KR100512127B1 - 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치 - Google Patents

부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 검사 챔버내에서 양면 회전경장치와 상하 반사경을 이용하고 1 대의 적외선카메라 또는 고해상도 카메라로서 검사받고자 하는 부품실장 회로기판의 양면을 동일한 초단위 시간대에 촬영할 수 있는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치인 바, 이는 상기 챔버공간의 수직적 배열을 수평적 배열로 변화 가능함으로 안정적이고 공간 축소적인 설계가 가능할 뿐만 아니라 촬영시 진동을 흡수하여 신뢰성 향상을 이룸에 따른 생산성 향상과 생산비용의 절감등을 도모할 수 있는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 각종 빛의 난반사와 직접적인 입사를 방지하는 빛흡수체(90)가 내벽에 설치되어 있는 챔버(10)내에는 반사된 피사체의 상부영상 또는 하부영상을 외부의 적외선카메라/고해상도카메라(40)의 렌즈에 입사시키는 양면회전경장치(20)와, 부품실장회로기판에 전원 및 기타신호를 인가시키는 회로기판고정대(30)가 각기 설치되고, 이 회로기판고정대(30)의 상하로는 경사진 상부반사경(13)과 하부반사경(11)이, 상기 양면회전경장치(20)의 상하로는 경사진 상부반사경(14)과 하부반사경(12)이 각기 설치된 것을 그 특징으로 한다.

Description

부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치{OPTICAL APPARATUS OF VISION SYSTEM FOR TESTING IN-CIRCUIT PCB}
본 발명은 검사 챔버내에서 양면 회전경장치와 상하 반사경을 이용하고 1 대의 적외선카메라 또는 고해상도 카메라로서 검사받고자 하는 부품실장 회로기판의 양면을 동일한 초단위 시간대에 촬영할 수 있는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치에 관한 것으로, 특히 상기 챔버공간의 수직적 배열을 수평적 배열로 변화 가능함으로 안정적이고 공간 축소적인 설계가 가능할 뿐만 아니라 촬영시 진동을 흡수하여 신뢰성 향상을 이룸에 따른 생산성 향상과 생산비용의 절감등을 도모할 수 있는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치에 관한 것이다.
현재 반도체 기술이 급진적으로 발전됨에 따라 집적회로도 다양하게 개발되어 부품실장회로기판상에 적절히 적용시키고 있다. 이러한 회로기판상의 전자부품을 검사하기 위해서는 고가인 인서키트테스터나 엑스레이장비, 플라잉장비, 그리고 비젼장비 등을 사용하도록 되어 있다. 그런데, 고밀도 집적회로의 기판시험에 있어서는 측정패드를 설치하기 어려운 관계로 부품 개별의 신뢰성측정에 한계를 보이게 되었다.
상기 인서키트테스터는 단일 전자부품을 검사하는 일반 계측기와 달리 부품실장회로기판상에 조립된 전자부품을 회로구성이 이루어져서 주변부품의 영향을 제거하면서 자동으로 검사함으로써 불량항목과 내용, 그리고 불량위치등을 모니터상에 디스플레이 시켜주도록 되어 있다.
상기 비젼장비는 피사체, 즉 부품실장회로기판을 촬영함에 있어 현재의 거의 모든 부품실장회로기판의 경우 양면에 부품이 실장되어 있는 경우가 대부분이므로, 양면의 부품에 대한 이상유무를 판별함에 있어 동일 부품실장회로기판을 2 번 반복하여 상하를 촬영하다든지, 또는 챔버의 상부와 하부에 동일 카메라를 3 대 설치하여 동시에 촬영하는 방법을 택하는 경우도 있었다.
상기 비젼장비에서의 카메라방식은 기존의 2 차원 어레이 CCD(Charge Coupled Device) 방식과 현재 진행중이고 높은 해상도를 보이고 있는 선형 어레이 CCD 방식등이 채용되고 있고, 여기서 사용되고 있는 카메라장치는 고가인 적외선카메라나 일반 고해상도 카메라등을 여러 대 설치되어 있다.
그러나, 상기와 같이 비젼장비에서 피사체를 촬영하는 경우에 있어 문제점으로 나올 수 있는 것은, 어떠한 방법이든 시간이나 장비의 부가적인 비용등이 추가되는 문제로 남아 있어, 장비의 저가격화에 대한 어려움이 있다. 따라서, 이러한 이유로 저가격화와 간단한 광학장치 설계로, 이와 같은 비용적, 공간적인 절감효과를 기대할 수 있는 수단등을 요구하게 되었다.
