KR100349295B1 - 용기의칫수검사장치및그방법 - Google Patents

Abstract

용기내로 광 에너지를 조사하는 광원(16), 및 광원 및 용기에 상대적으로 배치되어 주둥이를 통해 용기(14) 밖으로 전파되는 광 에너지를 수용하는 광 센서(22)를 포함하는 용기 주둥이의 내경 검사 장치가 개시된다.

망원 렌즈(28)는 용기 주둥이의 축방향으로 그 주둥이를 통해 전파되는 광에너지를 광 센서로 배향시킨다. 그 광 에너지는 매트릭스 배열 센서(24)상의 조리개(26)를 통해 모서리, 용기 주둥이의 2차원 영상내에 형성될 수 있는 최대 직경의 원(12c)을 결정하도록 정보 처리 프로세서(30)에 결합되며, 결국 상기 원을 용기 주둥이의 유효 직경을 나타내는 것으로 처리한다.

Description

용기의 칫수 검사 장치 및 그 방법

본 발명은 비접촉식 용기 칫수 측정 및 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로용기 주둥이 내경의 광학적 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

비착색 또는 착색된 유리 병들과 같은 반투명 용기들의 제조시에, 각 용기의 칫수를 기능 및 미적인 이유에서 설계 특정값내로 유지하는 것이 중요하다. 예컨대, 용기 주둥이를 포함하는 용기의 완제품은 자동 주입 및 마개 씌움 장치에 받아들여져 그 장치에 손상을 가하지 않고, 용기 균열 또는 생산 라인의 고장을 야기하지 않는 것이 중요하다.

미국 특허 제 3,313,409 로는 용기들이 여러가지 기하학적 및 다른 특성들이 검사되는 다수의 검사 위치들을 통해 연속으로 순환되는 용기 검사 시스템을 개시한다. 그러한 하나의 위치에서, 소정 크기의 마개를 용기 주둥이로 삽입하게 된다. 마개의 직경을 용기의 주입 장치와 연관적인 최소 용기 주둥이 직경과 동일하게 된다. 그 마개가 용기 주둥이로 삽입될 수 없다면, 용기는 불량품이다. 검사 시스탬의 다른 위치에서, 용기 칫수는 용기가 회전될 때 용기와 접촉하는 로울러들의 위치를 감시함으로써 측정한다.

상기한 특허에 개시된 시스템이 광범위하게 상업적인 가치를 인정받고 있지만, 개선점을 갖고 있기도 하다. 용기와 물리적 접촉을 요하는 검사기술은 느리고, 로울러 및 마개들이 기계적 마모를 받게 된다. 마개와 로울러를 용기와 접촉 및 분리시키도록 필요한 왕복 운동은 상당한 양의 전력을 소모하게 된다. 본 발명의 목적은 용기 주둥이의 내경을 포함하는 용기의 변수들을 검사하도륵, 이동시켜야할 부품이 필요없고(용기 자체는 물론 이고), 용기와 접촉하는 부품도 없으며, 종래의 검사 기술보다 더 경제적이고 효율적이며, 오랜 작동 시간에 걸쳐 안정적인 서비스를 제공하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

용기의 변수들을 측정하는 장치는 용기상으로 광 에너지를 조사하는 광원 및 광원에 의해 조사된 용기 부분의 영상을 수용하도록 배치된 광 센서를 포함한다. 망원 렌즈는 그의 축선에 평행한 방향으로 전파되는 에너지를 광 센서로 배향시켜서 용기의 조사된 부분이 밝은 배경에 대비되는 어두운 영상으로 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예의 망원 렌즈는 조리개, 및 용기 근처의 초고감도의 제 1 촛점 및 조리개에서의 제 2 촛점을 갖는 렌즈를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용기 주둥이의 내경 검사 장치는 광 에너지를 용기안으로 조사하는 광원, 및 그 광원 및 용기에 대해 배치되어 용기 주둥이를 통해 용기 밖으로 전파되는 광 에너지를 수용하며, 용기 축선에 평행하지 않은 광선을 효과적으로 차단하는 광 센서를 포함한다. 망원 렌즈는 용기 주둥이를 통해 그 주둥이의 축방향으로 전파되는 광 에너지를 광 센서로 배향시킨다. 광 에너지는 매트릭스 배열 센서상의 조리개를 통해 모여져, 용기 주둥이의 2차원 영상을 현상한다. 매트릭스 배열 센서는 영상 처리 프로세서에 결합되어 용기 주둥이의 2차원 영상내에 꼭 맞춰지는 최대 직경의 원을 계산하여, 그 원의 적경을 용기 주둥이의 유효직경으로서 나타낸다.

