KR100329932B1 - 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법 - Google Patents

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Abstract

비파괴 검사 영역, 예컨대 인쇄회로기판이나 전자 부품 및 기계 부품의 검사에 널리 이용되는 단층사진 촬영 시스템에서 X선 조사기, 영상 증배관 및 카메라의 중심축을 간편하게 보정할 수 있는 중심축 보정방법을 개시한다. 개시된 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법은 a) 제 1 기준면상에 위치한 XYZ 테이블의 물체와 영상 증배관의 중심을 XYZ 테이블을 X,Y 방향으로 이동시키면서 카메라 영상 상에서 그 위치를 일치시키는 단계; b) 상기 XYZ 테이블상의 물체를 제 2 기준면의 위치로 이동시킨 후, 이 XYZ 테이블상의 물체와 영상 증배관의 중심을 추출하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 추출된 영상 증배관의 중심과 X선 조사기의 중심이 일치하도록 상기 X선 조사기를 X,Y 방향으로 스티어링 하는 단계; 및 d) 상기 제 1 기준면에서의 XYZ 테이블 이동과, 상기 제 2 기준면에서의 X선 조사기 스티어링을 반복적으로 실시하여 X선 조사기의 중심과 영상 증배관의 중심을 일치시키는 단계를 포함한다. 이에 따르면, 임의의 측정점의 높이에 따른 카메라 영상만을 이용하여 X선 조사기와 영상 증배관, 그리고 카메라의 중심축을 일치시키므로 비용 절감을 도모할 수 있고, 또 카메라의 중심축 조정이 가능할 뿐만 아니라 X선 조사기, 영상 증배관 자체가 아닌 X선 발생 위치를 조정함으로써 중심축 보정의 간편성 및 정확성을 기할 수 있고, 보정시간을 단축시킬 수 있다.

Description

단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법
본 발명은 비파괴 검사, 예컨대 인쇄회로기판이나 전자 부품 및 기계 부품의 검사에 널리 이용되는 단층사진 촬영 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 시스템에서 X선 조사기, 영상 증배관 및 카메라의 중심축을 보정하는 방법에 관한 것이다.
단층사진 촬영 시스템은, 비파괴 검사 영역에서 매우 효율적으로 이용되고 있다. 예를 들어, 각종의 전자 부품이 실장되어 있는 인쇄회로기판(PCB)상의 납땜 부위는, 경우에 따라 그 상태(납땜 불량 여부 등)를 직접 육안으로 확인 할 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 피측정물의 단층 영상을 이용하여 검사할 수 있다.
피측정물에 대한 단층 영상을 얻을 수 있는 단층사진 촬영 시스템이 도 1에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 단층사진 촬영 시스템은 피측정물(1)이 탑재되는 XYZ 테이블(10), 이 XYZ 테이블(10)에 탑재된 피측정물(1)에 대하여 X선을 조사하는 X선 조사기(Scanning X-ray Tube)(20), 피측정물(1)을 투과한 X선을 육안으로 확인할 수 있는 가시 광선으로 변환시키는 영상 증배관(Image Intensifier)(30), 이 영상 증배관(30)에 투영된 영상 중에 필요한 부분만 선택하여 보내는 뷰 셀렉터(View Selestor)(40) 및 상기 뷰 셀렉터(40)에서 받은 영상을 전기 신호로 바꾸어 주는 카메라(50)를 포함하고 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 단층사진 촬영 시스템은 상기한 XYZ 테이블(10)을 이동시키기 위한 구동부, X선 조사기(20)에서 발생되는 X선을 편향시키는 편향코일을 제어하기 위한 제어부 및 상기 카메라(50)에 컴퓨터를 매개로 연결되는 모니터 등을 더 포함하고 있다.
상기와 같이 이루어지는 단층사진 촬영 시스템을 이용한 검사방법은 다음과 같다.
우선, 검사하고자 하는 피측정물(1)을 XYZ 테이블(10)상에 고정한 후, XYZ 테이블(10)을 상하 및 좌우로 이동시키면서 필요한 단층면의 높이를 시스템의 초점 평면에 맞춘다.
