KR20050113615A - 포장을 검사하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음료 등의 액체 제품용 포장을 검사하기 위한 방법이며, 포장을 회전하도록 설정하는 단계와, 회전 동안의 포장을 소정 파장의 방사선으로 조사하는 단계와, 소정 파장에서 기록하기에 적절한 화상 기록 장치로 회전 동안의 포장의 내용물의 적어도 일부를 적어도 하나의 계열의 적어도 2회의 기록을 하는 단계를 포함한다.

Description

포장을 검사하기 위한 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR INSPECTING PACKAGINGS}
음료를 담는 병 등의 포장을 검사하기 위한 방법 및 시스템이 최근 개발되었다. 예컨대 맥주 내에 유리 조각의 발생은 예컨대 불량 묶음의 결과로서 회사의 손실과, 반품 작업과, 유리 조각의 존재가 부정적인 언론 보도를 받을 것이기 때문에 회사 명성에 대한 손상을 야기할 수 있다.
본 명세서에 참조로서 삽입된 것으로 생각되는 국제 특허 출원 PCT/NL96/00049호로부터, 채워진 맥주 병 내의 극히 작은 유리 조각을 검출하기 위한 방법 및 장치가 공지되어 있다. 여기서 각각의 채워진 병은 별도의 스테이션 내에서 짧은 시간 동안 회전된 후 신속히 정지되어, 광원-카메라 시스템 및 관련 화상 처리를 사용하여 작은 유리 조각의 이동이 검출될 수 있다.
이 방법은 통상 충분히 잘 작동하지만 양조장 또는 비알콜성 음료 제조자의 채움 라인 내에 복잡한 장치를 요구한다. 이러한 방법을 사용하여 검사를 수행하면 평균 병 당 약 2.1초가 걸린다. 또한, 예컨대 시간 당 60,000 병의 높은 채움 라인 평균 속도를 달성하기 위해, 예컨대 36개의 복수의 회전 및 화상 기록 스테이션이 요구되기 때문에 이러한 시스템은 비싸다.
도1은 본 발명에 따른 검사 스테이션의 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 스케쥴의 시간 다이어그램이다.
도3은 도2의 실시예에 따른 시간 다이어그램이다.
도4 내지 도8은 본 발명에 따른 상이한 실시예의 시간 다이어그램이다.
도9 내지 도12는 본 발명에 따른 다른 실시예의 다이어그램도이다.
전술된 방법을 개선하기 위해, 본 발명은 음료 등의 액체 제품용 포장을 검사하기 위한 방법을 제공하며, 포장을 회전하도록 설정하는 단계와, 회전 동안의 포장을 소정 파장의 방사선으로 조사하는 단계와, 소정 파장에서 기록하기에 적절한 화상 기록 장치로 회전 동안의 포장의 내용물의 적어도 일부를 적어도 하나의 계열의 적어도 2회의 기록을 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 포장 당 짧은 시간 내에 양호한 검사가 달성되어, 비교적 적은 수의 회전 및 화상 기록 스테이션(검출 유닛, 검사 유닛)이 요구된다는 장점을 갖는다. 본 발명에 따른 일 실시예가 적용될 때, 검사에는 병 당 평균 0.7초가 걸린다. 이 결과 중 하나는 상기 방법을 적용함으로써 검사 시스템이 더욱 용이하고 더욱 값싸게 실현될 수 있다는 것이다.
예컨대 12 내지 24개의 적은 수의 회전 및 화상 기록 스테이션을 갖는 시스템은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 수행하기에 충분할 것이다.
