KR100810722B1 - 표면형상 측정장치 및 그 제어방법 - Google Patents

표면형상 측정장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면형상 측정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표면형상 측정장치는 광을 측정대상물의 표면에 조사하는 광원부와; 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 어느 하나에 따라 촬상 가능하며, 상기 광원부로부터 방출되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사되는 광을 촬상하는 촬상부와; 상기 측정대상물의 표면을 상기 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)에 기초하여 복수의 분할영역으로 분할하고, 상기 촬상부가 상기 복수의 분할영역을 소정의 순서에 따라 촬상하되 상기 각 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)에 따라 상기 각 분할영역을 촬상하도록 상기 촬상부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 측정대상물, 예컨대 PCB 기판의 표면에 마련되는 전자부품이나 솔더링 부분의 사이즈 및 배치에 따라 상이한 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)를 적용하여, 전체 측정 시간을 감소시킴과 동시에 미세한 전자부품이나 솔더링 부분, 또는 관심 대상 전자부품이나 솔더링 부분의 정밀 검사가 가능하게 된다.

Description

표면형상 측정장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR MEASUREMENT OF SURFACE PROFILE AND CONTROL METHOD THEREOF}
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 표면형상 측정장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 표면형상 측정장치의 촬상부의 일 예를 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 표면형상 측정장치에 의해 측정대상물이 복수의 분할영역으로 분할된 예를 도시한 도면이고,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 표면형상 측정장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 광원부 11 : 광원
12 : 투영렌즈 13 : 투영격자
20 : 촬상부 21 : CCD 카메라
22 : 집광렌즈 23 : 제1 액츄에이터
24 : 제2 액츄에이터 30 : 격자이동부
40 : 테이블 이동부 50 : 제어부
본 발명은 표면형상 측정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전체 검사 시간을 감소시킴과 동시에 미세한 전자부품이나 솔더링 부분, 또는 관심 대상 전자부품이나 솔더링 부분의 정밀 검사가 가능한 표면형상 측정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등의 보급으로 전자제품의 수요가 급증함에 따라, 표면실장기술(SMT : Surface Mount Technology, 이하, 'SMT'라 함)을 이용한 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board, 이하, 'PCB'라 함)의 중요성이 증대되고 있다.
SMT 인라인 시스템을 구성하는 장비 중 검사기는 PCB 기판의 표면 형상을 촬영할 수 있는 표면형상 측정장치가 사용되는데, 이러한 표면형상 측정장치는 부품 장착의 이상, 납땜 불량, 회로 단락 등 PCB 기판의 제조시 발생되는 이상을 자동으로 검출하는데 사용된다.
SMT 인라인 시스템 상에 배치되어 PCB 기판의 표면 형상을 촬영하는 표면형상 측정장치는 영역 스캔 카메라(Area-scan camera)를 사용하는 형식과 선형 스캔 카메라(Line-scan camera)를 사용하는 형식으로 구분되며, 영역 카메라를 사용하는 경우가 보다 널리 사용되고 있다.
영역 스캔 카메라가 적용되는 표면형상 측정장치는 측정대상물인 하나의 PCB 기판을 다수의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역을 일정 순서에 따라 순차적으로 촬상하여 전체 PCB 기판의 표면 형상을 측정한다. 이 때, 영역 스캔 카메라가 한 번에 촬상할 수 있는 PCB 기판 상의 영역을 FOV(Field Of View)라 한다.
여기서, 종래의 표면형상 측정장치는 측정대상물인 PCB 기판을 하나의 FOV(Field Of View) 값에 따라 다수의 영역으로 분할하고, 각 영역을 일정 순서에 따라 촬상하는 방식을 취하였다.
그런데, 이러한 종래의 표면형상 측정장치는, PCB 제조 공정에서 실장되는 전자부품의 크기가 미세해지고 회로의 집적도도 높아지고 있는 추세를 반영하지 못하는 단점이 있다. 즉, 전자부품의 크기가 작아지고 회로의 집적도가 높아짐에 따라 촬상시의 해상도가 낮아지지만, 전체 PCB 기판이 낮아진 하나의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)로 측정함에 따라 큰 전자부품이 실장된 영역에 대해서도 작은 전자부품의 측정을 위해 설정된 해상도의 FOV(Field Of View)로 촬상하게 된다.
