KR100972235B1 - 거울 광학계를 이용한 용기 측면 촬상 장치 - Google Patents

거울 광학계를 이용한 용기 측면 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용기의 회전없이 용기의 측면 180°이상을 촬상하는 장치로서, 용기의 측면 180°을 2n개(n은 자연수)로 분할하고, 각 분할된 원주 상의 중심점을 기준으로 좌우측 영역을 반사할 수 있는 위치에 1개씩 배치된 2n개의 제1 거울들; 용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 좌측에 배치된 제1거울들에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 배치된 1개의 좌측 제2 거울; 용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 우측에 배치된 제1거울들에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 배치된 1개의 우측 제2 거울; 상기 좌측 제2 거울 및 우측 제2 거울에서 반사된 이미지를 모두 투광할 수 있게 배치된 제3거울; 및 제3거울에 투광된 이미지를 촬상할 수 있는 카메라를 구비하는 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 용기 측면 촬상 장치를 사용하여 용기를 검사하면, 연속적으로 움직이는 컨베이어 상에서 제품의 회전없이 용기 측면 검사가 가능하다.

Description

거울 광학계를 이용한 용기 측면 촬상 장치{CAMERA DEVICE PHOTOGRAPHING LATERAL VIEW OF CONTAINER WITH OPTICAL MIRROR SYSTEM}
본 발명은 용기의 회전없이 용기의 측면 180°이상을 촬상하는 장치에 관한 것이다.
제품 생산 시 용기의 결함 및/또는 용기 내 함유물의 결함을 검사할 필요가 있다. 동체부(胴體部) 및 구부(口部)로 구성된 용기는 구부의 결함 검사가 특히 필요하다. 용기의 구부 즉 입구 부분은 캡이 안착되는 부분으로써 용기의 취급 또는 저장 도중 용기 내 내용물 또는 가스 등이 새거나 빠져 나가지 못하도록 캡에 의해 밀폐될 수 있도록 특정 형상을 가져야 하기 때문이다. 이와 같이, 용기 자체 또는 투명 용기의 경우 용기 내 함유물의 상태를 검사하기 위해 용기의 측면 촬상을 할 수 있다.
일반적으로 용기의 측면 촬상은 용기 자체가 회전하면서 용기 측면이 카메라를 통해 촬상되고 모니터링된다. 이 경우 용기의 회전을 위한 별도의 고가 기계장치가 필요하고, 기계장치의 크기로 인해 설치의 제한 요인이 된다.
또는 여러 대의 카메라로 용기의 측면을 촬영하는 경우가 있으나, 카메라가 고가인 관계로 이 경우도 경제적 측면에서 문제가 있다.
본 발명의 목적은 연속 직진으로 움직이는 컨베이어 상에서 용기를 회전시키지 아니하면서 용기의 측면 180°이상을 촬상하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 용기의 회전없이 용기의 측면 180°이상을 촬상하는 장치로서,
용기의 측면 180°을 2n개(n은 자연수)로 분할하고, 각 분할된 원주 상의 중심점을 기준으로 좌우측 영역을 반사할 수 있는 위치에 1개씩 배치된 2n개의 제1 거울들;
용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 좌측에 배치된 제1거울들에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 배치된 1개의 좌측 제2 거울;
용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 우측에 배치된 제1거울들에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 배치된 1개의 우측 제2 거울;
상기 좌측 제2 거울 및 우측 제2 거울에서 반사된 이미지를 모두 투광할 수 있게 배치된 제3거울; 및
제3거울에 투광된 이미지를 촬상할 수 있는 카메라를 구비하는 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치를 제공한다.
장치의 경제성을 고려할 때, 상기 n=2인 것이 바람직하다. 즉 본 발명의 용 기 측면 촬상 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 4개의 제1거울(1, 2, 3, 4), 2개의 제2거울(5, 6), 1개의 제3거울(7)을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 용기 측면 촬상 장치를 사용하여 용기를 검사하면 연속적으로 움직이는 컨베이어 상에서 제품의 회전없이 용기 측면 검사가 가능하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 용기 측면 촬상 장치로 검사할 수 있는 용기의 비제한적인 예로는 유리병, PET병, CAN, CAP 등이 있으며, 상기 용기는 중공몸체일 수 있으며, 공병과 같이 투명한 중공몸체일 수도 있다.
본 발명은 제1거울, 제2거울 및 제3거울과 같은 3종류의 거울을 사용하여 하나의 카메라로 용기의 회전없이 용기의 180° 측면을 촬상하는 것이 특징이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 용기 측면 촬상 장치는 용기 측면을 분할하고 각 분할된 용기 영역을 반사할 수 있는 복수개의 제1 거울들; 용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 크게 좌측 및 우측으로 구별된 상기 제1거울들에서 반사된 이미지를 투광하여 반사시킬 수 있는 좌측 제2 거울 및 우측 제2 거울; 상기 좌측 제2 거울 및 우측 제2거울에서 반사된 이미지를 모두 투광할 수 있는 제3거울; 및 제3거울에 투광된 이미지를 촬상할 수 있는 카메라를 구비한다.
본 발명에서 제1거울들(1, 2, 3, 4)은, 용기의 측면 180°를 2n개(n은 자연 수)로 분할하고, 각 분할된 원주 상의 중심점(a, b, c, d)을 기준으로 좌우측 영역을 반사할 수 있는 위치에 1개씩 배치된다. 이때, 상기 분할은 균등분할인 것이 바람직하다.
