KR102617048B1 - 적외선 및 가시광 카메라를 이용한 라벨 인식 시스템 및 그 방법 - Google Patents

적외선 및 가시광 카메라를 이용한 라벨 인식 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 및 가시광 카메라를 이용한 라벨 인식 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 라벨 인식 시스템을 이용한 라벨 인식 방법에 있어서, 컨베이어를 통해 검사 대상물을 이동시키는 단계, 컨베이어의 상측에 이격되어 설치된 IR 카메라를 이용하여 이동중인 컨베이어를 스캔하여 반사되는 파장을 측정하는 단계, 상기 측정된 파장과 기 저장된 검사 대상물의 고유 파장을 비교하여 검사 대상물을 인식하는 단계, 측정된 파장과 기 저장된 라벨의 고유 파장을 비교하여 검사 대상물에 부착된 라벨을 검출하는 단계, 그리고 라벨이 검출되면 컨베이어의 상측에 이격되어 위치하는 가시광 카메라를 이용하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 수작업으로 부착되는 수입 식품을 포함한 각종 제품의 라벨의 부착 유무 및 부착위치를 정확히 검출할 수 있으며, 공장 내 컨베이어에 적용하여 라벨의 부착 여부를 검출할 수 있다. 또한, 적외선을 이용하여 객체의 유무 및 위치를 인식하여 가시광 카메라의 촬영시점을 결정함으로써, 가시광 카메라의 인식 및 처리 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

적외선 및 가시광 카메라를 이용한 라벨 인식 시스템 및 그 방법{SYSTME FOR RECOGNITING LABEL USING INFRARED AND CISIBLE LIGHT CAMERA AND METHOD THEREOF}
본 발명은 적외선 및 가시광 카메라를 이용한 라벨 인식 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 수입 식품의 한글 표시라벨을 인식하고 촬영하기 위한 적외선 및 가시광 카메라를 이용한 라벨 인식 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수입 식품은 각국의 현지어로 표기되어 있으므로 식품위생법에 따라 내용물 정보를 한글로 표기하여 별도의 라벨을 부착하여 유통한다.
그러나, 이러한 별도의 라벨링은 대부분 스티커 형태로 사람이 수작업으로 부착하는 경우가 많아서, 미부착 혹은 오기입된 라벨의 부착 등의 불량 부착이 종종 발생될 수 있다.
이러한 작업의 자동화를 위해, 머신 비전 장치를 이용하여 카메라를 통해 이상 부착 여부를 검사할 수 있으나, 라벨의 부착 작업을 대부분 사람이 수작업으로 수행하므로 특정인에 따라 부착 위치가 일치하지 않아 카메라를 이용하여 제품의 촬영 시점을 판단하기 어렵다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 적외선을 이용하여 정확한 시점에 라벨을 촬영할 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2014-0128716호(2014.11.06. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수입 식품의 한글 표시라벨을 인식하고 촬영하기 위한 적외선 및 가시광 카메라를 이용한 라벨 인식 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 라벨 인식 시스템을 이용한 라벨 인식 방법에 있어서, 컨베이어를 통해 검사 대상물을 이동시키는 단계, 상기 컨베이어의 상측에 이격되어 설치된 IR 카메라를 이용하여 이동중인 상기 컨베이어를 스캔하여 반사되는 파장을 측정하는 단계, 상기 측정된 파장과 기 저장된 검사 대상물의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물을 인식하는 단계, 상기 측정된 파장과 기 저장된 라벨의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 검출하는 단계, 그리고 상기 라벨이 검출되면 상기 컨베이어의 상측에 이격되어 위치하는 가시광 카메라를 이용하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 단계를 포함한다.
상기 검사 대상물을 인식하는 단계는, 상기 측정된 파장과 상기 검사 대상물의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면 상기 컨베이어에 상기 검사 대상물이 존재하는 것으로 인식할 수 있다.
상기 라벨을 검출하는 단계는, 상기 측정된 파장과 상기 라벨의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면 상기 검사 대상물에 상기 라벨이 부착된 것으로 판단할 수 있다.
상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 단계는, 상기 라벨이 검출된 시점으로부터 기준 시간이 경과한 시점에 상기 가시광 카메라의 하측에 위치하는 상기 검사 대상물을 촬영할 수 있다.
상기 기준 시간은, 상기 컨베이어의 이동 방향에 대응되는 상기 라벨의 길이와 상기 컨베이어의 이동 속도에 따라 결정될 수 있다.
상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 단계는, 상기 컨베이어를 통해 이동 중인 라벨이 상기 컨베이어 상의 가상의 영역에 포함되면 상기 가시광 카메라를 이용하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영할 수 있다.
