KR20020081074A - 방사선 검사장치 및 방사선 검사방법 - Google Patents

방사선 검사장치 및 방사선 검사방법 Download PDF

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Abstract

방사선 검사장치는, 방사선 검출장치에서 출력된 화소농도 정보로 표시되고, 농도 프로파일의 소정의 농도 범위(XL~XH)내에 있는 농도를 가지는 화소의 수를 합계하고, 그 합계 결과로부터 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 검사하도록 구성된다. 따라서, 방사선 검사장치는 방사선 투시 이미지에 대한 패턴 인식을 실행하지 않고 간단한 데이터 처리에 의해 대상물에서 결함의 발생을 정확히 판정하는 것을 가능하게 한다.

Description

방사선 검사장치 및 방사선 검사방법{Radiation inspection apparatus and radiation inspection method}
본 발명은 의약품 및 식품 등을 검사하는 비파괴 검사장치 또는 검사방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 포장재료에 의해 가시광으로 관찰할 수 없는 내부를 갖는 포장된 대상물에서 결함(lack)의 발생을 검사하는데 적합한 방사선 검사장치 및 방사선 검사방법에 관한 것이다.
지금까지, 포장된 식품의 결함의 발생을 검사하는 장치로서, 가시광 또는 적외선광을 이용한 검사장치가 공지되었다. 이 검사장치는, 가시광 또는 적외선광을 이용하여 피검사 대상물상에 대개 가시광 또는 적외선광을 조사한 후, CCD 카메라를 이용하여 대상물에 의해 반사 또는 투과된 광을 받아들인다. 따라서, 검사장치는 패키지 내부에 관한 이미지 정보를 구하고, 그 형태에 따라 패키지에 포함된 대상물의 개수를 판정한다.
한편, 근년에, 식품 및 의약품 등을 포장하는 방식으로서 광을 투과시킬수 없는 많은 종류의 알루미늄 박(foil) 및 박스가 사용되었다. 광을 이용하는 이러한 검사장치는 이와 같은 방식으로 포장된 대상물에서 결함의 발생을 검사하는데 효과가 없다.
또, 광을 이용한 검사장치는 광투과 재료로 구성된 포장재료가 사용되어도, 포장재료 표면의 착색에 의해 검사 결과가 상당히 영향을 받는다는 문제점이 있다.
X선 등과 같은 방사선을 이용한 검사장치의 사용을 통해, 비광투과 재료로이루어진 포장재료에 의해 포장된 패키지의 내부 상황을 검사하는 것은 충분하다. 종래의 방사선 검사장치에 있어서, 피검사 대상물을 통해 투과된 방사선은 1차원 또는 2차원 방사선 검출장치에 의해 검출된다. 그 다음에, 패키지에 포함된 대상물의 투시 2차원 이미지의 패턴이 화소 정보를 이용한 이미지 처리를 실행함으로써 인식된다. 따라서, 종래의 방사선 검사장치는, 그 패턴에 따라 패키지에 포함된 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 판정한다. 그러므로, 종래의 방사선 검사장치는 고속의 인라인(inline) 시스템을 실현하기 위해 대규모의 이미지 처리가 실행되고, 방사선 검사장치의 하드웨어 및 소프트웨어가 너무 고가로 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 고려하여 완성되었다. 따라서, 본 발명의 목적은, 종래 장치에서 필요하였던 대규모의 이미지 처리를 필요로 하지 않고, 상대적으로 간단한 이미지 처리용 하드웨어 및 소프트웨어를 사용 가능하게 하며, 비광투과 재료에 의해 포장된 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 저가의 구성으로 판정 가능하게 하는 방사선 검사장치 및 방사선 검사방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 방사선 검사장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 피검사 대상물에서 결함(lack)이 발생하는가 아닌가를 판정하기 위해 데이터 처리유닛(5)에 의해 실행되는 프로세스를 나타내는 플로우차트,
도 3A는 피검사 대상물(W)에서 결함이 발생하지 않는 정상 상태의 경우, X선 투시 이미지의 예를 나타내는 설명도,
도 3B는 피검사 대상물(W)에서 1개의 결함이 발생하는 상태의 경우, X선 투시 이미지의 예를 나타내는 설명도,
도 4는 도 3A 및 도 3B에 도시된 피검사 대상물(W)의 경우, 농도 프로파일의 농도 범위(XL~XH)의 설정 예를 나타내는 설명도,
도 5는 본 발명에 의한 피검사 대상물(W)의 경우, 농도 프로파일의 농도 범위(XL~XH)의 다른 설정 예를 나타내는 설명도,
도 6은 도 5에 도시된 설정 조건하에서 결함을 검사하는데 사용되는 대상물(W)의 X선 투시 이미지를 나타내는 설명도이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 피검사 대상물로 향해서 방사선을 발생시키는 방사선 발생장치와; 방사선 발생장치와 대향하게 배치되어, 피검사 대상물을 통해서 투과된 방사선을 검출하고, 피검사 대상물의 이미지를 구성하는 각 화소에 대한 화소농도 정보를 출력하는 방사선 검출장치 및 방사선 검출장치에서 출력된 화소농도 정보를 이용하여 데이터 처리를 실행하는 데이터 처리유닛을 포함하는 방사선 검사장치가 제공된다. 이 방사선 검사장치에 있어서, 데이터 처리유닛은 방사선 검출장치에서 출력된 화소농도 정보로 표시된 농도를 가지고, 소정의 농도 범위내에 있는 화소의 수를 합계하고, 그 화소 수의 합계로부터 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 판정한다.
