KR20240065454A - 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템 및 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적으로 라인공정 상에서 판재인 피측정물체를 이송시키는 이송롤러 사이에 구비되어 상기 피측정물체의 평탄도를 실시간으로 측정하기 위한 시스템으로서, 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 레이저 소스와, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직하는 평면에 대하여 상기 레이저 소스와 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 레이저를 촬상하는 영상촬영장치를 갖는 센싱헤드; 및 상기 영상촬영장치에서 촬상한 데이터를 기반으로 상기 피측정물체의 평탄도를 분석하는 분석유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템에 관한 것이다.

Description

강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템{Flatness measurement system for improving the quality of the surface shape of steel plate}

본 발명은 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템 및 측정방법에 관한 것이다.

기존 강판 표면의 평탄도 측정 기술은 주로 고속대량생산라인을 보유한 대형 제철소를 중심으로 발전하여, 중소기업에 맞는 측정방식 및 장비가 부재한 실정이다. 이러한 종래 측정장비는 수십억원대의 고가 측정장치가 대부분이며, 라인설치단계에서 측정장치도 포함하여 라인설계를 하는 경우가 많아, 처음부터 설계에 반영하지 않고 가동 중인 중소기업에서는 공간적인 제약으로 도입하기 어려운 문제점이 존재한다.

종래 강판 표면의 평탄도 측정은 스트레치레벨러(형상교정기)를 통과한 강판을 루프테이블의 간이 정반위에 놓고, 사람이 직접 두께측정기를 이용해서 강판의 평탄도를 측정하였다.

도 1a 및 도 1b는 강판을 루프테이블의 간이 정반위에 놓고 사람이 직접 두께 측정기를 이용하여 강판의 평탄도를 측정하는 사진을 나타낸 것이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 공정 라인을 통과한 강판을 테이블의 간이정반 위에 놓고, 사람이 직접 두께 측정기를 이용해서 강판의 평탄도 측정함을 알 수 있다.

이러한 종래기술은 측정을 위해 라인을 정지시켜야 하기 때문에 공정효율성을 떨어뜨릴 뿐 아니라, 폭방향 기준 좌우 측면은 측정되나 가운데 부분은 측정이 어려워 정밀도에 한계가 존재한다. 또한 강판 전체가 아닌, 정지된 상태의 강판 일부만 측정하기 때문에 강판 전체의 형상품질 대표성이 결여되는 단점이 존재한다. 그리고 측정 시점 및 지점 선정 역시 측정자의 주관에 의지하므로 숙련도에 따른 편차가 발생하고, 고속으로 통과하는 강판의 형상을 판정하기는 어려운 문제점이 존재한다. 결국 정량성 및 객관성을 담보할 수 없기 때문에, 고객사에서 검수인력이 파견되어 비효율이 발생하므로 고객사에서도 개선을 요구하고 있는 실정이다.

따라서 이러한 문제점으로 인해 강판 형상품질 보증을 위한 객관적 평탄도 측정 기술이 요구되었다.

대한민국 공개특허 10-2008-0067462 대한민국 공개특허 10-2007-0113032

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 폭 방향에 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 슬릿 레이저 광원과 슬릿 레이저와 반대측에 배치되는 영상촬영장치를 포함하는 레이저유닛을 하나의 센싱헤드에 트윈으로 설치하여, 폭 방향으로 고분해 능력을 가지며, 고정밀도로 피측정물체의 평탄도를 연속적으로 측정할 수 있는, 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

