KR20100121638A

KR20100121638A - 계란 표면 상의 오염물 및 기타 결점을 검출하기 위한 소프트웨어 컨트롤을 포함하는 비전 시스템

Info

Publication number: KR20100121638A
Application number: KR1020107019754A
Authority: KR
Inventors: 레슬리 필립 토마스; 나다니엘 바렛 브라운
Original assignee: 에프피에스 푸드 프로세싱 시스템즈 비.브이.
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-11-18
Also published as: CN102016496A; US8330809B2; JP2011517340A; EP2283309A1; US20090195648A1; BRPI0905951A2; WO2009100114A1

Abstract

비전 시스템은 계란 처리 장치의 항목으로 통합되며, 갈색 계란 및 백색 계란 상의 컬러 음영 및 결함 중의 하나 이상을 검출하기 위한 소프트웨어 컨트롤을 통합하고 있다. 인클로저가 복수의 고해상도 이미지 생성 카메라를 포함하고 있으며, 이들 카메라가 케이블에 의해 스위치를 이용하여 원격 위치된 비전 PC 시스템과 통신한다. 카메라와 관련된 인클로저의 개방부의 내부 전체에 걸쳐 균일한 조명을 용이하게 하기 위해 인클로저의 저부를 향하는 개방부를 따라 비선형 형상의 확산기가 장착된다. 이 카메라는 관련된 계란 처리 장치를 따라 지속적으로 이송되는 복수의 계란의 각각에 대한 다수의 고해상도 이미지를 생성하여, 결함의 유형을 허용 가능한 것과 거부되어야 하는 것으로 분류하고, 또한 계란을 실제 패키징을 위해 음영이 보다 일치하고 있는 그룹으로 구분하는 것을 지원한다.

Description

계란 표면 상의 오염물 및 기타 결점을 검출하기 위한 소프트웨어 컨트롤을 포함하는 비전 시스템{VISION SYSTEM WITH SOFTWARE CONTROL FOR DETECTING DIRT AND OTHER IMPERFECTIONS ON EGG SURFACES}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 "Vision System with Software Control for Detecting Dirt and Other Imperfections on Egg Surfaces"를 발명의 명칭으로 하여 2008년 2월 4일자로 출원된 미국 가특허 출원 61/025,973(35 USC 119(e))에 관련된다.

발명의 분야

본 발명은 갈색 계란 및 백색 계란 상의 결함을 검출하기 위한 소프트웨어 컨트롤뿐만 아니라 갈색 계란의 복수의 음영을 검출하는 성능을 통합하고 있는 비전 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 구체적으로 이더넷 카메라와 같은 쌍을 이루고 있는 임의의 개수의 촬상 카메라를 채용하며, 이들 카메라는 모든 전기 제어 장치를 유닛의 별도의 밀봉부 내에 분리시키고 있는 3차원 인클로저 내에 그룹화된다.

이 유닛은 또한 하나 이상의 조명 요소와 이 조명 요소로부터 생성된 광을 유닛의 내부에서 집속, 확대 및 균등하게 분포되는 방식으로 방향을 바꾸고 동일하게 분배하기 위한 곡선형, 아치형 또는 비선형 형상의 반사기 또는 확산기 요소를 포함한다. 비전 시스템은 하나의 비제한적 응용에서 계란의 비침투식 검사를 제공하며, 유닛 내의(뿐만 아니라 필요한 경우에는 유닛 아래의) 영역을 균일하게 조명하는 조명 요소 및 곡선형 확산기의 성능에 의해, 그림자 및 다른 바람직하지 않은 어두운 점의 경우를 배제시킴으로써 계란 음영 및 얼룩의 더욱 정확한 검사 및 검출을 제공한다.

계란 검사 장치는 관련 분야에 널리 공지되어 있다. 이러한 장치는 컨베이어와 같은 다양한 유형의 계란 처리 및 이송 장치와 함께 채용되는 경우가 많다. 이러한 장치의 대표적인 응용은 색상별, 크기별 등과 같이 동일한 것을 분류하고 또한 이러한 계란에 연관된 수용 가능하지 않은 얼룩을 검출함에 있어서 계란의 비침투식 검사를 포함한다.

구형 표면을 갖는 물체를 검사하기 위한 장치의 한 가지 공지의 예는, "Van Soest"에게 허여된 미국 특허 번호 7,474,392에 명시되어 있으며, 여기에서는, 3차원의 박스 형상의 인클로저가 광택이 없는 투명한(matt transparent)(예컨대, 우유 등) 확산기 플레이트를 통해 조명하고, 박스 인클로저의 상단부로서 기능하는 복수의 최상위 위치된 스트립 광을 포함한다. 4개의 일련의 상호연결된 측면 및 단부 벽부는 각각 높은 반사 계수를 나타내는 미러링 내면을 추가로 나타낸다. 컨베이어 상의 물체를 관찰하기 위해 하나 이상의 카메라가 박스의 상단 내측 벽부에 근접하여 컨베이어 위에 배치된다.

