KR20110068539A - 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 방법은 조명을 원사 케이크에 조사하고 CCD 카메라에 의해 이미지를 스캔하는 단계, 상기 이미지 스캔 단계에 의해 얻어진 이미지를 일정한 구획을 나누고, 스캔한 이미지를 데이터화하는 단계, 상기 데이터화한 것을 영상처리부에서 일정 구획들의 밝기의 차이가 있는지를 확인하는 단계, 상기 확인단계를 통해 밝기 차이가 있는 케이크 표면을 갖는 것을 오염 케이크로 판단하는 단계 및 상기 판단 단계에 의해 오염 케이크로 판단된 것을 제거하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치 및 그 방법은 특정한 형상의 조명 컨트롤러부와 카메라를 이용하여 이미지를 스캐닝하고 이를 바탕으로 밝기의 차이를 판별하여 오염 여부를 검출하는 것으로 보다 낮은 비용으로 케이크 표면의 오염을 보다 확실하고 정확하게 검출할 수 있게 하여, 결과적으로 오염된 케이크의 유출을 방지하여 고객만족도를 높이고, 공정 품질관리에 있어 편의성을 제공할 수 있게 한다.

원사, 케이크, 오염, 검출, 표면, 불량.

Description

표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치 및 그 방법{Apparatus for detecting a contamination at a cake-surface with difference of brightness and the method thereof}

본 발명은 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 CCD 카메라를 통해 원사 케이크(CAKE) 표면의 영상을 스캔하여 케이크의 표면 밝기차이를 검출하고 이 결과를 통해 케이크 표면의 오염 여부를 판단하여 표면오염 케이크를 검출하는 장치 및 그 검출하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 생산된 각종 원사는 둥근 형태로 권취되어 출하하게 되는데 이때 원사가 일정하게 정해진 양으로 권취된 원사 덩어리를 케이크라 하며, 이 케이크는 출하를 위해 컨베이어 벨트를 통해 이동되어 포장되는 과정을 거치게 되는데, 컨베이어 벨트 상에서 이동하는 동안 공장 내부의 이물질 등에 의해 그 표면이 오염될 수 있으며, 이러한 케이크의 오염은 제품의 질을 떨어트리고 클레임의 원인이 되어 경쟁력을 상실시키는 문제를 야기하므로 케이크의 출하 전에 최종적으로 오염 여부를 검수하여 출하하는 공정을 필수적으로 거치게 된다.

상기한 검수 공정은 통상적으로 고속으로 주행하는 컨베이어 벨트 상에서 이동하는 케이크의 오염 여부를 판별자가 직접 육안으로 케이크의 표면을 관찰함으로써 표면 오염 여부를 검사하는 방법에 의해 실행되어 왔다. 그런데, 상기한 바와 같이 종래의 방법에 따른 작업자의 육안 관찰에 의한 표면오염 검출방법은 작업자가 항상 케이크의 표면을 관찰하고 있어야 하므로 인건비의 상승 초래하고, 또한 작업자의 검출에만 의존하게 되므로 정확한 검출이 어렵다는 단점이 있었다. 또한, 작업자들 사이에 일관된 검출 기준이 존재하기 어렵기 때문에 객관적인 검출이 어려우며, 케이크의 주행속도가 빨라지게 되는 경우에는 표면오염의 검출 자체가 불가능한 경우가 있다는 문제점이 있었다. 더욱이, 상기한 바와 같은 문제점이 있었음에도 불구하고 이러한 문제를 인식하고 이를 해결하기 위해 제안된 것은 전혀 없는 실정이다.

따라서, 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과 CCD 카메라에 의해 이미지를 스캔하고 이를 일정한 방법으로 데이터화하여 이를 통해 오염여부를 판별하고 오염으로 판단된 케이크를 제거하는 방법을 착상하게 되었다. 이러한 CCD 카메라를 이용하여 제품의 상태를 판별하기 위해 제안된 것으로는 단지 대한민국 특허출원 제2000-0081053호가 제안되어 있을 뿐인데, 상기 발명에서는, "a) 주고속으로 주행하는 강판의 표면에 10㎲ 이하의 노출시간으로 서로 다른 색의 빛을 조사하는 3개 이상의 조명으로 구성된 조명부, b) 상기의 조사 된 빛이 상기의 강판에서 반사 혹은 투과된 후 그 반사 또는 투과된 빛이 입력되어 영상을 획득하는 카메라부, 및 c) 상기의 카메라부에서 획득된 영상이 입력되어 신호가 처리되고 그 영상이 분석되는 영상처리부를 포함하는 강판의 표면결함을 검출장치"를 개시하고 있다.

