KR100605027B1

KR100605027B1 - 카메라 또는 검사 대상의 이동 중 영상 획득에 의한영상검사방법 및 영상검사장치

Info

Publication number: KR100605027B1
Application number: KR1020040012830A
Authority: KR
Inventors: 김재선
Original assignee: 시냅스이미징(주)
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2006-07-26
Also published as: KR20050086321A

Abstract

본 발명은 검사 대상의 영상을 이용한 검사방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 또는 검사 대상의 이동 중에 검사 대상의 영상을 획득할 수 있도록 하여 검사에 소요되는 시간을 단축시킨 검사 대상의 영상검사방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법 및 장치는 카메라의 화각을 분할하고 분할된 각 분할화각에 대응하여 동작하도록 각 광원을 특정하여 카메라의 검사 대상에 대한 계속적인 이동 중에 각 분할화각에 대한 영상을 통해 동일한 검사 대상의 서로 다른 광원에 의한 영상을 획득할 수 있으므로 시간이 획기적으로 단축된다.

영상검사, 표면실장, 회로기판, 광원, 카메라, 영상처리

Description

카메라 또는 검사 대상의 이동 중 영상 획득에 의한 영상검사방법 및 영상검사장치{METHOD AND APPARATUS FOR VISUAL INSPECTION BY TAKING IMAGES OF AN OBJECT WHILE A CAMERA OR THE OBJECT IS MOVING}

도 1a는 종래 영상검사장치를 나타낸 개략도

도 1b 및 도 1c는 종래 영상검사장치로 촬영한 영상의 일례

도 2는 본 발명에 따른 영상검사방법의 일실시예의 흐름도

도 3은 도 2의 실시예에서 영상을 획득하는 방식을 나타낸 설명도

도 4a는 도 2의 실시예에서 영상을 조합하는 방식을 나타낸 설명도

도 4b는 도 2의 실시예에서 조합된 대표 영상패턴을 나타낸 설명도

도 5은 본 발명에 따른 영상검사장치의 블럭도

도 6는 종래 영상검사방법에서 카메라의 이동경로를 나타낸 설명도

도 7은 본 발명에 따른 영상검사방법에서 카메라의 이동경로를 나타낸 설명도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100 카메라 시야 200 제어기

210 카메라 220 광원

230 위치검출수단 240 영상처리수단

일반적으로 물품의 제조 과정에서 형상, 크기, 색감 등 물품의 특징이나 표면처리, 구멍가공, 용접, 솔더링 등 물품에 대한 가공의 결과가 적합한지에 대한 검사가 필요하다. 검사가 필요한 대상, 즉 검사 대상의 수량이 많거나 검사 대상의 크기가 작은 경우에는 직접적인 육안 검사에 한계가 생긴다. 이를 극복하기 위해 검사 대상의 영상을 카메라로 촬영하고 그 영상을 정상 상태의 영상과 비교하여 검사 대상의 적부를 판별하는 시스템이 개발되어 왔다.

특히, 전자부품을 회로기판에 솔더링할 때 솔더링의 결함은 전자회로 전체의 오작동을 초래할 수 있으므로 반드시 검사 작업을 거쳐 가려져야 한다. 최근 들어 전자부품들이 소형화되면서 인쇄회로기판(PCB) 위에 표면실장(Surface Mounted) 방식으로 매우 조밀하게 배치되므로 솔더링의 결함을 육안만으로 검사하는 것은 매우 비효율적이다. 따라서 회로기판의 솔더링 부분을 카메라로 촬영하고 촬영된 영상을 TV모니터로 확대 시현한 후 이를 육안으로 검사하는 수동 영상검사장치나, 촬영된 영상을 디지털 처리하여 자동적으로 검사할 수 있도록 한 자동 영상검사장치가 개발되었다.

도 1a은 종래 자동 영상검사장치의 일례를 나타낸 개략도이다. 도시한 바와 같이 종래의 자동 영상검사장치는 전자부품(30)이 솔더링 된 회로기판(50)의 영상을 획득하기 위한 카메라(10)와 회로기판(50)에 조명을 제공하는 광원(20)을 포함한다.

카메라(10)로는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라가 널리 사용되며 회로기판(50)의 직상부에서 회로기판면을 향하도록 배치된다.