이에 본 출원인은 카메라 종류가 기능적 다양함에 착안하고, 종래의 비젼시스템이 가지고 있는 문제점을 보완하고 적용함으로써, 고가 및 고밀도 집적회로의 회로기판시험이 보다 원활히 수행할 수 있도록, 광학적 시스템을 개발 및 설계하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 비젼시스템이 가지고 있는 제반 사정을 감안하여 2 차원 및 선형 어레이 CCD 방식을 모두 호환, 수용하는 새로운 광학장치를 발명한 것으로, 종래 2 중 카메라의 사용과 시간적 지연을 동시에 해결할 뿐만 아니라, 활용도에 따라 이용도를 카메라 종류에 따라 모두 적용할 수 있어 추후 카메라의 변경에 따른 시스템의 부가적인 비용을 줄일 수 있는 경제성과 시험기간의 절감에 따른 생산성향상과 이에 따른 생산비용을 절감할 수 있는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각종 빛의 난반사와 직접적인 입사를 방지하는 빛흡수체(90)가 내벽에 설치되어 있는 챔버(10)내에는 반사된 피사체의 상부영상 또는 하부영상을 외부의 적외선카메라/고해상도카메라(40)의 렌즈에 입사시키는 양면회전경장치(20)와, 부품실장회로기판에 전원 및 기타신호를 인가시키는 회로기판고정대(30)가 각기 설치되고, 이 회로기판고정대(30)의 상하로는 경사진 상부반사경(13)과 하부반사경(11)이, 상기 양면회전경장치(20)의 상하로는 경사진 상부반사경(14)과 하부반사경(12)이 각기 설치된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템을 개략적으로 설명하기 위한 설명도로, 검사 챔버(10), 적외선카메라(40), 콘트롤러(50), 전원공급기(60), 컴퓨터(70), 모니터(75), 키보드(76)를 구비한다. 검사 챔버(10)는, 적외선카메라(40)로 피사체(검사하고자 하는 부품실장회로기판(32))를 촬영할때, 빛이 유입되어 피사체에 직접적으로 입사하거나 난반사하는 것을 방지하기위한 것이다. 검사 챔버(10)내에는 양면 회전경장치(20), 하부반사경(11, 12), 상부 반사경(13, 14), 회로기판고정대(30)를 구비하고 있으며, 검사 챔버(10)의 내벽에는 빛흡수체(90)가 설치되어 있다.양면회전경장치(20)는 반사된 피사체(검사하고자 하는 부품실장회로기판(32))의 상부영상 또는 하부영상을 검사 챔버(10)의 외부에 있는 적외선카메라(40)의 렌즈에 입사시킨다. 즉, 양면회전경장치(20)은 상부반사경(13, 14)들을 통해 입사된 상기 부품실장회로기판(32)의 상부영상을 적외선카메라(40)에 입사시키며, 또한 하부반사경(11, 12)들을 통해 입사된 상기 부품실장회로기판(32)의 하부영상을 적외선카메라(40)에 입사시킨다. 본 발명의 양면회전경장치(20)는 1분에 약 2700 회전을 하며, 1분간 상, 하면을 최소 약1350회정도를 촬영 할 수 있다. 즉, 본 발명의 양면회전경장치(20)는 최소한 1초에 약 22.5회정도 상, 하면을 각각 촬영할 수 있으며, 따라서 상, 하면을 동일한 초단위 시간대(보다 상세히는 1/22.5초)에서 촬영할 수 있다. 본 발명에서는 양면회전경장치(20)를 구비하여 1대의 적외선 카메라(40)로 검사하고자 하는 부품실장회로기판의 상, 하면을 동일한 초단위 시간대에서 촬영하여 검사할 수 있다는 장점이 있다.회로기판고정대(30)는 검사하고자 하는 부품실장회로기판을 고정하기위한 것으로, 부품실장회로기판에 전원 및 기타신호를 인가시킨다. 부품실장회로기판을 검사 챔버(10)의 회로기판고정대(30)로 이동시켜 검사하고 검사가 끝난 부품실장회로기판을 이송하기위해 공정라인 콘베어(15)이 설치되어 있다. 이를 위해 공정라인 콘베어(15)는 회로기판고정대(30)의 위치에서 설정된 시간동안 정지되었다가 움직이도록 되어 있다.하부반사경(11)은 회로기판고정대(30)의 바로 아래에 일정한 각도로 경사지게 설치된 반사경으로, 하부반사경(11)은 회로기판고정대(30)상의 부품실장회로기판 밑면을 정확히 빛춰주어 이로부터의 영상을 앞쪽에 위치한 다른 하부반사경(12)으로 전달한다.하부반사경(12)은 양면회전경장치(20)의 바로 밑에 소정의 각도로 경사지게 설치되어 있되, 하부반사경(11)과 수평한 위치에 설치되며, 하부반사경(11)으로부터 하부반사경(12)으로 입사된 영상은, 양면회전경장치(20)가 회전되어 하부반사경(12)으로부터의 빛을 전달받을 수 있는 위치에 오면, 양면회전경장치(20)를 통해 적외선카메라(40)의 렌즈에 입사된다.