KR100957130B1 - 케이스의 표면 검사장치와, 이를 이용한 케이스의 표면검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이스의 표면 검사장치와 이를 이용한 케이스의 표면 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 카메라가 컨베이어의 이송벨트에 안치되어 이송되는 케이스의 각 부위를 분할 촬영하여 검사영상을 수득한 다음, 제어부에 사전 저장된 표본영상과 템플렛 매칭기법을 통해 결함여부를 검사하도록 고안된 것으로, 특히 검사영상과 표본영상의 표준 밝기값을 상호 일치시켜 밝기차에 의한 오인식을 억제하여 케이스의 표면 검사에 따른 정밀도를 향상시킨 케이스의 표면 검사장치와, 이를 이용한 케이스의 표면 검사방법에 관한 것이다.

케이스, 표면 검사, 조도, 카메라, 평균 밝기값, 표준편차, 템플렛 매칭기법

Description

케이스의 표면 검사장치와, 이를 이용한 케이스의 표면 검사방법{Surface inspection apparatus for case, and surface inspection method using the same}

본 발명은 케이스의 표면 검사장치와 이를 이용한 케이스의 표면 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 카메라가 컨베이어의 이송벨트에 안치되어 이송되는 케이스의 각 부위를 분할 촬영하여 검사영상을 수득한 다음, 제어부에 사전 저장된 표본영상과 템플렛 매칭기법을 통해 결함여부를 검사하도록 고안된 것으로, 특히 검사영상과 표본영상의 평균 밝기값을 상호 일치시켜 밝기차에 의한 오인식을 억제하여 케이스의 표면 검사에 따른 정밀도를 향상시킨 케이스의 표면 검사장치와, 이를 이용한 케이스의 표면 검사방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 휴대폰, 디지털 카메라, 전화기 등 각종 전자제품의 케이스에는, 다양한 문양이나 심볼이 각인 또는 인쇄를 통해 형성되며, 그 재질 또한 플라스틱 재, 금속재 등 다양한 재질로 제작되고 있다.

그런데, 상기 케이스에는 코팅이나 생산 및 운반과정 중에 스크래치나 찍힘을 포함하는 흠집이나 얼룩 등 제품의 결함이 발생될 수 있다.

그리고, 당분야에서는 제품의 신뢰성을 향상시키고자 이러한 케이스의 흠집 발생 여부를 사전에 찾아서 이 케이스가 제품화되는 것을 방지하고 있다.

그런데, 상기 케이스를 숙련된 작업자가 일일이 육안으로 찾는 것은 매우 어렵고 또 많은 시간이 소요되므로, 최근에는 상기 생산된 케이스를 카메라를 통해 촬영하여 검사영상을 수득하고 이를 표본영상과 대조하여, 결함여부를 검사하는 전용 장치들이 개발 및 보급되고 있다.

그러나 종래 보급된 검사장치들은, 조도를 비롯하여 다양한 요인들에 의해 안정성을 가지지 못하여, 결함이 발생된 제품을 찾지 못하거나, 결함이 발생되지 아니한 제품을 결함된 제품으로 오인식하는 문제점들이 발생되고 있다.

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 복수의 카메라가 컨베이어의 이송벨트에 안치되어 이송되는 케이스의 각 부위를 분할 촬영하여 검사영상을 수득한 다음, 제어부에 사전 저장된 표본영상과 템플렛 매칭기법을 통해 결함여부를 검사하도록 고안된 것으로, 특히 검사영상과 표본영상의 밝기값을 상호 일치시켜 밝기차에 의한 오인식을 억제하여 케이스의 표면 검사에 따른 정밀도를 향상시킨 케이스의 표면 검사장치와, 이를 이용한 케이스의 표면 검사방법을 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 케이스의 표면 검사장치는,

이송벨트에 안치된 케이스를 일방향으로 이송시키는 컨베이어와; 상기 컨베이어의 외측에 배설되어서, 컨베이어의 이송벨트를 통해 이송되는 케이스의 위치를 인식하는 복수의 감지센서와; 상기 컨베이어의 이송벨트에 안치되어 이송되는 케이스의 각 영역을 분할 촬영하여 검사영상을 수득하는 복수의 카메라와; 상기 카메라들을 통해 촬영되는 케이스를 조광하는 간접 조명부; 및 이들 컨베이어와 감지센서와 카메라 및 간접 조명부의 구동을 제어하며 상기 각 카메라를 통해 촬영된 영상과, 사전 저장된 표본영상을 분석 및 대조하여 케이스의 결함여부를 판독하는 제어부를 포함하여 구성되며,

