KR100627053B1 - 실장기용 부품인식 조명장치 - Google Patents

실장기용 부품인식 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실장기에 사용되는 부품인식 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 실장기용 부품인식 조명장치는 촬상부에 빛을 조사하여 촬상될 부품을 인식하는 실장기용 부품인식 조명장치로서, 촬상될 부품이 위치되어질 조명부를 구비한 투광성의 광로 변경체, 측면에서 빛을 조사하는 측면 조명 발광소자, 상기 광로 변경체에 장착되는 외부 조명 발광소자, 상기 광로 변경체에 구비된 홈을 통하여 빛을 조사하는 내부 조명 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실장기용 부품인식 조명장치 {Illumination Device for Recognizing of Part for Chip Mounting}
도 1은 종래의 실장기용 부품인식 조명장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실장기용 부품인식 조명장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 실장기용 부품인식 조명장치의 조립단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실장기용 부품인식 조명장치의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 조명장치의 부분 단면도이다.
도 6은 도 5의 LED 램프 집광부의 부분 확대 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 측면 조명 프레임 112 : 측면 조명 발광소자
120 : 광로 변경체 122 : 조명부
124 : 외부 확산 조명 발광소자 126 : 내측표면
128 : 홈 129 : 외부 직사 조명 발광소자
130 : 지지체 132 : 비임 스플리터
134 : 확산시트 136 : 고정판
138 : 내측 조명 발광소자 140 : 굴절패턴
142 : 볼록렌즈면 144 : 광로 굴절 유도면
본 발명은 실장기용 부품인식 조명장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 실장되어질 부품의 인식을 행하기 위하여 촬상수단 및 조명수단으로 부품을 인식하는데 사용되는 실장기용 부품인식 조명장치에 관한 것이다.
인쇄회로기판상에 전자 부품을 실장하는 전자 부품 실장장치는, 예를 들면, CCD 카메라 또는 센서를 이용하여 실장 작업을 하는 동안에 실장되어질 전자 부품이 인쇄회로기판에 실장되어질 위치를 특정 마크를 통하여 인식한다. 실장기에서 이와 같이 물체를 인식하는 동안에 물체상에 또는 그 인접부에 광을 조사하도록 사용되는 것이 부품인식 조명장치이다.
도 1은 종래의 실장기용 부품인식 조명장치에 대한 단면을 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 조명장치(10)에는 물체를 인식하기 위한 CCD 카메라(11)가 원통형 케이스(12)의 상부 중앙에 설치된다. CCD 카메라(11) 아래쪽에는 베이스 플레이트(4) 상에 다수의 광원(3)이 장착된다. 이러한 조명을 위한 광원 유닛(2)의 반대편에는 광원(3)으로부터 조사되는 빛의 경로를 조정하기 위한 광 경로 조정 플레이트(5)가 설치된다. 이러한 플레이트(5)는 볼트(13)를 사용하여 케이스(12) 의 하부에 고정된다. 광 경로 조정 플레이트(5)는 광원 유닛(2) 근처에 장착되어, 광원(3)으로부터의 빛은 효과적으로 선택되어진다. 부품을 실장하는 동안에 조사된 광에 의해 물체가 조명을 받으면 인쇄회로기판 상에 형성되어 있는 마크로부터 광이 반사되어 홈(4a, 5a)을 통과하게 되며, 이러한 홈은 광원 유닛(2)의 베이스 플레이트(4)와 광 경로 조정 플레이트(5) 에 형성된다.
광원 유닛(2)의 각 광원(3)으로부터의 빛은 홈(4a, 5a)을 통과하며, 이러한 광은 CCD 카메라(11)에 잡히게 된다. 이러한 CCD 카메라(11)는 상 인식 장치(16)에 연결된다. CCD 카메라에 포착된 물체에서 반사된 빛은 상 인식 장치(16)에 보내져서, 그 전기적 신호로 인하여 특정 상 인식 과정의 결과로서 상이 인식되게 된다.
이와 같이, 칩을 실장하는 실장기는 여러 가지 다양한 부품들의 광학적 특성을 카메라 센서에 의해 촬상하고 신속하게 인식하여 원하는 위치에 정확하면서 신속하게 위치시켜야 하는 목적을 달성할 수 있어야 한다.