통상 제1거울에 의해 약 50°정도의 용기 영역이 반사된다. 따라서, 용기의 측면 180°를 촬상하는 용기 측면 촬상 장치는 제1거울이 최소 4개 이상인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1거울들은 용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 좌측에 배치된 제1거울들(1, 3)과 우측에 배치된 제1거울들(2, 4)로 나뉘고, 좌측에 배치된 제1거울들(1, 3)에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 1개의 좌측 제2 거울(5)을 배치한다. 마찬가지로, 우측에 배치된 제1거울들(2, 4)에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 1개의 우측 제2 거울(6)을 배치한다.
이때, 제1거울들 및 제2거울들은 용기와 같이 지면에 수직배치된 것이 바람직하다. 지면에 수직으로 배치되었을 때, 반사과정에서의 왜곡이 최소화되기 때문이다.
한편, 상기 좌측 제2 거울(5) 및 우측 제2 거울(6)에서 반사된 이미지를 모두 투광할 수 있는 위치에 하나의 제3거울(7)을 배치한다. 그러면, 용기의 측면 180°을 분할하여 각 분할된 영역을 투영하는 제1 거울들에 투영된 이미지들이 모두 제3거울에 투영된다. 상기 제3거울에 투영된 이미지들을 카메라를 통해 촬상할 수 있다.
상기 제3거울은 1개의 카메라로 촬상하고자 하는 180°용기 측면의 중간 지점, 즉 90°위치에 배치하는 것이 바람직하다. 좌우 대칭의 거울 배치, 용기와 카메라 간의 거리 등의 조건을 동일하게 하기 위해서이다.
이때, 제3거울은 지면에 대해 바람직하게는 비스듬하게, 더욱 바람직하게는 45°각도로 배치되는 것이 바람직하다. 제1거울의 이미지가 제3거울을 통해 카메라로 반사될 때, 지면에 수직한 방향으로 반사되도록 하기 위해서이다.
카메라는 제3거울의 상단에 설치하여 제3거울에 투광된 이미지를 촬상한다.
제1거울들에 투영된 용기 측면 분할 이미지들(분할면들)은 모두 하나의 제3거울 상에 투영되고, 이로 인해 하나의 카메라로 상기 제3거울에 투영된 이미지를 촬상할 수 있다. 이때, 카메라는 제1거울들의 용기 측면 분할 이미지들(분할면들)이 모두 동시에 투영된 제3거울 상의 이미지를 촬상할 수 있다. 다른 변형예로, on-off 가능한 거울(예, 전기변색 거울)로 제1거울들을 사용하여, 일정한 시간 간격으로 작동하는 제1거울들에 투영된 이미지들이 하나 또는 2 이상씩 제2거울 및 제3거울에 투영되어 시간 간격을 두고 하나의 카메라를 통해 촬상될 수 있다.
한편, 각 제1거울을 통해 반사되고 제2거울에 형성된 이미지는 용기의 각 분할면의 좌우가 서로 바뀌고, 또 용기의 분할면의 순서의 좌우가 서로 바뀔 수 있다(도 2 참조). 따라서, 동시에 또는 일정한 시간 간격으로 카메라에 촬상된 이미지는 분할면의 순서 및/또는 각 분할면 내 용기 이미지의 좌우를 원래 용기의 좌우 배치로 편집할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 일구체예에 따른 n=2인 장치, 즉 4개의 제1거울(1, 2, 3, 4), 2개의 제2거울(5, 6), 1개의 제3거울(7)을 구비한 용기 측면 촬상 장치(도 1)를 사용하고 상기 용기 측면 촬상 장치를 통해 수득된 분할면 카메라 사진(도 2)을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 1은 거울 및 카메라와 같은 광학계를 사용한 용기 측면 촬상 장치를 위에서 바라본 평면 개념도이다.
도 1에 도시된 용기 측면 촬상 장치를 통해 측면 촬상하고자 하는 용기는 동체부와 구부를 구비한 공병 시료이다.
제1거울에 해당하는 거울 #1, #3과 거울 #2, #4는 각각 약 50°각도의 공병 시료 영역을 반사하여 제2거울에 해당하는 거울 #5, #6에 투광하고, 거울 #5, #6은 이를 다시 제3거울에 해당하는 거울 #7에 투광하여 최종적으로 거울 #7에 공병시료의 180°이상의 영역을 반사한다.
거울 #1, #2, #3, #4, #5, #6은 바닥이 되는 기준면과 수직을 이루며 거울 #7은 약 45°를 이루어 설치된다.
도 2는 거울 #7의 상단에 카메라를 설치하여 PET 공병 시료를 촬상한 이미지이다. 도 2에 도시된 바와 같이 총 4개의 분할면이 촬상되며 각각의 분할면은 시료의 약 50° 영역을 포함하고 있다.
도 2의 분할면 #1은 도 1의 거울 #3이 거울 #5를 거쳐 거울 #7에 반사한 영역이다.
도 2의 분할면 #2는 도 1의 거울 #1이 거울 #5를 거쳐 거울 #7에 반사한 영역이다.
도 2의 분할면 #3은 도 1의 거울 #2이 거울 #6를 거쳐 거울 #7에 반사한 영역이다.
도 2의 분할면 #4은 도 1의 거울 #4가 거울 #6를 거쳐 거울 #7에 반사한 영역이다.
도 2의 분할면 #1, #2는 시료의 약 5°영역이 서로 중복되어 skip하는 영역없이 공병 시료의 좌측을 디스플레이(display)한다.
도 2의 분할면 #3, #4는 시료의 약 5°영역이 서로 중복되어 skip하는 영역없이 공병 시료의 우측을 디스플레이(display)한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 용기 측면 촬상 장치를 이용하여 용기를 검사하면, 제품의 회전없이 컨베이어(conveyor) 상에서 용기의 180°이상의 측면 검사가 가능하다.
용기의 재질이 투명한 경우 본 발명에 따른 용기 측면 촬상 장치 1세트를 사용하여 용기의 360°영역을 모두 검사할 수 있다. 용기의 재질이 투명하면 빛이 투과하여 용기의 후면까지 촬상되므로 180°영역만 포함하면, 전체 360°영역의 검사가 가능하다.
용기에 탁도가 있거나 용기가 불투명한 경우에는 본 발명에 따른 용기 측면 촬상 장치 2세트로 각각 180°영역씩 총 360°영역의 검사가 가능하다. 이때, 상기 용기 측면 촬상 장치 2세트는 대칭적으로 사용하는 것이 바람직하다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일구체예에 따른 용기 측면 촬상 장치를 위에서 바라본 평면 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 용기 측면 촬상 장치를 사용하여 용기의 측면을 촬상한 분할면의 이미지 사진이다.

