KR102300158B1 - 용기 검사장치 및 용기 검사방법 - Google Patents

Abstract

용기(10) 검사장치(1)는 용기(10)의 외부 표면(16)에 형성된 요철형상(17)에 대해 광을 조사하는 발광부(20)와, 중심축(12)을 중심으로 회전하는 용기(10)를 지지하는 회전 지지부(30)와, 발광부(20)의 광 중 용기(10)에 반사된 광을 스크린 (44)에 투영하는 집광렌즈(42)와, 스크린(44)에 투영된 상을 촬상하는 촬상부(40)를 포함한다. 요철형상(17)은 문자를 포함할 수 있고, 검사장치(1)는 촬상부(40)에서 촬상한 화상(80)으로부터 문자를 인식하는 처리부(50)를 포함할 수 있다.

Description

용기 검사장치 및 용기 검사방법

본 발명은 용기 검사장치 및 용기 검사방법에 관한 것이다.

용기, 특히 유리병의 외부 표면에 형성된 요철형상으로 이루어지는 문자나 기호를 판독하는 형식번호 판독장치(A mold number reading device)가 공지되어 있다(비특허문헌 1). 요철형상이란 유리병의 외부 표면으로부터 돌출한 형상, 외부 표면보다 내측으로 오목한 형상, 또는 돌출한 형상과 오목한 형상의 조합으로 이루어진 형상이다. 일반적인 유리병의 형식번호 판독장치는 병의 밑바닥이나 밑면 가장자리에 요철형상으로 형성된 형식번호(몰드 넘버)를 광학적으로 판독하여 병의 양부를 검사하는 검사기로부터의 결함정보와 합쳐서 품질관리에 이용된다. 즉, 각 병의 검사 결과를 판독한 문자에 대응하는 금형마다 자동으로 집계해서, 어느 금형에서 성형 된 병에 어떤 결함이 발생하고 있는가를 알 수 있게 되어 있다. 그 결과, 예를 들어 병의 품질에 대해 금형마다 집계한 데이터를 성형기의 오퍼레이터에 피드백하거나 특정의 형식번호로 제조된 병만을 제조 라인에서 배제하거나 할 수 있다.

비특허문헌 1에서 개시되는 것과 같이, 형식번호 판독장치의 광학계의 배치로는 일반적으로 수광기에 의해 수광하는 광이 반사광인가 투과 광인가에 의해 분류된다. 반사형(A reflection-type)은 유리병으로부터 반사한 투광기의 광을 수광기로 판독하는 방식이다. 투과형(A transmission-type)은 유리병을 투과한 투광기의 광을 수광기로 판독하는 방식이다.

본 출원인이 이전에 제안한 검사장치는 투과형 문자판독장치의 대표적인 예이다(특허문헌 1). 이 투과형 문자판독장치는 투명(또는 반투명)한 유리병에서의 문자판독의 곤란성을 해결한 획기적인 것이다. 이 투과형 문자판독장치에서는 엠보스 문자(embossed character)의 렌즈 효과를 이용하여 스크린에 투영함으로써 형식번호의 인식을 용이하게 하고 있다.

특허문헌 1의 발명에 의하면 투명(또는 반투명) 유리병에서의 형식번호의 오인식(誤認識)을 감소시킬 수 있으나, 유리병의 뒤쪽에 조명의 배치공간을 두어야 할 필요가 있었다.

최근 들어 반사형 문자판독장치(용기 검사시스템)가 추가로 제안되어 있다(특허문헌 2). 그러나, 이 문자판독장치에서는 반사광을 이용하여 투명(또는 반투명) 유리병에서의 요철형상의 윤곽을 어떻게 명확하게 하는가 라고 하는 구체적인 해결방법은 개시되어 있지 않다. 그러나 반사형 문자판독장치에서는 투명 유리병에서 문자(요철형상)의 이중반사(double reflection)의 그림자가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 이중반사 그림자는 문자의 그림자와 가까운 농도로 촬상되므로 판독 실패나 판독 오류의 원인이 된다. 그리고 판독 실패 등은 그 이후의 처리에 영향을 미치게 된다.

일본국 특개2008-158943호 공보 국제공개 제2014-50641호 공보

"유리 제조의 현장기술 제5권", 사단법인 일본유리제품공업회, 1993년 6월 3일 발행, p.241-265

본 발명은 용기의 외부 표면의 요철형상에 대해 검사를 할 수 있는 용기 검사장치 및 용기 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 이하의 양태 또는 적용 예로서 실현할 수 있다.

[적용 예 1]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치는, 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상에 대해 광을 조사하는 발광부와, 용기의 중심축을 중심으로 하여 회전하는 용기를 지지하는 회전 지지부와, 상기 발광부의 광 중 용기에 반사된 광을 스크린에 투영하는 집광렌즈와, 상기 스크린에 투영된 상을 촬상하는 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 적용 예에 의하면, 반사형 광학계를 이용하여 유색 용기 및 무색투명 용기의 외부 표면의 요철형상을 확실하게 검사할 수 있다.

[적용 예 2]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치에 있어서, 요철형상은 문자를 포함하고, 상기 촬상부에서 촬상한 화상으로부터 문자를 인식하는 처리부를 포함할 수 있다.

본 적용 예에 의하면, 반사형 광학계를 이용하여 용기 외부 표면의 문자를 확실하게 인식할 수 있다.

[적용 예 3]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치에 있어서, 상기 발광부와 용기와의 사이에 확산판을 더 포함하며, 상기 확산판은 상기 발광부로부터의 광을 확산시켜서 용기에 조사할 수 있다.