그러나, 상기 개시된 발명은 카메라를 사용하여 영상을 획득하여 이용하는 통상적인 기술에 강판의 표면 결함을 검출하기 위한 특정하게 가공된 수단을 적용한다는 점에서 다른 기술분야에 보편적으로 적용될 수 없을 뿐 아니라, 특히 본 발명의 원사 케이크의 표면 오염을 검출하는 방법으로는 단순하게 적용할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 작업자의 육안 검출에 의존하지 않고 전자화된 자동 오염 검출 장치에 의해 케이크 표면의 오염을 보다 확실하고 정확하게 원사 케이크의 표면을 검출하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 바와 같이 전자화된 자동 오염 검출 장치에 의해 원사 케이크 표면의 오염을 보다 확실하고 정확하게 검출하는 방법에 사용되는 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 방법은;

조명을 원사 케이크에 조사하고 CCD 카메라에 의해 이미지를 스캔하는 단계;

상기 이미지 스캔 단계에 의해 얻어진 이미지를 일정한 구획을 나누고, 스캔한 이미지를 데이터화하는 단계;

상기 데이터화한 것을 영상처리부에서 일정 구획들의 밝기의 차이가 있는지를 확인하는 단계;

상기 확인단계를 통해 밝기 차이가 있는 케이크 표면을 갖는 것을 오염 케이크로 판단하는 단계; 및

상기 판단 단계에 의해 오염 케이크로 판단된 것을 제거하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 조명은 백색 LED 조명을 사용함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 LED 조명은 원사 케이크의 표면으로부터 케이크의 외경 대비 0.8 내지 1.2배의 거리 안에 배치되도록 함을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치는;

케이크 표면의 오염을 검출하는 장치로써,

상기 장치는 케이크 표면에 조명을 조사하는 LED 조명 컨트롤러부;

상기 조명 컨트롤러부 상단에 위치되어 조명이 조사된 케이크의 표면을 스캔하는 CCD 카메라부;

상기 카메라부에 의해 스캔된 영상을 일정한 구획을 나누고 이미지를 데이터화하여 일정 구획들의 밝기의 차이가 있는지를 확인하는 영상처리부;

상기 영상처리부를 통해 얻어진 밝기 차이를 통해 케이크 표면의 오염 여부를 판단하는 프로세싱부; 및

상기 프로세싱부에 의해 오염 케이크로 판단된 것을 제거하는 제거수단으로 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명이 다른 구성에 따르면, 상기 LED 조명 컨트롤러부는 LED 조명이 사각으로 배열된 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치 및 그 방법은 특정한 형상의 조명 컨트롤러부와 카메라를 이용하 여 이미지를 스캐닝하고 이를 바탕으로 밝기의 차이를 판별하여 오염 여부를 검출하는 것으로 보다 낮은 비용으로 케이크 표면의 오염을 보다 확실하고 정확하게 검출할 수 있게 하여, 결과적으로 오염된 케이크의 유출을 방지하여 고객만족도를 높이고, 공정 품질관리에 있어 편의성을 제공할 수 있게 한다. 또한, 종래의 육안으로 케이크 표면의 오염을 검출시에는 케이크의 후면부 오염을 검출할 수 없으나, 본 발명의 방법은 후면부도 함께 검사할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의하여 보다 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치를 사용하여 케이크를 검사하는 상태를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 검출장치를 구성하는 조명 컨트롤러부의 조명배치를 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치는 케이크 C의 표면에 조명을 조사하는 LED 조명 컨트롤러부(2), 상기 조명 컨트롤러부(2) 상단에 위치되어 조명이 조사된 케이크 C의 표면을 스캔하는 CCD 카메라부(1), 상기 카메라부(1)에 의해 스캔된 영상을 일정한 구획을 나누고 이미지를 데이터화하여 일정 구획들의 밝기의 차이가 있는지를 확인하는 영상처리부, 상기 영상처리부를 통해 얻어진 밝기 차이를 통해 케이크 표 면의 오염 여부를 판단하는 프로세싱부 및 상기 프로세싱부에 의해 오염 케이크로 판단된 것을 제거하는 제거수단(도시 생략)으로 구성된다. 상기 영상처리부와 프로세싱부는 상기 카메라부(1)에 연결된 별도의 퍼스널 컴퓨터(5)에서 수행되어 진다. 또한, 상기 카메라부(1)와 조명 컨트롤러부(2)는 프로파일(3) 및 조명 고정바(4)에 의해 지지되어 진다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 조명 컨트롤러부(2)는 도 2에 도시된 바와 같이 LED 조명이 일정한 간격으로 사각으로 배열되어 진다. 상기 조명을 원형으로 배열할 경우 검출을 불가능하게 하여 바람직하지 않다.

다음으로, 본 발명에 따른 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출방법을 첨부도면을 참고로 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 표면오염 케이크의 검출 공정의 플로우 챠트이고, 도 4는 도 3의 S2 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고, 도 5는 도 3의 S3 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고, 도 6는 도 3의 S4 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고, 도 7은 도 3의 S5 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고, 도 8은 도 3의 S6 및 S7 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이다.

