KR20120115134A

KR20120115134A - 움직이는 물체를 모니터하기 위한 방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR20120115134A
Application number: KR1020120035927A
Authority: KR
Inventors: 페터 하임리처; 찰레스 레메
Original assignee: 옵토시스 에스.에이
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2012-10-17
Also published as: RU2012113258A; ES2617066T3; EP2508920B1; JP2012220497A; US20120256096A1; EP2508920A1; CN102736120A; BR102012007738B1; BR102012007738A2

Abstract

본 발명은, 서로로부터 상대 거리(D)를 갖고 궤도(T)를 따라서 움직이는 물체(2)를 모니터링하는 방법 및 디바이스로서, 상기 물체들이 가시광 스펙트럼에서 투명 또는 반투명 섹션(4)을 포함하고, 광빔(8)이 상기 궤도(T)에 대해 횡으로 지향되어서, 물체(2)가 그 후 상기 섹션(4)에서 상기 광빔(8)을 교차하며, 상기 광빔(8)으로부터의 광이 검출기(7)에 의해 검출되는, 움직이는 물체를 모니터링하는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 비용 효율적인 방식으로 모니터링 신뢰성을 개선하기 위하여, 상기 광빔(8)이 상기 섹션(4)에 대해 실질적으로 불투과성인 파장 범위에 있는 광을 포함하고, 물체(2)의 존재 및/또는 부재가, 상기 불투과성 파장 범위 내에 있는 광이 상기 검출기(7)에 의해 실질적으로 검출되지 않는 과도기 및/또는 물체(2)의 부재는 상기 불투과성 범위에 있는 광이 상기 검출기(7)에 의해 검출되는 과도기에 기초하여 결정되는 것을 제안한다. 동일한 목적을 위하여, 모니터링 디바이스는 사전 결정된 검출 임계치에 대해 상대적인 검출된 광 세기를 표시하는 출력 신호를 발생시키기 위한 출력 회로(9)를 추가로 포함하며, 상기 출력 신호는 과도기 동안 물체(2)의 존재 및/또는 부재를 지시한다.

Description

움직이는 물체를 모니터하기 위한 방법 및 디바이스{Method and device for monitoring moving objects}

본 발명은 서로로부터 상대 거리(relative distance)를 갖고 궤도를 따라서 움직이는 물체를 모니터하기 위한 방법에 관한 것이며, 물체는 가시광 스펙트럼에서 투명 또는 반투명 섹션을 포함하고, 광빔은 상기 궤도에 대해 횡으로 지향되어서, 물체가 그 후에 상기 섹션에서 광빔을 교차하며, 광빔으로부터의 광은 검출기에 의해 검출된다. 본 발명은 또한 광 이미터 및 검출기를 포함하는 일반적인 종류의 모니터링 디바이스에 관한 것이다.

이러한 모니터링 디바이스 및 방법은 예를 들어 유리병 또는 PET 병들을 위한 보틀링 라인(bottling line)에서 사용된다. 이러한 병들의 자동 충전 전에 또는 후에, 병들은 때때로 세척, 밀봉, 상표 부착 또는 포장과 같은 자동 처리 단계로부터 또는 다른 처리 단계로 컨베이어 벨트를 통해 운반된다. 이후의 공정 단계는 예를 들어 각 병에 대해 예상되는 충전 시간 또는 컨베이어 벨트 상에서의 병들의 상대 거리에 영향을 주는 컨베이어 벨트의 예측되는 공급 빈도수(feeding frequency)를 고려하여 선행의 절차와 통상적으로 동기화된다. 그러므로, 품질 보증을 위하여, 선행 절차가 예상되는 출력을 충족시키거나, 또는 예측되는 병들 중 적어도 하나가 지연되거나 또는 예측된 시간에 부재중이면, 보틀링 공정은 신뢰할 수 있는 검출 메커니즘을 요구한다.

