KR100190688B1 - 레이저 광을 이용한 카메라 촛점 조정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 촛점 조절 장치에 관한 것으로, 레이저 발생장치를 카메라에 설치하여 대상체에서 반사한 레이저 광이 맺히는 위치가 촬상면의 중심에서 오른쪽으로 치우치면 상기 직선 이동장치를 위로 상승 이동시키고, 왼쪽으로 치우치면 상기 직선 이동 장치를 아래로 하강 이동시키 촛점을 조절한다.

Description

레이저 광을 이용한 카메라 촛점 조정장치

제 1 도는 종래의 시각 시스템 구성을 보이는 블록도이다.

제 2도는 본 발명에 의한 레이저 빔을 이용한 카메라 촛점 조절장치의 구성을 보이는 블록도이다.

제 3 도는 레이저 광이 카메라의 촬상면에 맺히는 원리를 설명하는 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어부 2 : 화상처리 장치

3 : 모니터 4 : 카메라

5 : 직선이동 장치 6 : 대상체

7 : 레이저 발생장치 8 : 반사경

본 발명은 카메라 촛점 조절 장치에 관한 것으로, 특히 레이저 발생장치에서 발생된 레이저 광을 대상체의 표면에 반사시켜 카메라의 촬상면에 맺히는 위치를 판단하여 그 위치에 따라 카메라를 상승 및 하강시켜 카메라의 촛점을 조정하는 레이저광을 이용한 촛점 조절 장치에 관한 것이다.

산업용 로보트에 고도의 적응성을 주고, 복잡한 작업을 수행하는 능력을 주려고 하면 어떤 형태로든 사람의 시각과 같은 기능의 장치를 구비시켜 주어야 한다. 이 목적을 위하여 카메라와 화상처리 장치, 제어부를 구비하여 산업용 로보트에 삶의 시각과 같은 기능을 부여하고 있다.

제 1도에 종래의 시각 시스템을 보이는 블록도가 도시된다.

직선 운동기구(5)는 CCD 카메라(4)를 상하로 이동 가능하게 하여 줌으로써 카메라의 촛점을 조절할 수 있도록 되어 있다. 화상처리 장치(2)는 카메라(4)에서 입력된 영상신호를 이용하여 필요한 화상처리 동작을 수행하거나 모니터(3)를 통하여 입력 영상을 표시하여 주는 동작을 한다. 제어부(1)는 상기 장치들을 제어하고 하상처리 장치로부터 처리 데이타를 받아 본 화상 처리시스템이 설치된 장비의 동작을 제어한다.

이와같이 정확한 대상 물체의 화상을 얻기 위해서는 물체의 적절한 조명조건, 적정한 카메라의 분해능, 카메라의 배율, 카메라의 초점 조정의 작업이 필요하다. 카메라의 촛점 조정에 있어서 종래의 시스템에서 취하는 방법은 다음과 같은 것이 있다.

첫째 대상 물체의 대신 규격을 알고 있는 사각형 또는 삼각형 등의 패턴을 두고 카메라로 그러한 패턴에 대한 화상을 얻고 이것을 영상처리하여 정확한 촛점높이에서 대상 패턴을 인식하였을 때와의 크기를 비교하여 조정한 후 이값을 장비의 오프 셋(Off Set)값으로 기억하여 사용하는 방법이다. 둘째는 위와같은 시스템을 설치시 수동으로 카메라를 상하로 이동하면서 모니터로 나타나는 화상을 작업자가 관찰하여 촛점이 맞았을 때의 카메라 위치(모터가 부착되어 구동되는 시스템의 경우 모터가 회전한 펄스수)를 장비의 오프 셋으로 기억하여 사용하는 방법이 있다.

종래의 시스템은 대상 물체와 카메라 사이의 거리가 가변시 이에 대응하기 어렵다는 문제가 있고, 또한 상기한 두가지 방법은 장비의 설치시 어떤 고정된 값을 가지고 그후의 장비 동작시 계속 설정된 값을 가지고 기계가 동작하여야 한다는 단점을 가지는 것이다.

첫번째 방법을 이용하여 피측정 대상물체에 규격화된 문양을 넣고 이것의 크기를 인식하여 촛점을 조정하는 방법을 고려할 수 있으나 이것은 대상체에 대한 불필요한 작업공정이 진행되어야 한다는 문제와 동시에 화상인식 동작을 중복되게 수행하여야 한다는 문제도 갖고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 레이저 빔을이용하여 대상체에서 반사되어 오는 레이저로부터 카메라로부터 대상체까지의 거리를 산출하여 카메라의 촛점을 자동으로 조정하는 레이저 빔을 이용한 카메라 촛점 조정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 간단하고 고속연산이 가능하며, 부가장치가 필요없는 화상처리 장치를 이용한 부품 흡착 오류 검사 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 장치는 카메라의촛점 조절장치에 있어서,

피사체를 촬영하여 그 영상을 출력하는 카메라와,

상기 카메라의 외부에 장착되어 상기 피사체를 향하여 레이저 빔을 조사하는 레이저 방사부와,

상기 카메라가 장착되며 상기 피사체에 대하여 수직으로 이동하여 상기 카메라와 상기 피사체의 사이의 거리를 조절하는 직선이동장치와,

상기 피사체로부터 반사되어 오는 레이저 광을 받아 피사체와 카메라의 거리를 측정하여 소정거리가 되도록 직선이동 장치를 제어하는 제어부로 구성된다.

이하 본 발명을 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

제 2도에 본 발명에 의한 레이저 빔을 이용한 카메라 촛점 조정장치의 구성을 보이는 불록도가 도시된다.

