KR0145173B1 - 투명유리용기의 바닥테두리부의 이물질 검사장치 - Google Patents

Abstract

유리병 등의 투명유리용기의 바닥테두리부에 이물질의 혼입여부를 높은 정밀도를 가지고 자동 검사할 수 있도록 한 것을 목적으로, 투명유리용기(1)를 수직인 축심의 주위로 회전시켜, 확산광원(10)으로부터의 빛을 제1편광필터(15)로 편광시켜 투광하고 이 용기의 바닥테두리부로부터의 투과광을 제1편광필터와 편광축이 직교하는 제2편광필터(18)를 통해서 비스듬하게 아랫쪽으로부터 고체촬상소자카메라(16)로 촬상하고, 그 각 고체촬상소자의 출력을 용기회전속도에 따른 주기로 화상처리장치(19)로 취입하여 디지탈값으로 기억시켜서, 각 고체촬상소자마다에 그 위치에 따른 문턱값을 설정해서 각 취입시에 디지탈값의 대소를 비교하고, 당해 문턱값을 넘은 횟수를 가지고 이상값으로 하여, 그 이상값에 고체촬상소자의 위치에 따른 보정계수를 곱하고, 그 보정후의 이상값으로부터 이물질의 유무를 판정하는 투명유리용기의 바닥테두리부의 이물질 검사장치.

Description

투명유리용기의 바닥테두리부의 이물질 검사장치

제1도는 본 발명에 의한 이물질 검사장치의 구성을 나타내는 블록도이고,

제2도는 투광기와 투명유리용기와 고체촬상소자카메라의 위치관계를 나타내는 도면이고,

제3도는 투명유리용기가 이물질이 없는 정상제품인 경우의 화상처리 과정을 (a)에서 (f)으로 나누어 나타낸 모식도이며,

제4도는 이물질이 있는 경우의 화상처리과정을 (1)에서 (6)으로 나누어 나타낸 모식도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:투명유리용기 4:회전장치

5:회전디스크 10:투광기

13:확산판 15:제1편광필터

16:고체촬상소자카메라 18:제2편광필터

19:화상처리장치

본 발명은 투명유리용기의 이물질 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바닥테두리부(바닥주연코너부와 그 주변)의 유리재질중의 이물질의 존재유무를 검사하는 이물질 검사장치에 관한 것이다. 본 발명에 있어서 투명유리용기라 함은 문자 그대로 투명유리용기 외에 반투명유리용기도 포함되고, 또한 무색, 착색유리용기도 포함한다.

유리용기의 이물질 검사장치로는 주로 용기의 몸체부를 검사대상으로 하여, 용기를 확산광원과 고체촬상소자카메라의 사이에 두고 수평으로 마주보게 배치한 것과, 주로 용기의 바닥부를 검사대상으로 하여, 용기를 확산광원과 고체촬상소자카메라의 사이에 두고 상하 수직으로 마주보게 배치한 것이 많이 사용되고 있다.

그러나, 수평배치형은 용기의 바닥부에 대해서는 광원으로부터의 빛이 유리재질속을 통과하는 광로가 길어지기 때문에 감쇠가 크고, 바닥부가 완곡되어 있는 경우에는 굴절에 의해 투과할 수 없으므로, 바닥테두리부의 검사는 현실적으로 곤란하다.

한편, 수직배치형은 카메라로 용기의 입구부를 통해서 용기바닥부를 촬상하나, 바닥테두리부(바닥주연코너부와 그 주변)는 용기의 내벽면에서의 반사나 형상의 변화에 따른 굴절 때문에 검사가 어렵고, 특히 입구가 가는 용기에서는 용기의 바닥부에 대한 카메라의 시야가 좁혀지기 때문에 바닥주연코너부는 검사할 수 없다.