그런데, 상기와 같은 구조의 종래의 실장기용 부품인식 조명장치에서 도광판을 이용한 광로변경 조명계는 칩 실장장치의 공간상의 제약 및 도광판 패턴의 형상에 따라 광소자가 위치되어 장착되는 발광 소자가 필요한 광량에 비하여 적게 배열되고, 발광소자에 무리하게 전원을 인가하여 조명계의 수명을 단축시키는 문제가 발생된다. 또한 직사 조명 방식을 띄고 있어 반짝이는 부품이 초점면에 위치하면 부품 리드 모서리의 꼬리 번짐 이미지 또는 LED 위치가 반사되어 정확한 부품을 인식하는데 문제가 발생하였다.
또한, 측면 조명의 형태로 보아서는 반구형이 되지 않으면 측면에서 조명의 필요성이 있는 BGA(Ball Grid Array), QFP(Quad Flat Pack), FBGA(Fine pitch Ball Grid Array)와 같은 굴곡이 있는 또는 볼 형상의 부품은 인식이 어려운 문제점이 있었다. 이를 위하여 측면에서 대칭적인 조명을 하여 주어야 하며, 표면의 형상 자체가 매끄러운 부품은 인식에 유리하나 표면의 형상이 경면의 경우는 표면의 인식이 어려운 문제점이 있고 다량의 발광소자를 사용하여 가격 경쟁력이 떨어진다는 문제점과 발광소자의 단일 색상을 이용한다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다양한 위치에서 빛을 조사하여 줄 수 있으며, 조사되는 빛이 다양한 방향으로 충분히 확산될 수 있으며, 굴곡이 있는 형상을 가진 물체를 조사함에 있어서도 물체를 인식하는데 문제점이 없으며, LED 패턴이 드러나지 않으며, 다양한 부품의 색상에 대해서도 대응할 수 있는 실장기용 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실장기용 부품인식 조명장치는 촬상부에 빛을 조사하여 촬상될 부품을 인식하는 실장기용 부품인식 조명장치로서,
촬상될 부품이 위치되어질 조명부를 구비한 투광성의 광로 변경체;
측면에서 빛을 조사하는 측면 조명 발광소자;
상기 광로 변경체에 장착되는 외부 조명 발광소자;
상기 광로 변경체에 구비된 홈을 통하여 빛을 조사하는 내부 조명 발광소자를 구비한다.
여기서, 상기 외부 조명 발광소자는 외부에서 광로 변경체에 빛을 확산시켜 조사하는 외부 확산 조명 발광소자와; 외부에서 광로 변경체에 빛을 직접 조사하는 외부 직사 조명 발광소자를 구비한다.
또한, 상기 내부조명 발광소자에서 조사되는 빛의 경로를 변경하는 비임 스플리터를 추가로 구비한다.
상기 조명부의 내측표면은 돔 형상인 것이 바람직하다.
상기 조명부의 내측표면에는 광변경을 위한 굴절 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외부조명 발광소자의 발광부에는 집광렌즈 패턴이 형성된 것이 바람직하다.
한편, 상기 촬상될 부품과 발광소자의 색상은 상호 보색 대비가 이루어지도록 발광소자의 발광 색상이 선택된다.
여기서, 상기 발광소자는 빛을 확산시켜 조사하는 확산 발광소자와 빛을 직접 조사하는 직사 발광소자를 구비한다.
또한, 상기 확산 발광소자와 상기 직사 발광소자는 동시에 또는 각각 촬상 부품의 인식에 적합한 다양한 색상의 광을 조사한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실장기용 부품인식 조명장치의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 실장기용 부품인식 조명장치의 조립단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실장기용 부품인식 조명장치는 조명부에 빛을 조사하여 촬상될 부품을 인식하는 구성으로서, 이러한 조명장치는, 촬상될 부품이 위치되어질 조명부(122)를 구비하며 투광성 재료로 형성된 광로 변경체(120)와; 측면에서 빛을 조사하는 측면 조명 발광소자(112)와; 상기 광로 변경체(120)에 장착되는 외부 조명 발광소자(124, 129)와; 상기 광로 변경체(120)에 구비된 홈(128)을 통하여 빛을 조사하는 내부 조명 발광소자(138)를 포함한다.
