WO2017204591A1 - 라벨 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2017204591A1
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    • G01N2021/8816—Diffuse illumination, e.g. "sky" by using multiple sources, e.g. LEDs

Definitions

  • a label inspection apparatus for extracting a label printed on the surface of the object as an image and a label inspection method using the same.
  • Computer vision or machine vision is based on the scattering optics of illumination optics. This can be designed and interpreted as Lambert's Law.
  • the surface of an object that satisfies Lambert's law is called the Lambertian Surface, and it is a reflector having a uniform luminous flux in all directions, and means a completely diffused surface having a constant surface regardless of the viewing angle of reflected light. Lambertian surfaces are predictable and analysable.
  • specular reflection surface that reflects all the light incident on one surface so that the surface is invisible so that information on the surface where the light hits cannot be read.
  • specular reflection surface is not suitable for non-contact visual inspection because it cannot get information of reflected light.
  • inspection and measurement methods for specular reflection surfaces include the measurement of nanoscale microregions using ellipsometry and the microscopic or submicroscale microregions using phase shifting. have.
  • the present invention provides a label inspection apparatus for extracting and inspecting labels, such as patterns and characters, printed on a high glossy / specific surface of an object having a curved specular reflection surface, and a label inspection method using the same.
  • the label inspection device is arranged on the side of the object having a specular reflection surface on the lower surface is arranged to emit light, the illumination irradiates the light to the top.
  • the light absorbing plate is provided on the upper portion of the light to absorb light emitted from the light.
  • the reflector is provided under the object, and light that is not absorbed by the light absorbing plate travels along the side surface of the object to reach the reflector, and the light is reflected from the inner surface of the reflector to be projected onto the lower surface of the object.
  • the light reaching the lower surface of the object is reflected and received by the light receiving lens provided under the reflection shade, and the image received by the light receiving lens is detected by the image sensor provided under the light receiving lens.
  • the label inspection device is characterized by including a lighting controller for adjusting the optimum illumination brightness. And it is characterized in that it further comprises an information processing unit for controlling the operation of the lighting controller, receiving the image detected by the image sensor and inspecting the label printed on the object to detect defects and information.
  • the light absorbing plate is characterized in that it is composed of one or more of the plate to be absorbed by the melting or matte black paint of the fabric is painted.
  • the reflector is characterized in that the inner surface is made of a matte white material, such as white acetal, or a workpiece made of a matte white paint so that the diffused reflection of light is well achieved.
  • a matte white material such as white acetal
  • a workpiece made of a matte white paint so that the diffused reflection of light is well achieved.
  • the specular reflection information by removing the specular reflection information from the object, it is possible to secure high quality image information to increase the recognition efficiency of a label such as a character printed on a curved surface and to effectively detect printing defects of the label. .
  • FIG. 1 is a block diagram of a label inspection apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of inspecting printed matter according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 is a conceptual diagram representing that the angle of reflection varies according to the surface to which light is irradiated.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram modeling the bottom shape of a typical plastic injection molding.
  • 5 is a typical image in which specular reflections are photographed.
  • FIG. 6 is an image from which the specular reflection ray photographed using the label inspection apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure is removed.
  • An embodiment of the present disclosure is to extract an image for inspecting a label such as a pattern or a character printed on a surface of a concave high-gloss material in which diffuse reflection or specular reflection may occur, and light scattered using a reflection shade
  • the present invention relates to a label inspection apparatus and method for illuminating a surface of an object and effectively blocking specular light incident from a curved surface.
  • FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for inspecting a label according to an exemplary embodiment of the disclosure.
  • Label inspection apparatus 1 includes an illumination 20, a light absorbing plate 30, a reflection shade 40, a light receiving lens 50, the image sensor 60.
  • the object 10 is a specimen in which a label to be inspected is printed by a label inspection apparatus according to the disclosed contents.
  • the lower part of the object 10 has a curved specular reflection surface, and a label containing information such as letters and patterns is printed on the lower surface of the object 10 having the specular reflection surface.