상부반사경(13)은 회로기판고정대(30)의 바로 위에 일정한 각도로 경사지게 설치된 반사경으로, 상부반사경(13)은 회로기판고정대(30)상의 가운데 촬영하고자 하는 부품실장회로기판윗면을 정확히 빛춰주어 이로부터의 영상을 앞쪽에 위치한 다른 상부반사경(14)으로 전달한다.상부반사경(14)은 양면회전경장치(20)의 바로 위에 소정의 각도로 경사지게 설치설치됨과 동시에 상부반사경(13)과 수평한 위치로 설치되고, 상부반사경(13)으로부터 상부반사경(14)으로 입사된 영상은, 양면회전경장치(20)이 회전되어 상부반사경(14)으로부터의 빛을 전달받을 수 있는 위치에 오면, 양면회전경장치(20)를 통해 적외선카메라(40)의 렌즈에 입사된다.적외선카메라(40)는 양면회전경장치(20)에 맺힌 영상이 입사되어 촬영된다. 적외선카메라(40)는 고해상도 카메라를 사용할 수 있다.콘트롤러(50)는 컴퓨터(70)으로 부터 데이터를 수신받아 양면회전경(20)과 적외선카메라(40)의 위치를 조절하도록 구동된다.전원공급기(60)는 부품실장회로기판(32)에서 부품을 테스트하기위해 필요로 하는 전원을 공급한다. 그러므로 전원공급기(60)는 여러 전압과 전류를 공급하게 되는데, RS-232C(72)를 통해 컴퓨터(70)에서 전압과 전류, 그리고 전원을 설정힐 수 있다. 또한 전원공급기(60)는 전원의 온/오프를 수행함과 동시에 과다 전류인입의 방지등 회로를 보호할 수 있는 기본 기능이 내장되어 있다.컴퓨터(70)는 상기 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 전반적인 제어를 담당한다. 즉, 컴퓨터(70)는 소프트웨어의 연산과 기타 기계적 기구적인 구동장치에 필요한 드라이버에 신호를 주어 구동시키며, 카메라(40)로부터 획득한 영상신호의 처리가공, 저장을 수행한다.다시말해, 본 발명은 검사 챔버(10)내에서 양면 회전경장치(20)와 상하 반사경(11 - 14)을 이용하고 1 대의 적외선카메라(40) 또는 고해상도 카메라로서 검사받고자 하는 부품실장 회로기판의 양면을 동일한 초단위 시간대(보다 상세히는 1/22.5초)에서 촬영할 수 있는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치인 바, 이는 상기 챔버(10)공간의 수직적 배열을 수평적 배열로 변화 가능함으로 안정적이고 공간 축소적인 설계가 가능할 뿐만 아니라 촬영시 진동을 흡수하여 신뢰성 향상을 이룸에 따른 생산성 향상과 생산비용의 절감등을 도모할 수 있도록 되어 있다.
상기 챔버(10)에는 후술할 카메라(40)에 필요한 정확한 영상을 획득할 수 있도록 적외선을 포함한 각종 빛의 난반사와 직접적인 입사를 방지하는 빛흡수체(90)가 내벽에 설치되어 있고, 이 중앙으로부터 외부에는 1 대의 적외선카메라(40) 또는 고해상도 카메라가 설치되는 한편 모니터(75)와 키보우드(76), 콘트롤러(50), 전원공급기(60) 및 컴퓨터(70)가 각각 설치되어져 있다.
상기 챔버(10)내에는 반사된 피사체의 상부영상 또는 하부영상을 외부의 적외선카메라/고해상도카메라(40)의 렌즈에 입사시키는 양면회전경장치(20)와, 부품실장회로기판에 전원 및 기타신호를 인가시키는 회로기판고정대(30)가 각기 설치되고 있다. 또한, 챔버(10)에는 상기 부품실장회로기판이 배열되어 이동되는 공정라인 콘베어(15)가 설치되어, 상기 회로기판고정대(30)의 위치에서 설정된 시간동안 정지되었다가 움직이도록 되어 있다.
상기 회로기판고정대(30)의 상하로는 일정한 각도로 경사진 상부반사경(13)과 하부반사경(11)이 각각 설치되어 있다. 상기 상부반사경(13)은 회로기판고정대(30)상의 가운데 촬영하고자 하는 부품실장회로기판윗면을 정확히 빛춰주어 앞쪽에 위치한 다른 상부반사경(14)으로 전달하고, 상기 하부반사경(11)은 회로기판고정대(30)상의 부품실장회로기판밑면을 정확히 빛춰주어 앞쪽에 위치한 다른 하부반사경(12)으로 전달한다.
그리고, 일정한 각도로 경사진 상부반사경(14)과 하부반사경(12)은 상기 양면회전경장치(20)의 상하로 각기 설치되어 있다. 그러므로, 상기 상부반사경(14)으로부터의 부품실장회로기판윗면이, 상기 하부반사경(12)으로부터의 부품실장회로기판밑면이 각기 작동하는 양면회전경장치(20)를 통해 1 대의 적외선카메라(40) 또는 고해상도 카메라의 렌즈에 입사하도록 되어 있다.
