KR100399146B1

KR100399146B1 - 검사장비 및 그의 오프셋 측정방법

Info

Publication number: KR100399146B1
Application number: KR10-2000-0079776A
Authority: KR
Inventors: 전형조
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-09-26
Also published as: KR20020050589A

Abstract

본 발명은, 소정의 피검사물이 안착되는 검사테이블과, 상기 피검사물과의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 상기 거리측정부와 일체로 이동가능하게 설치되어 상기 거리측정부에 의해 거리가 측정된 상기 피검사물의 해당영역을 촬상하기 위한 촬상부와, 상기 거리측정부와 상기 피검사물중 적어도 하나를 이동시키기 위한 구동부를 갖는 검사장비 및 그 오프셋 측정방법에 관한 것이다. 본 검사장비는, 상기 검사테이블에 안착되며, 그 중앙영역에 중심점의 파악이 가능한 평면도형 형상의 절취부가 형성된 검사패턴과; 상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치할 때의 좌표를 측정하여 상기 거리측정부와 상기 촬상부간의 거리를 산출하는 오프셋 산출부와; 상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치하도록 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 비전 카메라와 레이저 센서의 오프셋 값을 자동으로 산출함으로써, 신속하고 편리하게 오프셋 값을 산출할 수 있게 된다.

Description

검사장비 및 그의 오프셋 측정방법{INSPECTION APPARATUS AND OFFSET DETERMINING METHOD THEREOF}

본 발명은 검사장비 및 그의 오프셋 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레이저센서와 카메라 사이의 오프셋을 자동으로 정확하게 측정할 수 있도록한 검사장비 및 그의 오프셋 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 비전검사를 수행하는 검사장비는, 피검사물과의 거리를 측정하기 위한 거리측정기인 레이저 센서와, 레이저 센서에 의해 거리가 측정된 피검사물의 해당영역을 촬상하기 위한 비전 카메라가 구비되어 있다. 레이저 센서와 비전 카메라는 평행하게 배치되며, 단일의 구동장치에 고정되어 일체로 이동가능하게 설치되어 있다.

이러한 검사장비에서는 레이저 센서로 거리가 측정된 피검사물의 영역과, 비전 카메라로 촬상된 피검사물의 촬상 영역이 동일해야 하므로, 검사장비의 세팅시 레이저 센서와 비전 카메라 사이의 오프셋값, 즉, 레이저 센서와 비전 카메라 사이의 거리를 좌표값으로 측정하게 된다.

레이저 센서와 비전 카메라 사이의 거리를 측정하기 위해 다음의 두 가지 방법이 사용된다.

그중 하나는, 자 등의 측정기구를 이용하여 레이저 센서의 비전 카메라 사이의 거리를 측정하는 방법으로서, 작업자에 의해 기구적으로 측정되기 때문에 정밀도가 낮다는 문제점이 있다. 또한, 레이저 센서에 의해 측정되는 영역이나 비전 카메라에 의해 촬상되는 영역의 거리가 아니라, 레이저센서와 비전 카메라 사이의 거리를 측정하기 때문에 실제 레이저 센서와 비전 카메라의 측정 및 촬상이 이루어지는 위치에서의 거리와는 차이가 발생하게 된다.

다른 하나는, 도 4에 도시된 바와 같이, 피검사물이 장착될 영역에 홀(57)을 갖는 검사패턴(55)을 장착하여 레이저 센서(65)와 비전 카메라(71) 사이의 거리를측정하는 방법으로서, 먼저, 구동장치를 이용하여 검사패턴(55)을 레이저 센서(65)로부터 비전 카메라(71)까지 이동시킨다. 이렇게 검사패턴(55)을 이동시키는 도중, 레이저 센서(65)로부터의 레이저가 검사패턴(55)의 홀(57)에 의해 사라질 때의 구동장치의 좌표를 작업자가 기록한다. 그리고, 검사패턴(55)의 홀(57)의 위치가 비전 카메라(71)의 정중앙에 위치할 때의 구동장치의 좌표를 기록한다. 그런 다음, 구동장치의 각 위치에서의 좌표의 차를 오프셋값으로 설정하게 된다. 그런데, 이러한 방법을 사용할 경우, 레이저가 검사패턴(55)의 홀(57)에 의해 사라질 때를 작업자의 감각에 의지하여 결정하기 때문에, 작업자의 숙련도나 홀(57)의 크기에 따라 다소간의 오차가 발생하게 된다는 문제점이 있다.