  • information such as a serial number and a manufacturing date must be managed.
  • a technology of recognizing an image printed on the object 10 and processing an image to extract a label containing such information is required. Do.
  • the illumination 20 is an element that provides a light source around the object 10 to inspect a label printed on the object 10.
  • the vertical portion of the illumination 20 is provided with a light absorbing plate 30 for suppressing the absorption and reflection of light.
  • the light absorbing plate 30 may be composed of a plate having a surface made of a melted or matte black workpiece of the fabric, and suppresses the incident light to be reflected again.
  • the light irradiated from the illumination 20 is emitted toward the light absorbing plate placed on the vertical top of the illumination.
  • LEDs may be used as the illumination 20, and the illumination 20 is preferably directed upward only toward the light absorbing plate.
  • the lamp shade 22 is provided at the bottom of the light to prevent the light from being directly emitted to the lower part of the object 10.
  • the lower portion of the object 10 is provided with a reflection shade 40 having an inverted truncated cone shape, the upper portion of which is wider than the lower surface of the object 10 and narrowed toward the lower portion.
  • Light rays starting from the illumination 20 are diffused and diffused toward the light absorbing plate 30, while some light is impinged on the surface of the object 10 to be diffracted and refracted.
  • Such light is incident on the inner surface of the reflector 40 along the surface of the object 10.
  • Some of the light incident on the reflection shade 40 is hit by the inner surface of the reflection shade 40 again to be reflected and projected to the lower portion of the object 10.
  • the reflection shade 40 is made of a matte white material workpiece, such as white acetal, or a matte white paint is made of a workpiece that is well diffused reflection of light.
  • the reflector 40 is illustrated and described in the shape of a truncated cone, the present invention is not limited thereto.
  • the reflector 40 may reach the lower surface of the object above the reflector.
  • the shape is sufficient, it can be modified and applied in various shapes.
  • the upper portion may be disposed outside the object, and may be configured to be separated into a plurality of surfaces inclined at an angle at which incident light may be reflected to the lower surface of the object on the upper side of the reflector. .
  • An image sensor 60 is provided below the reflection shade 40, and a light receiving lens 50 is disposed between the reflection shade 40 and the image sensor 60.
  • Some of the light rays emitted from the illumination 20 hit the object 10 to be diffracted and refracted to enter the reflector 40 along the surface of the object 10, and a part of the light is reflected by the reflector 40 again to reflect the object ( After reaching the lower surface of 10), the light is reflected again and the light receiving lens 50 receives the light and transmits it to the image sensor 60.
  • the image sensor 60 detects the image received by the light receiving lens 50 and transmits the image to the information processor 80.
  • the lighting 20 may be controlled by the light controller 70 on / off and the brightness of the light. Therefore, the brightness of the light emitted from the light 20 may be controlled by controlling the light controller 70 so that the optimal image is detected by the image sensor 60.
  • the lighting controller 70 may be controlled manually or the operation may be controlled by the information processor 80.
  • the information processor 80 controls the operation of the lighting controller 70.
  • the image sensed by the image sensor 60 is received to recognize a label printed on the object 10.
  • white light may be used for the illumination 20 to obtain a clear label image regardless of the color of the object 10.
  • the image sensor 60 may use an image obtained by photographing a color image.
  • the information processor 80 extracts the background color of the object 10, that is, the color information of the object 10, from the captured color image.
  • the label printed in another color contrasted with the background color processes the color image so that the contrast ratio can be compared with the background color.
  • the corrected color image extracts a clearer label image and inspects the printed label.
  • a clear label image may be extracted by removing the specular reflection occurring at the curved lower surface when inspecting a label printed on the curved surface on the lower surface of the object 10.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a label inspection method using a label inspection apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the object 10 is positioned on the label inspection device.
  • the object 10 has a curved surface on its lower surface, and a label such as a letter is printed thereon.