본 적용 예에 의하면, 요철형상이 용기의 곡면에 형성되어 있어도 반사광을 효율적으로 이용할 수 있다.

[적용 예 4]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치에 있어서, 상기 촬상부와 상기 집광렌즈와 상기 스크린과 상기 발광부는 1개의 기판 상에 고정될 수 있다.

본 적용 예에 의하면, 검사 대상 용기의 종류에 따라 기판의 위치를 변경시킴으로써 단시간에 적절한 위치에 각부를 배치할 수 있다.

[적용 예 5]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치에 있어서, 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상은 용기의 외부 표면으로부터 돌출하는 문자일 수 있다.

본 적용 예에 의하면, 용기의 외부 표면으로부터 돌출하는 문자를 확실하게 판독할 수 있다.

[적용 예 6]

본 적용 예에 관한 용기 검사방법은 용기의 중심축을 중심으로 용기를 회전시키고, 발광부로부터 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상을 향하여 광을 출사하며, 용기로부터의 반사광을 집광렌즈에 의해 스크린에 투영하고, 상기 스크린의 상을 촬상부에서 촬상하는 것을 특징으로 한다.

본 적용 예에 의하면, 반사형 광학계를 이용하여 용기의 외부 표면의 요철형상을 확실하게 검사할 수 있다.

[적용 예 7]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치에 있어서, 요철형상은 문자를 포함하고, 상기 촬상부에서 촬상된 화상으로부터 문자를 인식할 수 있다.

본 적용 예에 의하면, 반사형 광학계를 이용하여 용기의 외부 표면의 문자를 확실하게 인식할 수 있다.

[적용예 8]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치에 있어서, 상기 발광부의 광을 확산판에서 확산시켜서 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상에 조사할 수 있다.

본 적용 예에 의하면, 요철형상이 용기의 곡면에 형성되어 있어도 반사광을 효율적으로 이용할 수 있다.

[적용 예 9]

본 적용 예에 관한 용기 검사장치에 있어서, 상기 확산판은 전체에 소정의 각도로 통일된 확산 각을 가지며, 상기 확산 각은 10°~40°일 수 있다.

본 적용 예에 의하면, 확산판에서의 확산 각을 전체에 일치시킴으로써 스크린에 투영되는 요철형상의 그림자를 명확하게 할 수 있다. 또, 본 적용 예에 의하면, 확산판(22)에서의 확산 각을 전체에 일치시킴으로써 용기의 밑면 가장자리의 곡률이 작아도 스크린에 투영된 요철형상의 주위의 밝은 배경의 폭이 좁아지기 어렵다.

본 발명은 용기의 외부 표면의 요철형상에 대해 검사를 할 수 있는 용기 검사장치 및 용기 검사방법을 제공할 수 있다.

도 1은 용기 검사장치의 평면도이다.
도 2는 발광부, 촬상부 및 용기의 배치를 나타내는 검사유닛의 평면도이다.
도 3은 용기의 검사유닛의 측면도이다.
도 4는 발광부 및 확산판의 관계를 설명하는 평면도이다.
도 5는 용기의 밑면 가장자리 및 스크린을 설명하는 정면도이다.
도 6은 촬상된 화상에서의 문자를 설명하는 도면이다.
도 7은 용기 검사방법의 플로차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태는 청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하는 것은 아니다. 또, 이하에 설명되는 구성 모두가 본 발명의 필수 구성요건이라고는 할 수 없다.

본 실시형태에 관한 용기 검사장치는 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상에 대해 광을 조사하는 발광부와, 용기의 중심축을 중심으로 회전하는 용기를 지지하는 회전 지지부와, 상기 발광부의 광 중 용기에 반사된 광을 스크린에 투영하는 집광렌즈와, 상기 스크린에 투영된 상을 촬상하는 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

1. 용기 검사장치의 개요

도 1을 이용하여 용기(10) 검사장치(1)의 개요에 대해서 설명한다. 도 1은 용기(10) 검사장치(1)(이하 "검사장치(1)"라 한다)의 평면도이다.

도 1에 나타내는 것과 같이, 검사장치(1)는 작업대(machine table, 70) 위에 배치된 반입구(78)와 반송경로(72)와 반출구(79)와 검사유닛(2)을 포함한다. 검사장치(1)는 장치 전체의 제어를 실행하는 제어부(61)를 더 포함한다.

반송경로(72)는 반송 중심축(75)을 중심으로 하는 원주형상으로 형성된다. 용기(10)는 반송경로(72)를 따라서 도 1의 시계방향으로 반송된다.

용기(10)는 검사장치(1)의 반입구(78)로부터 반송경로(72)에 간헐적으로 반입된다. 반송경로(72)에는 회전 지지부(30)(도 1에서는 1개만 도시되어 있다)가 설치되고, 용기(10)를 1개씩 지지한다. 용기(10)는 회전 지지부(30)에 지지된 채로 각 스테이지로 반송경로(72)를 따라서 간헐적으로 반송된다.

검사 스테이션(74)은 용기(10)의 반송경로(72)의 도중에 설치되어 있으며, 검사 스테이션(74)에 반송되어 오는 용기(10)를 순차적으로 검사할 수 있다. 반송경로(72)의 도중에 검사 스테이션(74)을 설치함으로써 용기(10)의 반송 도중에 효율적으로 순차적 검사를 실행할 수 있다. 반송경로(72)에는 검사 스테이션(74) 중 어느 하나에 검사유닛(2)이 설치되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 설명하지 않으나, 다른 검사 스테이션(74)에서 검사유닛(2)에서의 검사항목과는 다른 검사를 할 수 있다.

