KR920002176B1 - 투명 제품의 선택굴절성 결함 검출 계통 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

투명 제품의 선택굴절성 결함 검출 계통

제1도는 본 발명의 장치의 한 실시예의 개략적인 사시도.

제2도는 제1도의 2-2선을 따라 취한 조명계통의 수직단면도.

제3a도는 3-3선을 따라 바라본 제2도의 해당 부분에 대한 확대된 부분단면도.

제3b도는 제2도의 3-3선을 따라 바라본 제1도의 광학 투시계통을 나타내는 확대된 부분 모형도.

제3c도는 제3b도의 투시로써 얻어진 송신도 값을 나타내는 그래프.

제4a도는 제2도의 4-4선을 따라 바라본 물품의 일부분에 대한 확대단면도.

제4b는 제2도의 4-4선을 따라 바라본 해당부분을 나타내는, 제3a도와 유사한 확대된 개략도.

제4c도는 제3b도의 투시에서 얻어진 광학 송신도 값을 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명의 기본적인 광학이론을 설명하는데 도움이 되는 그래프.

제6도는 유리 용기를 투시한 때 본 발명의 검사계통의, 제1도와 유사한 개략적인 사시도.

제7a도는 포함된 기포를 나타내는, 제6도의 7-7선을 따라 취한 확대된 단면도.

제7b도는 제7a도에 도시된 병의 해당부분의 카메라 투시영역의 확대된 개략도.

제7c도는 제7b도에 상응하는 카메라 신호수준 그래프.

제8a도는 돌이 들어있는 물품을 투시 영역을 통해 제2도의 8-8선에서 확대하여 본 단면도.

제8b도는 제8a도의 카메라 투시영역의 확대된 개략도.

제8c도는 제8b도에 상응하는 카메라 신호수준 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2, 3 : 조준된 비임 10 : 카메라

16 : 젖빛 판 20 : 렌즈

17 : 전구 22 : 마스크(mask)

18 : 가장자리 28, 29, 30 : 광원

31, 32, 33 : 카메라 35 : 사진

병 혹은 항아리와 같은 유리 제품에 들어 있는 광학적 결함의 검출에 있어서, 보통 확산 배면광으로 용기를 비추고 광학적 혹은 광 감응 픽업(pickup)으로 그 용기를 관찰하는 것이 통례였다. 그러한 장치의 하나가 1983.4.29일자 미합중국 특허 4,378,493에 나타나 있다. 이 특허에는 검사위치에 놓인 용기의 전체 높이를 조명하는 계통이 나타나 있다. 설명에 나타난 광원은 젖빛 유리판 뒤에 있는 다수의 백열 전구들로 되어 있고, 그래서 검사위치에서 그 용기를 배면 조명하는 비교적 큰 확산광원을 형성한다. 이와 같은 확산 배면조명 배열에 있어서는 라이트에 인접히 안에 굴절성 결함이 든 용기의 측면은 용기의 앞 혹은 대향 벽에서 발산하는 라이트를 통과시키지 않거나 거기에 영향을 주지 않는다. 용기의 앞벽에 초점 조정된 수직선형 배열 카메라는 카메라에 수직 배열된 사진들 위로 벽의 영상을 제공한다. 그 다음에 그 사진들을 연속적으로 관찰하고 인접한 사진들을 그 출력에 대해 비교하는 데, 여기서 출력이란 사진위에 받아들여진 광의 기능이다. 이런 식으로 카메라에서 보아 용기벽에 있는 결함에 의해 반사된 광은 선형 배열의 출력에 의해 선명해진다. 물론 이런 특별배열은, 용기의 목 및 어깨 지역을 포함하는 전체용기 측벽 및 투시영역의 원주 주사(走査)를 제공하도록 용기를 그 수직축을 중심으로 회전시킬 필요가 있다. 이런 계통에서, 갈라진 금과 같은 굴절성 결함, 혹은 돌과 같은 흡수성 결함이, 벽의 해당부분이 카메라의 투시영역을 통해 이동됨에 따라 용기벽에 나타난 때, 벽에 초점이 맞추어진 사진들은 픽업의 시선 밖으로 조명된 광의 반사에 의해 야기된 어둔 지역을 관찰한다. 이런 식으로 전술한 바와 같이, 인접한 사진들의 출력을 비교함으로써 결함이 수직평면의 어디에 있는 것인지, 또한 그 결함의 크기가 어느 정도인지를 정할 수 있다. 사진들은 충분한 속도로 조사되고, 그래서 병의 모든지역이 반드시 투시되고 실제로 대부분의 결함들이 한번 이상 주사되고 몇 개의 연속 주사들에서 나타난다.