본 발명은, 방사선 검출장치에서 출력된 화소 정보를 이용한 이미지 처리에 의해 투시 이미지의 패턴 인식을 실행하는 대신에, 간단한 데이터 처리, 즉 소정의 농도 범위내에 있는 화소농도를 가지는 화소의 수를 합계하고, 그 화소 수의 합계 결과로부터 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 판정함으로써, 소정의 목적을 달성한다.
즉, 패키지에 포함된 대상물의 방사선 투시 이미지의 화소는 다른 부분의 화소와는 다른 농도를 갖는다. 따라서, 이와 같은 투시 이미지는 시각적으로 검사될 수 있다. 그러므로, 투시 이미지 대상물의 화소농도는 투시 이미지의 다른 부분의 화소농도를 포함하는 농도 범위와 다른 농도 범위에 포함된다. 이와 같은 농도 범위는 미리 공지될 수 있다. 따라서, 농도 범위는 미리 설정된다. 또한, 설정농도 범위에 포함된 농도를 갖는 화소의 수가 합계된다. 따라서, 이와 같은 화소 수의 합계와 패키지에 포함된 대상물의 돌출 영역의 결과 사이는 상관 관계가 있다. 예컨대, 피검사 대상물이 일정한 방향으로 배열되어, 포장 용기내에 수용된 상품인 경우, 화소 수의 합계 결과는 포장 용기내에서 구해진 대상물의 수와 비례한다. 그러므로, 소정의 농도 범위내에 있는 농도를 갖는 방사선 투시 이미지의 화소 수를합계함으로써, 패키지에 포함된 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 정확히 판정할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 설명된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 방사선 검사장치의 구성을 나타내는 도면으로서, 실시예의 주요 부분의 기계적인 구성을 나타내는 개략도 및 실시예의 주요 부분의 시스템 제어라인을 나타내는 블록도 양쪽을 나타낸다.
피검사 대상물(W)이, 컨베이어 시스템(1)의 루프 벨트(11)상에 올려진 후 일정한 속도로 반송된다. 컨베이어 시스템(1)의 상방에서, X선 광축이 수직 하향으로 향해진 위치에 X선관(2)이 배치된다. 또, 컨베이어 시스템(1)의 루프 벨트(11)가 X선관(2)과 1차원 X선 검출장치(3)의 사이에 끼워진 상태에서 X선관(2)과 대향하게 1차원 X선 검출장치(3)가 X선관(2)의 아래에 수직으로 배치된다.
컨베이어 시스템(1)은 루프 벨트(11)와, 벨트(11)가 루프되는 구동 롤러(12) 및 복수의 종동 롤러(13)를 포함한다. 조작유닛(4)상에 설치된 스위치를 조작함으로써, 반송 구동유닛(14)에서 공급된 구동신호에 응답하여 회전 및 구동시키기 위해 적용된 모터(미도시)가, 구동 롤러(12)에 회전을 제공한다. 이 구동 롤러(12)의 회전은 루프 벨트(11)를 각 롤러의 가이드 아래로 이동시켜, 피검사 대상물(W)을 도면의 화살표 방향으로 일정한 속도로 반송한다.
