KR100216943B1 - 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 카메라부를 제어하여 프린트 기판의 영상을 촬영하고, 메모리부에 저장해 놓은 각 홀의 데이터 베이스를 읽어들여 검사할 프린트 기판의 영상에서 검사할 홀의 재조정된 상대좌표를 이용하여 검사에 필요하나 윈도우(Window) 영역을 설정하고, (1) 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 D_max과 길이의 최소값 D_min을 계산하여 그 비율이

인지를 검사하고, (2) 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 표준편차를 다음과 같이 계산하고 이값이 설정값보다 크면 홀이 아닌 것으로 간주하여 삽입으로 판정한다.

Description

분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치 및 방법

본 발명은 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 시각장치를 이용하여 삽입전의 프린트 기판을 촬영하여 각 홀의 데이터 베이스를 생성하여 저장하고, 상기 데이터 베이스와 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 표준편차를 계산하여 그값에 따라 프린트 기판의 미삽 상태를 검사하는 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

전자 제품의 생산에서 프린트 기판에 부품을 삽입하는 것을 오래전부터 자동화를 시도해왔고 현재에는 보편화되어 있다. 이러한 자동 삽입과정을 살펴보면 다음과 같다.

(1) 최초에 전기 회로도를 작성한다.

(2) 전기 회로도를 기초로 프린트 기판의 패턴을 만든다.

(3) 프린트 기판의 패턴으로 프린트 기판을 제작하고 제조 및 조립을 위한 부품데이터를 작성한다.

(4) 프린트 기판의 패턴을 이용하여 부품의 장착위치 및 장착 부품, 장착방향등에 대한 정보를 추추랗여 각 장비에 맞은 수치 제어(Numeric Control) 데이터로 변환한다.

(5) 수치 제어 데이터를 자동 삽입기에 입력하고 제작된 프린트 기판 및 필요 부품을 공급하여 자동 삽입을 수행하여 프린트 기판을 조립한다.

(6)자동 삽입이 끝난 프린트 기판을 자동 납땜기를 이용하여 부품을 납땜 조립하여 프린트 기판을 완성한다.

최초의 캐드 도면으로부터 제작된 프린트 기판이 정확하게 제작되었는지를 검사하기 위해서는 전기적인 연결이 정확한가 하는 검사가 기구적으로 홀이 정확한 크기로 뚫려져 있는지를 검사해야 한다. 실제 생산 라인에서는 기구적인 검사는 최초의 생산시에 프린트 기판을 눈으로 검사하는 목시 검사를 통해서 이루어진다.

전자 부품을 프린트 기판에 자동으로 삽입하는 장비에서 작업능률에 결정적인 영향을 미치는 문제는 부품의 미삽 여부를 검사하는 작업과정이다. 부품의 미삽을 자삽 단계에서 발견하지 못하면 부품의 납땜작업을 마친 이후에 프린트 기판의 각 검사 포인트에 전기를 인가한 상태에서 시행되는 전기적인 검사 단계에서 단락이나 개방과 같은 오류를 발견하여 오류가 발견된 기판 전체를 버리기 때문에 그때까지의 작업 공정이 낭비되고, 그 기판에 사용된 자재를 버리는 문제점이 있다.

따라서, 부품 삽입 직후에 삽입오류를 발견하는 것이 필수적이다. 그러나 종래의 미삽검사는 인간의 시각을 이용한 목시검사외에 별로 신통한 검사방법이 없었으며, 이러한 목시검사는 인간의 시각을 이용하기 때문에, 인간인 작업자의 심리상태에 따라 제품의 품질이 변동을 할 수 있으며, 작업 속도와 시간이 작업자의 숙련도에 달려 있고 숙련된 작업자를 구하기가 어려우며 숙련될 동안 상당한 시간이 필요하다는 문제점이 있었다.

