KR100281594B1 - Automatic lighting control device for image inspection system and method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조명각 조절, 전반사와 난반사의 비율 조정, 광원의 광량 조절 등의 최적화 작업을 초기에 행한 후에 시간이나 작업 스케줄링에 따라 되먹임 제어 방법으로 조명 장치 열화나 주변 환경 변화에도 강건성을 유지하도록 한 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention is to maintain the robustness to the deterioration of the lighting device or the change of the surrounding environment by the feedback control method according to the time or task scheduling after the initial optimization work such as adjusting the illumination angle, adjusting the ratio of total reflection and diffuse reflection, and adjusting the amount of light of the light source. The present invention relates to an automatic lighting control device of an image inspection system and a method thereof.

종래의 화상 검사 시스템은 많은 시행착오에 의해 산출된 조명부 위치와 센서각 위치에 따라 조명부와 센서부를 임의 위치에 고정시키고, 화상을 검사하기 때문에 환경 변화에 대응하지 못하는 문제점이 있었다.In the conventional image inspection system, the lighting unit and the sensor unit are fixed at arbitrary positions according to the lighting unit position and the sensor angle position calculated by many trial and error, and there is a problem in that it cannot cope with environmental changes because the image is inspected.

이것을 해결하기 위해, 본 발명은 검사 대상물로부터 반사되는 광량을 검출하는 광량 검출부와, 광량 검출부에서 검출된 광량을 측정하고 컴퓨터에서 처리할 수 있는 데이터로 변환하여 출력해주는 광량 측정부와, 광량 측정부에서 얻어지는 광량에 따라 조명의 입사각과 광검출 센서의 센서각을 조절하기 위한 제어 신호를 발생하고, 전반사와 난반사 광량 조절 및 전반사와 난반사 비율 조정 제어신호를 발생하는 계산용 컴퓨터와, 계산용 컴퓨터에서 출력되는 조명의 입사각 및 센서각 조절 제어신호에 따라 조명의 입사각과 광 검출 센서의 센서각을 조절하는 위치제어용 기구 제어부와, 계산용 컴퓨터에서 출력되는 광량 조절 제어신호에 따라 조명부의 전반사와 난반사의 광량을 조절하고, 전반사와 난반사의 비율을 조정하는 조명부 광량 제어부를 구비한다.In order to solve this problem, the present invention provides a light amount detecting unit for detecting the amount of light reflected from an inspection object, a light amount measuring unit for measuring the amount of light detected by the light amount detecting unit and converting the light into a data that can be processed by a computer; In the computing computer for generating a control signal for adjusting the incident angle of the illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the amount of light obtained from the light, and the control signal for adjusting the total reflection and diffuse reflection light quantity and the total reflection and diffuse reflection ratio adjustment control signal, Position control mechanism control unit for adjusting the incident angle of the illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the control signal of the incident light and the sensor angle of the output light, and the total reflection and diffuse reflection of the lighting unit according to the light amount control control signal output from the calculation computer Lighting unit light amount control unit to adjust the amount of light, and to adjust the ratio of total reflection and diffuse reflection And a.

Description

화상 검사 시스템의 조명 자동 조절 장치 및 그 방법Automatic lighting control device for image inspection system and method

본 발명은 화상 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 조명각 조절, 전반사와 난반사의 비율 조정, 광원의 광량 조절 등의 최적화 작업을 초기에 행한 후에 시간이나 작업 스케줄링에 따라 되먹임 제어 방법으로 조명 장치 열화나 주변 환경 변화에도 강건성을 유지하도록 한 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image inspection system, and in particular, after an initial optimization operation such as adjusting an illumination angle, adjusting a total reflection and diffuse reflection, and adjusting an amount of light of a light source is performed initially, a lighting device deteriorates or surrounds with a feedback control method according to time or task scheduling. The present invention relates to an automatic lighting control device of an image inspection system and a method for maintaining robustness against environmental changes.

종래 화상 검사 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 검사 대상물(1)에 조명을 투사하는 조명부(2)와, 상기 검사 대상물(1)로부터 반사되는 광량을 센싱하는 센서부(3)로 구성되어져 있다.As shown in FIG. 1, a conventional image inspection system includes an illumination unit 2 for projecting illumination onto an inspection object 1 and a sensor unit 3 for sensing an amount of light reflected from the inspection object 1, have.

이와 같이 구성된 종래 화상 검사 시스템의 동작을 첨부한 도면 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional image inspection system configured as described above will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 종래의 화상 검사 시스템은 첨부한 도면 도1에 도시된 바와 같이, 전반사가 일어나는 대상면에 대한 조명의 각도를 조절하고, 센서부(3)에서 받아들이는 광량의 합이 최대가 되는 위치를 설정하고, 이를 검사 장치 제작시 고정시키게 된다.First, the conventional image inspection system adjusts the angle of illumination with respect to the target surface in which total reflection occurs, as shown in FIG. 1 of the accompanying drawings, and selects a position where the sum of the amount of light received by the sensor unit 3 is maximized. It is set, and fixed to the inspection device manufacturing.