그런데, 유리용기의 재사용(recycling)의 일환으로서, 시중에서 회수한 깨진 유리(cullet)를 유리용기의 원료로서 재이용하는 것이 행해지고 있으나, 시중 회수컬렛 중에는 재생하는 유리용기를 위한 유리원료 이외의 물질(예를 들면 도자기나 사기나 알루미늄 등의 금속이나 내열유리 등)이 상당량 혼입되어 있어, 이것을 최대한 제거하도록 하고는 있으나, 완전히 제거할 수 없어서, 이것이 제품의 유리용기 속에 이물질로서 잔존한다.

이들 이물질이 유리용기의 몸체부나 바닥부에 혼입된 경우에는, 상기 수평형이나 수직형의 검사장치로 대부분 발견할 수 있으므로, 유리용기의 제품출하후 특히, 내용물 충전과정에서, 몸체부나 바닥부의 이물질 혼입에 따른 파손사고의 예는 적으나, 바닥테두리부에 대해서는, 상술한 바와 같이 종래의 검사장치로는 이물질을 발견할 수 없어서, 바닥테두리부가 다른 부분보다 두껍게 되어 있음에도 불구하고 이물질 혼입에 따른 바닥테두리부의 파손사고가 회수컬렛의 사용량의 증가에 따라 늘어가고 있는 것이 현실이다.

따라서, 본 발명의 목적은 유리병 등의 투명유리용기의 바닥테두리부에 이물질이 혼입되어 있는가의 여부를 정밀도가 높게 자동적으로 검사할 수 있는 이물질 검사장치를 제공하는데에 있다.

본 발명에 의한 이물질 검사장치는 다음의 수단으로 구성된다.

(1) 투명유리용기를 검사위치에서 수직인 축심 주위로 회전시키는 회전수단.

(2) 확산광원.

(3) 전기 확산광원으로부터의 빛을 편광시켜 투명유리용기에 투광하기 위해 확산광원의 앞측에 배치되고 광축이 수직인 제1편광필터.

(4) 전기 제1편광필터와 반대측에서 투명유리용기의 바닥테두리부를 비스듬하게 아랫쪽으로부터 촬상하기 위해, 상기 축심에 대해 소요의 앙각을 주어 배치된 고체촬상소자카메라.

(5) 투명유리용기에서 편광된 투과광을 이 고체촬상소자카메라에 입사시키기 위해, 제1편광필터와 직교되게 배치된 제2편광필터.

(6) 전기 고체촬상소자카메라의 각 고체촬상소자의 출력을 회전수단에 의한 용기회전속도에 따른 주기로 취입하는 화상취입수단.

(7) 그러한 취입된 출력을 디지탈값으로 하여 투명유리용기의 적어도 1회전분을 기억할 수 있는 기억수단.

(8) 각 고체촬상소자마다 그 위치에 따른 문턱값(threshold value)을 설정해서 각 회수시의 디지탈값의 대소를 비교하여, 당해 문턱값을 넘은 횟수를 가지고 이상값(異常値)으로 하는 이상값검출수단.

(9) 전기 이상값에 고체촬상소자의 위치에 따른 보정계수를 곱하는 보정수단.

(10) 전기 보정후의 이상값으로부터 이물질의 유무를 판정하는 이물질유무판정수단.

확산광원으로부터의 빛을 제1편광필터를 통해서 투명유리용기에 투사하여, 이 유리용기의 바닥테두리부를 고체촬상소자카메라로 비스듬하게 아랫쪽으로부터 촬상하면 그 바닥테두리부는 내외면의 형상이 크게 변화되어 있으나, 유리에 의한 굴절의 그림자를 발생시키지 않고 투과광에 의한 상을 촬상할 수 있다.

확산광원으로부터의 빛은 제1편광필터에서 수직으로 편광되며 카메라의 시야 내에 있는 유리용기에 이물질이 없는 경우는, 유리용기로부터의 투과광이 제2편광필터에서 차광되기 때문에 카메라의 촬상에는 밝은 부분이 나타나지 않는다. 그러나, 유리용기의 바닥테두리부에 이물질이 있으면, 그 이물질 주변의 일그러진 부분을 투과하는 빛이 편광되어 제2편광필터에서 차광되지 않은 채로, 이를 투과하여 카메라의 촬상에 밝은 부분으로 나타난다. 그 밝은 부분은 이물질 주변으로부터의 투과광에 의한 것이기 때문에 이물질 그 자체의 상보다 크게 관측된다.