도 2 는 도 1의 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치를 설명하기 위한 설명도이고, 도 3은 도 1의 회로기판고정대의 동작을 설명하기위한 설명도이고, 도 4는 도 3의 회로기판 고정대의 세부구성을 설명하기위한 설명도이다.회로기판고정대(30)은 상부고정대(38)과 하부고정대(39)를 구비한다.상부고정대(38)는 부품실장회로기판(32)의 상부에 얹혀지는 고정대로서, 고정시 부품실장회로기판(32)의 상면이 들어나도록 상부고정대(38)는 개구부를 구비하고 있다. 또한 상부고정대(38)는 솔레노이드 또는 공기압실린더(37)를 구비하여, 적당한 압력으로 부품실장회로기판(32)의 위에서 부품실장회로기판(32)이 상기 핀프로브(34)에 접촉되도록 압력을 가할 수 있게 구성되어 있다.하부고정대(39)는 부품실장회로기판(32)이 그위에 얹혀지는 고정대로서, 고정시 부품실장회로기판(32)의 밑면이 들어나도록 하부고정대(39)는 개구부를 구비하고 있다. 하부고정대(39)는 핀프로브(34)를 구비하여, 부품실장회로기판(32)으로 전원의 공급과 신호의 입출력을 연결해줌으로로써, 부품실장회로기판(32)을 테스트할 수있게 한다. 핀프로브(34)는 핀프로브 고정대(35)에 의해 고정되어 있다. 즉, 하부고정대(39)는 부품실장회로기판(32)의 기판커넥터(33)밑에 핀프로브 고정대(35)의 핀프로브(34)가 설치되어 있으며, 각 시험대상인 부품실장회로기판(32)마다 설치모양 및 배열을 달리하고 있다. 하부고정대(39)의 양측으로 상부고정대(38)가 설치되고, 핀프로브(34)밑에 핀프로브 연결와이어(36)가 접속된다.
다시말해, 도 2 에 도시된 1 대의 적외선카메라(40)인 2 차원 어레이 CCD 방식의 카메라를 이용한 동작 방법은, 회로기판고정대(30)에 개구부가 형성되어 부품실장회로기판(32)이 얹혀지고, 이어 상기 부품실장회로기판(32)에 필요되는 전원공급은 도 1 에 도시된 전원공급기(60)로부터, 기타 필요한 신호의 인가는 외부로부터 입력되는 것으로 되어 있다.
상기 회로기판고정대(30)는 부품실장회로기판(32)의 고정과 이에 전원과 신호를 인가할 수 있도록, 도 4 에 도시된 하부고정대(39)의 기판커넥터(33)밑에 핀프로브 고정대(35)의 핀프로브(34)가 설치되어 있으며, 각 시험대상인 부품실장회로기판(32)마다 설치모양 및 배열을 달리하고 있다. 상기 하부고정대(39)의 양측으로 상부고정대(38)가 설치되고, 상기 핀프로브(34)밑에 핀프로브 연결와이어(36)가 접속된다.
상기 부품실장회로기판(32)의 종류에 따라 모습을 달리하는 도 2 에 도시된 회로기판고정대(30)는 가장자리에 위치하는 기판커넥터(33)의 위치에 있으므로, 도 4 에 도시된 바와 같이 전원과 각종 신호를 인가할 수 있는 전도성이 좋은 금속체 핀프로브(34)가 임의적으로 접촉/분리시킨다. 이곳에서의 주요 기능은 핀프로브(34)를 통한 전원의 공급과 신호의 입출력을 연결해준다.
또한, 상기 회로기판고정대(30)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 핀프로브(34)의 원활한 접촉을 위하여 부품실장회로기판(32)의 윗면부분이 솔레노이드 또는 공기압실린더(37)로서 적당한 압력으로 위에서 상기 부품실장회로기판(32)이 상기 핀프로브(34)에 접촉되도록 압력을 가하게 되어 있다.
한편, 상부고정대(38)와 하부고정대(39)는 시험대상인 부품실장회로기판크기로써 도 3 에 도시된 바와 같이 회로기판고정대(30)의 부품실장회로기판(32)을 정확히 고정시켜준다. 상기 상부고정대(38)는 그 위공간으로 상부반사경(13)이, 하부고정대(39)는 그 밑공간으로 하부반사경(11)이 각각 설치되어 있다. 그리고, 상기 상부고정대(38)에는 공기압실린더(37)가 설치되어져 있다.
상기 회로기판고정대(30)에서 준비가 끝난 부품실장회로기판(32) 윗면이 처음으로 상부반사경(13)에 영상으로 입사되어 도 2 에 도시된 바와 같이 다른 상부반사경(14)으로 반사된다. 이어 양면 회전경장치(20)에 의해 반사된 부품실장회로기판(32)의 윗면영상은 카메라(40)에 의해 촬영되어진다. 이렇게 촬영된 다음에는 상기 양면 회전경장치(20)가 90도 회전하여 다음 부품실장회로기판(32)의 밑면영상을 촬영준비하게 된다.