광 절단 방식은 강판의 폭에 측정 지점이 많을수록 정밀도가 높아지므로, 본 발명의 실시예에 따르면, 30mm이하 간격으로 조밀하게 측정할 수 있는, 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 강판의 합격/불합격 판정이 99% 정확하고, 미리 설정한 기준값에 대해 불합격일 경우 경보음 출력이 가능하며, 기존 사람이 기계를 멈추고 측정하던 것과 달리, 공정 진행과 동시에 실시간으로 측정이 가능하고, 기존 오퍼레이터 1명, 측정수 1명의 2인 1조로 운영하던 것에서, 오퍼레이터 단독으로 측정값 확인 가능하며, 측정값이 기존 ERP/MES에 연결될 수 있는, 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은 연속적으로 라인공정 상에서 판재인 피측정물체를 이송시키는 이송롤러 사이에 구비되어 상기 피측정물체의 평탄도를 실시간으로 측정하기 위한 시스템으로서, 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 레이저 소스와, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직하는 평면에 대하여 상기 레이저 소스와 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 레이저를 촬상하는 영상촬영장치를 갖는 센싱헤드; 및 상기 영상촬영장치에서 촬상한 데이터를 기반으로 상기 피측정물체의 평탄도를 분석하는 분석유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 센싱헤드는, 상기 피측정물체의 폭방향의 일측에 설치되는 제1센싱헤드와, 상기 제1센싱헤드의 반대측 상기 폭방향의 타측에 설치되는 제2센싱헤드를 포함하고, 상기 제1센싱헤드는 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제1레이저소스를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제2레이저소스를 포함하여 상기 제1레이저소스와 상기 제2레이저소스에 의한 슬릿광으로 상기 피측정물체의 폭방향 전체를 조사하고, 상기 제1센싱헤드는 상기 제2레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제1영상촬영장치를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 상기 제1레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제2영상촬영장치를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 제1센싱헤드는 상기 제1레이저소스와 반송반향으로 특정간격 이격되며 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제3레이저소스를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 제2레이저소스와 반송방향으로 특정간격 이격되며 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제4레이저소스를 포함하여 상기 제3레이저소스와 상기 제4레이저소스에 의한 슬릿광으로 상기 피측정물체의 폭방향 전체를 조사하고, 상기 제1센싱헤드는 상기 제4레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제3영상촬영장치를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 상기 제3레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제4영상촬영장치를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 분석유닛은, 상기 영상촬영장치에서 얻어진 좌표를 피측정물체의 측정위치좌표로 변환하는 좌표변환모듈; 및 형상의 높이와 반송방향의 거리의 비율을 통해 평탄도를 정량적으로 측정하는 평탄도측정부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 분석유닛은, 상기 좌표변환모듈에 의한 위치 검출 후 bit를 길이단위로 변환하는 비트변환부, 폭방향으로 변위를 평균처리하는 폭방향평균처리부를 더 포함하고, 상기 평탄도측정부는 급준도, 연신률, i-unit을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 평판도측정부에서 도출된 측정데이터를 HMI화면에 디스플레이하는 디스플레이부; 및 상기 HMI화면을 기반으로 상기 피측정물체의 평탄도에 대한 결과를 판정하는 결과판정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 텐션마스터에서 도출된 상기 피측정물체의 장력값을 기반으로 장력보정처리를 진행하는 장력보정부;를 더 포함하고, 상기 평탄도측정부는 장력 보정값을 기반으로 상기 평단도를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 슬릿광의 반사 수광량의 레벨차를 줄여 안정된 수광레벨을 얻기 위해 광원의 길이방향으로 광투과율 분포필터가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 폭방향으로 30mm이하 간격으로 측정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템에 따르면, 폭 방향에 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 슬릿 레이저 광원과 슬릿 레이저와 반대측에 배치되는 영상촬영장치를 포함하는 레이저유닛을 하나의 센싱헤드에 트윈으로 설치하여, 폭 방향으로 고분해 능력을 가지며, 고정밀도로 피측정물체의 평탄도를 연속적으로 측정할 수 있는 효과를 갖는다.