광원(20)은 복수(21, 22, 23)가 각각 회로기판(50)으로부터의 수직거리가 다르게 배치된다. 도시한 바와 같이 회로기판(50)으로부터 보다 높은 곳에 위치하여 전자부품(30)의 솔더링 부분(40)을 수직에 가깝게 조명하는 상단광원(21)과, 보다 낮은 곳에 위치하여 솔더링 부분(40)을 예각으로 비추는 하단광원(22)이 그것이다. 필요에 따라 상단광원과 하단광원 사이에 중단광원(23) 등을 추가하여 광원이 세 개 이상의 단으로 이루어진 예도 있다. 각 광원(21, 22, 23)은 회로기판의 상부에 수평하게 등간격으로 배치되어 링형상을 이루는 복수의 발광체로 이루어진다. 상기 발광체로는 ON/OFF 제어가 용이하고 응답성이 빠른 발광다이오드(LED)가 사용된다. 상단광원(21)이 켜진 상태에서 카메라(10)가 회로기판을 촬영하면 솔더링 부분(40)의 비교적 평탄한 면이 많은 양의 빛을 반사하므로 도 1b와 같은 영상이 획득되고, 하단광원(22)이 켜진 상태에서 촬영하면 솔더링 부분(40)의 비교적 가파른 면이 빛을 많이 반사하므로 도 1c와 같은 영상이 획득된다. 이와 같이 상단광원(21)에 의한 영상과 하단광원(22)에 의한 영상을 이용하여 솔더링 부분(40)의 평탄한 면과 가파른 면의 조명 반사 특성을 알 수 있고, 이로부터 솔더링 부분(40)의 3차원적 형상을 추정하고 솔더링 상태의 적부를 판정하는 것이다. 2차원적인 영상을 통해 3차원적 형상을 검사하는 것이므로 서로 다른 각도에서 솔더링 부분을 조명하는 광원(20)의 수가 많을수록 보다 정확한 검사 결과를 얻을 수 있고 앞서 언급한 바와 같이 세 개 이상의 광원이 등장할 수 있는 배경이 되었다.

도 6은 상기한 종래 자동 영상검사장치에서 카메라의 이동경로를 나타낸 설명도이다. 도 6에 점선으로 나타낸 카메라의 시야(60)는 회로기판의 면적보다 좁은 것이 일반적이므로, 회로기판 전체에 걸쳐 솔더링 부분의 영상을 획득하거나 다수의 회로기판에 대해 영상을 획득하기 위해서는 카메라를 이동시켜야 한다. 카메라는 시작점(71)으로부터 종료점(72)에 이르기까지 굵은 실선으로 나타낸 이동경로(70)를 따라 각 전자부품(30) 위를 이동하면서 솔더링 부분의 영상을 획득한다. 필요에 따라서 카메라는 고정되어 있고 전자부품이 장착된 회로기판, 또는 복수의 회로기판이 얹혀진 컨베이어 벨트 따위가 움직이게 할 수도 있으며 회로기판 및 카메라 모두를 움직이게 할 수도 있다. 굵은 실선(70)의 각 절곡점은 카메라가 멈추는 위치이다. 즉, 각 절곡점에서 카메라를 정지시킨 후 영상검사장치에 설치된 복수의 광원이 차례로 솔더링 부분을 조명하고, 각 광원의 조명에 의해 카메라가 촬영한다. 따라서 도 6에 예시된 것과 같은 경로를 거친다면 카메라는 시작점(71)과 종료점(72)를 제외하고도 도합 8군데에서 정지한 후 영상을 획득하는 과정을 거쳐야 한다. 이렇게 획득된 영상은 디지털 처리하여 미리 준비된 대표 영상패턴과 컴퓨터를 이용해 비교분석하여 솔더링 상태의 적부를 판단하게 된다.