일반적인 모니터링 디바이스는 검출된 광의 세기에서의 작은 변화에 응답하여야만 하는 검출기를 구비한 차광기(light barrier)를 포함한다. 원칙적으로, 세기 변화는 병이 광빔을 교차할 때 굴절률의 변화에 의해 유발된다. 그러나, 작은 규모의 이러한 영향으로 인하여, 검출 메커니즘의 신뢰성이 제한된다. 추가의 제한은 병의 표면 품질이 때때로 하나의 제조 위상 동안 또는 이후의 제조 사이클들 사이에서 변한다는 사실로부터 발생한다. 예를 들어, 병의 측벽들은 때때로 세척 후에 비눗물이 칠해지며, 이는 병의 굴절률의 변화를 이끈다. 그 결과, 검출 메커니즘의 감도는 움직이는 물체의 순간적인 특성에 부합하기 위하여 자주 개조되는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 실현하는데 비교적 간단하고 비용 효율적이며 이동하는 물체들의 매우 신뢰 가능한 모니터링을 가능하게 하는 개선된 모니터링 방법 및 모니터링 디바이스를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 제 1 항 또는 제 8 항의 특징들을 포함하는 방법 또는 디바이스에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 실시예들은 종속항들에 의해 한정된다.

모니터링 방법의 하나의 바람직한 양태에 따라서, 본 발명은, 광빔이 물체의 섹션에 대해 실질적으로 불투과성(untransmittable)인 파장 범위에 있는 광을 포함하고, 물체의 존재는 불투과성 파장 범위 내에 있는 광이 검출기에 의해 실질적으로 검출되지 않는 과도기(transitional time period)에 기초하여 결정되는 것을 제안한다. 그러므로, 궤도 상의 특정 위치에서 물체의 존재의 결정은 바람직하게 불투과성 파장 범위에 걸쳐 광빔의 완전한 차단(cut-off)에 의지한다. 이러한 것은 모니터링 공정의 신뢰성을 개선하며, 비용 효율적인 방식으로 실행될 수 있다.

모니터링 방법의 다른 바람직한 양태에 따라서, 물체의 부재는 상기 불투과성 파장 범위 내의 광이 상기 검출기에 의해 검출되는 과도기에 기초하여 결정된다. 유익하게, 예상되는 시간은 상기 광빔을 교차하는 각각의 물체에 대해 규정될 수 있다. 더욱이, 물체의 부재는 상기 불투과성 파장 범위 내에 있는 광이 예상된 시간 동안 검출기에 의해 검출될 때 결정될 수 있다. 이 방식으로, 임의의 시간 동안 물체의 존재가 결정될 수 있을 뿐만 아니라, 대안적으로 또는 추가적으로, 그 예상되는 시간 동안 물체의 부재가 결정될 수 있다. 유익하게, 이러한 것은 제조 사이클 동안 품질 보증을 더욱 개선하도록 채택될 수 있다.

본 발명에 따라서, 이러한 이점들은 또한, 물체의 섹션에 대해 실질적으로 불투과성인 파장 범위를 포함하는 광을 방사하도록 구성된 이미터, 사전 결정된 검출 임계치에 대해 상대적인 검출된 광 세기를 표시하는 출력 신호를 발생시키기 위한 출력 회로를 포함하는 디바이스에 의해 달성될 수 있으며, 불투과성 파장 범위는 적어도 부분적으로 가시광 스펙트럼 외부에 있으며, 출력 신호는 과도기 동안 물체의 존재 또는 부재를 지시한다.

본 발명의 다음의 바람직한 실시예들은 모니터링 방법 및 모니터링 디바이스 중 적어도 하나에서 유익하게 실행될 수 있다.

불투과성 파장 범위 내에 있는 광은 상기 섹션에 의해 흡수 및/또는 반사 가능할 수 있다. 바람직하게, 광빔의 파장 범위 또는 방사 능력(emission power)의 적어도 50%, 더욱 바람직하게 적어도 80%가 상기 섹션에 대해 불투과성이다. 가장 바람직하게, 광빔은 실질적으로 상기 섹션에 대해 불투과성인 파장 범위로만 이루어진다. 대응하여, 이미터는 바람직하게 불투과성 파장 범위 내에서만 광을 방사하도록 구성된다. 더욱 바람직하게, 방사광의 파장 범위는 가시광 스펙트럼 외부에 있다. 본 발명에 따라서, 각각의 이러한 조치는 검출 메커니즘의 신뢰성을 더욱 개선한다. 또한, 이러한 조치들은 또한 제안된 모니터링 디바이스의 비용 효율적인 실행에 기여할 수 있다.

바람직하게, 검출된 광 세기는 검출기에 의해 검출될 수 있는 광 스펙트럼의 통합된 세기에 대응한다. 그러므로, 파장 결정이 채택되는 것이 없어야 하며, 다소 파장 둔감성(wavelength-insensitive)인 기본 검출 시스템은 불투과성 파장 범위의 광빔의 차단의 검출을 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 검출기는 포토 다이오드와 같은 파장 둔감성 반도체 디바이스에 의해 구성될 수 있다.

