KR101509260B1 - 용기 검사 중에 용기의 회전을 보장하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본원은 용기를 검사하기 위한 장치는 광학 검사장치(10 또는 40 또는 50)이며, 축선을 중심으로 용기가 회전할 때 광 에너지가 용기를 향하는 1개 이상의 광원(14 또는 52)과 용기와 상호작용한 후의 광원으로부터의 광 에너지를 수신하는 1개 이상의 광 센서(24 또는 58)를 구비한다. 정보 처리장치(26 또는 48 또는 60)는 광 센서에서, 연결된 센서의 출력 변동에 따른 용기의 회전을 검출한다. 용기의 회전은 광 에너지가 용기와 상호작용함으로써 센서의 출력에 약간의 변동을 발생한다. 센서의 출력에 아무런 변동이 검출되지 않는 것은 용기가 회전하지 않는 것을 나타내는 것으로 해석되고, 이것은 용기의 성형불량, 용기를 회전시키는 기구의 기능부전, 또는 임의적인 다른 이유에 기인한다.

유리용기, 광학 검사장치, 광원, 상업적 편차, 광 센서, 정보 처리장치.

Description

용기 검사 중에 용기의 회전을 보장하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENSURING ROTATION OF A CONTAINER DURING INSPECTION}

본 발명은 유리용기 등의 용기의 검사에 관한 것으로, 특정적으로는 용기를 검사하는 작업 중에 용기가 회전하고 있는 것을 보장하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

유리병 및 단지(jars) 등의 용기 제조에 있어서는 용기의 측벽, 끝 부분(heel), 바닥, 견부, 목부 및/또는 입구부(finishes)에서 여러 유형의 이상(anomalies)이 발생할 수 있다. 이 이상은 당 기술분야에서 "상업적 편차(commercial variations)"로 지칭되며, 용기의 상업적 수용성에 영향을 미칠 수 있는 것이다. 상업적 편차는 용기의 벽에 돌(stones) 또는 금(cracks)과 같은 변화를 포함할 수 있으며, 또는 용기의 부가 가공성에 영향을 미칠 수 있는 용기의 치수적 편차(dimensional variations)를 포함할 수 있다.
용기의 상업적 편차를 검사하기 위한 다양한 전기적, 전자-광학적 및 전자-기계적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이런 많은 검사 기술은, 용기가 정지위치를 유지한 상태로 검사 작업을 받는 동안에 축선(axis)을 중심으로 회전하는 것을 필요로 한다. 이런 검사기술을 사용할 때, 검사 공정 중에 용기가 실제로 회전하고 있는 것이 중요하다. 회전할 수 없을 정도의 성형불량한 용기는, 자동화된 검사장비에서는 용기가 회전하고 있는 것으로 착각해서 상업적 편차가 전혀 검출되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 용기를 회전시키는 기구의 기능부전(malfunction)으로, 검사 작업 중에 용기가 회전하지 않는 경우에도, 자동화된 검사 장비에서는 용기가 회전하고 있는 것으로 착각하여, 상업적 편차가 전혀 검출되지 않을 수 있다. 또한, 용기가 결합된 백-업 롤러(back-up roller)에 반사경(reflector)을 설치하고, 상기 반사경을 모니터링 하기 위한 광학계(optics)를 설치하는 것도 제안되었다. 용기 자체가 회전하고 있으면, 용기는 백-업 롤러를 회전시킬 것이다. 백-업 롤러와 반사경의 회전이 광학계에 의해 감지되어, 검사 중에 용기가 회전하고 있는 것이 확인된다. 이 기술은 검사 스테이션에 부품(반사경 및 광학계)을 추가하는 것을 필요로 하며, 다른 상태로 혼란한 검사 장치에서는 실시하기가 곤란할 수 있다.
US 4,066,363호는 광 에너지가 용기의 측벽을 통해 복수의 검출기로 향하는 용기 검사 시스템을 기재하였다. 검출기의 출력은 용기 측벽에 상업적 편차를 확인하기 위한 비교기와, 용기가 검사를 받는 중에 회전하고 있음을 확인하도록 검출기의 출력의 진폭을 모니터링 하는 검출기 상태 회로(detector status circuit)로 보내진다. 상기 검출기 상태 회로는 실시간으로 검출기 출력을 모니터링 하고 그리고 검출기 출력의 진폭에 응답한다. 검출기 출력에서 진폭 변화가 없음은 용기에서의 회전이 없음을 나타내는 것이며, 해당 램프가 조명된다.