이어 부품실장회로기판(32)밑면이 하부반사경(11)에 영상으로 입사되어 도 2 에 도시된 바와 같이 다른 하부반사경(12)으로 반사되고, 이로부터 양면 회전경장치(20)를 통하여 반사된 부품실장회로기판(32)의 밑면영상은 카메라(40)에 의해 촬영되어진다. 이렇게 촬영됨에 따라 상기 부품실장회로기판(32)의 양면을 1 대의 적외선카메라(40) 또는 일반 고해상도카메라로써 종래와 같이 2 대의 카메라를 동시에 이용한 것과 같은 효과를 얻을 수 있어 고가의 카메라장비를 1 대의 카메라로 줄이게 되는 장점이 있다.
도 5 는 도 1의 양면 회전경장치의 구성을 설명하는 구성도으로, 양면경(21), 회전판(23), 위치홀(24), 위치센서(22), 스탭모터/서버모터(25)를 구비한다.양면경(21)은 양면이 거울로 이루어진 것으로, 회전판(23)위에 장착되어 회전되어지면서, 상부반사경(14)로부터의 영상 또는 하부반사경(12)로부터의 영상을 입사하여 적외선카메라(40)의 렌즈로 출사한다.회전판(23)은 양면경(21)을 고정 장착하여 회전시키기 위한 것으로, 스텝모터/서브모터(25)위에 장착된다. 회전판(23)위에는 대칭된 위치홀(24)이 설치되어 있다. 회전판(23)이 회전함에 따라 위치홀(24)로부터, 회전판(23) 밖에 있는 위치센서(22)가, 위치를 검출하게된다.위치센서(22)는 회전판(23) 밖에 고정 장착되어, 회전판(23)이 회전함에 따라 위치홀의 위치를 검출하고 이 출력신호를 콘트롤러(50)로 전송한다.스텝모터/서버모터(25)는 양면경(21)을 고정장착한 회전판(23)을 회전시키기위한 모터으로, 스텝모터 또는 서버모터를 이용할 수 있다.다시말해, 도 2 에 도시된 1 대의 적외선카메라(40)가 선형 어레이 CCD 방식의 카메라를 이용한 동작 방법은 양면 회전경장치(20)가 매우 중요한 작용을 하는 바, 카메라특성상 이 카메라(40)는 수평 또는 수직 1 줄의 영상을 구현할 수밖에 없다. 상기 양면 회전경장치(20)를 이용하면, 매우 넓은 면적을 스캔기법에 의해 촬영을 행할 수 있다.
이 방법은 양면 회전경장치(20)의 미세한 각도조절에 따라 양면경(21)의 위치가 변경되므로, 이때 각 위치에 따라 조사된 영상을 상기 카메라(40)에 입사하게 되어 전체의 영상을 얻을 수 있게 된다. 상기 양면경(21)은 대칭된 위치홀(24)의 회전판(23)상에 설치되고, 이 회전판(23)은 스탭모터/서브모터(25)에 의해 구동되면서 하부의 위치센서(22)를 통과하도록 되어 있다.
상기 양면 회전경장치(20)에서의 위치센서(22)는 영상의 수직 최초위치를 결정하게 된다. 물론 위치를 조절하는 위치센서(22), 도 6 에 도시된 스탭모터드라이버(52) 및 촬영을 동기화시키는 논리회로(58)가 필요하게 된다.
도 6은 도 1의 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 구성을 설명하기 위한 블럭도로, 양면회전경(20), 적외선카메라(40), 콘트롤러(50), 전원공급기(60), 컴퓨터(70), 모니터(75), 키보드(76) 등을 구비한다. 콘트롤러는 마이크로프로세서(55), 스텝모터드라이브(52), 콘트롤러의 전원공급기(51), 논리회로(58), 서버모터드라이브(53), 반사경모터드라이브(57), 선형모터드라이브(54)등을 구비한다.마이크로프로세서(55)는 컴퓨터(70)로부터의 출력신호를 RS-232C(71, 56)를 통해 수신하고, 적외선카메라 제어신호, 양면회전경장치 제어신호, 반사경 제어신호를 논리회로(58)로 출력한다. 또한 양면회전경의 위치센서(22), 양면회전경의 서버모터(25')의 위치센서(22), 반사경의 위치센서로부터의 위치신호들을 논리회로(58)를 통해 수신한다. 본 발명에서 적외선카메라(40)는 수직적인 영상신호를 획득하게 되는데, 마이크로프로세서(55)는 위치센서(22)로부터 받은 위치의 값을 이용하여 수직동기신호를 발생시키는 트리거신호와 양면 회전경장치(20)의 양면경(21)위치값을 얻는다. 