그리고, 대상물이 이종 재료들로 구성되어 있는 경우에는 재료간의 반사성질이 다름으로 인해 구별해야하는 부분들간의 조도(Contrast)를 크게 하기 위해, 시행착오법에 의해 결정된 비율표에 따라 전반사와 난반사의 비율을 작업자가 조정하게 된다.If the object is composed of different materials, the ratio of total reflection and diffuse reflection according to the ratio table determined by the trial and error method in order to increase the contrast between the parts to be distinguished due to the difference in reflective properties between the materials. The operator adjusts.

즉, 검사 시행전에 조명각, 전반사와 난반사의 비율등을 정하고 이를 고정시켜서 대상물을 검사한다. 그리고 새로운 모델이 들어오거나 작업장의 조명 환경, 분진의 발생 등으로 인해 검사 대상물의 환경이 변하면 검사를 중단하고 새롭게 조명의 파라메터등을 작업자가 수동으로 변경한 후 작업을 하게 된다.In other words, inspect the object by fixing and fixing the lighting angle, the total reflection and the diffuse reflection ratio before the inspection. And when a new model is introduced or the environment of the object to be inspected changes due to the lighting environment of the workplace, dust generation, etc., the inspection is stopped and the operator changes the new lighting parameters manually before working.

그러나 이러한 종래의 화상 검사 시스템은 조명부와 센서부가 고정된 각도를 사용하고 전반사와 난반사의 비율을 고정시켜 사용함으로써 전체 시스템의 열화나 주변 환경의 변화에 의해 나타나는 시스템 성능 저하에 대해 신속히 대처하지 못하기 때문에 시스템의 안정적인 성능 보장에 한계가 있는 문제점이 있었다.However, such a conventional image inspection system uses a fixed angle of the lighting unit and the sensor unit and uses a fixed ratio of total reflection and diffuse reflection so that it is not possible to promptly cope with the degradation of the system caused by deterioration of the entire system or changes in the surrounding environment. Therefore, there is a problem that there is a limit in ensuring stable performance of the system.

특히, 상기와 같은 근본적인 한계를 소프트웨어 부분에서 담당함으로써 센싱된 화상에 대한 처리를 하는 연산장치의 게산량을 늘리는 결과를 초래하여 시스템 수행 시간을 길게하는 단점을 유발시켰다.In particular, the above-mentioned fundamental limitations are taken into account in the software part, resulting in an increase in the calculation amount of the computing device that processes the sensed image, resulting in a long system execution time.

그리고 일반적인 검사 대상물은 각기 상이한 이종 재료들이 조합된 것으로 화상을 형성하기 위한 조명의 종류, 조명각, 센싱각, 전반사와 난반사 복합 조명인 경우 그 비율등에 따라 상이한 화상을 형성하게 된다. 이러한 요소들은 독립적으로 적용될 경우 최적의 값을 찾을 수 있으나 실제 적용시에는 이러한 요소들이 함께 작용하게 되고 시스템 개발 단계의 수준에서는 예측할 수 없는 미지의 요소들도 포함하게 된다. 또한 이러한 요소들이 결합되어 나타나는 경우에 판단할 수 있는 방법으로서 CCD 소자에서의 최대값을 나타내는 조합을 화상부에서 판단하거나 오실로스코프등의 전류, 전압 가시화 장비를 이용할 수 있다. 그러나 이것은 CCD 소자들을 거친 것으로 이미 한번의 변환을 거친 값들을 대상으로 함으로써 오차가 개입할 소지가 있으며, 그 판단 또한 주관적일 수 밖에 없다.In addition, a general inspection object is a combination of different dissimilar materials and forms different images according to the type of illumination for forming an image, an illumination angle, a sensing angle, and a ratio of total reflection and diffuse reflection complex lighting. These factors can be found to be optimal when applied independently, but in practical applications these factors work together and include unknown elements that are unpredictable at the level of system development. In addition, as a method of judging when these elements appear in combination, the image unit may determine a combination indicating the maximum value in the CCD device or use current and voltage visualization equipment such as an oscilloscope. However, this is through the CCD elements, and there is a possibility that an error may intervene by targeting the values that have already been converted once, and the judgment is also subjective.