특히, 다수의 상기 측면 조명 발광소자(112)는 광로 변경체(120)의 상부에 설치되는 측면 조명 프레임(110)에 장착된다. 여기서 측면 조명 프레임(110)은 광로 변경체(120)의 조명부(122)에 촬상될 부품이 위치되는데 있어서 방해가 되지 않도록 소정의 크기와 형상을 구비한다.
보다 자세하게는, 상기 측면 조명 프레임(110)은 내부에 개구를 구비한 액자 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 측면 조명 발광소자(112)는 상기 측면 조명 프레임(110)의 내부 개구의 측면으로 빛이 조사될 수 있도록 장착되는 것이 바람직하다.
한편, 측면 조명 발광소자(112)가 설치된 상기 측면 조명 프레임(110)이 아래에 놓여지는 광로 변경체(120)는 대략 정육면체의 형상을 구비하는 것이 바람직하다. 또한 광로 변경체(120)의 상부면에는 촬상될 부품이 위치되어질 조명부(122)가 형성된다. 조명부의 형상은 광로 변경체(120)의 상부면에서 오목하게 파들어간 반구형의 돔 형상을 지니며, 돔형상의 중앙부, 즉 높이가 가장 낮은 최저부에는 광로 변경체(120)의 하부에 연결된 지지체와 관통하여 이를 통하여 빛이 통과할 수 있는 홈(128)이 형성된다.
광로 변경체(120)는 광투과성을 가진 재료중에서 선택된다. 광로 변경체(120)에는 외부 조명 발광소자가 설치되는데, 이러한 외부조명 발광소자는 외부에서 광로 변경체에 빛을 확산시켜 조사하는 외부 확산 조명 발광소자(124)와, 외부에서 광로 변경체에 빛을 직접 조사하는 외부 직사 조명 발광소자(129)를 포함한다.
반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 도 2 및 도 3에 도시된 바에 따르면, 외부 확산 조명 발광소자(124)는 광로 변경체(120)의 측부에 설치되는 것이 바람직하며, 외부 직사 조명 발광소자(129)는 광로 변경체(120)의 하부의 개구 주변부에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 광로 변경체의 하부에는 별도의 지지체(130)가 형성되어 상기 지지체(130)의 내부에는 광로 변경체(120)의 조명부(122)의 최저부에 형성된 상기 홈(128)을 통하여 빛을 조사하는 내부 조명 발광소자(138)가 설치된다. 상기 내부 조명 발광소자(138)는 발광소자 고정판(136)에 고정되어 지지체(130) 내부에 설치된다.
상기 내부 조명 발광 소자(138)는 그 설치 방향이 직접 광로 변경체(120)의 홈(128)을 향하고 있지 아니하므로, 내부 조명 발광소자(138)의 광 경로를 변경시 키기 위한 비임 스플리터(132)가 지지체(130) 내부에 장착될 수 있다.
따라서, 상기 내부 조명 발광소자(138)에서 조사된 빛은 비임 스플리터(132)에 의해 광의 경로가 변경되어 상기 홈(128)을 통해 촬상될 부품을 하부에서 조사하게 된다.
이때, 상기 내부 조명 발광소자(138)와 상기 비임 스플리터(132) 사이에는 내부 조명 발광소자(138)에서 조사된 빛을 확산시키기 위한 확산 시트(134)가 설치된다. 상기 확산시트(134)는 상기 내부 조명 발광소자(138)에 나란하게 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 내부 조명 발광소자(138)에서 생성된 빛은 확산 시트(134)를 통과하여 확산된 후에 비임 스플리터(132)에 의해 경로가 변경되어 광로 변경체(120)의 홈(128)을 통하여 촬상될 부품의 하부를 조사하게 된다.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조를 통하여, 촬상될 부품에는 측면 조명 발광소자(112)에 의해 측면 조명과, 외부 확산 조명 발광소자(124) 및 외부 직사 조명 발광소자(129)에 의한 외부의 확산 조명 및 직사 조명과, 내부 조명 발광소자에 의한 내부 조명에 의해 3차원적인 조명이 조사되게 된다.