이에 따라, 레이저 센서(65)와 비전 카메라(71) 사이의 오프셋값을 정확하게 측정할 수 있는 방법을 모색하여야 할 것이다.

따라서 본 발명의 목적은, 레이저 센서와 비전 카메라 사이의 거리를 자동적으로 정확하게 측정할 수 있도록 하는 검사장비 및 그의 오프셋 측정방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 검사장비의 제어블럭도,

도 2는 도 1의 오프셋 측정과정을 보인 검사장비의 구성도,

도 3은 도 1의 오프셋 측정과정을 나타낸 흐름도,

도 4는 종래의 검사장비의 개략적 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3 : 구동부 4 : 검사테이블

5 : 검사패턴 7 : 절취부

10 : 제어부 11 : 오프셋 산출부

15 : 레이저 센서 21 : 비전 카메라

25 : 비전 판독부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 소정의 피검사물이 안착되는 검사테이블과, 상기 피검사물과의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 상기 거리측정부와 일체로 이동가능하게 설치되어 상기 거리측정부에 의해 거리가 측정된 상기 피검사물의 해당영역을 촬상하기 위한 촬상부와, 상기 거리측정부와 상기 피검사물중 적어도 하나를 이동시키기 위한 구동부를 갖는 검사장비에 있어서, 상기 검사테이블에 안착되며, 그 중앙영역에 중심점의 파악이 가능한 평면도형 형상의 절취부가 형성된 검사패턴과; 상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치할 때의 좌표를 측정하여 상기 거리측정부와 상기 촬상부간의 거리를 산출하는 오프셋 산출부와; 상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치하도록 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장비에 의해 달성된다.

여기서, 상기 거리측정장치는 레이저센서이며; 상기 제어부는 상기 구동부를 구동하여 상기 검사패턴의 X축과 Y축 방향을 따라 상기 레이저센서를 이동시켜 상기 검사패턴까지의 거리를 측정하여 상기 검사패턴까지의 거리가 급격히 변동되는 점들을 연결하여 상기 절취부의 경계선을 판단할 수 있다.

상기 촬상부는, 상기 검사패턴을 촬상하는 비전 카메라와, 상기 비전 카메라로부터 촬상된 영상의 조도에 따라 상기 절취부의 경계선을 판단하는 비전 판독부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 오프셋 산출부는 상기 제어부와 상기 비전 판독부에서 판단된 상기 경계선에 의해 상기 절취부의 형상을 판단하고, 상기 절취부의 형상에 따라 상기 절취부의 중심점을 산출하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 소정의 피검사물이 안착되는 검사테이블과, 상기 피검사물과의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 상기 거리측정부와 일체로 이동가능하게 설치되어 상기 거리측정부에 의해 거리가 측정된 상기 피검사물의 해당영역을 촬상하기 위한 촬상부와, 상기 거리측정부와 상기 피검사물중 적어도 하나를 이동시키기 위한 구동부를 갖는 검사장비의 오프셋 측정방법에 있어서, 상기 검사테이블에 그 중앙영역에 중심점의 파악이 가능한 평면도형 형상의 절취부가 형성된 검사패턴을 장착하는 단계와; 상기 거리측정부와 상기 촬상부에 대해 각각 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계와; 상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치할 때의 좌표를 측정하는 단계와; 상기 거리측정부의 좌표와 상기 촬상부의 좌표를 이용하여 상기 거리측정부와 상기 촬상부간의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장비의 오프셋 측정방법에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 거리측정부에 대한 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계는, 상기 거리측정부를 상기 검사패턴의 X축과 Y축 방향을 따라 상기 레이저센서를 이동시키면서 상기 검사패턴까지의 거리를 측정하여 상기 검사패턴까지의 거리가 급격히 변동되는 점들을 연결하여 상기 절취부의 경계선을 판단하는 단계와, 상기 경계선에 의해 판단된 상기 절취부의 형상에 따라 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 촬상부에 대한 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계는, 상기 검사패턴을 촬상하는 단계와, 상기 촬상된 영상의 조도에 따라 상기 절취부의 경계선을 판단하는 단계와, 상기 경계선에 의해 판단된 상기 절취부의 형상에 따라 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 검사장비는, 도 1에 도시된 바와 같이, 피검사물과의 거리를 측정하기 위한 거리측정기인 레이저 센서(15)와, 레이저 센서(15)에 의해 거리가 측정된 피검사물의 해당영역을 촬상하기 위한 비전 카메라(21)를 갖는 비전장치(20)와, 피검사물이 안착되는 검사테이블(4)을 이동시키기 위한 구동부(3)와, 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)간의 오프셋 값을 산출하기 위한 오프셋 산출부(11)와, 구동부(3)의 작동을 제어하는 제어부(10)를 포함한다.

