KR20070072559A

KR20070072559A - 용기에 발광 다이 요소를 직접 포커싱하는 용기 검사장치및 방법

Info

Publication number: KR20070072559A
Application number: KR1020077009818A
Authority: KR
Inventors: 스테판 엠. 그래프; 제임스 에이. 링글인; 딘 에프. 말갈스키
Original assignee: 오웬스-브로크웨이 글라스 컨테이너 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-07-04
Also published as: BRPI0517271A; EP1810010A1; JP2008518230A; MX2007004985A; AR051828A1; CN101133319A; TW200619610A; AU2005301292A1; RU2007119541A; US20060092410A1; CA2584580A1; WO2006049727A1

Abstract

용기(12)를 광학적으로 검사하는 장치는 발광 다이 면(18)을 가진 적어도 1개의 발광 다이오드(16)가 있는 광원(14)을 구비한다. 렌즈 및/또는 거울(20, 43)은 용기의 선택된 부분으로 발광 다이 면을 포커싱 하고 그리고, 광 센서(24)는 광원에 의해 조명된 용기의 선택된 부분의 이미지를 수신한다. 정보 처리기(28)는 센서에서 수신된 이미지의 작용으로 용기의 조명 부분에서의 상업성 변환을 탐지하기 위해 광 센서에 결합된다. 상기 이미지는 용기의 선택된 부분을 통한 광 에너지의 전송에 의해 그리고/또는 용기의 선택된 부분에서의 광 에너지의 반사 및/또는 굴절에 의해 현상된다. 광원은 단일 발광 다이오드 또는 복수 발광 다이오드를 구비하며, 상기 다이오드는 발광 다이 면의 이미지가 용기에서 서로 겹쳐지거나 및/또는 인접하게 하는 방식으로 용기에 포커싱 되는 발광 다이 면을 갖는다.

발광 다이오드, 발광 다이 면, 렌즈, 거울, 용기, 정보 처리기, 광 센서.

Description

용기에 발광 다이 요소를 직접 포커싱하는 용기 검사장치 및 방법{CONTAINER INSPECTION BY DIRECTLY FOCUSING A LIGHT EMITTING DIE ELEMENT ONTO THE CONTAINER}

본 발명은 용기의 광학 성질에 영향을 미치는 상업성 변환을 위해 용기를 검사하는 것에 관한 것으로, 보다 특정하게는 검사를 받는 용기 부분에 1개 이상의 LED 발광 다이 요소(light emitting die elements)를 직접 포커싱하여 용기를 검사하는 방법과 장치에 관한 것이다.

유리병 또는 도기제의 목이 긴 단지와 같은 용기를 제조할 때에, 다양한 타입의 이형부(anomaly)가 용기의 측벽, 힐, 저부, 견부, 목부 및/또는 마감부에서 생성될 수 있다. 당 기술분야에서 "상업성 변환(commercial variations)"이라 불리우는 이러한 이형태는 용기의 상업성 수용능력에 영향을 미칠 수 있다. 용기의 광학 성질에 영향을 미치는 상업성 변환을 전자-광학식 검사 기술을 이용하여 탐지하는 것이 제안되어져 있다. 종래 방식의 기본 원리는 광원이 용기로 광 에너지가 바로 향하도록 배치되고, 그리고 광 센서가 광원에 의해 조명된 용기 부분의 이미지를 수신하게 배치된 것이다. 상기 광원은 일정한 세기로 이루어지거나 또는 광원의 1개 이상의 치수부를 횡단하면서 세기가 변하는 구조로 이루어진다. 광원에 의해 조명을 받는 용기 부분에서의 상업성 변환은 센서에서 수신된 조명 용기부분의 이미지에 있는 광 세기의 작용으로 탐지된다. 또한, 상기 전자-광학식 검사기술은 용기의 오리지널 주형과 상관된 부호를 가리키는, 용기 힐 또는 저부와 같이, 상기 용기에서의 물결모양 기복 또는 표면 변화를 읽는데 이용된다. 미국특허 4,945,228호, 5,200,801호 및 6,025,909호에는 이러한 내용의 일반적인 사실을 기재하고 있다.

전형적으로, 용기 검사 광원은 1개 이상의 백열전구, 형광등 또는 LED 를 구비한다. 백열전구를 사용하는 경우에는 일반적으로 필라멘트가 직접적으로 또는 산광기(散光器)를 통해서 용기의 조명 부분에 초점이 모여지게 된다. 일반적으로 백열전구는 무지향성(無指向性) 조명을 달성하려는 노력으로 산광기와 조합하여 이용된다. 지금까지 이용된 LED는 발광 소자 또는 다이의 직접적인 포커싱을 허용하지 않는 렌즈 또는 다른 포커싱 광학체를 가진 저-전력 성분인 것이다. 일반적으로, LED는 산광기와 조합하여 사용되어 무지향성 조명원을 제공한다.

