KR101227298B1 - 물질 웹에 결함을 자동 마킹하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

물질 웹에 결함을 자동 마킹하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

웹 상의 이상 영역에 대한 인식을 제1 시점 및 장소에서 수행할 수 있게 하고, 실제적인 결함의 위치추정 및 마킹을 제2 시점 및 장소에서 수행할 수 있게 하는 웹(30) 특성화 시스템(20)이 제공된다.
자동 검사 시스템, 기점 마크, 광학필름 검사, 유연성 회로 웹 검사

Description

물질 웹에 결함을 자동 마킹하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR THE AUTOMATED MARKING OF DEFECTS ON WEBS OF MATERIAL}
본 발명은 자동 검사 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로 말하면, 결함의 특정 위치를 인식하도록 이동 웹을 마킹(marking)하는 장치에 관한 것이다.
이동 웹 물질의 분석을 위한 검사 시스템이 현대의 제조 작업에서 결정적으로 중요하다는 것이 입증되었다. 금속 조형, 종이, 부직포 및 필름처럼 다양한 산업이 제품 인증 및 온라인 공정 모니터링을 위해 이러한 검사 시스템에 의존하고 있다. 이것은 두가지 주요 영역에서 가치를 제공한다. 첫째, 그것은 제품 품질을 실시간으로 측정 및 보고하는 데 이용할 수 있고, 이렇게 함으로써 제조 공정을 연속적으로 최적화할 수 있게 한다. 둘째, 그것은 결함 물질을 인식하는 데 이용함으로써, 그 물질을 고객에게 출하하기 전에 분리할 수 있게 한다. 불행하게도, 제품 전환 시간 및 장소와 함께 웹의 성질에 좌우되어 결함 영역에 대한 정확한 인식이 극도로 어려울 수 있다.
결함 영역 인식 방법은 그 범위가 전자 지도를 사용한 롤의 등급화에서부터 다양한 마킹 메카니즘에까지 이른다. 웹의 용적 통계를 판단하기 원한다면 롤의 등급화가 적당하다. 그러나, 특이한 결함 영역을 제거하기 위해서는 롤을 재검사 해야 한다. 마커를 사용하여 웹 가장자리만을 마킹하는 경향이 있고, 많은 경우에서 이것이면 충분하다. 일단 웹 가장자리에서 마크가 인식되면, 결함부분을 제거하는 것이 보통이다. 불행하게도, 웹의 가장자리 마킹만으로는 충분하지 않은 상황이 더 많이 발생하고 있다. 이러한 상황으로는 다음을 포함한다.
1) 가장자리 마크가 존재하는 경우조차도 사람이 결함을 찾아내는 데 매우 어려울 수 있을 정도로 나중에 인식하기가 어려운 결함. 넓은 웹 및 작은 결함이 이 상황을 만들어 낸다.
2) 초기 롤이 더 작은 롤로 잘라져서 가장자리 마크가 더 좁은 롤에는 더 이상 존재하지 않는 상황.
이러한 어려움 외에도, 제품을 적시(just-in-time) 생산하는 제조상의 바람직함 때문에 또다른 관심이 생긴다. 고객이 제품을 요구할 때만 제품을 제조하면 산업은 완성품의 재고를 줄일 수 있게 되고, 이는 결과적으로 소비자에게도 절약이 된다.
그러나, 이 목표의 달성을 위해서는 종종 제조자가 다양한 제품들 간의 신속한 변화를 가능케 하는 시스템 및 장치 개발을 위한 연구를 하는 것이 필요하다.
발명의 요약
마킹을 검사 시점으로부터 늦춘 본 발명의 시스템은 웹 검사 및 결함 마킹 분야에 이롭다. 이것은 웹을 완성된 형태로 최종적으로 전환하기 직전에, 심지어는 최종 용도가 적시에 선택되는 경우조차도, 웹의 예상 최종 용도 관점에서 결함이라고 여겨지는 흠들만 인식할 수 있게 한다.
본 발명은 제1 시점 및 장소에서 웹 상의 이상(異常; anomaly) 영역에 대한 인식을 수행할 수 있게 하고, 제2 시점 및 장소에서 실제적인 결함에 대한 위치추정(localizing) 및 마킹을 수행할 수 있게 하는 웹 특성화 시스템을 제공한다. 이것은 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함을 구성하는 것을 적시에 선정할 수 있게 한다. 특별한 최종 용도에 대하여 웹의 일부를 실격판정하게 하는 결함을 구성하는 것에 대한 기준이 가장 요구가 많은 최종 용도 응용에 사용되는 것과 동등할 필요는 없기 때문에 폐기물이 감소한다.
제1의 양상으로, 본 발명은 웹의 순차적인 부분들을 영상화하여 디지털 정보를 제공하는 단계, 디지털 정보를 초기 알고리즘으로 처리하여 웹 상의 이상 내포 영역들을 인식하는 단계, 웹에 기점 마크들을 배치하는 단계, 기점 마크를 기준으로 하여 인식된 영역들을 위치추정한 위치 정보를 기록하는 단계, 위치 정보 및 기점 마크를 지침으로 이용하여 이상들 중의 적어도 일부의 위치를 인식하는 위치지정(locating) 마크를 웹 상에 적용하는 단계를 포함하는, 물질 웹의 특성 분석 방법으로 여길 수 있다.