그러나, 용기의 앞 벽에 도달한 광은 확산광원에서 나왔으므로 대부분의 광굴절 효과를 물체에 미치지 않는 다는 것이 상기되어야 한다. 이것은, 용기에 있는 먼지를 찾는 대부분의 광학 검사계통이 직립 용기 아래 위치한 확사광을 이용하므로 공장 및 주물변호화 같은 문자표시가 광학 송신 분석기가 위치한 용기위에서는 보이지 않는다는 것을 생각해 볼 때 명백하다.

특정한 각도를 이루고 제품의 일정 지역위로 광 비임을 집중시킨 다음, 그 집중된 광의 방향에 대해 대략 90˚를 이룬 채 광전지와 같은 픽업을 위치조정시킴으로써 유리제품의 여러 부분들에 있는 갈라진 금과 같은 결함들을 광학적으로 검출하는 것이 또한 통례였다. 미합중국 특허 3,245,533에 나타난 바와 같은 이런 배열에 있어서, 광은 결함으로부터 광전지위로 반사될 것이고, 그리하여 굴절성 결함의 존재를 지시한다. 이것은 종래에 유리 용기의 마무리 및 윗축 부분을 검사하기 위한 대표적인 계통이었으며, 집중된 광은 검사가 시작되는 위치에서 용기가 그 수직축을 중심으로 회전함에 따라 갈라진 금에 의해 반사되어 광전지로 들어간다. 검출되고 있는 결함들은 용기의 성형중에 뜨거운 유리가 조작 장비의 찬부분과 접촉하여 생긴 열충격에 의해 보통 야기되는 소위＂갈라진 금(check)＂이라는 것을 이해하여야 한다. 일반적으로 말하자면, 갈라진 금은 그 대향면의 간격이 적어도 반 파장정도의 길이가 되면 반사성이 있다. 반파장 미만정도 갈라져 있으면, 빛이 통과하여 결함은 빛을 반사하지 않아 검출되지 않을 것이다. 반사성 집속광을 사용하여 파악된 다른 결함은 용기 용기에 형성된 표면 결함으로서, 이 결함은 집속광이 용기로 전달되고 있는 방향에서 벗어나 굴절되며, 가령 미특허 3,302,787에 예시된 바와 같이 라인 오우버 마무리 결함에서의 굴절이 검출되는 위치들에 픽업들이 배치된다.

T.V면판 혹은 건축유리와 같은 평탄한 유리 제품의 검사에 있어서, 집속광 비임으로 제품을 비추고나서 제품을 주사선에 대해 직각으로 운동시키면서 제품의 폭에 걸쳐 집속광을 싹 비춘다. 이런 식으로, 유리 표면의 거의 모두가 검사된다. 제품을 통과한 빛은 보조 주사 광전지에 의해 픽업된다. 그러한 시스템은 피츠버어그 판유리 회사에 허여된 미합중국 특허 제3,199,401호에 도시되어 있다. 그 시스템은 잘못된 눈금치를 줄 수도 있는 반사를 회피하는 데 각도 조명이 사용될 필요가 있다는 것을 알아야 한다. 광 및 픽업에서 보아 약간 물결치듯이 보이는 표면들의 음직임은 집속광의 굴절을 일으켜서 이 동안에 조명이 없이 픽업이 되게한다. 이런 것들이 상업적으로 얻을 수 있는 가가 관심사가 된다. 제품을 소기의 목적에 만족스럽지 못하게 하는 결함들이 어디서 늘어나고 심각하지 않은 반사성 효과로부터 감소되는 가를 검사하는 시스템을 갖추는 것이 유리할 것이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 특수한 조명기술로 인하여 조작이 경제적이며 결함이 있어 사용할 수 없는 세공품으로부터 사용할 수 있는 상업적 세공품을 분류하는데 효과적인, TV면판과 같은 투명제품을 검사하고 분류하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 투명 유리제품속의 광학 결함을 발견하기 위한 목적으로 그 제품을 광학적으로 조명하기 위한 시스템이 제공되었다. 공지된 조명시스템은 광학적 픽업이 보여지는 영역을 통하여 움직여지는 그 대상물의 고정된 조명을 제공한다.