  • the illumination 20 is arranged on the side of the object 10, and the light absorbing plate 30 is provided on the illumination 20.
  • Illumination 20 may be made of a white light source, the illumination 20 is irradiated toward the light absorbing plate 30 (S10).
  • Some light that is not absorbed by the light absorbing plate 30 is incident to the reflection shade 40 provided below the object 10 along the side surface of the object 10.
  • the light incident on the reflection shade 40 is reflected on the inner surface of the reflection shade 40 and is projected onto the bottom surface of the object 10 (S20).
  • the light projected on the lower surface of the object 10 is reflected again to reach the image sensor 60 by the light receiving lens 50 provided under the reflector 40 to take an image (S30).
  • the image sensor 60 may acquire a color image by the white light illumination 20.
  • the background color of the object 10 is checked by processing the color image photographed by the image sensor 60 (S40).
  • the color image is processed to contrast the background color and the contrast ratio of the label printed in a color different from that of the object 10, that is, the background color.
  • the label may be more clearly extracted, and thus, the label image displayed on the bottom surface of the object 10 is extracted (S50).
  • inspection information may be obtained from the extracted label image to manage and inspect the object.
  • one embodiment disclosed herein is to reflect the scattered light on the surface of the specular reflection using a reflection shade and to generate an image from which the specular reflection is removed to effectively inspect the printed label.
  • Figure 3 is a conceptual diagram representing that the angle of reflection changes depending on the surface to which light is irradiated, and shows the shape of the reflective surface and the movement path of the light.
  • Circular reflectors reflect light uniformly and are condensed, scattered and scattered inside the circle.
  • light is reflected parallel to the geometric axis of the reflecting surface, and the elliptical reflecting surface is uniformly diffusely reflected, so that it is focused, scattered, and scattered outside of the circle.
  • Figure 4 is a conceptual diagram modeling the shape of the bottom surface (lower surface) in a typical plastic injection container or glass bottle. It can be seen that it is made in a concave shape to withstand the pressure in the container, this shape is very similar to the shape of a circular to parabolic or oval. In addition, in the case of a plastic injection molding, the casting hole of the mold is located at the center of the shape, and thus the shape of the double shape is obtained.
  • Disclosed herein is to reflect the scattered light on the printed label using a reflector, to obtain an image from which the specular light is removed to effectively inspect the label printed on the specular surface.
  • FIG. 6 is an image from which the specular reflection ray photographed using the label inspection apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure is removed. Compared with the image of FIG. 5, it is confirmed that the printed label is white and difficult to be recognized due to the specular reflection on the curved surface, so that the specular reflection is removed to clearly recognize the label.
  • the contents disclosed in the present specification allow the scattered light to strike the surface of the object so as to block the specular reflection incident from the concave curved surface, so that the reflector is not condensed by the surface shape to create an uneven image that appears.

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Abstract

개시된 내용은 굴곡이 있는 정반사 표면에 인쇄된 라벨을 추출하고 검사하는 라벨 검사 장치 및 이를 이용한 라벨 검사 방법에 관한 것으로, 라벨 검사 장치는 하면에 정반사 표면을 갖는 대상체의 측방에는 광을 발산시키는 조명이 배열되고, 조명은 상부로 광을 조사한다. 흡광판은 조명의 상부에 구비되어 조명에서 발산된 광을 흡광한다. 반사갓은 대상체의 하부에 구비되고, 흡광판에서 흡수되지 못한 광이 대상체의 측면 표면을 따라 진행하여 반사갓에 도달하고, 광은 반사갓 내면에서 반사되어 대상체 하면에 투영되도록 한다. 대상체 하면에 도달한 광은 반사되어 반사갓 하부에 구비되는 수광렌즈에 수광되고, 수광렌즈에서 수광된 이미지는 수광렌즈 하부에 구비된 영상센서로 감지된다.

