KR20230173095A - 검사면 조명기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다음을 포함하는 조명장치(100)에 관한 것이다: -적어도 두 개의 광원(S1, S2, S3)이 포함되어 있는데, 각각의 광원(S1, S2, S3)은 검사면(S)을 향해 배치되어 있고 다양한 광도에 따라 검사면을 조명할 수 있는 조명 기기(100); 및
주기적 연속 신호에 상응하는 강도에 따라 각 광원(S1, S2, S3)이 검사 표면(S)을 비추도록, 각 광원(S1, S2, S3)의 광도에 따라 동적 컨트롤이 가능하도록 세팅된 컨트롤 유닛(20).

Description

검사면 조명기기

본 발명은 육안 품질 검사에 관한 것으로, 특히 산업 환경에서 물체의 시각적 제어에 관한 것이다.

본 발명의 목적 중 하나는 검사 대상, 예컨데, 생산 라인에서 이동하는 대상의 비전검사를 더욱 수월하게 해주는 조명 기기에 관한 것이다.

본 발명품은 산업, 특히 자동차 산업 환경에 유리하게 적용할 수 있는 장점이 많다. 가령, 자동차 타이어와 같은 대상의 비전검사를 더욱 수월하게 해줄 것이다.

또한 항공 또는 제약 산업과 같은 여타 산업 생산 라인의 제조품 또는 부품의 품질 관리 프로세스를 개선해 줄 수 있기 때문에 본 발명은 다른 산업에도 유리하게 적용될 수 있다.

본 발명의 첨부된 설명에서 사용된 "생산 라인"은 상품을 제조하기 위해 필요한 제작 과정의 일부 또는 전체를 포함하는 라인 또는 공정을 의미한다. 따라서 제작중인 상품은 이 생산라인의 한 스테이션에서 다음 스테이션으로 컨베이어, 컨베이어 벨트 또는 이에 준하는 것을 통해 이동된다.

차량의 타이어는 날씨와 도로 조건에 관계없이 차량이 도로에서 잘 견디도록 해주기 때문에 매우 중요한 안전 요소이다.

전통적으로 타이어는 노면과 접촉하는 부분인 트레드 및 양쪽에서 트레드를 지지하는사이드월이 포함된 원통형 구조를 띈다.

일반적으로사이드월에는 타이어를 식별할 수 있는 정보가 나타나있다. 이어지는 내용은 타이어 코드에 관한 것이다.

문서 WO2017074759에 설명된 바와 같이, 타이어 식별 차트를 구성하는 타이어 코드는 타이어 제조업체의 이름과 제조 장소, 일련 번호 및/또는 타이어 제조 날짜와 같은 타이어 제조 이력 관련 정보를 제공한다.

이 코드에 포함된 정보를 통해 타이어의 정확한 트레이서빌리티가 세워지기 때문에 품질 관리 측면에서 매우 유용한 요소이다.

이에 따라, 타이어가 불량이거나 결함이 있다고 간주되는 경우, 생산 라인에서는 다른 타이어의 코드를 판독하여 타이어(예를 들어, 불량 또는 결함으로 간주되는 타이어와 일련 번호가 동일한 타이어)의 잠재적인 결함이나 불량 여부를 판단할 수 있다. 이처럼, 불량 또는 결함이 있는 타이어와 동일한 장소에서 생산되고 동일한 날짜에 제조되거나 동일한 시리즈로 생산되는 타이어를 미리 가려낼 수 있다.

사이드월에 있는 이러한 유형의 정보는 결정적이며 자동차 업계로 하여금 생산 라인을 나오면서 자동차에 장착되는 타이어의 정확한 품질 관리를 할 수 있도록 보장해준다.

따라서 이러한 식별 정보, 특히 타이어 코드를 읽는 것은 품질 관리 프로세스에 있어서 실질적인 안전 문제와 관련한다.

하지만 이 코드를 해석하는 것은 쉽지가 않다.

그도 그럴것이, 문서 WO2017074759에 설명된 바와 같이, 이 타이어 코드에는 미국 규정에 따른 문자가 포함된 영숫자 코드(예: DOT 또는 VIN)와 12자리 영숫자와 문자 조합 코드가사이드월에 입체적으로 표시되어 있다.

또한 이 영숫자 코드는 대개 양각 또는 루버 몰드로 표시되어 있다.