X선 제어장치(21)에 의해 제어된 고압 발생장치(22)가 X선관(2)의 양극(2a)과 음극(2b) 사이에 고압을 인가함으로써, X선관(2)은 X선을 발생한다. 리드 슬릿부재(23)는 X선관(2)과 컨베이어 시스템(1)의 사이에 설치된다. 리드 슬릿부재(23)는, 컨베이어 시스템(1)이 피검사 대상물(W)을 반송하는 반송방향과 수직한 방향으로 연장되게 형성된 슬릿(23a)을 갖는다. X선관(2)에서 출력된 X선은, 슬릿(23a)을 통과함으로써, 컨베이어 시스템(1)의 폭 방향에서 각각 발산하는 X선 팬빔을 발생한다.
1차원 X선 검출장치(3)는 신틸레이터(scintillator)와, 복수의 소자가 라인과 같이 배열된 MOS 이미지 센서를 포함한다. 입사 X선은, 신틸레이터에 의해 매우 짧은 일정한 시간간격마다 MOS 이미지 센서의 각 소자에 의해 검출되는 가시광으로 변환된다. 각 소자는, 시시각각 입사 X선 방사선의 양에 대응하는 레벨을 가지는 검출신호를 출력한다.
1차원 X선 검출장치(3)의 각 소자에서 출력된 검출신호는, 데이터 처리유닛(5)에 의해 받아 들여진다. 데이터 처리유닛(5)은, 비디오 모니터(51)의 스크린상에 각 소자에서의 검출신호로 표시된 화소농도 정보를 가지는 X선 투시 이미지를 표시한다. 또한, 데이터 처리유닛(5)은 1차원 X선 검출장치(3)의 각 소자에서 시시각각 출력된 데이터를 이용하여 루틴(후술된다)을 실행함으로써, 피검사 대상물에서 결함이 발생되는가 아닌가를 판정한다. 게다가, 판정의 결과에 따라, 대상물에서 결함이 발생하는 것으로 판정된 경우, 이와 같은 결정을 지시하는 데이터가 발생된다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 경보 부저(54)가 울린다. 선택적으로, 배제유닛(55)이 구동된다. 또, 이와 같은 판정을 나타내는 데이터는 데이터 프린터(52)로 출력되고, 이와 같은 이미지를 나타내는 데이터는 비디오 프린터(53)로 출력된다.
도 2는, 피검사 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 판정하기 위해, 데이터 처리유닛(5)에 의해 실행되는 프로세스를 나타내는 플로우차트이다. 이후, 이 도 2를 참조하여 결함이 발생하는가 아닌가 본 발명의 실시예에서의 판정 동작이 설명된다. 이 실시예에 있어서, 정상상태에서 X선 투시 이미지를 나타내는 도 3A에 도시된 바와 같이, 데이터 처리유닛(5)이 포장 박스(WB)에 수용된 6개의 고물 빵(bean-jam bun)(WA)에서 결함이 발생하는가 아닌가를 판정하는 것으로 가정한다. 그런데, 도 3A에 있어서, WC는 고물 빵(WA)에 포함된 고물을 나타낸다. 또한, 이 플로우차트에 있어서, "i"는 매우 짧은 일정한 시간간격으로 발생되는 1차원 방사선 검출장치(3)에서 신호의 출력순서, 바꾸어 말하면 시간을 표시하고, "j"는 1차원 방사선 검출장치(3)의 각 소자의 번호(또는 채널)를 표시한다. 그러므로, 피검사 대상물(W)의 X선 투시 이미지의 각 화소는 Rij로 표시된다.
도 4는 1차원 X선 검출장치가 고물 빵(WA)의 중심부 부근에 위치된 상태에서 각 화소의 출력(농도) 레벨을 나타낸다. 한편, 자동 조작이 실행되기 전에, 조작유닛(4)에 설치된 10키를 조작하여 설정된 카운트되는 화소의 농도 프로파일의 농도 범위의 하한치(XL) 및 상한치(XH)가 설정된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 농도 범위는 고물 빵의 X선 투시 이미지 전체 화소의 농도가 포함되고, 배경 이미지 화소의 농도는 포함되지 않도록 설정된다. 또, 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 판정하기 위한 승인범위의 하한치(ML) 및 상한치(MH)는 이 농도 범위에 포함된 농도를 가지는 화소의 카운트 결과에 따라 설정된다.