본 발명의 대부분의 편리한 실시태양에서는, 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함이 되는 이상들만의 위치를 위치지정 마크로 인식한다. 본 발명의 방법을 수행할 때, 추가로 디지털 정보로부터 인식된 영역들 추출을 수행하고, 추출된 인식된 영역들을 하나 이상의 후속 알고리즘으로 분석하여 어느 이상이 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함을 나타내는 것인지를 결정하는 것이 유리한 경우가 빈번하다. 이 단계들은 현재 계류중인 공동양도된 미국 특허 출원 10/669,197(발명의 명칭: 영상정보 재처리에 의한 이동 웹의 자동 검사 장치 및 방법)(대리인 문서 번호 58695US002)에 기재된 기술을 이용하여 편리하게 달성한다.
바로 위에서 언급한 참고문헌의 지침에 따르면, 심지어는 전체 웹에 대한 영상화를 수행한 후에 저장 또는 버퍼링(buffering)된 정보를 분석할 정도로 인식된 영역들 분석 전에 인식된 영역들의 저장 또는 버퍼링을 수행하는 것이 유리한 경우가 빈번할 것이다. 이 방법의 사용자가 제1 시점 및 장소에서 웹 상의 이상 영역 인식을 수행하고, 제2 시점 및 장소에서 실제적인 결함의 위치추정 및 마킹을 수행하는 것이 편리할 때, 통상적으로는 배치 단계와 적용 단계 사이에서 웹을 롤로 권취하는 것이 또한 편리할 수 있다. 이어서, 권취된 롤을 그의 표면 이상에 대한 저장된 정보와 함께 편리한 장소로 출하할 수 있고, 이곳에서 롤은 그것을 어떤 특정 최종 용도에 응용할 것인지 결정할 때까지 대기할 수 있다. 정확한 최종 용도에 의존해서, 인식한 이상이 있는 위치 상에 또는 그 옆에 위치지정 마크를 배치하는 것이 편리할 수 있거나, 또는 인식한 이상이 있는 위치로부터 예정된 간격으로 간격을 두고 위치지정 마크를 배치하는 것이 편리할 수 있다.
제2의 양상으로, 본 발명은 물질웹의 마킹 시스템이다. 이 시스템은 웹 상에 기점 마크를 적용하는 기점 마커, 및 웹의 순차적인 부분들을 영상화하여 디지털 정보를 제공하고, 디지털 정보를 초기 알고리즘으로 처리하여 웹 상의 이상 내포 영역들을 인식하고, 기점 마크를 기준으로 하여 인식된 영역들을 위치추정한 위치 정보를 기록하기 위한 검사 모듈을 포함한다. 이 시스템은 또한 기점 마크로부터 위치추정 정보를 판독 및 제공하는 기점 판독기, 웹 상에 위치지정 마크를 적용하는 웹 마커, 및 위치 정보 및 위치추정 정보를 지침으로 이용하여 이상들 중의 적어도 일부의 위치를 인식하는 위치지정 마크를 웹에 적용하도록 웹 마커를 제어하는 웹 마커 제어기를 포함한다.
한 바람직한 실시태양에서, 웹 마커는 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함이 되는 이상들만의 위치를 인식하는 위치지정 마크를 적용한다. 이러한 실시태양에서는, 검사 모듈이 디지털 정보로부터 인식된 영역들을 추출하도록 배열하는 것이 유리하다. 그 다음, 이 시스템은 추출된 인식된 영역들들을 하나 이상의 후속 알고리즘으로 분석하여 어느 이상이 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함을 나타내는 것인지를 결정하기 위한, 웹 마커 제어기와 결합된 처리장치를 추가로 포함할 수 있다.
이 시스템의 사용자는 제1 시점 및 장소에서 웹 상의 이상 영역의 인식을 수행하고, 제2 시점 및 장소에서 실제적인 결함의 위치추정 및 마킹을 수행할 수 있다. 이 경우, 통상적으로는 검사 모듈이 처리장치를 위해 인식된 영역들을 저장 또는 버퍼링하게 하는 것이 또한 편리할 수 있다. 몇몇 실시태양에서는, 기점 마커 및 검사 모듈이 제1 웹 취급 장치와 결합될 수 있고, 기점 판독기, 웹 마커 및 웹 마커 제어기를 제2 웹 취급 장치와 결합되게 할 수 있다.
다른 특징 및 이점은 다음에 기재한 실시태양에 대한 설명 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.
정의
본 발명의 목적상, 본원에 사용된 다음 용어는 다음과 같이 정의된다.
"웹"이라는 용어는 한 방향으로는 정해진 치수를 가지고, 그에 대한 직교방향으로는 예정된 또는 예정되지 않은 길이를 갖는 물질 시트를 의미하고, "기점 마크"라는 용어는 특정 위치를 독특하게 인식하는 데 사용되는 기호 또는 수치 식별자를 의미하고, "응용 특이적"이라는 용어는 의도된 용도에 기초하여 제품 요건을 정의하는 것을 의미하고, "이상" 또는 "이상들"이라는 용어는 특성 및 심도에 의존하여 결함일 수도 있고 아닐 수도 있는 정상 제품으로부터의 일탈을 의미한다.