광 절단 방식은 강판의 폭에 측정 지점이 많을수록 정밀도가 높아지므로, 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템에 따르면, 30mm이하 간격으로 조밀하게 측정할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템에 따르면, 강판의 합격/불합격 판정이 99% 정확하고, 미리 설정한 기준값에 대해 불합격일 경우 경보음 출력이 가능하며, 기존 사람이 기계를 멈추고 측정하던 것과 달리, 공정 진행과 동시에 실시간으로 측정이 가능하고, 기존 오퍼레이터 1명, 측정수 1명의 2인 1조로 운영하던 것에서, 오퍼레이터 단독으로 측정값 확인 가능하며, 측정값이 기존 ERP/MES에 연결될 수 있는 장점을 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1a 및 도 1b는 강판을 루프테이블의 간이 정반위에 놓고 사람이 직접 두께 측정기를 이용하여 강판의 평탄도를 측정하는 사진,
도 2는 기존 형상계 측정기술 1의 구성 예시도,
도 3은 기존 형상계 측정기술 2의 구성 예시도,
도 4는 기존 형상계 측정기술 3의 구성 예시도,
도 5는 기존 형상계 측정기술 4의 구성 예시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템의 블록도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 평탄도 정령화에 대한 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 교정 기능을 나타낸 구성도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템의 구성도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템의 레이아웃,
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 실시예에 따른 제1, 제2센싱헤드가 설치된 라인공정라인의 정면도, 평면도, 사시도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템 및 측정방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 실시예에 대한 설명에 앞서, 기존 형상측정기술 내용과 문제점에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 기존 형상계 측정기술 1의 구성 예시도를 도시한 것이다. 기존 형상측정 기술 1은 이동하는 피측정물체(강판) 상의 판 폭방향으로 다수의 개소(측정점)에서 대상체의 변위를 측정함으로써 대상체의 형상(요철 형상)을 측정하는 형상측정장치이다. 예를 들면, 열간 압연 라인에 있어서, 피 압연체 즉 대상체의 중파(Center Wave), 이파(Edge Wave)등의 형상 불량은 현재(顯在)화하고 있고, 직접 대상체의 판 폭 방향의 다수의 개소에서 대상체의 변위 또는 기울기를 측정함으로써 대상체의 현재(顯在)화 형상을 검출할 수 있다. 그러나, 현재(顯在) 형상을 검출하는 방법에 있어서, 폭 방향 분해능력이 떨어진다는 문제가 있다. 기존 형상 측정 기술 1은 구성도에서 보는 바와 같이 피측정물체 상방의 폭 방향으로 Spot 광 광원 및 촬상 장치를 여러 대(최소 3대에서~7대) 설치하지 않으면 안되고, 게다가, 폭 방향의 측정 분해능력이 떨어진다는 문제가 있다. 또, 분해 능력을 높이기 위해서는 Spot 광원 및 촬상 장치를 많이 추가 설치할 필요가 있기 때문에 비용이 많이 든다는 문제가 있다. Detector 대차의 물리적 치수에 따른 설치 대수의 한계가 있으므로 설치가능 대수도 제한적일 수 밖에 없다.

도 3은 기존 형상계 측정기술 2의 구성 예시도를 도시한 것이다. 기존 형상계 측정기술 2에서 Slit 광원은 피측정물체 즉 대상체에 피측정물체 상방으로 부터 폭 방향으로 확대되는 Slit광을 조사한다. 촬상 장치는 상기 피측정물체에 조사된 Slit광을 촬상하고, 촬상 장치 상에 촬상된 Slit 형태의 상을 출력한다. 표시 장치는 상기 Slit 형태의 상을 표시한다. 기존 형상 측정기술 2는 Slit광 광원의 조사 방향이 피측정물체의 반송 방향의 상류 측으로부터 하류 측을 향하여 조사되고 있으므로 반송 방향의 측정 위치 간격이 일정하지 않다는 문제가 있다.

도 4는 기존 형상계 측정기술 3의 구성 예시도를 도시한 것이다. Slit광 광원은 피측정물체 상방에서 폭 방향으로 확대되는 Slit광을 조사한다. 촬상 장치는 상기 피측정물체에 조사된 Slit광을 촬상하고, 촬상 장치 상에 촬상된 Slit 형태의 상을 출력한다. 표시장치는 상기 Slit 형태의 상을 표시한다

도 5는 기존 형상계 측정기술 4의 구성 예시도를 도시한 것이다. 봉(棒) 형태의 광원은 봉 형태의 광을 피측정물체의 표면에 조사한다. 촬상 장치는 상기 피측정물체에 조사된 봉 형태의 광원을 촬상 한다. 거울 면 같은 피측정물체의 표면을 통하여 비추어진 봉상 광원의 허상(강판에 비추어진 그림자)을 촬상하는 장치이다. 표시장치는 상기 봉상 광원의 허상(강판에 투영된 봉의 형태)을 표시한다.

이러한 기존 형상 측정기술 4는 피측정물체 표면이 거울 면과 같은 반사율 특성을 가질 필요가 있고, 피측정물체의 표면이 녹슬었거나 오염되어 있으면 촬상장치에서 허상을 촬상할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 측정시스템은 이러한 종래 측정기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템의 블록도를 도시한 것이다.