이런 유형의 코드는 검은색 배경에 여러 문자가 몰딩되어 있어서 판독이 매우 어려운데, 심지어 조명이 낮은 생산환경에서 이미지 캡처가 이루어지고 24시간 체제로 운영되는 생산라인이라면 어려움은 가중된다.

이 캡처를 용이하게 하기 위해 문서 WO2017074759에서는 타이어의 코드 판독을 레이저 검출기 형태로 설명한다. 이 기기는 작업자가 타이어 코드 이미지 캡처를 위해 타이어를 스캔해서 WiFi® 유형의 무선 연결을 통해 "클라우드" 타입의 서버로 이미지를 이동할 수 있으며 수신된 이미지로부터 코드를 읽을 수 있는 OCR(광학 문자 인식)도 포함되어 있다.

그럼에도 불구하고 본 출원인은 이 문서에서 제시된 해결책이 고정 스테이션에만 적용될 뿐 본 발명에서 의미하는 생산 라인에는 적용되지 않으며 작업자가 개입하여 수동으로 배치하고 방향을 지정해야 한다는 점을 상기시키는 바이다.

이 해결책의 구현은 힘들고 비용이 많이 들기 때문에 산업적으로 사용할 수 없다.

"딥러닝을 활용한 차량 타이어(tyre) 감지 및 문자 인식(Vehicle tire (tyre) detection and text recognition using deep learning)" (2019 IEEE 15차 자동화 과학 및 공학 국제 컨퍼런스 - CASE)이라는 제목의 과학 간행물도 알려져 있다.

이 간행물에서 제안하는 것은 휠 양쪽에 배치하는 두 대의 카메라와 조명 반사기가 포함된 시스템이다.

이 문서는 두 대의 카메라와 동기식으로 조정된 플래시에 의한 휠 조명을 제안한다.

본 출원인은 생산 현장에서 일하는 작업자의 건강 보호를 위해 산업 환경에서 플래시 사용이 불가능하다는 점을 상기시키는 바이다. 실제로 작업자에게 스트레스를 유발하는 이러한 플래시는 시각 문제는 물론이고 신체적, 신경적 피로까지 야기한다.

플래시와 카메라 간의 싱크로 역시 복잡하며 상당한 컴퓨터 리소스를 필요로한다.

이러한 이유로, 본 출원인은 선행 기술의 해결책이 완전히 만족스러운 수준이 아니며 산업 환경, 가령사이드월과 같은 검사면에 대해 충분히 선명한 이미지를 캡처할 수 있도록 만들어 주지 못한다는 점을 관찰했다.

본 발명은 전술한 상황들을 개선할 수 있도록 제안되었다.

본 발명은 특히, 조명이 희미하거나 어두운 환경에서 검사할 대상의 표면을 동적 방식으로 조명할 수 있는 혁신적인 조명 솔루션을 제안한다. 이를 통해, 검사면의 이미지 캡처를 용이하게 하고 해당 표면의 이미지 요소(필수든 아니든)의 부각 및/또는 가독성을 개선함으로써, 상기한 여러가지 기술적 문제 중 적어도 하나를 해결하는 것을 목표로 한다.

제1 양태에서 본 발명의 목적은 검사면을 조명 기기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 조명 기기에는 적어도 두 개의 광원이 포함되어 있는데, 각각의 광원은 검사면을 향해 있고 시간에 따른 변하는 광도에 따라 검사면을 조명할 수 있다.

본 발명에 따르면, 조명 기기는 프로세서나 마이크로컨트롤러와 같은 컨트롤 유닛을 포함하는데, 주기적 연속 신호에 상응하는 강도에 맞추어 각 광원이 검사면을 비추는 방식으로 각 광원의 광도에 따라 동적 컨트롤이 가능하도록 세팅되어 있다.

본 발명의 특징인 이러한 기술 조합 덕분에, 검사면 문자의 가독성을 저해할 수 있는 빛반사나 그림자가 발생하지 않도록 미세하게 조정된 조명 같은 동적 조명을 얻을 수 있다. 이러한 조합은 시간의 흐름에 따라 다양한 방향으로 검사면의 입체적 요소를 볼 수 있게 해준다. 따라서 하나 이상의 방향에 따른 조명에 의해 각각의 입체적 요소(특징, 요철)가 드러나고 명확히 강조된다.