이와같은 목시검사는 인간의 시각을 이용하기 때문에 장시간 프린트 기판을 검사함으로써 생기는 검사자의 피로 및 기타 심리상태의 변화에 따라 검사의 정확도에 차이가 있어서 검사의 일관성 확보가 힘들고 이로인하여 제품의 품질 변통을 초래하고 검사자들의 판단 기준의 차이로 인하여 검사된 프린트 기판이 검사자마다 다른 품질산포를 나타내는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 프린트 기판에 부품을 자동으로 삽입하고 그 삽입 상태를 검사하여 오류가 발생된 부분을 검출하는 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 프린트 기판에 부품의 삽입 여부를 시각 검사장치를 이용하여 자동으로 검사하는 프린트 기판 미삽 검사장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치에 있어서, 이송 콘베어를 통해 이송되는 프린트 기판의 영상을 촬영하는 카메라부와, 상기 카메라부에서 영상신호를 입력받아 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부와, 상기 A/D 변환부에서 디지털 데이터를 입력받아 화상처리과정을 행하는 화상처리부와, 상기 화상처리부로부터 처리된 데이터를 입력받아 부품의 삽입된 홀의 외곽선을 추출하고, 상기 외곽선 정보에서(1)각 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이 최대값 D_max와 그 길이와 최소값 D_min을 계산하여 그 비율이 다음의 정해진 범위를 만족하는지와,

(2) 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 표준편차를 다음의 식

과 같이 계산하여 이 값이 설정값봐 큰지를 검사하여, (1)번조건에서 정해진 범위를 만족하지 않고 (2)번조건에서 설정값보다 크면, 홀이 아닌 것으로 판단하고, 홀이 발견되지 않을 때 정상삽입으로 판단하는 제어부와, 상기 제어부로부터 상기 프린트 기판에 대한 미삽 오류 검사결과 표시 데이터를 입력받아 표시하는 모니터와, 상기 제어부로부터 상기 부품이 삽입되지 않은 상태의 데이터 베이스를 입력받아 저장하고 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제어부로 출력하는 메모리부와를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제1도에는 본 발명에 의한 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치의 구성을 보이는 블록도.

제2도는 본 발명에 의한 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사방법을 보이는 플로우 챠트.

제3도는 이상적인 원인 경우에 거리정보 D(n)의 빈도 분포가 평균거리 D_avrg에 집중하는 상태를 보이는 그래프.

제4도는 원의 왜곡이 심해질수록 거리정보 D(n)의 빈도 분포가 평균거리에서 확산된 분포를 가지는 상태를 보이는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어부 2 : 메모리부

3 : 스캐너 4 : 모니터

5 : 입력수단 6 : 마우스

7 : 홀 정보 데이터 베이스 8 : 부품 정도 데이터 베이스

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도에 본 발명에 의한 프린트 기판 미삽 검사장치가 생산라인에 적용된 일실시예의 구성을 보이는 블록도가 도시된다.

본 발명에 의한 프린트 기판 미삽 검사장치는 이송 콘베어(60)를 통해 이송되는 기판(80)의 영상을 촬영하는 카메라부(10)와, 상기 카메라부(10)에서 영상신호를 입력받아 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부(20)와, 상기 A/D 변환부(20)에서 디지털 데이터를 입력받아 화상처리과정을 행하는 화상처리부(30)와, 상기 화상처리부(30)로 부터 처리된 데이터를 입력받아 부품의 삽입된 홀의 외곽선을 추출하고, 상기 추출된 홀의 외곽선 데이터와 사전에 데이터 베이스에 저장된 홀의 외곽선 데이터를 이용하여 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 D_max와 길이의 최소값 D_min을 계산하여 그 비율이 정해진 범위를 만족하는지와, 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 표준편차를 계산하고 이 값이 설정치보다 큰지를 검사하여 홀의 미삽 상태를 판단하는 제어부(40)와, 상기 제어부(40)로부터 상기 프린트 기판(80)에 대한 미삽오류 검사결과 표시 데이터를 입력받아 표시하는 모니터(45)와, 상기 제어부(40)으로부터 상기 부품이 삽입되지 않은 상태의 데이터 베이스를 입력받아 저장하고 상기 제어부(40)의 제어에 따라 상기 제어부(40)로 출력하는 메모리부(50)와를 구비한다. 제1도에서 70은 미삽검사가 왼료된 프린트 기판(80)을 배출하는 배출 콘베어이고, 90은 프린트 기판(80)의 영상을 카메라부(10)가 촬영할 수 있도록 조명 및 상기 카메라부(10)의 카메라를 이동시키는 기계정차를 구비한 광학기구부이다.

이하 본 발명의 작용, 효과를 설명한다.

조정검사 대상체인 프린트 기판(80)이 이송 콘베어(60)에 실려 광학 기구부(90)에 도착된다. 광학 기구부의 윗면은 투명한 유리로 되어 있으며, 프린트 기판(80)의 영상을 카메라부(10)의 카메라가 촬영할 수 있도록 조명을 제공하는 조명장치와 프린트 기판(80)을 스캐닝할 수 있도록 카메라부(10)를 이동시키는 이동장치들이 구비되어 있다.

