KR20200044054A - 컬러 조명을 구비한 검사 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불순물들(12) 및 3 차원 용기 구조물들에 대하여 용기(10)를 검사하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 방사원(14)을 포함한다. 상기 방사원은 검사 대상인 용기를 통과하도록 방사선(18)을 방출하도록 설계된다. 이 장치는 또한 상기 방사원에 의해 방출되어 용기를 통과하여 방사된 방사선을 검출하도록 설계되는 검출 요소(20)를 포함한다. 이 장치는 상기 검출 요소에 의해 검출된 방사선을, 오염물 및 용기의 손상과 관련하여 평가하도록 설계되는 평가 요소를 더 포함한다. 상기 방사원은 복수의 공간적으로 분리된 방사 구역들(16.1, 16.2, 16.3)을 갖는다. 상기 방사원의 상기 방사 구역들은 상이한 파장 범위 또는 상이한 강도의 방사선을 방출하도록 설계된다.
Description
본 발명은 불순물들 및 3 차원 용기 구조물들에 대해 용기들을 검사하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 장치는 방사선을 방출하도록 설계된 방사원(radiation source)을 포함한다. 방출된 방사선은 검사 대상인 용기를 통과하여 방사된다. 이 장치는 방사원에 의해 방출되어 용기를 통과하여 방사된 방사선을 검출하도록 설계되는 검출 유닛을 추가로 포함한다. 이 장치는 또한 용기에 있는 오염물들 및 용기에 대한 손상과 관련하여, 검출 유닛에 의해 검출된 방사선을 평가하도록 설계되는 평가 유닛을 포함한다.
본 발명은 특히 용기들이 고속으로 운송되는 자동 충전 시스템(automatic filling system)에 사용하기 위한 것이다. 특히, 본 발명은 빈 용기들을 검사하기 위한 것으로 의도된다. 자동 충전 시스템에서는, 빈 용기들이 충전 전에 혹시 있을 수 있는 불순물들 또는 이물질들에 대하여 검사를 받는다. 이를 위해, 용기들은 통상적으로 가시광을 위한 광원 및 반도체 카메라를 포함하는 검사 요소를 통해 안내된다. 용기들을 통과하여 광이 비춰짐으로써 서로 다른 화각(angle of view)들에서 이들이 검사된다. 이 검사 동안에, 밝기 차이가 규명되며(established), 여기서 밝기 차이의 존재는 용기에 있는 불순물들 또는 오염물들로서 식별되어, 이 후에 용기가 밖으로 골라내진다. 이러한 방식으로 골라내진 용기들은 세척 시스템에 공급되거나 재활용될 수 있다.
예를 들어 투명한 유리 용기들과 같은 용기들은 종종 용기의 표면에 배열된 장식물 또는 장식 요소를 갖는다. 이러한 장식 요소를 엠보싱(embossing)이라고도 부른다. 불순물들을 검출하는 동안, 이러한 장식 요소는 의도치 않게 불순물들로 식별될 수 있는 국부적 밝기 차이를 생성할 수 있다고 하는 문제가 발생한다. 이로 인해 용기들이 잘못 골라내질 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 불순물들 및 3 차원 용기 구조물들에 대해 용기들을 검사하는 장치의 신뢰성을 높이고, 특히 장식 요소를 불순물들 및 오염물들과 확실하게 구별할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 불순물들 및 3 차원 용기 구조물들에 대해 용기들을 검사하기 위한 장치가 제안되며, 이 장치는 방사원을 포함한다. 방사원은 검사 대상인 용기를 통과하도록 방사되는 방사선을 방출하도록 설계된다. 이 장치는 방사원에 의해 방출되어 용기를 통과하여 방사된 방사선을 검출하도록 설계되는 검출 유닛을 추가로 포함한다. 또한, 이 장치는 용기에 있는 오염물 및 용기에 대한 손상에 관하여, 검출 유닛에 의해 검출된 방사선을 평가하도록 설계되는 평가 유닛을 포함한다. 검출 유닛은 또한 용기들의 밝기 콘트라스트 이미지(brightness contrast image) 및 컬러 콘트라스트 이미지(colour contrast image) 양쪽 모두를 생성하도록 설계된다. 평가 유닛은 또한 밝기 콘트라스트 이미지와 컬러 콘트라스트 이미지를 서로 비교하도록 설계된다.
방사원은 공간적으로 분리된 수 개의 방사 구역들을 갖는다. 방사원의 방사 구역들은 상이한 파장 범위들의 방사선 또는 상이한 강도의 방사선을 방출하도록 설계된다.