다른 실시예에서, 계열의 연속적인 기록 동안에 기록 장치에 대해 사실상 동일한 회전 위치에 포장이 위치된다. 연속적인 화상은 수직축 상에서 선회하는 병으로 만들어진다. 병의 회전 동안에 적어도 1개의 화상이 (계속적으로 선회하는) 병으로 기록된다. 이들 화상이 저장된다. 각각의 화상은 360도 회전 차이를 갖는 동일한 병인 이전 또는 후속 화상과 비교된다. 이들 2개의 연속적인 화상이 비교될 때, 병은 동일한 위치에 위치되는 한편, 아마도 병 내에 존재하는 유리의 단편은 화상 내에서 다른 위치를 가질 것이다. 2개의 화상들 사이의 이러한 유리의 변위는 예컨대 화상을 서로 차감함으로써 검출될 수 있다. 화상 내에 어떤 것이 남아있다면, 유리가 존재한다. 화상을 서로 차감하는 것은 라벨의 검사에서 특히 적용되는 그 자체로 공지된 원리이다. 유리 입자를 갖는 병이 검출될 것이다.
회전 동안에(병이 선회하고 유리가 병에 대해 이동할 때) 검사를 수행하는 것이 이미 가능하다. 스핀 및 검사가 대체로 약 0.7초 내에서 함께 수행될 수 있어서, 예컨대 18개(12 내지 24개)의 검사 유닛만이 시간 당 60,000 병의 용량을 실현하도록 요구된다.
다른 실시예에 따르면, 소정 기간의 시간 간격을 개재하며 계열의 연속 기록이 된다. 여기서 사진을 찍을 목적으로 카메라를 활성화하는 비교적 간단한 방법이 가능해진다.
계열의 기록이 되는 기간 동안에 회전 속도는 바람직하게는 변한다. 여기서 포장의 내용물과 포장의 속도 사이의 차이가 실현된다.
또한, 계열의 기록이 되는 기간 동안에 회전 방향이 변하는 바람직한 실시예가 있다. 속도의 변화는 속도의 차이의 효과를 향상시킨다.
포장에 대해 상이한 시야각으로부터 복수의 기록을 하는 것이 유리하다. 여기서 예컨대 라벨이 이미 배열된 포장 내에서 입자를 검출하는 것이 가능해진다.
계열의 화상으로부터의 화상 정보는 바람직하게는 포장 내의 유리 입자 등의 요구되지 않는 입자의 존재를 검출하기 위해 비교된다.
본 발명의 다른 태양은 하나 이상의 상기 청구항에 청구된 바와 같은 방법을 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 장점, 특징 및 상세 사항은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 이하의 설명을 기초로 하여 명백할 것이다.
한번에 하나의 맥주 병(B)(도1)이 링(1)과 헤드(2) 사이에 검출 유닛(12) 내에서 클램핑된다. 감속 기구(4) 및 옵션 브레이크(5)를 거쳐 헤드(2)에 결합된 모터(3)는 병을 회전하도록 설정하는 작용을 한다. 이에 따라 링(1)과 헤드(2)는 프레임(6)에 대해 회전 가능하게 장착된다. 또한, 광원(7)으로부터의 광이 병 내에 조사되고 병의 내용물이 기록된다. 질량 관성으로 인해 병 내의 액체와 병의 회전 속도 차이가 있기 때문에, 내용물은 병에 대해 이동할 것이다. 이제 CCD 카메라(8)를 사용하여 상이한 순간들에서 기록이 된다면, 연속적인 기록에서 병 외의 다른 위치에서 병에 대해 내용물이 위치될 것이다. 이는 예컨대 유리 입자를 검출하도록 사용된다.
검출 유닛은 카메라(8)가 사진을 만드는 것을 기초로 하여 신호를 생성하기 위해 활성 신호 발생 유닛(예컨대, 레이저 트리거)을 더 포함한다. 레이저 송신기/검출 유닛(16)은 검출 유닛의 회전 부분 상에서 반사기(15)의 방향으로 레이저 비임(17)을 방출한다. 반사기가 레이저 비임을 통해 지나간다면, 이러한 레이저 비임이 반사되고 반사된 비임은 검출 유닛(16)에 의해 수용된다. 그 다음, 신호는 사진이 찍힐 카메라로 보내진다.
이에 대한 대안으로서, 모터는 카메라가 사진을 찍는 것을 기초로 하여 카메라에 위치 신호를 발생시킨다.
화상 정보는 컴퓨터(10) 내에서 처리되고 스크린(11) 상에 표시될 수 있다.