상기 라벨이 검출되지 않으면 외부로 알람을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 IR 카메라와 상기 가시광 카메라는 일체화되어 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 검사 대상물에 부착된 라벨을 인식하기 위한 라벨 인식 시스템에 있어서, 컨베이어의 상측에 이격되어 설치되며, 이동중인 상기 컨베이어를 스캔하여 반사되는 파장을 측정하는 IR 카메라, 상기 측정된 파장과 기 저장된 검사 대상물의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물을 인식하고, 상기 측정된 파장과 기 저장된 라벨의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 검출하는 제어장치, 그리고 상기 컨베이어의 상측에 이격되어 설치되며, 상기 라벨이 검출되면 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 가시광 카메라를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 수작업으로 부착되는 수입 식품을 포함한 각종 제품의 라벨의 부착 유무 및 부착위치를 정확히 검출할 수 있으며, 공장 내 컨베이어에 적용하여 라벨의 부착 여부를 검출할 수 있다.
또한, 적외선을 이용하여 객체의 유무 및 위치를 인식하여 가시광 카메라의 촬영시점을 결정함으로써, 가시광 카메라의 인식 및 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라벨 인식 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라벨 인식 시스템을 이용한 라벨 인식 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2의 S210 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IR 카메라를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 물체별 적외선 파장별 반사율을 측정한 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 S230 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b은 도 2의 S240 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 S250 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 카메라를 통해 촬영된 라벨의 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 카메라의 가상의 영역을 나타낸 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라벨 인식 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 라벨 인식 시스템(100)은 IR 카메라(110), 제어장치(120), 가시광 카메라(130) 및 알람장치(140)를 포함한다.
먼저, 검사 대상물은 컨베이어 상에서 적재되어 이동되는 제품으로서, 평면형으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 검사 대상물은 금속, 플라스틱, 박스형태로 이루어지며, 라벨 인식 시스템(100)을 통해 상측면에 존재하는 라벨을 인식 및 촬영하기 위한 대상물을 나타낸다.
IR 카메라(110)는 컨베이어의 상측에 이격되어 설치되며, 이동중인 컨베이어를 스캔하여 반사되는 파장을 측정한다.
여기서, IR 카메라(110)는 발광부를 통해 적외선을 방사하고, 수광부를 통해 객체 표면에서 반사되는 적외선의 반사율 또는 반사되는 파장의 세기를 측정한다.
이때, 적외선 파장의 반사율 또는 반사되는 파장의 세기는 비닐, 종이 또는 고무와 같이 재질에 따라 변경된다.
다음으로, 제어장치(120)는 측정된 파장과 기 저장된 검사 대상물의 고유 파장을 비교하여 검사 대상물을 인식한다.
여기서, 측정된 파장과 검사 대상물의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면, 제어장치(120)는 컨베이어에 검사 대상물이 존재하는 것으로 인식한다.
또한, 제어장치(120)는 측정된 파장과 기 저장된 라벨의 고유 파장을 비교하여 검사 대상물에 부착된 라벨을 검출한다.
즉, 측정된 파장과 라벨의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면, 제어장치(120)는 검사 대상물에 라벨이 부착된 것으로 판단한다.
다음으로, 가시광 카메라(130)는 컨베이어의 상측에 이격되어 설치되며, 라벨이 검출되면 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영한다.
또한, 가시광 카메라(130)는 컨베이어를 통해 이동 중인 라벨이 컨베이어 상의 가상의 영역에 포함되면 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영한다.
이때, 가시광 카메라(130)는 미러리스, DSLR 및 필름 카메라와 같이 가시광 영역의 사진 또는 영상을 촬영할 수 있는 카메라를 의미한다.
그리고, IR 카메라(110)와 가시광 카메라(130)는 일체화되어 설치된다.
다음으로, 알람장치(140)는 라벨이 검출되지 않으면 제어장치(120)로부터 경고 메시지 또는 경고음을 발생시키는 제어신호를 입력받아 경고 메시지 또는 경고음을 발생시킨다.
그리고, IR 카메라(110), 제어장치(120), 가시광 카메라(130) 및 알람장치(140)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연동된다.
이하에서는 도 2 내지 도 10을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 라벨 인식 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라벨 인식 시스템을 이용한 라벨 인식 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 제어장치(120)는 켄베이어의 동작을 제어하여 검사 대상물을 이동시킨다(S210).
다음으로, IR 카메라(110)는 이동중인 컨베이어를 스캔하여 반사되는 파장을 측정한다(S220).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IR 카메라를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 물체별 적외선 파장별 반사율을 측정한 예시를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4에서 나타낸 것처럼, IR 카메라(110)는 적외선을 송신하는 발광부와 반사되는 적외선을 수신하는 수광부를 포함한다.
이때, 도 5에서 나타낸 것처럼, 각각의 "물질 A" "물질 B" 및 "물질 C"는 각각의 Near-IR과 MID-IR영역에서 서로다른 반사율을 가진다.
