KR20190086934A - 종이 용기 결함 검사 장치 및 방법 - Google Patents

종이 용기 결함 검사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 종이 용기 결함 검사 장치에 있어서, 종이 용기를 상기 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전시키며 일방향으로 굴림이송시키는 이송부; 상기 이송부의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 상기 이송부에 의해 굴림이송되는 상기 종이 용기의 측면을 각각 촬상하는 n개의 측면 촬상부; 및 상기 n개의 측면 촬상부에서 각각 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 상기 종이 용기의 측면 이미지를 획득하고, 상기 획득된 상기 종이 용기의 측면 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 프로세서;를 포함하는 것으로, 종이 용기의 이송을 정지시키지 않고 결함 검사를 수행함으로써 검사에 소모되는 시간 및 장비를 줄이고 생산성을 높일 수 있다.

Description

종이 용기 결함 검사 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DEFECT INSPECTION OF PAPER CONTAINER}
본 발명은 종이 용기 결함 검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종이 용기를 상기 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전시키며 일방향으로 굴림이송시키는 이송부; 상기 이송부의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 상기 이송부에 의해 굴림이송되는 상기 종이 용기의 측면을 각각 촬상하는 n개의 측면 촬상부; 및 상기 n개의 측면 촬상부에서 각각 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 상기 종이 용기의 측면 이미지를 획득하고, 상기 획득된 상기 종이 용기의 측면 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 프로세서; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치 및 이를 이용한 종이 용기 결함 검사 방법에 관한 것이다.
종이 용기는 일반적으로 일회용으로 사용하기 위한 포장 용기로서, 커피나 차와 같은 음료수를 판매하는 체인점, 패스트푸드점 및 자동판매기 등에서 널리 이용되고 있으며, 컵라면과 같은 간편식의 포장 용기로도 폭넓게 이용되고 있다. 근래에는 생활 패턴이 변화함에 따라 간편식의 수요가 늘어나고, 테이크아웃 문화 또한 확산되면서 종이컵이나 종이 그릇과 같은 포장 용기에 대한 수요가 증가하는 추세에 있다.
한편, 상기와 같은 여러 가지 용도의 종이 용기는 각기 다른 지름이나 높이를 가지는 다양한 형태로 생산되고 있는데, 크기와 형태는 다르지만 모두 동일한 공정에 의해 대량 생산되고 있다. 이러한 대량 생산 과정에서는 공정 중에 발생하는 찌그러짐이나 이물질, 인쇄 불량 등의 결함을 검출하기 위하여 별도의 외관 검사를 시행한다. 그런데, 종이 용기의 측면, 하부면 및 내부면을 모두 검사하기 위해서는 많은 공정이 필요하기 때문에, 단시간 내에 많은 양의 물품 생산과 검사가 필요한 대량 생산 과정에서 시간을 지체시키는 요인이 된다. 특히, 단면이 원형인 종이 용기의 측면을 검사하기 위해서는 종이 용기를 이송 도중에 정지시킨 후 회전시키며 촬영을 해야 하기 때문에, 소모되는 시간과 검사에 필요한 장비가 많아 비용이 증가하며 생산성이 떨어진다는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 종이 용기의 이송을 정지시키지 않고 결함 검사를 수행함으로써, 검사에 소모되는 시간 및 장비를 줄이고 생산성을 높이는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 촬상부를 이용하여 종이 용기가 굴림이송되며 자전하는 속도에 맞추어 종이 용기를 순차적으로 촬영한 이미지들을 합성하여 이용함으로써, 공정의 효율과 획득된 이미지의 정확도를 높이는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 결함이 없는 종이 용기의 측면 전체 이미지를 2회 이상 연속하여 연결한 이미지를 기준 이미지로 이용함으로써, 검사를 위한 종이 용기가 어느 각도에서 촬영되기 시작하더라도, 기준 이미지 내에서 검사 용으로 촬영된 종이 용기의 이미지에 대응되는 영역을 찾기 용이하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 종이 용기 결함 검사 장치에 있어서, 종이 용기를 상기 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전시키며 