검사 정확도를 높이기 위해, 이 장치는 일반적으로 오염물들과 불순물들 또는 스커핑 링들(scuffing rings)이 광 흡수 불순물들로서 존재하는 효과를 이용한다. 이러한 광 흡수 불순물들은 용기를 통과하여 방사되는 방사선이 감쇠되게 만든다. 즉, 불순물들에 부딪치는 방사선의 밝기는 감소된다. 그러나 이러한 불순물들의 경우에는 광 산란이 일어나지 않으며, 그 결과 각각의 경우에 있어서 이들 불순물들의 이미징 동안에는 하나의 방사 구역으로부터의 광만이 검출된다.
대조적으로, 검사 대상인 용기 상에 위치하는 장식 요소들, 유리에 있는 칩들 또는 물방울들은 이와 다르게 거동한다. 이들 아티팩트들(artefacts)에서는 광 굴절이 발생하고, 그 결과 상이한 방사 구역들로부터의 방사선이 이들 아티팩트들에서 검출 유닛으로 향하게 된다.
통상적으로, 단색광, 즉 하나의 파장 범위의 광을 방출하는 하나 이상의 광원이 용기의 검사에 사용되는 경우에는, 장식 요소들과 오염물들을 구별하는 것이 불가능할 수 있다. 장식 요소들에서 발생하는 광 산란을 통해, 즉 오염물에 의해 발생되는 밝기 콘트라스트와 유사한, 이러한 장식 요소들에 의한 국부적 밝기 콘트라스트가 생성될 수 있다. 본 발명은 오염물들과 장식 요소들을 구별할 수 있게 한다.
검사 대상인 용기를 통과하도록 방사되는 상이한 파장 범위들의 방사선을 사용하는 것을 통해, 즉 국부적 산란 효과가 예를 들어 장식 요소들과 같은 3 차원 용기 구조물들에서 발생하게 되며, 이에 의해 방사원의 공간적으로 분리된 방사 구역들이 인식될 수 있다. 여기서는, 장식 요소들이 강한 광 산란을 야기하는 구조들을 갖는다는 사실을 이용한다는 이점이 있다. 따라서 수 개의 방사 구역들이 이러한 세부 구조물들에서 이미지화되는 반면에, 용기의 균일하게 설계된 영역들 및 오염물들에서는 그렇지 않게 된다. 방사 구역들은 상이한 파장 범위들의 방사선을 방출하기 때문에, 상이한 방사 구역들로부터 발생하는 상이한 파장들의 방사선이 3 차원 용기 구조물들의 영역에서는 검출될 수 있다. 3 차원 용기 구조물들은 광범위한 방사 구역들의 영역들을 검출 유닛의 작은 이미지 영역들로 이미징 한다. 불순물을 갖는 용기들은 이러한 방식으로 확실하게 골라내질 수 있는 한편, 장식 요소들은 갖는 용기들은 이와 구별될 수 있다.
뒤의 방법 단계에서 용기들은 올바르게 정렬될 수 있다. 적절한 경우, 즉 용기들은 라벨 적용을 위한 장식 요소들과 관련하여 특정한 배향을 취해야 한다. 장식 요소들의 검출을 통해, 용기들은 회전 장치에 의해서 이러한 특정한 배향으로 정렬될 수 있다.
바람직하게는 가시광의 파장 범위들은 상이한 파장 범위들로서 사용된다. 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색 또는 다른 명확하게 구별 가능한 컬러를 포함하는 방사 구역들이 제공될 수 있다. 이 경우, 장식 요소는 수 개의 컬러가 서로 가깝게 놓이는 구조로 나타나지만, 오염물들이 있는 경우에는 그렇지 않게 된다. 따라서 장식 요소들의 경우 국부적 컬러 콘트라스트가 생성되는 반면, 오염물들의 경우에는 국부적 밝기 콘트라스트 만 생성되고 국부적 컬러 콘트라스트는 생성되지 않는다. 이 경우 방사 구역들이 컬러 코드 조명(colour-coded lighting)을 생성하게 되며, 장식 요소들은 국부적으로 우세한 색상을 변경한다.
대안적으로는, 엠보싱들과 같은 장식 요소들을 오염물들과 구별하기 위해, 상이한 파장 범위들 대신에 상이한 강도들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 광을 방출 하는 것과 광을 거의 또는 전혀 방출하지 않는 것을 교번적으로 하는 수개의 밝은 방사 구역과 어두운 방사 구역들이 제공될 수 있다. 따라서 오염물들의 경우에는 하나의 밝기 콘트라스트만이 확립될 수 있는 반면, 장식 요소들은 장식 요소들에서의 광 산란으로 인해 밝고 어두운 영역이 서로 가깝게 놓이게 된다.