Description

라벨 검사 장치 및 방법
본 명세서에 개시된 내용은 물체 표면에 인쇄된 라벨을 영상으로 추출하는 라벨 검사 장치 및 이를 이용한 라벨 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비접촉식 외관 검사를 일컫는 컴퓨터 비젼(computer vision) 또는 머신 비젼(machine vision)은 조명광학의 스케터링 옵틱스(scattering optics)에 근간을 두고 있다. 이는 램버트의 법칙(Lambert's Law)으로 설계되고 해석될 수 있다. 램버트의 법칙을 만족하는 물체의 표면을 램버시안 표면(Lambertian Surface)이라 부르며, 모든 방향으로 균일한 광속을 갖는 반사체로 반사 광도가 보는 각도에 관계없이 일정한 표면을 갖는 완전 확산면을 의미한다. 램버시안 표면은 예측할 수 있으며, 분석 가능하다.
이에 반해, 어느 한 표면에 입사되는 빛을 모두 반사시켜 표면을 볼 수 없게 하여 빛이 닿는 표면의 정보를 읽을 수 없는 정반사 표면(Specular Surface)이 있다. 이러한 정반사 표면은 반사되는 빛의 정보를 얻을 수 없어 비접촉식 외관검사에 부적합하다. 그래서 정반사 표면에 대한 검사 및 측정방법으로는 엘립소메트리(Ellipsometry)를 이용한 나노 스케일의 미소영역에 대한 측정법과 위상천이(Phase Shifting)를 이용한 마이크로 또는 서브마이크로 스케일의 미소영역에 대한 특정법 등이 있다.
그러나 상기와 같은 측정법들은 일상적이며, 수 밀리미터 내지 수십 밀리미터 크기의 대상체에 대한 해법을 주지는 못한다.
대상체인 시편 표면의 외관검사와 관련하여서는 대한민국 공개특허공보 특2002-0051989호에서 자동광량조절장치 및 이것을 구비한 시편의 문자인식장치가 개시되어 있다.
굴곡이 있는 정반사 표면을 가지는 대상체의 고광택 표면(High Glossy/Specular Surface)에 인쇄된 문양, 문자 등의 라벨을 추출하고 검사하는 라벨 검사 장치 및 이를 이용한 라벨 검사 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용의 일 실시 예에 의하면, 라벨 검사 장치는 하면에 정반사 표면을 갖는 대상체의 측방에는 광을 발산시키는 조명이 배열되고, 조명은 상부로 광을 조사한다. 흡광판은 조명의 상부에 구비되어 조명에서 발산된 광을 흡광한다. 반사갓은 대상체의 하부에 구비되고, 흡광판에서 흡수되지 못한 광이 대상체의 측면 표면을 따라 진행하여 반사갓에 도달하고, 광은 반사갓 내면에서 반사되어 대상체 하면에 투영되도록 한다. 대상체 하면에 도달한 광은 반사되어 반사갓 하부에 구비되는 수광렌즈에 수광되고, 수광렌즈에서 수광된 이미지는 수광렌즈 하부에 구비된 영상센서로 감지된다.
라벨 검사 장치는 최적의 조명 밝기를 조절하기 위한 조명 컨트롤러를 거 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 이러한 조명 컨트롤러의 동작을 제어하고, 영상센서에서 감지한 이미지를 전달받아 대상체에 인쇄된 라벨을 검사하여 결함 및 정보를 검출하는 정보 처리부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서 흡광판은 직물의 융 또는 무광의 검정색 도료가 칠해져 흡광이 이루어 지도록 한 플레이트 중에서 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 한다.
반사갓은 내면이 백색의 아세탈과 같이 무광의 백색소재 가공물이거나, 무광의 백색도료가 칠해져 빛의 난반사가 잘 이루어지도록 한 가공물로써 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 대상체로부터 정반사 정보를 제거함으로써 고품질의 영상정보를 확보하여 굴곡있는 표면에 인쇄된 문자 등 라벨의 인식효율을 높이고 라벨의 인쇄 결함을 효과적으로 검출할 수 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시 예에 의한 라벨 검사 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시 예에 의한 인쇄물의 검사방법을 보인 흐름도이다.