첨부된 몇몇 도면에서, 동일 부분은 동일 참조부호를 갖는다.
도 1은 본 발명의 시스템의 일례를 도해한 개략도.
도 2는 본 발명과 함께 사용되는 기점 마크의 편리한 형태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명과 결합하여 사용하기에 적당한 웹 마커의 투시도.
발명의 상세한 설명
도 1에는 본 발명에 따르는 한가지 예시적인 방법(20)을 통한 정보 및 물질의 흐름을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 본 발명의 실시와 연관된 장치 및 방법(20)은 일반적으로 두 개의 독립된 모듈, 즉 검사 모듈(24) 및 마킹 모듈(26)으로 간주할 수 있다. 가장 바람직한 실시태양의 다수가 도 1에 도시된 것처럼 검사 모듈(24)와 마킹 모듈(26)이 분리되어 있긴 하지만, 이렇게 분리되는 것이 본 발명의 필수요건은 아니다.
본 발명의 방법은 제1 단계(28)에서 시작한다. 검사 모듈(24)는 (D1) 방향 으로 이동하는 물질 웹(30)에 대해 작용하도록 적응되어 있다. 이하에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이 많은 상이한 종류의 웹 물질이 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다.
검사 모듈(24)의 처음에 웹(30)을 조종(steering)하는 것이 바람직할 수 있고, 그런 경우에는 가장자리 센서(32)를 이용할 수 있고, 그의 정보가 편리한 웹 조종 메카니즘으로 피드백된다. 이어서, 조명장치(36)에 의해 조명되는 곳에서 웹(30)을 영상화할 수 있도록 위치한 카메라(34) 아래쪽을 향하여 웹(30)이 나아간다. 도면은 반사광에 의해 조명되는 웹을 도시하고 있지만, 투과광 또는 트랜스플렉티드 광 (transflected light)도 이용될 수 있다.
카메라(34)로부터 얻은 디지털 정보는 처리장치(38)로 보내어지고, 이 처리장치는 디지털 정보를 초기 알고리즘으로 처리하여 웹(30) 상의 이상 내포 영역들을 인식한다. 대부분의 바람직한 실시태양에서는, 처리장치(38)이 실시간에 가동될 수 있고 이상 영역을 적어도 인식할 수 있는 간단한 초기 알고리즘을 이용한다. 이어서, 처리장치(38)은 나중의 고찰을 의해 디지털 정보로부터 인식된 영역들을 추출한다. 이 실시태양에서, 이 방법은 추출된 인식된 영역들을 하나 이상의 후속 알고리즘으로 분석하여 어느 이상이 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함을 나타내는지를 결정함으로써 이러한 고찰을 하는 것을 포함한다. 이 분석은 검사 모듈(24)에 의해 또는 마킹 모듈(26)에 의해 또는 적당한 중간 모듈에 의해 수행할 수 있고, 정확한 응용분야에 따라, 이러한 가능성들로부터 이점이 생길 수 있다. 무엇이든 상관없이, 분석 전에 인식된 영역들을 저장 또는 버퍼링하는 것이 바람직한 경우가 자주 있다.
본 발명의 방법을 수행할 때는, 웹(30) 상에 기점 마크(40)을 배치하고, 그 다음에는 이들 기점 마크(40)을 기준으로 하여 인식된 영역들을 위치추정한 위치 정보를 기록한다. 기점 마크(40)은 검사 모듈(24)에 진입하기 전에 웹(30)에 배치할 수도 있고, 이 경우에는 카메라(34)가 그것을 영상화할 때 처리장치(38)이 그것을 알아차리도록 프로그램될 수 있다. 별법으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 기점 마크(40)은 기점 마커(42)에 의해 웹(20)에 추가되어, 처리장치(38)에 의해 별법으로 위치 정보에 통합된다. 웹(30)에 기점 마크(40)을 배치하는 단계를 웹(30)을 영상화하는 단계 전에 행하든 후에 행하든, 처리장치(38)은 기점 마크(40)을 기준으로 하여 인식된 영역들을 위치추정한 위치 정보를 기록한다.
웹(30)의 몇몇 특수화된 최종 용도의 경우, 웹 가장자리를 따라서 이상의 위치지정 또는 결함 인식에 상응하는 몇몇 마크를 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에는 임의의 측면 방향 마커(44)를 이용하여 이러한 마크를 적용할 수 있다.
웹(30)이 검사 모듈(24)를 통과하면, 중간 단계(46)에 도달하게 된다. 이 지점에서는, 웹(30)에 기점 마크(40)이 표시되어 있고, 기점 마크(40)을 기준으로 하여 인식된 영역들(도면에 참조부호(52)로 개념화됨)을 위치추정한 위치 정보를 기록한 하나 이상의 전자 지도(50)(도면에 상응하는 물체로 개념화됨)이 만들어졌다. 하나 이상의 전자 지도(50)이 존재할 것이고, 아마 1개 초과의 전자 지도(통틀어서 (50a)로 표기함)가 존재할 것이다. 만일 초기 알고리즘이나 임의의 후속 알고리즘이 이 시점에서 어느 이상들이 웹의 하나 초과의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함을 나타내는지를 결정한다면, 1개 초과의 전자 지도가 존재할 수 있다.