그런 다음, X선 조사기(20)로부터 발생된 X선을 XYZ 테이블(10)의 피측정물(1)에 조사시킨다. 이 때 X선 점 광원이 조사기 끝단에서 피측정물과 평행하도록 원주를 따라 회전하면서 조사된다.
상기와 같이 조사되는 X선은 피측정물(1)을 투과하여 영상 증배관(30)에서 가시 광선의 투과 영상으로 맺히고, 이 투과 영상은 뷰 셀렉터(40)에 의해 필요한 부분만이 선택되어 카메라(50)로 보내지며, 카메라(50)에 입력된 영상은 모니터로 보내져 출력된다.
한편, 상기와 같은 단층사진 촬영 시스템은 라미노그라피의 원리를 실현하기 위하여 X 선을 검사 대상의 중심을 기준으로 원형으로 스티어링하고, 이에 따라 영상 증배관에 원형의 궤적을 따라 투사되는 영상을 얻기 위하여 X선이 영상 증배관의 중심을 기준으로 스티어링 할 수 있도록 그 중심을 일치시켜야 한다. 그러나, 실제적으로 시스템의 조립에 의한 오차와 X선 조사기 자체의 기구학적 오차 등으로 인하여 시스템에서 X선이 발생되는 중심점과 영상 증배관의 중심이 일치하지 않는다. 이것은 기구학적으로 정열하는데 한계가 있으므로 기본적인 틀어짐을 X선을 스티어링한 옵셋(Offset)값을 통하여 보상해 주어야 한다.
종래에는 단층사진 촬영 시스템의 X선 조사기와 영상 증배관의 중심축을 보정함에 있어서, 도 2에 나타낸 바와 같은 별도의 중심축 보정기구를 이용하고 있었다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같은, 원형 지그(61)에 추(62)가 로프(63)에 의해 매달린 기구를 X선 조사기에 부착하게 되면, 원형 지그(61)와 X선 조사기가 같은 중심을 갖게 되므로 추(62)가 가르키는 점이 곧 X선 조사기의 중심이라고 할 수 있다.
상기 추(62)의 중심과 영상 증배관의 중심이 일치하도록 증배관의 위치를 조정함으로써 X선 조사기와 영상 증배관의 중심축을 맞춘다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 중심축 보정방법은, 별도의 원형 지그와 추의 설계 및 제작을 필요로 할 뿐만 아니라 지그를 X선 조사기의 밑면에 부착해야 하는등 그 작업이 번거롭고, 또 추가적인 비용이 발생한다는 문제가 있었다.
또한, 종래의 중심축 보정방법은 X선 조사기가 수평을 이루지 않는 경우에는 정확한 중심축을 맞출 수 없고, X선 조사기와 영상 증배관의 위치 조정이 용이하지 않으며, 카메라의 중심축 조정은 다루지 않고 있는 등 정확도에서 문제가 야기되고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출한 것으로, 별도의 중심축 보정을 위한 지그없이 카메라의 영상만을 이용하여 간편하면서도 신속하게 중심축을 보정할 수 있는 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, X선 조사기와 영상 증배관의 중심을 조정하여 일치시킬 뿐만 아니라 동시에 카메라의 중심축도 일치시킴으로써 보다 선명한 단층 영상을 얻을 수 있도록 하는 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 단층사진 촬영 시스템의 개략적인 구성을 보인 사시도.
도 2는 종래 중심축 보정방법에 사용되는 지그를 나타낸 사시도.