따라서, 본 발명의 복적은 연속체의 다른 각도들로 나아가는 다수의＂조준비임(collimated beam)＂을 만들어 내어 분포된 광선 방향, 혹은 각 스펙트럼을 가지고 검시되어지는 대상물을 조명하는 렌즈의 초점면에 위치한 차폐 확산선원을 사용함으로써 대상물의 광 굴절성 결함을 검사하기 위한 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 대상물을 배면조명하고, 다음에 선형정렬 카메라로 그 대상물을 조사하고 카메라에 의해 받아들여진 신호를 분석함으로써 원래 굴절성이거나 약간 경사진 결함들을 검출하지 않기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 하나의 목적은 유리제품을 광원에 대해 상대적으로 움직이게 하는 고정된 시스템으로 그 제품을 배면 조명하고 그 제품을 통과하여 회송된 빛의 세기를 선주사 카메라(line-scan canera)로 관찰함으로써 그 제품내의 돌이나 기포와 같은 광학적 결함을 검출하는 시스템을 제공하는 것이다.

투명세공품의 제조시, 빛을 흡수하지 않는 많은 결함이 그 세공품내에 생길지 모른다. 이렇게 형성된 결함은 그 결함의 표면형상에 따라 취급할 때 3가지 종류로 나누어진다. 그 중의 일예가 위에서 설명된 라이 오우버 마무리 결함이다. 또 하나의 예가 상대적인 크기에 따라 블리스터(blister) 혹은 시이드(seed)로 불려지는 보이드(void)이며, 또 다른 예가 물질의 비균일이다. 일반적으로, 모든 이러한 결함들은 광선이 굴절되거나 반사되게 한다.

평판유리와 같은 단순한 구조의 물체에 있어서의 굴절성 결함의 검출은 비교적 간단하다. 그러한 판을 초점이 맞춰진 광선비임으로 배면 조명하고 다음에, 제한 수취각의 광학계통을 사용하여 회송된 빛으로 그 판의 상을 그림으로써, 그 광학계통으로 들어가는 비임으로부터 빛을 굴절시키는 판의 영역이 어둡게 나타난다. 그러한 계통의 결함에 대한 감도는 영상옵틱(imaging optic)의 수취각 및 조명의 모남(angularity)에 의존한다. 그러나, 유리용기와 같은 좀더 복잡한 형태의 물체에서의 굴절성 결함의 탐지는 또 다른 문제를 야기시킨다. 용기는 반드시 어떤 결함 때문이 아니라, 단지 그들의 기본적인 기하학적 형태 때문에 비임으로부터 빛을 굴절시킨다. 더욱이, 유리용기-내측표면은 자유로이 형성되었기 때문에 완전히 사용할 수 있는 상업적인 세공품내에서도 그 내측표면은 상당히 다양한 형상을 가지고 있다. 이러한 다양한 표면형상의 존재는 일반적으로 평판의 경우에 대해 위에서 설명한 바와 같은 기술의 사용을 곤란하게 만든다.

TV면판을 사용할 수 없게 하는 과학결함을 조사하는데 있어서, 조사는 마지막 닦기 이전에 행해지며 바깥표면의 흠(Crizzle)과 구별해야 한다. 제안된 각 스펙트럼의 광선으로 조명하였을 때, 흠들은 굴절로 인하여 빛을 회성된 방식으로 반사되게 한다.