본 발명의 가장 바람직한 실시태양에서는, 제2 중간단계(54)에 도달할 것이고, 여기서는 웹(30)이 예상 최종 용도에 유용한 형태로 웹을 전환시키기 위해 편리한 위치에 출하하기 위해 웹(30)을 코어(56) 상에 권취한다. 또한, 어떠한 편리한 전자 전송 수단이라도 사용할 수 있지만, 전자 지도(50) 및(또는) (50a)는 도면에서 디스켓(58)로 양식화된 형태로 도시된, 전환이 수행될 위치로 전송된다.
임의의 중간단계(54)가 존재하든 존재하지 않든 상관없이, 웹(30)은 (D2) 방향으로 이동하여 마킹 모듈(26)으로 간다. 웹 마커 제어기(60)에 특정 웹(30)에 상응하는 상응 전자 지도(50) 중의 하나 이상을 제공한다. 웹 마킹 제어기(60)은 전자 지도(50)을 후속 알고리즘으로 분석하여 어느 이상이 웹의 현재 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함을 나타내는지를 결정하는 임의 단계를 담당한다.
웹(30)은 먼저 판독하여 기점 마크(40)으로부터 위치추정 정보를 제공하기 위한 기점 판독기(62)를 통과한다. 기점 판독기(62)는 이 위치추정 정보를 웹 마커 제어기(60)에 전달한다. 웹 마커 제어기(60)은 위치 정보 및 위치추정 정보를 지침으로 이용하여 적어도 일부의 이상의 위치를 인식한 위치지정 마크를 웹에 적용하는 계획을 수립하는 프로그램을 실행시킨다. 이어서, 웹 마커 제어기는 일련의 명령을 웹 마커(64)에 보내고, 이어서 이것은 위치지정 마크(66)을 웹(30)에 적용한다. 상기 논의한 바와 같이, 본 발명의 대부분의 실시태양에서, 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함이 되는 이상들만 위치지정 마크(66)으로 인식한다. 본 발명의 많은 바람직한 응용에서, 위치지정 마크(66)은 인식된 이상이 있는 위치 상에 또는 그 옆에 있다. 그러나, 몇몇 특수화된 응용에서는, 위치지정 마크(66)이 그것이 인식한 이상의 위치로부터 예정된 방식으로 간격을 두고 있다.
도 2에는 본 발명과 함께 사용되는 기점 마크(40)의 편리한 형태가 도시되어 있다. 이 마크는 웹의 길이 전체에 규칙적인 간격으로 배치된다. 완전한 기점 마크(40)은 웹 내에서 특정 위치를 정확하게 위치지정하는 하나 이상의 기점 위치지정 마크(82) 및 (84), 및 각 기점 위치지정 마크(82) 및 (84)의 독특한 식별자를 편리하게 암호화하는 바코드(80)을 포함한다. 따라서, 기점 마크(82) 및 (84)는 정확하게 위치를 지정하고, 바코드는 그 위치를 독특하게 인식하여 마킹 작업 동안 전자 지도가 물리적 웹과 재동기화될 수 있게 한다.
도 3은 본 발명에 사용하기에 적당한 웹 마커(64)의 일례의 일부의 투시도이다. 웹 마커(64)는 프레임(86), 및 웹 마커 제어기(60)(도시되어 있지 않음)를 포함하여 다른 장치와의 정보전달을 위해 장착된 케이블 접속기(88)을 포함한다. 또한, 프레임(86)에는 일련의 잉크젯 모듈(90)도 장착되고, 이들은 각각 일련의 제트 노즐(92)를 갖는다. 편리하게는, 잉크젯 모듈(90)은 두 줄로 엇갈린 위치에 장착함으로써, 기능장애를 전체 메카니즘 분해보다는 단일의 잘못된 잉크젯 모듈(90) 교체로 해결할 수 있도록 하는 방식으로 넓은 웹의 경우에도 그 폭을 가로지르는 적용범위를 제공할 수 있다. 잉크젯 모듈(90)의 실제 작동 메카니즘은 당업계 종사자들이 이해하는 바와 같은 통상적인 것이다.
웹 물질
본 발명에 따르면, 연속 이동 웹은 예정된 폭 및 두께를 가지고 예정된 또는 예정되지 않은 길이를 갖는 어떠한 시트형 물질이라도 포함할 수 있다. 광학적으로 영상화할 수 있는 웹 형태로 제공되는 물질이 본 발명과 함께 사용하기에 적당하다. 웹 물질의 예로는 금속, 종이, 직포, 부직포, 유리, 폴리머 필름 또는 이들의 조합을 포함하고, 하지만 열거된 것에 제한되는 것은 아니다. 금속은 강철 또는 알루미늄과 같은 물질을 포함할 수 있다. 직포는 일반적으로 여러가지 다양한 직물을 포함한다. 부직포는 종이, 여과재 또는 절연물질을 포함한다. 필름은 예를 들면 라미네이트 및 코팅 필름을 포함하여 투명 및 불투명 폴리머 필름을 포함한다.