바람직하게, 출력 회로에 의해 발생된 출력 신호는 검출된 광 세기와 사전 결정된 검출 임계치의 비교에 기초한다. 특히, 비교기는 이러한 비교에 기초한 출력 신호를 결정하기 위하여 출력 회로에서 사용될 수 있다. 바람직하게, 출력 신호는 2개의 검출 신호 상태들로 이루어지거나 또는 이 상태들을 포함한다. 제 1 신호 상태는 상기 과도기 동안 검출된 광 세기가 상기 사전 결정된 검출 임계치 아래에 있는지를 지시할 수 있다. 제 2 신호 상태는 상기 과도기 동안 검출된 광 세기가 상기 사전 결정된 검출 임계치 이상인지를 지시할 수 있다. 유익하게, 각각의 2개의 검출 신호 상태는 상이한 일정 신호값으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 신호 상태들 중 하나의 신호 값은 광 검출의 "오프-모드"에 대응하여 0일 수 있으며, 다른 신호 상태의 신호 값은 광 검출의 "온-모드"에 대응하여 0보다 클 수 있다. 이러한 방식으로, 움직이는 물체에 대한 비용 효율적이고 더욱 신뢰할 수 있는 검출 메커니즘이 실현될 수 있다.

특히, 광빔의 방사 능력에 근접한 다소 높은 값의 검출 임계치가 적용 가능할 수 있다. 이러한 구성은 방사된 광빔이 단지 물체의 섹션에 대해 불투과성인 광으로 이루어지면 적용될 수 있다. 검출 신뢰성을 증가시키기 위하여, 검출 임계치는 바람직하게 광빔의 방사 능력의 1/2 미만, 더욱 바람직하게 1/3 미만에 상응한다. 이러한 구성은, 방사된 광빔의 파장 범위의 단지 일부분이 물체들의 섹션에 대해 불투과성이거나 또는 광빔이 그 전체 파장 범위에 걸쳐서 불투과성이면 유익할 수 있다. 가장 바람직하게, 검출 임계치는 검출 신뢰성을 최대화하기 위하여 실질적으로 0의 방사값(power value)에 상응한다.

바람직하게, 상기 섹션은 오직 제한 파장값보다 큰, 바람직하게 오직 370㎚보다 큰, 및 더욱 바람직하게 오직 310㎚보다 큰 값에서 투명 또는 반투명하다. 하나의 바람직한 적용에 따라서, 상기 섹션은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 구성된다. 또 다른 바람직한 적용에 따라서, 상기 섹션은 유리, 더욱 바람직하게는 소다 석회 유리로 구성된다. 특히 바람직한 물질은 약 72%의 SiO₂, 13%의 Na₂O 및 5%의 Ca0의 화학적 조성을 가진 소다 석회 유리이다.

유익하게, 이러한 물질들은 특히 제약 및 식품 산업을 대한 대부분의 종래의 제품의 포장재를 망라하여, 본 발명의 광범위한 적용을 이끈다. 바람직하게, 물체들은 제조 라인의 제조물이다. 더욱 바람직하게, 제조물은 용기들이며, 섹션은 이러한 용기들의 벽 부분이다. 대응하여, 모니터링 디바이스 및/또는 방법의 바람직한 사용은 용기들을 위한 충전 라인에서 행해지며, 더욱 바람직하게는 보틀링 라인에서 행해진다. 이러한 경우에, 용기들은 자동화 충전 공정 전에 및/또는 후에 상기 궤도에 배치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구성에서, 이미터는 오직 UV-스펙트럼 내에서만, 더욱 바람직하게는 UV-B 및/또는 UV-C 스펙트럼 내에서만 광을 방사하는데 적합하다. 이러한 방식으로, 가시광 스펙트럼 내에서의 광빔의 간섭은 방지될 수 있다. 한편, 이러한 것은 다수의 적용을 위하여 신뢰 가능한 검출 시스템을 가능하게 한다. 특히, 일사조건(daily sunlight condition) 동안 또는 제안된 검출 메커니즘에 의한 일반적인 실내 조명으로 인하여 주변 광의 임의의 유해한 간섭이 회피될 수 있다. 다른 한편으로, 모니터링 환경에 근접한 사람의 임의의 혼란한 시각적 영향 또한 회피될 수 있다.

