FLIR의 고속 열화상 카메라로 자동차 산업을 위한 철강 원자재 품질 모니터링

FLIR 열화상 카메라는 가장 높은 수준의 정확도로 철강 결함을 탐지합니다.

오늘날의 산업 사회에서 자동차 산업의 철강 수요는 압도적입니다. 철강 원자재 시험을 위한 효과적인 방법은 있지만 보다 효율적이고 안전하며 높은 품질 기준에 대한 요구가 끊이지 않고 있습니다. 강철 빌렛의 비파괴 검사을 위한 현재 방법을 개선하기 위해 남아프리카 기술 전문 기업인 H. Rohloff (Pty) Limited는 강철 빌렛과 튜브의 현장 검사를 위한 자동화된 고속 시스템인 Billet InspectIR을 개발했습니다. 이 첨단 시스템은 전적으로 FLIR의 열화상 기술에 의존해 둥근형과 정사각형 강철 빌렛에서 표면 결함을 탐지하고 있습니다.

1946년에 설립된 H.Rohloff (Pty) Limited는 남아프리카에서 100대 기술 기업 중 하나로 성장했습니다. Rohloff™는 ISO 9001:2008 인증을 받았으며 고품질의 기술 중심 재료 시험과 측정 장비, 시스템 및 솔루션을 제공합니다. Rohloff는 다양한 산업의 요구를 충족시킬 수 있는 다양한 고품질 하이테크 시험 및 측정 제품을 공급하고 있습니다. 이 회사는 휴대용 또는 독립형 열화상 카메라부터 개인, 기업, 독립적인 도매상과 대리점을 위한 주요 턴키 프로젝트에 이르는 다양한 솔루션을 제공합니다.

시스템 요구사항

자동화 검사 시스템 요청은 철강 산업에서 시작되었습니다. H. Rohloff의 기술 책임자인 루이 반 데 왈트(Louie van der Walt)는 "철강 생산업체는 수동 시각적 검사 시스템을 대체할 기술을 찾고 있습니다."라며 "기존 방식은 시간 소모가 크며 어떠한 추적성도 제공하지 않습니다. 새 솔루션은 품질 관리를 위해 추적성과 관련 문서를 제공해야 합니다."라고 말했습니다.

기타 요구조건으로 검사가 신속하고 안전해야 하며 감도가 우수하고 신뢰할 수 있으며 가급적 접촉이 없어야 합니다. 방향, 길이, 깊이에 따라 빌렛 결함을 신속하게 구분할 수 있는 기능 역시 중요합니다.

열화상에 다년 간의 경험을 가진 H. Rohloff는 이 기술이 성공을 위해 중요한 요소라는 점을 알고 있었습니다. 루이 반 데 왈트는 "최신 적외선 기술을 통해 우리는 이러한 모든 범위를 충족할 수 있다는 점을 입증했습니다. 온열 측정은 비파괴 검사(NDT)의 원칙을 완벽하게 충족하기 때문에 오늘 날의 생산 프로세스에서 적용되고 있습니다."라고 말했습니다.

고속 감지

InspectIR 시스템은 열화상 카메라 엔클로저, 신호 처리 시스템, 작동 제어 캐비닛, 유도 히터, 유도 코일, 수냉 시스템, 컨베이어, 결함 표시 장비로 구성됩니다. 빌렛, 바 또는 튜브가 컨베이어에 로딩되어 카메라 박스를 통해 제공됩니다. 카메라 박스 내부에서 세 가지 다른 크기의 유도 코일 중 하나가 재료의 표면을 최대 20°C까지 가열하면 나머지 영역보다 따뜻한 표면 파손 결함이 나타납니다. 적용 분야에 따라 3~4대의 열화상 카메라를 박스의 모서리 각각에 배치할 수 있으며 초 당 1미터 속도로 예열된 빌렛이 생성한 데이터를 캡쳐할 수 있습니다. 이 데이터는 이후 결함을 식별, 정량화 및 표시하기 위해 알고리즘을 이용하는 정교한 신호 처리 시스템으로 분석됩니다. 여러 철강 제조업체와 함께 목적에 맞게 설계된 결함 인식 소프트웨어가 개발되었습니다. 수동 검사 시 실수할 수 있는 위험을 배제하기 위해 완전 자동화된 검사 라인에서 이동하도록 Billet InspectIR®을 개발했습니다. 이후 마킹 스테이션은 수성 페인트를 사용해 결함의 위치를 표시하거나 필요한 경우 재료 거부를 표시하기도 합니다.

카메라 박스는 길이 5미터, 너비 1미터, 높이 3미터입니다. 무게는 5톤이며 알루미늄 프레임 하우징이 사용됩니다. 검사 중인 재료의 크기에 따라 높이를 자동으로 조절할 수 있습니다.