검사 대상인 한 가지 타입의 용기들의 경우, 용기 타입에 따른 표준화가 수행될 수 있다. 예를 들어, 상이한 용기 타입들은 상이한 컬러들 및 투명도들을 갖는다. 따라서 용기 특성들로 인한 색 왜곡 및 밝기 감소를 고려하기 위해, 표준화가 수행된다. 표준화 동안에, 적어도 하나의 용기가 면밀하게 세척되고 이 용기의 화상이 검출 유닛에 의해 검출된다. 그 후에 검출된 화상이 출력 신호로 표준화되며, 예를 들어 원래 사용된 컬러 및 원래 사용된 밝기로 표준화된다.
검사 대상인 용기는 방사원와 검출 유닛 사이에 배치될 수 있다. 이 명시야(bright-field) 조명 동안, 검출 유닛에서 검출되는 화상은 용기에서의 광 흡수 및 광 산란에 의해 생성된다. 대안적으로는, 용기가 방사원-검출 유닛 축에 대하여 오프셋 배치될 수도 있다. 후자의 경우, 암시야(dark-field) 조명이 있게 되며, 검출 유닛에서 검출되는 화상이 전적으로 용기 내 및 용기에서의 광 산란에 의해 생성된다.
명시야 조명과 암시야 조명의 조합이 또한 고려될 수 있다. 검사 대상인 용기는 바람직하게는 제 1 광원과 검출 유닛 사이의 광 경로에 배치된다. 제 1 광원은 바람직하게는 밝기 콘트라스트들을 결정하도록 설계된 광원이다. 제 1 광원은 비교적 높은 밝기를 갖는 단색 광원으로서 설계될 수 있다. 또한, 하나 이상의 제 2 광원(들)이 오프셋 배치될 수 있으며, 이에 의해 제 2 광원에 대한 암시야 조명이 실현된다. 제 2 광원은 바람직하게는 컬러 콘트라스트 이미지를 검출할 수 있도록 수 개의 방사 구역들을 갖는 광원으로서 설계된다. 예를 들어, 제 2 광원들이 검사 대상인 용기의 상부 및 하부에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 조합된 명시야 및 암시야 조명이 달성될 수 있으며, 여기서 명시야 조명은 본질적으로 밝기 콘트라스트 이미지를 생성하는데 사용될 수 있고, 암시야 조명은 본질적으로 컬러 콘트라스트 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다.
"파장 범위들"이라는 용어는 방사 구역에 의해 방출되는 파장들을 나타낸다. 이것은 좁은 파장 스펙트럼이다. 개별 방사 구역들은 바람직하게는 본질적으로 하나의 파장의 방사선을 방출하며, 그 결과 장식 요소들에서는 선명한 콘트라스트(clear contrast)가 검출될 수 있다.
장식 요소들 외에도, 추가의 3 차원 용기 구조물들이 또한 불순물들과 구별될 수 있다. 예를 들어, 물방울들 또는, 유리 용기들의 경우, 유리 내의 칩들이 오염물들과 구별될 수 있다. 일반적으로, 국부적인 광 산란을 일으키는 모든 구조물들은 투과 방사되는 방사선 밝기의 국부적 차이만을 생성하는 오염물들과 구별될 수 있다.
방사원은 실질적으로 단색인, 예를 들어, 백색 가시광을 방출하는 평면 광원으로서 설계될 수 있다. 방사원와 검사 대상인 용기들 사이에는 컬러 필름이 설치될 수 있다. 개별 방사 구역들은 컬러 필름을 통해 실현된다. 컬러 필름은 상응하는 수 개의 컬러 영역, 예를 들어 7개의 레인보우 컬러인 레드, 오렌지, 옐로우, 그린, 라이트 블루, 인디고 및 바이올렛을 가지며, 이에 의해 개별 방사 구역들이 형성된다.
대안적으로, 방사원은 상이한 파장 범위들의 방사선을 방출하도록 설계된 수 개의 조명 요소들을 포함할 수 있다. 조명 요소들은 바람직하게는 상이한 컬러의 LED, LCD 또는 OLED일 수 있다. 이 경우, 개별적인 조명 요소들은 원하는 방사 구역들이 형성되도록, 적절하게는 용기 형상에 따라, 작동될 수 있다. 균일한 방사선을 갖는 방사 구역들을 형성하기 위해, 디퓨저(diffuser)가 여러 조명 요소들과 검사 대상인 용기들 사이에 배치될 수 있다.
방사원은 바람직하게는 전자기 방사원이며, 예를 들어 가시 범위의 광을 위한 방사원이다. 방사 구역들은 바람직하게는 서로 명확하게 구별될 수 있는 가시광, 예를 들어 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 방출한다. 예를 들어 황색과 같은 다른 컬러들도 고려할 수 있다. 방사원은 UV 또는 적외선 또는 이들의 조합을 방출하도록 추가로 설계될 수 있다. 유색 용기들, 특히 갈색 유리병들의 경우에는 적외선이 유리하게 사용될 수 있다.
