KR20000001066A - 미싱불량 자동검출 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미싱불량 자동검출방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 포장지의 미싱시에 영상인식기법을 이용하여 미싱의 불량상태를 자동으로 검출하는 미싱불량 자동검출방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명의 미싱불량 자동검출방법은 미싱처리되는 포장지를 촬영하는 단계; 촬영된 영상을 캡쳐하여 정지영상을 형성하는 단계; 정지영상을 구성하는 각 픽셀들로부터 종이와 실을 구분하는 문턱값을 결정하는 단계; 문턱값과 각 픽셀들의 값에 따라 영상을 이진화하는 단계; 이진화된 영상으로부터 실에 해당하는 값을 검출하고 이 값이 연속적으로 검출되는 횟수에 따라서 실의 길이를 판단하여 포장지의 미싱불량여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

미싱불량 자동검출 방법 및 그 장치

본 발명은 미싱불량 자동검출방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 포장지의 미싱시에 영상인식기법을 이용하여 미싱의 불량상태를 자동으로 검출하는 미싱불량 자동검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동미싱기가 포장지의 원단을 사용하여 포장지를 만들기 위하여 사용된다. 자동미싱기는 컨베이어 벨트를 통하여 이송되는 포장지 원단을 한 장씩 미싱하여 봉합한다. 그러나, 미싱중에 미싱용 바늘에 불량이 있거나, 장착된 실의 불량, 또는 포장지의 장력이 일정하지 않은 경우에는 정확한 미싱이 이루어질 수 없고 포장지에 대한 바느질이 일정한 간격으로 촘촘하게 형성되지않게되는 불량이 도 1 에 도시된 것처럼 발생한다.

따라서, 이렇게 바늘질이 불량으로 된 부분이 포장지상에 존재하면 특히 분말 형태의 내용물이 채워지는 경우에 운반 또는 보관중에 포장지 밖으로 내용물이 내용물이 새게되는 현상이 발생하게된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 사람에 의존하여 포장지에 미싱이 정확히 이루어졌는가를 체크하였다. 그러나, 이러한 방식은 미싱불량을 정확히 체크할 수 없으며, 많은 양의 포장지가 자동으로 미싱될 때 이를 사람에만 의존하여 체크하는 것은 매우 부정확한 결과를 낳을 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기위하여 본 발명의 목적은 영상인식기법을 이용하여 자동으로 포장지의 미싱불량을 검출할 수 있는 미싱불량 자동검출방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 미싱불량 자동검출방법을 이용하여 자동으로 포장지의 미싱불량을 검출할 수 있는 미싱불량 자동검출장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미싱불량 자동검출방법은

미싱처리되는 포장지를 촬영하는 단계;

상기 촬영된 영상을 캡쳐하여 정지영상을 형성하는 단계;

상기 정지영상을 구성하는 각 픽셀들로부터 종이와 실을 구분하는 문턱값을 결정하는 단계;

상기 문턱값과 각 픽셀들의 값에 따라 상기 영상을 이진화하는 단계;

상기 이진화된 영상으로부터 실에 해당하는 값을 검출하고 이 값의 연속적으로 검출되는 횟수에 따라서 실의 길이를 판단하여 포장지의 미싱불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 미싱불량 자동검출장치는

포장지의 미싱상태를 촬영하기 위한 CCD 카메라;

상기 카메라에서 촬영된 영상에서 정지영상을 캡쳐하기 위한 프레임 그래버;

상기 프레임 그래버에서 출력된 정지영상을 수신하여 상기 정지영상을 구성하는 각 픽셀들로부터 종이와 실을 구분하는 문턱값을 결정하여 상기 문턱값과 각 픽셀들의 값에 따라 상기 영상을 이진화하고 상기 이진화된 영상으로부터 실에 해당하는 값을 검출하고 이 값의 연속적으로 검출되는 값에 따라서 실의 길이를 판단하여 포장지의 미싱불량여부를 판단하는 영상신호처리장치를 포함한다.

도 1 은 미싱이 불량으로 이루어진 경우의 예를 도시한 도. (그림 1)

도 2 는 본 발명에 따른 미싱불량 자동검출장치의 사용예를 개략적으로 도시한 도. (그림 2)

도 3a 및 도 3b 은 캡쳐된 영상 및 이 영상에 대응하는 픽셀별 분포를 도시한 히스토그램. (② 필요한 부분만 잘라냄의 아래에 있는 그림과 ③ 히스토그램작성에 해당하는 그림입니다)

도 4 는 이진화 처리가 이루어진 영상을 도시한 도. (④ 이진화처리의 아래에 있는 그림)