본 발명은 계란 처리 장치의 항목으로 통합되는 비전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 비전 시스템은 갈색 계란 및 백색 계란 상의 컬러 음영 및 결함 중의 하나 이상을 검출하기 위한 소프트웨어 컨트롤을 통합하고 있다. 인클로저가 복수의 고해상도 이미지 생성 카메라(이더넷 카메라와 같은)를 포함하고 있으며, 이들 카메라는 케이블에 의해 기가비트 (이더넷) 스위치를 이용하여 원격 위치된 비전 PC 시스템과 통신한다.

인클로저의 저부를 향하는 개방부를 따라 확산기(반사 요소 또는 분배 요소로도 지칭됨)가 장착된다. 확산기는 포물선 등의 형상을 포함한 곡선형, 아치형, 또는 다른 비선형 형상을 가지며, 카메라와 관련된 인클로저의 개방부의 내부 전체에 걸쳐 균일한 조명을 용이하게 한다. 확산기 위에는 복수의 광생성/조명 요소가 배치되며, 카메라와 함께, 관련된 계란 처리 장치를 따라 지속적으로 이송되는 복수의 계란의 각각에 대한 다수의 고해상도 이미지를 생성하도록 동작하여, 결함의 유형을 허용 가능한 것과 거부되어야 하는 것으로 분류하고, 또한 계란을 실제 패키징을 위해 음영이 보다 일치하고 있는 그룹으로 구분하는 것을 지원한다.

카메라는 예컨대 쌍(pair)과 같은 어떠한 형태로도 그룹화될 수 있으며, 이로써 각각의 카메라가 소정의 순간에 복수의 계란을 볼 수 있게 된다. 관련된 계란 처리 장치는 카메라에 의해 일련의 이미지가 획득되는 동안 계란을 회전시킬 수도 있다. 유닛 내부를 따라 위치된 고주파수 형광등과 같은 조명 요소가 제공된다. 이 조명은 유닛의 저부를 향하는 개방부를 따라 장착된 주문형(customized)의 포물선 또는 다른 비선형/곡선 확산기를 통과하여, 유닛 전체에 걸쳐 균일하게 조명하는 것을 용이하게 하며, 또한 검사되고 있는 계란 또는 다른 물체를 지지하는 컨베이어의 표면 영역을 따라 균일하게 조명하는 것을 용이하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 비전 시스템의 사시 조립도이며, 3차원 인클로저, 쌍을 이루고 있는 그룹화된 촬상 카메라, 형광등, 및 하방으로 향하는 포물선형 반사기(parabolic reflector)를 도시하고 있다.
도 2는 비전 시스템의 회전 사시도이며, 측면 패널을 형성하는 선택된 3차원 인클로저를 제거하여 카메라, 조명 및 포물선형 반사기의 배치를 최상으로 예시하는 도면이다.
도 3은 비전 시스템을 추가로 회전시킨 부분 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 비전 시스템을 회전시키고 추가로 조립한 상단 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 것에 비해 약간 회전된 분해 사시도이다.
도 5a는 다른 변형예에 따른 수정된 돔 형상의 확산기 요소의 부분 예시도이다.
도 5b는 돔 형상의 확산기의 단면과 관련되고, 상단 중심 라인으로부터 반대 양상으로 연장하는 포물선 성분, 포물선 성분의 단부 지점으로부터 연장하는 선형 성분, 및 선형 성분의 단부 지점으로부터 확산기의 측면 연장 에지까지 연장하는 로그 성분을 포함하는 로그 함수부(logarithmic function)를 예시하는 도면이다.
도 6은 위쪽에 부착되어 있는 비전 시스템의 아래에 간격을 두고 장착되는 계란 컨베이어와 같은 계란 처리 장치의 출구 부분에 장착된 비전 시스템의 사시도이며, 3차원 유닛으로부터 연장하고 원격 지점에 있는 비전 PC에 연결하는 이더넷 케이블을 예시하고 있다.

여러 도면에 걸쳐 유사 부분에 유사 도면부호가 부여되어 있는 첨부 도면을 이하의 상세한 설명과 함께 참조하여 설명할 것이다.

본 명세서에 제공된 여러 예시를 참조하면, 갈색 계란 및 백색 계란 상의 결함을 검출하고 또한 갈색 계란의 다수의 음영을 검출하는 성능을 갖는 비전 시스템(10)이 개시된다. 본 명세서에 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이, 비전 시스템(10)은 기계적 비전 검사 기술을 통합하며, 어떠한 적합한 프로세서 또는 하드웨어 기반 지원을 포함하고, 어셈블리 전체에 걸쳐 균일한 조명을 용이하게 하기 위해 비전 시스템 내에 설치되는 주문형 설계 요소(custom designed element) 또는 확산기(예컨대, 예시된 예에서와 같이 포물선 형상 및 돔 형상의)뿐만 아니라 연계되어 있는 컴퓨터 관련 소프트웨어 제품과 인터페이스하는 성능을 갖는다.