본 발명은 서로 분리하여 또는 조합하여 실시될 수 있는 여러 복합적인 면을 갖고 실행되는 것이다.
본 발명의 일 면에 따르는 용기를 검사하기 위한 장치는, 축선을 중심으로 용기가 회전할 때 용기 쪽으로 광 에너지가 향하는 1개 이상의 광원과, 용기와 상호작용한 후 광원으로부터 광 에너지를 수신하기 위한 1개 이상의 광 센서를 가진 광학적 검사장치를 포함한다. 정보 처리장치는 광 센서에 연결되어 광 센서로부터의 출력의 변동(fluctuations)에 따른 용기의 회전을 검출한다. 즉, 광 에너지와 용기와의 상호작용에 의해 용기의 회전이 광 센서의 출력에서 어떠한 변동을 일으킬 것을 예상할 수 있다. 광 센서의 출력(sensor output)에 변동이 전혀 검출되지 않는 것은, 용기의 성형불량, 용기를 회전시키는 기구의 기능부전, 또는 어떤 다른 이유로 인하여, 용기가 회전하지 않는 것을 나타내는 것으로 해석된다. 용기가 회전하지 않음이 검출되면, 용기가 검사되었음을 확인할 수 없기 때문에, 용기를 배제(rejection)하게 된다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 축선을 중심으로 용기가 회전하는 동안 상업적 편차에 대해 용기를 검사하기 위한 장치에서는, 검사 중에 용기가 회전하는 것을 보장하기 위한 장치가, 용기 쪽으로 광 에너지가 향하는 1개 이상의 광원과, 용기와 상호작용한 후 광원으로부터의 광 에너지를 수신하기 위한 1개 이상의 광 센서를 포함한다. 정보 처리장치(information processor)는 광 센서에서 수신된 광 에너지의 변동에 따른 용기의 회전을 검출한다. 바람직하게, 정보 처리장치는 예를 들어, 용기의 회전 증가 때, 또는 용기가 일정한 속도로 회전하고 있을 때 동일한 시간(equal time)의 증가 때와 같이 용기의 겉보기 회전(apparent rotation) 때에, 그에 따라 생성되는 광 센서로부터의 이미지 데이터를 수집하여 저장한다. 다음, 정보 처리장치는 용기의 겉보기 회전에 따른 변동에 대한 저장된 이미지 데이터를 분석한다. 이것은 바람직하게 슬라이딩 데이터 윈도우(sliding data window)를 사용하여, 저장된 이미지 데이터의 변동을 확인함으로써 달성된다. 이미지 데이터 윈도우의 길이, 이미지 데이터를 분석하기 위한 슬라이딩 데이터 윈도우의 길이, 및 용기의 회전을 나타내는데 필요한 변동의 크기는 바람직하게 조정가능하다. 즉, 예를 들어 용기의 회전을 나타내는데 필요한 이미지 데이터의 크기는 정보 처리장치에서 조정가능하다. 다른 이미지 데이터 분석 기술을 사용하여 이미지 데이터의 변동을 검출하여, 검사 중에 용기가 회전하고 있는지를 확인할 수 있다.

도1은 본원의 제1실시예에 따른 용기 검사장치를 다이어그램으로 개략적으로 나타낸 도면이다.