유리용기의 바닥테두리부를 고체촬상소자카메라로 비스듬하게 아랫쪽으로부터 촬상하기 때문에, 카메라로부터 보아, 빛이 유리용기를 투과하는 광로의 길이는 장소에 따라 다르고, 또한 투과광의 감쇠의 정도도 다르고, 또한 바닥외면에 문자나 무늬 등의 요철이 있는 경우, 그 부분에서의 굴절광이나 반사광때문에 편광에 의하지 않은 약한 빛이 카메라에 입광될 수 있음도 생각할 수 있다. 이와 같은 경우를 대비하여 카메라의 고체촬상소자의 출력(휘도레벨)을 판정해서 2치화(binarization)할 때의 문턱값을 유리용기상에서의 위치에 따라 고체촬상소자마다 바꿀 필요가 있다.

또한, 본 발명에서는 유리용기를 회전시키면서 그 바닥테두리부를 고체촬상소자카메라로 비스듬하게 아랫쪽으로부터 촬상하여, 그 고체촬상소자의 출력을 용기의 회전속도에 따른 주기로 취입하기 때문에 이물질에 의한 투과광이 카메라의 시야에 들어오는 시간도 이물질의 위치에 따라 다르고, 이물질의 크기는 같아도 바닥중심부에 가까울수록 이동속도가 늦어져 시야내에 들어있는 시간이 길어지며, 반대로 바닥테두리부에 가까울수록 이동속도가 빨라져, 시야내에 들어있는 시간이 짧아진다. 즉, 이물질의 크기는 같아도 그 유리 용기상에서의 위치의 차이에 따라 카메라의 촬상중에서의 밝은 부분의 크기가 다르다. 본 발명에 있어서, 고체촬상소자의 각 출력의 취입시에 디지탈 값이 문턱값을 넘은 횟수를 가지고 이상값, 즉 밝은 부분의 크기로 하고 있기 때문에, 위치의 차이에 따른 밝은 부분의 크기의 상위를 이상값 보정이라는 수법에 의해 보상하고, 그 보정한 값으로부터 이물질의 유무를 판정한다. 이와 같이 함으로써, 바닥 중심 근처에 있기 때문에 보기에 크게 촬상되고, 더욱이 2치화때에 문턱값을 넘을 정도의 휘도를 갖는 먼지나, 요철무늬등을 제거해서, 그에 따른 잘못된 판정을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 하나의 실시예에 대해 설명한다.

제1도에 있어서, 검사대상의 투명유리용기(1)(도면은 유리병을 나타냄)는 도시하지 않은 반송수단에 의해 검사창(2)을 설치한 검사대(3)위로 반입되어, 이 검사대(3) 위에서 회전장치(4)에 의해 수직으로 세운 상태대로 축심을 중심으로 회전된다. 그 회전은, 회전디스크(5)와 홀더(6)의 사이에 투명유리용기(1)를 두고, 감속기(7)를 통해서 서보모터(8)로 회전디스크(5)를 회전시켜서, 그 회전속도를 제어장치(컴퓨터)(9)로 검출하면서 행해진다. 검사대(3)는 알루미늄등에 의해 만들어지고 고정된 하판(3a)과 이 하판(3a)위를 슬라이딩할 수 있는 플라스틱제 상판(3b)으로 구성되어 있다.