도 6의 환경 친화적인 예시도를 참조하면, 도면부호 "12"로 일괄적으로 나타낸 계란 처리 장치의 출구 부분에 장착된 비전 시스템의 사시도가 도시되어 있으며, 예컨대 다수의 계란(13을 참조)을 중앙 컨베이어 벨트로부터 이 중앙 컨베이어 벨트를 따라 단일 파일 레인(file lane) 내로 이송하고 또한 그 후에 다른 컨베이어, 계란 세척기 등에 전달하기 위해 스풀 바(spool bar) 상으로의 이송을 위해 사용되는 계란 지향 및 축적 시스템을 예시하고 있다. 예시를 용이하게 하기 위해, 계란 운반/처리 장치(12)에 관련된 각종 특징부(이들은 본 발명의 핵심이 아님)에 대해서는 더 이상 언급하거나 설명하지 않는다.

도면부호 "14"는 본 발명의 핵심인 3차원 유닛(10)으로부터 연장하는 이더넷 케이블을 나타내며, 이 케이블은 원격 위치에 있는 비전 PC(16)에 연결되고, 그 기능에 대해서는 더욱 상세하게 후술될 것이다. 앞에서 언급한 바와 같이, 비전 시스템은 검사 서브시스템을 통합하고, 그 기술에는 적합한 하드웨어 및 프로세서 성분(일반적으로 PC(16) 내에 포함되어 있는 것으로서 언급됨)을 포함하며, 계란(13) 또는 다른 이송 물체의 검사 파라미터를 구축하기 위한 적합한 작동 프로토콜을 제공하기 위해, 이러한 파라미터는 음영, 스폿/얼룩의 존재에 대한 판정, 및 다른 가능한 계량법 및/또는 결점을 식별하는 성능을 포함하는 것으로 이해된다.

본 명세서에서 사용된 바와 같은 "이더넷"이라는 용어는 근거리 통신망(LAN)을 위한 프레임 기반 컴퓨터 네트워킹 기술의 부류들을 지칭한다. 이 명칭은 "에테르(ether)"의 물리적 개념으로부터 유래한 것이며, 미디어 액세스 컨트롤(MAC)/데이터 링크 레이어의 네트워크 액세스 수단 및 공통 어드레싱 포맷을 통해 다수의 와이어링 및 시그널링 표준을 정의한다. 이러한 양상으로, 이더넷 스테이션은 서로 데이터 패킷을 전송함으로써 통신하며, 이러한 데이터 패킷은 개별적으로 전송 및 전달되는 개별 블록의 데이터로 구성된다. 다른 LAN과의 동작을 위해, 각각의 이더넷은 각각의 데이터 패킷의 목적지 및 소스를 특정하기 위해 이용되는 하나의 48-비트 어드레스가 주어진다.

도 1 내지 도 5의 각각에 예시된 바와 같이, 개시된 실시예는 비전 시스템(10)을 형성하는 3차원 인클로저 내에서 그룹화되어 있는 쌍을 이루고 있는 이더넷 통신 가능한 디지털 카메라를 포함하며, 이 카메라는 반대로 배치된 카메라(18, 20, 22)의 개개의 쌍으로 지칭된다. 바람직한 실시예에 따라, 카메라(예컨대, 18, 20, 22)의 개개의 그룹화는 어떠한 방식으로도 이루어질 수 있으며, 예컨대 이들의 각각의 시계(field of view)가 소정의 지점에서 교차하도록(구체적으로 도 2를 참조) 또한 각각의 카메라가 최대 20개의 계란(또는 그 이상)을 볼 수 있는 하나의 바람직한 변형예에서와 같이 각각의 카메라가 소정의 순간에 복수의 계란을 보도록 각각의 카메라 쌍이 위치된다. 또한, 본 발명에 따른 변형예에서는 하나의 카메라 또는 다른 개수의 카메라를 포함한 임의의 복수의 카메라가 채용되어 본 명세서에서 설명되고 청구된 방식으로 기능할 수 있다.

또한, 바람직한 일실시예에서 이더넷 통신 가능한 카메라가 설명되었지만, 상이한 통신 플랫폼 하에서 작동하는 다른 수용 가능한 버전의 디지털 카메라를 포함한 다른 가능한 촬상 장치가 이더넷 접속을 필요로 하지 않는 변형된 비전 시스템에 통합되어 이용될 수 있으며, 이것은 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 것이다. 이들 회선을 따라, 이더넷 케이블(14)의 사용은 다른 케이블 연결로 대체되거나, 또는 어떠한 경우에는 프로세서 컨트롤에 연관되거나, 카메라에 통합되거나 또는 구성요소에 연관되는 다양한(쌍을 이루는) 카메라들 간에 구축된 무선 접속으로 대체될 수 있다.