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 ... 포장지 20 ... 이송부

30 ... CCD 카메라 40 ... 조명부

50 ... 프레임 그래버 60 ... 영상신호처리장치

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 미싱불량 자동검출방법 및 이를 이용한 미싱불량 자동검출장치에 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 미싱불량 자동검출장치의 사용예를 개략적으로 도시한 도이다. 도 2에서 10은 본 발명에서 미싱불량 여부가 검색되는 포장지, 20 은 포장지(10)를 이송하기 위하여 사용되는 이송부, 30 은 이송부(20)상에서 이송되는 포장지의 미싱부분을 촬영하기 위하여 CCD 카메라, 40 은 CCD 카메라(30)에 의하여 촬영되는 부분의 조명을 조절위한 조명부, 50 은 CCD 카메라(30)에서 찍인 영상을 캡쳐하기 위한 프레임 그래버이고 60 은 프레임 그래버로부터 전송된 영상을 분석하여 해당 포장지의 미싱불량 여부를 결정하기 위한 영상신호처리장치이다.

상기와 같은 구성을 가지는 미싱불량 자동검출장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

일정한 시간간격으로 로울러와 컨베이어벨트로 이루어진 이송부(20)에 의하여 이송되는 포장지(10)의 미싱된 부분, 예를 들면 포장지의 미싱부분을 포함하는 하단부을 CCD 카메라(30)가 촬영한다. CCD 카메라(30)는 흑백카메라를 사용하였고, 그 해상도는 768 × 493 픽셀이며 이는 240㎜ × 154㎜ 의 크기(32픽셀/㎝)에 해당한다.

이렇게 CCD 카메라(30)에 의하여 포장지의 미싱부분이 촬영되면 촬영된 영상은 프레임 그래버(50)로 전송된다. 이 프레임 그래버(50)는 영상을 초당 2 프레임씩 캡쳐하여, 포장지 한 장을 두 번으로 나누어 처리한다. 본 발명에서는 프레임 그래버로 이스라엘의 바골드 전자의 VIP-103 Line을 사용하였다. 입출력포트는 8 비트로 이루어져있다.

프레임 그래버(50)에 캡쳐된 영상신호는 영상신호처리장치(60)로 입력된다. 영상신호처리장치는 입력된 영상신호로부터 포장지의 미싱부분중 실을 포함하는 부분만을 잘라낸다. 즉, 처음에 카메라에서 촬영된 영상의 크기는 768 × 493 픽셀이었으나 이를 768 × 50 픽셀인 240㎜ × 16㎜ 의 크기로 잘라낸다. 이는 실제 처리할 부분만을 잘라냄으로써 불필요한 부분에 대한 연산처리를 줄이고자 하는 것이다.

상기에서와 같이 영상을 소정 크기로 잘라낸후에 이 디지털영상 데이터로부터 히스트그램을 작성한다. 프레임 그래버(50)부터 얻어지는 데이터는 8비트로 이루어져 있으므로 각 픽셀들은 2⁸개, 즉 256개의 값으로 표시된다. 따라서 영상데이터들의 각 픽셀들은 0 내지 255 사이의 값을 가지고, 0 은 검정색을 255 는 백색을 나타낸다.

그러나, 영상데이터는 판독시의 상태, 즉 종이 또는 실의 색깔 또는 조명의 밝기 정도에 따라서 실과 종이부분의 픽셀값에 차이가 생긴다. 따라서, 종이와 실의 색깔을 구분할 수 있는 문턱값을 구해야한다. 이 값을 구하기 위하여는 전체 데이터들의 히스토그램을 작성하여 그 변환상태를 판단함으로써 문턱값을 결정할 수 있다.

도 3a 및 도 3b 에 도시된 것처럼 히스토그램에 의하여 문턱값을 구하는 이유는 영상 데이터를 이용하여 실 마디의 길이를 측정하고자 하는 것이다. 도 3a 에 도시된 것처럼, 영상데이터에서 실부분은 밝게 종이부분은 어둡게 나타난다. 따라서 실에 해당하는 픽셀들의 값이 종이 부분의 픽셀들의 값보다 클 것이라고 예상할 수 있다. 그러나, 종이 부분의 값들이라도 한 개의 값만을 가지는 것이 아니라 대개 160 에서 190 정도사이의 다양한 값을 가지며, 실에 해당하는 픽셀들은 값이 195 이상을 가진다. 그러므로, 종이와 실들간의 값의 분포에 따라 종이와 실간의 변화지점인 문턱값을 사전에 결정하여야 하는 것이다.