다른 바람직한 구성에 따라서, 규정된 편광을 구비한 광은 궤도의 위치에서 광빔에 제공된다. 이러한 방식으로, 검출 신뢰성은, 편광된 광의 방사가 검출된 광과 구별 가능한 방사광의 고유 인식 특징을 제공할 수 있기 때문에 추가로 개선될 수 있다. 특히, 주위로부터 변하지 않는 편광각(polarization angle)과 다른 방해 영향과 함께 움직이는 물체의 표면으로부터 반사되는 광빔의 부분들은 제거될 수 있다. 검출된 광에 대해 이러한 구별을 제공하기 위하여, 검출기는 바람직하게 방사광의 규정된 편광에 대한 직교 편광을 가진 광성분만을 실질적으로 검출하도록 구성되어서, 방사 편광에 대한 직교 편광을 가진 광빔의 성분들 만이 검출 가능할 수 있다. 더욱이, 광빔은 바람직하게 상기 광빔의 편광을 변화시키기 위한 수단을 통해 검출기를 향해 지향된다. 이러한 방식으로, 움직이는 물체의 궤도를 통과하는 방사광의 일부의 에러없는 식별(error-free identification)이 달성될 수 있다. 편광을 변화시키기 위한 이러한 수단은, 방사광의 편광각을 회전시키는 편광 회전기, 및 방사된 광을 편광되지 않은 광(unpolarized light)으로 전환하는 편광 제거기(depolarizer)에 의해 구성될 수 있다.

따라서, 모니터링 디바이스의 이미터는 제조 물체에 의해 교차되는 광빔으로부터의 광이 규정된 방사 편광을 구비하도록 편광기(polarizer)를 구비한다. 대응하여, 검출기는 상기 광빔의 광이 검출되기 전에 상기 방사 편광에 대한 직교 편광을 가진 상기 광빔을 제공하기 위하여 또 다른 편광기를 구비한다. 편광기는 동일한 인클로저(enclosure)에 있는 이미터/검출기의 정면에 배치되거나 또는 광빔의 더욱 먼 위치에서 이격되어 배치된다. 바람직하게, 브루스터 각 편광기(Brewster's angle polarizer)가 채택된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 와이어-그리드 편광기 또는 크리스털 편광기와 같은 흡수성 편광기 또는 프리즘 또는 박막 편광기와 같은 빔 분할 편광기가 또한 가능하다.

편광된 광빔의 편광의 변화를 허용하기 위하여, 모니터링 디바이스는 바람직하게 일정 수단, 특히 편광 회전기, 및/또는 검출기의 편광기 앞에서 상기 광빔에 배치될 수 있는 편광 제거기를 포함한다. 유익하게, 편광을 변화시키기 위한 수단은 반사기로 구성될 수 있으며, 반사기는 반사된 광빔의 편광 회전 또는 편광 제거를 산출할 수 있다. 바람직하게, 특히 UV-투명 물질로 이루어진 모서리 입방체(corner cube)들의 매트릭스를 구비한 반사기가 채택된다. 더욱 바람직하게, 반사기는 편광각의 회전 및/또는 편광 제거에 보조적인 들어오는 광빔의 전반사(total reflection)를 제공하는데 적합하다.

본 발명의 추가의 바람직한 구성에서, 이미터는 자발적 방사 광원이다. 더욱 바람직하게, 이미터는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 또는 LED들의 어레이로 구성된다. 이러한 것은 저렴하고 더욱 효과적인 모니터링 시스템에 기여할 수 있다. 바람직하게, 반구형 렌즈를 구비한 적어도 하나의 LED가 적용된다. 이러한 것은 비교적 긴 광학 작업 거리에 걸쳐서 조준된 광빔을 산출할 수 있다. 이러한 방식으로, 자극된(stimulated) 방사원의 적용이 회피될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 자극된 방사원은 또한 적용될 수 있다.

그 동안 실질적으로 상기 불투과성 파장 범위 내에서 광이 없으며 및/또는 검출기에 의해 검출되는 과도기는 물체의 움직이는 속도에 의존할 수 있다. 이러한 것은 물체들의 특히 정확한 모니터링을 가능하게 한다. 특히, 과도기는 광빔을 교차하거나 교차하지 않는 물체들의 각각의 전체 시간에 의해 간단하게 주어질 수 있다. 대안적으로, 과도기는 사전 결정된 임계 시간값의 형태로 고정될 수 있다. 물체의 존재 또는 부재는 불투과성 파장 범위 내에 그리고 상기 임계 시간값보다 짧지 않은 기간 내에 광의 연속적인 검출 또는 검출 실패(failing detection)에 기초하여 판단될 수 있다.