여기서, 해상도의 크기는 PCB 표면 전체를 촬상하는데 소요되는 촬상 시간과 밀접한 관계를 가지고 있어, 큰 전자부품이 실장된 영역을 작은 전자부품이 실장된 영역의 촬상에 맞게 설정된 해상도의 FOV(Field Of View)로 촬상하는 경우 불필요한 촬상 시간의 증대를 야기하는 문제점이 있다.
SMT 인라인 시스템에서는 검사기에서 검사에 소요되는 시간을 단축시키는데 주력하고 있다는 점을 고려할 때, 검사기로 사용되는 표면형상 측정장치에서의 불필요한 촬상 시간의 증가는 SMT 인라인 시스템에서 큰 손실로 작용한다는 점에서 그 개선이 요구되고 있음은 당연하다.
따라서 본 발명의 목적은 측정대상물, 예컨대 PCB 기판의 표면에 마련되는 전자부품이나 솔더링 부분의 사이즈 및 배치에 따라 상이한 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)를 적용하여, 전체 측정 시간을 감소시킴과 동시에 미세한 전자부품이나 솔더링 부분, 또는 관심 대상 전자부품이나 솔더링 부분의 정밀 검사가 가능한 표면형상 측정장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 측정대상물의 표면 형상을 측정하는 표면형상 측정장치에 있어서, 광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 광원부와; 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 어느 하나에 따라 촬상 가능하며, 상기 광원부로부터 방출되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사되는 광을 촬상하는 촬상부와; 상기 측정대상물의 표면을 상기 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)에 기초하여 복수의 분할영역으로 분할하고, 상기 촬상부가 상기 복수의 분할영역을 소정의 순서에 따라 촬상하되 상기 각 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)에 따라 상기 각 분할영역을 촬상하도록 상기 촬상부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제어부는 상기 촬상부와 상기 측정대상물 간의 이격거리와, 상기 촬상부의 해상도 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 복수의 분할영역 중 촬상 대상인 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)를 조절할 수 있다.
그리고, 상기 촬상부는 상기 광원부로부터 방출되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사되는 광을 촬상하는 CCD 카메라와, 상기 측정대상물과 상기 CCD 카메라 사이에 배치되는 집광렌즈와, 상기 CCD 카메라와 상기 측정대상물 간의 이격거리가 조절되도록 상기 CCD 카메라를 이동시키는 제1 액츄에이터와, 상기 집광렌즈와 상기 CCD 카메라 간의 이격거리가 조절되도록 상기 집광렌즈를 이동시키는 제2 액츄에이터를 포함하며; 상기 제어부는 상기 제1 액츄에이터 및 상기 제2 액츄에이터를 제어하여 상기 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 어느 하나에 의해 상기 CCD 카메라가 상기 분할영역을 촬상하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 측정대상물은 복수의 전자부품이 표면에 마련된 PCB 기판을 포함하며; 상기 제어부는 상기 복수의 전자부품의 사이즈 정보에 기초하여 상기 복수의 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)를 선별하고, 상기 선별된 해상도의 FOV(Field Of View) 및 상기 복수의 전자부품의 상기 PCB 기판 상의 배치 정보에 기초하여 상기 PCB 기판의 표면을 상기 복수의 분할영역으로 분할할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 촬상부가 상기 복수의 분할영역 중 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들 단위로 상기 복수의 분할영역을 순차적으로 촬상하도록 제어하되, 동일한 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘을 적용하여 촬상 순서를 결정하는 방법과; 상기 복수의 분할영역에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘을 적용되어 촬상 순서를 결정하는 방법 중 어느 하나에 의해 상기 복수의 분할영역의 촬상 순서를 결정할 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 광을 측정대상물의 표면에 조사하는 광원부와, 상기 광원부로부터 방출되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사되는 