따라서 이러한 여러가지 요인으로, 종래의 화상 검사 시스템은, 다변수 조정에 대한 독립된 고정값을 사용함으로써 발생하는 최적값 선정의 어려움, 작업자의 즉각적인 대처가 곤란하고 작업자의 주관이 개입할 수 있는 개연성, 최적 조명 조건 판별시에 발생하는 신뢰성 저하, 장치 사용 환경에 대한 강건성(Robustness)의 부족, 최적 조명 조건에 대한 사용자를 위한 정보 제공의 부족이라는 다수의 문제점을 발생 하였다.Therefore, due to these various factors, the conventional image inspection system is difficult to select the optimal value caused by using independent fixed values for multivariable adjustment, the possibility of immediate response by the operator and the possibility of operator's involvement, and the optimum. There have been a number of problems such as low reliability, lack of robustness to the environment of use of the device, and lack of information for the user for optimal lighting conditions.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 화상 검사 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 본 발명은 조명각 조절, 전반사와 난반사의 비율 조정, 광원의 광량 조절 등의 최적화 작업을 초기에 행한 후에 시간이나 작업 스케줄링에 따라 되먹임 제어 방법으로 조명 장치 열화나 주변 환경 변화에도 강건성을 유지하도록 한 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve all the problems occurring in the conventional image inspection system as described above, and the present invention is performed in the early stages of optimization work such as adjusting the illumination angle, adjusting the ratio of total reflection and diffuse reflection, and adjusting the amount of light of the light source. It is an object of the present invention to provide an automatic lighting control device of an image inspection system and a method for maintaining robustness against deterioration of a lighting device or a change in the surrounding environment by a feedback control method according to time or task scheduling.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 건사 대상물로부터 반사되는 광량을 검출하는 광량 검출수단과; 상기 광량 검출수단에서 검출된 광량을 측정하고 컴퓨터에서 처리할 수 있는 데이터로 변환하여 출력해주는 광량 측정수단과; 상기 광량 측정수단에서 얻어지는 광량에 따라 조명의 입사각과 광검출 센서의 센서각을 조절하기 위한 제어 신호를 발생하고, 전반사와 난반사 광량 조절 및 전반사와 난반사 비율 조정 제어신호를 발생하는 계산용 컴퓨터와; 상기 계산용 컴퓨터에서 출력되는 조명의 입사각 및 센서각 조절 제어신호에 따라 조명의 입사각과 광 검출 센서의 센서각을 조절하는 위치제어용 기구 제어수단과; 상기 계산용 컴퓨터에서 출력되는 광량 조절 제어신호에 따라 조명부의 전반사와 난반사의 광량을 조절하고, 상기 전반사와 난반사의 비율을 조정하는 조명부 광량 제어수단으로 이루어짐을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving this object, the light amount detecting means for detecting the amount of light reflected from the object to be dried; Light amount measuring means for measuring the amount of light detected by the light amount detecting means, converting the light amount into data which can be processed by a computer, and outputting the light; A computing computer for generating a control signal for adjusting the incident angle of illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the amount of light obtained by the light quantity measuring means, and generating a total reflection and diffuse reflection light quantity adjustment and a total reflection and diffuse reflection ratio adjustment control signal; Position control mechanism control means for adjusting the incidence angle of the illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the incidence angle and sensor angle adjustment control signal of the illumination output from the computing computer; The light amount control means for controlling the total amount of light and total reflection of the lighting unit according to the light amount control control signal output from the calculation computer, and the light amount control means for adjusting the ratio of the total reflection and the diffuse reflection.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 방법은, 초기 조명 및 센서의 위치를 세팅하고, 초기 조명값을 세팅한 상태에서 입사각을 일정하게 변화시키면서 고정된 반사각의 광량을 측정하는 단계와; 상기 반사각을 일정하게 변화시키면서 고정된 입사각의 광량을 측정하는 단계와; 상기 측정된 두가지 광량에 따라 최적 전반사 위치 후보점을 선정하는 단계와; 상기 최적 전반사 위치 후보점에서 전반사와 난반사의 비율을 조정하면서 광량을 측정하고, 최적 입사각, 센서각, 전반사와 난반사의 비율을 최적화하는 단계와; 상기 최적화된 조명 조건하에서 검사를 수행하고, 그 검사 수행중 광량을 측정하고 정해진 편차를 벗어나면 광량 조절, 전반사와 난반사의 비율 조정, 센서각의 변화 순으로 조정을 하여 조명 조건을 최적화시키면서 검사를 수행하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.The method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of setting the position of the initial illumination and sensor, and measuring the amount of light of the fixed reflection angle while constantly changing the incident angle in the state of setting the initial illumination value; Measuring the amount of light at a fixed angle of incidence while constantly changing the reflection angle; Selecting an optimal total reflection position candidate point according to the two measured amounts of light; Measuring the amount of light while adjusting the ratio of total reflection and diffuse reflection at the optimal total reflection position candidate point, and optimizing an optimal incident angle, a sensor angle, a ratio of total reflection and diffuse reflection; Perform the inspection under the optimized lighting conditions, measure the quantity of light during the inspection and if the deviation is out of the specified deviation, adjust the quantity of light, adjust the ratio of total reflection and diffuse reflection, and change the sensor angle in order to optimize the lighting conditions. Characterized in that the step consists of performing.