본 발명의 일반적인 목적은 광원이 발광 성분(들)의 향상된 작동수명으로 인한 감소된 유지비, 증가된 조명 균일성, 및 향상된 검사 신뢰성을 발휘하는, 용기를 검사하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 본원에 기재된 양호한 실시예에 따르는 용기를 광 검사하는데 사용되는 장치는, 발광 다이 면을 가진 적어도 1개의 LED를 구비한 광원을 포함한다. 렌즈 또는 거울과 같은 수단은 용기의 선택된 부분으로 발광 다이 면에 초점을 모으며 그리고, 광 센서는 광원에 의해 조명된 용기의 선택된 부분의 이미지를 수신한다. 정보 처리기는 광 센서와 결합되어 센서에 수신된 이미지의 작용으로 용기의 조명 부분에서의 상업성 변환을 탐지한다. 상기 이미지는 용기의 선택된 부분을 통한 광 에너지의 전송에 의해 그리고/또는 용기의 선택된 부분에서의 광 에너지의 반사 및/또는 굴절에 의해 현상된다. 광원은 발광 다이 면을 각각 가진 단일 LED 또는 복수의 LED(light emitting diodes)를 구비한다. 상기 발광 다이 면은 그 이미지가 겹쳐지거나 그리고/또는 용기에서 서로 인접하여 있는 방식으로 용기에 초점을 모은다.

본 발명의 다른 목적, 특징, 이점 및 그 상관 기술을 첨부 도면을 참고로 이하에 기재한다.

도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따르는 용기를 광학적으로 조사하는 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도2는 도1의 장치에 있는 발광 다이오드(LED)의 입면도이다.

도3은 도1의 시스템으로 부분 변경하여 개략적으로 나타낸 도면이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예의 일부분을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도5는 도4에서 화살표 방향(5)으로 취해진, 도4에서의 조명 패턴을 입면으로 나타낸 도면이다.

도1은 용기(12)를 광학 검사하는 장치(10)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 장치(10)는 발광 다이(18)를 가진 적어도 1개의 발광 다이오드(16)가 있는 광원(14)을 구비한다. 1개 이상의 렌즈(20)는 검사를 위해 선택한 용기(12) 부위에 직접 다이(18)의 발광 면에 초점을 모은다. 거울은 발광 다이 면이 용기에 포커싱하는 렌즈(들)(20)를 대신하여 이용하거나 또는 추가적으로 이용한다. 용기(12)의 조명 부위를 통해 전송되는, 조명 부위에서 반사되는 및/또는 굴절되는 광 에너지는 카메라(26)에 있는 광 센서(24)로 렌즈 시스템(22)을 통해 직접 전해진다. 렌즈 시스템(22)은 카메라(26)의 일 부분이다. 정보 처리기(28)는 카메라(26)에 연결되어 센서(24)를 스캔하여서, 용기의 조명 부위의 이미지를 획득한다. 센서(24)는 에이리어 어레이 센서(area array sensor)가 광 감지 소자로 이루어진 2차원적 어레이를 갖거나 또는 리니어 어레이 센서(linear array sensor)가 광 감지 소자의 1차원적 어레이를 가진 것이다. 정보 처리기(28)는 용기(12)의 회전 증가와 같은 적절한 증분으로 센서(24)를 스캔할 수 있다.

상술한 바와 같이, 용기(12)에서 센서(24)로 향하는 광 에너지는, 실시되는 검사 타입에 따르는 검사를 받는 용기 부위를 통한 전송, 및/또는 용기 부위로부터의 반사 및/또는 용기 부위에 의한 굴절될 수 있게 된다. 다음에 기재한 미국특허 5,214,713호, 5,233,186호, 5,243,400호, 5,291,271호, 5,461,228호, 5,466,927호 5,753,905호 및 5,969,810호는 용기를 통해 전송 및/또는 굴절되는 광의 기능으로서 광학적 용기 검사를 설명하고 있다. 다음에 기재한 미국특허 4,230,266호, 4,584,469호, 4,644,151호, 4,945,228호, 5,200,801호, 5,489,987호 5,637,864호 5,896,195호, 6,104,482호, 6,175,107호 및 6,256,095호는 용기로부터 반사된 광 에너지의 작용으로 용기 검사를 설명하고 있는 것이다.

도2는 본원에 제공된 양호한 LED(16)의 구조를 나타낸 도면이다. 발광 다이(18)는 기초부(32)상에 있는 열소산장치(30)에 보관되어 있다. 리드(34, 36)는 다이(18)에 전기적 연결을 하기 위해 제공된다. 비-평행한 광학체(non-collimating optics)(38)(도1)는 용기(12)상에 다이 발광 면(18)의 직접 포커싱(direct focusing)을 허용 한다. 본원의 양호한 LED(16)로는 미국 캘리포니아 산 조세에 소재하는 루미레드스 라이팅(Lumileds Lighting) 회사에서 상표명 Luxeon으로 시판되는 것이 있으며 그리고 람베르티안(lambertian) 형태의 광 에너지를 전송한다.