검사유닛(2)의 검사 스테이션(74)에 정지한 용기(10)는 회전 지지부(30)와 함께 용기(10)의 중심축(12)을 중심으로 자전한다. 반송경로(72)는 원주형상에 한정되지 않으며, 다른 형상, 예를 들어 직선형상으로 형성되어도 좋다.

용기(10)는 유리병이다. 용기(10)로 광을 반사하는 재질이면 다른 용기를 사용할 수도 있다. 유리병으로는 반사형 광학계에 유리한 종래의 유색 유리병만이 아니라, 무색 투명(Flint)의 유리병을 검사 대상으로 할 수 있다.

1-1. 회전 지지부

도 2 및 도 3을 이용하여 회전 지지부(30)에 대해서 설명한다. 도 2는 발광부(20), 촬상부(40) 및 용기(10)의 배치를 나타내는 검사유닛(2)의 평면도이고, 도 3은 용기(10)의 검사유닛(2)의 측면도이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 것과 같이, 회전 지지부(30)는 중심축(12)을 중심으로 회전하는 용기(10)를 지지한다. 회전 지지부(30)는 용기(10)의 밑면부(14)를 지지하면서 용기(10)와 함께 회전한다. 중심축(12)은 용기(10)가 회전하는 회전 중심 축이 되는 가상선이다. 사이드 롤러(32)는 중심축(12)을 중심으로 용기(10)를 회전시킨다. 또한, 회전 지지부(30)는 적어도 회전하는 용기(10)를 지지하면 좋으며, 용기(10)와 함께 회전하지 않는 구성이라도 좋다.

회전 지지부(30)는 용기(10)를 지지한 상태에서, 도 2 및 도 3에 나타내는 검사하는 소정 위치에 용기(10)를 반송하기 위한 부재이다. 따라서 회전 지지부(30)에 의해 용기(10)를 검사하는 소정 위치에 순차적으로 간헐적으로 반송되어서, 소정 위치에 배치된 곳에서 사이드 롤러(32)의 회전에 의해 중심축(12)을 중심으로 용기(10)를 회전시킨다. 회전 지지부(30)에 의해 용기(10)를 반송하는 대신, 예를 들어 반송경로(72)에 설치된 스타 휠(star wheel)을 사용하여 용기(10)를 검사 스테이션(74)에 순차적으로 간헐 반송해도 좋다. 그 경우에는 각 검사 스테이션(74)에 회전 지지부(30)가 배치된다.

도 3에 나타내는 것과 같이, 사이드 롤러(32)는 제어부(61)의 회전제어부(62)의 지령에 따라서 모터(60)의 구동력을 벨트(35) 등을 통해서 용기(10)에 전달하여 용기(10)를 회전한다. 사이드 롤러(32)는 용기(10)가 검사하는 위치까지 반송되면 회전제어부(62)의 지령에 따라서 소정 속도로 소정 양의 회전을 실행한다. 소정 양의 회전은 용기(10)의 전체 둘레가 촬상되기에 충분한 양이다. 소정 양의 회전은 1개의 화상데이터로 검출체의 전체 둘레를 파악할 수 있도록, 예를 들어 1.2회전 이상으로 설정된다. 사이드 롤러(32)의 회전량은 회전 검출부(54)의 출력에 의해 제어부(61)에서 용기(10)의 회전량으로서 연산된다. 회전 검출부(54)는 모터(60)에 직접 또는 간접적으로 설치된 로터리 인코더일 수 있다.

제어부(61) 및 후술하는 처리부(50)는, 도시하지 않으나, 각각 연산부(CPU 등), 기억부(ROM, RAM, HDD 등), 통신부(통신 인터페이스 등) 및 표시부(디스플레이 등)를 포함할 수 있다.

2. 검사장치

도 2 및 도 3을 이용하여 검사유닛(2)에 대해서 설명한다.

도 2 및 도 3에 나타내는 것과 같이, 검사유닛(2)은 용기(10)의 외부 표면(16)에 형성된 요철형상(17)에 대해 광을 조사하는 발광부(20)와, 중심축(12)을 중심으로 회전하는 용기(10)를 지지하는 회전 지지부(30)와, 발광부(20)의 광 중 용기(10)에 반사된 광을 스크린(44)에 투영하는 집광렌즈(42)와, 스크린(44)에 투영된 상을 촬상하는 촬상부(40)를 포함한다. 검사유닛(2)은 반사형 광학계를 이용하여 유색 용기 및 무색 투명용기(10)의 외부 표면(16)의 요철형상(17)을 확실하게 검사할 수 있다. 검사유닛(2)은 화상처리나 문자인식 처리를 실행하는 처리부(50)를 더 포함한다. 검사유닛(2)은 처리부(50)와 함께 기존의 검사장치(1)에 추가의 구성으로 장착할 수 있다.

검사유닛(2)은 용기(10)의 외부 표면(16)에 형성된 요철형상(17)을 촬상하고, 그 촬상된 화상에 의거하여 소정의 검사를 실행할 수 있다. 소정의 검사로는 예를 들어 요철형상(17)으로부터 그 용기(10)가 성형된 금형의 형식번호를 인식하는 것이 포함된다. 또, 소정의 검사로 예를 들어 용기(10)의 외부 표면(16)에서의 결함을 검사해도 좋다.

요철형상(17)은 예를 들어 기호이며, 아라비아 숫자, 알파벳, 점(dot) 등을 포함한다. 유리병에 사용되는 기호로는 각 유리병 제조업체에 따라 정해지는 제조공장을 나타내는 기호, 금형번호 등이 있다. 예를 들어, 일본국 내에서는 아라비아 숫자와 알파벳의 조합이 기호로 이용되며, 외국에서는 점 등이 기호로 이용되는 경우가 있다.