제1도는 종래 화상 검사 시스템의 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a conventional image inspection system.

제2도는 종래 화상 검사 시스템의 화상 검사 과정을 보인 흐름도.2 is a flowchart showing an image inspection process of a conventional image inspection system.

제3도는 본 발명에 의한 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절장치 블록 구성도.3 is a block diagram of the automatic lighting control device of the image inspection system according to the present invention.

제4도는 본 발명에 의한 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절방법을 보인 제어 흐름도.4 is a control flowchart showing a method for automatically adjusting illumination of an image inspection system according to the present invention.

제5도는 본 발명에서 입사각과 반사각 결정 및 전반사와 난반사 결정 과정을 보인 흐름도.5 is a flowchart illustrating a process of determining an incident angle and a reflection angle, and determining total reflection and diffuse reflection in the present invention.

제6도는 본 발명에서 화상 검사 시스템의 기구부 개략 구성도.6 is a schematic structural diagram of a mechanism part of the image inspection system in the present invention.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10 : 광량 검출부 20 : 광량 측정부10: light amount detection unit 20: light amount measurement unit

30 : 계산용 컴퓨터 40 : 위치제어용 기구 제어부30: computer for calculation 40: mechanical control unit for position control

50 : 조명부 광량 제어부 60 : 조명부50: lighting unit light amount control unit 60: lighting unit

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절장치 블록 구성도를 나타낸 것으로서, 검사 대상물로부터 반사되는 광량을 검출하는 광량 검출부(10)와, 상기 광량 검출부(10)에서 검출된 광량을 측정하고 계산용 컴퓨터(30)에서 처리할 수 있는 데이터로 변환하여 출력해주는 광량 측정부(20)와, 상기 광량 측정부(20)에서 얻어지는 광량에 따라 조명의 입사각과 광검출 센서의 센서각을 조절하기 위한 제어 신호를 발생하고, 전반사와 난반사 광량 조절 및 전반사와 난반사 비율 조정 제어신호를 발생하는 계산용 컴퓨터(30)와, 상기 계산용 컴퓨터(30)에서 출력되는 조명의 입사각 및 센서각 조절 제어신호에 따라 조명의 입사각과 광 검출 센서의 센서각을 조절하는 위치제어용 기구 제어부(40)와, 상기 계산용 컴퓨터(30)에서 출력되는 광량 조절 제어신호에 따라 조명부(60)의 전반사와 난반사의 광량을 조절하고, 상기 전반사와 난반사의 비율을 조정하는 조명부 광량 제어부(50)로 구성 된다.3 is a block diagram of the automatic lighting control device of the image inspection system according to the present invention, and includes a light amount detection unit 10 for detecting an amount of light reflected from an inspection object and a light amount detected by the light amount detection unit 10. The light amount measuring unit 20 converts the data into data that can be processed by the computing computer 30 and outputs the light, and adjusts the incident angle of the illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the light quantity obtained by the light quantity measuring unit 20. A control computer 30 for generating a control signal for generating a control signal and generating a total reflection and diffuse reflection light quantity control and a total reflection and diffuse reflection ratio adjustment control signal, and controlling the incident angle and sensor angle adjustment of the light output from the calculation computer 30. Position control mechanism control unit 40 for adjusting the incident angle of the illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the signal, and the light amount regulator output from the calculation computer 30 According to the signal is adjusted to the amount of light of the total reflection and diffused reflection of the illumination portion 60, and consists of illumination light quantity control section 50 for adjusting the ratio of the total reflection and diffused reflection.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도3 내지 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 3 to 6 attached to the operation and effect of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 도4에 도시된 바와 같이, 초기 조명부 위치와 센서 위치를 세팅하고, 초기 조명값을 세팅한 상태에서, 위치제어용 기구 제어부(40)를 콘트롤하여 입사각을 일정하게 변화시키면서 광량 검출부(10) 및 광량 측정부(20)를 통해 고정된 반사각의 광량을 측정한다.First, as shown in FIG. 4, in the state where the initial illumination unit position and the sensor position are set, and the initial illumination value is set, the light quantity detection unit 10 is controlled while constantly changing the incident angle by controlling the position control mechanism control unit 40. And measures the amount of light of the reflection angle fixed through the light amount measuring unit 20.

