KR100363150B1 - 용기끝치수파라미터의광학적검사 - Google Patents
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Abstract
용기 (14)의 마무리(12)상에 광에너지를 향하게 하기 위한 광원(16) 및 상기 광원에 의해 조사된 용기 마무리의 상을 수용하도록 배치된 메트릭스 어레이 센서(24)를 포함하는 용기 마무리(12)의 외부 치수 파라미터를 검사하기 위한 장치(10). 먼중심 렌즈(32)는 먼중심 렌즈 축에 평행이도록 이동하는 광 에너지에 의해 형성된 용기 마무리 형상의 상(42)을 메트릭스 어레이 센서(24)상에 집중시키도록 위치되며, 마무리 형상을 센서에서 밝은 배경에 대해 어두운 상으로서 나타난다. 메트릭스 어레이 센서는 용기 회전시에 스캐닝되이 용기 마무리의 하나 이상의 치수 파라미터를 결정한다.
Description
본 발명은 용기의 치수 파라미터의 비-접촉 측정 및 보다 특별히 용기 끝(finish) 윤곽의 외부 치수의 광학적 측정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
용기 제조 분야에서, 용어 "용기의 끝"는 일반적으로 용기의 입을 한정하는 용기의 일부를 언급한다. 병에서, 예컨대 끝은 용기 캡을 수용하기 위한 나선형 홈 및/또는 쇼울더를 가진 용기 목의 일부 및 캡이 장착하는 용기 입을 둘러싸는 목의 상부 표면을 포함한다. 용기의 끝이, 취급 및 저장중에 탄산화의 누출 및 탈출에 대항해서 용기를 밀봉하기 위해 캡이 그에 고정될 수 있도록 원하는 외부 기하학적 특징을 소유하고 적당하게 제조되는 것이 중요하다.
이의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제 4,701,602 호는 용기가 그와 중심축둘레를 회전할 때 용기 끝을 통해 확산된 광 에너지를 옆으로 향하게 하기 위한 설비를 포함하는 투명한 용기, 특히 유리 용기의 끝을 검사하기 위한 방법 및 장치를 공개한다. 카메라는 열려진 용기 입을 통한 내부 및 외부 벽 표면을 관찰하기 위해 용기 축 및 그와 공면에 대해 각진 선형 어레이내에 배치된 다수의 광 민감성 부품 또는 픽셀을 포함한다.
카메라 선형 어레이의 개개 부품은 용기가 점차 회전할시에 정보 프로세서에 의해 샘플링되고, 각 부품에서 광 세기의 상응하는 자료 지시자는 부품 수 및 스캔 증분의 합친 기능으로서 어레이 메모리에 저장된다. 상기 자료는 허용가능한 용기 끝의 표준 자료 지시자에 대한 용기 회전의 완결에 따라 비교되고, 상기 비교가 조작자-조절가능한 최저 한계를 능가한다면 거절 신호가 생성된다.
이의 양수인에게 또한 양도된 미합중국 특허 제 4,958,223호는 용기가 유지되고 그의 중심축 둘레를 회전할 때 용기의 끝을 검사하기 위한 방법 및 장치를 공개한다. 광원은 용기 끝상에 확산된 광 에너지를 향하도록 위치되고, 카메라는 광원으로 부터 용기의 축을 가로질러 위치된다. 카메라는 광원에 의해 조사될 때 용기 끝의 상을 수용하기 위한 카메라 초점 부품에 대해 위치된 매트릭스 어레이 센서를 포함한다. 정보 프로세싱 전자기술은 용기 끝의 구조적 상업적 변화 또는 기하학적 파라미터를 탐지하기 위해 매트릭스 부품상 광 세기 입사의 기능을 다르게하여 용기 끝의 광학적 특징을 지시하기 위한 카메라 어레이와 결합된다.