InspectIR 시스템에서 중요한 원칙은 결함이 탐지한 온도 상승은 표면 결함 깊이와 관련이 있다는 점입니다. 반 데 왈트는 "이 솔루션은 유일하며 현재 시장에 이와 같은 제품은 없습니다"라고 말했습니다. "Billet InspectIR에는 추적 가능한 보고서 작성 기능이 탑재되어 있으며 방향, 길이 및 깊이에 따라 결함을 분류할 수 있습니다. 이 기능은 재료의 시험 관점에서 매우 중요합니다. 이를 통해 사용자는 항목을 폐기할지 재작업할 지를 결정하고 결함을 제거할 수 있습니다. 또한 비접촉 방식이기 때문에 마모나 손상 위험이 없으며 움직이는 부품이 없기 때문에 최소 유지관리만 필요합니다.

각각의 FLIR 열화상 카메라는 초 당 60회로 총 76,800번의 온도를 측정합니다. 즉, 4개의 고성능 신호 프로세서를 통해 초 당 4,608,000개의 온도 검침 값 을 분석할 수 있습니다. InspectIR 소프트웨어는 1°C의 작은 온도 변화를 자동으로 구분합니다. 결함은 ΔT에 정비례하는 결함 깊이에 따라 자동으로 분류됩니다.

생산성 게인 (Productivity gains)

반 데 왈트는 "billet InspectIR 시스템 사용으로 인한 생산성 이득은 엄청납니다."라고 말합니다. 이전에 철강 막대는 시각적 검사나 자분 탐상 검사로 스캔하곤 했습니다. 시각적 검사는 재료의 표면에서 확인할 수 있는 불연속만을 평가할 수 있기 때문에 제한적입니다. 또한 시간이 많이 소요되며 사용자의 시각적 예리함이나 지식에 의존하는 경향이 있습니다. 자분 탐상 검사(MT)는 표면과 표면 밑 불연속이나 강자성 재료에서 결함을 찾아내는 데 사용됩니다. 자기화된 부품에서 존재하는 그러한 결함은 부품에 플럭스와 같은 자기장을 남겨놓습니다. 자분을 표면에 적용하는 경우 플럭스 누설로 인해 한 지점에 고정되어 시각적 표시를 제공합니다. 효과적인 방법이긴 하지만 이 방법 역시 많은 시간이 소요됩니다. 반 데르 왈트는 "시각적 검사는 강철 막대 당 2분이 소요됩니다. InspectIR의 경우 막대 당 6초면 충분합니다."라고 말합니다.

고감도 열화상 카메라

billet InspectIR 시스템은 전세계 여러 철강 생산 회사에서 이미 시운전을 마쳤습니다. 반 데르 왈트는 "현재 우리는 남아프리카에 1대, 독일에 1대, 중국에 3대의 시스템을 제공했습니다."라고 전했습니다. 남아프리카의 시스템과 중국의 시스템은 4대의 FLIR SC3000 열화상 카메라를 사용합니다. 중국에 제공한 다른 두 시스템은 FLIR의 A315와 A615 카메라를 사용합니다.

FLIR SC-시리즈는 고감도, 고정확도, 공간 해상도 및 속도를 가진 매우 유연한 카메라입니다. 반 데 왈트는 "FLIR 카메라를 통해 우리는 엄격한 품질 관리를 제공할 수 있습니다. 이러한 품질 관리는 철강 막대를 나중에 작은 부분으로 절단하고 자동차에서 안전 중심의 구성품에 사용해야 하기 때문에 반드시 필요합니다."라며

"우리는 특히 이 카메라의 고감도, 고속 성능에 만족합니다. 우리의 빌렛 InspectIR 시스템은 초 당 1 미터의 속도로 철강 막대를 모니터링할 수 있어야 하기 때문입니다."라고 말을 전했습니다.

또한 FLIR A-시리즈는 고속 적외선 윈도우잉 기능이 탑재된 고감도 카메라 모델을 제공합니다. FLIR A-시리즈를 통해 고속 프레임으로 열화상을 기록할 수 있습니다(A615의 경우 200 Hz ).

반 데 왈트는 "고감도 성능 외에도 FLIR 카메라는 상대적으로 작으며 가볍기 때문에 빌렛 InspectIR와 같은 대형 시스템에 간편하게 통합할 수 있습니다."라고 말했습니다.

또 다른 만족스러운 점은 FLIR가 H. Rohloff에게 카메라 제어를 위한 적절한 도구를 제공한다는 사실입니다. "다른 크기의 철강 막대를 빌렛 InspectIR에 로딩할 때마다 열화상 카메라의 초점을 적응시켜야 합니다. 전용 FLIR 소프트웨어 덕분에 이전에 사용한 초점 위치를 메모리에 저장해 필요한 경우 불러올 수 있습니다. 이를 통해

검사를 보다 빠르고 효율적으로 수행할 수 있습니다."

종합 보고서 기능

모든 열화상 이미지가 시험 화면에 표시됩니다. 각각의 강철 빌렛이나 막대 원재료가 시스템을 통과한 후 시험 부품에 대한 열화상 이미지와 보고서가 생성됩니다. 모든 결과는 저장되며 임의 단계에서 다운로드하거나 인쇄할 수 있습니다. 범주화뿐만 아니라 위치, 깊이, 길이, 방향과 같은 결함 데이터가 데이터베이스에 저장됩니다. 레이저 속도 측정 게이지를 사용해 결함 표시를 정확하게 제어합니다.