논리회로(58)는 마이크로프로세서(55)의 출력신호를 수신하고, 이로부터 적외선카메라 선형모터구동신호, 양면회전경장치의 스탭모터구동신호, 양면회전경장치의 서버모터구동신호, 반사경모터 구동신호를 각각의 모터 드라이브로 출력한다. 즉, 논리회로(58)는 수신된 적외선카메라 제어신호로부터 적외선카메라 구동신호를 생성하여 선형모터드라이브(54)로 출력하고, 수신된 양면회전경장치 제어신호로부터 양면회전경장치의 스탭모터 구동신호, 양면회전경장치의 서버모터 구동신호를 생성하여 스텝모터드라이브(52), 서버모터드라이브(53)으로 각각 출력하고, 수신된 반사경 제어신호로부터 반사경모터 구동신호를 생성하여 반사경 모터드라이브(65)로 출력한다.또한 논리회로(58)은 양면회전경장치의 위치센서(22), 양면회전경장치의 서버모터(25')의 위치센서(22), 반사경의 위치센서로부터 위치신호를 수신하며, 이를 마이크로프로세서(55)로 전송한다. 즉 논리회로(58)은 마이크로프로세서(55)로부터 펄스신호인 스탭모터 제어신호를 수신하고 이로부터 스텝모터를 구동할 수 있는 전류신호로 변환하여 출력한다. 스텝모터드라이버(52)는 양면회전경장치의 스텝모터(25)를 구동하는 드라이버로, 논리회로(58)에서 출력된 양면회전경장치의 스텝모터구동신호따라 양면회전경장치의 스텝모터(25)를 구동시킨다.서버모터드라이버(53)는 양면회전경장치의 서버모터(25')를 구동하는 드라이버로, 논리회로(58)에서 출력된 양면회전경장치의 서버모터구동신호따라 양면회전경장치의 서버모터(25')를 구동시킨다.선형모터드라이버(54)는 적외선카메라(40)의 선형모터(41)를 구동하는 드라이버로, 논리회로(58)에서 출력된 적외선카메라(40)의 선형모터구동신호따라 선형모터(41)를 구동시킨다.반사경모터드라이버(57)은 반사경의 스텝모터(80)를 구동하는 드라이버로, 논리회로(58)에서 출력된 반사경의 스텝모터구동신호따라 스텝모터(80)를 구동시킨다.콘트롤러(50)의 전원공급기(51)는 상기 적외선카메라(40)에 필요한 전원을 공급한다.다시말해, 양면 회전경장치(20)는 콘트롤러(50)에 의해 모니터(75)와 키보드(76)가 연결된 컴퓨터(70)가 접속 설치되는 한편 선형모터(41)와 카메라(40)도 접속 설치된다. 상기 컴퓨터(70)는 RS-232C(56, 71 - 73)를 통해 콘트롤러(50), 전원공급기(60) 및 카메라(40)가 각각 연결되고, 글라버보드(Grabber board : 74)를 통해 상기 카메라(40)와 연결된다.
양면회전경장치(20)는 콘트롤러(50)의 스탭모터드라이버(52)에 연결되면서 위치센서(22)가 논리회로(58)에 연결되고 있다. 이 논리회로(58)는 스탭모터(80)와 서버모터(25')의 위치센서(22)가 연결되고, 상기 콘트롤러(50)내에서 서버모터드라이버(53), 선형모터드라이버(54), 마이크로프로세서(55) 및 반사경 모터드라이버(57)가 각각 연결된다. 그리고, 전원공급기(51)는 카메라(40)에 연결되어 작동하기 위한 필요한 전원을 공급한다.
상기 서버모터드라이버(53)가 서버모터(25')를, 선형모터드라이버(54)가 선형모터(41)를, 마이크로프로세서(55)가 RS-232C(56)를 통해 컴퓨터(70)를, 반사경 모터드라이버(57)가 스탭모터(80)를 각각 구동되도록 연결되고, 상기 컴퓨터(70)에 카메라(40)와 전원공급기(60)가 각각 연결된다.
상기 글라버보드(74)는 카메라(40)로부터 얻은 영상신호를 컴퓨터(70)에 디지털신호를 변환시켜주는 인터페이스이다. 상기 컴퓨터(70)는 소프트웨어의 연산과 기타 기계적 기구적인 구동장치에 필요한 드라이버에 신호를 주어 구동시키는 바, 특히 여기서는 카메라(40)로부터 획득한 영상신호의 처리가공, 저장을 수행한다.
그리고, 전원공급기(60)는 여러 종류로써 여러 전압과 전류를 공급하게 되는 바, 즉 상기 컴퓨터(70)의 RS-232C(72)로부터 전압과 전류, 그리고 전원의 선택을 할 수 있다. 따라서, 실제 검사에 필요한 부품실장회로기판에 필요한 전원을 공급하는 장치이고, 전원의 온/오프를 수행함과 동시에 과다 전류인입의 방지등 회로를 보호할 수 있는 기본 기능이 내장되어 있다.