본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따르면, 본 발명의 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출방법은, 먼저 백색 LED 조명을 원사 케이크의 표 면에 균일하게 조사하고, 그런 다음 CCD 카메라에 의해 원사 케이크의 표면 이미지를 스캔한다. 다음으로, 스캔에 의해 얻어진 이미지를 일정한 구획을 나누고, 이를 데이터한 다음 영상처리부에서 일정 구획들의 밝기의 차이가 있는지를 확인하여 이를 통해 밝기 차이가 있는 케이크 표면을 갖는 것을 오염 케이크로 판단한 다음 오염 케이크로 판단된 것을 제거하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 LED 조명은 원사 케이크의 표면으로부터 케이크의 외경 대비 0.8 내지 1.2배의 거리 사이에 배치되도록 하는 것이 바람직한데, 만일 0.8배 이내의 거리로 가깝게 되면 조사영역이 케이크의 표면 일정 영역을 벗어나 바람직하지 않고, 반대로 1.2배 이상의 거리로 멀어지게 되면 원하는 표면 조도를 얻기가 용이하지 않아 바람직하지 않다.

상기와 같은 공정을 거쳐 표면 오염을 판단하는 구체적인 처리방법은, 도 3에 도시된 바와 같은 플로우 챠트에 의해 실현되어 지는데, 먼저 임계값을 설정하는 단계(S1)에서 오염으로 인식할 픽셀의 강도를 설정하게 된다. 다음으로, 상기 CCD 카메라에 의해 얻어진 이미지의 외부 및 내부 원 경계를 따라 6 pts 결정하는 단계(S2 단계)에서 도 4에 도시된 바와 같이 12개의 점을 결정한다.

다음 단계에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 원의 중심을 구하는 단계(S3 단계)에 의해 큰 외곽 원과 작은 내부 원의 중심을 구한다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 큰 원과 작은 원을 그리고 두 원 간의 공간을 추출(S4 단계)하게 된다. 이렇게 추출된 공간을 다수의 블록으로 이미지를 분할하고 평균 블록의 강도를 구한다(S5 단계). 그런 다음, 블록의 평균보다 낮은 강도의 픽셀 검출(S6 단계)하고, 오염 부를 디스플레이(S7 단계)한다(도 8 참고). 여기서, 바람직하기로는 각 블록의 밝기 강도가 10 이상의 차이를 나타내는 픽셀을 검출하여 이를 오염영역으로 판단하고, 이로부터 표면이 오염된 케이크를 제거할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 원사 케이크의 공란을 제외한 일정 영역만을 스캔닝하여 밝기의 차이를 구하고 이에 의해 불량이 검출되면 불량 케이크를 제거하는 것으로 원사 케이크의 표면오염으로 인한 불량을 낮은 비용으로 확실하게 막을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치를 사용하여 케이크를 검사하는 상태를 개략적으로 도시한 개략도이고,

도 2는 본 발명의 검출장치를 구성하는 조명 컨트롤러부의 조명배치를 개략적으로 도시한 개략도이고,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 표면오염 케이크의 검출 공정의 플로우 챠트이고,

도 4는 도 3의 S2 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고,

도 5는 도 3의 S3 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고,

도 6는 도 3의 S4 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고,

도 7은 도 3의 S5 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이고,

도 8은 도 3의 S6 및 S7 단계에서의 이미지를 예시적으로 나타낸 이미지 스캔 사진이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : CCD 카메라부

2 : 조명 컨트롤러부

3 : 프로파일

4 : 고정바

Claims (5)

1. 조명을 원사 케이크에 조사하고 CCD 카메라에 의해 이미지를 스캔하는 단계;

   상기 이미지 스캔 단계에 의해 얻어진 이미지를 일정한 구획을 나누고, 스캔한 이미지를 데이터화하는 단계;

   상기 데이터화한 것을 영상처리부에서 일정 구획들의 밝기의 차이가 있는지를 확인하는 단계;

   상기 확인단계를 통해 밝기 차이가 있는 케이크 표면을 갖는 것을 오염 케이크로 판단하는 단계; 및

   상기 판단 단계에 의해 오염 케이크로 판단된 것을 제거하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 조명은 백색 LED 조명을 사용함을 특징으로 하는 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 LED 조명은 원사 케이크의 표면으로부터 케이크의 외경 대비 0.8 내지 1.2배의 거리 안에 배치되도록 함을 특징으로 하는 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 방법.
4. 케이크 표면의 오염을 검출하는 장치로써,

   상기 장치는 케이크 표면에 조명을 조사하는 LED 조명 컨트롤러부;

   상기 조명 컨트롤러부 상단에 위치되어 조명이 조사된 케이크의 표면을 스캔하는 CCD 카메라부;

   상기 카메라부에 의해 스캔된 영상을 일정한 구획을 나누고 이미지를 데이터화하여 일정 구획들의 밝기의 차이가 있는지를 확인하는 영상처리부;

   상기 영상처리부를 통해 얻어진 밝기 차이를 통해 케이크 표면의 오염 여부를 판단하는 프로세싱부; 및

   상기 프로세싱부에 의해 오염 케이크로 판단된 것을 제거하는 제거수단으로 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 LED 조명 컨트롤러부는 LED 조명이 사각으로 배열된 것임을 특징으로 하는 표면 밝기 차이의 검출을 통한 표면오염 케이크의 검출 장치.

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