이러한 조명은 예를 들어, 타이어사이드월, 특히 검은색에 검은색으로 세겨져 콘트라스트가 낮고사이드월에 물딩된 문자의 굴곡이 적은 경우에 상대적으로 발생하는 어려움을 극복할 수 있게 해준다.

각각의 광원으로부터의 주기적 연속 신호는 정현파 또는 삼각형 타입이 바람직하다.

각각의 광원으로부터의 신호는 서로 위상편이를 갖는다.

기기가 N개의 광원을 포함하는 바람직한 실시예에서, 각 광원의 신호는 2π/N 라디안 위상차의 위상편이를 갖는다.

따라서 각 광원의 광도는 2π/N 라디안 위상차를 갖는 주기적 연속 신호에 따라 조정된다.

가령, 제1, 제2, 제3광원의 세 개 광원을 포함하는 조명 기기의 경우, 광도는 제1광원과 제2광원사이에는 2π/3 라디안, 제1광원과 제3광원사이에는 4π/3 라디안의 위상편이가 있는 정현파 또는 삼각파 신호에 따라 컨트롤될 수 있다.

각각의 광원으로부터의 신호가 동일한 발진 주파수를 갖는것은 바람직한 점이다.

발진 주파수는 1Hz 이하가 바람직하다.

광원이 검사면 주위에 규칙적으로 배열; 즉, 일정한 간격을사이에 두고 있는것이 유리하다.

각각의 광원은 정해진 광축에 따라 검사면 방향으로 빛을 방출하도록 세팅된다.

광원의 광축은 명백히 수렴되는 것이 바람직하다.

광축의 수렴점이 검사면의 중심과 분명히 일치하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 광원은 인접한 두 광원의 광축이 명백히 35°~ 55°사이, 바람직하게는 명백히 45°와 동일한 각도(α)로 지면에 직교 투영을 형성하는 방식으로 검사면 주위에 함께 배열된다.

바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 기기는 제1, 제2 및 제3광원의 세 개 광원을 포함하고, 상기 제2광원은 제1 및 제3광원에 의해 둘러싸여 있다.

앞선 방법들 중 하나와 조합이 가능한 바람직한 실시 방법에 따라, 제 2 광원은 검사면에 대해 500과 1500 밀리미터사이의 제1 이격거리(λ1)로 명백히 배열되고, 제1 및 제3광원은 검사면에 대해 1000과 1500mm사이의 제2 이격거리(λ2)로 명백히 배열된다.

앞선 방법들 중 하나와 조합이 가능한 바람직한 실시 방법에 따라, 제1 및 제3광원은 지면(또는 가깝게)에 배치되고, 제2광원은 제 1 이격거리(λ1)와 명백히 동일한 지면 높이(μ)에 위치한다.

여기에서 지면에 가깝다는 것은 지면에 비해 높이가 750mm를 넘지 않는 광원를 의미한다.

앞선 방법들 중 하나와 조합이 가능한 바람직한 실시 방법에 따라, 제1광원 및 제3광원은 경사가 있고 각각 수직 축으로 명백히 35°내지 55°사이, 바람직하게는 명백히 45°와 동일한 경사 각도(β)를 형성한다.

앞선 방법들 중 하나와 조합이 가능한 바람직한 실시 방법에 따라, 제2광원의 광축은 제2광원이 30°와 60°사이의 입사각(γ)으로 검사면을 향해 방출하도록 경사를 갖는다.

본 발명에 따른 조명 기기는 각각의 광원에 대해, 각각의 광원의 위치와 방향을 조정하기 위한 조정 장치가 있는 지지체를 갖추고 있다는 이점이 있다.

본 발명은 광원이 백열등 또는 LED 타입(예: LED 스트립)이라는 이점이 있다.

광원이 서로 다른 파장에서 방출하도록 구성되는 것 역시 이점이다.

다른 적용에 따라, 광원은 백색광을 방출하도록 세팅된다.

또 다른 적용에 따르면, 광원은 적외선을 방출하도록 세팅된다.

본 발명에 따른 조명 기기는 검사면의 환경에 있는 존재를 감지하고 광원 조정을 명령하기 위해 컨트를 유닛에 보내질 존재 신호를 생성하도록 설정된 하나 이상의 존재 감지 센서를 포함한다는 이점을 갖고 있다.

제2 양태에서 본 발명의 목적은, 검사면을 포함한 대상에 대한 비전검사 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 다음을 포함한다:

- 전술한 조명기기; 및

- 검사면을 향하는 한 대 이상의 카메라.