즉, 물질의 재질 또는 종류에 따라 서로다른 반사율을 가지며, 본 발명의 실시예에서는 IR 카메라(110)를 이용하여 컨베이어, 검사 대상물(10) 및 라벨(20)을 각각 인식한다.
다음으로, 제어장치(120)는 측정된 파장과 기 저장된 검사 대상물(10)의 고유 파장을 비교하여 검사 대상물을 인식여부를 판단한다(S230).
반면에, 측정된 파장과 검사 대상물의 고유 파장의 차이 값이 기준 값보다 큰 경우, 제어장치(120)는 컨베이어에 검사 대상물(10)이 존재하지 않는 것으로 판단한다.
이때, 검사 대상물(10)의 고유 파장은 컨베이어를 통해 이동중인 검사 대상물에 대응되는 파장을 의미하며, 사용자 또는 라벨 인식 시스템(100)에 의해 기 저장된 값일 수 있다.
도 6은 도 2의 S230 단계를 설명하기 위한 도면이다.
즉, 도 6에서 나타낸 것처럼, 측정된 파장과 검사 대상물(10)의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하인 경우 제어장치(120)는 컨베이어에 검사 대상물이 존재하는 것으로 판단한다.
다음으로, IR 카메라(110)는 이동중인 검사 대상물(10)을 스캔하여 반사되는 파장을 측정한다(S240).
그러면, 제어장치(120)는 측정된 파장과 기 저장된 라벨(20)의 고유 파장을 비교하여 검사 대상물에 부착된 라벨을 검출한다(S250).
도 7a 및 도 7b은 도 2의 S240 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이때, 측정된 파장과 라벨(20)의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면, 제어장치(120)는 검사 대상물(10)에 라벨(20)이 부착된 것으로 판단한다.
즉, 도 7a에서 나타낸 것처럼, 제어장치(120)는 검사 대상물(10)에 라벨(20)이 부착되어 있는 것으로 판단한다.
반면에, 측정된 파장과 라벨의 고유 파장의 차이 값이 기준 값보다 크면, 제어장치(120)는 검사 대상물(10)에 라벨(20)이 부착된 것으로 판단한다.
즉, 도 7b에서 나타낸 것처럼, 제어장치(120)는 검사 대상물(10)에 라벨(20)이 부착되어 있지 않는 것으로 판단한다.
이때, 도 7a에서 나타낸 것처럼, 라벨(20)이 검출되면, 가시광 카메라(130)는 검사 대상물(10)에 부착된 라벨(20)을 촬영한다(S260).
도 8은 도 2의 S250 단계를 설명하기 위한 도면이다.
즉, 도 8에서 나타낸 것처럼, 가시광 카메라(130)는 라벨(20)이 검출된 시점으로부터 기준 시간이 경과한 시점에 가시광 카메라(130)의 하측에 위치하는 검사 대상물을 촬영한다.
또한, 기준 시간은 컨베이어의 이동 방향에 대응되는 라벨(20)의 길이와 컨베이어의 이동 속도에 따라 결정된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 카메라를 통해 촬영된 라벨의 예시도이다.
즉, 결정된 기준 시간을 초과하여 경과하거나 초과하지 않은 시점에서 가시광 카메라(130)를 이용하여 라벨(20)을 촬영하는 경우, 가시광 카메라(130)는 도 9에서의 'b'및 'c'와 같이 촬영한다.
반면에, 결정된 기준 시간이 경과한 시점에서 가시광 카메라(130)를 이용하여 라벨(20)을 촬영하는 경우, 가시광 카메라(130)는 도 9에서의 'a'와 같이 라벨(20)을 촬영한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 카메라의 가상 영역을 나타낸 예시도이다.
도 10에서 나타낸 것처럼, 가시광 카메라(130)의 가상 영역을 붉은색으로 나타내었다.
또한, (x1, x2)와 (x2, y2)는 해당 가상 영역의 좌상단의 픽셀 값과 우상단의 픽셀값을 나타낸다.
즉, 도 10에서 나타낸 것과 같이, 가시광 카메라(130)의 가상 영역으로 라벨이 위치하는 경우, 가시광 카메라(130)는 해당 라벨 사진을 촬영한다.
반면에, 라벨이 검출되지 않으면, 알람장치(140)는 외부로 알람을 제공한다(S270).
즉, 도 7b에서 나타낸 것과 같이, 검사 대상물에 라벨이 없는 경우, 제어장치(120)는 해당 검사 대상물이 불량인 것으로 판단한다.
그러면, 제어장치(120)는 경고 메시지 또는 경고음을 발생시키는 제어신호를 알람장치(140)에 제공한다.
또한, 제어장치(120)는 경고 메시지 또는 경고음을 발생시키는 제어신호를 알람장치(140)에 제공하는 동시에 해당 컨베이어의 동작을 정지시킨다.