일방향으로 굴림이송시키는 이송부; 상기 이송부의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 상기 이송부에 의해 굴림이송되는 상기 종이 용기의 측면을 각각 촬상하는 n개의 측면 촬상부; 및 상기 n개의 측면 촬상부에서 각각 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 상기 종이 용기의 측면 이미지를 획득하고, 상기 획득된 상기 종이 용기의 측면 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 종이 용기 결함 검사 방법에 있어서, (a) 이송부에 의해 종이 용기가 상기 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전되며 일방향으로 굴림이송되면, 검사 장치가, 상기 이송부의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 있는 n개의 측면 촬상부로 하여금 상기 이송부에 의해 굴림이송되는 상기 종이 용기의 측면을 각각 촬상하도록 제어하는 단계; 및 (b) 상기 n개의 측면 촬상부로부터 상기 종이 용기의 일정 측면을 촬상한 이미지들이 획득되면, 상기 검사 장치가, 상기 n개의 측면 촬상부에서 각각 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 상기 종이 용기의 측면 이미지를 획득하고, 상기 획득된 상기 종이 용기의 측면 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 장치, 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 따르면, 종이 용기의 이송을 정지시키지 않고 결함 검사를 수행함으로써, 검사에 소모되는 시간 및 장비를 줄이고 생산성을 높일 수 있다.
또한, 복수의 촬상부를 이용하여 종이 용기가 굴림이송되며 자전하는 속도에 맞추어 종이 용기를 순차적으로 촬영한 이미지들을 합성하여 이용함으로써, 공정의 효율과 획득된 이미지의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 결함이 없는 종이 용기의 측면 전체 이미지를 2회 이상 연속하여 연결한 이미지를 기준 이미지로 이용함으로써, 검사를 위한 종이 용기가 어느 각도에서 촬영되기 시작하더라도, 기준 이미지 내에서 검사 용으로 촬영된 종이 용기의 이미지에 대응되는 영역을 찾기 용이하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기 결함 검사 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기 결함 검사 장치의 이송부 및 측면 촬상부의 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면 촬상부가 굴림이송되는 종이 용기를 촬상하는 과정을 설명하기 위한 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 이미지를 설명하기 위한 예시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 이미지 내에서 검사 용 종이 용기의 측면 이미지에 대응되는 관심 영역을 찾기 위한 과정을 설명하기 위한 예시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기의 결함을 검출하기 위한 과정을 설명하기 위한 예시도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기 결함 검사 장치(1000)의 구성도를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기 결함 검사 장치(1000)는 이송부(100), 측면 촬상부(200), 및 프로세서(300)를 포함할 수 있다.
먼저, 이송부(100)는 종이 용기(10)를 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전시키며 일방향으로 굴림이송시킨다.
이때, 도 2를 참조하면, 이송부(100)는 종이 용기(10)를 사이에 두고 대향하는 제1 이송부재(110) 및 제2 이송부재(120)를 포함할 수 있을 것이다.
구체적으로, 이송부(100)는 종이 용기(10)를 종이 용기(10)의 중심축을 기준으로 회전시키며 일방향으로 굴림이송시키는 역할을 수행하는데, 제1 이송부재(110) 및 제2 이송부재(120)는 각각 종이 용기(10)의 측면의 적어도 일부와 맞닿도록 위치할 수 있다.
예시적으로, 일반적인 종이 용기(10)는 평면에서 보면 원형이며 정면에서 보면 역사다리꼴인 형태를 가지고 있는데, 지름이 가장 큰 부분인 종이 용기(10)의 입구 부분만 제1 이송부재(110) 및 제2 이송부재(120)와 맞닿은 채로 이송될 수 있을 것이다. 다른 예로서, 원기둥 형태의 용기일 경우, 용기 측면의 높이방향 외곽선이 제1 이송부재(110) 및 제2 이송부재(120)와 모두 맞닿아 회전하며 이송될 수 있을 것이다.