도 3은 빛이 조사되는 면에 따라 반사하는 각도가 달라짐을 표현한 개념도이다.
도 4는 일반적인 플라스틱 사출물의 바닥형상을 모델링한 개념도이다.
도 5는 정반사 광선이 촬영된 전형적인 영상이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시 예에 의한 라벨 검사 장치를 이용하여 촬영한 정반사 광선이 제거된 영상이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 따른 라벨 검사 장치 및 이를 이용한 라벨 검사 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 명세서에 개시된 내용을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 명세서에 개시된 내용에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략될 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시 예의 내용은 난반사 내지 정반사가 일어날 수 있는 오목하게 파인 고광택 소재의 표면에 인쇄된 문양 또는 문자 등의 라벨을 검사하기 위한 이미지를 추출하고자 하는 것으로, 반사갓을 이용하여 산란된 빛이 대상체의 표면을 비추게 하고 굴곡진 표면으로부터 입사되는 정반사 빛을 효과적으로 차단하도록 한 라벨 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
도 1은 개시된 내용의 일 실시 예에 의한 라벨 검사 장치의 블록구성도이다.
일 실시 예에 의한 라벨 검사 장치(1)는 조명(20), 흡광판(30), 반사갓(40), 수광렌즈(50), 영상센서(60)를 포함한다.
대상체(10)는 개시된 내용에 의한 라벨 검사 장치를 통해 검사하고자 하는 라벨이 인쇄된 시편이다. 이러한 대상체(10)의 하부는 굴곡진 정반사 표면을 갖고, 이 정반사 표면이 있는 대상체(10)의 하면에 문자, 문양 등의 정보가 담긴 라벨이 인쇄되어 있다. 대상체(10)를 관리, 검사하기 위해서는 시리얼넘버, 제조일자 등의 정보를 관리해야 하고, 이를 위해서 이러한 정보가 담긴 라벨를 추출하기 위해 대상체(10)에 인쇄된 라벨을 인식하여 이미지 처리하는 기술이 필요하다.
먼저 조명(20)은 대상체(10)에 인쇄된 라벨을 검사하기 위해 대상체(10) 주위에서 광원을 제공하는 요소이다. 조명(20)의 연직상부에는 광을 흡수하여 반사하지 못하도록 억제하는 흡광판(30)이 구비된다. 흡광판(30)은 직물의 융 또는 무광의 검정색 가공물로 이루어진 표면을 구비한 플레이트로 구성될 수 있고, 입사되는 빛이 다시 반사되는 것을 최대한 억제한다. 조명(20)에서 조사되는 광은 조명의 연직 상부에 놓인 흡광판을 향해 발산된다. 이러한 조명(20)으로는 LED 등이 이용될 수 있고, 조명(20)은 흡광판을 향해 상부로만 향하는 것이 바람직하다. 이를 위해 조명의 하부에는 조명갓(22)이 구비되어 대상체(10) 하부로 조명이 직접 발산되는 것을 방지할 수 있다.
대상체(10) 하부에는 상부가 대상체(10) 하면보다 넓고 하부로 갈수록 좁아지는 역원뿔대 형상의 반사갓(40)이 구비된다. 조명(20)에서 출발한 광선들은 흡광판(30)을 향해 발산되면서 퍼지는 가운데 일부 광은 대상체(10) 표면에 부딪혀 회절하고 굴절된다. 이러한 광은 대상체(10) 표면을 따라 반사갓(40) 내면으로 입사된다. 이렇게 반사갓(40)에 입사된 일부 광은 반사갓(40) 내면에서 다시 부딪혀 반사되며, 대상체(10)의 하부로 투영되도록 한다. 이를 위해 반사갓(40)은 그 내부가 백색의 아세탈과 같이 무광의 백색소재 가공물이거나, 무광의 백색도료가 칠해져 빛의 난반사가 잘 이루어지도록 한 가공물로 이루어진다. 반사갓(40)은 원뿔대 형상으로 도시되고 설명되었지만, 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니며 조명에서 대상체에 의해 회절, 굴절된 광이 반사갓 내부로 입사되었을 때 이를 반사시켜 반사갓 상부에 있는 대상체 하면에 도달할 수 있게 하는 형상이면 족한 것으로, 다양한 형상으로 변형되어 적용될 수 있다. 예를 들면, 도시되지는 않았지만, 상부는 대상체보다 외측으로 구비되고, 입사된 광이 반사갓의 상부에 있는 대상체 하면으로 반사될 수 있는 각도로 기울어져 있는 다수개의 면으로 분리되어 구성될 수도 있는 것이다.