일반적으로 발광소자는 LED 인 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 각각의 발광소자가 작동하는 동작 관계를 설명하면, BGA(Ball Gray Array)와 같은 다양한 부품의 볼 형상 또는 리드 에지 영상을 측정하고자 할 경우, 측면 조명 발광소자가 빛을 조사하게 된다. 또한 광반사성이 높아서 반짝이는 부품을 조사하여야 하는 경우에는 부품에서 반사되는 빛을 고려하여 발광소자에서 조 사되는 빛을 일단 확산시킨 후 조사할 필요가 있으므로 외부 확산 조명 발광소자를 이용하게 되며, 반짝이는 부품이 위치되지 않는 경우에는 외부 직사 조명 발광소자를 사용하게 된다. 나아가, 발광소자의 LED 패턴이 나타나지 않도록 해야 할 경우에는 확산시트를 통과하여 빛을 조사하는 내부 조명 발광소자가 사용되어지게 된다.
한편, 도 4에는 본 발명의 제 2 실시예가 도시된다. 도 2 및 도 3에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 도면 부호를 사용하였다. 특히, 도 4는 광로 변경체의 단면에 대한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 유사하게, 반구형의 오목한 돔 형상이 형성된 광로 변경체(120)의 상부에는 그 테두리를 따라 측면 조명 프레임(110)이 설치되고, 상기 측면 조명 프레임의 내측부에는 측면 조명 발광소자(112)가 설치된다.
또한, 광로 변경체에는 외부 조명으로서 광로 변경체의 외부에서 빛을 조사하도록 설치된 외부 확산 조명 발광소자(124)와 외부 직사 조명 발광소자(129)가 설치된다. 외부 확산 조명 발광소자(124)는 광로 변경체(120)의 외측부에 설치되고, 외부 직사 조명 발광소자(129)는 광로 변경체(120)의 외측 하부에 설치되는 것이 바람직하다.
도 4에서 광로 변경체에 표시된 파선은 광로 변경체의 돔형 조명부의 내측 표면(126)의 윤곽을 나타낸다. 본 발명의 제 2 실시예에서는, 돔형 조명부로 조사되는 빛을 보다 효율적으로 사용하기 위하여, 광로 변경체(120)의 상기 내측 표면(126)에 별도의 굴절 패턴(140)이 형성된다.
상기 굴절 패턴(140)은 외부 발광소자에서 조사되는 빛에 대하여 작용하게 된다. 즉, 외부 발광소자에서 조사되는 빛의 진행경로인 내측 표면(126)에 상기 굴절패턴(140)이 형성된다. 상기 굴절 패턴(140)의 형상은 굴절 효과를 극대화하고 필요한 굴절 효과를 위하여 다양한 형상을 구비할 수 있다. 도 4에 따르면, 상기 굴절 패턴은 프레넬 렌즈의 형상을 구비하는데 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, 내측 표면(126)에 굴절패턴(140)이 형성된 후, 촬상될 부품이 반짝이는 성질이 있을 경우에는 외부 확산 조명 발광소자(124)가 빛을 조사하며, 촬상될 부품이 반짝이는 성질이 없는 경우에는 외부 직사 조명 발광소자(129)가 빛을 조사하게 된다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 조명장치의 부분 단면도이며, 도 6은 도 5의 LED 램프 집광부의 부분 확대 단면도이다. 한편, 도 2 및 도 3의 제 1 실시예와 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하였다.
도 5에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 유사하게, 돔 형상의 오목 형상이 형성된 광로 변경체(120)의 상부에는 그 테두리를 따라 측면 조명 프레임(110)이 설치되고, 상기 측면 조명 프레임의 내측부에는 측면 조명 발광소자(112)가 설치된다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이, 상기 외부 조명 발광소자가 빛을 발광하는 발광부의 집광면에는 광로 굴절 유도면(144)과 볼록 렌즈면(142)이 연이어 계속적으로 형성된 집광렌즈 패턴이 형성된다. 따라서, 외부 조명 발광소자에는 집광렌즈 패턴이 형성되고 이러한 집광렌즈 패턴을 통과하여 외부 조명이 광로 변경체(120)에 조사되게 된다.