광학적으로 탐지가능한 조명을 제공하기 위하여, 확산광원과 같은 것이 필요하다. 전술한 바처럼, 빛을 흡수하는 결함을 탐지하는데 있어서, 등방성의 배면 조명을 사용하고 회송된 빛으로 물체를 영상화함으로써 굴절로 인한 원하지 않은 효과는 상당한 정도로 상쇄된다. 예를 들어, 투명용기의 대략 원통형의 측벽을 조사하는 데에 있어서, 광원이 병운반계통의 일측에 있고 카메라가 그 반대측에 있다면, 용기의 조명은 그 용기의 두벽을 통하여 지나간 후에나 보여야 할 것이다. 그러나, 일반적인 확산광원을 사용할 때, 관찰스템에 가장 가까이에 있는 용기의 벽의 출현은 먼벽이 나타나지 않는 것을 초래하는 것과 명백히 다르지는 않을 것이다. 따라서, 간략을 기하기 위해, 머릿속에서 먼벽을 제거하고 하나의 벽 만이 보이는 시스템을 참고로 하여 본질만을 생각하기로 한다. 대부분의 기계로 만든 유리용기는 소위 ＂침강파(settle wave)＂라는 것을 가지고 있는데, 이 ＂침강파＂는 용기의 중간높이 아래 및 뒷꿈치 영역 위에서 나타난다. 이 ＂침강파＂는 유리가 패리슨(parison)형태에서 최종 병 모양으로 취련될 때 형성되고, 인모든 배플(baffle)에 인접히 패리슨의 한 환상지역에 있는 유리가 패리슨의 다른 지역보다 보통 더 차거워서 그와 같이 균일하게 팽창하지 않는 조건 때문에 야기된다. 이리하여 용기의 측벽에서 유리에는 다소 더 두터운 환상 지역이 형성된다. 침강파는 일반적으로 외관상의 문제이고, 심하지 않으면, 용기의 상업성에 통상 영향을 미치지 않는다. ＂침강파＂는 용기 측벽에 있어서 단계적, 굴절성, 광학 교란이라 부를 수 있다.

제5도에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제품의 점(c)부근을 비추며 받음각 감마를 가진 카메라(10)로 보았을 때 유리제품의 어떤 부분을 통과하는 빛의 회송을 2차원으로 나타내고 있다. 점 선(12)으로 도시된 바와 같이 제품의 내측면이 평면이면, 점(c)에서 나온 듯이 보이는 빛은 광원지역(A)에서 나온다. 그러나, 실선(14)으로 도시된 대로 내측표면이 비평면이면, 투시축은 사실상 각도(θ)로 굴절되고, 점(C)에서 나온 듯이 보이는 빛은 사실상 광원지역(A')에서 나온다. 광원(16)이 균일한 밝기를 가지고 등방성(isotropic)이라면, 점(C)의 외관상 밝기는 흡수가 없을 경우에 도시된 굴절에 의해 본질적으로 영향을 받지 않을 것이다. 반면에, 이런 굴절은 가령 선(18)의 우측에서 허상지역(A')에 의해 검출될 수 있어서 이 지역을 비 방출지역이 되게하고, 이 경우에 점(C)의 영상은 밝은 영역에 대해서 어둡게 보일 것이다. 그 다음에 굴절성 결함들은 마치 그것들이 흡수성 결함인 듯이(C)와 같은 지점들의 외관상 전달의 감소에 의해 검출된다.

그러나, 마스크의 사용은 그것이 공간 불변이기 때문에 결함탐지에 있어서 적응성을 제한한다. 주어진 결함의 현출이 마스크의 날(18)과 점(C)의 상대적 위치에 의존하고, 그래서 결함의 출현이 그 지역의 횡단 위치와 마스크에서 대상 까지의 종방향거리에 의존하게 한다. 따라서, 지역의 한 부분에 있어서 적당한 굴절오차는 지역의 다른 부분에 있어서 더 큰 굴절오차를 얻는 것과 똑같은 전달의 감소를 일으킨다. 그래서, 시스템은 공간 변화식이다. 그러나 이런 결점은, 점(C)의 외관상 전달이 투시축이 굴절되는 각도(θ)에만 의존하도록 보장함으로써 지지될 수 있다.

