이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 비전검사장치는 표면실장라인에서 표면실장작업을 마친 인쇄회로기판의 표면실장부품을 검사할 경우, 선행장비의 컨베이어를 통해 다음 공정으로 이동되기 이전에 비전검사를 실시할 수 있도록 설치된다.
이와 같은 비전검사장치는 선, 후행 장비의 컨베이어와 컨베이어 사이에 형성되는 공간에 배치되는 방식으로 설치될 수 있고, 선, 후행장비와 연계시키지 않고 단독 테이블 형태로도 사용될 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 비전검사장치의 측단면도이며, 도 3 은 검사대상물을 촬영하는 제 1, 2 카메라부의 촬영범위를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 전체 비전검사장치의 측면도이다.
도 2 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 비전검사장치는, 부품 조립과정에서 조립 또는 실장된 검사대상물을 카메라로 촬영한 후 촬영된 이미지를 미리 입력된 대상 이미지와 비교하여 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 상기 검사대상물(5)을 검사위치에 고정 또는 이송시키는 스테이지부(10)와; 상기 스테이지부(10)의 상부에 위치하며, 상기 검사대상물(5)에 조명을 제공하는 조명부(20)와; 상기 조명부(20)의 상부에 설치되며, 상기 검사대상물(5)의 영상을 굴절시키기 위한 광굴절부(30)와; 상기 광굴절부(30)의 좌, 우측에 각각 설치되어 상기 굴절된 검사대상물의 영상을 촬영하는 제 1 카메라부(40) 및 제 2 카메라부(50)와; 상기 제 1 카메라부(40) 및 제 2 카메라부(50)에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물(5)의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부(60)와; 상 기 스테이지부(10) 및 제 1, 2 카메라부(40, 50)를 제어하는 모션 컨트롤러를 포함하는 제어부(70);를 포함하며, 상기 광굴절부(30)는, 상기 제 1 카메라부(40)와 제 2 카메라부(50)의 하부에 각각 배치되는 제 1, 2 프리즘부(34, 36)와, 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36) 사이에 배치되며, 서로 예각을 이루는 2 개의 반사면을 포함하는 프리즘블럭(35)을 포함한다.
여기서, 상기 스테이지부(10)는 검사될 검사대상물(5)이 착좌되는 공간을 제공하는 구성요소로서, 상기 검사대상물(5)의 위치를 조절 및 고정시키기 위한 위치조절부(미도시) 및 고정부(미도시)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스테이지부(10)의 상부에는 조명부(20)가 설치된다.
상기 조명부(20)는 상기 검사대상물(5)의 정확한 영상정보를 확보하기 위하여 검사대상물(5)에 조명을 제공하는 구성요소로써, 중앙을 관통하는 시야확보부(21)의 외측면에 복수의 램프(22a, 24a, 26a)가 배열설치되어 상기 검사대상물(5)을 사방에서 조명하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 조명부(20)는, 제 1 조명부(22)와 제 2 조명부(24)와 제 3 조명부(26)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 조명부(22)는 상기 조명부(20)의 상부에 설치되며, 상기 검사대상물(5)에 수직으로 입사되는 광원을 제공하는 역할을 수행한다.
상기 제 1 조명부(22)는 상기 제 1 조명부(22)의 측부에 배치되어 수평성분의 광원을 제공하는 제 1 램프(22a)와 상기 제 1 램프(22a)와 일정거리 이격되어 사선으로 배치되는 반반사거울(22b)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 제 1 조명부(22)는 상기 제 1 램프(22a)에서 조사되는 수평성분의 광원이 상기 반반사거울(22b)에 의해 수직성분의 광원으로 반사되어 상기 검사대상물(5)에 수직으로 입사되는 광원을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제 2 조명부(24)는 상기 제 1 조명부(22)의 하부에 설치되며, 상기 검사대상물(5)에 수직보다 작은 각으로 입사되는 광원을 제공하는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 제 2 조명부(24)는 측상부에 일정 기울기로 기울어져 광원을 제공하는 제 2 램프(24a)를 포함하며, 이 경우, 상기 제 2 램프(24a)에서 조사된 광원은 상기 검사대상물(5)에 대하여 소정의 각(θ2)으로 입사된다.
또한, 상기 제 3 조명부(26)는 상기 제 2 조명부(24)의 하부에 설치되며, 상기 제 2 조명부(24)에서 제공되는 광원 입사각보다 작은 각으로 입사되는 광원을 제공하는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 제 3 조명부(26)는 측상부에 일정 기울기로 기울어져 광원을 제공하는 제 3 램프(26a)를 포함하며, 이 경우, 상기 제 3 램프(26a)에서 조사된 광원은 상기 검사대상물(5)에 대하여 소정의 각(θ1)으로 입사된다.