앞선 용기의 끝을 검사하는 기술과 비교할 때 주목된 특허에서 공개된 시스템이 유의한 전보를 나타내더라도, 부가의 개선점이 바람직하게 남아있다. 예컨대, 용기 끝 영역에서 내부 구조적 변화에 대조될 때, 용기 끝의 외부 치수 파라미터를 측정하기에 특별히 바람직한 용도에서, 용기 윤곽과 뚜렷한 상- 즉 용기 형상 모서리에서의 전이가 밝음과 어두움사이의 뚜렷한 대조를 이루고 뚜렷한 전이에 의해 특징지워지는 상을 전개하는 것이 매우 바람직하다. 본 발명의 일반적 목적은 용기 형상 영상 모서리에서 상기 뚜렷한 전이에 의해 특징지워져서 용기 끝 형상 치수 파라미터 측정에 개선되고 향상된 측정 정확도를 얻기위해 적용되는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 용기 끝의 외부 치수 파라미터를 검사하기 위한 장치는 용기의 끝 상으로 광 에너지를 향하게 하기 위한 광원 및 상기 광원에 의해 조사된 용기 끝의 상을 수용하기 위해 배치된 매트릭스 어레이 센서를 포함한다. 망원 렌즈 및 카메라 렌즈 콤비네이션은, 망원 렌즈 축에 평행으로 움직이는 광 에너지에 의해 형성된 용기 끝 형상의 상을 매트릭스 어레이 센서상에 집중되도록 위치되어 끝 형상이 센서에서 밝은 배경에 대해 어두운 상으로서 나타나도록 한다. 매트릭스 어레이 센서는, 바람직하게 용기가 점차 회전할 시에 스캐닝되어 하나 이상의 치수 파라미터가 결정되는 끝에 대해 다른 방위각 위치로부터 각각 끝 형상의 2차원 전자상을 다수로 전개한다. 렌즈 및 카메라의 광학축에 평행하지 않는 광선을 거절하기 위해 효과적인 망원 렌즈 배열의 사용은 어두운 상과 밝은 배경사이의 큰 대조에 의해 특징지워지는 용기 끝의 상 및 형상 모서리에 뚜렷한 비-모호한 전이를 제공한다.
본 발병은 그의 부가의 목적, 특징 및 이점과 함께, 하기 서술, 첨부된 청구범위 및 동반하는 도면으로부터 매우 잘 이해될 것이다.
제 1 도는 본 발명의 현재 바람직한 실시양태에 따라 용기(14)의 끝(12)의 치수 파라미터를 측정하기 위한 장치(10)를 설명한다. 광원(16)은 용기 축에 대해 일반적으로 직각 방향으로부터 용기 끝상으로 광 에너지를 향하게 하도록 배치된다. 광원(16)은 하나 이상의 램프 및 제한된 너비의 확산기를 포함하거나, 보다 바람직하게 용기 끝(12) 상으로 실질적으로 평행의 광선을 투과하기 위해 렌즈(20)의 초점에서 배치된 단일 램프(18)를 포함할 수 있다. 광원(16)은 일정한 조명 또는 스트로브를 가질 수 있다. 카메라(22)는 광원(16)으로부터 용기(14)를 가로질러 위치된다. 카메라(22)는 매트릭스 어레이 CCD 센서(24), 입구 퓨필(pupil)(26) 및 입구 퓨필(26)과 함께 렌즈(28), (30)를 포함한다.
망원 렌즈(32)는 카메라 (22)와 용기 끝(12) 사이에 위치된다. 망원렌즈(32)는 무한대에서 용기(14)의 방향으로 제 1 초점 및 입구 퓨필(26)에서 제 2 초점을 가진다. 즉, 카메라(22)는 입구 퓨필(26)이 렌즈의 초점거리에 의해 렌즈(32)로부터 이격되도록 렌즈(32)에 대해 위치된다. 이리하여, 렌즈(28), (30)과 함께 퓨필(26)은 렌즈(32) 및 카메라(22)의 광학축 평행인 용기 끝(12)을 지나 이동하는 광원(16)으로 부터의 광선만이 본질적으로 센서(24)상에 집중되기 위한 렌즈(32)와 함께 조리개로서 기능한다. 즉, 용기(14)상에 닿는 광선은 반사되고, 흡수되고/되거나 굴절되어, 광선이 렌즈/카메라 축과 평행인 방향으로 용기로부터 방출되지 않는다. 카메라(22)는 센서(24)가 망원 렌즈(32)를 통해 보여질 때 용기 끝의 상에서 존재하도록 위치된다. 이리하여, 센서(24)는 밝은 배경에 대해 어두운 상으로서 형성된 용기 끝 형상의 뚜렷한 상을 수용한다. 성상 바퀴(보이짐 않음) 및 슬라이드 판(27)을 전형적으로 포함하는 컨베이어(34)는 연속적 용기(14)를 장치(10)에서의 위치로 옮기기 위해 주형된 용기의 원에 위치되고 연결된다. 컨베이어(34)는 미합중국 특허 제 4,230,219 호 및 제 4,378,493 호에서 보여진 것들과 같은 임의 적합한 유형을 가질 수 있다. 연속적 용기는 고정된 위치에서 유지되고 용기의 중심축 둘레를 구동 로울러같은 장치(36)에 의해 회전된다. 부호기(38)은 용기가 점차 회전할 시에 신호 지시자를 제공하기 위해 용기 회전 매카니즘과 결합된다. 정보 프로세서(40)는 용기가 점차 회전할 시에 센서를 스캐닝하고 끝에 대해 다른 직각의 위치로부터 용기 끝의 2차원 전자 상을 다수로 전개하기 위해 매트릭스 어레이 센서(24) 및 부호기(38)와 결합된다. 부호기(38)의 사용에 대한 대안으로서, 정실 프로세서(40)는 용기(14)가 실질적으로 일정한 속도에서 회전되면서 시간의 실질적으로 같은 증분에서 스캔 센서(24)에 조절될 수 있다.