상기 제어부는, 상기 검사영상과 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값과 표준 편차값을 각각 산출하는 산출모듈과; 상기 산출모듈을 통해 수득된 검사영상과 표본영상과의 평균 밝기값을 대조하여, 이들 평균 밝기값의 편차값 만큼 검사영상의 평균 밝기값을 조절하여, 검사영상의 평균 밝기값이 표본영상의 평균 밝기값과 일치하도록 하는 조절모듈과; 상기 평균 밝기값이 일치된 검사영상과 표본영상의 형상을 대조하여 일치여부를 판독하여 결함여부를 검출하는 템플렛 매칭모듈을 포함하여 구성되어,

케이스를 실제 촬영하여 수득한 검사영상과 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값을 일치시켜 결함여부를 판독하도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

바람직하게는, 상기 간접 조명은 다크필드(Dark field) 조명과, 반투광 거울(Half mirror)을 갖는 브라이트필드(Bright) 조명을 포함하여 구성되어, 상기 카메라는 케이스의 동일 분할영역에 대해 다크 필드 조명이 조사된 검사영상과 브라이트 필드 조명이 조사된 검사영상을 획득하고, 제어부는 이 둘 검사영상에 대해 표본영상의 표준 편차값을 대조하여, 상대적으로 표준 편차값이 큰 검사영상을 채택하도록 함으로써, 조절모듈을 통해 임의 조절되는 검사영상의 밝기 조절량이 최소화되도록 구성한다.

한편, 본 발명에 따른 케이스의 표면 검사방법은,

제어부에, 케이스의 각 할당부위의 표본영상을 저장하는 제 1단계와;

컨베이어의 외측에 배설된 복수의 카메라가, 이송벨트에 안치되어 이송되며 간접 조명부을 통해 조광되는 케이스의 각 분할영역을 각각 촬영하여, 케이스의 각 분할영역에 대한 검사영상을 수득하는 제 2단계와;

상기 각 카메라를 통해 수득된 각 검사영상과, 상기 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값을 산출하는 제 3단계와;

상기 검사영상의 평균 밝기값과 표본영상의 평균 밝기값의 편차를 산출하여, 검사영상의 밝기를 편차 만큼 조절하여 검사영상과 표본영상의 평균 밝기값을 일치시키는 제 4단계와;

상기 평균 밝기값이 일치된 검사영상과 표본영상의 형상을 대조 및 판독하여, 형상의 일치 여부를 통해 결함여부를 검사하는 제 5단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 2단계에서는 상기 카메라는 케이스의 동일 분할영역에 대해 다크 필드 조명이 조사된 검사영상과 브라이트 필드 조명이 조사된 검사영상을 각각 획득하고,

상기 제 3단계에서는, 상기 두개의 검사영상과 표본영상에 대한 표준 편차값을 산출하는 한편, 상기 제 4단계에서는, 상기 두개의 검사영상에 대해 표본영상의 표준 편차값을 대조하여, 상대적으로 표준 편차값이 큰 검사영상을 채택하여, 이 채택된 검사영상의 밝기를 조절하여 표본영상의 평균 밝기값과 일치시키는 것을 포함하여 구성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 카메라를 통해 수득된 케이스의 검사영상 과 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값과 표준편차값을 산출하여, 이들 검사영상의 밝기값이 표본영상의 밝기값과 일치된 상태에서 템플렛 매칭기법을 통해 케이스 표면의 결함여부를 검사하도록 구성한 케이스의 표면 검사장치 및 방법을 제안하고 있다.

이러한 장치 및 방법의 구현으로, 검사영상과 표본영상 사이의 밝기 편차에 따른 식별오류가 예방되어 검사에 따른 정밀성이 향상될 수 있다.