여기서, 상기 제 3 램프(26a)의 조사각(θ1)은 상기 제 2 램프(24a)의 조사각(θ2)보다 작은 각을 구비하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 조명부(20)는, 상기 제 1, 2, 3 램프(22a, 24a, 26a)에서 각각 다른 각으로 상기 검사대상물(5)의 상부 사방에서 조명을 제공함으로써, 검사대상물(5)에 실장된 부품에 따른 그림자 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 조명부(20)는 상기 스테이지부(10)에 근접설치된 고정형 직접조사방식으로 마련됨으로써, 조명원의 광량감소 및 영상의 광량감소를 최소화할 수 있으며, 조명원과 검사대상물(5)과의 거리가 멀어서 발생하는 광량의 감소를 개선할 수 있다.
한편, 상기 조명부(20)의 상부에는 광굴절부(30)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 광굴절부(30)에는 상기 조명부(20)의 시야확보부(21)와 대응되어 관통되는 관통부(31)가 형성될 수 있으며, 제 1, 2 프리즘부(34, 36)와 프리즘블럭(35)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)와 프리즘블럭(35)은 상기 검사대상물(5)의 영상을 후술하여 설명할 상기 제 1 카메라부(40)와 제 2 카메라부(50)으로 반사시키기 위한 구성으로 도 2 에서 도시된 바와 같이, 삼각기둥 형상의 프리즘(prism)으로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 프리즘은 광의 분산이나 굴절을 일으키기 위한 광학 장치이며, 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)와 프리즘블럭(35)은 영상의 방향을 변경하기 위하여 전반사면을 구비한 프리즘으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)와 프리즘블럭(35)은 도 2 에서와 같이, 삼각기둥 형상의 프리즘으로 마련될 수 있지만 이에 한정되지는 아니하며, 영상의 방향을 변경시키는 펜타프리즘(오각프리즘) 등의 여러가지 프리즘으로 대체될 수 있음은 물론이다.
여기서, 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)는, 후술하여 설명할 상기 제 1 카메 라부(40)와 제 2 카메라부(50)의 하부에 각각 배치되는 구성요소로써, 상기 프리즘블럭(35)에 의해 굴절된 검사대상물(5)의 영상을 상기 제 1, 2 카메라부(40, 50)로 굴절시키는 역할을 수행한다.
또한, 상기 광굴절부(30)는 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)를 지지하며, 제 1, 2 프리즘부(34, 36)에 굴절되는 상기 검사대상물(5)의 영상 손실을 방지하기 위한 제 1, 2 전반사미러부(34a, 36a)를 추가적으로 포함할 수 있다.
즉, 도 2 에서와 같이, 상기 제 1, 2 전반사미러부(34a, 36a)는 전반사 거울로 마련되며, 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)의 후미에 배치되어 이들을 지지함과 동시에 입사되는 검사대상물(5)의 굴절광(영상)의 유출을 방지하도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 프리즘블럭(35)은 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36) 사이에 배치되는 구성요소로써, 서로 예각을 이루는 2 개의 반사면을 포함하여 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)로 검사대상물(5)의 영상을 굴절시키는 역할을 수행한다.
또한, 상기 광굴절부(30)는 상기 프리즘블럭(35) 및 상기 제 1, 2 프리즘부(34, 36)의 입사, 반사, 출사각을 조절하기 위한 회전모터(미도시)를 포함하여 구성될 수도 있다.
한편, 상기 광굴절부(30)의 좌, 우측에는 촬영범위가 상이한 제 1 카메라부(40)와 제 2 카메라부(50)가 각각 설치될 수 있다.
여기서, 상기 촬영범위는 상과의 거리, 초점심도, 해상도, 카메라 렌즈의 성능 등 여러가지 요소에 따라 달라질 수 있으나, 본 실시예에서는 상기 제 1 카메라부(40)의 렌즈 배율과 상기 제 2 카메라부(50)의 렌즈 배율이 상이한 것으로 설명 한다.
여기서, 상기 제 1 카메라부(40)는 상기 프리즘블럭(35)과 제 1 프리즘부(34)에 의해 굴절된 검사대상물(5)의 영상정보를 촬영하기 위한 구성요소로써, 바람직하게는, CCD(charge coupled device)카메라로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 카메라부(40)는, 도 2 에서와 같이, 제 1 광경로(44)의 범위를 촬영할 수 있도록 마련되어, 후술하여 설명할 상기 제 2 카메라부(50) 보다 넓은 범위의 영역을 촬영할 수 있도록 마련된다.
즉, 상기 제 1 프리즘부(34)와 프리즘블럭(35)에 의해 상기 검사대상물(5)의 영상이 제 1 광경로(44)의 범위로 확보될 수 있으며, 상기 제 1 카메라부(40)는 상기 제 1 광경로(44) 범위의 영역을 촬영할 수 있다.