본 발명에 따른 용기 주둥이의 내경 검사 방법은 광 에너지를 용기를 통해 용기 주둥이 밖으로 배향시키는 단계, 용기 주둥이에서 그 주둥이의 축방향으로 방사되는 광 에너지만을 광 센서로 배향시키는 단계, 및 센서로 모여진 광 에너지의 함수로서 용기 주둥이의 내경을 결정하는 단계들로 구성된다. 주둥이 내경은 센서상에 모여진 광 에너지의 함수로서 용기 주둥이의 2차원 영상을 현상하는 단계, 및 용기 주둥이의 영상내에 꼭 맞춰지는 최대 직경의 원을 결정하여 계산함으로써 결정된다. 다음, 그 원이 용기주둥이의 유효 내경을 형성하는 것으로 처리된다. 이와 같이 결정된 용기 주둥이 내경이 소망하는 최소 직경보다 작은 경우, 용기가 불합격 처리된다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명에 따른 용기(14)의 주둥이(12) 내경 측정 및 검사장치(10)를 나타낸다. 광원(16)은 램프(18) 및 용기와 용기 주둥이의 축선에 대해 평행하게 용기 아래에서 용기 안으로 광 에너지를 확산시키는 확산기(20)를 포함한다. 카메라(22)는 용기 주둥이(12)와 축방향으로 정렬된채 용기(14) 위에 배치된다. 카메라(22)는 매트릭스 배열 CCD 센서(24), 입구 조리개(26) 및 그 입구 조리개와 연관된 렌즈들(25, 27)을 포함한다. 카메라(22)와 용기 주둥이(12) 사이에 망원 렌즈(28)가 배치된다. 망원렌즈(28)는 용기(14)의 방향에 초고감도의 제 1 촛점, 및 입구 조리개(2b)에서의 제 2 촛점을 가진다. 즉, 카메라(22)는 입구 조리개(26)가 렌즈 촛점 거리만큼 렌즈(28)에서 떨어져 있도록 그 렌즈(28)에 대해 위치된다. 따라서, 렌즈들(25, 27)과 조리개(26)는 용기, 렌즈 및 카메라의 축선에 대해 평행하게 용기 주둥이(12)에서 방사되는 광선만을 센서(24)상에 집중시키도록 렌즈(28)와 조합되는 조리개로서 작용한다. 즉, 용기 및 광 축선에 대해 평행하지 않게 용기 주둥이에서 방사되는 광선들은 조리개(26)가 아니라 렌즈(28)로 향하게되어 센서(24)상에 충돌하게 됨을 방지한다. 이러한 방식으로, 용기 입구의 깨끗한 영상이 매트릭스 배열 센서(24)상에 집중된다.

센서(24)를 주사하여 용기 입구의 2차원 영상을 현상하는 정보 처리프로세서(30)에 센서(24)가 연결된다. 용기 주둥이를 형성하는 유리는 용기 입구를 통해 전파된 광 에너지에 의해 형성된 밝은 배경에 대비되게 어두운 영상으로 나타난다. 이는 용기의 유리가 용기의 몸체안으로 전파되는 빛을 굴절시키기 때문이고, 이 굴절된 빛은 광 축선에 평행하지 않고 따라서 센서(24)상으로 향할 수 없게된다. 매트릭스 배열 센서를 주사하여 용기 입구의 2차원 영상을 현상하는 기술은 미국 특허 제 4,958,223호에 개시된다.

제 2 도 및 3도는 조여진 부분(12b)을 갖는 주둥이(12a)를 포함하는 용기(14a)에 대한 본 발명의 작동예를 나타낸다. 제 2 도에 도시된 바와 같이, 조여진 부분(12b)은 용기 및 광 축선에 대해 평행한 용기 입구에서 방사되는 광선 부분을 차단함으로써, 제 3 도에 도시된 바의 센서(24) 및 정보처리 프로세서(30)의 2차원 영상을 발생시킨다. 정보 처리 프로세서(30)는 조여진 부분(12b)을 포함하는 주둥이(12a) 영상내에 끼워질 가장 큰 직경의 원(12c)을 계산함으로써 제 3 도의 영상을 분석한다. 다음, 계산된 원(12c)이 용기 입구의 유효 내경으로 처리된다. 그 유효 내경이 소망하는 최소 직경보다 작은 경우에, 정보 처리 프로세서(30)가 검사용 컨베이어 라인에서 용기(14)를 제거하기 위한 제거 기구로 적절한 신호를 공급한다. 또한, 정보 처리 프로세서(30)는 디스플레이(32)에 결합되어 검사중인 용기의 2차원 영상, 또는 다른 적절한 검사 정보를 디스플레이한다.