더욱이, 이미터는 연속파(continuous wave, cw) 또는 펄스 모드 동작으로 동작될 수 있다. 어느 경우에도, 상기 과도기는 바람직하게 이미터로부터의 광 방사의 유효 시간 기간에 대하여 평가된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서, 검출기는 적어도 하나의 포토다이오드이다. 더욱 바람직하게, 검출기는 UV-범위에서 높은 감도를 보인다. 유익하게, 실리콘 기반 포토다이오드가 채택될 수 있으며, UV-유리창이 장비될 수 있다. 이러한 것은 저렴하고 더욱 효과적인 모니터링 시스템에 더욱 기여할 수 있다.

바람직하게, 이미터는 상기 궤도를 따라서 움직이는 물체의 높이에 대해 측면으로(laterally) 배치된다. 이러한 구성은 이미 동작하는 제조 라인에서 모니터링 디바이스의 편리한 실행을 가능하게 한다. 더욱 바람직하게, 광빔은 물체들의 궤도에 대해 실질적으로 직각으로 배치된다.

바람직하게, 물체들은, 차단되지 않고 신속한 공정 흐름을 가능하게 하기 위하여 궤도를 따라서 연속적으로 움직인다. 바람직한 적용에 따라서, 궤도는 직선으로 연장한다. 예를 들어, 모니터링 디바이스는 컨베이어 벨트에 배치될 수 있다.

바람직한 실시예에 따라서, 이미터와 검출기는 궤도에 대해 대향 측부에 배열된다. 또 다른 바람직한 실시예에 따라서, 이미터와 검출기는 궤도에 대하여 동일한 측부에 배치되고, 반사기가 반대편 측부에 배치된다. 후자의 구성은 특별한 이점을 가지며, 이미터와 검출기는 공통의 제어 및/또는 전력 공급원을 구비한다. 그러므로, 이미터 위치에 대한 검출기 위치의 정렬은 단순화될 수 있으며, 디바이스의 설치 또는 케이블 설치(cabling) 동안의 오정렬이 방지될 수 있다. 추가의 이점으로서, 이미터와 검출기는 용이하게 배선되고 서로 동기화된다. 바람직하게, 이미터와 검출기는 공통의 인클로저에 배열된다. 더욱 바람직하게, 이미터를 위한 편광기 및/또는 검출기를 위한 다른 편광기들 또한 인클로저에 배열된다.

바람직하게, 반사기는 검출기의 방향으로 다시 섹션에 대해 불투과성인 파장 범위의 적어도 일부를 반사하도록 구성된다. 더욱 바람직하게, 반사기는 UV-범위에 있는 광을 반사하도록 구성된다. 가장 바람직하게, 반사기는 UV-광에 대해 투과성인 물질로 구성된다. 특히, UV-투과성 폴리머가 사용될 수 있다. 대안적으로, 반사기는 UV-광의 후방 반사를 가능하게 하도록 금속화 상부면을 구비할 수 있다.

바람직한 실행에 따라서, 바람직하게 UV-투과성 물질로 이루어진 모서리 입방체의 매트릭스를 구비한 후방 반사기가 채택되며, 이러한 것은 유익하게 들어오는 광빔의 반사를, 더욱 바람직하게 광빔의 전반사를 제공할 수 있다. 이러한 후방 반사기는 또한 들어오는 광빔의 편광각의 회전 및/또는 편광 제거를 위해 사용될 수 있으며, 상기된 추가의 이점들을 가져온다. 대안적으로, 금속화 상부면을 포함하는 후방 반사기가 사용될 수 있다.

본 발명에 따라서, 실현하는데 비교적 간단하고 비용 효율적이며 이동하는 물체들의 매우 신뢰 가능한 모니터링을 가능하게 하는 개선된 모니터링 방법 및 모니터링 디바이스가 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 예시적인 실시예들의 다음의 설명을 보다 상세하게 기술한다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 모니터링 디바이스의 개략 사시도.
도 2는 제 2 실시예에 따른 모니터링 디바이스의 개략 사시도.

도 1에 도시된 제조 라인(1)에서, 빈 병(2)들은 자동화 공정으로 컨베이어 벨트(3) 상에 줄지어 위치된다. 컨베이어 벨트(3)의 세로 연장은 궤도(T)를 규정하며, 병(2)들은 궤도(T)를 따라서 서로로부터 상대 거리(D)를 갖고 움직인다. 병(2)들의 벽들은 예를 들어 소다 석회 유리 또는 PET와 같은, 가시광선에 대해 투과성인 물질로 이루어진다.