반사갓(40)의 하부에는 영상센서(60)가 구비되고, 반사갓(40)과 영상센서(60) 사이에는 수광렌즈(50)가 배치된다. 조명(20)에서 발산된 광선 중 일부가 대상체(10)에 부딪혀 회절하고 굴절하여 대상체(10) 표면을 따라 반사갓(40)으로 입사되고, 이중 일부가 다시 반사갓(40)에 의해 반사되어 대상체(10)의 하면에 도달한 후 다시 반사되어 수광렌즈(50)가 이를 수광해서 영상센서(60)로 전달한다.
영상센서(60)는 수광렌즈(50)에서 수광된 이미지를 감지하고, 이를 정보처리부(80)로 전달한다.
한편 조명(20)은 조명 컨트롤러(70)에 의해 빛의 온/오프 및 빛의 밝기가 조절될 수 있다. 따라서 영상센서(60)에서 최적의 이미지가 감지되도록 조명 컨트롤러(70)를 제어하여 조명(20)에서 발산되는 빛의 밝기를 제어할 수 있다. 조명 컨트롤러(70)는 수동으로 제어될 수도 있고, 정보 처리부(80)에 의해 동작이 제어될 수도 있다.
정보 처리부(80)는 조명 컨트롤러(70)의 동작을 제어한다. 그리고 영상센서(60)에서 감지한 이미지를 전달받아 대상체(10)에 인쇄된 라벨을 인식한다.
이때 대상체(10)의 색상에 상관 없이 선명한 라벨 이미지를 얻기 위해서 조명(20)은 백색광이 이용될 수 있다. 이를 통해 영상센서(60)는 컬러영상을 촬영하여 얻어진 이미지를 이용할 수 있다. 정보 처리부(80)는 촬영된 컬러 영상에서 대상체(10)의 배경컬러, 즉 대상체(10)의 색상 정보를 추출하도록 한다. 그리고 배경컬러가 확인되면, 배경컬러와 대비되는 다른 색상으로 인쇄된 라벨은 배경 컬러와 비교하여 콘트라스트 비율이 대비될 수 있도록 컬러영상을 처리한다. 이렇게 보정된 컬러영상을 통해 보다 선명한 라벨 이미지를 추출하여 인쇄된 라벨을 검사할 수 있게 된다.
위와 같은 일 실시 예에 의한 라벨 검사 장치를 이용하면, 대상체(10) 하면에 굴곡진 표면에 인쇄된 라벨을 검사시 굴곡진 하면에서 발생되는 정반사 현상을 제거하여 선명한 라벨 이미지 추출이 가능해진다.
도 2는 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시 예에 의한 라벨 검사 장치를 이용한 라벨 검사 방법을 보인 흐름도이다.
먼저 라벨 검사 장치에 대상체(10)가 위치한다. 대상체(10)는 하면이 굴곡진 표면을 갖고 있고, 여기에 문자 등 라벨이 인쇄되어 있다. 대상체(10)의 측방에 조명(20)이 배열되어 있고, 조명(20) 상부에는 흡광판(30)이 구비되어 있다. 조명(20)은 백색광원으로 이루어질 수 있고, 이러한 조명(20)은 흡광판(30)을 향해 조사된다(S10).