본 발명을 이용하여 해결하기에 특히 적당한 검사상의 문제의 한가지 유형은 광학 필름의 검사이다. 예를 들면, 컴퓨터 디스플레이의 표면용으로 의도된 필름의 경우에는, 포착하기 힘든 결함도 어떤 시각에서 수 시간 동안 디스플레이를 보는 사용자에게는 크게 느껴질 수 있다. 때로는, 이러한 종류의 응용에서 결함이 정확히 어떤 종류인지를 정의하는 것이 사용자에게는 허용할 수 없을 정도로 부담이 될 것이고, 무해한 결함이 어떤 종류인지도 꽤 복잡하다. 이러한 결정의 복잡성을 줄이기 위한 요강을 아래에서 더 구체적으로 제시한다.
검사상의 문제의 두번째 유형은 유연성(flexible) 회로 웹 검사이다. 본 발명은 유연성 회로 웹 상의 개별 회로가 유연성 기판 상에 부착된 또는 형성된 반복 회로 패턴을 가지는 경우에 연관된 복잡성을 다루기에 특히 적합하다. 웹은 대표 적으로 각 회로가 자유자재(arbitrary) 패턴으로 배열된 다양한 작은 부품을 포함하는 다수의 개별 회로를 갖는다. 개별 회로는 나중에 예를 들면 별도의 전기적 응용에 사용하기 위해 다이 컷팅으로 웹으로부터 분리한다.
본 발명에 적당한 많은 응용을 위해, 웹 물질 또는 복합 물질은 바람직하게는 피복된 코팅을 가질 수 있다. 광학적으로 영상화할 수 있는 코팅이 본 발명과 함께 사용하기에 적당하다. 코팅은 일반적으로 바탕 웹 물질의 노출 표면에 피복된다. 코팅의 예는 접착성 광학밀도 코팅, 저접착성 배면을 갖는 코팅, 금속화된 코팅, 광학 활성 코팅, 전도성 또는 비전도성 코팅 또는 그의 조합을 포함한다. 코팅은 웹 물질의 적어도 일부에 피복할 수 있거나, 또는 바탕 웹 물질의 표면을 완전히 덮을 수 있다.
영상 획득
영상 획득은 이동 웹의 순차적인 부분들을 판독하여 디지털 데이타 스트림 형태로 출력을 제공할 수 있는 통상의 영상화 장치를 이용하여 달성한다. 본 발명의 목적상, 영상화 장치는 디지털 데이타 스트림을 직접 제공하는 카메라 또는 추가의 아날로그-디지털 전환기를 갖는 아날로그 카메라를 포함할 수 있다. 게다가, 예를 들어 레이저 스캐너와 같은 다른 센서를 영상화 장치로 활용할 수 있다. 웹의 순차적인 부분들분이라는 것은 데이타가 바람직하게는 연속 라인으로 획득되는 것을 가리킨다. 라인은 한 줄 이상의 센서 요소 또는 픽셀로 광학적으로 지도화된 연속 이동 웹의 영역으로 이루어진다. 영상 획득에 적당한 장치의 예는 모델 # LD21(퍼킨 엘머(Perkin Elmer), 미국 캘리포니아주 써니베일 소재), 피란 하(Piranha) 모델(워터루(Waterloo), 캐나다 온타리오 소재), 또는 모델 # TH78H15(톰슨-CSF(Thompson-CSF), 미국 뉴저지주 토타와 소재)를 포함한다. 추가의 예로는 서페이스 인스펙션 시스템즈 게에베하((Surface Inspection Systems GmbH), 독일 뮌헨 소재)의 레이저 스캐너를 아날로그-디지털 전환기와 결합시킨 것을 포함한다.
영상은 임의로는 영상 획득에 도움이 되는 광학 어셈블리를 활용하여 획득할 수 있다. 이 어셈블리는 카메라의 일부일 수 있거나 또는 카메라로부터 분리된 것일 수도 있다. 광학 어셈블리는 영상화 과정에서 반사광, 투과광 또는 트랜스플렉티드 광을 이용한다.
이상 또는 결함 탐지
영상 획득 후, 영상을 통상의 결함 탐지 처리를 이용하거나 또는 현재 계류중인 공동양도된 미국 특허 출원 10/669,197(발명의 명칭: 영상정보 재처리에 의한 이동 웹의 자동 검사 장치 및 방법)(대리인 문서 번호 58695US002)에 기재된 기술을 이용하여 처리한다. 일반적으로, 후자의 기술은 대표적으로는 덜 정교한 제1 알고리즘으로 예비조사를 실행하는 시스템을 이용한다. 예비조사는 웹 상의 이상 내포 영역에 관한 영상 정보를 생성한다. 이상 중 일부는 결함이겠지만, 다수가 오탐지(false positive), 즉 결함이 아닌 이상일 수 있다. 사실상, 어떤 영역은 제품이 한 특정 응용에 사용되는 경우에는 결함일 수 있지만, 그 제품이 또다른 응용에 사용되는 경우에는 결함이 아닐 수 있다. 이상으로부터 실제적인 결함을 효과적으로 분리하기 위해, 원래의 영상 정보를 나중에 재고찰하고, 하나 이상의 다 양한 보다 더 정교한 영상 처리법 및 결함 추출 알고리즘으로 처리한다.