종래의 영상검사방법 및 장치는 영상 획득이 필요한 지점으로 카메라 또는 검사 대상을 이동시킨 후 정지 상태에서 조명을 비추고 영상을 획득하는 과정을 반복적으로 수행해야 한다. 따라서 전체 물품에 대한 검사를 완료하기까지 많은 시간이 소요된다. 또한 검사에 소요되는 시간을 단축하기 위해서는 카메라 또는 검사 대상을 보다 높은 속도로 이송, 정지시키는 반복적인 동작이 필요하다. 따라서 이송을 위한 기계적 장치에 무리한 부하가 걸리게 되어 장치의 수명이 단축되고 과도한 소음 및 진동이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 카메라 또는 검사 대상의 이동 중에 영상을 획득하도록 하여 검사에 소요되는 시간을 단축시킨 영상검사방법 및 영상검사장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 카메라 또는 검사 대상을 반복적으로 이동, 정지시킬 필요성을 줄여 카메라 또는 검사 대상의 이송을 위한 기계적 장치의 수명을 연장시키고 소음 및 진동의 발생을 감소시킨 영상검사방법 및 영상검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 따른 검사 대상의 영상검사방법은, 검사 대상에 대해 상대적으로 이동하며 상기 검사 대상의 영상을 획득하기 위한 카메라와, 상기 검사 대상을 각각 서로 다른 각도에서 조명하기 위한 복수의 광원과, 상기 카메라와 상기 광원의 동작을 제어하기 위한 제어기와, 상기 검사 대상과 카메라의 상대적 위 치를 측정하여 상기 제어기에 입력하는 위치검출수단과, 상기 카메라에서 획득된 영상을 처리하는 영상처리수단을 포함하는 영상검사장치를 이용한 검사 대상의 영상검사방법에 있어서, 상기 카메라의 상대적 이동 방향에 따른 상기 카메라의 화각을 상기 광원의 수와 같은 수의 분할화각으로 분할하는 화각분할단계와, 상기 각 분할화각에 대응하여 동작시키기 위한 상기 복수의 광원 각각을 특정하는 광원특정단계와, 상기 카메라의 상대적 이동 중 상기 각 분할화각 내에 상기 검사대상이 위치할 경우, 상기 검사 대상이 위치한 분할화각에 대응하여 동작되도록 특정된 광원을 켜고 상기 카메라가 상기 켜진 광원에 의한 상기 검사 대상의 영상을 획득하는 영상획득단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법은, 상기 영상획득단계는 상기 제어기가 상기 분할화각 내에 상기 검사 대상이 위치하도록 사전 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타와 상기 위치검출수단으로 부터 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타의 차이가 소정범위 이내일 때 상기 특정된 광원과 상기 카메라가 동작하도록 동작신호를 출력하는 동작신호출력단계와, 상기 카메라가 상기 동작신호를 입력받아 검사 대상의 영상을 획득하는 카메라동작단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법은, 상기 영상획득단계는 상기 복수의 광원에 의한 검사 대상의 복수의 영상이 획득되도록 적어도 두번 이상 반복되는 것이 검사 결과의 신뢰도 향상을 위해 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법은 상기 카메라가 서로 다 른 광원에 의하여 획득한 복수의 영상을 상기 영상처리수단으로 전송하는 영상전송단계와, 상기 영상처리수단이 상기 카메라로부터 전송받은 복수의 영상을 동일한 검사 대상에 대한 영상이 겹쳐지도록 조합하는 영상조합단계를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법은, 상기 각 분할화각은 상기 카메라의 화각을 상기 광원의 수와 같은 수로 등분할한 것이고, 상기 카메라가 서로 다른 광원에 의하여 획득한 복수의 영상을 상기 영상처리수단으로 전송하는 영상전송단계와, 상기 영상처리수단이 상기 카메라로부터 전송받은 복수의 영상으로부터 동일한 검사 대상이 위치하는 분할화각에 대한 영상을 추출하는 영상추출단계와, 상기 영상처리수단이 상기 추출된 영상을 조합하는 영상조합단계를 더 포함할 수도 있다.