한편, 제1 이송부재(110)는 이동하지 않는 고정 벨트 형태로 형성되고, 제2 이송부재(120)는 일방향으로 이동하는 회전 벨트 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 종이 용기(10)는 제2 이송부재(120)가 이동함에 따라 맞닿은 부분에 힘을 받아 회전하는 동시에 이송될 수 있을 것이며, 제2 이송부재(120)가 이동하는 방향 및 속도에 따라 종이 용기(10)가 회전하는 방향, 이송되는 방향 및 이동 속도가 결정될 수 있을 것이다.
이때, 제1 이송부재(110)는 고정 벨트로 형성하고 제2 이송부재(120)를 회전 벨트로 형성하였으나, 이와는 달리 제1 이송부재(110)를 회전 벨트로 형성하고 제2 이송부재(120)를 고정 벨트로 형성할 수도 있다.
다음으로, 측면 촬상부(200)는 이송부(100)의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 이송부(100)에 의해 굴림이송되는 종이 용기(10)의 측면을 각각 촬상할 수 있다.
여기서, 도 2에는 측면 촬상부(200)에서 가까운 위치에 회전 벨트인 제2 이송부재(120)가 위치하고 측면 촬상부(200)에서 먼 위치에 고정 벨트인 제1 이송부재(110)가 위치하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 측면 촬상부(200)에서 가까운 제2 이송부재(120)가 고정 벨트, 측면 촬상부(200)에서 먼 제1 이송부재(110)가 회전 벨트로 형성될 수 있을 것이다.
한편, 측면 촬상부(200)가 종이 용기(10)를 촬상하기 용이하도록 제1 이송부재(110) 및 제2 이송부재(120)는 투명 부재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.
그리고, 측면 촬상부(200)는 이송부(100)의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 이송부(100)에 의해 굴림이송되는 종이 용기(10)의 측면을 각각 촬상하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, n개의 측면 촬상부(200)는 종이 용기(10)가 굴림이송되는 경로에서 360°의 n분의 1에 해당되는 각도만큼 자전하며 이송되는 거리에 대응되는 간격으로 설치되어, 종이 용기(10)가 각각의 측면 촬상부(200) 앞으로 굴림이송되는 시간에 대응하여 순차적으로 종이 용기(10)를 촬상하도록 제어될 수 있을 것이다.
가령, 측면 촬상부(200)가 3개일 경우, 종이 용기(10)가 도 3에 표시된 이송 방향으로 이송되는 경로에서, 종이 용기(10) 단면의 중심점을 기준으로 3분의 1인 120°에 해당되는 만큼 자전하며 이송되는 거리마다 측면 촬상부(200)를 배치할 수 있을 것이다.
즉, 종이 용기(10)가 이송되다가 ①번 측면이 측면 촬상부(200)와 마주하게 되는 위치 앞에 첫 번째 측면 촬상부(200a)를 배치하고, 종이 용기(10)가 연이어 굴림이송되다가 ③번 측면이 측면 촬상부(200)와 마주하게 되는 위치 앞에 두 번째 측면 촬상부(200b)를 배치하며, 종이 용기(10)가 연이어 굴림이송되어 ②번 측면이 측면 촬상부(200)와 마주하게 되는 위치 앞에 세 번째 측면 촬상부(200c)를 배치할 수 있을 것이다.
이 때, 종이 용기(10)가 첫 번째 측면 촬상부(200a) 앞을 지나가는 시점, 즉, 종이 용기(10)가 측면 촬상부(200a)의 촬상 영역에 위치하면 첫 번째 측면 촬상부(200a)가 종이 용기(10)의 ①번 측면을 촬상하고, 종이 용기(10)가 연이어 굴림이송되며 두 번째 측면 촬상부(200b) 앞을 지나가는 시점에 두 번째 측면 촬상부(200b)가 종이 용기(10)의 ③번 측면을 촬상하며, 종이 용기(10)가 연이어 굴림이송되어 세 번째 측면 촬상부(200c) 앞을 지나가는 시점에 세 번째 측면 촬상부(200c)가 ②번 측면을 촬상함으로써, 종이 용기(10)의 이송을 정지하지 않고도 종이 용기(10)의 측면 전체를 촬상할 수 있을 것이다. 이때, 종이 용기(10)가 첫 번째 측면 촬상부(200a) 앞을 지나가는 시점, 즉, 종이 용기(10)가 측면 촬상부(200a)의 촬상 영역에 위치하는지를 검출하기 위하여 촬상 영역에 위치하는 종이 용기를 검출하는 위치 검출 센서가 이용될 수 있다.