광을 촬상하는 촬상부를 갖는 표면형상 측정장치의 제어방법에 있어서, (a) 상기 촬상부가 촬상 가능한 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)가 설정되는 단계와; (b) 상기 측정대상물의 표면을 상기 복수의 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)에 기초하여 복수의 분할영역으로 분할하는 단계와; (c) 상기 복수의 분할영역에 대한 촬영 순서를 결정하는 단계와; (d) 상기 결정된 촬상 순서에 따라 상기 복수의 분할영역을 순차적으로 촬상하되, 상기 촬상부가 상기 각 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)에 따라 상기 각 분할영역을 촬상하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정방법에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 (d) 단계는, 상기 복수의 분할영역 중 촬영 대상인 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)로 해당 분할영역이 촬상되도록, 상기 촬상부와 상기 측정대상물 간의 이격거리와 상기 촬상부의 해상도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계와; 상기 이격거리와 상기 촬상부의 해상도 중 적어도 어느 하나가 제어된 상태에서 해당 분할영역을 촬상하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 측정대상물은 복수의 전자부품이 표면에 마련된 PCB 기판을 포함하며; 상기 (b) 단계는, 상기 복수의 전자부품의 사이즈 정보에 기초하여 상기 복수의 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)가 선별되는 단계와; 상기 선별된 해상도의 FOV(Field Of View) 및 상기 복수의 전자부품의 상기 PCB 기판 상의 배치 정보에 기초하여 상기 PCB 기판의 표면이 상기 복수의 분할영역으로 분할되는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (c) 단계는, 상기 복수의 분할영역 중 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들 단위로 촬영 순서를 설정하되, 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘이 적용되어 촬영 순서가 결정되는 단계와; 상기 복수의 분할영역에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘이 적용되어 촬영 순서가 결정되는 단계 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 표면형상 측정장치는 모아레(Moire) 기법을 이용하여 획득된 모아레 무늬의 해석, 즉 소프트웨어적인 처리를 통하여 모아레 무늬를 해석하는 방법의 하나인 위상측정 형상측정법(PMP : Phase Measurement Profilometry)이 적용되는 것을 예로 한다.
본 발명에 따른 표면형상 측정장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광원부(10)와, 쵤상부(20)와, 제어부(50)를 포함한다.
광원부(10)는 측정대상물(100)의 표면에 광을 조사한다. 여기서, 본 발명에 따른 광원부(10)는 측정대상물(100)이 놓여지는 기준면(미도시, 이상적으로 측정대상물(100)이 PCB 기판인 경우 PCB 기판의 표면)에서 일정한 이격 간격을 두고 배치되는 광원(11)과, 측정대상물(100)과 광원(11) 사이에 배치되며 격자무늬가 새겨진 투영격자(13)를 포함할 수 있다.
광원(11)으로는 백색광을 발광하는 광원(11)이 사용되는 것이 바람직하고, 소형 경량이며 가격이 비교적 저렴한 반도체 레이저라 불리우는 레이저 다이오드나 할로겐 광원이 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 광원(11)은 LED 광원이 사용되는 것을 일 예로 한다.
광원(11)과 투영격자(13) 사이에는 광원(11)으로부터 방출된 광이 투영격자(13)에 균일하게 집광되게 하는 적어도 하나 이상의 렌즈(14, 15, 도 2 참조)가 배치될 수 있다. 그리고 투영격자(13)에 근접하게 투영격자(13)와 측정대상물(100) 사이에는 투영격자(13)를 통과한 광을 측정대상물(100)에 투영하는 투영렌즈(12)가 배치될 수 있다.
투영격자(13)에는 격자무늬가 형성되어 있다. 광원(11)으로부터 방출된 광은 투영격자(13)를 통과하면서 격자무늬의 광으로 전환되고, 이러한 격자무늬의 광이 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사되어 모아레 무늬를 갖게 됨으로써, 측정대상물(100) 표면의 3차원 정보를 얻을 수 있다.