게다가, 측정 길이(iMAX)가 설정된다. 이 측정 길이(iMAX)는, 단일 피검사 대상물(W)에 대응해서 1차원 X선 검출장치(3)에서 출력되고, 데이터 처리유닛(5)에 의해 받아 들여진 검출신호의 수를 나타낸다. 즉, 데이터 처리유닛(5)은, 컨베이어 시스템(1)에서 반송된 피검사 대상물(W)의 선단이 X선 조사위치의 바로 정면에 도달하는 경우, 상품 검출센서(미도시)에서 출력된 외부 트리거 신호의 발생에 응답하여 1차원 X선 검출장치(3)의 출력 수취(收取)를 개시한다(i=1). 수취 외부 트리거 신호의 수가 측정 길이(iMAX)에 도달하는 경우, 데이터 처리유닛(5)은 1차원 X선 검출장치(3)의 출력 수취를 종료한다.
그 다음에, 자동 조작의 개시 명령이 내려진다. 그 후에, 피검사 대상물(W)이 컨베이어 시스템(1)으로 공급된다. 컨베이어 시스템(1)이 대상물(W)을 반송하기 시작하는 경우, 상품 검출센서의 출력에 응답하여 변수 i, j 및 M은 i=1, j=1, M=0으로 설정되도록 초기화가 실행된다. 여기서, 각 화소의 농도 정보로 표시된 농도가 농도 프로파일의 설정 농도 범위(XL~XH)에 포함되는 경우, M은 1씩 증가되는 카운터이다. 그 다음에, 데이터 처리유닛(5)는 제1 이벤트(즉, i=1인 경우)의 각 화소(R1j)의 화소 정보를 수취한다. 그 다음에, 데이터 처리유닛(5)는, i=1에서 수취되고, 1에서 최종 채널까지 값이 변하는 "j"에 대응해서 1차원 X선 검출장치(3)의 소자의 j에 대응하는 각 화소에 대해, 각 화소의 농도 정보로 표시된 농도가 농도 프로파일의 설정 농도 범위(XL~XH)에 포함되는가 아닌가를 판정한다. 농도 정보가 농도 프로파일의 농도 범위(XL~XH)에 포함되는 경우, M은 1씩 증가된다.
모든 채널의 각각에 대응해서 차이 값이 농도 범위에 포함되는가 아닌가의 판정 종료에 따라, 데이터 처리유닛(5)은, 제2 이벤트(즉, i=2인 경우)의 경우, 다음에 각 화소(R2j)의 화소 정보를 수취한다. 데이터 처리유닛(5)은, i=1인 경우와 같이, 모든 채널에 대해 각각 대응하는 각 화소의 농도 정보가 설정 농도 범위에 포함되는가 아닌가를 판정한다. 그때, 농도 범위에 포함된 농도 정보의 발생시마다, M은 1씩 증가된다. 변수 "i"가 iMAX에 도달하면, M의 값이 소정의 승인범위(ML~MH)에 포함되는가 아닌가가 판정된다. 따라서, 이 판정으로부터 피검사 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 정확하게 알 수 있다.
즉, 농도 프로파일의 농도 범위(XL~XH)내에 있는 농도를 가지는 단일 고물 빵(WA)의 X선 투시 이미지로 이루어지는 화소의 평균이 100인 경우, 승인범위(ML~MH)는, 예컨대, 540~660으로 설정된다. 포장 박스(WB)에 6개의 고물 빵이 정확히 포함된 경우, 도 3A에 도시된 바와 같이, 수(M)의 평균은 600으로서 승인범위(ML~MH)내에 포함된다. 반대로, 1개의 고물 빵(MA)이 포장 박스(WB)에서 빠진 경우, 도 3B에 도시된 바와 같이, 수(M)의 평균은 500으로서 승인범위(ML~MH)내에 포함되지 않는다. 그 결과, 본 발명에 의하면, 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 정확히 판정할 수 있다. 그런데, X선 투시 이미지에서 포장 박스(WB) 단부의 화소 농도가 농도 프로파일의 농도 범위(XL~XH)에 포함되는 경우, 이와 같은 화소의 근사치는 미리 개산된다. 따라서, 총수(M)에서 개산 값을 빼서 구해진 수가 승인범위(MNL~MH) 사이의 값과 동등하다고 여겨지는 것은 충분하다. 선택적으로,농도 프로파일의 승인범위(ML~MH)는 포장 박스(WB) 단부의 화소 수를 고려하여 설정된다.
총수(M)가 승인범위(ML~MH)내에 있을 때, 승인 판정처리가 실행된다. 반대로, 총수(M)가 값의 승인범위(ML~MH)내에 없는 경우, 경보 부저의 울림 또는 상품의 배제와 같은 이상 판정처리가 실행된다. 이후, 검사장치는 다음의 피검사 대상물(W)에서 결함이 발생하는가 아닌가에 대한 판정으로 진행한다.