특히, 본 실시예에서는 이러한 검사장치와 방법을 구현함에 있어, 간접 조명부로 다크필터 조명과 브라이트필터 조명를 각각 마련하여, 이들 조명이 조사된 검사영상을 각각 획득함으로써 검사영상의 과다한 밝기조절을 예방함으로써, 보다 향상된 케이스 표면 검사의 정밀도를 갖도록 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치와 이를 이용한 케이스의 표면 검사방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치를 개략적인 구성을 보여주는 모식도이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치의 개념 구성을 보여주는 블럭도이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치(1)는, 기본적으로 컨베이어(10)의 이송벨트(11)를 통해 이송되는 케이스(100)의 각 분할영역을 복수의 카메라(30)들이 개별적으로 촬영하고, 이 분할 촬영된 검사영상 을 제어부(50)에 사전 저장된 표본영상과 대조하여, 형상의 일치여부를 통해 케이스(100) 표면의 결함 여부를 검사하도록 고안된 장치이다.

이를 상술하자면, 본 실시예에 따른 케이스의 표면 검사장치(1)는, 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이 이송벨트(11)에 안치된 케이스(100)를 일방향으로 이송시키는 컨베이어(10)와; 상기 컨베이어(10)의 외측에 배설되어서, 컨베이어(10)의 이송벨트(11)를 통해 이송되는 케이스(100)의 위치를 인식하는 복수의 감지센서(20)와; 상기 컨베이어(10)의 이송벨트(11)에 안치되어 이송되는 케이스(10)의 각 분할영역을 촬영하여 검사영상을 수득하는 복수의 카메라(30)와; 상기 카메라(30)들을 통해 촬영되는 케이스(10)를 조광하는 간접 조명부(40); 및 이들 컨베이어(10)와 감지센서(20)와 카메라(30) 및 간접 조명부(40)의 구동을 제어하며 상기 각 카메라(30)를 통해 촬영된 검사영상과, 사전 저장된 표본영상을 분석 및 대조하여 케이스(100)의 결함여부를 판독하는 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

바람직한 실시예를 보여주는 도면을 보면 본 실시예에서는 케이스(100)의 분할영역을, 상부우면, 상부좌면, 좌측면, 우측면, 전면, 배면을 포함하여 총 6개의 분할영역을 형성하고, 이 분할영역 각각을 촬영하는 지지된 6대의 카메라(30)를 컨베이어의 외측에 배설하여, 이들 각 분할영역들이 지정된 카메라(30)를 통해 촬영되도록 구성하고 있다.

그리고, 필요에 따라서는 상기 케이스의 분할영역의 개수와, 이를 촬영하는 카메라의 대수는 증감될 수 있다.

본 실시예에 따르면 최초 컨베이어(10)를 통해 이송되는 케이스(100)가 감지 센서(20)에 의해 감지되면 컨베이어(10)의 이송벨트(11)는 일시 정지하고, 이 상태에서 간접 조명부(40)는 케이스(10)를 조사하여 일정 밝기를 형성한 상태에서 이와 인접하여 설치된 카메라(30)는 할당된 케이스(10)의 분할 영역을 촬영하여 하나의 검사영상을 수득하게 되며, 이후 이러한 과정을 반복 수행하여 케이스(10)의 모든 분할영역에 대한 검사영상들을 수득하게 된다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 케이스(10)의 조광기능을 도모하는 간접 조명부(40)를 단일조명으로 구성하지 아니하고, 다크필드(Dark field) 조명(41)과 반투광 거울(Half mirror)을 갖는 브라이트필드(Bright) 조명(42)을 포함하여 구성하고 있다.

여기서, 상기 다크필드 조명(41)과 브라이트필드 조명(42)은 공지의 것이다. 다만, 본 실시예에서는 상기 간접 조명부(40)에 다크필드 조명(41)과 브라이트필드 조명(42)를 포함하여 구성하여, 케이스(100)의 동일 분할영역에 대하여, 카메라는 다크필트 조명(41)이 조광된 상태의 감지영상과, 브라이트필드 조명(42)이 조광된 상태의 감지영상을 각각 수득하도록 하고 있다.

이와 같이 케이스의 동일 분할영역에 대하여 다크필트 조명이 조광된 상태의 감지영상과, 브라이트필드 조명이 조광된 상태의 감지영상을 각각 수득되면, 후술되는 바와 같이 제어부(50)는 이들 각 감지영상의 평균 밝기값을 계측하여 표본영상의 평균 밝기값과 유사한 평균 밝기값을 가진 감지영상을 선택하여 사용하게 되며, 따라서 제어부를 통한 감지영상의 밝기 조절값이 감소될 수 있다.