여기서, 투영격자(13)는 격자이동부(30)에 의해 광의 투과방향에 대한 가로방향으로 미세 이동하게 된다. 이에 따라, 투영격자(13)에 형성된 격자무늬의 위 상 천이가 가능하게 되어, 투영격자(13)를 통과하여 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사되고 촬상부(20)를 통해 촬상된 모아레 무늬를 통해 제어부(50)가 측정대상물(100)의 표면 형상을 측정할 수 있게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자이동부(30)는 모터나 유공압장치와 같이 투영격자(13)를 광원(11)과 측정대상물(100) 간의 광축에 교차하는 방향으로 이동시킬 수 있는 장치이면 그 종류에 무관하게 적용 가능함은 물론이다.
촬상부(20)는 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사되어 오는 모아레 무늬의 광을 촬상한다. 그리고 촬상부(20)에 의해 촬상된 모아레 무늬의 광은 데이터 형태로 제어부(50)에 인가되고, 제어부(50)는 이를 분석하여 측정대상물(100)의 표면 형상을 검출하게 된다.
여기서, 본 발명에 따른 촬상부(20)는 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 어느 하나에 따라 측정대상물(100)의 표면을 측정할 수 있도록 마련된다. 예컨대, 촬상부(20)는 제어부(50)의 제어에 따라 측정대상물(100)과의 이격거리가 조절되거나 자체 해상도가 조절될 수 있다.
또한, 촬상부(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 촬상하는 CCD 카메라(21)와, 측정대상물(100)과 CCD 카메라(21) 사이에 배치되는 집광렌즈(22)와, CCD 카메라(21)와 측정대상물(100) 간의 이격거리가 조절되도록 CCD 카메라(21)를 이동시키는 제1 액츄에이터(23)와, 집광렌즈(22)와 CCD 카메라(21) 간의 이격거리가 조절되도록 집광렌즈(22)를 이동시키는 제2 액츄에이터(24)를 포함할 수 있다.
여기서, 제어부(50)는 제1 액츄에이터(23) 및 제2 액츄에이터(24)를 제어하 여 CCD 카메라(21)와 측정대상물(100) 간의 이격거리 및/또는 집광렌즈(22)와 CCD 카메라(21) 간의 이격거리를 조절함으로써, CCD 카메라(21)에 의해 촬상되는 FOV(Field Of View)의 해상도를 가변시킬 수 있다.
이외에도, 촬상부(20)를 구성하는 카메라, 예컨대 상기의 CCD 카메라(21) 자체의 줌(Zoom) 기능을 통해 촬상부(20)에 의해 촬상되는 FOV(Field Of View)의 해상도를 가변시킬 수도 있다.
또한, 촬상부(20)는 집광렌즈(22)의 하부에 마련된 필터(25)를 더 포함할 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 표면형상 측정장치는 촬상부(20)의 하부에 배치되는 조명부(60)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 조명부(60)는 다수개의 발광다이오드(미도시)가 원형 형태로 배열되어 구비되거나, 원형램프(미도시)가 적용되어 검사대상물의 특이형상을 측정 가능하게 할 수 있다. 이외에도, 조명부(60)는 원형램프와 측면의 조명을 위한 별도의 측면조명의 조합으로 구성될 수 있으며, 필요에 따라 다양한 형태 및 배열로 마련될 수 있다.
한편, 테이블 이동부(40)는 측정대상물(100)이 안치되는 테이블(미도시)을 구동하여 촬상부(20)가 측정대상물(100)을 촬영할 수 있도록 측정위치로 이동시키며, 볼스크류나 리니어 모터가 적용될 수 있다. 본 발명에서는 측정대상물(100)이 안치된 테이블이 측정위치로 이동하는 것을 일 예로 하고 있으나, 측정대상물(100)은 고정된 상태에서 촬상부(20) 및 광원부(10)가 하나의 모듈형태로 마련되어 측정대상물(100)의 상부에서 측정위치로 이동 가능하게 마련됨으로써, 테이블의 이송하는 방식과 동일한 결과를 얻을 수 있음은 물론이다.
한편, 제어부(50)는 위상측정 형상측정법(PMP : Phase Measurement Profilometry)에 따라 측정대상물(100)의 표면 형상이 측정되도록 테이블 이동부(40), 촬상부(20) 및 광원부(10)를 제어한다.