특히 상술한 실시예의 주목할 만한 양상은, 1차원 X선 검출장치(3)에서 출력된 화소 데이터를 이용하여 피검사 대상물(W)에 포함된 고물 빵(WA)(또는 포장 박스(WB))의 패턴을 인식하는 이미지 처리에 의한 승인 판정을 실행하는 대신에, 미리 설정된 농도 범위내에 포함된 농도를 갖는 화소의 수를 합계하고, 그 합계의 결과가 승인범위내에 있는가 아닌가를 판정함으로써 승인 판정처리가 실행되는 것에 있다. 패턴 인식에 의거한 판정용 소프트웨어의 경우와 비교해 보면, 이와 같은 데이터 처리를 사용하는 본 발명에 의한 판정용 소프트웨어는, 극히 간단하다. 따라서, 본 발명의 검사장치는 이러한 소프트웨어를 실행하기 위해 상대적으로 간단한 하드웨어를 사용할 수 있다.
그런데, 본 발명에 의하면, 예컨대, 포장 박스(WB)에 포함된 고물 빵(WA)의 개수 뿐만 아니라, 각 고물 빵(WA)에서 고물이 빠져 있는가 아닌가도 농도 프로파일의 농도 범위(XL~XH)의 설정을 변경함으로써 검사할 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 고물 빵(WA)의 X선 투시 이미지에 있어서, 내부 고물(WC)의 투시 이미지의 화소 농도는 고물 빵(WA)의 주위 피복의 화소 농도보다 두껍다(또는 어둡다). 그러므로, 예컨대, 고물 빵(WC)의 화소 농도만이 포함되고, 단일 고물 빵(WA)의 고물(WC)의 X선 투시 이미지의 화소의 평균이 20이며, 상술한 상품과 같이, 상품의 단일 포장 박스(WB)에 6개의 고물 빵이 수용되고, 도 3A에 도시된 바와 같이, 고물(WC)이 모든 고물 빵(WA)에 정확히 포함되도록 농도 프로파일의 농도 범위(XL~XH)가 설정되는 경우, M은 약 120이다. 반대로, 1개의 고물범(WA)에 고물(WC)이 전혀 포함되지 않은 경우, M은 약 100이다. 따라서, 고물(WC)이 빠졌는가 아닌가는 값의 승인범위(ML~MH)를 105~135로 설정함으로써 정확히 판정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 방사선은 피검사 대상물로 조사된다. 따라서, 대상물의 투시 이미지가 구해진다. 또, 소정의 농도 범위내에 있는 농도를 가지는 화소 수가 합계된다. 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가는 합계의 결과를 이용하여 판정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 검사장치는 알루미늄 박과 같은 비광투과 재료로 형성된 포장 용기내에 포함된 대상물의 검사에 사용할 수 있다. 또, 본 발명의 검사장치의 경우, 방사선을 이용한 종래의 이물 검사장치와 같이, 방사선 투시 이미지의 패턴을 인식함으로써 대상물의 검사가 실행되는 경우와 비교하여 데이터 처리를 실행하는 것이 용이하다. 그 결과, 소프트웨어 및 하드웨어 양쪽을 저가로 제공할 수 있다. 저가의 구성임에도 불구하고, 본 발명의 검사장치는 비광투과 재료로 포장된 대상물에 결함이 발생하는가 아닌가를 확실하게 판정할 수 있다.

Claims (1)

  1. 피검사 대상물로 향해서 방사선을 발생시키는 방사선 발생장치와;
    상기 방사선 발생장치와 대향하게 배치되어, 피검사 대상물을 통해서 투과된 방사선을 검출하고, 피검사 대상물의 이미지를 구성하는 각 화소에 대한 화소농도 정보를 출력하는 방사선 검출장치 및;
    상기 방사선 검출장치에서 출력된 화소농도 정보를 이용하여 데이터 처리를 실행하는 데이터 처리유닛을 포함하고,
    상기 데이터 처리유닛은, 상기 방사선 검출장치에서 출력된 화소의 화소농도 정보로 표시되고, 소정의 농도 범위내에 있는 화소의 수를 합계하며, 화소의 수의 합꼐 결과로부터 대상물에서 결함이 발생하는가 아닌가를 판정하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
KR1020020019970A 2001-04-17 2002-04-12 방사선 검사장치 및 방사선 검사방법 KR20020081074A (ko)

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