광학 기구부(90)에 놓인 프린트 기판(80)의 영상이 카메라부(10)에 의해 촬영되어 A/D 변환부(20)로 출력된다. A/D 변환부(20)는 프린트 기판(80)의 영상신호를 입력받아 디지털 데이터로 변환하여 화상처리부(30)로 출력한다. 화상처리부(30)는 이진화, 외곽선 검출등의 화상처리 과정을 실행하여 그 처리결과를 제어부(40)로 출력한다. 제어부(40)는 화상처리부(30)로부터 입력되는 화상처리 데이터르르 입력받아 미삽 오류를 검사하는 과정을 실행한다.

제2도에 본 발명에 따른 분산에 의한 프린트 기판 미삽 검사방법을 보이는 플로우 차트가 도시된다.

단계 201에서 이송 콘베어(60)를 제어하여 검사할 프린트 기판(80)을 광학 기구부(90)에 올려 놓는다. 단계 202에서 카메라부(10)를 제어하여 상기 프린트 기판(80)의 영상을 촬영한다. 단계 203에서 메모리부(50)에 저장해 놓은 각 홀의 데이터 베이스를 읽어들인다.

단계 204에서 데이터 베이스에서 읽어들인 두 개의 기준점(B1, B2)을 기준으로 각각에 충분한 크기의 윈도우를 씌우고, 주어구 윈도우 영역을 검색하면서 물체를 만나면 외곽선 정보를 검색하여 주어진 데이터 베이스와 동일한 것인지의 여부를 검사하여 기준 홀을 찾고, 이를 기준으로 데이터 베이스를 재조정하여 검색할 홀의 정확한 위치를 검출한다.

단계 205에서 상기 입력받은 프린트 기판의 영상에서 검사할 홀의 재조정된 상태 좌표를 이용하여 검사에 필요한 윈도우(Window) 영역을 설정하고, 문턱값을 이용하여 이진화하고 외곽선을 검출한 후, 다음과 같이 미삽여부를 검사한다.

(10 중심에서 외곽선가지의 길이의 최대값 D_max와 길이의 최소값 D_min을 계산하여 그 비율이 정해진 방법을 만족하는지를 검사한다. 여기에서, 부품이 삽입되지 않은 홀은 원형상에 가까우므로 최대값 D_max와 길이의 최소값 D_min의 차이가 적어진다. 그리고, 홀이 부품에 삽입되었으면, 원형상이 왜곡될 것이고 왜곡이 클수록 최대값 D_max와 길이의 최소값 D_min의 차이가 커지게 된다. 따라서, 부품이 삽입되지 않은 홀이 있다면, 상기 조건을 검사하였을 때 다음의 정해진 범위을 만족할 것이고, 홀에 부품이 정상적으로 삽입되었다면, 삽입된 부품에 의해 외곽선형상이 바뀌면서, 다음의 범위를 만족하지 않을 것이다.

(2) 홀이 이상적인 원인 경우에 중심에서 외곽선까지의 길이의 평균과 분산(표준편차)는 모두 0이 된다. 홀이 원에서 다른 형상을 왜곡될수록 이 값을 증가하게 된다. 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 표준편차를 계산하고 이값이 설정값보다 크면 홀이 아닌 것으로 간주하여 삽입으로 판정한다.

여기에서, 또다른 방법으로서 중심에서 외곽선까지의 길이의 분산을 구하고 다시 이값을 평균거리에 대하여 정규화한 D_err을 산출한다. D_err값이 설정값(임계치)(Th)보다 크면 홀이 아닌 것으로 간주하여 삽입으로 판정한다.

여기서, 분산은 이상적인 원에서의 틀어짐 정도를 나타내는 지표가 될 수 있는데 만일 이상적인 원이라면 거리정보 D(n)의 빈도 분포는 평균거리 D_avrg에 집중하게 된다(제3도 참조). 원의 왜곡이 심해질수록 거리정보 D(n)의 빈도 분포는 평균 거리에서 확산된 분포를 가진다(제4도 참조).

즉 빈도분포의 확산정도가 클수록 분산도 비례에서 커지므로 분산은 원의 왜곡의 정도를 나타내는 효과적인 지표로 사용할 수 있다. 또한, 평균거리의 제곱값과 분산의 비 D_err은 원의 크기에 대하여 정규화된 값이 된다.