여기서, 본 발명에 따른 제어부(50)는 측정대상물(100)의 표면을 전술한 촬상부(20)가 촬상 가능한 해상도 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)에 기초하여 복수의 분할영역으로 분할한다. 도 5는 제어부(50)가 3개의 해상도의 FOV(Field Of View)에 기초하여 상호 상이한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 3개 그룹의 분할영역들로 측정대상물(100)의 표면을 가상으로 분할한 예를 도시하고 있다.
여기서, 측정대상물(100)이, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 전자부품(또는 솔더링 영역, 이하 동일)이 마련된 PCB 기판인 경우, 제어부(50)는 전자부품의 사이즈 정보에 기초하여 복수의 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)를 선별할 수 있다. 예컨대, 전자부품의 사이즈가 작은 경우에는 해상도의 크기를 작게 한 FOV(Field Of View)로 미세한 전자부품의 정밀한 측정이 가능하게 하는 반면, 전자부품의 사이즈가 큰 경우에는 해상도의 크기를 크게한 FOV(Field Of View)로 보다 덜 정밀하게 측정되더라도 한번에 측정되는 영역을 증가시킴으로써 측정시간을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 제어부(50)는 상기와 같이 선별된 해상도의 FOV(Field Of View)와 전자부품의 PCB 기판 상의 배치 정보에 기초하여 PCB 기판의 표면을 복수의 분할영역으로 분할한다. 도 5를 참조하여 설명하면, 분할영역 중 FOV1 및 FOV2는 정밀한 측정을 요하는 부품들이 PCB 기판 상에 운집하여 배치되어 있어 해당 영역을 크기가 작은 해상도의 FOV(Field Of View)에 해당하는 분할영역으로 분할하고 있고, 분할영역 중 FOV3은 작은 크기의 전자부품이 다소 배치되어 있으나 큰 크기의 전자부품과의 배치를 고려하여 큰 크기의 전자부품에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역에 함께 배치된 상태를 나타내고 있다.
한편, 제어부(50)는 상기와 같이 분할된 복수의 분할영역을 소정의 순서에 따라 촬상한다. 이 때, 제어부(50)는 각 분할영역을 촬상할 때, 각 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)에 따라 해당 분할영역이 촬상되도록 촬상부(20)를 제어한다. 여기서, 촬상부(20)가 FOV(Field Of View)의 해상도를 변경하는 방법은 전술한 바와 같다.
또한, 제어부(50)는 촬상부(20)가 복수의 분할영역 중 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들 단위로 복수의 분할영역을 순차적으로 촬상하도록 제어할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명하면, 제어부(50)는 촬상부(20)가 분할영역 중, FOV1에 해당하는 분할영역들을 순차적으로 촬상하도록 제어하고, FOV1에 해당하는 분할영역들의 촬상이 종료되는 경우 동일한 방법으로 FOV2 및 FOV3에 해당하는 분할영역들을 순차적으로 촬상할 수 있다.
또한, 제어부(50)는 각 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)와 무관하게 복수의 분할영역을 소정의 알고리즘을 통해 촬상 순서를 결정할 수 있다. 여기서, 제어부(50)는 복수의 분할영역들에 대한 촬상 순서에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘을 적용하여 촬상 순서를 결정할 수 있다.
여기서, TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘으로는 순차적인 클러스터링 알고리즘, 인공신경망을 사용한 클러스터링 알고리즘, ISODATA 알고리즘, 유전자 알고리즘 등과 같이 TSP(Traveling Salesman Problem)를 최적화시키기 위한 다양한 형태의 알고리즘이 적용될 수 있다. 또한, TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘은 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들 단위로 복수의 분할영역을 순차적으로 촬상할 때 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들의 촬상 순서를 결정할 때에도 적용 가능함은 물론이다.