도 3a 및 3b는 본 발명에 의한 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법을 설명하기 위한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10;XYZ 테이블 20;X선 조사기
30;영상 증배관 40;뷰 셀렉터
50;카메라 A;영상 증배관 중심의 물체
B;XYZ 테이블상의 물체 C;X선 광원 중심
D1;제 1 기준면 D2;제 2 기준면
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법은, a)제 1 기준면상에 위치한 XYZ 테이블의 물체와 영상 증배관의 중심을 XYZ 테이블을 X,Y 방향으로 이동시키면서 카메라 영상 상에서 그 위치를 일치시키는 단계; b)상기 XYZ 테이블상의 물체를 제 2 기준면의 위치로 이동시킨 후, 이 XYZ 테이블상의 물체와 영상 증배관의 중심을 추출하는 단계; c)상기 b) 단계에서 추출된 영상 증배관의 중심과 X선 조사기의 중심이 일치하도록 상기 X선 조사기를 X,Y 방향으로 스티어링 하는 단계; 및 d)상기 제 1 기준면에서의 XYZ 테이블 이동과, 상기 제 2 기준면에서의 X선 조사기 스티어링을 반복적으로 실시하여 X선 조사기의 중심과 영상 증배관의 중심을 일치시키는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 a) 단계에서 XYZ 테이블의 물체와 영상 증배관의 중심을 일치시키는 단계는 영상에서 벌브 추출을 통하여 위치를 센싱하고, XYZ 테이블을 이동시켜 벌브 센터를 일치시킨다.
또한, 상기 b) 단계에서는 XYZ 테이블을 Z축 방향으로 이동시켜 제 1 기준면의 물체를 제 2 기준면으로 이동시킬 수 있고, 또 영상 증배관을 Z축 방향으로 이동시켜 제 1 기준면의 물체를 제 2 기준면으로 이동시킬 수 있다.
이에 따르면, 카메라의 영상을 이용하기 때문에 별도의 지그 및 추의 제작이 필요없으므로 비용 절감을 도모할 수 있다. 그리고 카메라의 중심축 조정이 가능할 뿐만 아니라 X선 조사기, 영상 증배관 자체가 아닌 X선 발생 위치를 조정함으로써 중심축 보정의 간편성 및 정확성을 기할 수 있고, 보정시간을 단축시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.
첨부한 도 3a 및 3b는 본 발명에 의한 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도면에서 참조 부호 20은 X선 조사기, 30은 영상 증배관 이고, 첨자 A는 영상 증배관 중심의 물체, B는 XYZ 테이블상의 물체, C는 X선 광원의 중심 이며, D1은 제 1 기준면, D2는 제 2 기준면이다.
우선, 상세한 설명에 앞서 본 발명에 따른 중심축 보정 원리에 대해 간단히 설명한다.
X선은, 발생위치를 육안으로 확인하는 것이 불가능하므로 부품의 투과 영상을 통하여 기하학적으로 유추한다. X선은 한 점에서 모든 방향으로 발산되는 점광원의 형태이므로 기준면에 존재하는 부품은 광원에 가까이 갈수록 광원의 중심을 기준으로 하여 외각으로 퍼져나가면서 투사되며, 광원에 일치한 점은 투사 영상이 퍼지는 중심이 된다. 즉, 광원에 일치한 점은 광원으로 가까이 혹은 멀리 위치 이동을 하더라도 투사 영상에서 위치 이동이 없이 일정한 위치에 투사된다. 본 발명은 이 원리를 이용하여 X선의 원점 발생위치를 영상 증배관의 기구적 중심에 일치시킨다.
상기와 같은 기본적인 원리에 입각한 본 발명의 중심축 보정방법에서 제 1 단계는, 영상 증배관(30)의 중심과, 제 1 기준면(D1)의 위치에 있는 두 물체(A)(B)의 위치를 XYZ 테이블을 움직여 카메라 영상 상에서 일치시키는 것이다. 여기서 두 물체를 일치시키는 방법은 영상에서 벌브(Blob) 추출을 통하여 위치를 센싱하고, XYZ 테이블을 X,Y 방향으로 움직이면서 벌브 센터가 일치하도록 한다.
다음으로, 제 1 기준면(D1)상의 물체(B)를 제 2 기준면(D2)으로 이동시키고, 두 물체(A)(B)의 벌브 중심을 추출한다. 여기서 X선 광원의 중심(C)과 영상 증배관(30)의 중심이 일치하지 않는 경우, 제 1 기준면(D1)에서 일치시킨 두 물체(A)(B)의 벌브 중심이 서로 다른 곳에 위치하게 된다. 이 때 X선을 X,Y 방향으로 스티어링하여 두 물체(A)(B)의 벌브 중심을 일치시킨다.