방사원은 펄스 방식으로 작동될 수 있으며 검사 대상인 용기가 방사원의 전방에 위치될 경우에만 방사선 펄스가 방출되도록 제어될 수 있다. 대안적으로는, 방사원이 연속적으로 작동될 수도 있다.
본 발명은 임의의 원하는 투명한 재료로 만들어진 용기들의 검사에 사용될 수 있다. 본 발명은 유리 또는 투명한 플라스틱, 예를 들어 PET로 만들어진 용기들의 경우에 특히 유리하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 음료 산업에 있어서의 유리병 검사에 적용될 수 있다.
방사원의 방사 구역들은 오염물들과 예를 들어 엠보싱들과 같은 3 차원 유리 구조물들 사이에서 최대 콘트라스트가 발생하는 방식으로 설계될 수 있다. 이를 위해, 적어도 2개의 수평 방사 구역들 또는 적어도 2개의 수직 방사 구역들이 제공되어야 한다. 방사 구역들은 스트립형(strip-shaped) 또는 원형으로 설계될 수 있으며, 만곡 또는 다각형 구조를 가질 수 있다. 방사 구역들은 오염물들과 장식 요소들을 구별하는데 도움이 되는 실질적으로 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
검출 유닛은 바람직하게는 본 기술 분야에 있어서 통상적인 컬러 카메라이며, 특히 반도체 카메라이다. 적외선 카메라 및 UV 카메라도 마찬가지로 사용될 수 있다. 모션 블러(motion blurring)를 방지하거나 감소시키기 위해, 노출 시간이 짧은 셔터 카메라가 사용될 수 있다. 이것은 방사원이 연속적으로 작동되는 경우에 특히 유리하다.
검출 유닛은 바람직하게는 검사 대상인 각각의 용기의 하나의 화상을 검출한다. 이에 의해 고속을 보장할 수 있다. 대안적으로, 검출 유닛은 검사 대상인 각각의 용기의 여러 화상들을 검출할 수도 있다. 화상들은 시간 지연, 예를 들어 100 μs 내지 1000 μs, 바람직하게는 500 μs의 시간 지연으로 검출될 수 있다. 시간 지연 화상들은 바람직하게는 검사 대상인 용기들의 운반 속도에 따라 검출된다. 예를 들어 장식 요소들과 같은 3 차원 용기 구조물들이 광 산란을 생성하기 때문에, 시간 지연 화상들은 장식 요소들의 영역에서 발생하는 국부적 컬러 콘트라스트가 보다 잘 인식될 수 있게 한다. 각각의 경우에 검사 대상인 용기의 적어도 하나의 화상을 검출하도록 설계되는 수 개의 검출 유닛들을 제공하는 것도 고려될 수 있다. 검출 유닛들은 바람직하게는 상이한 방향들로부터 검사 대상인 용기의 화상들을 생성할 수 있도록 배치된다.
검출 대상인 용기에 대한 여러 화상들이 생성되는 경우에는, 방사원이 상이한 화상들 사이에서 작동될 수 있으며, 그 결과 방사 구역들이 화상들 사이에서 수정된다. 따라서 모든 화상에 대한 개별 컬러 패턴이 생성될 수 있다. 예를 들어, 방사 구역들에 의해 방출되는 컬러들이 변경될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방사 구역들의 형상이 달라질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 화상의 경우에는 수직 스트립형 방사 구역들이 사용될 수 있는 한편, 제 2 화상의 경우에는 수평 스트립형 방사 구역들이 사용될 수 있다. 결과적으로, 상이한 3 차원 구조 요소들, 예를 들어 장식 요소들의 수직 또는 수평으로 정렬된 부분들이 최적으로 하이라이트될(highlighted) 수 있다.
평가 유닛은 유리하게는 검출 유닛에 의해 검출되는 검사 대상인 용기의 화상을 HSV 색 공간(HSV colour space)의 화상으로 변환하도록 설계된다. 검출 유닛에 의해 검출되는 화상은 RGB 색 공간에서의 화상인 것이 바람직하다. HSV 색 공간은 색상 화상(hue picture) 또는 색상(hue) H, 명도 화상(value picture) 또는 명도(value) V 및 채도 화상(saturation picture) 또는 채도(saturation) S를 산출한다. 명도 화상은 단색 방사원을 갖는 종래의 검사 장치로부터의 화상에 대응하며, 국부적 밝기 콘트라스트들이 존재하는 것으로 결론내리는 것을 가능하게 한다. 이러한 밝기 콘트라스트들은 오염물들을 나타낼 수 있지만 3 차원 장식 요소들을 나타낼 수도 있다. 색상 신호가 추가적인 평가에 사용될 수 있다. 예를 들어, 국부적 밝기 콘트라스트들은 컬러 콘트라스트들의 존재에 대하여 이 국부적 영역을 검사하는 것에 의하여 검사될 수 있다. 평가에 적합한 필터 및 분류 방법들이 사용된다.