따라서, 문턱값을 히스토그램에 따라서 결정하고, 이 결과에 따라 모든 픽셀의 값들을 문턱값과 비교하여 문턱값보다 큰 경우에는 255 로, 작은 경우에는 0 으로 맵핑을 한 후에 이진화된 값을 가지는 영상으로 변화시킨다. 즉, 도 3b 에서의 경우에는 문턱값이 195 로 설정되면, 이 값을 기준으로 픽셀들의 값을 0 또는 255 로 변환시킨다. 이러한 변환과정에 따라서 특정 픽셀의 값이 255 인 경우에는 실이 있는 부분, 반대로 0 인 경우에는 종이 부분으로 판별할 수 있다.

상기와 같이 문턱값을 결정하는 방법은 히스토그램에 의하여 결정하는 방법외에도 시행착오법(trial and error method)에 의하여 결정할 수 있다. 앞서에서와 같이 히스토그램에 이용한 방법은 히스토그램의 가로축이 0 내지 255 사이의 픽셀의 값을 나타내고 세로축은 주어진 픽셀값을 갖는 픽셀들의 개수를 나타낸다. 도 3b 에 도시된 것처럼 가우시안 분포형태를 띄는 것이 종이 부분이고, 그 오른쪽 부분이 실 부분을 나타낸다.

시행착오법에 의한 경우는 매번 사용자가 이 문턱값에 해당하는 값을 증가/감소시키고 화면상에 표시되는 영상신호의 처리결과를 보고서 최종적인 문턱값을 결정하는 것이다. 이때 사용자가 입력하는 문턱값이 낮은 경우에는 배경 부분에 흰 점들이 많이 나타나게 될 것이며, 그 입력 문턱값이 너무 높은 경우에는 실부분에 검은 점들이 나타나게 될 것이다. 그러므로, 여러 번의 시행착오를 통하여 정확한 문턱값을 설정한 후에 미싱불량의 여부를 정확하게 판별할 수 있다.

또한, 문턱값의 정확한 설정외에도 조명이 중요한 역할을 한다. 이진화를 정확히 수행하려면, 즉 이진화된 영상에서 종이 부분은 모두 검정색으로 나타나고 실 부분만이 흰색으로 나타나려면, 원본 영상에서 종이 부분의 픽셀값과 실 부분의 픽셀값의 차이가 커야한다. 그러므로 조명을 조정하여 이들 픽셀값의 차이가 커질 수 있도록 하는 것도 바람직하다. 또한, 조명부에서 비추어지는 빛도 포장지 전체에 균일하게 비추어져야한다.

상기에서와 같은 과정을 거쳐서 픽셀들이 0 과 255 의 값만을 가지는 이진화가 되면 도 4 에 도시된 것처럼 흰색과 검은색 만으로 이루어지는 이진화 영상이 얻어진다.

이진영상이 얻어지면 영상의 좌측상부부터 우측하부에 이르기까지 위에서 아래로 진행하고, 또한 왼쪽에서 오른쪽으로 스캔하면서 픽셀의 값을 검출하여 실의 길이를 잰다.

먼저, 실의 길이는 위에서 아래로 진행하면서 흰점이 있는가를 판단한다. 즉, 이진 영상의 픽셀들로 이루어지는 행렬에서 주어진 열에 대하여 행번호를 증가시키면서 픽셀의 값이 255인가를 확인한다. 이때 행번호를 증가시키면서 픽셀의 값이 255 인 경우가 발견되면 더 이상의 행에 대하여는 고려하지않고 다음(오른쪽) 열로 넘어가서 처음 행부터 순차적으로 증가시키면서 픽셀의 값을 체크한다. 상기에서는 실의 길이만을 판단하면 족하므로 실의 두께는 고려하지 않는다. 따라서, 주어진 열에서 255 의 값을 가지는 픽셀이 발견되면 다음 행의 값은 고려하지않고 다음 열로 넘어간다.

이때, 처음에 나타나는 255 의 값을 가지는 픽셀의 열의 번호를 실의 시작점으로 설정하고 다음 열의 제일 처음 행으로 이동한다. 계속적으로 각 열에서 255 의 값을 가지는 픽셀에 존재하는가의 여부를 체크한다. 만약 특정 열에서 255의 값이 더 이상 발견되지 않으면 실의 끝난 것을 표시하는 것이므로 현재의 열의 값에서 이전에 발견된 시작점의 열의 번호를 뺀 값이 실의 길이(L)를 나타낸다.

이렇게 얻어진 실의 길이를 기준 길이와 비교한다. 그 비교값이 소정의 기준값보다 큰 경우에는 미싱불량으로 판정하고 그 결과를 사용자에게 알린다. 사용자는 불량으로 판정된 포장지를 제거하거나 재처리하도록 한다. 비교값이 기준값보다 작은 경우에는 미싱작업이 제대로 이루어진 것이므로 다음 열로 진행하여 앞서 기술된 과정을 다시 반복수행한다.