제 2도에서 종래의 시스템과 동일한 부분은 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략하며, 새로이 추가되는 부분은 레이저 발생장치(7)와 반사경(8)이다. 이 레이저 발생장치(7)는 카메라(4)에 설치되며, 그 설치장소는 제 2도에 도시된 부분에 한정되지 않으며, 대상체(6)에 레이저 광을 조사(照査)하여 카메라(4)의 감광부에 대상체(6)의 상이 정확하게 맺히게 하는 위치이면 어디라도 관계없다. 또한 반사경(8)은 레이저 발생장치(7)에서 벌생된 레이저 광을 반사시켜 그 경로를 변경시켜 대상체(6)에 반사된 레이저 광이 카메라(4)의 렌즈를 향할 수 있도록 레이저 광의 진행축과 소정각도로 설치된다.

레이저 발생장치(7)에서 발생된 레이저 광은 제 3도에 도시된 바와 같이 반사경(8)에서 반사되어 그 경로가 꺾여서 대상체(6)의 표면에 조사된다.

대상체(6)와 카메라(4)와의 거리에 따라 대상체(6)의 표면이 A의 위치에 있을 때 대상체(6)의 표면에서 반사한 레이저 광은 경로 La를 따라 카메라(4)의 렌즈(9)를 통해 촬상면(10)의 표면에서 점 P1에 맺히게 된다.

이 레이저 광의 신호는 화상처리 장치(2)에서 처리되어 제어부(1)에 입력되고, 제어부(1)는 CCD촬상면(10)의 표면에서 점 P1에 레이저 광이 입사된 것을 판단하면, 사전에 측장되어 그 내장 메모리에 저장된 대상체(6)의 표면에서 반사되는 반사각α와 카메라(4)와 대상체(6) 사이의 거리를 읽어 들여 그에 따라 CCD촬상면(10)표면에 맺히는 레이저 광의 위치가 P2가 되도록 직선이동장치(5)를 제어하여 카메라(4)를 소정거리 위로 상승시켜 레이저 발생장치(7)에서 발생된 레이저 광이 대상체(6)의 표면에서 반사되어 경로Lb를 따라 렌즈(9)의 중심을 지나 CCD촬상면(10)의 P2위치에 맺히도록 한다.

대상체(6)의 표면이 C의 위치에 있을 때 대상체(6)의 표면에서 반사한 레이저 광은 경로 Lc를 따라 카메라(4)의 렌즈(9)를 통해 촬상면(10)의 표면에서 점 P3에 맺히게 된다.

이 레이저 광의 신호는 화상처리 장치(2)를 거쳐 상기와 같이 처리되어 제어부(1)에 입력되고, 제어부(1)는 CCD촬상면(10)의 표면에서 점 P3에 레이저 광이 입사된 것을 판단하면, 사전에 측정되어 그 내장 메모리에 저장된 대상체(6)의 표면에서 반사되는 반사각 α와 카메라(4)와 대상체(6) 사이의 거리를 읽어들여 그에따라 CCD촬상면(10)의 표면에 맺히는 레이저 광의 위치가 P2가 되도록 직선이동장치(5)를 제어하여 카메라(4)를 소정거리 아래로 상승시켜 레이저 발생장치(7)에서 발생된 레이저 광이 대상체(6)의 표면에서 반사되어 경로 Lb를 따라 렌즈(9)의 중심을 지나 CCD촬상면(10)의 P2위치에 맺히도록 한다.

대상체(6)의 표면이 B의 위치에 있을때 대상체(6)의 표면에서 반사한 레이저 광은 경로 Lb를 따라 카메라(4)의 렌즈(9)를 통해 촬상면(10)의 표면에서 점 P2에 맺히게 된다. 이때는 정확하게 CCD촬상면(10)의 중심부인 P2의 위치에 레이저 광이 맺히게 되므로, 제어부(1)는 점 P2에 레이저 광이 입사된 것을 판단하면, 촛점이 정확하게 맞은 것으로 판단하고 카메라(4)와 대상체(6)의 거리를 변화시키지 않고 다음의 제어를 수행하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 레이저 발생장치에서 발생된 레이저 광이 CCD 촬상면의 맺히는 위치에 따라 촛점의 조절을 수행함으로써 간단한 공정에 의해 부가적인 화상 인식없이 촛점을 자동으로 조절할 수 있다.

Claims (3)

1. 카메라의 촛점 조절장치에 있어서,

   대상체를 촬영하여 그 영상을 출력하는 카메라와,

   상기 카메라의 외부에 장착되어 상기 대상체를 향하여 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부와,

   상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저 광을 소정각도로 반사시켜 상기 대상체로 향하게 하는 반사경과,

   상기카메라를 이동시키며 상기 피사체에 대하여 수직으로 이동하여 상기 카메라와 상기 피사체의 사이의 거리를 조절하는 직선이동장치와,

   상기 카메라로부터 입력되는 레이저 광이 맺히는 위치에 따라 상기 직선이동 장치를 이동시켜 상기 카메라의 촛점을 조절하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 촛점 조절 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 반사경과 레이저 발생장치가 이루는 각은 상기 레이저 발생장치에서 방사되는 레이저 광이 대상체에서 반사되어 상기 카메라의 촬상면에 맺히게 하는 각도인 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 카메라 촛점 조정장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 레이저 광이 맺히는 위치가 촬상면의 중심에서 오른쪽으로 치우치면 상기 직선 이동장치를 위로 상승 이동시키고, 왼쪽으로 치우치면 상기 직선 이동장치를 아래로 하강 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 카메라 촛점 조절장치.