상기 설명된 장점에 더하여, 이하에 설명되는 실시예는 종래 기술에 비해 다른 장점을 갖는다.
- 병의 회전 동안에 직접적으로 검사가 될 수 있다.
- 병은 물리적으로 정지될 필요가 없고 조용히 유지될 필요가 없다.
- 병은 일 측부로부터가 아니라 다수의 측부로부터 검사될 수 있어서, 검사의 신뢰성을 향상시킨다.
- 라벨 후방의 부착물, (심한) 자국, 엠보싱 또는 예비 인쇄된 병이 검출될 수 있다.
- 라벨링 기계 다음에 기계가 위치될 수 있어서, 유연한 라인 레이아웃이 가능하고 기계가 라인 내에서 최후에 위치될 수 있고, 이에 따라 실제 최종 검사가 가능하다.
- 기계적인 복잡성이 덜하여, 기계적인 신뢰성 및 기계의 유효성(OPI)이 향상된다.
- 검사 유닛이 개별적으로 제어되기 때문에, 최적의 스핀 프로파일이 검사 유닛 당 구현될 수 있다.
- 라인 정지의 경우에 컨베이어 내에 존재하는 모든 병이 검사될 수 있어서, 라인 정지의 경우에 (제품 손실 및 낭비가 되는) 검사되지 않은 병이 없다.
회전 당 하나의 사진으로 구성된 화상의 계열을 기록하는 것에 더하여, 회전 당 복수의 화상[예컨대, 시야 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 및 Ⅳ 각각으로 0 °, 90 °, 180 ° 및 270 °이상에서(도2)]을 기록하는 것도 가능하다. 그 다음, 결정된 각도에서 기록된 화상은 이러한 결정된 각도 후의 360도에서 기록된 후속 화상과 비교된다. 이는 이하의 시간 다이어그램에 도시된다(주의: 평면도에서 병은 수직 축을 중심으로 회전하지만 그렇지 않으면 카메라에 대해 정지되어 있다).
이러한 시간 다이어그램을 기초로 하여, 회전 당 4개의 화상이 기록되는 경우에 대해 이하의 표가 대응하는데, 여기서 병의 일부가 시간의 특정 순간에서 도시되는 것으로 지시된다.
화상(t1) Ⅰ
화상(t2) Ⅱ
화상(t3) Ⅲ
화상(t4) Ⅳ
화상(t5) Ⅰ
화상(t6) Ⅱ
화상(t7) Ⅲ
화상(t8) Ⅳ
화상(t9) Ⅰ
등.
이로부터 어떤 시간에서 병의 특정 부분이 도시되는지를 지시하는 이하의 표가 만들어진다. 병의 동일한 특정 부분의 2개의 연속적인 화상들 사이에서 이동이 검출되지 않으면, 유리 또는 오염물이 발견되지 않았다.
예컨대 시간의 이하의 시점에서 사진이 찍힐 수 있다.
Ⅰ t1, t5, t9, t13 등
Ⅱ t2, t6, t10, t14 등
Ⅲ t3, t7, t11, t15 등
Ⅳ t4, t8, t12, t16 등
병에 대한 유리의 이동은 이하와 같이 실현된다(도3). 병이 각도 변위를 겪을 때, 병 내의 액체는 병보다 늦게 운동이 될 것이다. 이에 따라, 액체 내의 (유리) 입자(G)는 병보다 늦게 운동이 된다. 병의 회전 속도가 증가될 때 (서로에 대한 병 회전시 사실상 360도 차이를 갖는) 2개의 화상에서 비교된 (유리) 입자의 위치가 변할 것이다.
병의 회전 속도가 감소될 때, 병 내의 액체는 일정 시간 후에 병보다 급격히 회전할 것이다. 그 다음, 액체 내의 (유리) 입자도 병보다 급격히 회전할 것이다. 병의 회전 속도가 감소될 때 회전 속도가 증가될 때 언급된 바와 유사한 방식으로 (서로에 대한 병 회전시 사실상 360도 차이를 갖는) 2개의 화상에서 비교된 (유리) 입자의 위치가 변할 것이다.
