KR100340294B1 - 광반사식 반사경 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광반사식 반사경 검사장치에 관한 것으로, 반사경을 향해 광을 조사하는 발광수단과, 상기 반사경에서 반사된 광을 촬영하는 촬영수단 및, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 영상을 프로젝션하여 검사영역 및 검사위치를 결정하고, 상기 검사영역 및 검사위치에 따라 영상을 스캐닝하여 각 픽셀의 광도값과 임계값을 비교하여 각 픽셀의 광도값이 임계값 보다 크면 결함이 존재한다고 판단하는 제어수단을 포함하여 구성되어, 반사경 검사의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

광반사식 반사경 검사장치{INSPECTION SYSTEM FOR MIRROR}

본 발명은 광반사식 반사경 검사장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 레이저 프린터, 복사기, 팩스등과 같은 광학응용기기에 사용되는 반사경의 결함 유무를 검사하는 광반사식 반사경 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반사경은 유리판의 일측면에 얇은 반사막을 코팅하여 제작하는데, 상기 반사막을 보호하기 위해 반사막에 보호용 비닐 테이프를 부착하고, 이와 같이 보호용 비닐 테이프가 부착된 상태로 원하는 형상과 치수로 절단한 다음 반사경을 기기에 설치하는 시점에서 보호용 비닐 테이프를 떼어낸다.

그러나, 상기과 같은 반사경은 반사경 절단이나 반사막 코팅등의 가공공정에서 유리판 또는 반사막에 결함이 발생할 수 있으므로, 반사경의 결함 유무를 검사하여야 한다.

즉, 외부와의 접촉에 의해 반사막이 유리면으로부터 이탈되어 250㎛(약 0.01 inch) 이상의 작은 원형의 핀홀(pin hole)이나 선형의 스크레치(scratch)등과 같은 결함이 발생할 수 있고, 외부 충격에 의해서 유리판의 모서리부가 깨지거나 비스듬하게 절단되는 외관 불량도 발생할 수 있으며, 외부 충격에 의해 반사막이 유리면과 분리되었으나 보호용 비닐 테이프에 의해 유리면에서 이탈되지 않은 상태로 남아있는 조개무늬 결함도 발생할 수 있다.

특히, 상기 조개무늬 결함의 경우에는 보호용 비닐 테이프를 떼어낼 경우 반사막이 보호용 비닐 테이프와 함께 유리면에서 이탈되기 때문에 주요 결함으로 분류되고 있다.

따라서, 반사경을 절단한 후 반사경의 결함 유무를 검사하게 되는데, 반사막에 부착된 보호용 비닐 테이프를 떼어낼 수 없으므로, 반사막의 손상 여부와 유리면의 깨짐등을 육안 검사하였다.

그러나, 상기와 같은 육안 검사는 작업자의 숙련도, 건강상태, 피로도, 집중력등에 의해 오류가 발생할 가능성이 높을 뿐만 아니라 생산성이 좋지 못한 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 반사경 검사의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 광반사식 반사경 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광반사식 반사경 자동검사장치는, 반사경을 향해 광을 조사하는 발광수단과, 상기 반사경에서 반사된 광을 촬영하는 촬영수단 및, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 영상을 프로젝션하여 검사영역 및 검사위치를 결정하고, 상기 검사영역 및 검사위치에 따라 영상을 스캐닝하여 각 픽셀의 광도값과 임계값을 비교하여 각 픽셀의 광도값이 임계값 보다 크면 결함이 존재한다고 판단하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치에서 반사경의 결함에 따른 광로를 도시한 도면,

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치에서 반사경을 향해 조사되는 광의 입사각도 변화에 따른 광로 변화를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치에서 결함이 존재하는 반사경을 촬영한 영상을 도시한 도면,

도 6은 도 5에 도시된 반사경의 영상을 프로젝션한 결과를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치에서 각 픽셀의 광도값을 임계값처리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 반사경 20 : 이송수단

30 : 발광수단 40 : 촬영수단

50 : 제어수단 60 : 제거수단

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치의 개략적인 구성도로서, 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치는, 이송수단(20)과, 발광수단(30), 촬영수단(40), 제어수단(50) 및, 제거수단(60)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 이송수단(20)은 반사경(10)의 결함 여부를 검사하기 위해 반사경(10)을일정한 속도로 자동 이송시키는 것으로, 스텝핑 모터(Stepping Motor), 컨베이어 벨트(Conveyer Belt) 및, 프로그래머블 로직 콘트롤러(PLC)를 포함하여 구성된다.