전술한 대로, 균일한 밝기와 비등방성 강도 분포를 가진 광원으로 물체를 뒤에서 비춤으로써, 빛 전달 강도는 광원상의 점(A')의 위치에 무관하게 되고, 그래서 점(C)와 (A')의 상대적 위치에 무관하게 되어 원하는 공간 불변을 형성한다는 것이 시사되고 있다. 새로이 고안된 기술을 사용하여, 공간적 강도 분포가 확산 광원에서 얻어지고, 렌즈의 샘플 측에서 각도 분포를 전환되며, 선택적으로 점진적인 표면 변화를 보이지 않게 하는 작업이 광학적으로 수행될 수 있다. 이런 변화가 적은 각도 만큼 투시축을 굴절시키기 때문에 광원 강도 분포 혹은 각도 스펙트럼이 이런 적은 각도들에서 균일한 경우에 이런 변화들은 보이지 않게된다.

제2도를 특별히 참고하면, 소기의 각도 스펙트럼을 가진 맞춤 광원의 광학적 보충이 개략적으로 도시되어 있다. 다수의 전구들(17)앞에 위치된 젖빛 판(16)의 형상을 지닌 확산광원(S)은 초점거리(F)를 가진 렌즈(20)의 앞에서 거리(F)를 두고 위치조정된다. 광원(S)위에 X 및 Y와 같은 각기 장애받지 않는 점은 렌즈들 앞의 평면에서 X용 조준비임(3)과 Y용 조준비임(2)을 만들어내고, 이 비임들은 그 점과 렌즈의 중심을 통과하는 선에 평행하게 연장한다. 광원이 등방성이고 균일한 밝기를 가지면, 각 비임은 동일한 플럭스 밀도를 가질 것이다. 폭 a=2F tanθ의 마스크(22)가 확산광원위에 배치되며, 렌즈 앞의 조명의 각도 스펙트럼은 ±θ와 동일하거나 더 적은 각도로 한정될 것이다. 따라서 폭(a)를 변화시킴으로써 각도(θ)를 쉽게 바꿀 수 있다는 것을 알 수 있다. 게다가, 렌즈앞의 평면에서 2차원 각도 스펙트럼이 등방성일 필요은 없으나, 마스크에 다양한 모양을 선택함으로써 반드시 임의적으로 형상을 가질 수 있다.

비등방성 각도 스펙트럼을 사용하면, 병이 단면상 원형대칭이 아니기 때문에 투명한 병들을 검사하는데 특히 유용하다. 따라서 제2도에서 설명한 기술에 의해, 앞서 설명한 공간 변위 상태에 대해 설명한 것과 유사한 광원 가림의 공간 불면식이 제공된다는 것을 알 수 있다. 조명 시스템의 본직적인 효과는 향상된 조명을 주기 위한 것이고, 그래서 예각의 굴절성 결함들이 증가되어 더 확실한 검출로 투시될 수 있다. 카메라(10)는 수직선 주사, 선형 배열이기 때문에 물체가 움직이는 공간의 선위에 초점이 맞추어 질 것이다. 선광원은 제6도에 도시된 대로, 대상의 운동향 ＂d＂로 넓게 되어 있고, 용기의 축에 수직하지만, 다른 방향으로는 좁게 되어있다. 물체의 배면측에 부딪치는 빛은 조명의 방향으로 매우 각도가 지고 방향성을 지니는 반면에, 확산기가 사용되면, 보든 방향에 대해서 조명을 한다. 그러므로, 조명의 각도 방향은 투시되고 있는 물체의 물리적 및 광학적 특성들에 맞추어져야 하고, 마스크에 대한 렌즈의 발음각 및 초점거리를 선택함으로써, 렌즈는 광원을 방향적으로 높은 각도를 이루게 한다.