이러한 방식으로, 각각의 카메라는 계란마다에 대해 복수의 개별 이미지(10개 또는 그 이상)를 제공할 수 있다. 관련된 계란 처리 장치(도 6을 참조)는 쌍을 이루는 카메라(18, 20, 22)의 각각에 의해 일련의 이미지가 얻어지는 동안 계란을 회전시킬 수도 있다. 도 1 내지 도 5에 예시된 바와 같이 카메라쌍(18, 20, 22)을 반대쪽으로 경사지게 배치하는 것은 카메라의 가능한 배치 중의 하나로 제안된 것이며, 이러한 카메라의 어떠한 재구성도 고려될 수 있고, 이로써 하나의 카메라 또는 복수(3개 이상)의 카메라가 요구된 배치로 구성되고, 관련된 계란 처리 장치의 성능 특징과 연동하여, 원하는 개수의 이미지 및 촬상될 복수의 아이템(예컨대, 계란)의 관련 해상도를 제공할 수도 있다.

3차원 비전 시스템 인클로저 내에서, 서브셋 및 밀봉된 인클로저(24)가 이미 구성되어 있는 프레임과 분리되어 제공되며, 이 프레임은 일반적으로 내측으로 개방되어 있고 인클로저와 인접하고 있으며, 전반적으로 도면부호 "26"으로 나타내어져 있다. 밀봉 인클로저(24)는 모든 전기 제어 장치(도 2의 부분적으로 벗겨낸 도면 및 도 3과 도 5의 분해도에서 도면부호 "28"로 나타낸 것을 참조)를 전체 어셈블리(10)의 별도의 밀봉부 내에 격리시킨다.

도 2, 도 3 및 도 5에 최상으로 도시된 바와 같이, 어셈블리(10)의 개방 프레임부(26)는 쌍을 이루고 있는 오프셋 카메라의 각각과 관련된 경사진 복수의 탑재 브라켓을 포함하며, 이 브라켓에 대해서는 카메라쌍(18, 20, 22)과 관련된 도면부호 "30", "32" 및 "34"로 도시되어 있고, 이들이 카메라쌍을 예컨대 밀봉된 전기 수용부(24)의 표면에 장착한다. 예시되어 있고 또한 전반적으로 직사각 형상 및 개방 내부 3차원 공간을 구성하기 위해 제공되는 개방 프레임부(26), 일련의 프레임, 브레이스(brace) 및 단부편(end piece)을 함께 유지하기 위한 기계 구조체에 대한 전반적인 상세한 설명을 제공하지 않아도, 그 안에 카메라쌍이 선택되어 하방으로 경사진 배치로 배열되도록 장착된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

복수의 조명 요소에 의해 유닛 조명이 제공되며, 도면부호 "36" 및 "38"로 쌍으로 나타낸 선명한 백색의 고주파수 형광등 또는 안정 저항관(ballast tube)에 의해 제공되고, 이격되어 폭방향으로 연장하는 방식으로 배치된 4개, 6개, 8개, 10개 또는 그 이상의 형광등(일례에서는 이들의 각각이 48" 길이임)과 같은 복수의 조명 요소의 설치를 포함하는 것도 가능하며, 유닛 어셈블리(10)의 내부 중간 또는 바닥을 마주보는 지점을 따라 위치된다. 형광등은 LED(발광 다이오드) 및 백열등이나 기타 조명 요소 등을 포함하는 적합한 다른 점등 요소 또는 점등 소스로 대체될 수 있다. 다른 점등 옵션에는 레이저를 채용하는 것을 포함하며, 다른 가능한 점등 소스가 어셈블리(10)에 통합될 수도 있다.

조명 요소에 의해 제공된 조명은 도면부호 "40"으로 나타낸 주문형의 비선형 형상(아치형 또는 곡선형을 포함)의 요소 또는 확산기를 통과하며, 이 확산기는 유닛 어셈블리에 걸쳐 균일한 조명을 용이하게 하기 위해 개방 프레임부(26)의 바닥을 향하는 개방부를 따라 장착된다. 예시된 실시예에서의 확산기 요소(이 용어는 비선형 형상의 요소(40)와 별도의 것으로 설계되거나 또는 공존하는 것으로 설계될 수 있는 특성의 어떠한 형태의 광분배 또는 광반사 요소도 포함함)의 구성은 의사 포물선 형상의(pseudo-parabolic shaped) 확산기(40)로 된다.