바람직한 실시예에서, 하나 이상의 카메라가 광원의 발진 주파수보다 큰 획득 주파수에 따라 검사면의 이미지를 캡처하도록 세팅되어 있다.

광원의 발진 주파수는 1Hz 이하, 획득 주파수는 5Hz 이상이 바람직하다.

제3 양태에서 본 발명의 목적은, 생산 라인에서 이동하는 대상의 검사에 사용하는 상기 비전검사 시스템에 관한 것이며, 상기 대상은 검사면을 나타낸다.

바람직한 대상은 자동차의 타이어이다.

생산 라인에서는 전술한 다양한 기능적, 구조적 특성을 통해 등록사항(문자, 코드 등)을 부각시킬 수 있도록 검사 대상의 표면을 동적으로 조명하는 도구를 보유하게 된다.

본 발명의 내용에 포함됨.

본 발명의 실시예가 포함된 다음의 설명을 참조하면, 본 발명의 다른 특징들 및 이점을 잘 알 수 있다. 실시예는 제한적 특성이 없는 예로서 제시되었고 다음의 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하였다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 생산 라인에서 이동하는 자동차형 차량 타이어를 검사하는 조명 기기가 내장된 비전검사 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명 기기의 개략적 평면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명 기기의 개략적인 정면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 따른 중앙 광원 단면의 개략도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 광원 신호를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 실시예에 따른 검사면 조명 기기와 이러한 기기가 장착된 비전검사 시스템을 도 1 및 도 5를 참조하여 설명하겠다.

여기에 설명할 도 1에 그려진 예시는 품질 접근 방식이 필요한 자동차 산업의 제조과정에서 생산라인(LP)을 이동하는 자동차 유형의 차량(V)에 대한 비전검사를 수행하는 전형적인 상황이다.

이 예에서는 특히 생산 라인(LP)에 있는 각 차량(V)의 타이어(P) 비전검사 수행이 요구된다.

이러한 비전검사의 목적은 결함이 있는 것으로 식별된 타이어(P)를 조기에 발견하는 것이며, 이러한 조기 감별은 타이어(P)의 사이드월에 표시된 타이어 코드 판독을 통해 수행할 수 있다.

이 예는 제한적 특성을 전혀 두지 않은, 순전히 예시를 위한 것으로 이해해야 한다; 실제로, 본 발명을 다른 유형의 부품 및/또는 차량 부분 및/또는 다른 산업 부문에 유리하게 적용한 다른 예를 찾을 수 있다.

전술했듯이 LP 타이어의 사이드월에는 고무에 문자를 몰딩하여 형성된 타이어 코드가 나타난다.

측면의 이사이드월은 검사면(S)로 구성되며 복수의 카메라(C1, C2 및 C3)가 있는 이미지 캡처 모듈(30)에 의해 검사면에 대한 하나 이상의 이미지가 캡처된다.

따라서 이 모듈(30)을 통해 획득된 이미지에는 OCR 유형 또는 이에 준하는 이미지 처리 알고리즘으로 처리가 가능한 타이어 코드의 전부 또는 일부가 포함되어 있다.

고무에 몰딩한 문자를 보면 이 코드가 검은색 배경에 검은색 문자로 구성되어 있어서 특히, 조명이 어두운 산업 환경에서는 판독이 어렵다.

본 발명의 기본 개념은 조명 기기(100)에 연결된 이미지 캡처 모듈(30)이 장착된 비전검사 시스템(200)의 구현이다. 이 혁신적인 조명 기기는 생산 라인에서 작업자의 건강과 관련된 제약을 고려하고 최소한의 전기 에너지를 사용하여 검사면(S)을 조명하는 기기이다; 또한, 조명 기기(100)는 코드 인식 및 판독 오류를 막고 선명한 이미지를 캡처할 수 있도록 해준다.

여기에 설명된 예에서, 이 조명 기기(100)에는 S1, S2　및 S3, 즉, 제1광원(S1), 제2광원(S2) 및 제3광원(S3)의 세 개 광원이 포함된 조명 모듈(10)을 포함한다.

이 예시에 나오는 각 광원은 백색광(가시광선에서)을 방출할 수 있는 LED 타입 광원(LED 스트립)이다.

여기에서 작업자는, 백열등 및/또는 적외선 스펙트럼내에서 방출할 수 있는 광원처럼 다른 유형의 광원을 선택하는 것이 가능하다.