다른 예로서, 측면 촬상부(200)가 2개일 경우, 종이 용기(10) 단면의 중심점을 기준으로 2분의 1인 180°에 해당되는 만큼 자전하며 이송되는 거리마다 측면 촬상부(200)를 배치할 수 있을 것이며, 측면 촬상부(200)가 4개일 경우, 종이 용기(10) 단면의 중심점을 기준으로 4분의 1인 90°에 해당되는 만큼 자전하며 이송되는 거리마다 측면 촬상부(200)를 배치하여 종이 용기(10)의 측면 전체를 촬상할 수 있을 것이다.
다음으로, 프로세서(300)는 n개의 측면 촬상부(200)에서 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 종이 용기(10)의 측면 이미지(210)를 획득하고, 획득된 종이 용기(10)의 측면 이미지(210)를 기설정된 기준 이미지(310)와 비교 분석하여 종이 용기(10)의 측면 결함을 검사하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기 결함 검사 장치는 하부면 촬상부(400), 및 내부면 촬상부(500)를 포함할 수 있다.
이때, 하부면 촬상부(400)는 종이 용기(10)를 맨드릴에 고정하여 이송부(100)로 종이 용기를 이송하여 주는 맨드릴 터렛(410)의 맨드릴의 전방 영역에 설치되어 종이 용기의 하부면을 촬상할 수 있으며, 내부면 촬상부(500)는 이송부(100)에 의해 이송되는 종이 용기를 이송부로부터 배출하는 배출부의 전단에 설치되어 종이 용기의 내부면을 촬상할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기 결함 검사 장치를 이용하여 종이 용기의 결함을 검사하는 방법을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
이송부(100)에 의해 종이 용기(10)가 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전되며 일방향으로 굴림이송되면, 검사 장치(1000)의 프로세서(300)가 이송부(100)의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 있는 n개의 측면 촬상부(200)로 하여금 이송부(100)에 의해 굴림이송되는 종이 용기의 측면을 각각 촬상하도록 제어한다.
즉, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 종이 용기(10)가 첫 번째 측면 촬상부(200a) 앞을 지나가는 시점, 즉, 종이 용기(10)가 측면 촬상부(200a)의 촬상 영역에 위치하면 프로세서(300)는 첫 번째 측면 촬상부(200a)가 종이 용기(10)의 ①번 측면을 촬상하도록 한다. 그리고, 종이 용기(10)가 연이어 굴림이송되며 두 번째 측면 촬상부(200b) 앞을 지나가는 시점에 프로세서(300)가 두 번째 측면 촬상부(200b)가 종이 용기(10)의 ③번 측면을 촬상하도록 하며, 종이 용기(10)가 연이어 굴림이송되어 세 번째 측면 촬상부(200c) 앞을 지나가는 시점에 세 번째 측면 촬상부(200c)가 ②번 측면을 촬상하도록 하는 방식에 의해 n개의 측면 촬상부(200)가 각각 종이 용기(10)의 1/n 영역의 측면을 촬상하도록 하여 종이 용기(10)의 이송을 정지하지 않고도 종이 용기(10)의 측면 전체를 촬상할 수 있게 된다.
그리고, 검사 장치(1000)의 프로세서(300)는 n개의 측면 촬상부(200)로부터 종이 용기의 1/n 영역의 측면을 촬상한 이미지들이 획득되면, n개의 측면 촬상부에서 각각 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 종이 용기의 측면 이미지를 획득하고, 획득된 종이 용기의 측면 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교 분석하여 종이 용기의 측면 결함을 검사한다.