이리하여 제 2 도에 42에서 도식적으로 설명되는 바와 같이, 정보프로세서(40)에서 용기 끝의 2차원 전자 상이 다수로 전개된다. 상기 상은 44(제 1 도)에서 표시되고/되거나 하나 이상의 용기 끝 치수 파라미터가 만족스럽지 않는 결과에서 용기 거절 신호를 생성하기 위해 적합한 기술을 사용하여 분석될 수 있다. 매트릭스 어레이 센서(24)를 스캐닝하고 용기 끝 형상의 2차원 전자 상(42)을 전개하는 전형적인 기술은 상기 주목된 미합중국 특허 제 4,958,223 호에서 공개된다.
제 2 도는 본 발명에 따라 측정되고 분석될 수 있는 용기 끝 상(42)의 전형적인 치수 파라미터를 설명한다. 치수 파라미터는 Glass Packaging Institute Standard code Letters A(비드 직경), D(크림핑 렛지 높이), E(나선형 베이스 벽 직경), F(상부 및 측면 밀봉부 직경), H(상부-비드 밀폐부 간극) 및 T (속이빈 유리 용기의 나선 직경)에 의해 표시된다. 다른 표준 또는 비-표준 파라미터가 또한 측정될 수 있다. 용기 끝이 용기에 닿는 원(16)으로 부터의 광을 굴절시키고, 반사시키고/거나 흡수하여, 용기로부터 방출되는 임의 광선이 렌즈(32) 및 카메라(22)의 광학적 축에 평행이지 않아서 센서(24)상에 향해지지 않기 때문에, 용기 끝의 어두운 형상과 밝은 배경사이의 상(42)에서 모서리 대조는 매우 분명하고 뚜렷하다. 이리하여, 용기 끝 치수 파라미터는 이전에 제안된 선행 분야 기술과 비교될 때 상당히 증가된 정확도 및 정밀도를 가지고서 측정가능하다.
세 1 도는 본 발명의 현재 바람직한 실시양태에 따라 용기 끝의 외부 치수 파라미터를 측정하기 위한 전기-광학적 비-접촉 시스템의 도식적 다이아그램이다.
제 2 도는 본 발명에 따라 측정될 수 있는 전형적인 치수의 파라미터를 설명하는 용기 끝 윤곽의 도식적 다이아그램이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 장치 12 : 끝
14 : 용기 16 : 광원
18 : 램프 20 : 렌즈
22 : 카메라 24 : 센서
26 : 입구 퓨필 28, 30 : 렌즈
38 : 부호기 40 : 정보 프로세서
Claims (7)
- 용기(14)를 검사대에 순서대로 배치하기 위한 콘베이어 수단(27, 34),상기 검사대에서의 용기(14)의 끝(12)의 외부상으로 시준된 광 에너지를 향하게 하여, 상기 광 에너지의 제 1 부분은 용기의 끝의 외부를 통과하나, 제 2 부분은 용기의 끝의 외부상에 입사되어 용기의 끝(12)에 의해 반사되거나 굴절되어, 상기 제 2 부분에서의 광선은 상기 제 1 부분에서의 시준된 광선과 더이상 평행을 이루지 않게 하는 수단(18, 20),상기 센서 (24)의 광학축에 평행하는 방향으로 상기 검사대에서의 용기 끝 외부를 통과하는 상기 시준된 광 에너지의 상기 제 1 부분을 홍체(26)를 통해 매트릭스 어레이 센서(24)상에 초점을 맞추고, 이로써 상기 센서(24)상에 초점이 맞추어진 광 에너지로부터 용기 끝(12)에 의해 반사되거나 굴절된 상기 시준된 광 에너지의 상기 제 2 부분을 배제하여, 용기 끝(12)의 외부 윤곽이 상기 센서(24)에서 밝은 배경에 대해 어두운 영상(42)으로서 나타나게 하는 수단(32, 28, 30),용기 끝(12)의 외부 윤곽의 이차원 영상(42)을 얻기 위해 상기 매트릭스 어레이 센서(24)를 스캐닝하기 위한 수단(40), 및상기 용기 끝(12)의 외부 윤곽의 이차원 영상(42)으로부터 하나이상의 외부 치수 파라미터 (A, D, E, F, H, T)를 측정하기 위한 수단(24, 38, 40)을 포함하는 속이빈 유리 용기의 외부 끝의 치수 파라미터를 검사하기 위한 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 매트릭스 어레이 센서(24)가 입구 퓨필(26)을 가지는 카메라에 배치되고, 상기 망원 렌즈(32)가 무한대에서 제 1 초점을 가지고 상기 입구 퓨필에서 제 2 초점을 가지는 장치.