Claims (11)

  1. 용기의 회전없이 용기의 측면 180°이상을 촬상하는 장치로서,
    용기의 측면 180°을 2n개(n은 자연수)로 분할하고, 각 분할된 원주 상의 중심점을 기준으로 좌우측 영역을 반사할 수 있는 위치에 1개씩 배치된 2n개의 제1 거울들;
    용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 좌측에 배치된 제1거울들에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 배치된 1개의 좌측 제2 거울;
    용기의 측면 180° 원주 상의 중심점을 기준으로 우측에 배치된 제1거울들에서 반사된 이미지를 모두 투광하여 반사시킬 수 있는 위치에 배치된 1개의 우측 제2 거울;
    상기 좌측 제2 거울 및 우측 제2 거울에서 반사된 이미지를 모두 투광할 수 있게 배치된 제3거울; 및
    제3거울에 투광된 이미지를 촬상할 수 있는 카메라를 구비하는 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분할은 균등분할인 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서, 카메라는 제1거울들의 용기 측면 분할 이미지들이 모두 동 시에 투영된 제3거울 상의 이미지를 촬상하는 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서, 일정한 시간 간격으로 작동하는 제1거울들을 사용하고, 상기 제1거울들에 투영된 이미지들이 하나 또는 2 이상씩 시간 간격을 두고 제2거울 및 제3거울에 투영되어 하나의 카메라를 통해 촬상하는 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 거울 및 제2 거울은 지면에 수직배치된 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서, 제3거울은 지면에 대해 비스듬하게 배치된 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서, 제3 거울은 지면에 대해 45°각도로 배치된 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서, n=2인 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 용기는 투명한 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서, 컨베이어상에서 직진하는 용기의 측면을 촬상하는 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 측면 촬상 장치를 대칭적으로 2개 사용하여 용기의 측면 360°을 촬상할 수 있는 것이 특징인 용기 측면 촬상 장치.
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