이때, 기준 이미지(310)는 도 4를 참조하면, 라인 스캐너(600)를 이용하여 결함이 없는 기준 종이 용기(20)의 측면 전체를 라인 스캔한 이미지를 적어도 2회 이상 연속하여 연결한 이미지를 포함할 수 있을 것이다.
가령, 회전 테이블(610) 위에 결함이 없는 기준 종이 용기(20)를 올려놓고 제자리에서 회전시키면서 라인 스캐너(600)를 사용하여 촬영함으로써 기준 종이 용기(20) 측면의 연속된 이미지를 얻을 수 있을 것이다.
다른 예로서, 기준 종이 용기(20)는 제자리에 정지시킨 채로 라인 스캐너(600)가 기준 종이 용기(20) 주변을 회전하면서 라인 스캔함으로써 기준 종이 용기(20) 측면의 연속된 이미지를을 얻을 수도 있을 것이다.
상기와 같이 획득된 기준 종이 용기(20)의 측면 전체 이미지가 2회 이상 연속하여 들어가도록 편집하여 기준 이미지로 설정할 수 있을 것이다. 즉, 도 4를 참조하면, 기준 종이 용기(20)의 측면 전체에 나타나는 인쇄 패턴이 "A B"라고 할 때, 해당 측면 전체 이미지를 반복하여 붙여 "A B A B"의 패턴이 나타나도록 기준 이미지를 생성할 수 있을 것이다.
이를 통해, 각각의 검사 용 종이 용기(10)의 측면 이미지(210)가 촬상된 인쇄 패턴이 "A B"뿐만 아니라 "B A"나, "A B"와 "B A"의 중간에 걸친 패턴이더라도, 해당 패턴들이 기준 이미지(310)의 인쇄 패턴 "A B A B"에 모두 포함되기 때문에, 측면 이미지(210)와 기준 이미지(310)를 비교 분석하기에 어려움이 없을 것이다.
즉, 검사를 위한 종이 용기(10)가 어느 각도에서 촬영되기 시작하더라도, 기준 이미지(310) 내에서 검사 용으로 촬영된 종이 용기의 측면 이미지(210)에 대응되는 영역을 찾기 용이하도록 할 수 있다.
그리고, 프로세서(300)는 도 5에서와 같이, n개의 측면 촬상부(200)로부터 획득된 n개의 이미지를 하나의 이미지로 합성한 측면 이미지(210)를 기설정된 기준 이미지(310)와 비교 분석하여 종이 용기의 측면 결함을 검사하기 위하여, 기준 이미지(310) 내에서 측면 이미지(210)에 대응되는 영역을 산출하여 관심 영역 이미지(320)로 설정할 수 있다.
예시적으로, 도 5에 도시된 기준 이미지(310)의 기준 위치(가령, 기준 이미지의 좌측 하단)로부터 측면 이미지(210)에 대응하는 크기(m x n) 영역의 이미지를 선택한 관심 영역 후보 이미지(315)들을 선택한다. 즉, 기준 이미지(310)와 측면 이미지(210)의 세로 길이는 m으로 동일하므로, 가로 방향의 길이가 2 x n 인 기준 이미지(310)에서 측면 이미지(210)에 대응되는 영역의 관심 영역 후보 이미지(Sk)를 선택한다. 이때, k는 0 내지 n 사이의 값이며, 관심 영역 후보 이미지의 위치는 (0, n) 내지 (n, 2n) 사이의 임의의 위치인 (k, n+k)가 될 수 있다.
그리고, 관심 영역 후보 이미지(315) 각각과 측면 이미지(210)의 화소 간의 차이에 대한 절대값 D(S,P)를 다음의 수학식1을 통해 획득할 수 있을 것이다.
[수학식 1]
Figure pat00001
수학식 1에서 r, g, b는 각 화소의 red, green, blue 성분 값을 나타내며, i,j는 m x n 크기의 이미지내에서의 화소의 위치를 나타낸다.