다음으로, 상기 위치제어용 기구 제어부(40)를 콘트롤하여 광량 검출 센서의 위치(반사각)를 일정하게 변화시키면서 상기 광량 검출부(10) 및 광량 측정부(20)를 통해 고정된 입사각의 광량을 측정하게 된다.Next, the position control mechanism control unit 40 is controlled to measure the amount of light at a fixed incident angle through the light amount detecting unit 10 and the light amount measuring unit 20 while constantly changing the position (reflection angle) of the light quantity detecting sensor. do.

이와 같이 광량 검출부 각 변화에 따른 밝기 데이터를 획득하면, 게산용 컴퓨터(30)는 반사모델에 따른 전반사와 난반사의 계수값을 결정하는 알고리즘을 수행하여 전반사 및 난반사의 계수값을 결정하고, 전반사와 난반사의 비율 조정 데이터를 획득한 후 전반사와 난반사의 비율 최적화 알고리즘을 수행하여 전반사와 난반사의 비율이 최적화되도록 한다.In this way, when the brightness data according to each change in the light quantity detector is obtained, the computing computer 30 performs an algorithm for determining the coefficient values of the total reflection and the diffuse reflection according to the reflection model to determine the coefficient values of the total reflection and the diffuse reflection, After the ratio adjustment data of the diffuse reflection is obtained, the ratio optimization algorithm of the total reflection and the diffuse reflection is performed to optimize the ratio of the total reflection and the diffuse reflection.

여기서, 전반사 및 난반사의 비율을 결정하고, 입사각 및 반사각을 결정하는 알고리즘은 첨부한 도면 도5와 같다.Here, the algorithm for determining the ratio of total reflection and diffuse reflection and determining the angle of incidence and the angle of reflection is as shown in FIG. 5.

이에 도시된 바와 같이, 광량 센서를 이용하여 광량을 측정하고, 이를 광량 계산식에 대입한다. 여기서 표면 거칠기 상수도 대입시킨다.As shown therein, the light quantity is measured using a light quantity sensor, and is substituted into the light quantity calculation formula. Here, the surface roughness constant is also substituted.

이후 계수중 한쪽을 고정시키고, 다른 한쪽을 게산하여 이 중 오차가 최소가 되는 계수를 결정하여 입사각 및 반사각을 결정하게 된다.After that, one of the coefficients is fixed, and the other is added to determine the coefficient of minimum error, thereby determining the incident angle and the reflection angle.

다음으로, 전반사용 조명을 일정하게 변화시키고, 난반사용 조명을 일정하게 변화시켜 각각 얻어지는 광량을 대상물의 설계 기준치와 비교하여 오차가 최소가 되는 전반사 및 난반사 비율을 결정하게 된다.Next, the total reflection and the diffuse reflection ratio at which the error is minimized are determined by comparing the amount of light each obtained by constantly changing the total illumination and constantly changing the diffuse reflection, with the design reference value of the object.

이와 같은 과정으로 입사각 및 반사각, 난반사 및 전반사의 비율을 결정하게 되면, 각각의 고정된 최적 전반사 위치 후보점에서 전반사와 난반사의 비율을 조정하고, 최적 입사각 및 센서각을 조절하여 조명 조건을 최적화시킨다.By determining the ratio of incidence angle, reflection angle, diffuse reflection, and total reflection in this manner, the lighting conditions are optimized by adjusting the ratio of total reflection and diffuse reflection at each fixed optimal total reflection position candidate point, and adjusting the optimum incident angle and sensor angle. .

상기와 같이 조명 조건을 최적화시킨 상태에서 검사 대상물을 검사하며, 상기 검사 대상물의 검사 도중에도 지속적으로 광량을 측정하여 정해진 편차를 벗어나는지를 확인한다. 이 확인 결과 정해진 편차를 벗어나게 되면 광량 조절, 전반사와 난반사의 비율 조정, 센서각의 변화 등의 순으로 조명 조건을 제조정하여 항상 최적화된 조명 조건을 유지한다.The inspection object is inspected in an optimized lighting condition as described above, and the light quantity is continuously measured during the inspection of the inspection object to determine whether the deviation is within a predetermined deviation. As a result of this check, if the deviation is out of the defined deviation, the lighting conditions are manufactured in the order of adjusting the amount of light, adjusting the ratio of total reflection and diffuse reflection, and changing the sensor angle to maintain the optimized lighting conditions at all times.

첨부한 도면 도6은 본 발명에서 화상 검사 시스템의 기구부를 도시한 것이다.FIG. 6 shows a mechanism part of the image inspection system in the present invention.

여기서, 참조부호 111과 112는 라인 조명의 수직 이동 및 수평 이동용 축으로서 가상의 반구(125)에 접근하도록 하는 역할을 하며, 113은 조명 수직 이동용 축(111)의 끝단에 결합되고 회전이 가능토록 설계되어 라인 조명을 반구의 접선에 일치하도록 하는 조명 회전용 축이다.Here, reference numerals 111 and 112 serve to approach the virtual hemisphere 125 as the axis for vertical movement and horizontal movement of the line illumination, and 113 is coupled to the end of the axis for illumination vertical movement 111 and is rotatable. It is an axis of illumination rotation designed to match line illumination to the tangent of the hemisphere.