밝기 콘트라스트가 국부적으로 관찰되는 동시에 이 영역에 컬러 콘트라스트가 없는 경우에는, 이 영역에서의 오염물이 평가 유닛에 의해 검출된다. 국부적 밝기 콘트라스트와 국부적 컬러 콘트라스트가 함께 있는 경우에는, 예를 들어 이 영역에서의 엠보싱과 같은 3 차원 용기 구조물의 존재가 평가 유닛에 의해 검출된다. 또한 채도는 컬러 콘트라스트 신호의 유의미성을 평가하는데 사용될 수 있다.
국부적 컬러 콘트라스트를 발생시키지만 실질적으로 국부적 밝기 콘트라스트가 없거나 작은 국부적 밝기 콘트라스트만을 발생시키는 구조물들이 평가 유닛에 의해 추가로 식별될 수 있다. 예를 들어, 유리 내의 칩들 또는 물방울들은 이러한 국부적 컬러 콘트라스트를 유발할 수 있는 반면, 샤이닝 광은 실질적 밝기 손실 없이 이러한 영역들을 통과하여 방사될 수 있다.
평가 유닛은 검출된 신호의 평가에 따라 용기들을 골라내는 것을 제어할 수 있다. 용기들은 바람직하게는, 오염물이 검출되고 예를 들어 장식 요소와 같은 3 차원 용기 구조물이 아닌 것으로 확인되었을 경우에 밖으로 골라내진다. 그러므로 바람직하게는, 용기는, 평가 유닛에 의해서 국부적 밝기 콘트라스트가 확정되고, 국부적 컬러 콘트라스트가 없는 경우에 밖으로 골라내진다. 또한 국부적 컬러 콘트라스트가 있지만 국부적 밝기 콘트라스트가 없는 경우에 용기들이 밖으로 골라내질 수도 있다. 이 경우, 이것은 유리 내의 칩일 수 있다. 검사 대상인 용기에 엠보싱이나 다른 3 차원 구조물들이 없는 경우, 국부적 밝기 콘트라스트와 국부적 컬러 콘트라스트가 검출되면 용기가 밖으로 골라내질 수도 있다.
본 발명은 또한 오염물들 및 3 차원 용기 구조물들에 대하여 용기들을 검사하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함 한다:
- 방사원을 제공하는 단계, 여기에서 상기 방사원은 검사 대상인 용기를 통과하도록 방사되는 방사선을 방출하도록 설계되고, 상기 방사원은 공간적으로 분리된 수 개의 방사 구역들을 가지며, 상기 방사 구역들은 상이한 파장 범위들 또는 상이한 강도의 방사선을 방출하도록 설계되고,
- 상기 방사원에 의해 방출되어 상기 용기를 통과하여 방사된 방사선을 검출하도록 설계되는 검출 유닛을 제공하는 단계,
- 상기 검출 유닛에 의해 검출된 방사선을, 상기 용기에 있는 오염물들 및 상기 용기의 손상과 관련하여 평가하도록 설계되는 평가 유닛을 제공하는 단계,
- 상기 방사원의 상기 방사 구역들을 통해, 상이한 파장 범위들 또는 상이한 강도의 방사선을 방출하여 상기 방사선이 상기 검사 대상인 용기를 통과하여 방사되도록 하는 단계,
- 상기 방사원의 상기 방사 구역들에 의해 방출되어 상기 검사 대상인 용기를 통과하여 방사된 방사선을 상기 검출 유닛을 통해 검출하는 단계, 및
- 상기 검사 대상인 용기의 오염 및 손상과 관련하여, 상기 평가 유닛을 통해, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 방사선을 평가하는 단계.
본 발명에 따른 방법에서는, 밝기 콘트라스트 이미지 및 컬러 콘트라스트 이미지가 검출 유닛의 수단에 의해 생성된다. 그리고 밝기 콘트라스트 이미지와 컬러 콘트라스트 이미지의 비교가 평가 유닛을 통해 수행된다.
평가는 화상들의 한 영역의 밝기 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 확정되고 동일한 영역의 컬러 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 검출되지 않을 경우에, 병에 있는 오염물로 간주하도록 수행될 수 있다.