이때, 관심 영역 후보 이미지(315) 각각과 측면 이미지(210)의 각 화소 간의 차이에 대한 절대값(val)들은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
val0 = D(S0,P), …, valk = D(Sk,P), …, valn = D(Sn,P)
따라서, 프로세서(300)는 측면 이미지(210)에 대응되는 관심 영역 이미지를 확정하기 위하여 화소값이 일치하는 즉, 상기 연산된 절대값(valk)들 중 최소 절대값을 다음의 수학식 2를 통해 확인한다.
[수학식 2]
Figure pat00002
그리고, 프로세서(300)는 수학식2에서 확인된 최소 절대값에 대응되는 관심 영역 후보 이미지를 도 6에서의 관심 영역 이미지(320)로 확정한다.
이후, 도 6을 참조하면, 프로세서(300)는 관심 영역 이미지(320)와 측면 이미지(210)를 비교 분석함에 있어서, 관심 영역 이미지(320)와 측면 이미지(210)의 차이 영상을 획득하고, 획득된 차이 영상을 이진화하여 연결된 영역인 블랍(blob)을 추출할 수 있을 것이다.
여기서, 추출된 블랍의 면적이 기설정된 임계값 이상이면 결함으로 결정하고 해당 종이 용기(10)를 불량으로 간주하여 출고 과정에서 제외시킬 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 용기 결함 검사 장치 및 방법은, 종이 용기(10)의 이송을 정지시키지 않고도 정확도 높은 결함 검사를 수행할 수 있도록 함으로써, 검사에 소모되는 시간 및 비용을 줄이고 생산성을 높일 수 있을 것이다.
이에 더하여, 검사 장치(1000)는 맨드릴 터렛(410)이 종이 용기(10)를 맨드릴에 고정하여 이송부(100)로 종이 용기(10)를 이송하는 과정에서, 맨드릴의 전방 영역에 설치된 하부면 촬상부(400)가 종이 용기(10)의 하부면이 하부면 촬상부(400)를 향하는 시점에 종이 용기(10)의 하부면 이미지를 촬상할 수 있을 것이다.
여기서 도면에는 맨드릴 터렛(410)이 수직 방향으로 종이 용기(10)를 이송받아 맨드릴에 고정시킨 후 180° 회전하여 종이 용기(10)의 하부면이 아래를 향하도록 이송시키는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 수평 방향으로 종이 용기(10)를 이송받아 180° 회전하여 이송시키거나, 회전 각도를 달리 하는 등의 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이다.
이렇게 획득된 하부면 이미지를 프로세서(300)가 기설정된 하부면 기준 이미지와 비교 분석함으로써, 종이 용기(10)의 하부면에 대한 결함을 검사할 수 있을 것이다.
한편, 이송부(100)에 의해 이송되는 종이 용기(10)를 이송부(100)로부터 배출하는 배출부의 전단에 내부면 촬상부(500)가 설치되어, 이송되는 종이 용기(10)의 내부면 이미지를 촬상할 수 있을 것이다. 이후 프로세서(300)가 획득된 내부면 이미지를 기설정된 내부면 기준 이미지와 비교 분석함으로써, 종이 용기(10)의 내부면에 대한 결함을 검사할 수 있을 것이다.