전술한 바와 같이 수용가능한 용기 주둥이 내경에 대한 합격/불합격 신호를 제공함과 아울러, 미국 특허 제 4,762,544 호에 개시된 바의 용기 성형 과정 제어용 또는 과정 분석용으로 측정 데이타가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 용기의 다른 변수 및 기하학적 특성을 측정하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 소위 "기울어진(leaner)" 용기, 즉 주둥이(12)가 검사 장치의 광 축선에 대해 치켜 올라가 있는 용기는 용기 목의 상하부의 용기 주둥이의 대향하는 가장자리들에서 두개의 겹쳐진 원의 영상을 발생시킨다.

이 겹친 원들을 가로질러 측정한 유효 직경이 너무 작다면, 이 용기는 소망하는 최소 직경보다 주둥이 유효 직경이 작은 불량품이 될 것이다. 또한, 본 발명의 장치는 소위 "울퉁불퉁한(bird swing)" 변형이 발생된 용기에서 그 변동이 용기 주둥이를 가로질러 눈으로 보일 정도로 충분히 큰 경우에 이를 탐지하여 제거하도록 이용될 수 있다.

제 1 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 용기 주둥이의 내경을 측정하는 전자 광학적 비접촉식 시스템의 사시도,

제 2 도는 제 1 도의 용기 주둥이의 확대 사시도, 및

제 3 도는 용기 주둥이의 2차원 영상에서 유효 내경을 계산하는 방법을 나타낸 평면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 검사 장치 12, 12a: 주둥이

12c; 원 14: 용기

22: 카메라 24: 센서

25, 27: 렌즈 26: 조리개

28: 망원 렌즈 30: 정보 처리 프로세서

32: 디스플레이

Claims (10)

1. 개방된 주둥이(12)를 갖는 용기(14)내로 광을 향하게 하는 광원(16),

   용기 주둥이(12)의 영상을 형성하도록 배치되며 센서(24) 및 렌즈 시스템(25, 27)을 갖는 카메라(22)를 포함하는 상기 개방된 주둥이(12)를 갖는 용기(14)의 검사장치로서,

   상기 용기 주둥이(12)를 통해 조사된 광이 상기 카메라(22)를 향하도록 망원렌즈 수단(28)이 배열되고,

   상기 카메라(22)는 용기 주둥이(12)의 거의 축 방향으로 조사된 광을 상기 센서(21)에 보내고 상기 용기의 축과 평행하지 않는 광선은 거절하도록 상기 망원 렌즈 수단(28)의 내부 초점에서 배열된 조리개(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기(14)의 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(24)는 매트릭스 배열 센서(24)이고, 부가로 상기 센서 상에 수용된 여타의 영상(12a)을 분석하기 위해 상기 매트릭스 배열 센서(24)에 연결된 분석 수단(30)을 포함하는 용기(14)의 검사 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 분석 수단(30)은 상기 수용된 영상(12a)으로부터 용기 주둥이(12)의 내경을 결정하도록 채택되는 용기(14)의 검사 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 분석 수단(30)은 또한 상기 수용된 영상(12a)내에 끼워질 수 있는 최대 직경의 원(12c)을 결정하기 위해 채택되는 용기(14)의 검사 장치.
5. 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(16)은 상기 카메라(22)에 대해 축 방향 배열로 상기 용기(14) 아래에 배열되는 용기(14)의 검사장치.
6. (a) 개방된 주둥이(12)를 갖는 용기(14)내로 광을 향하게 하는 단계,

   (b) 상기 용기 주둥이(22)의 영상(12a)을 센서(24)상에서 형성하는 단계를 포함하는 상기 개방된 주둥이(12)를 갖는 용기(14) 조사 장치로서,

   상기 센서(24)에서는, 상기 주둥이(12)를 통해 거의 축 방향으로 상기 용기밖으로 조사된 광선만이 수용되고, 상기 용기 축에 대해 평행하지 않은 광선은 거절되는 것을 특징으로 하는 용기(14)의 검사 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 영상(12a)의 함수로서 상기 용기 주둥이(12)의 적어도 하나의 기하학적 특성을 결정하는 단계(c)를 부가로 포함하는 용기(14)의 검사 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 기하학적 특성이 용기 주둥이(12)의 내경인 용기(14)의 검사 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 영상(12a)내의 가장 큰 직경의 원(12c)이 결정되는 용기(14)의 검사 방법.
10. 제 6 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(16)은 광을 용기(14)를 통해 그 용기의 하부로부터 용기 주둥이(12)의 밖으로 향하게 하는 용기(14)의 검사 방법.