특히 본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법은, 상기 카메라는 CCD 카메라이고, 상기 CCD 카메라의 상대적 이동 속력은 상기 CCD의 픽셀의 최소폭을 영상 획득을 위한 카메라의 노출시간으로 나눈 값 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 영상검사장치는 검사 대상에 대해 상대적으로 이동하며 상기 검사 대상의 영상을 획득하기 위한 카메라와, 상기 검사 대상을 각각 서로 다른 각도에서 조명하기 위한 복수의 광원과, 상기 카메라와 상기 광원의 동작을 제어하기 위한 제어기와, 상기 검사 대상과 카메라의 상대적 위치를 측정하여 상기 제어기에 입력하는 위치검출수단과, 상기 카메라에서 획득된 영상을 처리하는 영상처리수단을 포함하는 영상검사장치에 있어서, 상기 제어기는, 상기 카메라의 상대적 이동 방향에 따른 화각을 상기 광원의 수와 동일한 수로 분할한 각 분 할화각 내에 상기 검사 대상이 위치하도록 사전 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타와 상기 카메라의 상대적 이동 중에 상기 위치검출수단으로부터 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타의 차이가 소정범위 이내인 경우, 상기 각 분할화각에 대응하여 동작되도록 특정된 광원과 상기 카메라를 동작시키기 위한 동작신호를 출력하고, 상기 카메라는 상기 동작신호를 입력받아 검사 대상의 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다. 상기 카메라와 상기 복수의 광원은 상대운동이 일어나지 않도록 상호 고정되어 있으며, 상기 복수의 광원 중 적어도 하나는 나머지 광원들과 검사 대상으로 부터 다른 수직 거리의 평면에 위치하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 영상검사장치는, 상기 카메라는 상기 검사대상에서 일정한 수직 거리의 평면상에서 이동하도록 구속되어 있으며, 상기 위치검출수단은 상기 카메라의 상기 검사대상에 대한 평면상의 상대적 위치를 검출하기 위한 리니어 인코더 또는 로터리 인코더 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다. 그리고 본 발명에 따른 영상검사장치는, 상기 카메라는 서로 다른 광원에 의하여 획득한 복수의 영상을 상기 영상처리수단으로 전송하며, 상기 영상처리수단은 상기 카메라로부터 전송받은 복수의 영상을 동일한 검사 대상에 대한 영상이 겹쳐지도록 조합하는 것이 바람직하다. 특히 본 발명에 따른 영상검사장치는, 상기 카메라는 CCD 카메라이고, 상기 CCD 카메라 또는 검사 대상은 상기 CCD의 픽셀의 최소폭을 영상 획득을 위한 카메라의 노출시간으로 나눈 값 이하의 상대적 속력으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법의 일실시예의 흐름도이고, 도 3은 도 2의 실시예에서 영상을 획득하는 방식을 나타낸 설명도이다.

본 실시예는 검사 대상, 도 3의 솔더링 부분(40)에 대해 상대적으로 이동하며 상기 검사 대상의 영상을 획득하기 위한 카메라와, 상기 검사 대상을 각각 서로 다른 각도에서 조명하기 위한 복수의 광원과, 상기 카메라와 상기 광원의 동작을 제어하기 위한 제어기와, 상기 검사 대상과 카메라의 상대적 위치를 측정하여 상기 제어기에 입력하는 위치검출수단과, 상기 카메라에서 획득된 영상을 처리하는 영상처리수단을 포함하는 영상검사장치를 이용하여 수행된다.

도 3에 나타낸 화살표는 카메라의 검사 대상에 대한 상대적인 이동 방향을 표시한 것이다. 상기 카메라의 상대적인 이동 방향을 따른 화각을 상기 광원의 수와 같이 두 개의 분할화각으로 나눈다(S100). 그리고 두 개의 분할화각에 대해 두 개의 광원을 각각 짝지워 한 분할화각에 대응하여 한 광원만이 작동하도록 특정한다(S200).

카메라의 화각이 분할되므로 도 3에서 보는 바와 같이 카메라의 시야(100) 또한 두 영역(101, 102)으로 나뉜다. 카메라가 솔더링 부분(40)에 접근하다가 솔더링 부분이 카메라 시야의 첫번째 영역(101)에 들어오면 해당 영역(101)에 대응하여 동작되도록 특정된 어느 한 광원, 예컨대 하단광원이 켜지고, 이 하단광원의 조명에 의해 카메라가 솔더링 부분(40)의 영상을 획득한다(S300). 이 때 카메라 시야 의 각 영역 내에 솔더링 부분이 위치하였는지를 판단하기 위해서는 상기 영상획득단계(S300)가 상기 제어기가 상기 분할화각 내에 상기 검사 대상이 위치하도록 사전 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타와 상기 위치검출수단으로 부터 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타의 차이가 소정범위 이내일 때 상기 특정된 광원과 상기 카메라가 동작하도록 동작신호를 출력하는 동작신호출력단계와, 상기 카메라가 상기 동작신호를 입력받아 검사 대상의 영상을 획득하는 카메라동작단계를 포함하는 것이 바람직하다.

카메라가 계속 이동하여 솔더링 부분(40)이 카메라 시야(100)의 두번째 영역(102)에 들어오면, 해당 영역(102)에 대응하여 동작되도록 특정된 다른 한 광원, 예컨대 상단광원이 켜지고, 이 상단광원의 조명에 의해 카메라가 솔더링 부분(40)의 영상을 한번 더 획득한다(S300).