단계 206에서 상기 검사결과 현재의 윈도우 내에 홀이 없으면 부품삽입이 성공적인 것으로 간주하고, 홀이 발견되면 미삽오류인 것을 판정한다. 단계207에서 모든 홀 정보에 대하여 검색을 완료했는지를 판단하여 완료하지 않은 경우, 단계 205 이하의 과정을 반복하고, 완료한 경우, 단계 208로 진행하여 상기 검색 정보를 메모리부(50)에 저장하고 양/불량여부를 모니터(45)에 표시하고 본 프로그램을 종료한다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 프린트 기판에 부품의 삽입 여부를 시각 검사장치를 이용하여 자동으로 검사함으로써, 검사 제품의 품질변동을 막을 수 있으며, 검사작업 속도를 높이고 검사시간을 줄임으로써, 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치에 있어서, 이송 콘베어를 통해 이송되는 프린트 기판의 영상을 촬영하는 카메라부와, 상기 카메라부에서 영상신호를 입력받아 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부와, 상기 A/D 변환부에서 디지털 데이터를 입력받아 화상처리과정을 행하는 화상처리부와, 상기 화상처리부로부터 처리된 데이터를 입력받아 부품이 삽입된 홀의 외곽선을 추출하고, 상기 외곽선 정보에서 (1) 각 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 D_max와 그 길이의 최소값 D_min을 계산하여 그 비율이 다음의 정해진 범위를 만족하는지와,

   (2) 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 표준편차를 다음의 식

   과 같이 계산하여 이 값이 설정값보다 큰지를 검사하여, (1) 번조건에서 정해진범위를 만족하지 않고, (2)번조건에서 설정값보다 크면, 홀이 아닌 것으로 판단하고, 홀이 발견되지 않을 때 정상삽입으로 판단하는 제어부와, 상기 제어부로부터 상기 프린트 기판에 대한 미삽오류 검사결과 표시 데이터를 입력받아 표시하는 모니터와, 상기 제어부로 부터 상기 부품이 삽입되지 않은 상태의 데이터 베이스를 입력받아 저장하고 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제어부로 출력하는 메모리부와를 구비하는 것을 특징으로 하는 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 화상처리부로부터 입력받아 화상처리데이터의 외곽선 정보에서 (1) 각 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 D_max와 그 길이의 최소값 D_min을 계산하여, 그 비율이 다음의 정해진 범위를 만족하는지와,

   (2) 중삼에서 외곽선까지의 길이의 분산과 이 값을 평균거리에 대하여 정규화한 D_err을 다음과 같이 산출하여 D_err값이 설정값(임계치)(Th)보다 큰지를 검사하여, 정해진 범위를 만족하지 않고, 설정값보다 크면 홀이 아닌 것으로 간주하는 것을 특징으로 하는 분산에 프린트 기판의 미삽 검사장치.
3. 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사 방법에 있어서, 이송 콘베어를 제어하여 검사할 프린트 기판으르 광학 기구부에 올려 놓고 카메라부를 제어하여 상기 프린트 기판의 영상을 촬영하고, 메모리부에 저장해 놓은 각 홀의 데이터 베이스를 읽어들이는 단계와, 상기 데이터 베이스에서 읽어들인 두 개의 기준점을 기준으로 데이터 베이스를 재조정하여 검색할 홀의 정확한 위치를 검출하는 단계와, 상기 입력받은 프린트 기판의 영상에서 검사할 홀의 재조정된 상대좌표를 이용하여 검사에 필요한 윈도우(Window) 영역을 설정하여 다음 조건, (1) 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 D_max와 그 길이의 최소값 D_min의 비율이 다음과 같이 정해진 범위에 해당되는가와,

   (2) 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 표준편차가 설정값보다 큰가.

   을 검사하여, (1)번조건을 만족하지 않고, (2)번 조건을 만족하면 홀이 아닌 것으로 간주하는 단계와, 모든 홀 정보에 대하여 상기 검색을 실행하고, 상기 검색 정보를 메모리부에 저장하고, 홀이 발견되지 않으면 정상삽입으로, 홀이 발견되면 미삽오류로서 양/불량여부를 모니터에 표시하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 미삽여부를 검사하는 두 번째 조건이 각 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이의 분산과 다시 이값을 평균거리에 대하여 정규화한 D_err을 다음과 같이 산출하고, 이 D_err값이 설정값(임계치)(Th)보다 크면 홀이 아닌 것으로 간주하여 삽입으로 판정하는 것을 특징으로 하는 분산에 의한 프린트 기판의 미삽 검사방법.