비전장치(20)는, 피검사물을 촬상하는 비전 카메라(21)와, 비전 카메라(21)의 일측에 부착되어 피검사물을 조사하는 조명(23)과, 비전 카메라(21)에 의해 촬상된 영상이 디스플레이되는 모니터(24)와, 비전 카메라(21)로부터 촬상된 피검사물의 촬상상태를 파악하기 위한 비전 판독부(25)를 포함한다. 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)는 동일한 높이에 평행하게 배치된다.

본 검사장비에서는 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21) 사이의 오프셋 값을 측정하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같은, 검사패턴(5)을 사용하며, 검사패턴(5)의 중앙영역에는 일정 면적을 갖는 평면도형 형상의 절취부(7)가 형성되어 있다. 절취부(7)는 원형, 사각형, 삼각형 등 다각형으로 형성될 수 있으며, 절취부(7)의 각 변은 레이저 센서(15)에 의해 절취부(7)의 경계선을 찾아낼 수 있을 정도로 이격되어 있기만 하면 된다.

이러한 검사장비를 제어하는 제어부(10)는, 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)의 좌표값 산출을 위해 구동부(3)를 제어하여 검사테이블(4)을 이동시키며, 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)로부터의 신호를 수치화하여 오프셋산출부(11)로 전달한다.

오프셋 산출부(11)에서는, 레이저 센서(15)로부터의 감지된 거리 신호와 비전 카메라(21)로부터 전달된 조도 신호를 수치화한 제어부(10)로부터의 정보를 입력받아, 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)의 각각의 좌표값과, 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)간의 오프셋 값을 산출한다.

이러한 검사장비에서 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21) 간의 오프셋 값을 산출하는 과정을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)가 장착되고, 검사테이블(4)에 검사패턴(5)이 장착되면, 제어부(10)에서는 구동부(3)를 작동시켜 검사패턴(5)이 레이저 센서(15)의 하부에 위치하도록 한다(S10). 그리고, 레이저 센서(15)에서 레이저가 발생되도록 한 다음, X축과 Y축 중 어느 일 축, 예를 들면 X축을 중심으로 구동부(3)를 왕복 이동시키면서 Y축을 따라 일정 간격씩 이동시키게 되며(S20), 이 때, 검사테이블(4)의 X축 방향의 이동폭은 절취부(7)의 1.5배 정도가 적당하다. 레이저 센서(15)에서는 반사되는 레이저에 의해 검사패턴(5)과의 거리를 측정하게 되며, 제어부(10)에서는 레이저 센서(15)에 의해 측정된 검사패턴(5)과의 거리값을 입력받는다.

이렇게 레이저 센서(15)로 검사패턴(5)과의 거리를 측정하게 되면, 절취부(7)가 형성된 영역의 거리값이 검사패턴(5)의 타 영역보다 크게 측정되며, 절취부(7)의 경계선에서는 거리값이 급격히 변경된다. 즉, 레이저 센서(15)가 검사패턴(5)의 타 영역에서 절취부(7)로 이동되는 순간에는 레이저 센서(15)로부터입력되는 거리값이 급격히 증가하게 되고, 절취부(7)로부터 검사패턴(5)의 타 영역으로 이동되는 순간에는 레이저 센서(15)로부터 입력되는 거리값이 급격히 감소하게 된다. 이에 따라, 레이저 센서(15)로부터 입력되는 거리값이 급격히 감소하거나 증가하는 위치가 발견되면, 제어부(10)에서는 구동부(3)를 제어하여 검사테이블(4)의 이동폭을 감소시키고, 레이저 센서(15)로부터 입력되는 거리값이 급격히 감소하거나 증가하는 위치, 즉 절취부(7)의 Y축을 따라 형성된 경계선을 찾아낸다(S30).