앞서도 언급했듯이 종래의 영상검사방법에서는, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이 굵은 실선(70)의 각 절곡점에 해당하는 복수의 위치에서 카메라를 정지시키고, 각 광원을 순차로 켜고 끈 뒤 각 광원이 켜져 있는 사이에 카메라로 검사 대상의 각 광원에 의한 영상을 각각 얻은 다음 다른 검사 대상으로 카메라를 단속적으로 이동시켜야 한다. 그러나 본 실시예에서는 도 7에서 보는 바와 같이 카메라의 시야(60)보다 넓은 영역에 대해 검사할 필요가 있을 때에도 카메라가 시작점(171)으로부터 종료점(172)에 이르기까지 굵은 실선으로 나타낸 이동경로(170)를 따라 연속적으로 이동한다. 이동경로(170)가 절곡되어 있더라도 각 절곡점에서 카메라를 정지시킬 필요가 없이 검사 대상에 대한 모든 광원에 의한 영상을 얻을 수 있으 므로 검사에 소요되는 시간이 획기적으로 단축된다.

이상과 같은 두 개의 영상은 서로 다른 광원에 의한 동일한 검사 대상의 영상이며, 카메라의 계속적인 이동 중에 획득된 것이다. 만일 광원의 수가 셋 이상이라면 상기 영상획득단계(S300)는 모든 광원에 의한 영상이 획득될 때까지 반복되며 서로 다른 광원에 의한 셋 이상의 영상이 획득된다. 동일한 검사 대상에 대하여 반드시 서로 다른 광원에 의한 복수의 영상이 필요한 것은 아니다. 다만, 검사 대상에 대한 단일한 영상만으로 검사 대상의 적부를 판단할 경우에는 상기 단일한 영상에 수록된 검사 대상에 대한 정보가 빈약하므로 검사 결과의 신뢰도가 현저히 감소한다. 따라서 동일한 검사대상에 대해 서로 다른 각도의 광원에 의한 적어도 두 개 이상의 영상을 확보하도록 상기 영상획득단계(S300)는 적어도 두 번 이상 반복되는 것이 바람직하다.

상기 두 영상에는 솔더링 부분(40)이 공통적으로 포함되어 있으므로 솔더링 부분(40)이 겹쳐지도록 두 영상이 조합된다(S600). 영상의 조합은 디지털 영상처리(Digital Image Processing)에 의하는 것이 바람직하므로, 본 실시예는 디지털 영상처리를 위한 영상처리수단을 포함한다. 즉, 상기 카메라가 획득한 영상을 디지털화 하거나 카메라가 처음부터 디지털 영상을 획득한 다음 영상의 각 픽셀의 특성값을 단순 가산 또는 감산하거나 평균화하는 등의 일반적인 기법을 사용하여 두 영상을 조합한다. 따라서 상기 카메라는 디지털 영상을 획득하기에 유리한 CCD 카메라인 것이 바람직하다. 또한 영상처리수단에서 영상의 디지털 처리를 위해서는 카메라가 획득한 영상을 영상처리수단으로 전송하는 영상전송단계(S400)도 필요하 다. 여기서 상기 각 픽셀의 특성값이란 디지털 영상처리에 사용할 컬러 모델, 예컨대 HSI모델에서의 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Intensity)와 같은 데이타를 의미한다.

두 영상을 솔더링 부분이 정확히 겹쳐지도록 조합하는 디지털 영상처리는 솔더링 부분의 복잡다단한 형상 자체가 조합의 기준이 되므로 알고리즘이 비교적 복잡하다. 따라서 상기 화각분할단계(S100)에서 각 분할화각은 카메라의 화각을 등분할하여 카메라 시야(100)의 각 영역(101, 102)이 같은 모양으로 등분할되도록 하고, 영상획득단계(S300)에서 획득된 영상에서 솔더링 부분(40)이 위치하는 분할화각에 대한 영상, 즉 카메라 시야(100)에서 솔더링 부분이 포함된 영역(101 또는 102)을 그대로 추출한(S500) 다음 추출된 영상을 조합(S600)하는 것이 바람직하다. 이 경우 추출된 영상은 동일한 크기를 가진 것이므로 디지털 영상처리가 간편하기 때문이다. 이와 같은 영상의 추출(S500)과 조합(S600)단계를 도 4a를 참조하여 설명하면, 예컨대 하단광원에 의한 영상(ⓐ)에서는 솔더링 부분이 도면을 기준으로 하여 오른쪽 영역에 위치하고, 상단광원에 의한 영상(ⓑ)에서는 솔더링 부분이 도면을 기준으로 하여 왼쪽 영역에 위치하며, 상기 양 영역은 크기가 같으므로, 하단광원에 의한 영상(ⓐ)에서 오른쪽 영역을 추출하고 상단광원에 의한 영상(ⓑ)에서 왼쪽 영역을 추출한 다음, 추출된 두 영역이 그대로 겹쳐지도록 조합하는 것이다. 물론 이 경우 두 영상의 솔더링 부분이 정확히 겹쳐지지 않을 수도 있다. 그러나 아래에서 설명할 대표 영상패턴 또한 상기한 동일한 방법으로 사전에 준비해 두면 상기 영상조합단계(S600)에서 조합된 영상과 사전 준비된 대표 영상패턴을 비교하 여 솔더링 부분의 적부를 판단하는 데에는 지장이 없다.