상기 양면 회전경장치(20)의 스탭모터/서버모터(25)중 스탭모터는 펄스에 의한 모터구동으로 미세한 각도를 제어함으로 회전판(23)의 정확한 위치구동을 할 수 있다. 즉, 양면 회전경장치(20)의 각도를 정확히 셋트할 수 있는 구동장치인 바, 스캔동작일 경우 상기 스탭모터는 일반 서버모터(25')로서 구성될 수도 있다. 이때 정속 회전되는 모터에 연결된 양면경(21)은 수시로 각각의 각도에 따른 영상의 신호를 카메라(40)에 송출하는 광학적 기능을 수행하게 된다.
상기 카메라(40)는 수직적인 영상신호를 획득하게 되고, 위치센서(22)로부터 받은 위치의 값은 수직동기신호를 발생시키는 트리거신호와 양면 회전경장치(20)의 양면경(21)위치값을 얻는 데 이용된다. 콘트롤러(50)의 전원공급기(51)는 상기 카메라(40)에 필요한 전원을 공급한다.
상기 스탭모터/서버모터(25)를 구동시키는 스탭모터드라이버(52)는 마이크로프로세서(55)로부터 제어받은 펄스를 논리회로(58)를 통해 스탭모터를 구동할 수 있는 전력으로 변환시켜주는 장치이다. 상기 일반 서버모터(25')를 구동시키는 서버모터드라이버(53)는 마이크로프로세서(55)로부터 제어받은 신호를 논리회로(58)를 통해 서버모터(25')를 구동할 수 있는 전력으로 변환시켜주는 장치이다.
상기 마이크로프로세서(55)는 각 모터와 기타 센서로부터 입력되는 신호를 직접적으로 처리하는 곳으로, 컴퓨터(70)와 연동하여 스탭모터의 펄스를 발생하고, 여러 신호를 RS-233C(56,71)를 통해 상기 컴퓨터(70)와 통신하여 기능적인 것을 처리한다. RS-232C(56, 71 - 73)는 통신프로토콜로써 마이크로프로세서(55)와 컴퓨터(70)와의 신호적 및 연동적인 기능을 수행한다. 또한, 카메라(40)의 제어와 전원공급기(60)의 제어도 담당한다.
상기 양면 회전경장치(20)의 위치센서(22)는 대칭의 위치홀(24)이 설치된 양면경(21)의 회전판(23)위치를 정확히 파악하는 포토인터럽트로서, 양면경(21)의 위치와 카메라(40)로부터의 영상신호를 동기시키는 신호발생부이기도 하다. 그리고, 센서의 위치에 따라 발생되는 신호는 2 종류의 위치홀(24)로서 이때 카메라(40)가 촬영하는 상부와 하부가 결정된다.
상기 카메라(40)가 놓여지는 선형모터(41)를 구동시키는 선형모터드라이버(54)는 마이크로프로세서(55)로부터 제어받은 펄스를 논리회로(58)를 통해 선형모터(41)를 구동시키는 전력으로 변환시켜준다. 상기 선형모터(41)는 컴퓨터(70)에서 명령된 데이터로 카메라(40)의 촬영 영역을 확정하는 기능을 갖고 있으며, 이 카메라(40)의 원근에 따라 맺히는 영상의 크기를 조절할 수 있다.
따라서, 이 위치는 컴퓨터(70)에 저장되며, 동일 부품실장회로기판(32)을 사용할 때 상기 컴퓨터(70)로부터 데이터를 불러와 선형모터(41)를 구동하게 되어 동일 비율의 영상을 얻게 되어 있다. 상기 선형모터(41)를 구동시키는 선형모터드라이버(54)는 전술한 바 있는 스탭모터드라이버(52)와 유사한 역할을 하고, 매우 미세한 움직임으로 카메라(40)를 이동시킬 수 있다.
한편, 콘트롤러(50)의 반사경 모터드라이버(57)는 도 2 에 도시된 상하반사경의 위치를 스탭모터(80)로 구동시키는 것인 바, 이는 마이크로프로세서(55)로부터 제어받은 신호를 논리회로(58)를 통해 서버모터(80)를 구동할 수 있는 전력으로 변환시켜주는 장치이다. 상기 반사경 모터드라이버(57)는 4 개의 반사경을 동시에 동일위치로 이동시키는 축을 사용한다. 상기 스탭모터(80)에도 위치센서가 설치되어 있다.
반사경(11 - 14)의 높낮이, 즉 아래위를 가변할 수 있는 기능이 있어 영상의 크기를 조절하는 역할을 하는 데, 이 기능은 카메라(40)의 선형모터(41)와 같이 영상의 크기를 조절할 수 있다. 이때 반사경위치제어모터(80)는 상하로 움직이고 모터제어드라이버(57)에 의해 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 1 대의 적외선카메라 또는 고해상도 카메라로서 부품실장회로기판의 양면을 동일한 초단위 시간대(보다 상세히는 1/22.5초)에서 촬영하여 2 대의 고가 카메라로서 수행하는 기능을 살릴 수 있고, 약간의 공간적인 면을 챔버내에서 확보하여 2 차원 어레이 카메라나 선형 어레이 카메라를 필요에 따라 쉽게 장착 활용할 수 있으므로 고정밀도의 해상도를 이용하는 부품실장회로기판과 비젼시스템의 광학장치로서 손색이 없을 뿐만 아니라 경제적인 절감효과를 누릴 수 있다.