도면부호 "40"으로 예시로 제공된 확산기에 따라 포물선 형상과 관련된 반사 또는 확산 성능은 통상적으로 광선(조명 요소에 의해 생성된 것과 같은)을 공통 초점에 집중시키도록 작용한다. 본 명세서에서 고려되는 바와 같은 확산기의 구성은 초점을 무한대까지 증가시킬 것이며, 이로써 요소(40)가 반사기 성분으로서 작동할 때에 유닛의 3차원 내부 내에 및 확산 성능의 유닛 아래의 양자에 예컨대 별도의 컨베이어(도 6에 도시된 바와 같은)가 계란 또는 다른 검사될 복수의 물체를 이송하는 영역을 따라 균일하고 일정한 이미지 패턴이 제공된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 반사기/확산기(40)의 외형적 특징은 조명의 균일한 분배라는 목적에 추가하여 또는 이 목적과는 달리 원하는 정도의 집속 및 확대를 제공하도록 재구성될 수도 있다.

도시된 포물선 구성 외에, 본 발명은 비선형 표면 영역을 구축하기 위해 어떠한 수학식 또는 로그식에 따라 성형된 바와 같은 임의의 유형의 곡선 또는 호를 보여주는 비선형 요소의 설치를 고려할 수 있으며, 이것은 유닛의 아래에 존재하는 영역 및 아래에 위치된 컨베이어의 표면에 대하여 조명 요소에 의해 생성된 광을 집속, 균일한 분배 및/또는 확대하는 것을 용이하게 한다. 대안으로 구성된 확산기 요소에 관련된 이러한 다른 형상은 조명 요소 광선의 방향을 어떠한 요구된 3차원 패턴에 따라 방향을 바꾸기 위한 타원형, 지오이드(geoidal), 변형된 원형, 돔형 또는 지수함수적으로 곡선을 이루는 형상의 어떠한 것도 포함할 수 있다.

도 5a에서 참조되는 바와 같이, 확산기는 40'에서 보여지는 바와 같이 실질적으로 돔 형상을 나타낼 수 있으며, 이것은 3차원 어플리케이션을 전반적으로 원형의 베이스를 갖는 라운드된 천장 구성(rounded fault configuration)으로 더욱 제한하게 된다. 요소(40')와 관련된 돔 형상은 도 5에서의 포물선 형상 요소(40)를 참조하여 도시된 것과 유사한 전반적으로 가늘고 긴 가로 방식으로 연장하며, 돔 형상 확산기 요소(40')는 유사하게 개방 단부를 갖는 것으로 도시되어 있다. 돔 형상 확산기(40')의 단부는 마찬가지의 돔 구조를 나타내도록 둘러싸이게 될 수도 있다.

추가의 특징부는 세로 방향 및 아래에 위치된 컨베이어의 이송 방향에 직각을 이루는 방향으로 연장하는 돔 형상 요소를 포함한다(도 6의 작동 도면에도 명확하게 도시되어 있고, 계란 이송 방향에 대하여 또한 돔 형상 확산기(40')의 연장 방향을 식별하는 양방향 화살표 44에 대하여 직선 방향으로 연장하는 방향 화살표 42에 의해 예시되어 있으며, 이것은 도 6에 투시도(phantom)로 도시되어 있다). 추가의 특징부는, 상단 중심 라인(46)에 대칭을 이루고 이 중심 라인으로부터 도 5a에 도시된 바와 같이 제1 연장 측면(48) 및 제2 연장 측면(50)이 연장하는 돔 형상을 포함하며, 이 중심 라인이 이송 방향(방향 화살표 42)에 직각을 이루고, 이송 라인에 실질적으로 평행한 평면으로 놓이게 된다(도 6에 도시된 바와 같이). 도시되어 있지는 않지만, 도 5에 최상으로 예시되어 있는 포물선 형상 확산기(40)는 유사한 세로 방향 연장 상단 중심 라인을 포함하며, 돔 형상 확산기를 참조하여 보다 구체적으로 후술되는 바와 같이 이 중심 라인으로부터 요구된 수학적/로그 함수부(mathematical/logarithm function)에 따라 구축될 수 있는 제1 및 제2 측면을 연장한다.

돔 형상 확산기(40')의 횡단면은 중심 라인(46)에 직각을 이루는 것으로 이해되며, 어떠한 적합한 수학적 비선형 함수부에 따라, 예컨대 광의 반사 또는 다른 방향으로의 변경(예컨대, 확산)을 지원하기 위해 비선형의 3차원 표면의 생성을 이끌어내는 어떠한 수식 또는 로그(logarithm)에 따른 곡선을 따르게 된다. 이러한 수학적 포뮬레이션(mathematical formulation)은 다항식(polynomial), 즉 동일한 변수의 상이한 파워를 포함하고 있는 것과 같은 다수의 대수항(multiple algebraic term)의 표현을 채용할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 이러한 수학적 함수부는 전술한 포물선 형상뿐만 아니라 제한되지 않은 수의 추가 구성의 어떠한 것도 달성하도록 재구성될 수 있다. 이러한 추가의 형상은 예컨대 어떠한 범위의 다측면 다각형(polygon)을 구성하는 더 적은 수의 한정된 측면에서부터 실질적으로 더 매끄러운 아치형 형상에 대응하는 더 많은 수의 측면까지의 범위를 갖는 임의의 수의 측면을 갖는 3차원 표면을 포함할 수 있다.