상기 조합된 영상을 통해 솔더링 부분의 적부를 판정한다(S700). 적부의 판정은 검사자의 육안으로도 수행하는 것도 가능하지만, 검사자의 숙련도에 의해 검사 결과의 신뢰도가 크게 좌우되며 피로에 의한 오판 등의 문제점이 생길 수 있으므로 상기 영상조합단계(S600)에서와 같이 디지털 영상처리에 의하는 것이 바람직하다. 디지털 영상처리에 의한 상기 적부판정(S700)에서는 사전에 정상적인 솔더링 부분의 영상을 본실시예와 동일한 방법으로 획득하고 조합하여 대표 영상패턴으로 삼은 다음, 상기 조합된 영상과 상기 대표 영상패턴을 비교하여 그 차이가 소정 범위 이상이면 부적합으로 판정하고 소정 범위 이내이면 적합으로 판정한다. 대표 영상패턴의 일례를 도 4b에 나타내었다. 도면을 기준하여 좌측은 전자부품(30)에 직접 솔더링(40)이 부착된 측면도를, 우측에는 해당 상태에 대해 본 실시예에 따라 획득되고 조합된 전형적인 영상인 대표 영상패턴을 각각 짝지워 나타낸 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이 납량이 정상인 정상(①), 납량이 부족한 미납(②), 납량이 과다한 과납(③)의 경우 각각에 대해 대표 영상패턴을 준비할 수도 있다.

솔더링 부분에 대한 적부의 판정은 반드시 조합된 영상을 통해서만 이루어져야 하는 것이 아니며 두 영상에 대한 각각의 대표 영상패턴을 준비하여 개별적으로 비교하는 방식으로 이루어질 수 있다. 즉, 영상획득단계(S300)에서 획득된 상단광원에 의한 영상은 상단광원에 의한 대표 영상패턴과 비교하고, 하단광원에 의한 영상은 하단광원에 의한 대표 영상패턴과 각각 비교하여 각각의 차이를 통해 솔더링 부분의 적부를 판정할 수 있는 것이다. 그러나 적부판정단계(S700)에서 다루어야 할 데이타의 양을 감소시키고, 적부판정의 근거 또는 결과의 기록을 용이하고 경제적으로 보관하기 위해 영상조합단계(S600)를 거치는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 영상검사장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도이다.

본 실시예는 검사 대상에 대해 상대적으로 이동하며 상기 검사 대상의 영상을 획득하기 위한 카메라(210)와, 상기 검사 대상을 각각 서로 다른 각도에서 조명하기 위한 두 개의 광원(220)과, 상기 카메라와 상기 광원의 동작을 제어하기 위한 제어기(200)와, 상기 검사 대상과 카메라의 상대적 위치를 측정하여 상기 제어기에 입력하는 위치검출수단(230)과, 상기 카메라에서 획득된 영상을 처리하는 영상처리수단(240)을 포함한다.

상기 카메라(210)는 디지털 영상처리가 용이하도록 CCD카메라인 것이 바람직하며, 카메라는 동일한 반면 상기 검사 대상은 수시로 바뀔 수 있으므로 검사 대상은 상대적으로 고정되어 있고 카메라만 이동하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 카메라를 구동하기 위한 기계적 구조의 단순화를 위해 상기 카메라(210)는 검사 대상으로부터 일정한 수직 거리의 평면상에서 이동하며 상기 광원은 카메라와 함께 이동하는 것이 바람직하다.

상기 두 광원(220)은 각각 복수의 발광다이오드(LED)가 검사 대상과 평행한 평면 상에서 링형상을 이루도록 배치된 것이 바람직하며, 검사 대상을 서로 다른 각도에서 조명할 수 있도록 검사 대상으로부터의 수직 거리가 다른 것이 바람직하다. 광원(220)이 셋 이상일 경우에는 적어도 하나의 광원은 다른 광원과 검사 대 상으로부터의 수직 거리가 다른 것이 바람직하다.