도2는 본원의 제2실시예에 따른 용기를 검사하기 위한 장치를 다이어그램으로 개략적으로 나타낸 도면이다.

도3은 본원의 제3실시예에 따른 용기를 검사하기 위한 장치를 다이어그램으로 개략적으로 나타낸 도면이다.

도4는 도1의 실시예에서의 용기 검사 이미지 분석을 그래픽으로 나타낸 도면이다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 용기(12)를 검사하는 장치(10)를 설명하는 도면이다. 장치는 광원(14)을 구비하며, 광원은 용기(12)의 측벽의 외면으로 광 빔(16)이 향하며, 광 에너지의 일부 광 빔(18)은 용기 측벽의 외면으로부터 반사되고 또한 광 에너지의 일부 광 빔(20)은 용기 측벽 내로 굴절되어, 내측 벽면에서 반사되어, 외측 벽면에서 다시 나온다. 렌즈(22)는 광 센서(24)와 용기의 측벽과의 사이에 배치되어, 내측 및 외측 벽면에서 반사된 광 에너지가 센서로 향하게 한다. 정보 처리장치(26)는 광 센서(24)에서 나온 신호에 응답한다. 정보 처리장치(26)는 바람직하게 적당한 디스플레이(28)에 연결되어 검사 데이터를 표시함과 동시에, 정보 처리장치(26)에서 검출된 상업적 편차가 원하지 않는 크기로 된 용기(12)를 배제하기 위해 배제 기구(reject mechanism)에 연결되어 있다. 지금까지 게시된 범위에서, 장치(10)는 본원에서 참조로 포함된 미국특허 5,291,271호에 기재된 장치와 유사하다.
용기 회전기구(30)는 용기가 광원(14)에 의해 조명을 받았을 때, 회전 축선을 중심으로 용기(12)를 회전시킨다. 용기 회전기구(30)는 회전 축선을 중심으로 용기가 회전하는 동안 백-업 롤러 또는 그와 같은 종류의 것에 대해 용기(12)를 유지시키기 위한 적절한 구동 모터에 결합된 구동 롤러와 같은 적당한 장치를 포함할 수 있다. 이런 회전 축선은 용기의 축선과 일치하는 것이 바람직하다. 단순한 예시로서, 순차적으로, 용기(12)를 검사하기 위한 위치에 반입하고, 검사작업 중에 용기를 회전시켜, 검사에 이어 용기를 제거하고(removing), 그리고 검사에 합격하지 못한 용기를 배제하는(rejecting) 시스템이 미국 특허 4,378,493호와 6,581,751호에 예시되어 있다. 정보 처리장치(26)는 용기의 (겉보기) 회전이 증가할 때 광 센서(24)로부터의 이미지 데이터를 스캔하여 저장한다. 상기 용기의 (겉보기) 회전의 증가는 구동 롤러 또는 모터에 결합된 적당한 인코더(encoder)에 의해 검출된 용기 회전의 동등한 각도 증가(equal angular increments) 또는 용기가 일정한 각속도로 회전하는 동안의 동일한 시간 양의 증가(equal time increments)라고 할 수 있다. 이러한 기술의 조합은 용기의 검사 속도를 높이기 위해 용기의 (겉보기) 회전의 가속 및 감속을 하는 중에 사용할 수 있다.