그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 평탄도 정령화에 대한 흐름도를 도시한 것이다. 또한 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 교정 기능을 나타낸 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템의 구성도를 도시한 것이다.

또한 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템의 레이아웃을 도시한 것이다. 그리고 도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 실시예에 따른 제1, 제2센싱헤드가 설치된 라인공정라인의 정면도, 평면도, 사시도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템(100)은 연속적으로 라인공정 상에서 판재인 피측정물체(1)를 이송시키는 이송롤러(2,3) 사이에 구비되어 피측정물체(1)의 평탄도를 실시간으로 측정하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 피측정물체(1)는 강판이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 강판을 제조하는 공정라인 상에서 강판을 이송시키는 전방측 이송롤러(2)와 후방측 이송롤러(3) 사이 공간에 본 발명의 실시예에 따른 시스템(100)이 설치되어 질 수 있다. 따라서 공정라인을 중단시키지 않고 연속적으로 실시간으로 강판의 평탄도를 측정, 판정, 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 측정시스템(100)은 전체적으로 센싱헤드(4,5)와, 분석유닛(50)을 포함하여 구성된다.

센싱헤드(4,5)는, 피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 평면 내의 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 레이저소스와, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직하는 평면에 대하여 상기 레이저 소스와 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 레이저를 촬상하는 영상촬영장치를 포함하여 구성된다.

그리고 분석유닛(50)은 영상촬영장치에서 촬상한 데이터를 기반으로 상기 피측정물체의 평탄도를 분석하도록 구성된다.

보다 구체적으로 본 발명의 센싱헤드는 피측정물체의 폭방향의 일측에 설치되는 제1센싱헤드(4)와, 제1센싱헤드(4)의 반대측 폭방향의 타측에 설치되는 제2센싱헤드(5)를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 제1센싱헤드(4)와 제2센싱헤드(5) 각각은 2개의 레이저소스를 갖는 트윈시스템으로 구성된다.

먼저, 제1센싱헤드(4)는 피측정물체(1) 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제1레이저소스(11)를 갖고, 대향된 위치의 제2센싱헤드(5)에는 피측정물체(1) 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제2레이저소스(21)를 포함한다. 따라서 제1레이저소스(11)와 제2레이저 소스(21)에 의한 슬릿광으로 피측정물체(1)의 폭방향 전체를 조사하도록 한다.

또한 제1센싱헤드(4)에는 제2레이저소스(21)의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제1영상촬영장치(12)를 갖고, 제2센싱헤드(50)는 제1레이저소스(11)의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제2영상촬영장치(22)를 갖는다.

그리고 제1센싱헤드(4)는 제1레이저소스(11)와 반송반향으로 특정간격 이격되며 피측정물체(1) 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제3레이저 소스(31)를 갖고, 제2센싱헤드(5)는 제2레이저소스(21)와 반송방향으로 특정간격 이격되며 피측정물체(1) 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제4레이저 소스(41)를 포함한다. 따라서 제3레이저소스(31)와 제4레이저소스(41)에 의한 슬릿광으로 피측정물체(1)의 폭방향 전체를 조사하게 된다.

또한 제1센싱헤드(4)는 제4레이저소스(41)의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제3영상촬영장치(32)를 갖고, 제2센싱헤드(5)는 제3레이저소스(31)의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제4영상촬영장치(42)를 갖는다.

즉, 제1센싱헤드(3)는 제1레이저유닛(10)과 제3레이저유닛(30)을 포함하고, 제2센싱헤드(4)는 제2레이저유닛(20)과 제4레이저유닛을 포함한다. 그리고 제1레이저유닛(10)에는 제1레이저소스(11)와 제1영상촬영장치(12)가 구비되며, 제3레이저유닛(30)에는 제3레이저소스(31)와 제3영상촬영장치(32)가 구비된다. 또한 제2레이저유닛(20)에는 제2레이저소스(21)와 제2영상촬영장치(22)가 구비되며, 제4레이저유닛(40)에는 제4레이저소스(41)와 제4영상촬영장치(42)가 구비된다. 따라서 본 발명의 시스템(100)에서는 총 4개의 레이저소스와 4개의 영상촬영장치가 설치된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 시스템(100)은 슬릿광의 반사 수광량의 레벨차를 줄여 안정된 수광레벨을 얻기 위해 광원의 길이방향으로 광투과율 분포필터가 배치될 수 있다.