확산 광원(16)상의 각 점에서는 렌즈(20)로부터 방사하는 광선군이 발생되며, 이 광선군은 렌즈의 중심을 통한 그 각점으로부터의 선에 평행하게 진행한다. 광원상의 각 점에서는, 렌즈의 중심에 대한 위치 선정의 차이로 정해지는 방향을 가진 광선군이 발행된다. 이로 인해 렌즈의 전방의 보든 위치에 대해 통일한 광선의 각 스펙트럼(angular spectrum) 즉 공간불면 조명이 생기게 된다. 이 광선각 스펙트럼은 본 발명의 조명시스템에 의해 선택되는 것이다. 이 스펙트럼은, 반사광에 의해 정상적으로 굴절되는 점차적으로 경사지는 불규칙성 광선을 비추면서, 검사하고자 하는 굴절 결함의 형태가 최대로 나타나게 되도록 선택된다. 만일 광원의 확산이 크다면, 모든 반사결함은 나타나지 않고 아무것도 보이지 않게 된다. 본 발명의 설명중에 나오는 카메라도, 대상물이 검사지역을 통해 움직일 때 대상물의 수직 슬라이스(slice)를 검사한다는 것을 역시 지적해야 할 것이다. 광원을 ＂재봉하는＂ 기술도 또한 제2영상상황에 사용될 수 있다.

그래서, 본 발명의 조명 시스템에 의해 생성된 가 스펙트럼은, 카메라(10)의 시야를 통해 이동하는 예를 들면 유리용기나 여타 투명한 유리제품내에 있을지도 모르는 더 완만한 표면 불연속의 외관을 억누르면서, 날카로운 굴절결함의 존재를 찾아내는 고도로 민감한 조명 시스템을 이룬다는 것을 알 수 있다.

제1도로 되돌아가면, 유리내의 돌이나 묻힌 기표, 패인 곳 그리고 기타 기능적 결함 뿐만 아니라 선택적으로 굴절결함을 찾아내기 위해 TV화면 ＂P＂를 비추는데 사용된 본 발명의 조명시스템이 도시되어 있다.

TV화면은 그 면적이 넓고 너비와 같이 방향으로 모두 곡선이기 때문에, 3개의 검사 채널을 사용하는 것이 더 적당하다고 결정됐다. 제2도에 자세히 도시된 광원(28,29,30)은 화면(P)의 너비를 가로질러 그 밑에 서로 변을 맞대고 배치되어 있다. 각 광원은 마주보는 화면 부분의 표면에 일반적으로 수직한 그 중심축을 가지고 위치된다. 각 광원(28,29,30)에는, 광원에 의해 비추어지고 있는 화면의 직선 영역을 보기 위해 각각 광원과 정열되어 있는 카메라(31,32,33)이 있다. 각 카메라에 있는 직선 열은, 돌출된 염부를 제외하고 화면의 너비를 가로질러 돌출한 선부분을 검사한다.

실제 경우, 화면(P)은 크래들(cradle)(도시안됨)로 지지되며, 화면의 양단부에서 도시된 화살표(35)방향으로 원호를 통해 이동된다. 캐들이 이동하는 원호의 중심은, 그 길이방향으로 검사중인 화면(P)의 곡률반경의 축과 필수적으로 일치한다. 화면이 원호를 통해 흔들리기 때문에, 그 표면의 모든 영역은 광원(28,29,30)과 카메라(31,32,33)사이를 통과하게 되고, 따라서 화면 검사부분의 전영역이 검사된다. 도시된 바와 같이 광원을 3개의 부분으로 나눔으로써, 더 작은 크기의 프레이넬(Fresnel)렌즈를 사용할 수 있으며, 광원의 축은 화면의 곡률과 더 평평하게 조합되도록 이동될 수 있다.