상기 발광수단(30)은 상기와 같이 이송수단(20)에 의해 자동 이송되는 반사경(10)의 상부에서 반사경(10)을 향해 소정의 입사각으로 광을 조사하는 것으로, 슬릿(slit)형의 레이저빔(laserbeam)을 조사하는 레이저로 이루어져 있다.

상기 촬영수단(40)은 상기 반사경(10)의 상부에서 반사경(10)에서 반사된 광을 일정시간 마다 촬영하여 상기 제어수단(50)으로 입력하는 것으로, 고체촬상관소자카메라(CCD camera)로 이루어져 있다.

그리고, 상기 제어수단(50)은 상기 촬영수단(40)에 의해 촬영된 영상을 바탕으로 반사경(10)의 결함 유무를 검사하고, 반사경(10)에 결함이 존재한다고 판단되면 결함이 존재하는 반사경(10)을 이송수단(20)에서 제거하도록 제거수단(60)을 제어한다.

상기 제거수단(60)은 상기 제어수단(50)의 제어에 따라 결함이 존재하는 반사경(10)을 이송수단(20)에서 제거하는 것으로, 프로그래머블 로직 콘트롤러(PLC)와, 이 프로그래머블 로직 콘트롤러의 제어에 따라 상기 이송수단(20)의 컨베이어 벨트상의 반사경(10)을 진공흡착하여 컨베이어 벨트상에서 제거하는 공압시스템을 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광반사식 반사경 검사장치의 작용 및 효과를 상세히 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이송수단(20)은 반사경(10)의 결함 여부를 검사하기 위해 다수개의 반사경(10)을 일정한 속도로 자동 이송시킨다.

즉, 상기 이송수단(20)에 구비되어 있는 프로그램 로직 콘트롤러가 스텝핑 모터를 구동시켜 컨베이어 벨트를 일정 속도로 이동시킴으로써, 상기 컨베이어 벨트상에 위치된 반사경(10)을 일정한 속도로 이동시키는 것이다.

그리고, 상기와 같이 반사경(10)을 이송시키는 컨베이어 벨트의 상부 일측에 설치된 발광수단(30)이 반사경(10)을 향해 소정의 입사각으로 슬릿형의 레이저빔을 조사하고, 상기 컨베이어 벨트의 상부 타측에 설치된 촬영수단(40)이 상기와 같이 슬릿형의 레이저빔을 조사되는 반사경(10)의 영상을 일정시간 마다 촬영하여 제어수단(50)으로 입력한다.

또한, 상기 제어수단(50)은 상기 촬영수단(40)으로부터 입력된 영상으로부터 반사경(10)의 결함 유무를 검사하여 반사경에 결함이 존재한다고 판단되면 결함이 존재하는 반사경(10)을 이송수단(20)의 컨베이어 벨트상에서 제거하도록 제거수단(60)을 제어하고, 이에 따라, 상기 제거수단(60)이 결함이 존재하는 반사경(10)을 이송수단(40)에서 제거한다.

이때, 상기 반사경(10)의 결함은 크게 3가지로 분류할 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 첫번째는 레이저(30)로부터 조사된 슬릿형의 레이저빔이 직접 도달하는 반사경(10)의 유리면상의 위치(P1)에 결함이 존재하는 경우이고, 두번째는 슬릿형의 레이저빔이 반사경(10)의 반사막에서 반사되어 도달하는 유리면상의 위치(P5)에 결함이 존재하는 경우이며, 세번째는 슬릿형의 레이저빔이 반사되는 반사경(10)의 반사막상의 위치(P4)에 결함이 존재하는 경우이다.

상기 첫번째의 경우에는 다음과 같은 광로를 가지게 된다.

(1) 레이저 - P1 - CCD카메라 (가상적인 영상 X1),

(2) 레이저 - P1 - P2 - P3 - CCD카메라 (가상적인 영상 X2)

그리고, 상기 두번째의 경우에는 다음과 같은 광로를 가지게 된다.

(3) 레이저 - P1 - P4 - P5 - CCD카메라(가상적인 영상 X1)

(4) 레이저 - P1 - P4 - P5 - P6 - P7 - CCD카메라(가상적인 영상 X4)

또한, 상기 세번째의 경우에는 다음과 같은 광로를 가지게 된다.