평가는 화상들의 한 영역의 밝기 콘트라스트 이미지 및 컬러 콘트라스트 이미지 모두에서 콘트라스트가 검출될 경우에, 엠보싱으로 간주하도록 수행될 수 있다.
평가는 화상들의 한 영역의 밝기 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 검출되지 않고, 동일한 영역의 상기 컬러 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 검출될 경우에, 유리에 있는 물방울 또는 칩으로 간주하도록 수행될 수 있다. 그리고 컬러 콘트라스트 이미지에서의 콘트라스트의 형상, 크기 및 대칭성에 기초하여, 유리에 있는 칩과 물방울 사이의 구별이 이루어질 수 있다.
이하 첨부된 도면을 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 방사원 및 방사 구역들에 대한 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 3은 유리 비드 장식이 있는 용기를 나타낸 도면이다.
도 4는 물방울이 있는 용기를 나타낸 도면이다.
도 5 유리에 칩이 있는 용기를 나타낸 도면이다.
도 6은 광 흡수 오염물의 검출에 대한 예시적인 도면이다.
도 7은 3 차원 용기 구조물의 검출에 대한 예시적인 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 방사원 및 방사 구역들에 대한 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 3은 유리 비드 장식이 있는 용기를 나타낸 도면이다.
도 4는 물방울이 있는 용기를 나타낸 도면이다.
도 5 유리에 칩이 있는 용기를 나타낸 도면이다.
도 6은 광 흡수 오염물의 검출에 대한 예시적인 도면이다.
도 7은 3 차원 용기 구조물의 검출에 대한 예시적인 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 검사 장치를 도시한 것이다. 이 검사 장치에서는, 예를 들어 유리병과 같은 용기들(10)이 불순물들 및 오염물들에 대해 검사된다. 동시에 엠보싱(embossing)과 같은 장식 요소들이 오염물로서 식별되지 않는 것이 보장된다. 도 1에 도시된 용기(10)는 오염물(12)을 갖는다.
오염물(12)의 식별을 위해 방사원(14)이 제공된다. 방사원(14)은 수 개의 방사 구역들(16)을 갖는다. 방사원(14)은 평면의, 균일 방사 방사원로서 설계될 수 있다. 이 경우, 유색 필름이 방사원(14)과 용기(10) 사이에 위치된다. 방사 구역들(16)은 유색 필름을 통해 실현된다. 예를 들어, 적색 방사 구역(16.1), 녹색 방사 구역(16.2) 및 청색 방사 구역(16.3)이 제공될 수 있다. 대안적으로, 방사원(14)은 상기 방사 구역(16)이 실현될 수 있도록 하는 복수의 작동 가능한 상이한 유색의 LED들을 갖는다.
방사 구역들(16)은 검사 대상인 용기(10)의 방향으로 방사선을 방출한다. 방사선은 바람직하게는 가시광(18)이다. 광(18)은 용기(10)를 통과하여 방사됨으로써 검출 유닛(20)에 의해 검출된다. 검출 유닛(20)은 반도체 카메라인 것이 바람직하다.
오염물(12)에 부딪친 광(18)은 감쇠된다. 이 지점에서, 검출 유닛(20)은 오염물(12)의 지점에서 국부적으로 감소된 밝기, 즉 국부적 밝기 콘트라스트로 용기(10)의 화상을 검출한다.
검출 유닛(20)에 의해 검출된 용기(10)의 화상은 평가 유닛으로 전송된다. 평가 유닛은 용기(10)의 화상을 HSV 색 공간(colour space)에서의 화상으로 변환한다. 이에 따라, 원본 화상의 색상 화상(hue picture), 채도 화상(saturation picture) 및 명도 화상(value picture)이 얻어진다.
평가를 위해, 평가 유닛은 명도 화상이 국부적 밝기 콘트라스트를 갖는지, 즉 국부적으로 감소된 밝기가 있는 지점들을 갖는지 여부를 확인한다. 국부적 밝기 콘트라스트들이 있는 경우에는, 오염물(12) 또는 장식 요소와 같은 3 차원 용기 구조물이 존재한다. 즉 3 차원 용기 구조물은, 방사원(14)로부터 용기(10)를 통과하여 검출 유닛(20)으로 진행하는 광(18)을 산란시킨다.
밝기 콘트라스트가 있는 경우, 평가 유닛은 밝기 콘트라스트 지점의 명도 화상을 이 지점의 색상 화상과 비교한다. 이 지점에서 밝기 콘트라스트 이외에 컬러 콘트라스트도 색상 화상에서 인식되는 경우에는, 이것이 오염물이 아니며, 그 이유는 오염물은 밝기만을 감소시키기 때문이다. 그러므로 이 경우, 이것은 유리 장식과 같은 3 차원 용기 구조물이며 용기(10)가 밖으로 골라내지지 않는다. 그러나 국부적 밝기 콘트라스트의 지점에서 국부적 컬러 콘트라스트가 없으면, 오염물(12)인 것으로 확정되어 용기(10)가 밖으로 골라내진다.