동일한 방법으로 검사테이블(4)이 Y축을 따라 왕복이동하도록 구동부(3)를 제어함으로써(S40), X축을 따라 형성된 절취부(7)의 경계선을 찾아낼 수 있다(S50). 제어부(10)에서는 경계선에 대한 정보를 오프셋 산출부(11)로 제공하고, 오프셋 산출부(11)에서는 경계선에 대한 정보에 기초하여 절취부(7)의 형상을 파악한다. 그런 다음, 오프셋 산출부(11)에서는 절취부(7)의 형상에 따라 절취부(7)의 중심점을 산출하게 된다(S60). 예를 들어, 절취부(7)가 원형일 경우에는 절취부(7)의 경계선으로부터 동일한 거리에 위치하는 점의 좌표를 중심점으로 산출하고, 절취부(7)가 사각형일 경우에는 각 변의 중심을 연결한 선분이 만나는 점을 중심점으로 산출한다.

그런 다음, 검사패턴(5)의 절취부(7)의 중심점이 산출되면, 제어부(10)는 레이저 센서(15)가 검사패턴(5)의 절취부(7)의 중심점에 위치하도록 검사테이블(4)을 이동시키고, 이 때, 중심점의 좌표를 레이저 센서(15)의 좌표로 설정한다(S70).

이렇게 레이저 센서(15)의 좌표가 산출되면, 제어부(10)는 비전장치(20)의조명(23)에 전원을 공급하고, 구동부(3)를 구동시켜 비전 카메라(21)의 하부에 검사패턴(5)이 위치하도록 검사테이블(4)을 이동시킨다(S80). 그러면, 비전 카메라(21)로 촬상된 영상이 모니터(24)에 디스플레이된다.

비전 판독부(25)에서는 비전 카메라(21)로 촬상된 영상에서 각 영역의 조도를 판단하고, 조도가 급격히 변하는 지점을 찾아낸 다음, 조도가 급격히 변하는 지점을 연결하여 절취부(7)의 경계선을 찾아낸다(S90). 그러면, 제어부(10)에서는 절취부(7)의 경계선에 대한 정보를 오프셋 산출부(11)로 전달하고, 오프셋 산출부(11)에서는 절취부(7)의 중심선을 산출한다(S100). 제어부(10)에서는 오프셋 산출부(11)에서 산출된 절취부(7)의 중심선에 비전 카메라(21)가 위치하도록 검사테이블(4)을 이동시키고, 중심점의 좌표를 비전 카메라(21)의 좌표로 설정한다(S110).

이렇게 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)의 좌표가 설정되면, 오프셋 산출부(11)에서는 레이저 센서(15)의 좌표와 비전 카메라(21)의 좌표와의 차인 오프셋 값을 산출하게 된다(S120).

이와 같이, 본 발명에서는 평면도형 형상의 절취부(7)를 갖는 검사패턴(5)을 검사테이블(4)에 장착하고, 레이저 센서(15)로 감지된 거리 신호를 이용하여 절취부(7)를 판단하여 절취부(7)의 중심점을 산출하고, 레이저 센서(15)를 절취부(7)의 중심점에 일치하도록 배치하여 레이저 센서(15)의 좌표를 산출한다. 그리고, 비전 카메라(21)에서는 촬상된 영상의 명암에 따라 절취부(7)를 판단하여 절취부(7)의 중심점을 산출하고, 비전 카메라(21)를 절취부(7)의 중심점에 일치하도록 배치하여비전 카메라(21)의 좌표를 산출한다. 그런 다음, 레이저 센서(15)와 비전 카메라(21)의 좌표의 차를 산출하여 오프셋 값으로 설정한다.