공간 안에서 광원(S1, S2 및 S3)의 방향과 위치는 조명의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

이는 생산 라인(LP)의 타이어(P)에 따라 맞추는 것이 바람직하다.

이러한 효과를 보기 위해서는 광원(S1, S2, S3)의 높이, 위치 및/또는 방향을 조정할 수 있도록 맞춰진 조정장치(미도시)가 제공될 수 있다.

본 예시와 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 광원(S1, S2, S3)은 타이어(P)의 검사면(S)(즉, 타이어 측면의 사이드월) 주변에 규칙적으로 배치된다.

이 예시에서, 광원(S1, S2 및 S3)은 각각의 광축(A1, A2 및 A3)을 갖는다. 다시 말해, 광원(S1, S2 및 S3)은 각각의 광축(A1, A2 및 A3)을 따라 빛을 방출하도록 세팅되어 있다. 여기에서 이 광축은 검사면(S) 쪽을 향한다.

본 예시와 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 광축(A1, A2 및 A3)은 명백히 타이어(P)의 중심, 특히 검사면(S)의 구성 요소인 타이어 측면의 사이드월 중심과 일치하는 동일 지점으로 수렴되도록 되어 있다.

이 예에서 광원(S1, S2 및 S3)은 특정 배치 및 방향을 갖도록 되어 있다.

여기에서 광원(S1, S2, S3)은, 제2광원(S2)이 제1광원(S1) 및 제3광원(S3)에 의해 둘러싸이는 식으로 검사면(S) 주위에 함께 배치되었다.

따라서 제1광원(S1)과 제 2광원(S2), 제 2광원(S2)과 제3광원(S3)처럼 인접한 두 쌍의 광원이 생긴다.

광축(A1, A2 및 A3) 방향의 경우, 이 예시에서는 광축 쌍(A1, A2) 및 (A2, A3)은 지면(T)에 직교 투영하여 각도(α)를 형성하는 인접 광원 쌍(S1, S2) 및 (S2, S3)로 수렴되도록 되어있다. 이 각도는 명백히 35°내지 55°사이, 바람직하게는 45°이다. (도 2)

광원(S1, S2 및 S3)의 이러한 배열은 우수한 조명을 제공하는, 특별히 바람직한 것으로 판명되었다.

자동차 조립 공장에서 10,000대 이상의 차량(30개의 타이어 모델/다양한 표면 반사율 수준)을 대상으로 수행된 실험 캠페인을 통해, 획득 이미지에 대한 검사 가능성 측면에서 각도(α)의 범위 45°/-10°사이가 기하학적으로 최적임이 밝혀졌다. 실제로, 이 범위 값은 검사면 전반에 걸쳐 국부 조명 없이도 눈부신 반사를 야기하지 않고 굴곡의 효과적인 부각을 보장한다. 실험 결과, 이 범위에서 획득한 이미지가 모든 분류 유형의 검사면에 있어서 98% 이상의 검사 정확도를 보여주었다. 이 범위값을 벗어나면 정확도 수준이 급격히 떨어지고 몇몇 대상은 검사가 더이상 불가능한것으로 관찰되었다.(정확도55% 미만).

결과를 최적화하기 위해서 검사면(S)에 맞춘 적절한 거리도 고려해볼 수 있다.

본 예시에서 거리는 다음과 같이 고려해볼 수 있다:

- 제2광원(S2. 즉, 주변에 있는 두 개의 광원에 둘러싸인 중심 광원)은 검사면(S)에 대해 명백히 500 내지 1500mm사이의 제1 이격거리(λ1)에 배치된다.

- 제1광원(S1) 및 제3광원(S3)은 검사면(S)에 대해 1000mm 내지 1500mm사이의 제2 이격거리(λ2)에 배치된다.

마찬가지로, 본 예시에서는 높이에 대해서도 고려했고 이는 도3에 보여지듯이 다음과 같다:

- 제1광원(S1) 및 제3광원(S3)은 지면(T) 또는 그 근처에 배치된다; 그리고

- 제2광원(S2)은 지면 (T)에 대하여, 제1 이격거리(λ1)와 동일한 높이(μ)에 위치된다.

본 예시에서는 도 3에 그려진바와 같이, 제1광원 및 제3광원은 경사를 갖고 있고 각각 수직 축으로 명백히 35°내지 55°사이, 바람직하게는 명백히 45°와 동일한 경사 각도(β)를 형성한다.