각각의 경우에, 이러한 수학적/로그 함수부는 도 5a에서 46으로 도시된 바와 같이 중심 라인 출발 지점으로부터 계산된다. 채용되는 로그는 중심 라인(46)의 반대 측면의 어느 하나에 적용되는 동일하거나 상이한 수학적으로 생성되는 함수부를 소유할 수 있으며, 이것은 확산기 표면의 요구된 3차원 성형을 생성하기 위해서이다.

도 5b를 참조하면, 돔 형상 확산기(40)의 횡단면과 관련된 로그 함수부의 예시가 나타내어져 있으며, 이것은 이송되는 아이템(예컨대, 계란(13))의 운송 방향에 관련하여 도시되어 있다. 수학적 함수부는 상단 중심 라인(46)으로부터 반대 양상으로 연장하는 포물선 성분을 포함하며, 이 포물선 성분은 상단 중심 라인(46) 내지 단부 지점(52, 54) 사시의 연장 성분인 것으로 한정된다. 후속하는 선형 성분이 포물선 성분의 단부 지점(52, 54)에서부터 추가의 단부 지점(56, 58)까지 연장한다. 로그 성분이 선형 성분의 단부 지점(56, 58)에서부터 확산기의 연장 에지까지 연장하며, 이들은 종단 지점(60, 62)에 의해 추가로 한정된다.

상단 중심 라인으로부터 연장하는 대향 연장 포물선-선형-로그 시퀀스(parabolic-linear-logarithmic sequences)의 배치는 단지 하나의 가능한 수학적 함수부를 묘사하기 위한 것이며, 수학적으로 구성된 곡선의 다른 변형 또한 가능하여, 예컨대 도 5b에 예시된 순서를 어떠한 요구된 방식으로 반전시키거나 수정하여 더 적은 수의 별개의 성분으로 제한하거나 또는 이들의 최고치(plurality) 및/또는 배치를 변경할 수 있다. 포물선, 선형 및 로그 함수부의 각각에 채용되는 수학적 계수는 곡률을 변경시키거나 또는 도시된 프로파일을 변화시키기 위해 수정될 수 있다. 중심 라인의 어느 한 측면 또는 양쪽 측면에 대해 이러한 함수부를 수정하는 성능은 컨베어어 설계에서와 같은 피치(pitch)의 변동을 매칭시키는 결과를 도출하는 계수를 선택하는 성능을 창출한다. 돔 표면의 경우에, 이 돔 표면은 각각이 상이한 작동 기능(반사 특성 및 확산 특성의 변동을 포함하는 것과 같은)을 수용하도록 설계될 수 있는 상이한 부분으로 구성될 수 있다.

확산기(40 또는 40')의 성형(또는 재성형)은 카메라의 효율을 최대화하기 위해 유닛의 내부가 균등하게 조명되는 반사 기능 및 오버헤드 장착된 유닛(도 6을 참조) 아래의 영역 및 구체적으로 계란(13)이 위치되는 컨베이어를 더 우수하게 조명하기 위해 요구된 방식으로 광이 인클로저의 내부 및 확산기 위에 위치된 공간을 지나 집속, 확대 또는 방향 변경되는 확산 기능 중의 하나(또는 가능하게는 양자 모두)로 작동하도록 될 수도 있다. 이송 컨베이어의 조명을 증가시키고 균형이 이루어지도록 하는 성능은 역사적으로 종래 기술의 이미징 기술로 평가하기에는 매우 어려운 파라미터인 축축한 계란과 관련된 결함의 검출을 가능하게 한다.

전술한 카메라(쌍을 이루는 카메라)는 기가비트 이더넷 스위치에 묶여져, 케이블(14)에 의해 원격 위치된 비전 PC 시스템(16)과 통신된다. 일반적으로 설명하면, 이더넷 기술은 가장 광범위하게 이용되는 것이며, 종래부터 버스 토폴로지(bus topology)를 피처링하는 근거리 통신망 프로토콜 및 초당 10 메가비트 데이터 전송률로 정의되며, 본래 브로드캐스트 전송 매체로서 작용하는 공유된 동축 케이블을 통해 통신하는 컴퓨터의 개념을 기반으로 한다.

이더넷 스테이션은 개별적으로 전송 및 전달되는 데이터의 블록인 데이터 패킷을 서로 전송함으로써 통신한다. 바람직한 작동 어플리케이션에서, 데이터는 패킷으로 분할되며, 각각의 패킷은 어떠한 다른 패킷과의 충돌없이 목적지에 도착할 때까지 CSMA/CD 알고리즘 등을 이용하여 전송된다.