처리부(50)는 요철형상(17)이 문자인 경우에는 촬상부(40)에서 촬상한 화상으로부터 문자를 인식한다. 검사유닛(2)은 반사형 광학계를 이용하여 용기(10)의 외부 표면(16)의 문자를 확실하게 인식할 수 있다.

다음에, 검사유닛(2)의 각부의 상세에 대해서 설명한다.

2-1. 발광부

도 2~도 4를 이용하여 발광부(20)에 대해서 설명한다. 도 4는 발광부(20) 및 확산판(22)의 관계를 설명하는 평면도이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 것과 같이, 발광부(20)는 기판(48) 위에 고정되며, 용기(10)의 외부 표면(16)에 형성된 요철형상(17)에 대해 광을 조사한다.

발광부(20)는 용기(10)를 비추는 광원이다. 발광부(20)는 예를 들어 스폿 조명을 사용할 수 있다. 스폿 조명은 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원과 소정의 거리에서 소정의 범위에 집광할 수 있는 집광렌즈를 구비한다. 발광부(20)는 평행광을 출사할 수 있는 스폿 조명 등을 채용할 수 있다. 발광부(20)는 용기(10)로부터의 반사광이 촬상에 충분한 밝기를 가지면 스폿 조명뿐만 아니라 다른 공지의 조명을 채용할 수 있다.

검사유닛(2)은 발광부(20)와 용기(10) 사이에 확산판(22)을 더 포함한다. 확산판(22)은 발광부(20)로부터의 광을 확산시켜서 용기(10)에 조사할 수 있다. 발광부(20) 및 확산판(22)은 기판(48)에 고정된 마운팅 레일(24)에 고정된다. 확산판(22)은 발광부(20)로부터의 광의 휘도 불균일을 소거하면서, 발광부(20)로부터의 평행광을 소정의 각도로 확산시킨다. 확산판(22)을 투과한 광은 휘도 불균일이 해소된 상태에서 소정 범위의 용기(10)의 외부 표면(16)을 균질하게 비출 수 있다. 확산판(22)을 이용함으로써 요철형상(17)이 용기(10)의 곡면 부분에 형성되어 있어도 반사광을 효율적으로 이용할 수 있다. 발광부(20)와 확산판(22)이 일체가 되어서 확산광을 발광하는 것에 의해 용기(10)를 조사해도 좋다.

발광부(20) 및 확산판(22)을 이용하여 용기(10)의 외부 표면(16)을 비추는 범위는 적어도 후술하는 촬상부(40)에서 촬상하고 있는 요철형상(17)의 범위로 설정된다. 당해 범위는 예를 들어 발광부(20)로 조사형상이 원형인 스폿 조명을 이용한 경우에는 요철형상(17)의 적어도 전체 높이가 포함되는 범위를 비추도록 설정된다.

도 3에 나타내는 것과 같이, 일반적으로 요철형상(17)은 용기(10)의 밑면 가장자리(15)에 형성된다. 원통 형상의 몸체(13)는 통상적으로 내용물을 표시하는 라벨 면으로 사용되기 때문이다. 요철형상(17)은 몸체(13)와 밑면부(14)를 잇는 만곡한 밑면 가장자리(15)에 형성되므로 평행 광만을 조사하면 반사광에 휘도의 강약이 많이 부여되게 된다. 요철형상(17)이 밑면 가장자리(15)에 형성되어 있는 경우에는 확산판(22)을 이용함으로써 비교적 균질한 반사광을 얻을 수 있다.

확산판(22)은 전체에 소정의 각도로 통일된 확산 각을 갖는 것이 바람직하다. 확산판(22)에서의 확산 각을 전체적으로 일치시킴으로써 스크린(44)에 투영되는 문자 등의 그림자를 명확하게 할 수 있다. 또, 확산판(22)에서의 확산 각을 전체적으로 일치시킴으로써 용기(10)의 밑면 가장자리(15)의 곡률이 작아도 스크린(44)에 투영된 문자 등의 주위의 밝은 배경의 폭이 좁아지지 않는다. 또한, 밝은 배경에 대해서는 도 6을 이용하여 후술한다. 확산판(22)은 촬상부(40)에서의 요철형상(17)의 화상을 인식하는 실험의 결과 확산 각이 10°~40°인 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 도 4에서는 확산판(22)의 확산 각을 θ1로 나타내고 있다. 확산 각은 발광부(20)로부터의 입사광에 대해 확산판을 투과한 광의 확산하는 각도이다. 확산판(22)의 확산 각은 25°~35°인 것이 더 바람직하다.

2-2. 집광렌즈

도 2 및 도 3에 나타내는 것과 같이, 집광렌즈(42)는 발광부(20)의 광 중 용기(10)에 반사된 광을 스크린(44)에 투영한다. 집광렌즈(42)는 발광부(20)의 광 중 용기(10)의 외부 표면(16)(요철형상(17)을 포함하는 영역)에서 정반사된 광을 수광할 수 있는 위치에 배치된다.

집광렌즈(42)는 복수 매의 렌즈로 구성되어 있으며, 용기(10)에 반사한 광을 집광한다. 집광렌즈(42)는 반사광에 의해 스크린(44)에 요철형상(17)의 상이 투영되도록 기판(48) 위에 배치되어 있다. 구체적으로는 기판(48)에 하단이 고정된 렌즈 고정판(43)의 용기(10) 측에 집광렌즈(42)가 설치되어 있다. 렌즈 고정판(43)은 도 2 및 도 3(일부를 단면으로 나타냄)에 나타내는 것과 같이 관통구멍이 형성되어 있으며, 집광렌즈(42)에 의해 집속된 광을 스크린(44)에 투영할 수 있다.