그리고, 114는 전반사용 라인 조명이고, 115는 검사 대상물이며, 116은 광량 센서의 이동 반구면을 나타낸 것이고, 117은 광량 센서가 상기 이동 반구면을 따라 라서 이동토록하며 이동 반구면의 접선에 대해 수직을 유지하기 위한 광량센서 회전용 축이다.In addition, 114 is a full-use line illumination, 115 is an inspection object, 116 is a moving hemisphere of the light quantity sensor, 117 is a light quantity sensor to move along the moving hemisphere, and with respect to the tangent of the moving hemisphere The axis for rotating the light quantity sensor to maintain verticality.

아울러 118은 광량을 측정하기 위한 광량 센서이고, 119는 전반사 조명의 유효 경로이며, 120은 선형 카메라이다.In addition, 118 is a light amount sensor for measuring the amount of light, 119 is an effective path of the total reflection light, 120 is a linear camera.

또한, 121은 난반사용 조명이고, 123,124는 조명의 광로는 카메라의 광로와 일치하므로 이를 반투과, 반반사시키는 하프미러를 나타낸 것이다.In addition, 121 is a diffused illumination, 123, 124 is a light mirror of the illumination is a half mirror to semi-transparent, semi-reflective because it matches the optical path of the camera.

이러한 기구물을 이용하여 실제 조명을 제어하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the method of controlling the actual lighting using such a device as follows.

먼저, 조명의 위치를 결정하는 축(조명 수직 이동용 축, 조명 수평 이동용 축, 조명 회전용 축)을 두고, 선형 카메라(120)의 직선형 조명의 위치를 제어한다. 이렇게 함으로써 라인 조명(114)의 중심에 위치하는 기준점은 대상물(115)에 조사되는 라인 조명(114)의 중심으로부터 일정한 반지름, R을 가지는 반구(125)의 접선에 위치하게 된다.First, the position of the linear illumination of the linear camera 120 is controlled on the axis (axis for vertical movement of illumination, axis for horizontal movement of illumination, axis of illumination rotation) for determining the position of illumination. In this way, the reference point located at the center of the line light 114 is located at the tangent of the hemisphere 125 having a constant radius, R, from the center of the line light 114 irradiated to the object 115.

일정한 반지름 조건하에서 라인 조명(114)을 축 X와 평행하게 하고(라인 조명의 중심선 126과 X축은 평행), 일정한 반지름을 가지는 가상의 반구(125)상의 한 점에서 접선과 일치하도록 조명의 기준점을 이동함으로써 라인 조명(114)의 입사각을 변화시키게 된다.Under constant radius conditions, the line illumination 114 is parallel to axis X (the centerline 126 and the X axis of the line illumination are parallel), and the reference point of the illumination is coincident with the tangent at a point on the imaginary hemisphere 125 having a constant radius. By moving, the incident angle of the line light 114 is changed.

이와 마찬가지로 반사각, 즉 센서의 입력각을 변화시킬 수 있다.Similarly, the reflection angle, that is, the input angle of the sensor, can be changed.

이렇게 해서 입사각을 일정하게 변화시키면서 고정된 반사각의 광량을 측정하고, 반사각을 일정하게 변화시키면서 고정된 입사각의 광량을 측정하며, 이렇게 각각 측정된 광량을 게산용 컴퓨터(30)에 입력시킨다.In this way, the light amount of the fixed reflection angle is measured while the incident angle is constantly changed, and the light amount of the fixed incident angle is measured while the reflection angle is constantly changed, and the amounts of light thus measured are input to the computer 30 for calculation.

이때 광량의 측정은 광량 센서를 사용하여 전류값으로 변환하고 이를 게산용 컴퓨터(30)에 전송한다.At this time, the measurement of the amount of light is converted to a current value using the light amount sensor and transmitted to the computer 30 for calculation.

상기 계산용 컴퓨터(30)는 전송된 광량을 정해진 위치에서 초기값들이 모두 전송될때까지 저장한다. 여기서 저장되는 정보의 종류는 입사각, 반사각, 광량이다.The computing computer 30 stores the amount of light transmitted until all of the initial values have been transmitted at a predetermined position. The types of information stored here are incident angle, reflection angle, and light amount.

이들 정보들은 광량의 크기 Lr를 정하는 다음 식의 계수값을 조정하는 데 사용된다.These pieces of information are used to adjust the coefficient value of the following equation which determines the magnitude L r of the quantity of light.