상대 거리(D)는 용기(2)들이 선행의 자동화 공정에 의해 컨베이어 벨트(3) 상에 배치되는 빈도에 의존한다. 다수의 적용에서, 상대 거리(D)는 2개의 연속한 병(2)들 사이에서 이상적으로 일정하며, 예상된 값에 일치할 수 있다. 그러나, 품질 보증을 위하여, 병들에 대한 충전 서비스와 같은, 이후의 공정 단계의 정확한 작동 모드를 보장하기 위하여 예측된 시간 기간으로 용기(2)의 예상된 존재를 입증하는 것이 필요하다. 다른 적용에서, 예측된 상대 거리(D)는 선행의 공정의 공급 빈도수로부터 알려지지 않았으며, 이후의 공정의 작동 모드를 용기(2)들의 도달 시간에 맞추기 위하여 매번 결정되어야 한다. 추가의 적용에서, 상대 거리(D)는 보다 적게 관계되지만, 컨베이어 벨트(3) 위에서 특정 시간 기간 동안 통과하는 용기(2)들의 수는 공정 출력을 결정하도록 계수되어야만 한다.

제조 공정 내에서 병(2)들의 필요한 모니터링을 가능하게 하기 위하여, 모니터링 디바이스(5)는 컨베이어 벨트(3)에 이웃하여 배열된다. 모니터링 디바이스(5)는 컨베이어 벨트(3)의 일측에서 측면으로 배치된 광 이미터(6)와, 다른 측부에서 측면으로 배치된 검출기(7)를 포함한다. 이미터(6)와 검출기(7)는 그 사이를 통과하는 병(2)들에 대해 실질적으로 동일한 높이에 배열된다. 이러한 방식으로, 이미터(6)로부터 방사된 광빔(8)은 궤도(T)에 대해 대하여 실질적으로 직각인 방향으로 지향되어서, 병(2)들은 그 후 벽 섹션(4)에서 광빔(8)을 교차한다. 벽 섹션(4)은 병(2)의 측벽들의 대략 중간 부분에 위치된다.

이미터(6)는 조준된 광빔(8)을 만드는 반구형 렌즈를 구비한 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)로 구성된다. 그 방사 파장은 UV-B (280㎚ - 315㎚) 및 UV-C (100㎚ - 280㎚) 범위 내에 완전히 놓인다. 검출기(7)는 UV-파장 범위 내에 있는 광을 검출할 수 있는 실리콘 포토다이오드로 구성된다. 검출 가능한 파장 범위는 또한 가시광 스펙트럼 내로 연장할 수 있다.

방사 및 검출 파장의 범위의 이러한 특별한 선택은 상기된 물질들의 특정 광학 특성, 특히 물질의 광투과 특성들의 신중한 고려 하에 수행되었다. 그러므로, 소다 석회 유리의 경우에 320㎚ 미만 및 PET(그 품질에 따라서)의 경우에 370㎚ 미만 또는 310㎚ 미만의 파장 범위의 완전한 흡수 및/또는 반사가, 이러한 물질들 또는 유사한 물질들에 대해 제조 라인(1)에서 우수한 모니터링을 달성하도록 디바이스(5)에서 사용된다.

그 결과, 광빔(8)은 병(2)들 중 어느 것도 광빔(8)을 교차하지 않는 과도기 동안에만 이미터(6)로부터 검출기(7)로 진행한다. 대조적으로, 광빔(8)은 각각의 병(2)이 광빔(8)을 교차하는 과도기 동안 병(2)의 벽 섹션(4)에 의해 완전히 흡수 및/또는 반사된다. 이 기간 동안, 실질적으로 이미터(6)의 방사 파장 범위 내에 있는 광이 검출기(7)에 도달하는 것은 없다.

검출기(7)의 인클로저(10)는 검출기(7)에 의해 검출 및/또는 검출되지 않는 방사 파장 범위 내에 있는 광을 신뢰하여 광 신호를 발생시키는 출력 회로(9)를 추가로 포함한다. 이러한 방식으로, 어떤 병(2)이 임의의 시간 기간에 존재하지는지 및/또는 어떤 병(2)이 예측된 시간 기간에 존재하지 않는지 및/또는 사전 결정된 시간 기간에 걸쳐서 계수되는 통과한 병(2)의 수와 같은 관련 처리 정보가 유익하게 결정되어 이후의 자동화 공정으로 전송될 수 있다.