검사대(3)의 비스듬하게 아래쪽에는 확산광원인 투광기(10)가 설치되어 있다. 이 투광기(10)는 박스(11)내에 수용된 형광등(12)과, 이 형광등(12)의 빛을 확산하는 확산판(13)과, 형광등(12)의 깜빡거림을 방지하기 위한 고주파 또는 직류점등회로를 포함한 투광기전원(14)으로 구성되어 있다. 확산판(13)의 앞측에는 편광축을 수직(투명유리용기(1)의 축심과 평행)으로 한 제1편광필터(15)가 배치되어 투광기(10)로부터의 확산광이 이 편광필터(15)에 의해 수직으로 편광되어 투명유리용기(1)에 비스듬하게 윗쪽으로부터 비추어진다.

한편, 검사대(3)의 비스듬한 아랫쪽에는 이 검사대(3)위의 투명유리용기(1)의 바닥테두리부를 비스듬하게 아랫쪽으로부터 촬상하도록 방향이 정해진 고체촬상소자카메라(본 실시예에서는 CCD형 라인이미지센서를 사용한 것)(16)이 설치되어 있다. 제2도에 도시하듯이 이 카메라(16)의 앙각θ, 즉 검사대(3) 위의 투명유리용기(1)의 축심에 대한 각도는 검출하고자 하는 이물질 이외로부터의 굴절광이나 반사광을 피하기 위해 50∼60도, 바람직하게는 약 55도로 한다. 또한 투명유리용기(1)의 바닥주연코너부를 중심으로 그 상하주변부까지 검사영역에 포함되도록 투광기(10)의 확산광의 투광영역의 상단은, 카메라(16)의 시야의 상단의 연장선(16a)보다도 윗쪽이 되도록 함과 동시에, 투광기(10)의 확산광의 투광영역의 하단은 투명유리용기(1)의 바닥주연코너부에서의 큰 굴절을 고려해서 카메라(16)의 시야의 하단 연장선(16b)보다도 충분한 여유를 가지고 아래쪽이 되도록 한다.

카메라(16)의 앞축에는 집광렌즈(17), 나아가 그 앞측에는 제2편광필터(18)가 배치되어 있다. 이 편광필터(18)는 그 편광축이 상기 제1편광필터(15)와 직교하는 방향에 있고, 상기와 같이 제1편광필터(15)에서 편광시켜 투명유리용기(1)에 조사된 빛 가운데, 이 투명유리용기(1)에서 다시 편광되어 투과한 빛만이 제2편광필터(18)를 통과해서 카메라(16)로 입광하도록 되어 있다.

카메라(16)에는 CPU나 메로리 등을 포함하는 화상처리장치(19)가 접속되어, 제3도 (1)에 도시한 바와 같이 카메라(16)의 라인메시지센서(20)의 고체촬상소자군(예를 들면 512개)의 출력은 제어장치(9)로부터의 타이밍신호에 따라, 투명유리용기(1)의 회전속도에 따른 주기로, 이 화상처리장치(19)에 취입되고, 그 취입된 출력은 디지탈 값으로 변환되어, 투명유리용기(1)가 1회전을 완료할 때까지 규정횟수분(예를 들면 512회)만큼 화상처리장치(19)내의 메모리에 기억된다. 즉, 투명유리용기(1)의 1회전분의 촬상데이타가, 말하자면 1화면에 전개된 상태에서 디지탈 데이타로서 메모리에 기억된다. 제3도 (2)는 그러한 1화면의 화상(아날로그화상)의 모식도로서, 종축이 라인메시지센서(20)의 512개의 고체촬상소자의 배열방향, 횡축이 그 512회분의 취입방향으로 되어 있다. 또한, 규정횟수에 도달하지 않은 상태에서 취입이 완료되면, 경보를 발하도록 되어 있다.

1회전분의 취입과 기억이 종료되면, 화상처리장치(19)는 메모리에 기억된 1화면의 데이타(512×512의 데이타)에 대해 각 고체촬상소자의 위치에 따라 각기 달리하여 각각 정해진 문턱값과 비교함으로써 2치화한다. 제3도 (3)은 제3도 (2)에 있어서 A-A선에 따른 취입시에 있어서의 고체촬상소자의 휘도레벨을 아날로그적으로 나타내고, 여기에 파선으로 도시한 것과 같은 문턱값을 설정해서 2치화하는 것을 나타내는 모식도이다. 이 경우, 투명유리용기(1)의 특정한 위치에 문자나 요철등이 새겨져서, 그에 따른 굴절광 또는 반사광이 카메라(16)에 휘도가 낮은 밝은 부분으로서 촬상될 때에는 그 대응부분에 대한 문턱값을 다른 부분보다도 조금 높게 설정해 둠으로써, 이와 같은 문자나 요철등을 검사대상외의 것으로 제거할 수 있다.