각각의 이더넷 스테이션은 예컨대 목적지 및 각각의 데이터 패킷의 소스를 특정하기 위해 이용되는 48-비트의 하나의 어드레스가 주어진다. 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 또는 칩은 통상적으로 다른 이더넷 스테이션에 어드레스된 패킷을 받아들이지 않으며, 그 이유는 이들 프로토콜과 관련된 중첩하는 촬상 카메라 간의 혼동을 방지하기 위해서이다.

이더넷 기술의 진보 및 특히 이더넷 기술을 지원하기 위해 요구되는 하드웨어의 상당한 비용 감소와 이러한 하드웨어가 요구하는 패널 공간의 감소에 의해, 대부분의 제조업체는 현재 이더넷 카드의 기능성을 PC 마더보드에 직접 구성하고 있으며, 이로써 별도의 네트워크 카드를 설치할 필요가 없게 된다.

특정의 어플리케이션에서는, 쌍을 이루고 있는(또는 다른 방식으로 배열되어 있는) 카메라가 장착되는 관련 계란 처리 장치를 따라 지속적으로 이송되는 복수의 계란의 각각에 대한 다수의 고해상도 이미지를 생성하기 위해 고해상도 카메라가 작동하게 된다. 이로써 관련되어 있는 PC(16) 내에서 예컨대 갈색 계란의 음영 변화를 검출하고 또한 갈색 계란과 백색 계란 모두에 대해 더 작은 결함을 검출하기 위해 파라미터를 구축하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 사용자가 결함의 유형을 허용 가능한 것과 거부되어야 하는 것으로 분류하기가 더욱 용이해질 뿐만 아니라, 실제 패키징을 위해 계란을 음영이 보다 일치하고 있는 그룹으로 구분하는데 도움을 줄 수 있다.

전술한 소프트웨어 제어 작동 프로토콜에 추가하여, 비전 시스템의 소프트웨어 성분은 요구된 어플리케이션에 따라 계란을 처리, 구분 및 수용/거부하기 위해 다른 기준 또는 어플리케이션으로 재프로그래밍될 수 있다. 이러한 파라미터는 추가의 서브셋의 컬러 이펙트 및 컬러 변동(및 갈색 계란과 백색 계란을 엄격하게 분류하는 것을 넘어서)을 인지하는 것을 포함할 수 있다. 추가의 분류는 축축한 계란에 대해 노른자위 및/또는 흰자에 의해 점균 영향(slime effect)을 관찰하고 찰상함으로써 달성될 수 있다.

이상 본 발명을 설명하였지만, 첨부된 청구범위의 사상으로부터 벗어나지 않고 다른 실시예 및 추가의 바람직한 실시예를 구성할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