상대 이동을 발생시키는 상기 방법에 더하여, 병 회전의 시동 바로 후의 기간이 사용될 수도 있다. 그 순간 병이 이미 이동하면서 (유리) 입자는 이동의 관성으로 인해 여전히 휴지 상태에 있을 것이다. 노출 및 카메라 셔터 시간의 올바른 선택으로 바람직하게는 약 0 내지 0.3초 지속되는 이 단계에서, 병은 초점에서 벗어나 도시될 것이고 (유리) 입자는 초점 내에 정확히 도시되거나 매우 천천히 이동할 것이다. (유리) 입자는 그 자체로 화상 처리 기술을 적용함으로써 검출될 수 있다.
이러한 방법으로 많거나 또는 적은 수의 병의 부분을 검사하는 것도 가능하다는 것을 알 것이다. 특허(WO 97/14956호)를 포함하는 다른 방법에 대한 장점은 병이 복수의 측부로부터 검사되어, 검출의 기회가 증가된다(또는 검출의 기회가 동일하게 유지되면서 검출 시간이 단축될 수 있다)는 것이다. 이러한 장점은 예비 라벨링된 병과 자국이 있는 병의 경우에 특히 중요하다.
상기 계열의 화상의 기록을 가능하게 하기 위해, 비동기식 리셋 카메라의 사용이 추천된다. 이는 화상의 기록을 개시하도록 외부 신호에 의해 활성화(트리거)되는 카메라이다. 본 적용예에서, 이는 검출 유닛으로부터 나온 위치 피드백 신호를 사용하여 발생할 수 있다.
이러한 방법으로 회전 패턴이 조절될 수 있어서, 화상의 기록 동안에 최적 이동이 달성되어, 입자의 검출이 가능하다(도4). 회전 프로파일의 개념이 이러한 목적을 위해 중요하다. 회전 프로파일은 시간의 함수로서 수직축 상에 병의 각속도를 도시한다. 간단한 예는
t0 - t1: 시동
t1 - t2 : 계속적인 회전
t2 - t3 : 제동
상기 방법으로 전체 기간 t0 내지 t3 동안에 화상을 기록 및 처리하는 것이 가능하다.
각속도를 연속적으로 변화시키는 것(도5)이 특히 유리한데, 이는 그러면 입자가 병에 대해 계속하여 연속적으로 이동하기 때문이다.
또한, 더욱 복잡하거나(예컨대 역회전) 또는 매우 짧은 회전 프로파일(도6, 도7)이 가능하다. 여기서 매우 짧은 검사 시간이 실현될 수 있고, 이는 매우 컴팩트한 기계가 되게 할 수 있다. 또한, 최적의 회전 프로파일(도8)은 예컨대 시럽인 구체적인 제품용으로 설정될 수 있다.
다른 것과 일체식으로, 병 상에서 통상 수행되는 기존의 검사가 별도로 제어되는 모터를 갖는 검출 유닛 당 카메라의 이러한 방법에 의해 가능해진다.
- 병 회전을 사용하는 360도 라벨 검사,
- 장식 및 엠보싱된 병의 측벽 검사, 및
- 예컨대 포일 검출.
고정된 많은 카메라는 병이 배향된 다른 검출을 위해 더 사용될 수 있다.
지능형 제어에 의한 화상 기록 트리거와 모터 제어를 링크시킴으로써 데이터 통신이 최소화될 수 있다.
화상 계열을 상이한 PC에 할당하는 것은 예컨대 파이어와이어(Firewire) 프로토콜(IEEE 1394 표준)에 의해 또는 빠른 PC에 의해 또는 다중화기 기술에 의해 실현될 수 있다.
회전하는 병에 대해 360도 상이한 2개의 화상 내에서 검출되는 (유리) 입자의 상대 이동은 (유리 입자의 위치가 바뀌기 때문에) 이동 검출을 통한 소프트웨어 검출이 가능하도록 커야한다.