따라서 강판의 평탄도 불균일에 기인하여 발생하는 강판 상부 면의 wave가 폭방향으로 동기된 타이밍에 어떤 높이(변위) 차이를 가지는지 측정수단을 통해 연속적으로 계측할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 실시예에서는 텐션마스터에서 측정한 장력값을 이용하여 폭방향 유닛 장력의 도출이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 분석유닛(50)은 도 7에 도시된 바와 같이, 연속적으로 측정된 폭방향 변위량 데이터를 길이방향으로 연산처리알고리즘을 통해 평탄도 정량화값(급준도, 연신율)으로 변환하고 이를 실시간으로 도출하도록 구성된다. 또한 본 발명의 실시예에서는 형상측정결과 및 Trend를 HMI 화면을 통하여 Operator에게 실시간으로 제공하게 된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 측정시스템(100)은 도 8에 도시된 바와 같이, 시스템의 측정 정도를 확보하고, 정합성을 지속적으로 유지하기 위하여 표준시편 등을 사용하여 시스템의 변위 검출값을 교정하는 기능을 주기적으로 실시할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 분석유닛(50)은, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저 4개의 영상촬영장치에서 얻어진 촬상데이터(12, 22, 32, 42)를 수집하여 측정된 폭방향 변위량 데이터를 길이방향으로 연산처리알고리즘을 통해 평탄도 정량값으로 변환하고, 이를 실시간으로 도출하게 되며, 좌표변환모듈(51), 비트변환부(52), 폭방향 평균처리부(53), 장력보정부(54), 평탄도 산출부(55), 디스플레이부(56), 결과판단부(57)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

좌표변환모듈(151)은 4개의 영상촬영장치(12, 22, 32, 42)에서 얻어진 좌표를 피측정물체(1)의 측정위치좌표로 변환하도록 구성된다. 그리고 비트변환부(52)는 좌표변환모듈(51)에 의한 위치 검출 후 bit를 길이단위(mm)로 변환한다.

그리고 폭방향평균처리부(53)는 폭방향 변위량 데이터를 평균처리하며, 장력보정부(54)는 텐션마스터에서 도출된 피측정물체의 장력값을 기반으로 장력 보정처리를 진행한다.

그리고 평탄도측정부(55)는 형상의 높이와 반송방향의 거리의 비율을 통해 평탄도를 정량적으로 산출하게 된다. 평탄도측정부(55)는 평탄도, 급준도, 연신률, i-unit을 도출하며, 디스플레이부(56)는 평판도측정부(55)에서 도출된 측정데이터를 HMI화면에 디스플레이하도록 구성된다. 마지막으로 결과판정부(57)는 HMI화면을 기반으로 피측정물체의 평탄도에 대한 결과를 판정한다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템에 따르면, 폭 방향에 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 슬릿 레이저 광원과 슬릿 레이저와 반대측에 배치되는 영상촬영장치를 포함하는 레이저유닛을 하나의 센싱헤드에 트윈으로 설치하여, 폭 방향으로 고분해 능력을 가지며, 고정밀도로 피측정물체의 평탄도를 연속적으로 측정할 수 있게 된다.

광 절단 방식은 강판의 폭에 측정 지점이 많을수록 정밀도가 높아지므로, 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템에 따르면, 30mm이하 간격으로 조밀하게 측정할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템에 따르면, 강판의 합격/불합격 판정이 99% 정확하고, 미리 설정한 기준값에 대해 불합격일 경우 경보음 출력이 가능하며, 기존 사람이 기계를 멈추고 측정하던 것과 달리, 공정 진행과 동시에 실시간으로 측정이 가능하고, 기존 오퍼레이터 1명, 측정수 1명의 2인 1조로 운영하던 것에서, 오퍼레이터 단독으로 측정값 확인 가능하며, 측정값이 기존 ERP/MES에 연결될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:피측정물체
2:전방측 이송롤러
3:후방측 이송롤러
4:제1센싱헤드
5:제2센싱헤드
10:제1레이저유닛
11:제1레이저소스
12:제1영상촬영장치
20:제2레이저유닛
21:제2레이저소스
22:제2영상촬영장치
30:제3레이저유닛
31:제3레이저소스
32:제3영상촬영장치
40:제4레이저유닛
41:제4레이저소스
42:제4영상촬영장치
50:분석유닛
51:좌표변환모듈
52:비트변환부
53:폭방향 평균처리부
54:장력보정부
55:평탄도산출부
56:디스플레이부
57:결과판정부
100:강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템