Claims

물체 운반 장치의 항목으로 통합되는 비전 시스템에 있어서,
하나 이상의 카메라가 안쪽에 장착된 인클로저;
상기 카메라와 통신하는 검사 서브시스템; 및
상기 인클로저의 저부를 따라 장착되어, 상기 인클로저의 전체에 걸쳐 반사 조명과 상기 인클로저 아래에 위치된 영역에 대한 확산 조명 중의 하나 이상을 용이하게 하는 3차원 형상 요소(three dimensional shaped element)
를 포함하며,
상기 카메라는 상기 물체 운반 장치에 의해 지속적으로 이송되는 복수의 물체의 각각에 대한 고해상도 이미지를 생성하고, 상기 검사 서브시스템과 연동하여, 촬상된 물체를 결정된 프로토콜에 따라 구분하도록 동작할 수 있는,
비전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 인클로저 내에 대향 배치되는 쌍으로 그룹화된 복수의 카메라를 더 포함하며, 각각의 상기 카메라는 소정의 순간에 복수의 물체를 볼 수 있는, 비전 시스템.
제2항에 있어서,
상기 인클로저는 상기 카메라가 안에 장착되는 내부 개방부 및 상기 개방부의 내부와 인접하여 연장하고 전기 제어 장치를 포함하고 있는 제2 밀봉 인클로저를 포함하는, 비전 시스템.
제2항에 있어서,
상기 인클로저는 특정 형상 및 크기를 가지며, 상기 카메라에 의해 일련의 이미지가 얻어지는 동안 복수의 계란의 각각을 이송 및/또는 회전시키는 계란 컨베이어 위에 오버헤드 배치 방식으로 장착되는, 비전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 인클로저 내에 고정되는 하나 이상의 조명 요소를 더 포함하며, 상기 조명 요소는 복수의 선명한 백색의 고주파수 형광등을 포함하는, 비전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 3차원 형상 요소는 포물선 형상 확산기를 포함하는, 비전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 3차원 형상 요소는 돔 형상 확산기를 포함하는, 비전 시스템.
제7항에 있어서,
상기 돔 형상 확산기는 상기 물체 운반 장치와 관련된 컨베이어의 주행 방향에 직각을 이루는 세로 방향으로 연장하는, 비전 시스템.
제7항에 있어서,
상기 돔 형상 확산기는, 상기 물체 운반 장치와 관련된 컨베이어의 주행 방향에 직각으로 연장하고 상기 컨베이어와 관련된 이송 평면에 실질적으로 평행한 평면으로 놓이게 되는 상단 중심 라인으로부터 연장하는 제1 및 제2 대칭 연장 측면을 포함하는, 비전 시스템.
제9항에 있어서,
상기 중심 라인에 직각을 이루고 수학적인 비선형 함수부(mathematical non-linear function)에 따른 곡률(curvature)을 따르는, 상기 돔 형상 확산기의 횡단면을 더 포함하는, 비전 시스템.
제10항에 있어서,
상기 수학적인 비선형 함수부는 상기 중심 라인 상에 출발점을 갖는 로그 함수부(logarithmic function)를 포함하는, 비전 시스템.
제11항에 있어서,
상기 돔 형상 확산기의 횡단면에 관련된 상기 로그 함수부는, 상기 상단 중심 라인으로부터 상기 확산기의 측면 연장 에지까지 대향 방식으로 연장하는 포물선 성분, 선형 성분 및 로그 성분 중의 하나 이상을 포함하는, 비전 시스템.
제2항에 있어서,
각각의 상기 카메라는 이더넷 통신 가능한 디지털 카메라를 포함하는, 비전 시스템.
제13항에 있어서,
상기 디지털 카메라는 케이블에 의해 기가비트 이더넷 스위치를 이용하여 원격 위치된 비전 PC 시스템과 통신하는, 비전 시스템.
제14항에 있어서,
상기 카메라는 복수의 계란을 포함하는 복수의 운반 물체의 각각에 대한 다수의 고해상도 이미지를 생성하는, 비전 시스템.
제15항에 있어서,
상기 카메라는 개개의 계란에 대한 다수의 이미지를 생성하며, 촬상된 계란의 결함의 유형을 분류하고 또한 이 계란을 음영이 보다 일치하는 그룹으로 구분하는 것을 지원하기 위해 소프트웨어 프로토콜과 통신할 수 있는, 비전 시스템.
복수의 고해상도 이미지를 생성하고 케이블에 의해 기가비트 이더넷 스위치를 이용하여 원격 위치된 비전 PC 시스템과 통신하는 이더넷 카메라가 그 안에 장착되는 인클로저;
상기 인클로저 내에 장착되는 복수의 조명 요소; 및
상기 카메라와 관련된 상기 인클로저의 내부 개방부 전체에 걸쳐 균일한 조명을 용이하게 하기 위해 상기 인클로저의 저부를 향하고 있는 개방부를 따라 장착되는 비선형 형상 확산기
를 포함하며,
상기 카메라는 결함의 유형을 분류하고 또한 계란을 음영이 보다 일치하는 그룹으로 구분하는 것을 지원하기 위해 계란 처리 장치의 관련 항목의 표면을 따라 지속적으로 이송되는 복수의 계란의 각각에 대한 다수의 고해상도 이미지를 생성하도록 작동할 수 있는,
비전 시스템.
제17항에 있어서,
상기 카메라는 상기 인클로저 내에 포함되는 개별적인 대향 배치되는 쌍으로 그룹화되며, 이로써 각각의 상기 카메라가 소정의 순간에 복수의 계란을 볼 수 있으며, 상기 인클로저 내부의 개방 프레임 내부에 인접하여 연장하고 전기 제어 장치를 포함하고 있는 제2 밀봉 인클로저를 더 포함하는, 비전 시스템.
제17항에 있어서,
상기 비선형 형상 요소는 포물선 형상 확산기 또는 돔 형상 확산기 중의 하나 이상을 포함하는, 비전 시스템.
운반되고 있는 복수의 계란의 각각을 검사하는 비전 시스템에 있어서,
원격 위치된 검사 서브시스템과 통신하는 복수의 고해상도 카메라를 수용하고 있고, 계란이 운반되고 있는 표면에 대하여 하방을 향하는 배치의 오버헤드 방식으로 장착되어 있는 3차원 인클로저; 및
상기 인클로저의 개방부의 내부 내에 생성되는 균일한 조명의 분산을 용이하게 하기 위해 상기 인클로저의 저부를 향하고 있는 개방부를 따라 장착되는 3차원 형상 확산기
를 포함하며,
상기 카메라는, 주행 방향이 상기 인클로저의 직선 연장 방향에 직각을 이루고 있고 또한 상기 인클로저의 직선 연장 방향 아래에 있는 계란 처리 장치를 따라 지속적으로 이송되는 복수의 계란의 각각에 대한 고해상도 이미지를 생성하도록 작동하여, 촬상된 계란을 정해진 프로토콜에 따라 구분할 수 있도록 하는,
비전 시스템.