따라서, 외부 조명을 조사함에 있어서, 빛의 광로를 변경하여 보다 집중적인 광조사가 가능해지게 된다. 이 경우, 도 5에는 외부 확산 조명 발광소자(124)에만 광로 굴절 유도면(144) 및 볼록 렌즈면(142)이 형성되어 집광렌즈 패턴이 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 직사 조명 발광소자에도 집광렌즈 패턴이 형성될 수도 있다. 나아가, 다른 발광소자에도 집광렌즈 패턴이 발광부에 별도로 설치될 수 있다.
한편, 별도의 도면으로 도시하지는 않았으나, 기본적인 실시예인 제 1 실시예의 구조에 제 2 실시예와 제 3 실시예가 선택적으로 응용되어 구현될 수도 있다.
한편, 상기 서술한 실시예들에서, 조명을 최적화하는 방법으로서, 발광소자의 색상을 소정의 방식으로 선택하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 촬상될 부품과 발광소자의 색상은 상호 보색 대비가 이루어지도록 발광소자의 발광 색상이 선택되는 것이 바람직하다. 특히 상기 실시예에서 설명된 외부 발광소자의 외부 확산 발광소자 및 외부 직사 발광소자와 같이, 발광소자는 빛을 확산시켜 조사하는 확산 발광소자와 빛을 직접 조사하는 직사 발광소자를 포함한다.
여기서, 각각의 발광소자는 특정의 색상을 출사시키도록 제어되는 것이 바람직하며, 상기 확산 발광소자와 상기 직사 발광소자는 동시에 또는 각각 촬상 부품의 인식에 적합한 다양한 색상의 광을 조사하게 된다.
촬상 부품의 광학적 효율을 향상시키어 인식속도를 향상시키는 방법으로, 색상의 특성을 이용하여 보색 대비 효과를 수단으로 하는 조명계로서 조명의 광학적 특성을 최적화하기 위하여, 주조명의 색상으로 610nm - 680nm 범위의 파장을 사용하고, 촬상 부품의 단면이 조명에 포화되는 정도가 낮은 특성을 지니는 440nm - 490nm 범위의 파장을 나타내는 색상의 발광소자가 사용되는 것이 바람직하다.
각각의 특성에 적합한 색상을 나타내는 발광소자는 동시에 또는 서로 다른 시간에 빛을 조사하여 최적의 효율을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 실장기에 사용되는 부품인식 조명장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 다양한 방향에서 실장되는 부품을 인식하기 위한 빛을 조사할 수 있는 장점에 있다.
둘째, 빛의 경로에 확산시트를 구비하여 빛을 조사하는 광원장치의 패턴이 조사되는 빛에 드러나지 않는 장점이 있다.
셋째, 확산 조명과 집광 조명을 별도로 구분하여 이러한 조명간의 조화로 인하여 광 균일도를 향상시킬 수 있으며, 광의 방향성을 용이하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기 술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 빛을 조사하여 촬상될 부품을 인식하는 실장기용 부품인식 조명장치에 있어서,
    촬상될 부품이 위치되어질 조명부를 구비한 투광성의 광로 변경체;
    측면에서 빛을 조사하는 측면 조명 발광소자;
    상기 광로 변경체에 장착되는 외부 조명 발광소자;
    상기 광로 변경체에 구비된 홈을 통하여 빛을 조사하는 내부 조명 발광소자를 포함하며,
    상기 조명부의 내측표면은 돔 형상인 실장기용 부품인식 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 조명 발광소자는 외부에서 광로 변경체에 빛을 확산시켜 조사하는 외부 확산 조명 발광소자와; 외부에서 광로 변경체에 빛을 직접 조사하는 외부 직사 조명 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 실장기용 부품인식 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부조명 발광소자에서 조사되는 빛의 경로를 변경하는 비임 스플리터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 실장기용 부품인식 조명장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부의 내측표면에는 광변경을 위한 굴절 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 실장기용 부품인식 조명장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 외부조명 발광소자의 발광부에는 집광렌즈 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 실장기용 부품인식 조명장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상될 부품과 발광소자의 색상은 상호 보색 대비가 이루어지도록 발광소자의 발광 색상이 선택되는 것을 특징으로 하는 실장기용 부품인식 조명장치.
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