도4는 이미지 폭(32)에 걸쳐 반사된 광 빔(18, 20)(도1)에 대한, 정보 처리장치(26)에서 스캔 및 저장된 광 센서(24)의 이미지 데이터(18a, 20a)를 나타낸다. 이미지 폭(32)은 예를 들어 용기의 완전한 겉보기 회전(a complete apparent revolution of the container)과 같은, 용기의 겉보기 회전을 단위(units of apparent container rotation)로 한다. 이미지 데이터(18a)는 광 센서(24)에 대한 용기 측벽의 외면의 위치를 나타내며, 이미지 데이터(20a)는 내부 측벽 면의 겉보기 위치를 나타낸다. (상술한 미국 특허 5,291,271호에 이미지 데이터(20a)와 용기의 내부 측벽 면의 실제 위치와의 관계가 기재되어 있음) 데이터 라인(18a, 20a) 사이의 격차(34)는 용기의 측벽 두께를 나타낸다. 데이터(18a, 34)는 외면 윤곽과 측벽 두께를 판단하기 위해 분석된다.
이 예시적인 실시예에서, 검사 중에 용기가 실제로 회전하고 있는지 확인하기 위해, 데이터(18a, 34)는 용기 회전으로 초래된 변동에 대해 분석된다. 도시한 실시예에서, 데이터 분석은 바람직하게 슬라이딩 데이터 윈도우 기술을 사용하여 수행되며, 3개의 윈도우 위치(36a, 36b, 36n)(용기의 겉보기 회전을 단위로 함)는 도4에 나타내었다. 각각의 슬라이딩 윈도우 위치에서, 외면 위치 데이터(18a)와 두께 데이터(34)는 슬라이딩 윈도우 내에서 이미지 데이터의 변동을 확인하기 위해 분석된다. 검사 작업 중에 용기가 회전하고 있으면, 용기의 기하학적 형상에 있어서 작은 불완전함(minor imperfections)으로 인해 이미지 데이터에서의 약간의 변동이 발생할 것임을 예상할 수 있다. 정보 처리장치(26)는 이러한 변동을 확인하여 검사 작업 중에 용기가 실제로 회전하고 있음을 확인한다. 이미지 데이터(18a, 20a, 34)가 이미지 데이터에서 전혀 변동이 없다면, 정보 처리장치(26)는 검사 중에 용기가 회전하지 않는다고 판단하고, 용기를 배제하기 위한 신호를 용기취급시스템에 보낸다. 용기 회전의 지속적인 실패는 용기의 반송 및/또는 회전기구의 기능부전을 나타낼 수 있으므로, 수리를 요청한다.
도4에 도시한 바와 같이, 이미지 데이터(18a, 34)(그리고 이미지 데이터(20a))의 변동이 설명되었지만, 상기 변동은 허용되지 않는 상업적 편차를 나타낼 정도로 충분한 크기가 아닌 것임에 유의한다. 허용되지 않는 상업적 편차를 나타내는 이미지 데이터의 변동은 전형적으로 용기의 회전을 나타내는 이미지 데이터의 변동보다 큰 크기(조정 가능함)를 가진다.
도2에 나타낸 용기 검사장치(40)는 용기(12)의 밀봉 면(43) 위에 배치된 광원/센서 조립체(42)를 구비하며, 상기 조립체(42)는 광 에너지 중의 적어도 1개의 빔(44)이 용기의 밀봉 면으로 향하며, 그 밀봉 면으로부터 적어도 1개의 반사된 빔(46)을 수신한다. 바람직하게, 조립체(42)의 복수의 광원 및 센서는 광 에너지가 밀봉 면 주위로 각도를 이루고 떨어진 위치(angularly spaced positions)로 향하며, 그로부터 반사된 광 에너지를 수신한다. 정보 처리장치(48)는 상술한 바와 같이 용기의 (겉보기) 회전의 일정한 시간(fixed time)의 증가 또는 공간의 증가 때마다 조립체(42)를 스캔하여, 조립체(42)에 대한 밀봉 면의 위치 또는 정도를 나타내는 신호를 수신한다. 지금까지 기재한 범위에서는 상술한 바와 같이, 장치(40)가 미국 특허 6,903,814호에 기재된 장치와 유사하며, 상기 특허는 본원에 참조로 기재되었다. 또한, 정보 처리장치(48)는 광 에너지의 용기(12)와의 상호작용 후, 조립체(42)에서 이미지 데이터의 변동을 분석하여, 검사 작업 중에 용기가 회전하고 있는지 확인한다. 이것은 바람직하게, 상술한 유형의 슬라이딩 윈도우 기술을 사용하여 용기의 회전을 나타내는 변동에 대한 반사 빔(46)을 분석하여 이루어진다.