본 발명에서 사용되는 결함 탐지 알고리즘 또는 이상 탐지 알고리즘은 웹 검사 분야에서 통상적으로 이용되는 것들을 포함한다. 웹 검사 시스템 구축 분야의 숙련자들은 하나 이상의 알고리즘을 특이한 웹 및 결함 유형과 매칭시켜서 원하는 정확도 수준의 결함 탐지를 달성할 수 있다. 적당한 알고리즘의 비제한적인 예는 이웃 평균화(neighborhood averaging), 이웃 등급화(neighborhood ranking), 명암대비 확장, 다양한 모내딕(monadic) 및 디애딕(dyadic) 영상 조작, 래플래션(Laplacian) 필터, 소벨(Sobel) 연산자, 고역 통과 필터링 및 저역 통과 필터링과 같은 디지털 필터링, 텍스처(texture) 분석, 프랙탈(fractal) 분석, 퓨리에 변환 및 웨이블렛 변환과 같은 주파수 처리, 콘볼루션(convolution), 형태학적 처리, 문턱치 결정(thresholding), 연결 성분 분석(connected component analysis), 블롭(blob) 처리, 블롭 분류 또는 그의 조합을 포함한다.
한 바람직한 실시태양에서는, 이상 탐지를 선택된 알고리즘을 이용하여 전자 지도를 생성하는 방법의 제1 단계에서 이용한다. 이 처리 단계 동안에 물질 웹이 최종 롤로 권취된다. 이어서, 전자 지도 및 웹을 원하는 최종 용도에 비추어서 검사한다. 원하는 최종 용도 관점에서 진짜 결함인 이상은 아래에서 더 설명하는 바와 같이 위치지정 마크로 웹에 인식된다.
영상 정보로부터 추출한 이상 또는 결함 정보는 나중에 마킹 과정에 이송 및 이용하기 위해 편리한 데이타 저장 메카니즘에 저장한다.
저장 메카니즘의 예는 다양한 컴퓨터 화일 및 데이타베이스 포맷을 포함한 다. 바람직한 방법은 마이크로소프트 SQL 서버(마이크로소프트 인크.(Microsoft Inc.), 미국 워싱턴주 레드먼드 소재)와 같은 데이타베이스를 이용한다.
기점 마크
기점 마크 및 연관된 바코드는 잉크 마킹, 레이저 프린팅, 기계적 각인 장치또는 다른 유사한 방법들을 포함하여 많은 상이한 방법을 이용하여 웹 물질에 각인할 수 있다. 마크를 신뢰성있게 적용할 수 있고, 웹이 속도를 내고, 마크를 쉽게 감지하고, 바코드를 연속 작업 동안 쉽게 판독하는 것이 중요하다. 적당한 인쇄장치의 예는 모델 6800 잉크젯 프린터(링크스 프린팅 테크놀로지즈(Linx Printing Technologies)(영국 캠브리지 소재)이고, 적당한 바코드 판독기는 DVT 코포레이션(DVT Corporation)으로부터의 모델 530(미국 조지아주 덜러쓰 소재)이다.
결함 위치지정 마킹
초기 검사 및 기점 위치지정 마크 적용 후 어느 시점에서, 검사 시스템에 의해 결정된 제품의 결함은 인식 및 제거를 쉽게 할 수 있도록 마킹할 수 있다. 웹 물질 및 생산조건에 의존해서, 많은 상이한 마킹 메카니즘 및 마킹 컨피규레이션(configuration)이 적절할 수 있다. 그러나, 마킹 방법은 결함 마크를 웹 상의 실제 제품 결함 위치에 충분히 가까운 곳에 적용할 수 있는 능력을 갖는 것이 바람직하다. 어레이된(arrayed) 마커가 특히 효과적인 것으로 입증되었고, 하지만 위치조절형 마커도 적당하다. 필름 제품을 위한 특히 편리한 방법은 모델 MS610(매튜즈 오브 피츠버그(Matthews of Pittsburg), 미국 펜실바니아주 소재)과 같은 잉 크 마커의 어레이를 이용한다.
마킹 작업 동안 웹이 시스템을 통과할 때, 기점 마크를 규칙적으로 감지하여 연관 바코드를 판독한다. 바코드와 기점 마크의 결합은 전자 지도에 인식된 이상 또는 결함에 웹의 물리적 위치를 정밀하게 등록할 수 있게 한다. 규칙적인 재등록은 진행 중인 등록 정확도를 보장한다.