도 2는 방사원(14) 및 방사 구역들(16)의 다양한 실시예들을 보여준다. 도 2a는 방사원(14)의 평면 광원(22)을 보여준다. 방사원(14)과 용기(10) 사이의 평면 광원(22) 앞에는 유색 필름(24)이 배치된다. 유색 필름(24)은 방사 구역들(16)에 대응하는 수 개의 유색 영역들을 갖는다. 이 경우 도 2a는 실질적으로 수평 범위(horizontal extent)를 갖는 방사 구역들(16)을 나타낸다. 대안적으로는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 방사 구역(16)은 마찬가지로 수직 범위(vertical extent)를 가질 수 있다. 도 2c는 방사원(14)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에 따르면, 방사원(14)은 복수의 LED들(26), LCD들(26) 또는 OLED들(26)을 포함한다. LED들(26)은 작동될 수 있으며 이에 의해 원하는 방사 구역들(16)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 적색, 녹색 및 청색 LED들(26)이 제공된다.
바람직하게는, 용기(10)에 대한 하나의 화상이 검출 유닛(20)에 의해 검출된 다음, 평가 유닛에 의해 평가된다. 대안적으로는, 용기(10)에 대한 수 개의 화상들이 촬영될 수 있다. 이러한 화상들에 대해, 방사원(14)은, 상이한 방사 구역들(16)이 그 화상들에 대해 형성되도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 도 2c에 도시된 LED들(26)이 제 1 화상에 대한 수평 방사 구역들(16) 및 제 2 화상에 대한 수직 방사 구역들(16)을 생성할 수 있다. 이에 따라 실질적으로 수평 또는 수직 정렬을 갖는 엠보싱과 같은 3 차원 용기 요소들 및 불순물들이 최적으로 검출될 수 있다.
도 3은 유리 비드(bead) 장식이 있는 용기(10)를 보여준다. 도 3은 일부 장식 요소들(28)의 영역에서의 밝기 콘트라스트들을 보여준다. 이러한 장식 요소들(28)은 불순물들이 아니므로 용기들(10)이 밖으로 골라내지지 않아야 한다. 장식 요소들(28)의 3 차원 구조물은 장식 요소들(28)의 에지 영역(edge area)들에서 강한 산란 효과를 초래한다. 그러므로 상이한 색의 방사 구역들(16)이 사용될 경우, 색상 화상의 장식 요소들(28)의 에지 영역들에서 컬러 콘트라스트가 규명될 수 있다. 따라서 장식 요소(28)는, 생성된 밝기 콘트라스트에도 불구하고, 불순물과 구별되어 유리 비드 아티팩트(artefact)로서 분류될 수 있다.
도 4는 물방울(30)이 있는 용기(10)를 나타낸다. 물방울(30)은 작은 밝기 콘트라스트를 생성한다. 그러나 물방울(30)의 하부 영역에서는, 이들이 컬러 콘트라스트를 생성한다. 따라서 물방울(30)은 명도 화상 및 색상 화상을 모두 사용하는 것에 의하여 오염물(12)과 구별될 수 있다. 이에 따라 물방울(30)로 인한 오류들에 대하여 보다 양호한 필터링이 달성될 수 있다.
도 5는 유리(32)에 칩(chip)이 있는 용기(10)를 보여준다. 물방울(30)과 마찬가지로, 유리(32)에 있는 칩은 종종 작은 밝기 콘트라스트를 생성한다. 그러나 유리(32)에 있는 칩들의 경우 광범위한 컬러 콘트라스트가 관찰될 수 있다. 따라서 유리(32)에 있는 칩들도 또한 밝기 화상 및 색상 화상을 모두 사용하는 것에 의하여 오염물(12)과 구별될 수 있다.
도 6은 광 흡수 오염물(34)이 있는 용기(10)를 나타낸다. 방사원(14)의 방사 구역(16.2)에 의해 방출된 광(18)은, 광 흡수 오염물(34)을 통과하여 방사됨으로써 검출 유닛(20)에 도달한다. 검출 유닛(20)의 화상을 평가하는 동안, 광 흡수 오염물(34)을 통해 광(18)의 강도가 감소되었지만 광 산란은 발생하지 않았다는 것이 규명된다. 도 6에 도시된 경우에 있어서는, 검출 유닛(20)의 화상이 광 흡수 오염물(34)의 영역에서 국부적인 밝기 콘트라스트를 갖는다. 그러나 이 영역에서 국부적인 컬러 콘트라스트는 관찰되지 않는다.