여기서, 도면에는 하부면 검사가 측면 검사의 전단에서 수행되고 내부면 검사는 측면 검사의 후단에서 수행되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 공간 활용 및 용도에 따라 다양한 순서의 검사 형태로 구현될 수 있을 것이다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 검사 장치 10 : 종이 용기
20 : 기준 종이 용기 100 : 이송부
110 : 제1 이송부재 120 : 제2 이송부재
200 : 측면 촬상부 210 : 측면 이미지
300 : 프로세서 310 : 기준 이미지
315 : 관심 영역 후보 이미지 320 : 관심 영역 이미지
400 : 하부면 촬상부 410 : 맨드릴 터렛
500 : 내부면 촬상부 600 : 라인 스캐너
610 : 회전 테이블

Claims (16)

  1. 종이 용기 결함 검사 장치에 있어서,
    종이 용기를 상기 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전시키며 일방향으로 굴림이송시키는 이송부;
    상기 이송부의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 상기 이송부에 의해 굴림이송되는 상기 종이 용기의 측면을 각각 촬상하는 n개의 측면 촬상부; 및
    상기 n개의 측면 촬상부에서 각각 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 상기 종이 용기의 측면 이미지를 획득하고, 상기 획득된 상기 종이 용기의 측면 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 프로세서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 이미지는 결함이 없는 기준 종이 용기의 측면 전체를 라인 스캔한 이미지를 적어도 2회 이상 연속하여 연결한 이미지를 포함하며,
    상기 프로세서는, 상기 기준 이미지 내에서 상기 측면 이미지에 대응되는 영역을 산출하여 관심 영역 이미지로 설정하고, 상기 설정된 관심 영역 이미지와 상기 측면 이미지를 비교 분석함으로써 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 관심 영역 이미지를 설정함에 있어서,
    상기 기준 이미지의 기준 위치로부터 상기 측면 이미지에 대응하는 크기 영역의 이미지를 선택한 관심 영역 후보 이미지들을 선택하고, 상기 관심 영역 후보 이미지 각각과 상기 측면 이미지의 화소 간의 차이에 대한 절대값을 획득하며, 상기 획득된 절대값이 최소가 되는 관심 영역 후보 이미지를 상기 관심 영역 이미지로 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사함에 있어서,
    상기 관심 영역 이미지와 상기 측면 이미지의 차이 영상을 획득하고, 상기 차이 영상을 이진화하여 연결된 영역인 블랍(blob)을 추출하며, 상기 추출된 블랍의 면적이 기설정된 임계값 이상이면 결함으로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 n개의 측면 촬상부는, 상기 종이 용기가 굴림이송되는 경로에서 360°의 n분의 1에 해당되는 각도만큼 자전하며 이송되는 거리에 대응되는 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 종이 용기가 각각의 상기 측면 촬상부의 촬상 영역으로 굴림이송되는 시간에 대응하여 순차적으로 상기 종이 용기의 측면을 촬상하도록 상기 n개의 측면 촬상부를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 종이 용기를 사이에 두고 대향하는 제1 이송부재 및 제2 이송부재를 포함하되,
    상기 제1 이송부재 및 상기 제2 이송부재는 각각 상기 종이 용기의 측면의 적어도 일부와 맞닿도록 위치하며, 상기 제1 이송부재는 이동하지 않는 고정 벨트 형태로 형성되고, 상기 제2 이송부재는 상기 일방향으로 이동하는 회전 벨트 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 종이 용기를 맨드릴에 고정하여 상기 이송부로 상기 종이 용기를 이송하여 주는 맨드릴 터렛의 상기 맨드릴의 전방 영역에 설치된 하부면 촬상부; 및
    상기 이송부에 의해 이송되는 상기 종이 용기를 상기 이송부로부터 배출하는 배출부의 전단에 설치된 내부면 촬상부;
    를 더 포함하며,
    상기 프로세서는, 상기 하부면 촬상부 및 상기 내부면 촬상부로부터 각각 획득되는 상기 종이 용기의 하부면 이미지 및 상기 종이 용기의 내부면 이미지를 각각 기설정된 하부면 기준 이미지 및 기설정된 내부면 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 하부면 및 상기 종이 용기의 내부면에 대한 결함을 검사하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 종이 용기 결함 검사 방법에 있어서,