상기에서와 같이 본 발명에 따른 미싱불량 자동검출 방법 및 자동검출장치에 의하여 해당 포장지의 영상을 캡쳐하여 이 영상을 디지털화하고 이진화하여 각 픽셀들의 값으로부터 실의 길이를 측정하여 자동으로 포장지의 미싱불량을 검출함으로써 보다 정확하게 불량여부를 판단할 수 있게되어 작업을 정확하고 빠르게 처리할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기의 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 이는 예시를 위하여 사용된 것이며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 청구범위에서 정의된 것처럼 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정을 할 수 있다.

Claims (9)

1. 미싱처리되는 포장지를 촬영하는 단계;

   상기 촬영된 영상을 캡쳐하여 정지영상을 형성하는 단계;

   상기 정지영상을 구성하는 각 픽셀들로부터 종이와 실을 구분하는 문턱값을 결정하는 단계;

   상기 문턱값과 각 픽셀들의 값에 따라 상기 영상을 이진화하는 단계;

   상기 이진화된 영상으로부터 실에 해당하는 값을 검출하고 이 값의 연속적으로 검출되는 횟수에 따라서 실의 길이를 판단하여 포장지의 미싱불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 검출방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정지영상의 형성단계후에 상기 영상을 미싱부분만을 포함하도록 영상의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 검출방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 미싱불량여부 판단단계는

   a) 행과 열로 이루어지는 상기 이진영상의 픽셀값들을 행단위로 이동하면서 해당 픽셀의 흰점을 표시하는 값인가의 여부를 체크하는 단계;

   b) 상기 체크단계에서 흰점을 표시하는 픽셀이 발견되는 경우에는 처음의 발견위치의 열을 시작위치로 설정하는 단계;

   c) 상기 열을 순차적으로 증가시키면서 흰점을 표시하는 픽셀이 발견되지 않으면 해당 위치의 열을 최종위치로 설정하는 단계;

   d) 상기 c)와 b) 단계에서 얻어진 최종위치와 시작위치에 따라 실의 길이에 해당하는 픽셀길이를 계산하고, 이 계산된 값을 소정의 기준값과 비교하여 미싱불량여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 자동검출방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 d) 단계에서의 상기 계산값이 상기 기준값이하인 경우에는 미싱이 정상적으로 수행된 것으로, 상기 계산값이 상기 기준값보다 큰 경우에는 미싱이 불량으로 수행된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 자동검출방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 d) 단계에서 미싱이 정상적으로 수행된 경우에는 상기 a) 단계로 진행하여 상기 단계들을 반복적으로 수행하며, 불량으로 수행된 경우에는 사용자에게 미싱상태가 불량임을 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 자동검출방법.
6. 포장지의 미싱상태를 촬영하기 위한 CCD 카메라

   상기 카메라에서 촬영된 영상에서 정지영상을 캡쳐하기 위한 프레임 그래버;

   상기 프레임 그래버에서 출력된 정지영상을 수신하여 상기 정지영상을 구성하는 각 픽셀들로부터 종이와 실을 구분하는 문턱값을 결정하여 상기 문턱값과 각 픽셀들의 값에 따라 상기 영상을 이진화하고 상기 이진화된 영상으로부터 실에 해당하는 값을 검출하고 이 값의 연속적으로 검출되는 값에 따라서 실의 길이를 판단하여 포장지의 미싱불량여부를 판단하는 영상신호처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 자동검출장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 미싱불량 검출장치는 상기 CCD 카메라에서 촬영되는 영상의 종이 부분과 실 부분의 픽셀값의 차이를 조절하기 위한 조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 자동검출장치
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 영상신호처리장치는 상기 이진화된 영상으로부터 미싱불량의 여부를 결정하기 위하여

   a) 행과 열로 이루어지는 상기 이진영상의 픽셀값들을 행단위로 이동하면서 해당 픽셀의 흰점을 표시하는 값인가의 여부를 체크하고,

   b) 상기 체크단계에서 흰점을 표시하는 픽셀이 발견되는 경우에는 처음의 발견위치의 열을 시작위치로 설정하고,

   c) 상기 열을 순차적으로 증가시키면서 흰점을 표시하는 픽셀이 발견되지 않으면 해당 위치의 열을 최종위치로 설정하고,

   d) 상기 c) 와 b) 에서 얻어진 최종위치와 시작위치에 따라 실의 길이에 해당하는 픽셀길이를 계산하고, 이 계산된 값을 소정의 기준값과 비교하여 미싱불량여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 미싱불량 자동검출장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 영상신호처리장치는 상기 d) 에서 미싱이 정상적으로 수행된 경우에는 상기 a) 진행하여 상기 단계들을 반복적으로 수행하며, 불량으로 수행된 경우에는 사용자에게 미싱상태가 불량임을 알리는 것을 특징으로 하는 미싱불량 자동검출방법.