마지막으로, 앞선 방법들 중 하나와 조합이 가능한 바람직한 실시 방법에 따라, 제2광원(S2)의 광축(A2)은 제2광원(S2)이 30°내지 60°사이의 입사각(γ)으로 검사면을 향해 방출하도록 경사를 갖는다.

전술했듯이, 타이어(P)의 사이드월(S)에 있는 가시적인 문자가 모두 포함된 타이어 이미지를 적절하게 포착하는 것은 어려우며, 이는 특히 카메라가 고정된 경우에는 더욱 그렇다. 검은색에 검은색으로 문자가 쓰여진 경우의 낮은 콘트라스트와 문자들의 적은 굴곡은 여전히 주요 문제 중 하나로 남아있다.

본 발명의 기본 개념은 시간에 따라 변하는 광도를 방출하는 광원(S1, S2, S3)을 마련하는 것이며, 각각의 광원은 컨트롤 유닛(20)에 동기식으로 조정되어 있다.

이 컨트롤 유닛(20)은 CPU, GPU, TPU, FPGA 등과 같은 유형의 프로세서 또는 마이크로컨트롤러의 형태일 수 있다.

본 예시에서, 컨트롤 유닛(20)에 의한 광원(S1, S2, S3)의 검사는 검사면(S)을 서로 다른 방향으로 동적 조명하는 방식으로 수행된다.

이 예에서, 각 광원의 광 경로는 정현파 또는 삼각파 신호와 같은 주기적 연속 신호이다.

이 예에서는 이러한 신호가 서로 위상차를 가져 조명의 방향이 달라지는 방식으로 광원을 조정하는 것이 제안되었다.

따라서 이 예와 도 5에 설명된 것처럼 세 개의 광원(S1, S2 및 S3)은 광원 S1에 비해 광원 S2의 위상편이는 2π/3 라디안, 광원 S1에 비해 광원 S3은 4π/3의 위상 편이를 갖는 정현파 신호로 조정되었다.

따라서 도 2, 3, 4에 표시된 것처럼 세 개의 광원(S1, S2 및 S3)을 검사면(S) 주위에 규칙적으로 배열하고 이 세 개의 광원(S1, S2 및 S3)을 도 5에 표시된 대로 2π/3 라디안만큼 위상차를 갖는 정현파 신호로 조정하였다. 결과로 회전 광원이 생성되고 이는 3상/다상 비동기 모터의 회전 자기장과 같다.

이는 시간의 흐름에 따라 다양한 방향으로 검사면의 입체적 요소에 가시성을 부여 해준다.

이 예에서, 각 광원(S1, S2, S3)으로부터의 신호는 명백히 1Hz 이하인 발진 주파수와 동일한 주파수이다.

방출되는 빛 신호가 연속적이라는 특성과 낮은 발진 주파수(1Hz 이하)는 생산 라인의 작업자가 작업하면서 받는 섬광효과를 줄여준다는 점을 주목해야 할 것이다.

이에 따라, 이 조명 기기(100)는 복수의 카메라(C1, C2 및 C3)가 있는 비전검사 시스템(200)에 통합되도록 고려되었다.

이 조명 기기 덕분에 카메라(C1, C2 및 C3)는 서로 다른 방향에서 조명된 검사면(S)에 대해 하나 이상의 이미지 캡처와 비디오 스트림을 제공한다.

따라서 각각의 입체적 요소(특징, 요철)는 하나 이상의 이미지에 비친 조명에 의해 드러나고 명확히 부각된다.

신호의 주기는 카메라의 시야 앞에서 타이어가 움직이는 시간보다 작게 설정되는 것이 바람직하다는 점을 주목할 수 있다. 그 덕분에 모든 조명 방향에서 최소 한 번 이상 캡처가 가능하다.

이 예시에서, 이미지(또는 비디오 스트림)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 유형의 저장 수단(40) 및/또는 EEPROM, ROM, PROM,RAM, DRAM, SRAM, 플래시, 자기 또는 광학 디스크와 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리가 포함된 메모리 저장 기기에 기록된다.

이러한 이미지(또는 비디오 스트림)는 원격 서버나 클라우드(미도시) 또는 이러한 이미지 또는 비디오 스트림을 처리할 수 있는 이미지 처리 수단이 장착된 통신 단말기(미도시)로 전송되어 검사면에 표시된 문자들의 감지 및 인식이 가능하다.