당업계 숙련자는 통상의 물리적 좌표 변형 기술을 이용한 재등록을 구축할 수 있다. 물리적 웹이 이제 전자 지도에 등록되었기 때문에, 특이한 이상 또는 결함의 물리적 위치가 알려지게 된다. 진짜 결함이라고 차후에 인식되는 결함 또는 이상의 물리적 위치가 마킹 유닛 아래를 통과할 때 마크가 웹에 적용된다. 마크의 유형, 및 결함이 있는 위치 상에 마킹할 것인지 아니면 그 옆에 마킹할 것인지의 마크의 정확한 위치는 웹 물질, 결함 분류, 결함을 어드레스하는 데 요구되는 웹 처리, 및 웹의 의도된 최종 용도를 토대로 하여 선택할 수 있다. 어레이된 잉크 마커의 경우, 결함이 다운웹 방향으로 유닛을 통과하기 때문에 마커는 크로스웹 위치에 의존하여 차별적으로 번쩍인다. 이 방법을 이용하면, 생산 속도가 150 ft/분 초과인 고속 웹에서 1 ㎜ 미만의 마킹 정확도를 규칙적으로 달성하게 되었다. 그러나, 1000 m/분 초과의 더 빠른 고속 웹도 본 발명의 능력 내에 있다.
실시예 1
기점 마커로 사용할 수 있도록 하기 위해 모델 6800 링크스(Linx) 프린터를 웹의 가장자리를 따라서 인쇄하도록 적응시키고, 이 프린터를 이용하여 이동 폴리 머 웹 상에 기점 마크를 인쇄하였다. 이들 기점 마크는 각각 도 2에 도시한 바와 같이 일반적으로 바코드 및 기점 위치를 포함하였다. 폴리머 웹은 3M 컴퍼니(3M Company, 미국 미네소타주 세인트폴 소재)로부터 상업적으로 입수가능한 5 mil 두께의 투명 폴리에스테르로부터 형성하였다.
이어서, 기점 마크를 갖는 웹은 검사모듈로 보내어졌고, 이 검사모듈은 웹의 연속적인 부분들을 영상화하였다. 이 영상화는 모델 AT71XM2CL4010-BAO 카메라(애트멜(Atmel)(캐나다 샌 조스 소재)로부터 상업적으로 입수가능함)로 수행하였다. 스코트-포스텍, 엘엘씨(Schott-Fostec, LLC, 미국 버지니아주 알렉산드리아 소재)로부터 상업적으로 입수가능한 조명 모듈로 역광조명하여 웹을 관찰하였다. 이 카메라로부터 얻은 디지털 정보를 모델 프리시젼(Precision) 530 디지털 컴퓨터(델 컴퓨터 코프.(Dell Computer Corp., 미국 텍사스주 라운드 록 소재)로부터 상업적으로 입수가능함)에 보냈다. 그 곳에서 그것을 초기 알고리즘으로 처리하여 웹 상의 이상 내포 영역들을 인식하였다. 또한, 카메라는 기점 마크에 관한 정보도 디지털 처리장치에 보냈다. 이어서, 디지털 처리장치는 인식된 영역들에 관한 정보를 추출하고, 기점 마크를 기준으로 하여 인식된 영역들을 위치지정한 위치 정보를 기록하였다. 위치 정보를 자기매체에 저장하고, 나중의 처리를 위해 웹을 스풀에 권취하였다.
실시예 2
실시예 1의 웹을 그것을 권취한 방향과 반대방향으로 스풀로부터 권출하면서 움직이도록 놓았다. 그것은 모델 레전드 530(Legend 530) 카메라(DVT(미국 조오지 아주 덜러쓰 소재)로부터 상업적으로 입수가능함)를 포함하는 기점 판독기를 지나서 나아갔다. 웹이 기점 판독기를 지날 때 웹에 대한 위치 제어는 모델 1.5X3U 4043-01(애큐웹(Accuweb)(미국 위스콘신주 매디슨 소재)으로부터 상업적으로 입수가능함)로 상업적으로 입수가능한 웹 가장자리 센서로부터의 정보를 토대로 하여 서보 위치 제어기(애큐웹으로부터 상업적으로 입수가능함)에 의해 제공하였다. 기점 판독기에서의 웹 조명은 역광 모듈(어드밴스트 일루미네이션(Advanced Illumination), 미국 버몬트주 로체스터 소재)로 제공하였다. 카메라의 출력은 모델 프리시젼 530 디지털 카메라(델 컴퓨터 코프.로부터 상업적으로 입수가능함)로 이루어진 웹 마커 제어기로 보내져서, 웹 상의 기점 마크를 위치추정하는 정보를 얻을 수 있었다.
또한, 웹 마커 제어기에 있는 처리장치에 실시예 1에서 얻은 기록된 위치 정보를 제공한다. 웹 마커 제어기는 기록된 위치 정보를 기점 판독기로부터의 위치추정 정보와 결합시켜서 웹 이상의 위치를 지정한 전자 지도를 형성하였다.