도 2는 상이한 모니터링 디바이스(15)가 적용되는 것 외에 본질적으로 이전에 기술된 제조 라인(1)에 대응하는 제조 라인(11)을 도시한다. 모니터링 디바이스(15)는 이미터(6), 검출기(7) 및 출력 회로(9)가 수용되는 인클로저(16)를 포함한다. 인클로저(16)는 컨베이어 벨트(3)의 일측부 상에서 측면으로 배치된다.

반사기(17)는 그 사이를 지나는 병(2)들에 대해 실질적으로 인클로저(16)와 동일한 높이에서 컨베이어 벨트(3)의 다른 측부 상에 배치된다. 반사기(17)는 UV-광에 대해 투과성인 폴리머로 만들어진 모서리 입방체(18)의 매트릭스를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 반사기(17)는 금속화 상부면을 구비할 수 있다. 그러므로, 이미터(6)로부터 검출기(7)로 다시 방사된 광빔(8)의 반사는, 광빔(8)과 궤도(T)의 교차시에 병(2)이 존재하지 않는 시간 기간 동안 제공된다.

검출 신뢰성을 더욱 개선하기 위하여, 편광기(13)가 이미터(6)와 컨베이어 벨트(3) 사이의 광빔(8) 내에 배치된다. 편광기(13)는 규정된 편광 상태를 가진 광을 만든다. 본 경우에 있어서, 와이어-그리드와 같은 선형 편광기(13)는 그 필드 벡터의 선형 방향으로 광빔(8)을 편광하기 위하여 채택된다. 이러한 방식으로, 이미터(6)로부터의 광빔은 그 고유 방사 편광을 특징으로 한다.

다른 편광기(14)는 검출기(7)와 컨베이어 벨트(3) 사이에 배열된다. 편광기(14)는 제 1 편광기(13)에 의해 제공되는 편광에 대한 직교 편광을 제공하도록 구성된다. 또한, 반사기(17)의 모서리 입방체(18)의 매트릭스는 그 반사 동안 광빔(8)의 편광각의 회전을 제공하는 디바이스를 구성한다. 그러므로, 광빔의 신뢰할 수 있는 식별은 방사 편광에 대해 직교하는 검출 편광을 가진 광 필드 벡터(light field vector)의 성분들 만을 검출하는 그 구성으로 인하여 검출기(7)에 의해 제공될 수 있다. 특히, 물체(2)들의 섹션(4)에 있는 표면으로부터 반사 또는 산란된 광은 검출기(7)에 의해 검출될 수 없다. 이러한 방식으로, 이미터(6)에 대한 궤도(T)의 반대편 측부에 있는 광빔(8)의 편광각의 변화는 움직이는 물체(2)들의 궤도(T)를 통과한 광 부분의 명확한 식별을 가능하게 한다. 특히, 움직이는 물체(2)로부터 반사된, 그러므로 편광 특성에 대응하는 것이 없는 방사된 광의 부분에 대한 식별이 얻어질 수 있다.

유익하게, 이미터(6)와 검출기(7)는 공통의 인클로저(16)에 배열된다. 바람직한 실시예에 따라서, 이미터(6)를 위한 편광기(13) 및/또는 검출기(7)를 위한 편광기(14)는 또한 이러한 인클로저(16)에 배열된다.

그 결과, 상기된 모니터링 방법은 모니터링 디바이스(15)와 유사한 방식으로 실행될 수 있다.

상기된 바람직한 실시예들은 본 발명의 원리를 예시하도록 의도되며, 그러나 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 다양한 다른 실시예들과 이러한 바람직한 실시예들에 대한 변형은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 만들어질 수 있다.

1, 11 : 제조 라인 2, 병, 용기 또는 물체
3 : 컨베이어 벨트 4 : 벽 섹션
5, 15 : 모니터링 디바이스 6 : 이미터
7 : 검출기 8 : 광빔
9 : 출력 회로 10, 16 : 인클로저
13, 14 : 편광기 17 : 반사기
18 : 모서리 입방체