도3은 본 발명에 따르는 제3실시예의 장치(50)를 나타낸 도면이다. 광원(52)은 검사를 받는 용기(12)의 측벽으로, 예를 들어 렌즈(54)를 통해 광 에너지를 향하게 한다. 측벽을 통한 전달 또는 측벽으로부터의 반사 등의 광 에너지와 용기의 측벽과의 상호작용 후에, 광 에너지는, 예를 들어 렌즈(56)에 의해 광 센서(58)로 향해진다. 정보 처리장치(60)는 광 센서(58)에서 용기(12)와 상호작용을 한 후에, 광원(52)으로부터 나온 광 에너지에 반응하여, 용기(12)의 상업적 편차를 검출함과 동시에, 검사 작업 중에 용기가 회전하고 있는지도 확인한다. 도3은 여러 다른 유형의 용기 검사 기술을 예시할 목적으로 나타낸 것이며, 다음의 기재는 참조로서 예시한 것이다. 즉, 미국 특허 4,442,934호, 4,579,227호, 4,584,469호, 4,608,709호, 4,644,151호, 4,701,612호, 4,945,228호, 4,958,223호, 5,200,801호, 5,214,713호, 5,233,186호, 5,243,400호, 5,442,446호, 5,466,927호, 5,610,391호, 5,637,864호, 5,896,195호, 5,969,810호, 6,025,909호, 6,067,155호, 6,104,482호, 6,175,107호, 6,256,095호.
본원은 유리용기 등의 용기를 검사하기 위한 방법 및 장치이며, 특히 검사 작업 중에 용기가 회전하고 있는 것을 보장하는 방법 및 장치를 기재한 것이다. 본 발명의 기본원리는 용기가 완전하지 않아서, 검사 데이터의 분석이 상업적 편차의 허용 한계 내에 있는 변동인지를 밝히면서, 검사 작업 중에 용기가 회전하고 있는지를 확인하는 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 있어서 특정한 이점은, 다른 용기 검사 작업의 실행에 따른 이미지 데이터(예를 들어, 도1에서 용기의 측벽 두께와 원형도(roundness), 도2에서 용기의 밀봉 면 검사, 및 도3에서 용기의 측벽 검사)가, 용기의 회전을 확인하는 변동에 대한 검사 작업을 하는 중에 구해진 데이터를 분석해서 본 발명을 구현하는데 사용한 것이다. 바람직한 다른 실시예에서는 광원 및 광 센서가 용기의 회전을 확인하는 데만 설치된다. 예시적인 실시예는 용기의 (겉보기) 회전 중에 정보 처리장치에 스캔된 검사 데이터를 사용하며, 그것은 검사의 목적과 용기의 회전을 확인하기 위해 분석된다. 그러나, 검사 데이터는 용기의 회전을 확인하기 위해 스캔되는 동안 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
본 발명은 일부 예시적인 실시예와 관련하여 설명되었으며, 다른 개조 및 변경 예를 이룰 수 있는 것으로, 추가적인 다른 개조 및 변경 예는 당 분야의 기술인이 본원의 상술한 기술내용을 참조하여 용이하게 이룰 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어지는 개조 및 변경 예를 포함한다.