이하에서는, 상기와 같은 표면형상 측정장치를 이용하여 측정대상물(100)의 표면형상을 측정하는 과정을, 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저 도 6을 참조하여 설명하면, 제어부에(50)에는 촬상부(20)가 촬상 가능한 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)가 설정된 상태에서, 제어부(50)에 측정대상물(100)에 대한 정보, 예컨대, 측정대상물(100)이 PCB 기판인 경우, PCB 기판 상에 마련된 복수의 전자부품의 사이즈 및 배치에 대한 정보가 입력된다(S10).
여기서, 제어부(50)는 측정대상물(100)에 대한 정보에 기초하여, 전술한 바와 같이 기 설정된 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)를 선별하고, 선별된 해상도의 FOV(Field Of View) 및 측정대상물(100)에 대한 정보에 기초하여 측정대상물(100)의 표면을 복수의 분할영역으로 분할한다(S11).
그런 다음, 제어부(50)는 전술한 바와 같은 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘을 적용하여 분할된 복수의 분할영역에 대한 촬상 순서를 결정한다(S12).
이하에서는 도 7을 참조하여 상기와 같은 방법에 따라, 3개의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)가 선별되고, 분할영역이 분할되어 촬상순서가 결정된 상태에서의 촬상과정을 설명한다.
먼저, 표면형상 측정장치에 도 1에 도시된 바와 같이 측정대상물(100)이 거치된다(S20). 그런 다음, 제어부(50)는 측정이 기준이 되는 인식점을 검사한다(S21).
그리고, 제어부(50)는 선별된 3개의 해상도 중 하나(이하, '제1 해상도'라 함)의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역에 대해 제1 해상도에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)로 검사를 진행한다(S22).
그런 다음, 제1 해상도를 갖는 분할영역의 촬상이 종료되면, 제어부(50)는 촬상부(20)가 선별된 3개의 해상도 중 다른 하나(이하, '제2 해상도'라 함)의 FOV(Field Of View)로 촬상 가능하도록 촬상부(20)의 해상도를 제2 해상도로 변경한다(S23).
그리고, 제어부(50)는 제2 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역에 대해 제2 해상도에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)로 검사를 진행한다(S24).
그런 다음, 제2 해상도를 갖는 분할영역의 촬상이 종료되면, 제어부(50)는 촬상부(20)가 선별된 3개의 해상도 중 나머지 하나(이하, '제3 해상도'라 함)의 FOV(Field Of View)로 촬상 가능하도록 촬상부(20)의 해상도를 제3 해상도로 변경한다(S25).
그리고, 제어부(50)는 제3 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역에 대해 제3 해상도에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)로 검사를 진행한다(S26).
상기와 같은 과정을 통해 측정대상물(100)의 모든 분할영역에 대한 검사가 종료되면, 측정대상물(100)을 표면형상 측정장치로부터 소거하여 해당 측정대상물(100)의 측정을 종료한다.
전술한 실시예에서는 본 발명에 따른 측정대상물(100)이 PCB 기판인 것을 일 예로 하여 설명하였다. 이외에도 표면형상의 측정이나 불량 검사 등이 필요한 다른 측정대상물, 예컨대, 반도체 등의 표면형상 측정이나 검사에도 본 발명이 적용 가능함은 물론이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그리고 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 측정대상물, 예컨대 PCB 기판의 표면에 마련되는 전자부품이나 솔더링 부분의 사이즈 및 배치에 따라 상이한 FOV(Field Of View)를 적용하여, 전체 측정 시간을 감소시킴과 동시에 미세한 전자부품이나 솔더링 부분, 또는 관심 대상 전자부품이나 솔더링 부분의 정밀 검사가 가능한 표면형상 측정장치 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims (9)

  1. 측정대상물의 표면 형상을 측정하는 표면형상 측정장치에 있어서,
    광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 광원부와;
    복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 어느 하나에 따라 촬상 가능하며, 상기 광원부로부터 방출되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사되는 광을 촬상하는 촬상부와;