한편, 제어부(50)는 상기 검사영상과 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값과 표준 편차값을 각각 산출하는 산출모듈(51)과; 상기 산출모듈(51)을 통해 수득된 검사영상과 표본영상과의 평균 밝기값을 대조하여, 이들 평균 밝기값의 편차값 만큼 검사영상의 평균 밝기값을 조절하여, 검사영상의 평균 밝기값이 표본영상의 평균 밝기값과 일치하도록 하는 조절모듈(52)과; 상기 평균 밝기값이 일치된 검사영상과 표본영상의 형상을 대조하여 일치여부를 판독하여 결함여부를 검출하는 템플렛 매칭모듈(53)을 포함하여 구성된다.

도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치를 통한 케이스의 표면 검사과정을 순차적으로 보여주는 흐름도로, 하기에서는 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 케이스의 표면 검사장치를 통한 케이스의 표면 검사방법을 상술하기로 한다.

최초 컨베이어의 외측에 배설된 복수의 카메라(30)가, 이송벨트(11)에 안치되어 이송되며 간접 조명부(40)을 통해 조광되는 케이스(100)의 각 분할영역을 촬영하여 검사영상을 수득하게 된다.

이때, 카메라(30)를 통해 수득되는 검사영상은, 간접 조명부(40)의 다크필터 조명(41)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상과, 브라이트필터 조명(42)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상을 포함한다.

이후 상기 제어부(50)의 산출모듈(51)은, 상기 각 카메라(30)를 통해 수득된 각 검사영상과 제어부(50)에 사전 저장된 표본영상의 밝기를 분석하여, 각 검사영상과 표본영상의 평균 밝기값과 표준 편차값을 산출하게 된다.

여기서, 상기 산출모듈(51)을 통해 산출되어지는 검사영상 또는 표본영상의 평균 밝기값은, 표본영상 또는 검사영상에 포함된 모든 화소들의 밝기값을 모두 합하고, 이를 화소수로 나눈 값이고, 상기 표준 편차값은 각 화소의 밝기값에서 평균 밝기값을 뺀 다음 제곱값을 구하고, 모든 화소의 제곱값을 모두 더해서 화소수로 나눈 다음 제곱근을 구한 값이다.

이때, 상기 평균 밝기값과 표준 편차값이 산출되는 검사영상은, 간접 조명부(40)의 다크필터 조명(41)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상과, 브라이트필터 조명(42)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상을 모두를 포함한다.

이후, 제어부(50)의 조절모듈(52)은 상기 산출모듈(51)을 통해 산출된 검사영상과 표본영상의 평균 밝기값을 대조하여, 차이값 만큼 검사영상의 밝기를 조절하여 검사영상의 평균 밝기값이 표본영상의 평균 밝기값과 일치하도록 한다.

이때, 조절모듈(52)은, 상기 다크필터 조명(41)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상과, 브라이트필터 조명(42)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상 중, 표본영상의 평균 밝기값과의 차이값이 상대적으로 적은 감지영상을 선택하여 밝기값을 조절하게 된다.

즉, 본 실시예에서는 다크필터 조명(41)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상과, 브라이트필터 조명(42)이 조광된 상태에서 촬영한 검사영상을 각각 촬영하여, 표준 편차값이 큰 검사영상을 채택하도록 구성함으로써, 조절모듈을 통해 임의 조절되는 검사영상의 밝기 조절량이 최소화되도록 하고 있는 것이다.

이후, 제어부의 템플렛 매칭모듈(53)은, 상기 평균 밝기값이 일치된 검사영상과 표본영상의 형상을 대조하여 일치 여부를 판독하여 케이스의 결함여부를 검출 하게 되며, 이러한 과정을 반복 수행함으로써 케이스의 모든 분할영역에 대한 결함여부를 정밀하게 검사할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치를 개략적인 구성을 보여주는 모식도이고,

도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치의 개념 구성을 보여주는 블럭도이고,

도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 케이스의 표면 검사장치를 통한 케이스의 표면 검사과정을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.

**** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****

1. 케이스의 표면 검사장치

10. 컨베이어 11. 이송벨트

20. 감지센서 30. 카메라

40. 간접 조명부 41. 다크필터 조명

42. 브라이트필터 조명

50. 제어부 51. 산출모듈

52. 조절모듈 53. 템플렛 매칭모듈

100. 케이스

Claims (4)

1. 이송벨트에 안치된 케이스를 일방향으로 이송시키는 컨베이어와; 상기 컨베이어의 외측에 배설되어서, 컨베이어의 이송벨트를 통해 이송되는 케이스의 위치를 인식하는 복수의 감지센서와; 상기 컨베이어의 이송벨트에 안치되어 이송되는 케이스의 각 영역을 분할 촬영하여 검사영상을 수득하는 복수의 카메라와; 상기 카메라들을 통해 촬영되는 케이스를 조광하는 간접 조명부; 및 이들 컨베이어와 감지센서와 카메라 및 간접 조명부의 구동을 제어하며 상기 각 카메라를 통해 촬영된 영상과, 사전 저장된 표본영상을 분석 및 대조하여 케이스의 결함여부를 판독하는 제어부를 포함하여 구성되며,

   상기 제어부는, 상기 검사영상과 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값과 표준 편차값을 각각 산출하는 산출모듈과; 상기 산출모듈을 통해 수득된 검사영상과 표본영상과의 평균 밝기값을 대조하여, 이들 평균 밝기값의 편차값 만큼 검사영상의 평균 밝기값을 조절하여, 검사영상의 평균 밝기값이 표본영상의 평균 밝기값과 일치하도록 하는 조절모듈과; 상기 평균 밝기값이 일치된 검사영상과 표본영상의 형상을 대조하여 일치여부를 판독하여 결함여부를 검출하는 템플렛 매칭모듈을 포함하여 구성되어,

   케이스를 실제 촬영하여 수득한 검사영상과 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값을 일치시켜 결함여부를 판독하도록 구성된 것을 특징으로 하는 케이스의 표면 검사장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 간접 조명은 다크필드(Dark field) 조명과, 반투광 거울(Half mirror)을 갖는 브라이트필드(Bright) 조명을 포함하여 구성되어, 상기 카메라는 케이스의 동일 분할영역에 대해 다크 필드 조명이 조사된 검사영상과 브라이트 필드 조명이 조사된 검사영상을 획득하고, 제어부는 이 둘 검사영상에 대해 표본영상의 표준 편차값을 대조하여, 상대적으로 표준 편차값이 큰 검사영상을 채택하도록 함으로써, 조절모듈을 통해 조절되는 검사영상의 밝기 조절량이 최소화되도록 구성한 것을 특징으로 하는 케이스의 표면 검사장치.
3. 제어부에, 케이스의 각 할당부위의 표본영상을 저장하는 제 1단계와;

   컨베이어의 외측에 배설된 복수의 카메라가, 이송벨트에 안치되어 이송되며 간접 조명부을 통해 조광되는 케이스의 각 분할영역을 각각 촬영하여, 케이스의 각 분할영역에 대한 검사영상을 수득하는 제 2단계와;

   상기 각 카메라를 통해 수득된 각 검사영상과, 상기 제어부에 사전 저장된 표본영상의 평균 밝기값을 산출하는 제 3단계와;

   상기 검사영상의 평균 밝기값과 표본영상의 평균 밝기값의 편차를 산출하여, 검사영상의 밝기를 편차 만큼 조절하여 검사영상과 표본영상의 평균 밝기값을 일치시키는 제 4단계와;

   상기 평균 밝기값이 일치된 검사영상과 표본영상의 형상을 대조 및 판독하여, 형상의 일치 여부를 통해 결함여부를 검사하는 제 5단계를 포함하여 구성된 것 을 특징으로 하는 케이스의 표면 검사방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 2단계에서는 상기 카메라는 케이스의 동일 분할영역에 대해 다크 필드 조명이 조사된 검사영상과 브라이트 필드 조명이 조사된 검사영상을 각각 획득하고,

   상기 제 3단계에서는, 상기 두개의 검사영상과 표본영상에 대한 표준 편차값을 산출하는 한편, 상기 제 4단계에서는, 상기 두개의 검사영상에 대해 표본영상의 표준 편차값을 대조하여, 상대적으로 표준 편차값이 큰 검사영상을 채택하여, 이 채택된 검사영상의 밝기를 조절하여 표본영상의 평균 밝기값과 일치시키는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이스의 표면 검사방법.

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