스크린(44)은 반투명의 시트이고, 예를 들어 확산판(22)과 동일한 재질의 것을 채용할 수 있다. 스크린(44)은 집광렌즈(42)의 광이 투영됨으로써 요철형상(17)의 상을 투영할 수 있다. 스크린(44)은 확산층을 갖는 이른바 투과형 스크린을 채용할 수 있다.

스크린(44)은 기판(48)에 하단이 고정된 스크린 고정판(45)에 고정되고, 스크린 고정판(45)에 마련된 관통구멍을 폐쇄하도록 고정된다.

스크린(44)에 집광렌즈(42)가 요철형상(17)의 상을 투영함으로써 촬상부(40)에서의 피사계 심도를 얕게 할 수 있으며, 용기(10)가 투명한 유리병이라도 요철형상(17)의 이중반사를 방지할 수 있다. 이중반사란, 종래의 반사형 광학계에서 투명한 유리병을 촬상하면 요철형상(17)의 반사광뿐만 아니라 용기(10)의 내부 표면에 찍힌 요철형상(17)의 상의 반사광도 카메라가 촬상하므로 요철형상(17)이 이중으로 된 화상이 촬상되는 것이다. 그러므로 종래의 반사형 판독장치에서는 요철형상(17)의 본래 윤곽을 명확하게 인식할 수 없게 된다. 본 실시형태에서는 집광렌즈(42) 및 스크린(44)을 이용함으로써 촬상부(40)의 피사계 심도를 얕게 할 수 있어서, 용기(10)의 내부 표면에 반사된 요철형상(17)의 상의 반사광에 의한 영향을 작게 할 수 있다.

도 5에 나타내는 것과 같이, 용기(10)의 밑면 가장자리(15)에 형성된 요철형상(17)은 도시하지 않는 집광렌즈(42)를 통해서 스크린(44) 위에 선명하게 투영된다. 도 5에서는 요철형상(17)의 일부밖에 투영되어 있지 않으나, 용기(10)는 회전하므로 요철형상(17)의 전체가 스크린(44) 위에 순차 투영된다.

요철형상(17)은 용기(10)의 외부 표면(16)으로부터 돌출한 형상, 외부 표면(16)보다 내측으로 오목한 형상, 또는 돌출한 형상과 오목한 형상의 조합으로 이루어지는 형상이다. 용기(10)가 유리병인 경우는 금형에 새겨진 요철이 용기(10)의 외부 표면(16)에 전사된다.

용기(10)의 외부 표면(16)에 형성된 요철형상(17)은 용기(10)의 외부 표면(16)으로부터 돌출하는 문자이다. 검사유닛(2)은 용기(10)의 외부 표면(16)으로부터 돌출하는 문자를 스크린(44) 위에 투영함으로써 이중반사를 방지하여, 후술하는 처리부(50)에서 확실하게 인식할 수 있다.

2-3. 촬영부

도 2 및 도 3에 나타내는 것과 같이, 촬상부(40)는 용기(10), 집광렌즈(42) 및 스크린(44)을 잇는 연장선상에 배치된다. 촬상부(40)는 기판(48) 위에 고정된다. 촬상부(40)는 스크린(44)에 투영된 용기(10)의 외부 표면(16)의 요철형상(17)을 촬상하도록 배치된다.

촬상부(40)는 스크린(44)에 투영된 상(像)을 정면에서 촬상할 수 있는 위치에 배치된다. 집광렌즈(42), 스크린(44) 및 촬상부(40)는 촬상부(40)의 설치공간이나 각종 조정의 용이성을 위해서 도 2에 일점 쇄선으로 나타낸 발광부(20)의 광축이 외부 표면(16)에서 정반사한 광축 위에 배치되어 있다. 촬상부(40)는 스크린(44)에 투영된 상을 촬상할 수 있는 위치라면 도 2의 일점 쇄선의 광축 상이 아니라도 좋다.

도 3에 나타내는 것과 같이, 집광렌즈(42), 스크린(44) 및 촬상부(40)는 발광부(20)의 광이 곡면으로 이루어지는 밑면 가장자리(15)에서 정반사된 광을 촬상하기 위해, 밑면 가장자리(15)에서의 요철형상(17)의 위치에 맞추어 검사유닛(2)을 각도 θ2로 기울인다. 요철형상(17)은 통상적으로 밑면 가장자리(15)의 곡면상에 있기 때문이다. 검사유닛(2)을 각도 θ2로 기울임으로써 발광부(20)의 광이 밑면 가장자리(15)에서 정반사되어 집광렌즈(42) 및 스크린(44)을 통해서 촬상부(40)에 도달할 수 있다. 촬상부(40)에서 촬상된 화상은 스크린(44) 상에서 어두운 요철형상(17)이 밝은 배경 속에 나타난다. 각도 θ2는 수평면에 대한 발광부(20) 및 촬상부(40)의 광축의 각도이다.

촬상부(40)는 예를 들어 공지의 라인 센서 카메라를 이용할 수 있다. 라인 센서 카메라를 이용함으로써 촬상된 화상은 높은 분해능을 갖는다. 촬상부(40)는 회전 검출부(54)의 출력에 의해 용기(10)의 회전 속도에 맞추어 촬상함으로써 회전 속도가 어떤 원인에 의해 변화해도 화상(80)에 영향이 없다.