상기 제어기(200)는 상기 카메라(210)의 상대적 이동 방향에 따른 화각을 상기 광원의 수와 동일한 수로 분할한 각 분할화각 내에 상기 검사 대상이 위치하도록 사전 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타와 상기 카메라의 상대적 이동 중에 상기 위치검출수단으로부터 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타의 차이가 소정범위 이내인 경우, 상기 각 분할화각에 대응하여 동작되도록 특정된 광원과 상기 카메라를 동작시키기 위한 동작신호를 출력한다. 여기서 검사 대상이 특정 지점에 위치하도록 위치데이터를 제어기로 사전에 입력하는 것은 일반적인 수치제어 공작기계나 로봇 제어 알고리즘에 사용되는 방식을 이용한다. 그리고 상기 위치검출수단은 일반적인 리니어 인코더(Linear Encoder) 또는 로터리 인코더(Rotary Encoder)로 구현된다. 이 때, 상기 카메라는 검사 대상 위의 일정한 수직 거리의 평면상에서 이동하도록 구속하고 상기 위치검출수단은 상기 카메라와 검사 대상의 평면상의 상대위치만을 검출하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 영상검사방법 및 영상검사장치에 있어서 각 카메라가 CCD 카메라일 경우 카메라의 영상 획득을 위한 노출시간과 카메라의 검사 대상에 대한 상대적 이동 속력 사이에는 다음과 같은 관계가 성립하여야 한다. 즉, 영상을 획득하여야 할 검사 대상의 어느 특정 지점이 CCD 카메라의 노출시간 이내에 CCD의 한 픽셀을 지나치면 획득된 영상의 품질이 급격히 저하되므로 CCD 카메라의 검사 대상에 대한 상대적 이동 속력은 CCD의 한 픽셀의 이동 방향을 따른 최대 폭을 카메라의 영상 획득을 위한 노출시간으로 나눈 값 이하인 것이 바람직하다. 동일한 CCD 를 갖춘 카메라에 있어 상대적 이동 속력이 높을수록 CCD 카메라의 노출시간이 감소하므로 식별 가능한 정도로 선명한 영상을 얻기 위해서는 CCD 카메라의 노출시간 동안 광원이 충분한 조명을 제공할 수 있어야 함은 자명하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 검사 대상의 영상검사방법 및 장치는 카메라의 화각을 분할하고 분할된 각 분할화각에 대응하여 동작하도록 각 광원을 특정하여 카메라의 검사 대상에 대한 계속적인 이동 중에 각 분할화각에 대한 영상을 통해 동일한 검사 대상의 서로 다른 광원에 의한 영상을 획득할 수 있으므로 시간이 획기적으로 단축된다. 또한, 검사 대상의 영상을 획득하는 동안 카메라 또는 검사 대상을 이송시키는 기계적 장치에 급가속, 감속, 정지 등의 무리한 동작이 요구되지 않으므로 기계적 장치의 수명이 향상된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명을 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims

검사 대상에 대해 상대적으로 이동하며 상기 검사 대상의 영상을 획득하기 위한 카메라와, 상기 검사 대상을 각각 서로 다른 각도에서 조명하기 위한 복수의 광원과, 상기 카메라와 상기 광원의 동작을 제어하기 위한 제어기와, 상기 검사 대상과 카메라의 상대적 위치를 측정하여 상기 제어기에 입력하는 위치검출수단과, 상기 카메라에서 획득된 영상을 처리하는 영상처리수단을 포함하는 영상검사장치를 이용한 검사 대상의 영상검사방법에 있어서,

상기 카메라의 상대적 이동 방향에 따른 상기 카메라의 화각을 상기 광원의 수와 같은 수의 분할화각으로 분할하는 화각분할단계와,

상기 각 분할화각에 대응하여 동작시키기 위한 상기 복수의 광원 각각을 특정하는 광원특정단계와,

상기 카메라의 상대적 이동 중 상기 각 분할화각 내에 상기 검사대상이 위치할 경우, 상기 검사 대상이 위치한 분할화각에 대응하여 동작되도록 특정된 광원을 켜고 상기 카메라가 상기 켜진 광원에 의한 상기 검사 대상의 영상을 획득하는 영상획득단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 대상의 영상검사방법.
제1항에 있어서, 상기 영상획득단계는,