또한, 상기 제 2 카메라부(50)는 상기 프리즘블럭(35)과 제 2 프리즘부(36)에 의해 굴절된 검사대상물(5)의 영상정보를 촬영하기 위한 구성요소로써, 바람직하게는, CCD(charge coupled device)카메라로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 제 2 카메라부(50)는, 도 2 에서와 같이, 제 2 광경로(54)의 범위를 촬영할 수 있도록 마련되어, 상기 제 1 카메라부(40) 보다 작은 범위의 영역을 촬영할 수 있도록 마련된다.
즉, 상기 제 2 프리즘부(36)와 프리즘블럭(35)에 의해 상기 검사대상물(5)의 영상이 제 2 광경로(54)의 범위로 확보될 수 있으며, 상기 제 2 카메라부(50)는 상기 제 2 광경로(44) 범위의 영역을 촬영할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 제 1 카메라부(40)의 배율이 상기 제 2 카메라부(50) 의 배율에 비해 저배율로 설정됨으로써, 상기 제 1 카메라부(40)는 상기 제 2 카메라부(50)에 비해 보다 넓은 영역에 대한 촬영을 수행할 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 카메라부(50)의 배율이 상기 제 1 카메라부(40)의 배율에 비해 고배율로 설정됨으로써, 상기 제 2 카메라부(50)는 상기 제 1 카메라부(40)에 비해 정밀한 검사를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 비전검사장치는, 상기 프리즘블럭(35)과 제 1, 2 프리즘부(34, 36)에 의해 상기 제 1 카메라부(40) 또는 제 2 카메라부(50)로 검사대상물(5)의 영상을 촬영할 수 있도록 구성됨으로써, 검사대상물(5)의 검사영역을 조절할 수 있다.
따라서, 도 3 에서와 같이, 검사대상물(5) 상에 실장된 부품(3, 4) 크기 또는 납땜부위(1)의 크기에 따라 상기 제 1, 2 카메라부(40, 50)의 촬영범위를 선택적으로 이용하여 검사를 수행함으로써, 검사시간을 단축시킬 수 있다.
즉, 검사대상물(5) 상의 영역중 고해상도로써 검사를 요하는 영역일 경우, 해당 영역을 상기 제 2 카메라부(50)의 촬영범위(A)로 촬영 및 검사를 수행함으로써, 각 결합부분에 대한 정밀한 검사를 수행할 수 있다.
또한, 검사대상물(5) 상의 영역중 저해상도로도 검사가 가능한 영역일 경우, 상기 제 1 카메라부(40)의 넓은 촬영범위(B)로 촬영 및 검사를 수행함으로써, 보다 신속한 검사를 수행할 수 있다.
한편, 상기 비전처리부(60)는 상기 제 1, 2 카메라부(40, 50)로부터 획득된 검사대상물(5)의 영상정보를 미리 입력된 대상 이미지와 비교하여 상기 검사대상 물(5)의 양호 불량을 판단한다.
또한, 상기 제어부(70)는 상기 스테이지부(10), 광굴절부(30), 제 1, 2 카메라부(40, 50)의 구동 및 동작을 제어하는 모션 컨트롤러를 포함하는 구성요소로써, 본 발명에 따른 비전검사장치 전체의 구동을 제어하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 제어부(70)는, 도 4 에서와 같이, 이송 컨베이어(80)에 결합된 비전검사장치를 고정된 검사대상물(5) 상부에서 전, 후, 좌, 우로 이송시켜, 미리 설정된 상기 검사대상물(5)의 촬영영역에 따라 상기 제 1 카메라부(40) 또는 제 2 카메라부(50)에 촬영제어신호를 전송하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제어부(70)는 시스템 제어 프로그램에 따라 비전검사장치의 촬영위치제어와 촬영된 영상의 처리와 조명부 제어 등의 물리적인 제어를 담당함은 물론 검사작업수행 및 데이터 연산 작업을 수행한다.
아울러, 상기 제어부(70)는 작업내용 및 검사결과를 모니터에 출력하기 위한 출력장치 제어와 작업자가 설정 및 제반사항을 입력할 수 있는 입력장치 제어 등 비전검사장치의 총괄적인 제어를 담당한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비전검사장치는, 단순한 구동 제어를 통해, 검사대상물에 실장된 부품의 크기 또는 납땜부위의 크기에 따라 선택적인 촬영범위를 구비하는 복수의 카메라부를 마련함으로써, 검사시간을 단축시킬 수 있으며, 검사대상물의 검사영역을 미시적인 검사판정을 요하는 영역과 거시적인 검사판정을 요하는 영역으로 구분하여 촬영을 수행함으로써, 보다 효율적인 검사를 수행 할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.