흡광판(30)에 의해 흡수되지 못한 일부 광이 대상체(10)의 측면 표면을 따라 대상체(10) 하부에 구비된 반사갓(40)으로 입사된다. 반사갓(40)으로 입사된 광은 반사갓(40) 내면에서 반사되어 대상체(10) 하면에 투영된다(S20).
대상체(10)의 하면에 투영된 광은 다시 반사되어 반사갓(40) 하부에 구비된 수광렌즈(50)에 의해 영상 센서(60)에 도달하여 영상을 촬영하게 된다(S30). 이때 영상센서(60)는 백색광 조명(20)에 의해 컬러 영상을 획득할 수 있다.
영상센서(60)에서 촬영한 컬러 영상을 처리하여, 대상체(10)의 배경색을 확인한다(S40).
배경색을 확인하는 단계(S40)에서 대상체(10)의 색상 즉 배경컬러와 다른 색상으로 인쇄된 라벨이 확인된 배경컬러와 콘트라스트 비율이 대비될 수 있도록 컬러영상을 처리한다. 처리된 컬러영상에서는 라벨이 보다 선명하게 추출이 될 수 있고, 이에 따라 대상체(10) 하면에 표시된 라벨 이미지를 추출한다(S50). 이로 인해 추출된 라벨 이미지로부터 검사정보를 획득하여 대상체를 관리, 점검할 수 있게 된다.
이처럼 본 명세서에 개시된 일 실시 예는 반사갓을 이용하여 정반사 표면에 산란광을 투영하고 정반사 광선이 제거된 이미지를 생성하여 인쇄 라벨을 효과적으로 검사하게 되는 것이다.
한편, 도 3은 빛이 조사되는 면에 따라 반사하는 각도가 달라짐을 표현한 개념도로, 반사면의 형태와 광의 이동경로를 나타낸다. 원형 반사면은 빛이 균일하게 난반사되어 원의 내부에서 집광되고 흩어지며 산란한다. 반면에 포물선형 반사면의 경우 빛이 반사면의 기하학적 축에 평행하게 반사되고, 타원형 반사면은 빛이 균일하게 난반사되어 원의 외부에서 집광되고 흩어지며 산란한다.
도 4는 일반적인 플라스틱 사출용기 또는 유리병에 있어 바닥면(하면)의 형상을 모델링한 개념도이다. 용기내부의 압력에 견딜 수 있도록 오목한 형태로 제작되어 있는 것을 알 수 있으며, 이러한 형태는 원형 내지 포물선 또는 타원형의 형상과 매우 비슷하다. 또한, 플라스틱 사출물일 경우 형상의 중앙에 금형의 탕구가 자리하고 있어 이중 형상의 모습을 갖게 된다.
상기와 같은 형태를 갖는 경우 표면으로부터의 깊이가 깊어짐으로 인해 수광 렌즈의 심도를 벗어나 대상체 하면에 인쇄된 라벨을 선명하게 촬영할 수 없었고, 이중 형상의 모습으로 인해 정반사 현상이 더욱 더 강하게 나타나 표면의 인쇄 라벨을 카메라로 촬영하여 분석함에 있어 어려움을 가중시켰다. 이는 정반사 광선이 촬영된 전형적인 영상인 도 5에서 확인할 수 있다.
본 명세서에 개시된 내용은 반사갓을 이용하여 인쇄 라벨에 산란광을 투영하고, 정반사 광선이 제거된 이미지를 얻어 정반사 표면에 인쇄된 라벨을 효과적으로 검사하고자 한 것이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시 예에 의한 라벨 검사 장치를 이용하여 촬영한 정반사 광선이 제거된 영상이다. 도 5에서의 이미지와 비교하였을 때 굴곡진 표면에서의 정반사로 인해 인쇄된 라벨이 하얗게 보여 인식되기 어려웠던 부분이 정반사가 제거되어 라벨을 선명하게 알아볼 수 있는 것이 확인된다.