제6도에 도시된 대로, 렌즈(20)는 검사되고 있는 전체 용기를 조명할 수 있을 만큼의 크기로 되어 있다. 그러나, 용기의 전체 주위, 특히 제6도에 도시된 바와 같이 가장자리들을 비추기 위해서, 용기를 그 수직축에 대해 90°다시 방향을 정한뒤에 용기를 투시지역에 통과시킬 필요가 있다. 이런 식으로 해서, 용기의 전 영역이 검사계통의 조사를 받게 될 것이다. 분명히, 용기의 가장자리 지역이 투시됨에 따라, 카메라의 사진에 나온 어떤 신호들을 전기적으로 배제할 필요가 있다. 여기서 다시 확산기 위에 배치된 마스크(22)는 용기의 어깨부 및 목부분이 마찬가지로 검사될 수 있도록 용기의 형상에 맞추어 질 수 있다. 이런 경우에 마스크는 용기의 경사진 어깨 지역에 상응하는 넓은 지역의 열린 꿀벌날개와 닮은 꼴이다.

제3a도 및 제4a도를 참조하면, 면판의 프레싱에서 발생하는 2가지 타입의 표면 형상들이 단면으로 도시되어 있다. 제3a도에서, 상부 가장자리에서 상당히 날카로운 각도 θ₁을 이루고 면판의 일반평면으로 각도 θ₂를 이루고 더욱 점차적으로 굽어진 경사로 되어 있는 유리의 선이 있다. 각도 θ₁의 경우에, 빛은 굴절되고, 사진(35)의 수직 열에서 유도된 출력신호의 수준이 제3b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 대로, 각도 θ₁이 각도θ₀보다 크기 때문에, 빛이 굴절되고, 경사면을 비추는 사진은 어떤 감지가능한 빛도 수용하지 않는다. 반면에, θ₀보다 더 작은 각도 θ₂의 경사는 광원에서 나온 빛을 반사시키지 않고 사진은 반드시 충분한 조명을 받을 것이다.

제4a도에 도시된 표면조건은 θ₀보다 적은 각도 θ₃로 도시된 지역의 경사로 약간 상승된 지역이 나타내진 조건이다. 제3a도의 하부부분의 경우에, 사진(31)은 균일한 조명량을 받을 것이고, 제4c도는 모두 동일한 제4b도의 사진들에서 나온 수준을 나타냄으로써 이것을 반영한다.

제7a-7c도 및 제8a-8c도를 특별히 참조하면, 기존의 검사계통에 의해 탐지가능한 모든 형태의 결함들의 하위집합을 표현하는 형태의 두 결함들이 확대되어 도시되어 있다.

제7a도에서, 결함은 매립된 발포(B)이고, 그 형태는 그 경사각이 조명 스펙트럼의 각도보다 더 큰 각도로 투사광선을 굴절시키게 되어 있는 것이다. 따라서, 조명 광원에서 나온 빛은 카메라 사진의 보통 시선 밖으로 굴절되어, 그 결함이 검출된다. 그러나, 제7c도에서 볼 때 발포체의 중심은 빛을 굴절시키지 않는다.

제7b도는 카메라에 존재하는 하부 광세기를 나타내고, 제7c도는 카메라에서 각 사진(35)의 신호수준을 나타낸다. 광세기의 수준은 투시되는 물체에 의한 굴절 혹은 흡수가 없는 곳에서 100%이고, 제3a도 및 제7a도에 도시된 경우와 같이 완전 굴절이 일어나는 경우에 0이다는 것을 상기해야 한다. 제3a도의 결함이 아래부분은 더욱 점진적인 경사를 이루고 있고, 투사광의 스펙트럼은 그 투사광이 그러한 점진적 경사에 의해 어느정도 검출가능한 정도로 굴절되지 않도록 선택되었다.

제8a도에서, 돌이란 성분들이 완전히 녹지 않은 유리들에서 발견되는 불투명한 불균일물이므로, 빛을 완전히 차단해 버리는 돌＂S＂와 같은 결함이 도시되어 있다. 돌은 응력을 집중시키는 특성을 가지고, 물리적 충돌 혹은 열 충격으로 인해 균열되는 원천이 된다. 따라서, 돌들이 들어있는 유리용기란 상업적인 채움선 혹은 판매의 관점에서 비용이 많이 드는 파괴를 파하기 위해 검출될 때는 언제나 거절된다. 분명하게도, 이런 돌들이 TV면판에 존재할 때, 간과할 수 없는 기능상의 결함을 나타낸다. 제7a도의 발포체와 제8a도의 돌은, 면판이 어떤 결함을 지니고 있어도 TV 시청자에게는 분명히 보이기 때문에 둘다 귀찮은 것이다.