제3도는 검사대상인 투명유리용기(1)가 정상품인 경우이나, 그 바닥부의 외면에 제3도 (1)에 도시한 것과 같이 형식번호코드등을 나타내는 복수의부(21)가 동일한 원주상에 설치되어, 이들부(21)의 상(21a)이 같은 제3도 (2)에 도시하였듯이 화면상에 나타나 있는 것을 도시하고 있다. 이와 같은 상(21a)의 휘도는 낮기 때문에, 2치화처리에 의해 대부분 제거할 수 있으나 그 휘도가 같은 제3도 (3)에 도시하였듯이 부분적으로 2치화의 문턱값을 넘어 제3도 (4)에 도시하였듯이 2치화처리 후에도 작게 남는 수가 있다. 그러나, 이물질에 의하지 않은 이와 같이 작은 것은 후술하는 처리에 의해 제거할 수 있다.

제4도는 검사대상인 투명유리용기(1)가 그 바닥테두리부에 제4도 (1)에 도시한 것과 같은 이물질(22)을 가진 불량품인 경우를 나타낸다. 이 경우, 제4도 (2)에 도시하였듯이 이물질(22)에 의한 상(22a)은 휘도가 높은 것이 되고, 제4도 (3)에 도시한 것처럼 2치화하면, 그 대부분이 제4도 (4)에 도시한 바와 같이 남는다.

화상처리장치(19)는 2치화 후에, 그 문턱값을 넘은 횟수를 각 고체촬상소자마다 집계해서, 이것을 소위 이상값으로서 기억한다. 제3도 (5)는 상기부(21)의 상(21a)의 일부가 휘도가 높기 때문에 2치화 후에도 남아, 이것이 작은 이상값으로서 검출된 것을 나타낸다. 또한 제4도 (5)는 이물질(22)에 의한 상(22a)이 큰 이상값으로서 검출된 것을 나타낸다.

상기와 같이 투명유리용기(1)를 회전시키면서 비스듬하게 아랫쪽으로부터 카메라(16)로 촬상하기 위해, 그 라인이미지센서(20)의 고체촬상소자 상호간에 있어서의 위치의 차이로 인해 상의 크기가 겉보기상 달라지고, 따라서 고체촬상소자 상호간에 있어서 그 위치차로부터 오는 이상값 편차가 발생한다. 그래서, 화상처리장치(19)는 이를 보상하기 위해 고체촬상소자의 위치에 따라 미리 정한 보정계수를 이상값에 곱해서 이상값보정(2치화 후의 밝은 부분의 면적 보정)을 행한다. 제3도 (6)은 제3도 (5)에 대해 이상값 보정을 한 것, 제4도의 (6)은 제4도 (5)에 대해 이상값 보정을 한 것을 각기 나타낸다.

이 이후, 화상처리장치(19)는 보정한 이상값을 1화면내(투명유리용기(1)의 1회전분)의 미리 정한 검사영역에 대해서만 합계하여, 그 합계치(2치화 후의 밝은 부분의 총면적)을 규정치와 비교해서 규정치를 넘었으면 불량품(이상 유), 넘지 않았으면 정상품(이상 무)으로 판정하고, 그 판정결과의 신호를 제어장치(9)로 보낸다. 이를 받은 제어장치(9)는 서보모터(8)를 제어하는 모터제어회로(23)에 한개의 투명유리용기에 대한 검사종료신호를 보냄과 동시에, 불량품인 경우에는 핸드링장치(24)에 배제신호를 보내, 불량품인 투명유리용기를 배제시킨다. 보정한 이상값을 합계하면, 제3도에서와 같이 정상품인 경우에, (6)단계까지 남아 있던 이물질에 의한 것이 아닌 작고 휘도가 높은 밝은 부분은 제거되게 되므로, 이 경우에는 불량품이 되지 않는다.