    상기 측정대상물의 표면을 상기 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)에 기초하여 복수의 분할영역으로 분할하고, 상기 촬상부가 상기 복수의 분할영역을 소정의 순서에 따라 촬상하되 상기 각 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)에 따라 상기 각 분할영역을 촬상하도록 상기 촬상부를 제어하되, 상기 촬상부와 상기 측정대상물 간의 이격거리와, 상기 촬상부의 해상도 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 복수의 분할영역 중 촬상 대상인 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부는 상기 광원부로부터 방출되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사되는 광을 촬상하는 CCD 카메라와, 상기 측정대상물과 상기 CCD 카메라 사이에 배치되는 집광렌즈와, 상기 CCD 카메라와 상기 측정대상물 간의 이격거리가 조절되도록 상기 CCD 카메라를 이동시키는 제1 액츄에이터와, 상기 집광렌즈와 상기 CCD 카메라 간의 이격거리가 조절되도록 상기 집광렌즈를 이동시키는 제2 액츄에이터를 포함하며;
    상기 제어부는 상기 제1 액츄에이터 및 상기 제2 액츄에이터를 제어하여 상기 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View) 중 어느 하나에 의해 상기 CCD 카메라가 상기 분할영역을 촬상하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 측정대상물은 복수의 전자부품이 표면에 마련된 PCB 기판을 포함하며;
    상기 제어부는 상기 복수의 전자부품의 사이즈 정보에 기초하여 상기 복수의 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)를 선별하고, 상기 선별된 해상도의 FOV(Field Of View) 및 상기 복수의 전자부품의 상기 PCB 기판 상의 배치 정보에 기초하여 상기 PCB 기판의 표면을 상기 복수의 분할영역으로 분할하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 촬상부가 상기 복수의 분할영역 중 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들 단위로 상기 복수의 분할영역을 순차적으로 촬상하도록 제어하되,
    동일한 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘을 적용하거나 상기 복수의 분할영역에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘을 적용하여 상기 복수의 분할영역의 촬상 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치.
  6. 광을 측정대상물의 표면에 조사하는 광원부와, 상기 광원부로부터 방출되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사되는 광을 촬상하는 촬상부를 갖는 표면형상 측정장치의 제어방법에 있어서,
    (a) 상기 촬상부가 촬상 가능한 복수의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)가 설정되는 단계와;
    (b) 상기 측정대상물의 표면을 상기 복수의 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도의 FOV(Field Of View)에 기초하여 복수의 분할영역으로 분할하는 단계와;
    (c) 상기 복수의 분할영역에 대한 촬영 순서를 결정하는 단계와;
    (d) 상기 결정된 촬상 순서에 따라 상기 복수의 분할영역을 순차적으로 촬상하되, 상기 촬상부가 상기 각 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)에 따라 상기 각 분할영역을 촬상하도록 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 (d) 단계는,
    상기 복수의 분할영역 중 촬영 대상인 분할영역에 대응하는 해상도의 FOV(Field Of View)로 해당 분할영역이 촬상되도록, 상기 촬상부와 상기 측정대상물 간의 이격거리와 상기 촬상부의 해상도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계와;
    상기 이격거리와 상기 촬상부의 해상도 중 적어도 어느 하나가 제어된 상태에서 해당 분할영역을 촬상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 측정대상물은 복수의 전자부품이 표면에 마련된 PCB 기판을 포함하며;
    상기 (b) 단계는,
    상기 복수의 전자부품의 사이즈 정보에 기초하여 상기 복수의 FOV(Field Of View) 중 적어도 2 이상의 해상도를 갖는 FOV(Field Of View)가 선별되는 단계와;
    상기 선별된 해상도의 FOV(Field Of View) 및 상기 복수의 전자부품의 상기 PCB 기판 상의 배치 정보에 기초하여 상기 PCB 기판의 표면이 상기 복수의 분할영역으로 분할되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 복수의 분할영역 중 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들 단위로 촬영 순서를 설정하되, 동일한 해상도의 FOV(Field Of View)를 갖는 분할영역들에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘이 적용되어 촬영 순서가 결정되는 단계와;
    상기 복수의 분할영역에 대하여 TSP(Traveling Salesman Problem)에 대한 알고리즘이 적용되어 촬영 순서가 결정되는 단계 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정방법.
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