2-4. 처리부

처리부(50)는 촬상부(40)가 몸체(13)의 전체 둘레(1.2바퀴 이상)를 촬상하는 화상데이터를 수신하고, 수신한 화상데이터에 소정의 화상 처리를 실행한다. 또, 처리부(50)는 화상 처리된 화상데이터로부터 소정의 검사를 실행한다. 처리부(50)는 기존의 검사장치(1)에 대해 추가의 구성으로 설치되므로 검사장치(1)의 제어부(61)로부터 독립된 케이스에 설치되나, 제어부(61)의 일부라도 좋다.

먼저, 도 6을 이용하여 촬상부(40)에서 촬상된 화상(80)에 대해서 설명한다.도 6은 촬상된 화상(80)에서의 글자를 설명하는 도면이다. 도 6에서 요철형상(17)은 복수의 문자(18)와 식별기호(19)를 포함한다. 도 6에서 문자(18)는 "123"으로 표시되어 있는 예에 대해서 나타낸다. 식별기호(19)는 수평방향으로 연장되는 1개의 직선이며, 문자(18)의 가장 낮은 위치에 배치된다. 식별기호(19)는 이른바 언더 바이다. 문자(18) 및 식별기호(19)는 이 예에 한정되는 것은 아니다. 화상(80)은 문자(18) 및 식별기호(19)가 촬상되는 밝은 배경이 되는 영역과 화상(80) 상하의 어두운 영역(음영(hatching)으로 나타내는)을 포함한다. 밝은 배경이 되는 영역은 밑면 가장자리(15)에서 정반사된 발광부(20)의 광이 스크린(44)에 투영된 부분이다. 어두운 영역은 밑면 가장자리(15)의 곡면에 의해서 광이 상하로 확산함으로써 스크린(44)에 광이 충분히 도달하지 않은 부분이다. 밝은 배경이 되는 영역의 높이방향의 폭은 확산판(22)의 확산 각 등에 의해 조정할 수 있다.

처리부(50)는 도 6의 화상(80)의 식별기호(19)만이 독립해서 존재하는 식별 영(81) 중에서 식별기호(19)를 최초에 찾는다(패턴매칭을 한다). 구체적으로는, 처리부(50)의 도시하지 않는 기억부에 미리 기억된 대조용 화상데이터와 일치하는 화상 부분(식별기호(19))을 탐색한다. 식별기호(19)는 언더 바이며, 다른 문자(18)와 같이 화상(80)의 일정 이상의 높이에는 존재하지 않으므로, 예를 들어 화상(80)의 하측 절반부분을 식별영역(81)으로 한다.

처리부(50)는 식별영역(81)에서 식별기호(19)를 발견하면 식별기호(19)로부터 수평방향으로 소정 거리 떨어진 위치에서부터 소정의 영역을 OCR(Optical Character Recognition/Reader)영역(82)으로 설정한다. 식별기호(19)와 문자(18)는 항상 동일한 위치 관계로 형성되어 있기 때문이다.

도 6에 나타낸 화상(80)은 처리부(50)에 의한 소정의 화상처리를 실행한 것이다. 화상처리로는 요철형상(17)의 윤곽을 강조하기 위한 처리를 실행한다. 그와 같은 화상처리로는 공지의 계조 변환처리를 실행할 수 있다. 계조 변환처리로는 예를 들어 쉐이딩 보정처리, 기준화상과의 차분에 의거하여 계조 변환을 실행하는 처리, 동적 임계치법(dynamic threshold method, 동적 이치화처리)등을 채용할 수 있다.

처리부(50)는 화상 처리된 화상(80)에 대해 소정의 검사를 실행할 수 있다. 소정의 검사로는 예를 들어 요철형상(17)으로부터 문자(18)를 판독하는 처리이다. 문자(18)는 용기(10)가 성형된 금형의 형식번호일 수 있다. 처리부(50)는 소정의 검사 결과를 제어부(61)에 출력한다. 처리부(50)의 검사 결과에 따라서 판독된 형식번호는 예를 들어 도시하지 않는 외부의 기억부에 보존되어서, 형식번호와 용기의 품질과의 관계성을 나타내는 데이터로 집계되어도 좋다. 형식번호와 용기의 품질과의 관계가 판별되면(확인되면), 예를 들어 품질이 열등한 용기(10)를 성형하는 금형의 성형조건을 조정할 수 있다.

처리부(50)는 화상 처리된 화상(80)으로부터 문자를 추출하는 처리를 실행한다. 문자를 추출하는 처리는 예를 들어 화상(80)의 OCR 영역(82) 중에서 검은 부분의 형상을 추출함으로써 실행할 수 있다. 처리부(50)는 OCR 영역(82) 내의 문자(18)에 대해서 미리 처리부(50)의 도시하지 않은 기억부에 등록되어 있는 문자와의 패턴매칭 처리를 실행한다. 패턴매칭 처리는 이른바 공지의 OCR 처리이다. 처리부(50)는 OCR 영역(82) 내의 문자(18)와 등록문자가 일치하고 있다고 판정한 결과를 도시하지 않은 기억부에 보존할 수 있고, 예를 들어 그 결과를 검사장치(1)의 제어부(61)를 통해서 외부의 상위정보 수집장치에 출력할 수 있다. 문자(18)가 금형의 형식번호인 때 검사유닛(2)에서 검사한 용기(10)의 형식번호와 다른 검사장치에서 검사한 결과를 금형별 특성(결함)정보로서 이용할 수 있다. 이와 같은 특성정보의 이용은 예를 들어 용기(10)의 생산 라인에서의 상위정보 수집장치에서 실행할 수 있다.

처리부(50)는 문자 인식뿐만 아니라, 예를 들어 요철형상(17)이 도트 기호인 때에는 도트의 조합을 인식하고, 미리 처리부(50)에 등록한 도트의 조합과 비교하여, 판정 결과를 마찬가지로 도시하지 않은 기억부에 보존할 수 있다.