Lr= Kdiffcos θi+ (Kspec/cos θi)e-(α2/2σ2α) L r = K diff cos θ i + (K spec / cos θ i ) e- (α2 / 2σ2α)

상기에서, θi는 입사각, θr은 반사각, α는 (θi+ θr)/2이다.In the above, θ i is the angle of incidence, θ r is the reflection angle, and α is (θ i + θ r ) / 2.

이 식 중에서 측정값은 Lr, θi, θr이다.In this equation, the measured values are L r , θ i and θ r .

이러한 측정값을 이용하여 난반사 계수 Kdiff, 전반사 계수 Kspec, 표면 거칠기 σα의 값을 정한다.These measurements are used to determine the values of diffuse reflection coefficient K diff , total reflection coefficient K spec , and surface roughness σ α .

위 식은 비선형방정식으로 일반해를 구하기 어렵다. 그러므로 σα의 의미가 표면 거칠기를 나타내므로 대상물에 따라 범위가 정해질 수 있는 값이다.The above equation is a nonlinear equation, and it is difficult to find a general solution. Therefore, the meaning of sigma α represents a surface roughness, so the range can be determined according to the object.

이렇게 σα를 상수로 가정하면 위 식은 선형방정식이 되어서 실험값들을 이용한 오차최소화법을 사용하면 계수, Kdiff, Kspec, 의 값을 계산할 수 있다.If σ α is assumed to be a constant, the above equation becomes a linear equation. By using the error minimization method using experimental values, the value of coefficient, K diff , K spec , can be calculated.

이때 게산의 순서는 광량센서의 측정값을 위식에 대입하고 σα의 가능한 범위에서 대입하여 풀면 오차가 최소화되는 점에서 Kdiff, Kspec의 값을 구할 수 있다.In this order, the K diff and K spec values can be obtained in that the error is minimized by substituting the measured value of the light intensity sensor into the above equation and substituting it in the possible range of σ α .

위식은 선형방정식이므로 각 항에 대해 최대값을 보일 때 광량 Lr또한 최대값을 가지고 이 최대값을 가질 수 있는 입사각θi, 반사각 θr을 구할 수 있으며, 이것은 수치해석 기법의 미분 이론을 가지고 구할 수 있다.Since the above equation is a linear equation, when the maximum value for each term is shown, the light quantity L r also has the maximum value, and the incidence angle θ i and the reflection angle θ r can be obtained. You can get it.

또한 이렇게 얻어진 두 계수 Kdiff, Kspec,의 비를 고려하면 전반사 조명과 난반사 조명의 초기비를 구할 수 있다.Also, considering the ratios of the two coefficients K diff and K spec , the initial ratio of total reflection and diffuse reflection can be obtained.

이러한 계산값을 중심으로 일정 범위를 실험하면 신뢰성있는 조명비를 구할 수 있다.Experimenting with a range of these calculations can provide a reliable lighting ratio.

이렇게 조명비가 구해지면 입사각과 반사각의 미세 조정을 수행하고, 전반사 미 난반사 비율을 조절함으로써 항상 최적의 조명 조건을 유지할 수 있는 것이다.Once the lighting ratio is obtained, the optimum lighting conditions can be maintained at all times by performing fine adjustment of the incident angle and the reflection angle and adjusting the total reflection non-reflective ratio.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 화상 검사 대상물에 대한 조명을 자동으로 조절할 수 있으므로 질좋은 화상의 획득이 가능하여 전체 화상 검사 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can automatically adjust the illumination of the image inspection object, thereby obtaining a good image, thereby improving the performance of the entire image inspection system.

또한, 화상 검사를 위한 최적 조명 조건을 설정된 순서에 따라 자동적인 실험으로 찾아냄으로써 작업자의 개입을 없애고 성질이 알려져 있지 않은 재료에 대해서도 쉽게 최적 조명 조건을 찾아낼 수 있는 이점이 있다.In addition, the automatic lighting experiments to find the optimal lighting conditions for the image inspection in the set order has the advantage of eliminating the operator's intervention and easy to find the optimal lighting conditions for materials of unknown properties.

또한, 본 발명은 화상 검사 시스템의 동작중에도 계속적인 감시와 조명 조건의 수정이 이루어지므로 환경변화에 대해 강건성을 유지할 수 있고, 유지보수도 용이한 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that it is possible to maintain the robustness against environmental changes and to maintain the maintenance because the continuous monitoring and correction of the lighting conditions are made during the operation of the image inspection system.