다른 실시예에서, 화상 기록은 공지되지 않은 순간 및 병의 규칙적인 각도 변위(비동기식 리셋 카메라) 대신에 규칙적인 시간 간격에서 그리고 공지되지 않은 각도 변위(동기식 리셋 카메라)에서 수행된다. 이의 장점은 간단한 카메라 활성화이다. 여기서 계열의 기록된 화상이 병의 상이한 측부일 수 있어서, 측부들 사이의 가시적인 차이로 인해 (유리) 입자가 존재하지 않는다면 차감 화상이 블랙이 아닐 수 있다는 점이 더욱 복잡하다. 양호한 어두운 필드 조명으로 인해, 측부 및 이에 따른 측부들 사이의 차이가 화상 내에서 가시적이지 않을 것이기 때문에(블랙 화상 - 블랙 화상 = 블랙 화상), 병의 배향이 중요하지 않다. 어두운 필드 조명이 완벽하지 않으면, 화상 처리 기술에 의해 (유리) 입자들로부터의 반사를 구별할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예는,
- 12 내지 24개의 검출 유닛을 갖는 캐러젤(carrousel)로서, 이러한 캐러젤은 병을 위한 채움 라인 내에 그 자체로 공지된 방식으로 위치될 수 있고, 다른 변화는 예컨대 고정 카메라를 갖는 검출 라인이며, 병은 그 자체로 공지된 방식으로 검출 동안에 차례로 진행하는 캐러젤과,
- (카메라 트리거의 순간을 제어하기 위한) 검출 유닛 당 병 배향 피드백 수단과,
- 검출 유닛 당 구동 유닛 (예컨대, 위치 피드백을 갖는 스테핑 또는 서보 모터)으로서, 한 번의 구동이 모든 검출 유닛을 위해 선택적으로 사용될 수 있는 구동 유닛과,
- 검출 유닛 당 카메라와,
- 포일을 검사하고 부유하는 물체를 검출할 목적으로 병의 하면뿐만 아니라 전체 병 상에 기록하기 위한 화상용 화상 필드와,
- 80 프레임/초 이상의 (파이어와이어) IR 카메라와,
- (수정된) 어두운 필드 조명을 갖는 적외선 조명기와,
- 라벨, 캡 및/또는 병의 채움 수준을 검사하기 위한 컬러 카메라와,
- 화상 처리 컴퓨터(IPP) 및 통신 컴퓨터(COMMPC)와,
- 비디오용 광학 슬립 링 및 다른 데이터 전송 장치와,
- 산업 환경용 하드웨어: 카메라, 조명기, 시스템 하우징, IPP PC, COMMPC로서, 이러한 수단은 예컨대 IP65에 따르는 산업 환경용 하드웨어를 포함한다.
도9 내지 도12에서, 서로에 대해 그리고/또는 시험될 병에 대해 카메라와 조명 위치를 배열하기 위한 몇몇 실시예가 도시된다. 도9에서, 회전 헤드(30) 내에 위치된 병(B)은 전술된 바와 같이 회전된다. 병의 바닥을 통해 램프 또는 방사선 수단(32)에 의해 병이 조명된다.
도10에서, 병은 광(34, 35)에 의해 측부로부터 조명된다. 카메라는 화상을 취하기 위해 병의 바닥 아래에 위치결정된다. 도11에서, 병의 중심선에 대해 각도를 가지며 카메라가 위치되도록 도10의 배열이 변경된다. 이들 실시예의 장점은 전체 바닥 영역이 기록시 기록된다는 것이다. 이 결과는 예컨대 몇몇 후속 기록시에 유리 입자가 더욱 빨리 정지될 수 있다는 것이다. 이에 따라 검사 시간이 감소될 수 있다. 다른 장점은 검사 전에 병이 건조되는 공정이 사용될 때 아래로부터 기록이 되기 때문에 단지 바닥만이 건조될 필요가 없다는 것이다. 이러한 바닥의 건조는 병을 신속히 스핀시킴으로써 수행될 수 있으며, 스핀은 검출 공정을 위해 유리하게 수행된다. 또한, 도11의 카메라의 경사각의 장점은 헤드의 림에 대해 일정 각도에서 기록이 수행되고 이는 병의 바닥 영역의 최하부 내의 검출이 더욱 완전히 수행될 수 있다는 것을 의미한다는 것이다. 또한, 병에 대해 측면으로 위치결정되기 때문에 카메라 상에 더욱 적은 먼지가 하강할 것이다.