또, 처리부(50)는 문자(18) 등의 기호를 인식하는 처리뿐만 아니라, 다른 검사항목도 동시에 실행해도 좋다.

2-5. 기판

도 1~도 3에 나타내는 것과 같이, 검사장치(1)의 작업대(70) 위에 기판(48)이 고정되어 있다.

촬상부(40)와 집광렌즈(42)와 스크린(44)과 발광부(20)는 1개의 기판(48) 위에 고정된다. 이와 같이 구성함으로써, 검사 대상 용기(10)의 종류에 따라 기판 (48)의 위치를 변경시킴으로써 단시간에 적절한 위치에 각부를 배치할 수 있다.

기판(48)은 고정부(49)에 의해 작업대(70) 위에 고정된다. 고정부(49)는 작업대(70)에 고정된다. 고정부(49)는 작업대(70)에 대해 기판(48)을 Y방향(수직방향) 및 X방향(수평방향)으로 이동 가능하며, 용기(10)에 대해 소정의 위치에 발광부(20) 등을 배치하여 고정할 수 있다. 또, 고정부(49)는 기판(48)을 수평면에 대해 임의의 각도(θ2)로 경사지게 배치시킬 수 있다. 각도(θ2)는 용기(10)에서의 요철형상(17)의 위치에 맞추어서 조정할 수 있다.

따라서 생산되는 용기(10)의 종류가 바뀌어서 검사장치(1)에서 다른 용기(10)를 검사하게 되더라도 변경 후의 용기(10)에 맞추어서 고정부(49)를 조절하여 기판(48)의 Y 방향 및 X 방향의 위치를 적절한 위치(스크린(44) 위에 요철형상(17)을 명확하게 투영하는 위치)로 함으로써 단시간에 검사유닛(2)의 조절이 가능해지게 된다. 특히, 종래와 같이 투명한 용기(10)에서는 반송경로(72)의 내측에 발광부(20)를 설치하는 것과 같은 복잡한 작업이 불필요해지게 되며, 게다가 용기(10)의 색에 따라 검사유닛(2)을 변경할 필요가 없다.

또, 검사장치(1)에서는 집광렌즈(42) 및 스크린(44)을 이용함으로써 특허문헌 1의 장치와 같이 용기(10) 가까이(1mm~3mm)에 반투명 스크린을 배치할 필요가 없으므로, 용기(10)의 낙하 또는 파손에 의해 스크린(44)이 파손되는 일이 없으며, 장치의 재조정이 필요해지게 되는 경우도 없다.

3. 용기 검사방법

본 실시형태에 관한 용기(10) 검사방법은, 중심축(12)을 중심으로 용기(10)를 회전시켜서 발광부(20)로부터 용기(10) 외부 표면(16)에 형성된 요철형상(17)을 향해 광을 출사하고, 용기(10)로부터의 반사광을 집광렌즈(42)에 의해 스크린(44)에 투영하여, 스크린(44)의 상을 촬상부(40)에서 촬상하는 것을 특징으로 한다. 이 검사방법에 의하면 반사형 광학계를 이용하여 용기(10) 외부 표면(16)의 요철형상(17)을 확실하게 검사할 수 있다.

도 1~도 7을 이용하여 용기(10)의 검사방법에 대해서 설명한다. 도 7은 용기(10) 검사방법의 플로차트이다.

S10 : 용기(10)가 소정 위치에 배치되면 처리부(50)는 제어부(61)의 회전제어부(62)에 회전 개시 지령을 출력한다. 회전 개시 지령에 의해 모터(60)를 구동하여 사이드 롤러(32)를 소정 속도로 회전시킨다. 사이드 롤러(32)의 회전에 의해 검사 스테이션(74)으로 반송된 용기(10)가 중심축(12)을 중심으로 회전을 개시한다.

S20 : 처리부(50)는 촬상부(40)에 촬영 개시를 지령한다. 촬상부(40)는 회전 검출부(54)로부터 회전에 수반하여 출력되는 신호에 의해 촬상 타이밍을 얻어서 예를 들어 밑면 가장자리(15)의 전체 둘레(예를 들어 1.2바퀴 이상)를 촬상한다. 이때, 발광부(20)의 광을 확산판(22)에 의해 확산시켜서 용기(10)의 외부 표면(16)에 형성된 요철형상(17)에 조사한다. 확산광을 이용함으로써 요철형상(17)이 곡면의 밑면 가장자리(15)에 형성되어 있어도 반사광을 효율적으로 이용할 수 있다. 처리부(50)는 촬상된 화상(80)을 도시하지 않은 기억부에 기억한다.

S30 : 처리부(50)는 촬상된 화상(80)에 대해 식별기호 검색을 실행한다. 식별기호 검색은 화상(80)에서의 식별기호(19)의 위치를 패턴매칭에 의해 검출한다.

S40 : 처리부(50)는 소정의 식별기호(19)를 인식할 수 있었는가 여부를 판정한다. 소정의 식별기호(19)를 인식한 때에는 S50을 실행한다. 소정의 식별기호(19)를 인식할 수 없었던 때에는 "NG 데이터"를 제어부(61)에 출력한다(S90). "NG 데이터"는 예를 들어 소정의 식별기호(19)를 인식할 수 없었을 때에 출력하는 정형(定型)의 데이터이다. "NG 데이터"가 출력된 용기(10)는 문자(18)(형식번호)가 인식되지 않으므로 예를 들어 형식번호 불명의 용기(10)로 취급된다.