Claims (12)

1. 검사되는 용기(12)를 회전시키기 위한 수단(30);

   광 빔이 검사 용기(12)로 향하는 적어도 1개의 광원(14; 52);

   용기(12)와 상호작용한 후, 이미지 데이터(18a; 20a; 34)를 생성하기 위해 광원으로부터의 광 빔을 수신하기 위한 적어도 1개의 광 센서(24; 58) 및;

   검사를 받는 용기(12)의 이미지 데이터(18a; 20a; 34)를 스캔 및 저장하고, 적어도 용기(12)의 완전한 겉보기 회전에 대응하는 이미지 폭(32)에 걸쳐 데이터를 처리하도록, 광 센서(24; 58)의 출력부에 연결된 정보 처리장치(26; 48; 60)를 포함하는 용기의 상업적 편차를 검사하기 위한 장치에 있어서:

   적어도 1개의 광 센서(24; 58)의 출력 신호는 검사를 받는 용기의 원형도와 측벽 두께를 나타내며, 상기 정보 처리장치(26; 48; 60)는 상기 출력 신호에 응답하여 용기의 회전 없음을 검출하고,

   상기 정보 처리장치(26; 48; 60)는,

   상기 광 센서의 출력의 변동을 검출하여 검사 중에 용기가 실제로 회전하고 있음을 보장하기 위한 수단을 포함하며;

   상기 이미지 폭(32)보다 작은, 용기의 겉보기 회전을 단위로 하는 길이를 가진 슬라이딩 데이터 윈도우(36a, 36b, 36n)를 사용하도록 구성되며,

   상기 출력의 변동은 상기 용기의 기하학적 형상에 있어서 불완전함에 의하여 초래되는 것을 특징으로 하는 용기의 상업적 편차를 검사하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 용기의 겉보기 회전을 단위로 하는 슬라이딩 데이터 윈도우(36a, 36b, 36n)의 길이와 이미지 데이터(18a; 20a; 34)의 변동의 크기는, 정보 처리장치(26; 48; 60)에서 조정가능한 것을 특징으로 하는 용기의 상업적 편차를 검사하기 위한 장치.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용기 검사장치는 수용할 수 없는 상업적 편차를 가진 용기(12)를 배제하기 위한 배제기구도 포함하며, 정보 처리장치(26; 48; 60)는 용기의 회전 없음을 검출하여 용기(12)를 배제하기 위한 배제기구에 연결된 것을 특징으로 하는 용기의 상업적 편차를 검사하기 위한 장치.
5. 용기를 검사하는 중에 용기가 실제로 회전하고 있음을 나타내는 광 에너지의 변동을 확인하기 위해서, 광 에너지가 용기(12)와 상호작용한 후에 분석되는, 상업적 편차를 광학적으로 검사하는 작업 중에 용기(12)의 회전을 검출하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:

   (a)용기의 겉보기 회전에 따라 용기로부터 간격을 두고 광을 수신하는 광 센서(24; 58)로부터의 이미지 데이터(18a; 20a; 34)를 스캔하여 저장하는 단계와;

   (b)상기 용기의 적어도 완전한 겉보기 회전에 대응하는 이미지 폭(32)에 대한 상기 (a)단계를 완료한 후, 상기 이미지 폭(32)보다 작은 용기의 겉보기 회전을 단위로 하는 길이를 가진 슬라이딩 데이터 윈도우(36a; 36b; 36n)를 사용하여 상기 (a)단계에서 스캔 및 저장된 이미지 데이터를 분석하는 단계와;

   (c)용기가 실제로 회전하고 있음을 나타내는 (b)단계 중에, 상기 이미지 데이터의 변동을 확인하는 단계를 포함하고,

   상기 광 센서(24; 58)의 출력 신호는 검사를 받는 용기의 원형도와 측벽 두께를 나타내며, 상기 광 센서(24; 58)의 출력부에 연결된 정보 처리장치(26; 48; 60)는 상기 출력 신호에 응답하여 용기의 회전 없음을 검출하고,

   상기 이미지 데이터의 변동은 상기 용기의 기하학적 형상에 있어서 불완전함에 의하여 초래되는 것을 특징으로 하는 광학 검사 중에 용기의 회전을 검출하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 (a)단계에서 스캔 및 저장된 이미지 데이터는 용기(12)의 표면의 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 검사 중에 용기의 회전을 검출하는 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

Images