도3은 복수의 LED(16)의 발광 다이 면(18)이 적어도 부분적으로 발광 다이 면의 이미지가 용기에서 중첩하게 하는 방식으로 용기(12)의 표면 상에 직접적으로 1개 이상의 상관 렌즈(20)(및/또는 거울)로 초점을 모우는, 도1의 실시예에서 변경된 부분을 설명하는 도면이다. 이러한 변경은 대체로 밝은 검사 광 빔의 발생을 할 수 있게 한다. 도4 및 도5는 복수의 LED(16)가 열소산장치 지지부(40)에 장착된 변경부분을 설명하는 도면이다. LED(16)의 발광 다이 면은, 다이 면의 이미지(42)(도5)가 용기에서 연속한 선형(linear) 조명 이미지를 형성하고 서로 인접하여 있게 하는 방식으로 프레넬(fresnel) 또는 다른 원통형 렌즈(43)로 용기(12)상에 초점을 모은다. 도4와 도5에 도시한 LED(16)는 동일한 또는 다른 광 전송 파장을 가지고 그리고 이미지(42) 사이에서 겹침 구역이 있는 것이다. 다른 조명 패턴은 지지부(40)상에 LED(16)의 적절한 렌즈 및/또는 거울 및/또는 패턴을 사용하여 제공된다.

1개 이상의 LED의 발광 다이 면에 포커싱은, 용기에 밝고 양호하게 형성된 조명 이미지를 생성한다. 다이 이미지(도3 내지 도5)를 적층하는 성질이 깨끗하고 효율적인, 검사를 받는 용기 부위의 조명을 허용한다. 상당히 큰 크기의 다이(18)(0.05인치x0.05인치 그리고 대형)와 상당히 큰 세기는, 대응하여 증가하는, 조명의 균일성, 검사의 신뢰감 및 낮아진 유지비를 갖는 형광 및 백열 전구의 대체가 이루어지게 한다. 다이 이미지의 적층(도3 내지 도5)은 조명 세기가 선형적으로 증가되게 하고 그리고 임의적인 소망 형태로 조명 패턴이 구성되게 한다. 또한, LED는 기본적으로 주변 광의 필터링을 용이하게 허용하는 단색광 이다.

상술된 바와 같은 구조로 본 발명의 목적을 달성하는 용기를 검사하는 방법과 장치를 개재하였다. 본 발명을 양호한 실시예를 통한 다양한 변경 및 개조로 상술되었지만, 당 분야의 기술인은 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 상술한 기술내용을 변경 및 개조할 수 있을 것이며, 본 발명은 이러한 변경 및 개조한 기술을 포함하는 것으로 한다.

Claims

광원(14)과, 상기 광원에 의해 조명된 용기의 선택된 부분의 이미지를 수신하는 광 센서(24), 및 상기 센서에 수신된 이미지의 작용으로 용기의 조명 부분에 상업성 변환을 탐지하기 위해 상기 광 센서에 결합된 정보 처리기(28)를 구비하는, 용기를 광학적으로 검사하는 장치에 있어서;

상기 광원은 발광 다이 면(18)을 가진 1개 이상의 LED(16)를 구비하고, 그리고 상기 시스템은 용기의 상기 선택된 부분에 상기 발광 다이 면을 포커싱 하는 수단(20 또는 43)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 광원은, 각각이 발광 다이 면(18)을 가진 복수의 발광 다이오드(14)를 구비하고, 그리고 상기 수단(20 또는 43)은 용기의 선택된 부분에 모든 발광 다이오드의 발광 다이 면을 포커싱 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 수단(20 또는 43)은 상기 발광 다이 면의 적어도 일부 이미지가 용기의 선택된 부분에서 겹쳐지도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 수단(20 또는 43)은 상기 발광 다이 면의 적어도 일부의 이미지가 용기의 상기 선택된 부분에서 서로 인접하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
용기를 검사하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

(a)다이오드의 외측으로부터 직접적으로 이미지 되는 발광 다이 면(18)을 가진 1개 이상의 발광 다이오드(16)를 구비하는 광원(14)을 제공하는 단계와;

(b)용기의 선택된 부분에 직접적으로 발광 다이 면을 포커싱 하는 단계와;

(c)광 센서(24)로 용기의 상기 부분의 이미지를 향하게 하는 단계 및;

(d)상기 이미지의 작용으로 용기에 상업성 변환을 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 단계(a)는 복수의 발광 다이오드(16)를 제공하는 단계를 구비하고, 그리고 상기 단계(b)는 용기의 선택된 부분에 직접적으로 상기 복수의 발광 다이오드의 발광 다이 면을 포커싱 하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 단계(b)는 상기 발광 다이 면의 적어도 일부 이미지가 용기의 선택된 부분에서 겹쳐지도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 단계(b)는 상기 발광 다이 면의 적어도 일부의 이미지가 용기의 상기 선택된 부분에서 서로 인접하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.