상술한 바와 같 발명의 이물질 검사장치에 의하면, 투명유리용기의 바닥테두리부에 이물질이 존재할 경우, 그 이물질 주변부의 변형에 의해 빛이 편광되는 점에 착안해서, 편광필터를 통해서 투광 및 수광하며, 또한 고체촬상소자카메라에 의한 바닥테두리부의 촬상을 용이하게 하기위해 투명유리용기를 회전시키면서 비스듬하게 아랫쪽으로부터 촬상하도록 하고는 있으나, 고체촬상소자의 위치에 따라 그 출력의 2치화의 문턱값을 바꿈과 동시에, 문턱값에 대한 휘도의 초과정도인 이상값을 보정하고, 그 이상값의 합계로부터 이물질의 유무를 판정하므로, 그 판정을 이물질 이외의 문자나 요철등과 구별해서 정확하게 행할 수 있다. 따라서, 지금까지는 맹점이였던 바닥테두리부의 이물질 검사의 정밀도를 높일 수 있고, 특히 내용물 충전과정에서의 파손사고를 감소시킬 수가 있으며, 시중에서 회수된 컬렛을 사용하는 경우의 불안을 해소할 수 있는 점에서, 그 사용량의 증가를 촉진시켜 유리용기의 재사용(recycling) 향상에 기여할 수 있다.

Claims (3)

1. 투명유리용기를 검사위치에서 수직축심의 주위로 회전시키는 회전수단과, 확산광원과, 투명유리용기의 바닥테두리부를 비스듬하게 아랫쪽으로부터 촬상하기 위해 상기 축심에 대해 소요의 앙각을 주고 배치된 고체촬상소자카메라와, 이 고체촬상소자카메라의 각 고체촬상소자의 출력을 전기 회전수단에 의한 용기 회전속도에 따른 주기로 취입하는 화상취입수단과, 그 취입된 출력을 디지탈값으로 투명유리용기의 적어도 1회전분을 기억할 수 있는 기억수단과, 각 고체촬상소자마다의 그 위치에 따른 문턱값을 설정해서 각 취입시에 디지탈값의 대소를 비교해서 해당 문턱값을 넘은 횟수를 가지고 이상값으로 하는 이상값검출수단과, 그 이상값으로부터 이물질의 유무를 판정하는 이물질유무판정수단으로 구성된 것에 있어서, 이 확산광원으로부터의 빛을 편광시켜 투명유리용기에 투광하기 위해 확산광원의 전방에 배치된 수직광축의 제1편광필터와, 이 제1편광필터와는 반대측에서 투명유리용기에서 편광된 투과광을 이 고체촬상소자카메라에 입광시키기 위해 전기 제1편광필터와 편광축이 직교되도록 배치된 제2편광필터와, 전기 이상값 검출수단에서 검출된 이상값에 고체촬상소자의 위치에 따른 보정계수를 곱하는 보정수단을 더 포함하여 구성되어, 전기 이물질유무판정수단에서 이물질의 유무를 판단하는 이상값이 전기 보정수단에 의해 보정된 이상값인 것을 특징으로 하는 투명유리용기의 바닥테두리부의 이물질 검사장치.
2. 제1항에 있어서, 전기 앙각을 50∼60도, 바람직하게는 약 55도로 한 것을 특징으로 하는 투명유리용기의 바닥테두리부의 이물질 검사장치.
3. 제1항에 있어서, 전기 이물질유무판정수단이 보정후의 이상값을 미리 설정한 검사영역에 대해서만 합계하고, 그 합계치를 규정치와 비교해서 이물질의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 투명유리용기의 바닥테두리부의 이물질 검사장치.