다른 유리한 실시예(도12)는 측부로부터 병 내를 조사하는 2개의 램프(34)와, 광을 반사하기 위해 3개의 측부(39, 40, 41)를 갖는 프리즘(42)을 포함한다. 또한, 광을 반사하기 위해 본 실시예에서 미러(44)가 배열된다. 이러한 배열에서, 병으로부터의 광이 2개의 측부로부터 카메라에 의해 검출될 수 있어, 카메라에 의해 기록되는 병의 바닥 영역으로부터의 정보의 양을 개선한다. 또한, 이러한 실시예에서, 프리즘으로부터 반사되는 화상 데이터를 캡쳐하기 위해 또는 미러로부터의 직접적인 광을 캡쳐하기 위해 2대의 카메라가 보급될 수 있다. 이에 의해 예컨대 헤드(30)의 '그림자' 내에 하강하는 유리 입자의 가능성이 제거된다.
또한, 도13에 개략적으로 도시된 바와 같이, 카메라는 예컨대 병의 견부를 통해 비전을 가지며, 병의 바닥 영역 위에 일정 각도로 위치될 수 있다.
화상 기록은 병의 배향에 의해 또는 소정의 또는 랜덤한 시간 간격에서 예컨대 트리거될 수 있다. 병의 배향은 제1 경우에 예컨대 센서에 의해 결정될 수 있다.
기록된 화상의 처리는 몇몇 방식으로 취급될 수 있다. 사실상 동일한 병 배향에 의한 화상이 상호 차감될 수 있고 상이한 화상이 잔여 정보에 대해 분석될 수 있다. 이와 달리, 기록된 화상은 시간 시프트 또는 먼저 기록된 화상의 병 배향/위치를 향한 복귀 회전 및 예컨대 차감 공정에 의한 다른 후속 처리에 의해 먼저 기록된 화상에 대해 분석될 수 있다. 또한, 궤도는 몇몇 화상에 기록된 입자를 결정 및 설명할 수 있다. 궤도의 파라미터를 기초로 하여, 입자의 성질이 예컨대 병 불량을 야기할 수 있는 유리, 또는 병이 수용될 수 있는 유기 재료라는 것이 결정될 수 있다.
상기 설명된 다른 실시예가 자유롭게 조합될 수 있다. 추구된 권리는 첨부된 청구의 범위에 의해 정의된다.

Claims (10)

  1. 음료 등의 액체 제품용 포장을 검사하기 위한 방법이며,
    포장을 회전하도록 설정하는 단계와,
    회전 동안의 포장을 소정 파장의 방사선으로 조사하는 단계와,
    소정 파장에서 기록하기에 적절한 화상 기록 장치로 회전 동안의 포장의 내용물의 적어도 일부를 적어도 하나의 계열의 적어도 2회의 기록을 하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 포장은 계열의 연속적인 기록 동안에 기록 장치에 대해 사실상 동일한 회전 위치에 위치되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 소정 기간의 시간 간격을 개재하여 계열의 연속적인 기록이 되는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 계열의 기록이 되는 기간 동안에 회전 속도가 변하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 계열의 기록이 되는 기간 동안에 회전 방향이 바뀌는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항에 있어서, 복수의 계열이 기록되며, 상이한 계열로부터의 동일한 등급이 연속적으로 기록되는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항에 있어서, 포장 내의 유리 입자 등의 요구되지 않은 입자의 존재를 검출하도록 계열의 화상으로부터 화상 정보를 비교하기 위한 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항에 있어서, 화상 기록 장치는 카메라 외측으로부터 공급된 신호에 의해 기록하도록 활성화되는 카메라인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서, 방법의 수행 동안에 구동 유닛, 방사선을 발생시키기 위한 조사 수단, 및 포장의 회전 위치를 결정하기 위한 위치 결정 수단을 포함하는 홀더 내에 포장이 위치되는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템.
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