S50 : 처리부(50)는 화상(80)에 OCR 영역 작성 처리를 실행한다. OCR 영역 작성 처리는 식별기호(19)로부터 수평방향으로 소정 거리 떨어진 위치에서부터 소정의 영역을 OCR 영역(82)으로 작성한다.

S60 : 처리부(50)는 화상(80)에 대해 패턴매칭 처리를 실행한다. 패턴매칭 처리에 앞서, 먼저 화상(80)에 소정의 처리를 실행한다. 예를 들어, 처리부(50)는 화상(80)에서의 요철형상(17)의 윤곽을 두드러지게 하기 위한 처리(문자(18)를 검게 하는 처리)를 실행하고, 화상 처리 후의 화상(80)을 도시하지 않은 기억부에 기억한다. 다음에, 처리부(50)는 기억한 화상(80)으로부터 검은 형상 부분(문자(18))을 추출하는 처리를 실행한다. 그리고 처리부(50)는 OCR 영역(82) 내의 문자(18)에 대해 미리 처리부(50)에 등록되어 있는 대조용 문자와 조합하는 패턴매칭 처리를 실행한다. 요철형상(17)이 문자(18)를 포함하는 경우, 촬상부(40)에서 촬상된 화상(80)으로부터 문자(18)를 판독할 수 있다.

S70 : 처리부(50)는 미리 설정한 임계치보다 패턴매칭 처리(S60)에 의해 판독된 문자(18)의 상관도가 높은가 여부를 판정한다. 상관도는 처리부(50)에 미리 등록되어 있는 대조용 문자와 패턴매칭 처리에 의해 판독된 문자(18)와의 일치도이다. 상관도가 미리 설정한 임계치보다 높으면 문자(18)가 정확하게 판독되었다는 것이 된다.

S80 : 처리부(50)는 패턴매칭처리의 결과(형식번호 정보)를 예를 들어 제어부(61)에 출력한다. 제어부(61)는 형식번호 정보와 다른 검사 결과의 정보도 관련시켜서 도시하지 않은 상위정보 수집장치에 출력한다. 상위정보 수집장치는 형식번호 정보와 복수의 검사 결과 정보를 관련시켜서 수집한다. 상위정보 수집장치는 예를 들어 용기(10) 생산 라인 전체의 정보를 수집하는 장치이다.

본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 추가로 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성과 실질적으로 동일한 구성(예를 들어, 기능, 방법 및 결과가 동일한 구성, 혹은 목적 및 효과가 동일한 구성)을 포함한다. 또, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성의 본질적이지 않은 부분을 대체한 구성을 포함한다. 또, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성과 동일한 작용효과를 나타내는 구성 또는 동일한 목적을 달성할 수 있는 구성을 포함한다. 또, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성에 공지기술을 부가한 구성을 포함한다.

1 … 검사장치 2 … 검사유닛
10 … 용기 11 … 입구 부위
12 … 중심축 13 … 몸통부
14 … 밑면부 15 … 밑면 가장자리
16 … 외부 표면 17 … 요철형상
18 … 문자 19 … 식별기호
20 … 발광부 22 … 확산판
24 … 마운팅 레일 30 … 회전 지지부
32 … 사이드 롤러 35 … 벨트
40 … 촬상부 42 … 집광렌즈
43. … 렌즈 고정판 44 … 스크린
45 … 스크린 고정판 48 … 기판
49 … 고정부 50 … 처리부
54 … 회전 검출부 60 … 모터
61 … 제어부 62 … 회전제어부
70 … 작업대 72 … 반송경로
74 … 검사 스테이션 75 … 반송 중심축
78 … 반입구 79 … 반출구
80 … 화상 81 … 식별 영역
82 … OCR 영역 θ1 … 확산 각
θ2 … 각도

Claims (9)

1. 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상에 대해 광을 조사하는 발광부와,
   용기의 중심축을 중심으로 회전하는 용기를 지지하는 회전 지지부와,
   상기 발광부의 광 중 용기에 반사된 광을 스크린에 투영하는 집광렌즈와,
   상기 스크린에 투영된 요철형상의 상을 촬상하는 촬상부와,
   상기 촬상부에서 촬상한 화상으로부터 요철형상을 인식하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   요철형상은 문자를 포함하고,
   상기 처리부는 상기 촬상부에서 촬상한 화상으로부터 문자를 인식하는 것을 특징으로 하는 용기 검사장치.
3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 발광부와 용기의 사이에 확산판을 더 포함하고,
   상기 확산판은 상기 발광부로부터의 광을 확산시켜서 용기에 조사하는 것을 특징으로 하는 용기 검사장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 촬상부와 상기 집광렌즈와 상기 스크린과 상기 발광부는 하나의 기판상에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 용기 검사장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   용기의 외부 표면에 형성된 요철형상은 용기의 외부 표면으로부터 돌출하는 문자인 것을 특징으로 하는 용기 검사장치.
6. 용기의 중심축을 중심으로 용기를 회전시켜서,
   발광부로부터 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상을 향해서 광을 출사하고,
   용기로부터의 반사광을 집광렌즈에 의해서 스크린에 투영하여,
   상기 스크린에 투영된 요철형상의 상을 촬상부에서 촬상하며,
   상기 촬상부에서 촬상된 화상으로부터 요철형상을 인식하는 것을 특징으로 하는 용기 검사방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 요철형상은 문자를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 검사방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 발광부의 광을 확산판에서 확산시켜서 용기의 외부 표면에 형성된 요철형상에 반사하는 것을 특징으로 하는 용기 검사방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 확산판은 전체에 소정의 각도로 통일된 확산 각을 가지며,
   상기 확산 각은 10°~40°인 것을 특징으로 하는 용기 검사방법.

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