(5) 레이저 - P1 - P4 - P8 - CCD카메라(가상적인 영상 X5)

이때, 상기 레이저(30)에서 반사경(10)을 향해 조사되는 슬릿형 레이저빔의 입사각도(θ)가 0°에 근접하게 되면(θ→0°), 상기와 같은 유리면의 결함을 나타내는 4개의 가상적인 영상(X1, X2, X3, X4)이 겹쳐져서 두개로 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 유리면상의 위치 P1과 P5의 사이의 거리 및, 유리면상의 위치 P3와 P7 사이의 거리를 A라고 하고, 유리면상의 위치 P1과 반사막상의 위치P4의 거리를 B라고 하면 상기 거리(A, B)는 다음과 같은 수학식1, 2로부터 각각 구할 수 있다.

상기 수학식 1, 2에서 t는 반사경(10)의 유리판 두께, n은 임의의 정수이다.

따라서, 반사경(10)을 향해 조사되는 슬릿형 레이저빔의 입사각도(θ)가 0°에 매우 가깝게 됨(θ→0°)에 따라 tanθ'가 0이 되어 상기 거리(A, B)는 각각 0이 되므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 반사경(10)의 유리면상의 위치 P1=P5, P2=P6, P3=P7가 되어 가상적인 영상 X1=X3, X2=X4가 된다.

즉, 이 것은 네개로 보이던 결함의 가상적인 영상이 겹쳐져 두개가 된 것 처럼 실제 영상을 볼 수 있고, 상기와 같이 반사경(10)에서 반사된 영상이 겹침으로서 결함 영상의 광도가 높아지게 되어, 촬영수단(30)에서 보다 강한 광도의 결함 영상을 검출할 수 있다.

그러나, 레이저빔의 입사각(θ)이 0°인 경우에는 레이저빔이 반사경(10)에 수직으로 입사하여 유리판의 결함 영상에 간섭현상이 나타난다.

즉, 반사경(10)으로 입사하는 레이저빔과 반사경(10)에서 반사하는 레이저빔은 그 방향이 반대이고 광로는 동일하므로, 입사되는 광로와 반사되는 광로 사이에 간섭 현상이 나타나게 된다. 따라서, 이러한 간섭현상을 방지하기 위해서 레이저빔의 입사각도(θ)를 0°로 하여 반사경(10)의 결함을 검사하는 것을 피하여야 한다.

따라서, 레이저빔의 입사각도(θ)를 1°∼ 10°로 하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 레이저빔의 입사각도(θ)를 5°로 하여 반사경(10)의 결함을 검사하였다.

즉, 레이저빔의 입사각도(θ)가 5°인 경우에, A=0.332mm, B=0.166mm가 되는데, 이때의 슬릿형 레이저빔의 폭이 1.0mm라고 가정하면, A, B값은 슬릿형 레이저빔의 폭의 1/2보다 작게 되어, 네개 존재하는 유리판 결함의 가상적인 영상이 겹쳐서 두개가 된 것처럼 볼 수 있을 뿐만 아니라, 결함 영상에 간섭현상이 나타나는 것을 피할 수 있다.

한편, 촬영수단(40)이 유리면 결함과 반사막 결함이 동시에 존재하는 반사경(10)을 촬영하면 도 5에 도시된 바와 같은 반사경(10)의 영상이 얻어진다.

그리고, 제어수단(50)은 상기와 같이 촬영된 반사경(10)의 영상을 스캐닝하여 결함 여부를 판단하게 되는데, 반사경(10)의 유리면 결함을 검출하기 위하여 Q1의 위치에서 영상을 스캐닝하며, 반사막의 결함을 검출하기 위하여 Q3의 위치에서 영상을 스캐닝한다.

이때, 상기와 같이 스캐닝을 하기 위해서는, 먼저 제어수단(50)이 촬영된 영상을 Y축 방향으로 프로젝션(projection)을 수행하여 검사 영역을 설정하고, 이 검사영역내에서 X축 방향으로 프로젝션을 수행하여 반사경(10)의 결함위치(Q1, Q2, Q3)를 판단한다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 촬영된 영상에서 Y축상의 위치가 동일한 모든 픽셀의 광도(luminous intensity)의 평균값을 산출하고, 이 평균값들 중에서 급격히 차이가 나는 두 부분을 영상의 양끝에서 추적하여 Ymin, Ymax의 위치를 구한 다음, 이 Ymin, Ymax 사이의 영역을 검사영역으로 설정하는 것이다.