그렇게 되면 인공 지능 알고리즘을 사용하여 타이어(P) 중 하나에 대해, 결함이 판명된 다른 타이어와 동일한 제조 시리즈에서 나온 것인지 여부를 판단하는 것이 가능해진다.

바람직하게, 카메라의 획득 주파수(프레임률,framerate)가 광원의 발진 주파수보다 크면 순간적인 빛의 방향을 더 세밀하게 샘플링할 수 있다.

따라서 광원의 발진 주파수가 1Hz인 경우, 카메라(C1, C2, C3)의 획득 주파수는 5Hz 이상이 된다.

최적화된 에너지 소비를 위해, 생산 라인(LP) 근처에 타이어가 도착했음을 감지하는 하나 이상의 존재감지 센서를 설치하면 컨트롤 유닛(20)은 차량(V)이 존재할 때만 광원(S1, S2, S3)을 활성화할 수 있다.

따라서 본 발명은 비전검사 작업자의 근무 환경 및 빛의 방향의 지속적인 변화를 고려하고 구현이 간단한 장치를 제공하여 적은수의 광원으로 굴곡 요소에 가시성/측정가능성을 더해준다.

이를 위해, 본 발명은 검사면 주변 광원의 규칙적인 배열과 주기적 연속 신호의 사용을 결합하여 광원의 광도를 동기화하고 동적인 방식으로 조정할 수 있다.

이 상세 설명은 본 발명 구현에 대한 특정 예시이며, 어떠한 경우에도 본 발명의 목적에 제한적인 성격을 부여하지 않는다는 점에 주의해야 하다. 오히려, 이 설명은 뒤에 이어질 청구에 관해 가질 수 있는 온갖 모호함이나 잘못된 해석을 없애는 것에 그 목적을 두고 있다. 다음 청구범위에서 괄호사이에 배치된 참조 기호는 어떤 식으로든 결코 제한적이지 않다는 점에 주의해야 하다. 이들 기호의 목적은 연구 보호를 비롯하여 다음의 청구 범위에 대한 명료성과 이해를 향상시키기 위한 것이 유일하다.

Claims (28)