Claims (2)

검사 대상물로부터 반사되는 광량을 검출하는 광량검출수단과, 상기 광량 검출수단에서 검출된 광량을 측정하고 컴퓨터에서 처리할 수 있는 데이터로 변환하여 출력해주는 광량 측정수단으로 이루어지는 화상 검사 시스템에 있어서, 상기 화상 검사 시스템은, 상기 광량측정수단에서 얻어지는 광량에 따라 조명의 입사각과 광검출 센서의 센서각을 조절하기 위한 제어 신호를 발생하고, 전반사와 난반사 광량 조절 및 전반사와 난반사 비율 조정 제어신호를 발생하는 계산용 컴퓨터(30)와; 상기 계산용컴퓨터에서 출력되는 조명의 입사각 및 센서각 조절제어신호에 따라 조명의 입사각과 광 검출센서의 센서각을 조절하는 위치제어용 기구 제어부(40)와; 상기 계산용컴퓨터에서 출력되는 광량 조절 제어신호에 따라 조명부의 전반사와 난반사 광량을 조절하고, 상기 전반사와 난반사의 비율을 조정하는 조명부 광량 제어부(50) 이루어지며, 상기 위치제어용 기구는, 검사대상물 주변에서 가상의 반구(125)를 설정하고 그 반구에 접근하도록 하기 위해 라인 조명의 수직이동 및 수평이동용을 안내하는 조명수평/수직용이동축(111)(112)과, 상기 조명수직 이동용축(111)의 끝단에 결합되고 회전이 가능하도록 설계되어 라인 조명을 반구의 접선에 일치하도록 하는 조명회전용축(113)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상 검사 시스템의 조명자동 조절장치.An image inspection system comprising: an amount of light detecting means for detecting an amount of light reflected from an object to be inspected; and an amount of light measuring means for measuring the amount of light detected by the light amount detecting means, converting the light amount into data that can be processed by a computer, and outputting the image; The inspection system generates a control signal for adjusting the incident angle of illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the amount of light obtained by the light quantity measuring means, and calculates a total reflection and diffuse reflection light amount adjustment and a total reflection and diffuse reflection ratio adjustment control signal. A computer 30; A position control mechanism controller 40 for adjusting the incident angle of the illumination and the sensor angle of the light detection sensor according to the incident angle and the sensor angle adjustment control signal of the illumination output from the computing computer; An illumination unit light amount control unit 50 is configured to adjust the total reflection and the diffuse reflection light amount of the lighting unit according to the light amount adjustment control signal output from the computing computer, and adjust the ratio of the total reflection and the diffuse reflection, and the position control mechanism includes a peripheral object to be inspected. In order to set the virtual hemisphere 125 and to approach the hemisphere in the horizontal and vertical movement axis of the light for guiding the vertical movement and horizontal movement (111, 112) and the vertical movement axis of illumination 111 Designed to be rotatable and coupled to the end of the auto-adjusting device of the image inspection system, characterized in that consisting of an illumination rotation axis 113 to match the line illumination to the tangent of the hemisphere. 초기 조명 및 센서의 위치를 세팅하고, 초기 조명값을 세팅한 상태에서 입사각을 일정하게 변화시키면서 고정된 반사각의 광량을 측정하는 단계와, 상기 반사각을 일정하게 변화시키면서 고정된 입사각의 광량을 측정하는 단계로 이루어지는 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절방법에 있어서, 상기 측정된 두가지 광량에 따라 최적 전반사 위치 후보점을 선정하는 단계와; 상기 최적 전반사 위치 후보점에서 전반사와 난반사의 비율을 조정하면서 광량을 측정하고, 최적 입사각, 센서각, 전반사와 난반사의 비율을 최적화하는 단계와; 상기 최적화된 조명 조건하에서 검사를 수행하고, 그 검사 수행중 관량을 측정하고 정해진 편차를 벗어나면 광량 조절, 전반사와 난반사의 비율 조정, 센서각의 변화 순으로 조정을 하여 조명 조건을 최적화시키면서 검사를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절방법을 특징으로 하는 화상 검사 시스템의 조명 자동 조절장치.Setting the position of the initial illumination and the sensor, measuring the amount of light of the fixed reflection angle while constantly changing the angle of incidence with the initial illumination value set, and measuring the amount of light of the fixed angle of incidence while constantly changing the reflection angle A method of automatically adjusting illumination of an image inspection system, the method comprising: selecting an optimal total reflection position candidate point according to the measured two amounts of light; Measuring the amount of light while adjusting the ratio of total reflection and diffuse reflection at the optimal total reflection position candidate point, and optimizing an optimal incident angle, a sensor angle, a ratio of total reflection and diffuse reflection; Perform the inspection under the optimized lighting conditions, measure the volume during the inspection and if the deviation is out of the specified deviation, adjust the light quantity, adjust the ratio of total reflection and diffuse reflection, and change the sensor angle in order to optimize the lighting conditions. Automatic lighting device of the image inspection system, characterized in that the automatic lighting method of the image inspection system comprising a step of performing.
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