- 제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 검사대에서의 용기(14)를 그 용기의 축 주위에서 회전시키기 위한 수단(27,34)를 추가로 포함하고, 상기 스캐닝 수단(40)는 용기 끝에 대해 다른 방위각의 위치로부터 용기의 점진적인 회전시에 용기 끝의 외부 윤곽의 이차원 영상(42)을 다수 전개하도록 용기의 점진적인 회전시에 상기 매트릭스 어레이 센서를 스캐닝하기 위한 수단을 포함하는 장치.
- 제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 치수 파라미터가 비드 직경(A), 크림핑 렛지 높이(D), 나선형 베이스 벽 직경(E), 상부 및 밀봉부 직경(F), 상부 대 비드 페쇄부 간극 (H) 및 속이빈 유리 용기의 나선 직경(T)를 포함하는 장치.
- (a) 투명한 용기(14)의 끝(12)의 외부상으로 시준된 광에너지를 향하게 하여, 상기 광 에너지의 제 1 부분은 용기의 끝의 외부를 통과하나, 제 2 부분은 용기의 끝의 외부상에 입사되어 용기의 끝(12)에 의해 반사되거나 굴절되어, 상기 제 2 부분에서의 광선은 상기 제 1 부분에서의 시준된 광선과 더이상 평행을 이루지 않게 하는 단계,(B) 상기 센서 (24)의 광학축에 평행하는 방향으로 통과하는 상기 시준된 광에너지의 상기 제 1 부분을 홍체(26, 28, 30)를 통해 매트릭스 어레이 센서(24)상에 초점을 맞추고, 이로써 상기 센서(24)상에 초점이 맞추어진 광 에너지로부터 용기 끝(12)에 의해 반사되거나 굴절된 상기 시준된 광 에너지의 상기 제 2 부분을 배제하여, 용기 끝(12)의 외부 윤곽이 상기 센서(24)에서 밝은 배경에 대해 어두운 영상(42)으로서 나타나게 하는 단계,(c) 용기 끝(12)의 외부 윤곽의 이차원 영상(42)을 얻기 위해 상기 매트릭스 어레이 센서를 스캐닝하는 단계, 및(d) 상기 용기 끝(12)의 외부 윤곽의 이차원 영상(42)으로부터 하나이상의 외부 치수 파라미터 (A, D, E, F, H, T)를 측정하는 단계를 포함하는 투명한 용기의 끝의 외부 치수 파라미터를 검사하는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 용기(14)를 그 용기의 축 주위에서 회전시키는 단계(e)를 추가로 포함하고, 상기 단계는 용기 끝에 대해 다른 방위각의 위치로부터 용기의 점진적인 회전시에 용기 끝의 외부 윤곽의 이차원 영상(42)을 다수 전개하도록 용기의 점진적인 회전시에 상기 매트릭스 어레이 센서(24)를 스캐닝하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 5 또는 6 항에 있어서, 상기 치수 파라미터가 비드 직경(A), 크림핑 렛지 높이(D), 나선형 베이스 벽 직경(E), 상부 및 밀봉부 직경(F), 상부 대 비드 폐쇄부 간극 (H) 및 속이빈 유리 용기의 나선 직경(T)를 포함하는 방법.
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