Claims

서로로부터 상대 거리(D)를 갖고 궤도(T)를 따라서 움직이는 물체(2)를 모니터링하는 방법으로서, 상기 물체들이 가시광 스펙트럼에서 투명 또는 반투명 섹션(4)을 포함하고, 광빔(8)이 상기 궤도(T)에 대해 횡으로 지향되어서, 상기 물체(2)가 그 후 상기 섹션(4)에서 상기 광빔(8)을 교차하며, 상기 광빔(8)으로부터의 광이 검출기(7)에 의해 검출되는, 움직이는 물체를 모니터링하는 방법에 있어서,
상기 광빔(8)은 상기 섹션(4)에 대해 실질적으로 불투과성인 파장 범위에 있는, 특히 상기 섹션(4)에 의해 흡수 및/또는 반사 가능한 광을 포함하고, 물체(2)의 존재는 상기 불투과성 파장 범위 내에 있는 광이 상기 검출기(7)에 의해 실질적으로 검출되지 않는 과도기에 기초하여 결정되고, 및/또는 물체(2)의 부재는 상기 불투과성 파장 범위에 있는 광이 상기 검출기(7)에 의해 검출되는 과도기에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 광빔(8)은 상기 섹션(4)에 대해 불투과성인 파장 범위에 있는 광으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 규정된 편광을 구비한 광이 상기 궤도(T)의 위치에서 상기 광빔(8)에 제공되는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 검출기(7)는 상기 규정된 편광에 대한 직교 편광을 가진 광성분들만을 실질적으로 검출하도록 구성되고, 상기 광빔(8)은 상기 광빔(8)의 편광을 변화시키기 위한 수단(18), 특히 편광 회전기 및/또는 편광 제거기를 통해 상기 검출기(7)를 향해 지향되는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체들은 용기(2)들이며, 상기 섹션은 상기 용기들의 벽 섹션(4)인 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섹션(4)은 오직 제한 파장값보다 큰, 바람직하게 310㎚보다 큰 파장값에서 투명 또는 반투명한 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섹션(4)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및/또는 소다 석회 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 방법.
서로로부터 상대 거리(D)를 갖고 궤도(T)를 따라서 움직이는 물체(2)를 모니터링하는 디바이스로서, 상기 물체(2)들이 그 후 섹션(4)에서 상기 광빔(8)을 교차하도록, 상기 궤도(T)에 대해 횡으로 광빔(8)을 지향시키기 위한 이미터(6), 및 상기 광빔(8)으로부터의 광을 검출하기 위한 검출기(7)를 포함하는, 움직이는 물체를 모니터링하는 상기 디바이스에 있어서,
상기 이미터(6)는 상기 섹션(4)을 통해 실질적으로 불투과성인 파장 범위를 포함하는 광을 방사하도록 구성되며, 상기 불투과성 파장 범위는 적어도 부분적으로 가시광 스펙트럼 외부에 있으며, 상기 디바이스는 사전 결정된 검출 임계치에 에 대해 상대적인 검출된 광 세기를 표시하는 출력 신호를 발생시키기 위한 출력 회로(9)를 추가로 포함하며, 상기 출력 신호는 과도기 동안 물체(2)의 존재 및/또는 부재를 지시하는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 8 항에 있어서, 상기 검출 임계치는 상기 광빔(8)의 방사 능력의 1/2 미만, 더욱 바람직하게 1/3 미만, 가장 바람직하게는 실질적으로 0의 방사값에 사응하는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 이미터(6)는 제조 물체(2)들에 의해 교차되는 상기 광빔(8)으로부터의 광이 규정된 방사 편광을 구비하도록 편광기(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 10 항에 있어서, 상기 광빔(8)의 편광을 변화시키기 위한 수단(18), 특히 상기 광빔(8)에 배치할 수 있는 편광 회전기 및/또는 편광 제거기를 추가로 포함하고, 상기 검출기(7)는, 상기 광빔(8)의 광이 검출되기 전에, 상기 방사 편광에 대한 직교 편광을 가진 상기 광빔을 제공하기 위한 또 다른 편광기(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미터는 자발적 방사 광원인 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미터(6)는 실질적으로 UV-B 및/또는 UV-C 스펙트럼 내에 있을 때에만 광을 방사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기는 포토다이오드(7)인 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미터(6) 및 상기 검출기(7)는 상기 궤도(T)에 대해 양측부에 배열되는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미터(6)와 상기 검출기(7)의 위치에 대하여 상기 궤도(T)의 반대편 측부에서 상기 광빔(8)에 배치할 수 있는 반사기(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
제 16 항에 있어서, 상기 반사기(17)는 UV-광에 대해 투과성인 물질로 구성되고 및/또는 UV-광의 후방 반사를 가능하게 하도록 금속화 상부면을 구비하는 것을 특징으로 하는, 움직이는 물체 모니터링 디바이스.
용기들을 위한 충전 라인에서 제 8 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 디바이스의 사용 방법.