이에 따라, 비전 카메라(21)와 레이저 센서(15)의 오프셋 값을 자동으로 산출할 수 있게 됨으로써, 작업자의 숙련도와 상관없이 신속하고 편리하게 오프셋 값을 산출할 수 있다. 또한, 레이저 센서(15)에 의한 피검사물의 측정영역과 비전 카메라(21)에 의한 피검사물의 촬상영역을 정확하게 일치시킬 수 있으므로, 피검사물의 맵을 정확하게 구할 수 있다. 따라서, 검사장비의 품질과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 비전 카메라와 레이저 센서의 오프셋 값을 자동으로 산출함으로써, 신속하고 편리하게 오프셋 값을 산출할 수 있게 된다.

Claims

소정의 피검사물이 안착되는 검사테이블과, 상기 피검사물과의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 상기 거리측정부와 일체로 이동가능하게 설치되어 상기 거리측정부에 의해 거리가 측정된 상기 피검사물의 해당영역을 촬상하기 위한 촬상부와, 상기 거리측정부와 상기 피검사물중 적어도 하나를 이동시키기 위한 구동부를 갖는 검사장비에 있어서,

상기 검사테이블에 안착되며, 그 중앙영역에 중심점의 파악이 가능한 평면도형 형상의 절취부가 형성된 검사패턴과;

상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치할 때의 좌표를 측정하여 상기 거리측정부와 상기 촬상부간의 거리를 산출하는 오프셋 산출부와;

상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치하도록 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장비.
제 1 항에 있어서,

상기 거리측정부는 레이저센서이며;

상기 제어부는 상기 구동부를 구동하여 상기 검사패턴의 X축과 Y축 방향을 따라 상기 레이저센서를 이동시켜 상기 검사패턴까지의 거리를 측정하여 상기 검사패턴까지의 거리가 급격히 변동되는 점들을 연결하여 상기 절취부의 경계선을 판단하는 것을 특징으로 하는 검사장비.
제 2 항에 있어서,

상기 촬상부는, 상기 검사패턴을 촬상하는 비전 카메라와, 상기 비전 카메라로부터 촬상된 영상의 조도에 따라 상기 절취부의 경계선을 판단하는 비전 판독부를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장비.
제 3 항에 있어서,

상기 오프셋 산출부는 상기 제어부와 상기 비전 판독부에서 판단된 상기 경계선에 의해 상기 절취부의 형상을 판단하고, 상기 절취부의 형상에 따라 상기 절취부의 중심점을 산출하는 것을 특징으로 하는 검사장비.
소정의 피검사물이 안착되는 검사테이블과, 상기 피검사물과의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 상기 거리측정부와 일체로 이동가능하게 설치되어 상기 거리측정부에 의해 거리가 측정된 상기 피검사물의 해당영역을 촬상하기 위한 촬상부와, 상기 거리측정부와 상기 피검사물중 적어도 하나를 이동시키기 위한 구동부를 갖는 검사장비의 오프셋 측정방법에 있어서,

상기 검사테이블에 그 중앙영역에 중심점의 파악이 가능한 평면도형 형상의 절취부가 형성된 검사패턴을 장착하는 단계와;

상기 거리측정부와 상기 촬상부에 대해 각각 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계와;

상기 거리측정부와 상기 촬상부가 각각 상기 절취부의 중심점에 위치할 때의 좌표를 측정하는 단계와;

상기 거리측정부의 좌표와 상기 촬상부의 좌표를 이용하여 상기 거리측정부와 상기 촬상부간의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장비의 오프셋 측정방법.
제 5 항에 있어서,

상기 거리측정부에 대한 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계는,

상기 거리측정부를 상기 검사패턴의 X축과 Y축 방향을 따라 상기 레이저센서를 이동시키면서 상기 검사패턴까지의 거리를 측정하여 상기 검사패턴까지의 거리가 급격히 변동되는 점들을 연결하여 상기 절취부의 경계선을 판단하는 단계와,

상기 경계선에 의해 판단된 상기 절취부의 형상에 따라 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장비의 오프셋 측정방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 촬상부에 대한 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계는,

상기 검사패턴을 촬상하는 단계와,

상기 촬상된 영상의 조도에 따라 상기 절취부의 경계선을 판단하는 단계와,

상기 경계선에 의해 판단된 상기 절취부의 형상에 따라 상기 절취부의 중심점을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사장비의 오프셋 측정방법.