본 발명의 실시예에서는 IR 카메라(110)가 라인스캔 방법을 이용하여 검사 대상물의 라벨을 인식하는 것으로 설명하였지만, IR 카메라(100)의 종류 및 규모에 따라 포인트 스캔과 같은 다양한 방법을 이용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 수작업으로 부착되는 수입 식품을 포함한 각종 제품의 라벨의 부착 유무 및 부착위치를 정확히 검출할 수 있으며, 공장 내 컨베이어에 적용하여 라벨의 부착 여부를 검출할 수 있다.
또한, 적외선을 이용하여 객체의 유무 및 위치를 인식하여 가시광 카메라의 촬영시점을 결정함으로써, 가시광 카메라의 인식 및 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 검사 대상물, 20: 라벨
100: 라벨 인식 시스템, 110: IR 카메라,
120: 제어장치, 130: 가시광 카메라,
140: 알람장치

Claims (16)

  1. 라벨 인식 시스템을 이용한 라벨 인식 방법에 있어서,
    컨베이어를 통해 검사 대상물을 이동시키는 단계,
    상기 컨베이어의 상측에 이격되어 설치된 IR 카메라를 이용하여 이동중인 상기 컨베이어를 스캔하여 반사되는 파장을 측정하는 단계,
    상기 측정된 파장과 기 저장된 검사 대상물의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물을 인식하는 단계,
    상기 측정된 파장과 기 저장된 라벨의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 검출하는 단계, 그리고
    상기 라벨이 검출되면 상기 컨베이어의 상측에 이격되어 위치하는 가시광 카메라를 이용하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 단계를 포함하고,
    상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 단계는,
    상기 컨베이어를 통해 이동 중인 라벨이 상기 컨베이어 상의 가상의 영역에 포함되면 상기 가시광 카메라를 이용하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하며,
    상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 단계는,
    상기 라벨이 검출된 시점으로부터 기준 시간이 경과한 시점에 상기 가시광 카메라의 하측에 위치하는 상기 검사 대상물을 촬영하고,
    상기 기준 시간은,
    상기 컨베이어의 이동 방향에 대응되는 상기 라벨의 길이와 상기 컨베이어의 이동 속도에 따라 결정되는 라벨 인식 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사 대상물을 인식하는 단계는,
    상기 측정된 파장과 상기 검사 대상물의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면 상기 컨베이어에 상기 검사 대상물이 존재하는 것으로 인식하는 라벨 인식 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라벨을 검출하는 단계는,
    상기 측정된 파장과 상기 라벨의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면 상기 검사 대상물에 상기 라벨이 부착된 것으로 판단하는 라벨 인식 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 라벨이 검출되지 않으면 외부로 알람을 제공하는 단계를 더 포함하는 라벨 인식 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 IR 카메라와 상기 가시광 카메라는 일체화되어 설치되는 라벨 인식 방법.
  9. 검사 대상물에 부착된 라벨을 인식하기 위한 라벨 인식 시스템에 있어서,
    컨베이어의 상측에 이격되어 설치되며, 이동중인 상기 컨베이어를 스캔하여 반사되는 파장을 측정하는 IR 카메라,
    상기 측정된 파장과 기 저장된 검사 대상물의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물을 인식하고,
    상기 측정된 파장과 기 저장된 라벨의 고유 파장을 비교하여 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 검출하는 제어장치, 그리고
    상기 컨베이어의 상측에 이격되어 설치되며, 상기 라벨이 검출되면 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하는 가시광 카메라를 포함하고,
    상기 가시광 카메라는,
    상기 컨베이어를 통해 이동 중인 라벨이 상기 컨베이어 상의 가상의 영역에 포함되면 상기 검사 대상물에 부착된 라벨을 촬영하고,
    상기 라벨이 검출된 시점으로부터 기준 시간이 경과한 시점에 상기 가시광 카메라의 하측에 위치하는 상기 검사 대상물을 촬영하며,
    상기 기준 시간은,
    상기 컨베이어의 이동 방향에 대응되는 상기 라벨의 길이와 상기 컨베이어의 이동 속도에 따라 결정되는 라벨 인식 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 측정된 파장과 상기 검사 대상물의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면 상기 컨베이어에 상기 검사 대상물이 존재하는 것으로 인식하는 라벨 인식 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 측정된 파장과 상기 라벨의 고유 파장의 차이 값이 기준 값 이하이면 상기 검사 대상물에 상기 라벨이 부착된 것으로 판단하는 라벨 인식 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 라벨이 검출되지 않으면 외부로 알람을 제공하는 알람장치를 더 포함하는 라벨 인식 시스템.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 IR 카메라와 상기 가시광 카메라는 일체화되어 설치되는 라벨 인식 시스템.
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