위와 같이 본 명세서에 개시된 내용은 반사갓에 부딪히며 산란된 빛이 대상체의 표면을 비추도록 하여 오목한 곡면으로부터 입사되는 정반사 빛을 차단하도록 하며, 표면 형상에 의해 빛이 집광되어 나타나는 불균일한 영상을 만들지 않도록 반사갓의 곡률과 높이를 변화시켜 인쇄된 라벨을 효과적으로 검사할 수 있게 된다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 내용은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 개시된 내용의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시 예들은 개시된 내용의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 개시된 내용의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 개시된 내용의 보호범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 개시된 내용의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
**부호의 설명**
10 : 대상체
20 : 조명
22 : 조명갓
30 : 흡광판
40 : 반사갓
50 : 수광 렌즈
60 : 영상 센서
70 : 조명 컨트롤러
80 : 정보 처리부

Claims (10)

  1. 굴곡진 표면을 갖는 하면에 라벨이 표시된 대상체(10)의 측방에 배열되고, 광을 상부로 발산시키는 조명(20);
    상기 조명(20)의 상부에 구비되고, 상기 조명(20)에서 발산된 광을 흡광하는 흡광판(30);
    상기 대상체(10)의 하부에 구비되고, 상기 흡광판(30)에서 흡수되지 못하고 대상체(10)의 측면 표면을 따라 입사된 광이 반사되어 상기 대상체(10) 하면에 투영되도록 하는 적어도 하나의 반사갓(40);
    상기 반사갓(40)의 하부에 구비되고, 상기 대상체(10)의 하면에서 반사된 광을 수광하는 수광렌즈(50); 및
    상기 수광렌즈(50)의 하부에 구비되고, 상기 수광렌즈(50)에서 수광된 이미지를 감지하는 영상센서(60);를 포함하는 라벨 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조명(20)은 상기 반사갓(40)으로 광이 직접 발산되는 것을 방지하는 조명갓(22)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라벨 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사갓(40)은 역원뿔대 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 라벨 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사갓(40)은 내부 표면이 무광의 백색소재 가공물로 이루어진 것을 특징으로 하는 라벨 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조명(20)의 밝기를 제어하는 조명 컨트롤러(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라벨 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 영상센서(60)에서 감지한 이미지를 전달받아 상기 대상체(10)의 하면에 표시된 라벨을 인식하여 결함 및 정보를 검출하는 정보 처리부(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라벨 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흡광판(30)은 직물의 융 또는 무광의 검정색 가공물로 이루어진 표면을 구비한 플레이트인 것을 특징으로 하는 라벨 검사 장치.
  8. 굴곡진 표면을 갖는 하면에 라벨이 표시된 대상체(10)의 측방에 배열된 조명(20)을 상기 조명(20)의 상부에 구비되는 흡광판(30)으로 조사하는 단계(S10);
    상기 흡광판(30)에 의해 흡수되지 못한 광이 상기 대상체(10)의 측면 표면을 따라 상기 대상체(10) 하부에 구비된 반사갓(40)에 입사되고, 상기 반사갓(40)에 입사된 광이 반사되어 상기 대상체(10) 하면에 투영되는 단계(S20);
    상기 대상체(10)의 하면에 투영된 광이 반사되어 상기 반사갓(40)의 하부에 구비된 영상 센서(60)에 도달하여 영상을 촬영하는 단계(S30);를 포함하는 라벨 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 조명(20)은 백색광이고,
    상기 영상 센서(60)은 컬러 영상을 촬영하고,
    상기 촬영하는 단계(S30) 이후에 획득된 컬러 영상에서 상기 대상체(10)의 배경컬러를 확인하는 단계(S40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라벨 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배경컬러를 확인하는 단계(S40)에서 배경컬러를 확인하고, 배경컬러와 다른 색으로 인쇄된 라벨이 배경컬러와 콘트라스트 비율이 대비되도록 상기 컬러 영상을 처리하여 상기 대상체(10) 하면에 표시된 라벨 이미지를 추출하는 단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라벨 검사 방법.
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