그런 다음, 다시 제 1 기준면(D1) 위치에서 XYZ 테이블을 컨트롤하여 두 물체(A)(B)의 중심을 일치시키고, 이를 다시 제 2 기준면(D2)으로 이동시켜 X선 스티러링 컨트롤하는 과정을 되풀이하여 영상 증배관(30)의 중심과 X선의 중심이 일치할 때의 X선 스티어링 컨트롤 신호를 기본 옵셋으로 얻는다.
상기와 같이 얻어진 옵셋값을 통하여 보정을 하게 되면, X선 발생 위치의 원점, 즉 중심이 영상 증배관의 중심과 동축상에 놓이게 된다. 이 때 상기와 같은 모든 단계는 카메라의 영상 상에서 이루어지므로 영상 증배관의 중심과 X선 중심이 일치됨과 동시에 카메라의 중심도 자연적으로 일치되게 된다.
한편, 상기 제 2 단계, 즉 제 1 기준면(D1)의 물체를 제 2 기준면(D2)으로 이동시킨 후, 두 물체의 벌브 중심을 추출하는 과정에서 X선 광원과 영상 증배관 중심의 물체 위치가 일치하는 경우, 제 1 기준면(D1)에서 일치시킨 물체의 중심이 제 2 기준면(D2)에서도 일치하게 된다.
그리고, 본 실시예에서는 XYZ 테이블에 의한 측정점의 높이를 변경시키면서 조정하는 것을 설명하고 있으나, 영상 증배관의 높이를 변경시키면서 그 때의 영상을 얻어 조정할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법은, 임의의 측정점의 높이에 따른 카메라 영상만을 이용하여 X선 조사기와 영상 증배관, 그리고 카메라의 중심축을 일치시킨다.
따라서, 별도의 지그 및 추의 제작이 필요없으므로 비용 절감을 도모할 수 있고, 카메라의 영상만을 이용하기 때문에 간편하면서도 정확하고, 빠른 시간내에 중심축을 조정할 수 있다.
또, 카메라의 중심축 조정이 가능할 뿐만 아니라 X선 조사기, 영상 증배관 자체가 아닌 X선 발생 위치를 조정함으로써 중심축 보정의 간편성 및 정확성을 기할 수 있고, 보정시간을 단축시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명에 의한 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법을 실시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. a) 제 1 기준면상에 위치한 XYZ 테이블의 물체와 영상 증배관의 중심을 XYZ 테이블을 X,Y 방향으로 이동시키면서 카메라 영상 상에서 그 위치를 일치시키는 단계;
    b) 상기 XYZ 테이블상의 물체를 제 2 기준면의 위치로 이동시킨 후, 이 XYZ 테이블상의 물체와 영상 증배관의 중심을 추출하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 추출된 영상 증배관의 중심과 X선 조사기의 중심이 일치하도록 상기 X선 조사기를 X,Y 방향으로 스티어링 하는 단계; 및
    d) 상기 제 1 기준면에서의 XYZ 테이블 이동과, 상기 제 2 기준면에서의 X선 조사기 스티어링을 반복적으로 실시하여 X선 조사기의 중심과 영상 증배관의 중심을 일치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 a) 단계에서 XYZ 테이블의 물체와 영상 증배관의 중심을 일치시키는 단계는 영상에서 벌브 추출을 통하여 위치를 센싱하고, XYZ 테이블을 이동시켜 벌브 센터가 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 b) 단계에서 XYZ 테이블을 Z축 방향으로 이동시켜 제 1 기준면의 물체를 제 2 기준면으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 b) 단계에서 영상 증배관을 Z축 방향으로 이동시켜 제 1 기준면의 물체를 제 2 기준면으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 단층사진 촬영 시스템의 중심축 보정방법.
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