Claims (9)

1. 연속적으로 라인공정 상에서 판재인 피측정물체를 이송시키는 이송롤러 사이에 구비되어 상기 피측정물체의 평탄도를 실시간으로 측정하기 위한 시스템으로서,
   피측정물체의 반송방향으로 평행한 직선과 수직하는 평면 내에 배치되고, 상기 평면 내의 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 레이저 소스와, 상기 평면과 수직인 평면이고, 또한, 피측정물체의 표면에 수직하는 평면에 대하여 상기 레이저 소스와 반대측에 배치되고, 상기 피측정물체 상의 슬릿 형태의 레이저를 촬상하는 영상촬영장치를 갖는 센싱헤드; 및
   상기 영상촬영장치에서 촬상한 데이터를 기반으로 상기 피측정물체의 평탄도를 분석하는 분석유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 센싱헤드는,
   상기 피측정물체의 폭방향의 일측에 설치되는 제1센싱헤드와, 상기 제1센싱헤드의 반대측 상기 폭방향의 타측에 설치되는 제2센싱헤드를 포함하고,
   상기 제1센싱헤드는 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제1레이저소스를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제2레이저소스를 포함하여 상기 제1레이저소스와 상기 제2레이저소스에 의한 슬릿광으로 상기 피측정물체의 폭방향 전체를 조사하고,
   상기 제1센싱헤드는 상기 제2레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제1영상촬영장치를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 상기 제1레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제2영상촬영장치를 갖는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1센싱헤드는 상기 제1레이저소스와 반송반향으로 특정간격 이격되며 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제3레이저소스를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 제2레이저소스와 반송방향으로 특정간격 이격되며 피측정물체 표면에 폭방향으로 슬릿 형태의 레이저를 조사하는 제4레이저소스를 포함하여 상기 제3레이저소스와 상기 제4레이저소스에 의한 슬릿광으로 상기 피측정물체의 폭방향 전체를 조사하고,
   상기 제1센싱헤드는 상기 제4레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제3영상촬영장치를 갖고, 상기 제2센싱헤드는 상기 제3레이저소스의 슬릿형태 레이저를 촬상하는 제4영상촬영장치를 갖는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 분석유닛은,
   상기 영상촬영장치에서 얻어진 좌표를 피측정물체의 측정위치좌표로 변환하는 좌표변환모듈; 및
   형상의 높이와 반송방향의 거리의 비율을 통해 평탄도를 정량적으로 측정하는 평탄도측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 분석유닛은,
   상기 좌표변환모듈에 의한 위치 검출 후 bit를 길이단위로 변환하는 비트변환부, 폭방향으로 변위를 평균처리하는 폭방향평균처리부를 더 포함하고,
   상기 평탄도측정부는 급준도, 연신률, i-unit을 측정하는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 평판도측정부에서 도출된 측정데이터를 HMI화면에 디스플레이하는 디스플레이부; 및
   상기 HMI화면을 기반으로 상기 피측정물체의 평탄도에 대한 결과를 판정하는 결과판정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   텐션마스터에서 도출된 상기 피측정물체의 장력값을 기반으로 장력보정처리를 진행하는 장력보정부;를 더 포함하고, 상기 평탄도측정부는 장력 보정값을 기반으로 상기 평단도를 측정하는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   슬릿광의 반사 수광량의 레벨차를 줄여 안정된 수광레벨을 얻기 위해 광원의 길이방향으로 광투과율 분포필터가 배치되는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   
9. 제 8항에 있어서,
   폭방향으로 30mm이하 간격으로 측정되는 것을 특징으로 하는 강판 표면형상 품질향상을 위한 평탄도 측정시스템.
   

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