상기 제어기가 상기 분할화각 내에 상기 검사 대상이 위치하도록 사전 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타와 상기 위치검출수단으로 부터 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타의 차이가 소정범위 이내일 때 상기 특정된 광원과 상기 카메라가 동작하도록 동작신호를 출력하는 동작신호출력단계와,

상기 카메라가 상기 동작신호를 입력받아 검사 대상의 영상을 획득하는 카메라동작단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 대상의 영상검사방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 영상획득단계는 상기 복수의 광원에 의한 검사 대상의 복수의 영상이 획득되도록 적어도 두번 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 검사 대상의 영상검사방법.
제3항에 있어서,

상기 카메라가 서로 다른 광원에 의하여 획득한 복수의 영상을 상기 영상처리수단으로 전송하는 영상전송단계와,

상기 영상처리수단이 상기 카메라로부터 전송받은 복수의 영상을 동일한 검사 대상에 대한 영상이 겹쳐지도록 조합하는 영상조합단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 대상의 영상검사방법.
제3에 있어서,

상기 각 분할화각은 상기 카메라의 화각을 상기 광원의 수와 같은 수로 등분 할한 것이고,

상기 카메라가 서로 다른 광원에 의하여 획득한 복수의 영상을 상기 영상처리수단으로 전송하는 영상전송단계와,

상기 영상처리수단이 상기 카메라로부터 전송받은 복수의 영상으로부터 동일한 검사 대상이 위치하는 분할화각에 대한 영상을 추출하는 영상추출단계와,

상기 영상처리수단이 상기 추출된 영상을 조합하는 영상조합단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 대상의 영상검사방법.
제3항에 있어서,

상기 카메라는 CCD 카메라이고,

상기 CCD 카메라의 상대적 이동 속력은 상기 CCD의 픽셀의 최소폭을 영상 획득을 위한 카메라의 노출시간으로 나눈 값 이하인 것을 특징으로 하는 검사 대상의 영상검사방법.
검사 대상에 대해 상대적으로 이동하며 상기 검사 대상의 영상을 획득하기 위한 카메라와, 상기 검사 대상을 각각 서로 다른 각도에서 조명하기 위한 복수의 광원과, 상기 카메라와 상기 광원의 동작을 제어하기 위한 제어기와, 상기 검사 대상과 카메라의 상대적 위치를 측정하여 상기 제어기에 입력하는 위치검출수단과, 상기 카메라에서 획득된 영상을 처리하는 영상처리수단을 포함하는 영상검사장치에 있어서,

상기 제어기는, 상기 카메라의 상대적 이동 방향에 따른 화각을 상기 광원의 수와 동일한 수로 분할한 각 분할화각 내에 상기 검사 대상이 위치하도록 사전 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타와 상기 카메라의 상대적 이동 중에 상기 위치검출수단으로부터 입력된 상기 카메라와 검사 대상의 상대적 위치데이타의 차이가 소정범위 이내인 경우, 상기 각 분할화각에 대응하여 동작되도록 특정된 광원과 상기 카메라를 동작시키기 위한 동작신호를 출력하고,

상기 카메라는 상기 동작신호를 입력받아 검사 대상의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 영상검사장치.
제7항에 있어서,

상기 카메라와 상기 복수의 광원은 상대운동이 일어나지 않도록 상호 고정되어 있으며,

상기 복수의 광원 중 적어도 하나는 나머지 광원들과 검사 대상으로 부터 다른 수직 거리의 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 영상검사장치.
제8항에 있어서,

상기 카메라는 상기 검사대상에서 일정한 수직 거리의 평면상에서 이동하도록 구속되어 있으며,

상기 위치검출수단은 상기 카메라의 상기 검사대상에 대한 평면상의 상대적 위치를 검출하기 위한 리니어 인코더 또는 로터리 인코더 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 영상검사장치.
제9항에 있어서,

상기 카메라는 서로 다른 광원에 의하여 획득한 복수의 영상을 상기 영상처리수단으로 전송하며,

상기 영상처리수단은 상기 카메라로부터 전송받은 복수의 영상을 동일한 검사 대상에 대한 영상이 겹쳐지도록 조합하는 것을 특징으로 하는 영상검사장치.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 카메라는 CCD 카메라이고, 상기 CCD 카메라 또는 검사 대상은 상기 CCD의 픽셀의 최소폭을 영상 획득을 위한 카메라의 노출시간으로 나눈 값 이하의 상대적 속력으로 이동하는 것을 특징으로 하는 영상검사장치.