1. 적어도 두 개의 광원(S1, S2, S3)을 포함하고, 각각의 광원(S1, S2, S3)이 검사면(S)을 향해 배치되어 있으며 시간에 따른 변하는 광도에 따라 검사면을 조명할 수 있는 조명 기기(100)로서,
   상기 기기(100)에는 주기적 연속 신호에 상응하는 강도에 맞추어 각 광원(S1, S2, S3)이 검사 표면(S)을 비추도록, 각 광원(S1, S2, S3)의 광도에 따라 동적 컨트롤이 가능하도록 세팅된 컨트롤 유닛(20)이 포함되어 있고,
   광원(S1, S2, S3)은 인접한 두 광원(S1, S2　; S2, S3)의 광축(A1, A2, A3)이 명백히 35°내지 55°사이, 바람직하게는 명백히 45°와 동일한 각도(α)로 지면에 직교 투영하는 방식으로 상기 검사면(S) 주변에 배치되며,
   각 광원(S1, S2, S3)의 신호는 시간이 지남에 따라 결과 조명의 방향이 달라지도록 위상편이를 갖는다는 것을 특징으로 하는 조명 기기(100).
2. 제1항에 있어서,
   각 광원으로부터의 주기적 연속 신호는 정현파 타입인 조명 기기(100).
3. 제1항에 있어서,
   각 광원으로부터의 주기적 연속 신호는 삼각파 타입인 조명 기기(100).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   조명기기는 생산라인에서 이동하는 검사면에 있는 등록사항들을 부각시켜주는 조명 기기(100).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   기기(100)의 검사면은 차량 타이어인 조명 기기(100).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   기기는 N개의 광원(S1, S2, S3)을 포함하며, 광원(S1, S2, S3) 각각의 신호는 2π/N 라디안 위상차의 위상편이를 갖는 조명 기기(100).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   각 광원(S1, S2, S3)으로부터의 신호는 발진 주파수와 동일한 조명 기기(100).
8. 제7항에 있어서,
   상기 발진 주파수가 1Hz 미만인 조명 기기(100).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   검사면(S) 주위에 광원(S1, S2, S3)이 규칙적으로 배열되는 조명 기기(100).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 기기(100)의 각각의 광원(S1, S2, S3)은 정해진 광축(A1, A2, A3)에 따라 검사면(S) 방향으로 빛을 방출한다는 점을 특징으로 하는 조명 기기(100).
11. 제10항에 있어서,
    상기 광원(S1, S2, S3)의 광축(A1, A2, A3)은 명백히 수렴되는 조명 기기(100).
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    조명 기기(100)의 광원(S1, S2, S3)은 인접한 두 광원(S1, S2　; S2, S3)의 광축 (A1, A2, A3)이 명백히 35°내지 55°사이, 바람직하게는 명백히 45°와 동일한 각도(α)로 지면에 직교 투영을 형성하는 방식으로 상기 검사면(S) 주변에 배치되는 조명 기기(100).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 기기(100)는 제1광원(S1), 제2광원(S2), 제3광원(S3)의 세 개 광원(S1, S2, S3)을 가지며, 상기 제2광원(S2)은 제1광원(S1) 및 제3광원(S3)에 의해 둘러싸여 있는 조명 기기(100).
14. 제13항에 있어서,
    조명 기기(100)의 제2광원(S2)은 검사면(S)에 대해 명백히 500 내지 1500mm사이의 제1 이격거리(λ1)에 배치되고, 제1광원(S1) 및 제3광원(S3)은 검사면(S)에 대해 1000mm 내지 1500mm사이의 제2 이격거리(λ2)에 배치된 조명 기기(100).
15. 제14항에 있어서,
    기기(100)의 제1광원(S1) 및 제3광원(S3)은 지면 (T) 또는 그 근처에 배치되고, 제2광원(S2)은 지면 (T)에 대하여, 제1 이격거리(λ1)와 동일한 높이(μ)에 위치하는 조명 기기(100).
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 기기(100)의 제1광원(S1) 및 제3광원(S3)은 경사가 있고 각각 수직 축으로 명백히 35°내지 55°사이, 바람직하게는 명백히 45°와 동일한 경사 각도(β)를 형성하는 조명 기기(100).
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2광원(S2)의 광축(A2)은 상기 제2광원(S2)이 30°내지 60°사이의 입사각(γ)으로 검사면을 향해 방출되도록 경사를 갖는 조명 기기(100).
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 기기(100)는 각각의 광원(S1, S2, S3)에 대해, 각각의 광원(S1, S2, S3)의 위치와 방향을 조정하도록 맞춰진 조정 장치가 있는 지지체를 갖추고 있는 조명 기기(100).
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 기기(100)의 광원(S1, S2, S3)은 백열등 또는 LED 타입(예를 들어, LED 스트립)인 조명 기기(100).
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 기기(100)의 광원(S1, S2, S3)은 서로 다른 파장에서 방출하도록 구성되어 있는 조명 기기(100).
21. 제20항에 있어서,
    조명 기기(100)의 광원(S1, S2, S3)은 백색광을 방출하도록 세팅된 조명 기기(100).
22. 제20항에 있어서,
    조명 기기(100)의 광원(S1, S2, S3)은 적외선을 방출하도록 세팅된 조명 기기(100).
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 기기(100)는 검사면(S)의 환경에서 존재를 감지하고 광원(S1, S2, S3) 조정을 명령하기 위해 상기 컨트를 유닛(20)에 보내질 존재 신호를 생성하도록 설정된 하나 이상의 존재 감지 센서(30)를 포함하는 조명 기기(100).
24. 검사면(S)을 포함하는 대상에 대한 비전검사 시스템(200)으로서,
    - 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 조명 기기(100); 및
    - 상기 검사면(S) 방향으로 배치된 하나 이상의 카메라(C1, C2, C3)를 포함하는 시스템(200).
25. 제24항에 있어서,
    하나 이상의 카메라(C1, C2, C3)가 광원의 발진 주파수보다 큰 획득 주파수에 따라 검사면(S)의 이미지를 캡처하도록 설정되어 있는 시스템(200).
26. 제25항에 있어서,
    상기 광원(S1, S2, S3)의 발진 주파수는 1Hz 이고 카메라(C1, C2, C3)의 획득 주파수는 5Hz 이상인 시스템(200).
27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    시스템(200)은 생산 라인(LP)에서 이동하는 대상(P)의 검사를 위한 것이며 상기 대상(P)는 검사면(S)인 시스템(200).
28. 제27항에 있어서,
    상기 대상(P)은 자동차 차량(V)의 타이어인 시스템(200).