다수의 위치 센서들을 구비하는 이송부재와, 상기 강재 라벨링을 위한 마킹 수단이 구비되는 제 2 갠트리와, 상기 제 1, 2 갠트리 상에 설치되며, 제 1, 2 진입 및 통과감지센서의 감지신호를 토대로 제 1, 2 롤러의 회전 속도를 감지하여 상기 강재의 이동 속도와 거리를 제공하는 제 1, 2 엔코더를 구비하는 강재 라벨링 시스템과 연동하여 강재를 계측하는 방법으로서,
    상기 강재 진입을 감지하는 위치 센서의 감지 신호에 따라 상기 제 1 위치 정보를 계측하는 단계와,
    상기 강재의 이송에 따라 상기 강재를 두 번째로 감지하는 위치 센서의 감지 신호에 따라 상기 제 2 위치 정보를 계측하는 단계와,
    상기 두 번째 구동되는 위치 센서의 동작 변화에 의거하여 출력되는 감지 신호에 토대로 상기 제 3 위치 정보를 계측하는 단계와,
    상기 제 2 위치 정보 및 제 3 위치 정보에서의 이동 거리를 상기 제 1 엔코더로부터 제공받는 단계와,
    상기 각각의 이동 거리를 토대로 상기 제 2 및 제 3 위치 정보를 변경시키는 단계와,
    상기 변경된 제 2 및 제 3 위치 정보를 지나는 직선 방정식을 산출하며, 상기 산출된 직선방정식과 상기 제 1 위치 정보를 지나는 직선이 수직으로 만나는 점을 상기 강재의 원점으로 산출하는 단계
    를 포함하는 강재 계측 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 위치 정보를 계측하는 단계는,
    상기 강재 진입을 감지하는 위치 센서로부터 감지신호가 입력됨에 따라 상기 제 1 엔코더를 초기화시키는 단계
    를 포함하는 강재 계측 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 강재 계측 방법은,
    상기 원점과 상기 직선 방정식이 이루는 각을 산출하여 상기 강재의 틀어진 각도를 계측하는 단계
    를 더 포함하는 강재 계측 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 강재 계측 방법은,
    상기 제 1 갠트리의 좌우측 끝부분으로 상기 이송부재를 이송시키면서 상기 센서들 중 어느 하나의 감지 신호를 토대로 상기 강재의 좌우측 끝부분의 위치 정보를 계측하는 단계와,
    상기 좌우측 끝부분의 위치 정보 계측 시 상기 제 1 엔코더로부터 제공받은 강재 이동 거리를 토대로 이동 거리 차값을 산출하는 단계와,
    상기 좌우측 끝부분의 위치 정보 및 상기 이동 거리 차값을 토대로 상기 강재 폭을 산출하는 단계
    를 더 포함하는 강재 계측 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 강재 계측 방법은,
    상기 강재 라벨링을 수행할 때 상기 위치 센서들 중 어느 하나의 감지 신호를 토대로 보정용 데이터를 계측하는 단계
    를 더 포함하는 강재 계측 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 강재 계측 방법은,
    상기 다수의 위치 센서들 중 적어도 하나 이상의 위치 센서를 이용하여 강재의 시작점으로 인식하여 제 1 엔코더로부터 제공받은 이동 거리를 누적 저장하는 단계와,
    상기 제 1, 2 진입감지센서에서 상기 강재가 인식될 때 누적 저장된 이동 거리와 기 설정된 기준값간의 비교를 통해 상기 제 1 롤러와 제 2 롤러의 변형 정도를 판단하는 단계
    를 더 포함하는 강재 계측 방법.
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