카메라에서 조명의 수준은 제8b도 및 제8c도에 도시되어 있는 데, 그 효과는 1개 이상의 사진(34)이 완전히 가리워진다는 것이다.

전술한 내용은 본 발명 계통의 몇가지 실시예에 대한 설명인데, 여기서 검사될 물체의 조명은 공간 불변이 되도록 되어 있고, 그래서 물체가 조명지역의 어느 지역에 위치하건 관계없이 동일한 수준의 빛세기가 카메라로 투시될 수 있고, 그러므로 카메라 투시지역을 통한 물체의 운동이나 위치에 민감하지 않게된다.

Claims (6)

1. 균일한 회도를 가진 대략 평면의 확산광원을 형성하고, 그 광원앞에 0보다 큰 초점거리(F)를 지닌 렌즈를 위치시켜서 동일한 플럭스 밀도의 광원사의 점들에서 나오는 조준된 비임들을 그 렌즈 앞에 형성시키고, 렌즈의 중심을 통해 마스크의 가장자리에서 연장하는 선과 렌즈의 축 사이의 각도와 같거나 더 작으며 세기분포가 균일한 각도로 렌즈 앞에 조명의 각도 스펙트럼을 한정시키도록 광원위로 마스크를 배치하고, 렌즈 앞에 렌즈 축에 수직하게 검사될 물체들을 이동시킴으로써 굴절성 결함들을 광학적으로 잘 보이게 하고 그 결함들을 점차적인 굴절성 변화들과 구별하고, 카메라에 수납된 빛의 수준에 있어서 변화들에 의해 굴절 결함들을 검출하도록 물체의 표면상에 초점이 맞추어진 선형 배열 카메라로 물체들을 비추는 단계들을 포함하는 굴절성 결함들을 찾아 투명물체들을 검사하는 방법.
2. 제품의 수직벽에서 초점조정된 광을 수용하도록 수직 선형 배역의 화소들을 가진 투시 카메라 카메라에서 제품들이 선형 직립경로를 따라 움직이면서 배면 조명을 받는 경우에, 가파른 받음각들을 가지며 더 완만한 굴절성 변화들과 구별되는 광학적 굴절성 결함들을 찾아 유리용기와 같은 투명제품들을 검사하는 방법에 있어서, 제품의 배면조명은 제품의 배면에서 그 표면위에 균일한 휘도를 갖는 넓은 확산조명광원을 형성하고, 제품의 운동경로의 방향으로 렌즈에서 나온 조준광의 스펙트럼을 제공하도록 광원에서 일정간격을 두고 광원앞에 위로 볼록한 프레이넬 렌즈를 배치하고, 광원에서 렌즈까지의 조명각도를 한정시키는 단계들로 구성되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
3. 선형 수직 배열의 광감음 화소들을 가진 카메라로 앞에서 비추어 지는 검사구간을 통해 유리제품이 이동하면서 배면으로부터 조명을 받게 되는, 굴절성 결함을 찾아 유리제품들을 검사하는 장치에 있어서, 결함이 잘 보이도록 굴절성 결함들을 조명하는 것은 균일한 휘도를 가진 표면이 있는 확산광원과, 검사 대역을 통해 렌즈로부터 연장하는 조준광의 스펙트럼을 형성함으로 굴절성 결함때문에 카메라의 투시지역에서 반사되는 결함있는 제품으로 조명을 제공하도록 광원 앞에 일정거리를 두고 떨어진 볼록 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 광원의 원주부분위로 걸쳐있는 마스크를 더 포함하고, 상기 마스크는 그 조명이 제품에 있어서, 완만한 굴절성 변화들에 덜 민감하게 되도록 상기 광 스펙트럼의 조준 각을 한정하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 유리 제품들은 TV면판들이고, 각 광원이 면판의 일부분을 비추게 되는 다수의 확산광원을 포함하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 각기 면판의 조명된 부분을 투시하는 다수의 카메라들을 더 포함하는 장치.

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