    (a) 이송부에 의해 종이 용기가 상기 종이 용기의 중심축을 기준으로 회전되며 일방향으로 굴림이송되면, 검사 장치가, 상기 이송부의 일방향 상에 등간격으로 설치되어 있는 n개의 측면 촬상부로 하여금 상기 이송부에 의해 굴림이송되는 상기 종이 용기의 측면을 각각 촬상하도록 제어하는 단계; 및
    (b) 상기 n개의 측면 촬상부로부터 상기 종이 용기의 일정 측면을 촬상한 이미지들이 획득되면, 상기 검사 장치가, 상기 n개의 측면 촬상부에서 각각 촬상된 n개의 이미지를 합성하여 상기 종이 용기의 측면 이미지를 획득하고, 상기 획득된 상기 종이 용기의 측면 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기준 이미지는 결함이 없는 기준 종이 용기의 측면 전체를 라인 스캔한 이미지를 적어도 2회 이상 연속하여 연결한 이미지를 포함하며,
    상기 검사 장치는, 상기 기준 이미지 내에서 상기 측면 이미지에 대응되는 영역을 산출하여 관심 영역 이미지로 설정하고, 상기 설정된 관심 영역의 이미지와 상기 측면 이미지를 비교 분석함으로써 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 검사 장치는, 상기 관심 이미지를 설정함에 있어서,
    상기 기준 이미지의 기준 위치로부터 상기 측면 이미지에 대응하는 크기 영역의 이미지를 선택한 관심 영역 후보 이미지들을 선택하고, 상기 관심 영역 후보 이미지 각각과 상기 측면 이미지의 화소 간의 차이에 대한 절대값을 획득하며, 상기 획득된 절대값이 최소가 되는 관심 영역 후보 이미지를 상기 관심 영역 이미지로 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 검사 장치는, 상기 종이 용기의 측면 결함을 검사함에 있어서,
    상기 관심 영역의 이미지와 상기 측면 이미지의 차이 영상을 획득하고, 상기 차이 영상을 이진화하여 연결된 영역인 블랍(blob)을 추출하며, 상기 추출된 블랍의 면적이 기설정된 임계값 이상이면 결함으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 n개의 측면 촬상부는, 상기 종이 용기가 굴림이송되는 경로에서 360°의 n분의 1에 해당되는 각도만큼 자전하며 이송되는 거리에 대응되는 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 검사 장치는, 상기 종이 용기가 각각의 상기 측면 촬상부의 촬상 영역으로 굴림이송되는 시간에 대응하여 순차적으로 상기 종이 용기의 측면을 촬상하도록 상기 n개의 측면 촬상부를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 종이 용기를 사이에 두고 대향하는 제1 이송부재 및 제2 이송부재를 포함하되,
    상기 제1 이송부재 및 상기 제2 이송부재는 각각 상기 종이 용기의 측면의 적어도 일부와 맞닿도록 위치하며, 상기 제1 이송부재는 이동하지 않는 고정 벨트 형태로 형성되고, 상기 제2 이송부재는 상기 일방향으로 이동하는 회전 벨트 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 종이 용기를 맨드릴에 고정하여 상기 이송부로 상기 종이 용기를 이송하여 주는 맨드릴 터렛의 상기 맨드릴의 전방 영역에 설치된 하부면 촬상부; 및
    상기 이송부에 의해 이송되는 상기 종이 용기를 상기 이송부로부터 배출하는 배출부의 전단에 설치된 내부면 촬상부;
    를 포함하며,
    상기 검사 장치는, 상기 하부면 촬상부 및 상기 내부면 촬상부로부터 각각 획득되는 상기 종이 용기의 하부면 이미지 및 상기 종이 용기의 내부면 이미지를 각각 기설정된 하부면 기준 이미지 및 기설정된 내부면 기준 이미지와 비교 분석하여 상기 종이 용기의 하부면 및 상기 종이 용기의 내부면에 대한 결함을 검사하는 것을 특징으로 하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102250126B1 (ko) * 2020-11-30 2021-05-11 주식회사 바우에코팩 종이컵 불량검사장치 및 종이컵 분배장치
KR102363717B1 (ko) * 2020-09-21 2022-02-16 심승원 카메라 박스 분리형 이상란 검출기
KR102617654B1 (ko) * 2022-10-26 2023-12-22 김영수 도안 데이터 기반의 커스터마이징 용기 생산 및 검사 시스템

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