그리고, 상기와 같이 설정된 검사영역내에서 X축상의 위치가 동일한 모든 픽셀의 광도의 평균값을 산출하여 가장 큰 평균값을 가지는 위치와 다음에 큰 평균값을 가지는 위치를 구한 다음, 이 두점중에서 X축상의 픽셀위치가 큰 점을 Q2, X축상의 픽셀위치가 작은 점을 Q1, 이 두 점의 중간점을 Q3로 결정한다.

이어서, 상기 제어수단(50)은 상기 같이 결정된 X축 픽셀위치(Q1, Q3)에서 Y축 검사영역 전체를 스캐닝하여 각 픽셀의 광도값이 임계값 보다 작은 경우 픽셀의 광도값을 0으로 변환하고, 광도값이 임계값 이상인 경우에는 픽셀의 광도값을 255로 변환하여 영상의 광도값을 0과 255로 2진화한다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 스캐닝한 픽셀의 광도값을 임계값처리하기 전의 광도를 P(x,y)로 하고, 임계값 처리를 한 후의 광도를 P'(x,y)로 하면, P(x, y) < TH(임계값) 의 경우에 P'(x,y)=0 가 되고, P(x,y) ≥ TH(임계값)의 경우에는 P'(x,y)=255가 되는 것이다.

이때, 상기 임계값(TH)의 범위는 0≤TH≤255인데, Q3의 위치에서 스캐닝되는 반사막의 결함 영상에서는 실험을 통하여 임계값을 50로 정하고, Q1의 위치에서 스캐닝된 유리면의 결함 영상에는 먼지나 지문 자국 까지 잡음으로 나타나므로 잡음을 제거하기 위해 임계값을 반사막 보다 높게 정할 필요가 있어 실험을 통해 임계값을 70로 정하였다.

따라서, 상기 제어부(50)는 Y축 검사영역과 X축 결함 픽셀위치를 구한 다음, 상기 X축 결함 픽셀위치에서 Y축의 전 검사영역에 대해 스캐닝하여 광도값을 구하고, 이 광도값을 임계값처리하여 255의 값을 가지는 X축 픽셀위치가 존재하면 결함이 존재한다고 판단한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 반사경의 결함 유무를 자동으로 검사함에 따라 반사경 검사의 신뢰성 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 반사경을 향해 광을 조사하는 발광수단과,

   상기 반사경에서 반사된 광을 촬영하는 촬영수단 및,

   상기 촬영수단에 의해 촬영된 영상을 프로젝션하여 검사영역 및 검사위치를 결정하고, 상기 검사영역 및 검사위치에 따라 영상을 스캐닝하여 각 픽셀의 광도값과 임계값을 비교하여 각 픽셀의 광도값이 임계값 보다 크면 결함이 존재한다고 판단하는 제어수단을 포함하여 구성된 광반사식 반사경 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광수단에서 반사경을 향해 조사되는 광의 입사각은 0°가 아닌 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 발광수단에서 반사경을 향해 조사되는 광의 입사각은 1°∼ 10°인 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 발광수단에서 반사경을 향해 조사되는 광의 입사각은 5°인 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발광수단은, 슬릿형의 레이저빔을 조사하는 레이저인 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 영상에서 Y축상의 위치가 동일한 모든 픽셀의 광도의 평균값을 산출하고, 이 평균값들 중에서 급격히 차이가 나는 두 부분을 영상의 양끝에서 추적하여 구한 다음, 이 두 부분 사이의 영역을 검사영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 검사영역내에서 X축상의 위치가 동일한 모든 픽셀의 광도의 평균값을 산출하여 가장 큰 평균값을 가지는 위치와 다음에 큰 평균값을 가지는 위치를 구한 다음, 이 두점중 X축상의 픽셀위치가 작은 점과, 상기 두점의 중간점을 검사위치로 설정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사경을 검사위치로 이송시키는 이송수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 이송수단으로부터 반사경을 제거하는 제거수단을 더 포함하여 구성되고,

    상기 제어수단은 반사경에 결함이 존재한다고 판단되면 상기 제거수단을 제어하여 상기 이송수단으로부터 반사경을 제거하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광반사식 반사경 검사장치.