이어서, 웹은 도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 구성된 웹 마커 아래로 향해 나아갔다. 웹 마커에는 모델 MS610(매튜즈, 미국 펜실바니아주 피츠버그 소재)으로 상업적으로 입수가능한 잉크젯 모듈들을 프레임 상에 두 줄로 엇물리게 장착하였고, 웹 마커 제어기의 제어 하에 놓았다. 웹 이상이 기록된 전자 지도에 따라 이상이 웹 마커 아래를 지나가고 있을 때 적절한 제트 모듈로부터 웹으로 적은 분사량의 흑색 잉크가 토출되어 이상의 위치를 인식하였다. 몇몇 실시 중에는, 웹 마커 제어기를 프로그램화하여 웹 가장자리에 인접하여 기계 방향으로 이상과 비교하여 예측가능 거리에 마크를 배치하도록 웹 마커에 지시하였다. 다른 실험에서는, 마크를 이상이 있는 위치 상에 배치하였다. 후자의 경우, 길이 2000 m 이하의 웹을 재권취하는 동안, 이상이 있는 위치 상에 마크를 배치함에 있어서 위치 정확도 오차는 1 ㎜ 이하이었다.
실시예 3
전자 지도에 있는 추출된 정보 중에서 웹 일부를 특별한 예상 최종 용도에 부적당하게 만드는 실제적인 결함을 다른 이상들로부터 구별하는 데 이용하도록 설계된 후속 알고리즘을 웹 마커 제어기에 제공했다는 점을 제외하고는 일반적으로 실시예 2의 설명에 따라 실시예 1의 웹을 이동 및 마킹하였다. 실시하는 동안, 추가로 웹 마커 제어기를 프로그램화하여 웹 마커에 명령을 보내서 후속 알고리즘에 따라 실제적인 결함이 되는 이상들에만 이상이 있는 있는 위치 상에 위치지정 마크를 배치하였다.
본 발명의 다양한 변경 및 개조는 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어남이 없이 당업계 숙련자에게 명백할 것이고, 본 발명은 본 명세서에 기재한 예시적인 실시태양으로 제한되지는 않는다는 점을 이해해야 한다.

Claims (21)

  1. 제1 웹 작업의 부분으로서 웹의 적어도 일부분을 영상화하여 디지털 정보를 제공하는 단계;
    디지털 정보를 초기 알고리즘으로 처리하여 웹 상의 이상(異常; anomaly) 내포 영역들을 인식하는 단계;
    웹 상의 위치를 고유하게 인식하는 기점 마크를 웹상에 배치하는 단계;
    웹을 롤 상에 권취(winding)하는 단계;
    기점 마크를 기준으로 하여 인식된 영역들을 위치추정(localizing)한 위치 정보를 기록하는 단계; 및
    권취 단계 후, 적어도 권취 단계에 의해 제1 웹 작업으로부터 시간상으로 구별되는 제2 웹 작업의 부분으로서, 웹을 권출(unwinding)하고, 위치 정보 및 기점 마크를 지침으로 이용하여 이상들 중의 적어도 일부의 위치를 인식하는 위치지정(locating) 마크를 웹에 적용하는 단계
    를 포함하는, 물질 웹의 특성 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서, 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함이 되는 이상들만의 위치를 위치지정 마크로 인식하는 방법.
  3. 웹 상의 위치를 고유하게 인식하는 기점 마크를 웹에 적용하는 기점 마커;
    웹의 적어도 일부분을 영상화하여 디지털 정보를 제공하고, 디지털 정보를 초기 알고리즘으로 처리하여 웹 상의 이상 내포 영역들을 인식하고, 기점 마크를 기준으로 하여 인식된 영역들을 위치추정한 위치 정보를 결정하는 검사 모듈;
    기점 마크로부터 위치추정 정보를 판독 및 제공하는 기점 판독기;
    웹에 위치지정 마크를 적용하는 웹 마커; 및
    위치 정보 및 위치추정 정보를 지침으로 이용하여 결함을 구성하는, 이상들 중의 적어도 일부의 위치를 인식하는 위치지정 마크를 웹에 적용하도록 웹 마커를 제어하는 웹 마커 제어기
    를 포함하고,
    기점 마커 및 검사 모듈은 웹을 제1 코어 주위에 권취하는 제1 웹 취급 장치와 결합되고, 기점 판독기, 웹 마커 및 웹 마커 제어기는 웹을 제2 코어 주위에 권취하는 제2 웹 취급 장치와 결합되고, 제1 코어 및 제2 코어는 동일한 코어가 아닌, 물질 웹 마킹 시스템.
  4. 이상들을 갖는 물질 웹을 롤 형태로 수용하는 단계;
    웹 상의 위치를 고유하게 인식하는 기점 마크를 기준으로 하여 롤 상의 이상들의 위치에 관한 디지털 정보를 수신하는 단계;
    롤 상의 이상들을 기술하는 디지털 정보를 수신하는 단계;
    이상들을 기술하는 디지털 정보를 처리하여, 이상들 중 적어도 하나는 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함이고 다른 이상들은 웹의 예상 최종 용도 관점에서 실제적인 결함이 아님을 결정하는 단계;
    롤을 권출(unwinding)하는 단계; 및
    실제적인 결함이 되는 적어도 하나의 이상의 위치를 인식하는 위치지정 마크를 웹에 적용하는 단계
    를 포함하는, 기점 마크를 갖는 물질 웹 상에 결함을 마킹하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 권출 중에 웹은 45 m/분 이상의 속도로 이동되며,
    인식한 이상의 1 mm 이내로 웹에 위치지정 마크를 적용하는 방법.
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