또한, 본 발명은 스캔형식을 따르는 선형어레이 카메라의 손쉬운 사용으로 별도의 메카니즘을 부가적으로 할 필요없이, 양면 회전경장치의 미세한 각도조정으로 더 높은 해상도의 사진영상을 얻을 수 있고, 이러한 광학시스템으로 향후 여러 복잡한 기계장치 및 비용을 감소시켜 시스템의 가치는 매우 높은 잇점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 도 1의 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 도 1의 회로기판고정대의 동작을 설명하기위한 설명도이다.도 4는 도 3의 회로기판 고정대의 세부구성을 설명하기위한 설명도이다.
도 5는 도 1의 양면 회전경장치의 구성을 설명하는 구성도이다.
도 6은 도 1의 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
10: 챔버 11, 12: 하부 반사경13, 14: 상부반사경 15: 공정라인 콘베어20: 양면 회전경장치 21: 양면경22:위치센서 23:회전판24:위치홀 25:스탭모터/서버모터
30: 회로기판 고정대 32: 부품실장회로기판33: 기판커넥터 34: 핀프로브35: 핀프로브 고정대 36: 연결와이어37: 공기압실린더 38: 상부고정대39: 하부고정대 40: 적외선카메라
50 : 콘트롤러 60 : 전원공급기
70 : 컴퓨터 75: 모니터76: 키보우드 90 : 빛흡수체

Claims (6)

  1. 검사하고자 하는 부품실장회로기판을 고정하는 회로기판고정대를 내부에 구비하고 있으며, 빛흡수체가 내벽에 설치되어 있는 검사챔버; 상기 검사 챔버의 외부에 있으며, 상기 부품실장회로기판을 촬영하기위한 적외선 카메라; 상기 회로기판고정대에 고정된 상기 부품실장회로기판에, 검사하기 위해, 전원을 공급하는 전원공급기; 상기 적외선 카메라로부터 획득한 영상신호를 처리, 가공하는 컴퓨터;를 구비한 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치에 있어서,
    상기 검사챔버내에는 제1 하부반사경(11), 제2 하부반사경(12), 제1 상부반사경(13), 제2 상부반사경(14), 양면 회전경장치(20)를 더 구비하며,
    상기 제1 하부반사경(11)은 상기 회로기판고정대의 바로 아래에 일정한 각도로 경사지게 설치되어 있으며, 상기 회로기판고정대에 장착된 상기 부품실장회로기판 밑면의 영상을 입사하여 상기 제2 하부반사경(12)으로 전송하고,
    상기 제2 하부반사경(12)은 상기 양면 회전경장치(20)의 바로 밑에 소정의 각도로 경사지게 설치되며, 제1 하부반사경(11)으로부터 입사된 영상을 상기 양면 회전경장치(20)로 전송하고,
    상기 제1 상부반사경(13)은 회로기판고정대의 바로 위에 일정한 각도로 경사지게 설치되어 있으며, 상기 회로기판고정대(30)대에 장착된 상기 부품실장회로기판 윗면의 영상을 입사하여 상기 제2 상부반사경(14)으로 전송하고,
    상기 제2 상부반사경(14)은 상기 양면 회전경장치(20)의 바로 위에 소정의 각도로 경사지게 설치되며, 제1 상부반사경(13)으로부터 입사된 영상을 상기 양면 회전경장치(20)로 전송하며,
    상기 양면 회전경장치(20)는 회전에 따라 상기 제2 상부반사경(14)으로 부터의 영상 또는 상기 제2 하부반사경(12)으로부터의 영상을 적외선카메라(40)의 렌즈로 입사시키는 것을 특징으로 하는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서
    상기 양면 회전경 장치는 양면경, 회전판, 스탭모터/서브모터(25)를 구비하며,
    상기 양면경은 회전판위에 장착되어 회전되어지면서, 제2 상부반사경(14)로부터의 영상 또는 제2 하부반사경(12)로부터의 영상을 입사하여 적외선카메라의 렌즈로 전송하며,
    상기 회전판은 스탭모터/서브모터(25)위에 장착되어, 상기 회전판위에 고정장착된 상기 양면경을 회전시키는 것을 특징으로 하는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 양면 회전경장치는 위치센서를 더 구비하며,
    상기 회전판위에는 대칭된 위치홀이 설치되어 있고,
    상기 위치센서와 위치홀로 부터 위치신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 위치센서와 위치홀로 부터 검출된 위치신호는
    상기 양면경의 위치와 상기 적외선 카메라로부터의 영상신호를 동기시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 카메라는 상기 컴퓨터에서 명령된 데이터로 촬영 영역을 확정하며, 상기 적외선 카메라의 원근에 따라 맺히는 영상의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 부품실장회로기판 검사용 비젼시스템의 광학장치.
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