도 7은 3 차원 용기 구조물(36)이 방사원(14)과 검출 유닛(20) 사이의 광 경로에 위치하는 경우를 나타낸다. 방사 구역들(16.1, 16.2, 16.3)로부터 나오는 광(18)은 3 차원 용기 구조물(36)에 의해서 산란된다. 따라서 검출 유닛(20)의 화상에서는, 3 차원 용기 구조물(36)의 영역에서 수 개의 방사 구역들(16.1, 16.2, 16.3)로부터의 광(18)이 관찰될 수 있다. 따라서 도 6에 도시된 바와 같은 광 흡수 오염물(34)과는 대조적으로, 광 흡수 오염물(34)을 3 차원 용기 구조물(36)과 구별하기 위해 사용되는 국부적 컬러 콘트라스트가 3 차원 용기 구조물(36)의 영역에서 관찰된다.
Claims (11)
- 오염물들 및 3 차원 용기 구조물들에 대하여 용기들을 검사하는 방법으로서,
- 방사원을 제공하는 단계로서, 상기 방사원은 검사 대상인 용기를 통과하도록 방사되는 방사선을 방출하도록 설계되고, 상기 방사원은 공간적으로 분리된 수 개의 방사 구역들을 가지며, 상기 방사 구역들은 상이한 파장 범위들의 방사선 또는 상이한 강도의 방사선을 방출하도록 설계되고,
- 상기 방사원에 의해 방출되어 상기 용기를 통과하여 방사된 방사선을 검출하도록 설계되는 검출 요소를 제공하는 단계,
- 상기 검출 요소에 의해 검출된 방사선을, 상기 용기에 있는 오염물들 및 상기 용기의 손상과 관련하여 평가하도록 설계되는 평가 요소를 제공하는 단계,
- 상기 방사원의 상기 방사 구역들을 통해, 상이한 파장 범위들 또는 상이한 강도의 방사선을 방출하여 상기 방사선이 상기 검사 대상인 용기를 통과하여 방사되도록 하는 단계,
- 상기 방사원의 상기 방사 구역들에 의해 방출되어 상기 검사 대상인 용기를 통과하여 방사된 방사선을 상기 검출 요소를 통해 검출하는 단계, 및
- 상기 검사 대상인 용기의 오염 및 손상과 관련하여, 상기 평가 유닛을 통해, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 방사선을 평가하는 단계를 포함하고,
동시에 밝기 콘트라스트 이미지(brightness contrast image)와 컬러 콘트라스트 이미지(colour contrast image)가 생성되고,
상기 평가 요소는 상기 밝기 콘트라스트 이미지와 상기 컬러 콘트라스트 이미지의 비교를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 평가하는 단계는 화상들의 한 영역의 상기 밝기 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 확정되고 동일한 영역의 상기 컬러 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 검출되지 않을 경우에, 병에 있는 오염물로 간주하도록 수행되는 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 평가하는 단계는 화상들의 한 영역의 상기 밝기 콘트라스트 이미지 및 상기 컬러 콘트라스트 이미지 모두에서 콘트라스트가 검출될 경우에, 엠보싱(embossing)으로 간주하도록 수행되는 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평가하는 단계는 화상들의 한 영역의 상기 밝기 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 검출되지 않고, 동일한 영역의 상기 컬러 콘트라스트 이미지에서 콘트라스트가 검출될 경우에, 유리에 있는 물방울 또는 칩으로 간주하도록 수행되는 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 컬러 콘트라스트 이미지에서의 상기 콘트라스트의 형상, 크기 및 대칭성에 기초하여, 유리에 있는 칩과 물방울 사이의 구별이 이루어지는 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사원의 상기 방사 구역들은 가시광, 적외선 및/또는 자외선을 방출하도록 설계되는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 방사원의 제 1 방사 구역은 적색 가시광을 방출하도록 설계되고, 상기 방사원의 제 2 방사 구역은 녹색 가시광을 방출하도록 설계되고, 상기 방사원의 제 3 방사 구역은 청색 가시광을 방출하도록 설계되는 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사원은 실질적으로 백색 가시광을 방출하도록 설계된 평면 광원을 포함하고, 상기 방사원은 상기 광원과 상기 용기 사이에 배치된 컬러 필름을 더 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사원은 상이한 파장 범위들 또는 상이한 강도의 방사선을 방출하도록 설계되는 수 개의 조명 요소들, 바람직하게는 LED들을 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사원은 적어도 2개 이상의 수평 방사 구역들 또는 적어도 2개의 수직 방사 구역들을 가지는 방법. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 요소는 상기 검사 대상인 용기들 각각의 화상들을 검출하도록 설계되는 방법.
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