KR101151274B1 - 결점 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결점 검사장치에 관한 것으로서, 검사 대상물에 광을 조사하는 제1광원; 상기 제1광원으로부터 조사된 광이 상기 검사 대상물에서 반사되어 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 검사 대상물로 재귀 반사시키는 재귀 반사판; 상기 검사 대상물에 광을 조사하며, 상기 제1광원의 광축과 상기 검사 대상물이 형성하는 각도와 다른 각도로 광을 조사하는 제2광원; 상기 제2광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅해서 입사시켜 상기 검사 대상물로 전송하는 광변환부; 및 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광 및 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물에서 반사되는 광이 입사되어 상기 검사 대상물의 영상을 촬상하는 카메라;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

결점 검사장치{APPARATUS FOR INSPECTING DEFECTS}
본 발명은 결점 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사 대상물에 광을 조사하여 이물, 찍힘, 구김, 변색 등의 결점을 검출하는 결점 검사장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 산업에 주로 사용되는 광학 필름은 제조 공정 또는 취급 과정에서 불량이 발생하게 되며, 광학 필름의 불량은 LCD 패널이나 PDP 모듈의 불량을 유발하는 주요 원인이 된다. 이런 불량 요소를 포함하고 있는 광학 필름의 유출을 방지하기 위해 광학 필름 제조사들은 검사 공정을 운영하고 있으며, 작업자의 육안 검사 및 비전을 이용한 자동검사장치 사용을 병행하고 있다. 한편, 기술의 발전으로 작업자의 육안 검사를 효과적으로 대체할 수 있는 광학 필름 자동검사장치의 도입 및 적용이 늘어가고 있는 추세이다.
광학 필름의 검사는 광학 필름의 제조 공정이 완료된 후에 실시하는 최종 검사로써 제조 공정에서 발생할 수 있는 다양한 결점을 검출해야 하므로, 광학 필름의 검사에 있어서는 비전, 예컨대 조명유닛과 카메라 등을 이용한 정확한 영상 획득 및 자동 검사 처리를 통한 불량품 유출 방지가 가장 중요한 기술 과제이다. 다양한 결점에 대응하기 위해서는 결점 종류에 따라 영상 획득 방법을 달리 사용해야 하며 적용된 영상 획득 방법에 맞춰 결점의 영상 획득을 위한 광학계 수량을 설정하여 검사 장비에 설치해야 한다.
광학 필름을 순차적으로 자동검사장비에 투입하면 컨베이어, 롤 등을 사용하여 광학 필름을 이송시키게 되며, 이송 도중 복수 개의 광학계를 통과하면서 각 광학계가 전담하고 있는 광학 필름의 일부분에 포함되어 있는 결점의 영상을 획득하게 된다.
도 1은 종래의 결점 검사장치의 일례를 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 결점 검사장치의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 결점 검사장치는 주로 불투명 패널(2)인 검사 대상물 상의 결점을 검사하는 것으로서, 컨베이어(30)에 의하여 불투명 패널(2)이 이동할 때 광원(20)은 불투명 패널(1)과 경사지게 광을 조사하고, 카메라(10)는 불투명 패널(2)을 촬상하기 위하여 불투명 패널(2)에 경사지게 설치되어 불투명 패널(2)을 라인 스캐닝한다.
도 2를 참조하면, 결점 검사장치는 주로 투명 패널(3)인 검사 대상물 상의 결점을 검사하는 것으로서, 컨베이어(30)에는 슬릿(31)이 형성되어 있으며, 컨베이어(30)의 슬릿(31)의 상부에는 투명 패널(3)이 놓여 있으며, 슬릿(31) 하부에는 광원(20)이 배치되어 광원(20)으로부터 조사된 광은 슬릿(31)을 통과하고, 카메라(10)는 투명 패널(3)의 슬릿(31)을 통과하는 부분을 라인 스캐닝한다.
종래의 결점 검사장치에서는, 광원으로부터 조사된 광의 조사방향이 여러 곳에서 출발하기 때문에 결점의 형태와 그림자의 구분이 어렵게 된다. 또한 절대 광량이 부족하여 광원으로부터 조사된 광이 효율적으로 카메라에 도달되지 못하기 때문에 광원의 광도를 높여야 하는데, 높아진 광도에 의하여 산란이 강해지기 때문에 선명한 영상을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 이러한 광손실 현상을 방지하기 위하여 광원에 집광 렌즈를 설치하여 집광형 조명장치를 구성하는 방식이 사용되지만 집광형 조명장치에서도 2차 광손실을 방지할 수 없어 광효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 재귀 반사판에 의해 재귀 반사된 하나의 광과 콜리메이팅되고 확산된 다른 광을 검사 대상물에 조사하여 검사 대상물 상의 결점에 대한 선명한 영상을 획득함으로써, 검사 대상물 상의 결점을 용이하게 감지할 수 있는 결점 검사장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 결점 검사장치는, 검사 대상물에 광을 조사하는 제1광원; 상기 제1광원으로부터 조사된 광이 상기 검사 대상물에서 반사되어 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 검사 대상물로 재귀 반사시키는 재귀 반사판; 상기 검사 대상물에 광을 조사하며, 상기 제1광원의 광축과 상기 검사 대상물이 형성하는 각도와 다른 각도로 광을 조사하는 제2광원; 상기 제2광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하여 상기 검사 대상물로 전송하는 광변환부; 및 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광 및 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물에서 반사되는 광이 입사되어 상기 검사 대상물의 영상을 촬상하는 카메라;를 포함하고, 상기 제1광원은 상기 카메라에 동축적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 결점 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 카메라로부터 영상 신호를 전송받아, 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상 중 배경 부위의 영상과, 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물에서 반사되는 광에 의해 촬상되는 영상 중 결점 부위의 영상을 합산하는 영상 처리부;를 더 포함한다.
삭제
본 발명에 따른 결점 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 검사 대상물 상에 배치되며, 상기 제1광원, 상기 재귀 반사판 및 상기 제2광원으로부터의 광이 통과하는 슬릿부;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 결점 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 광변환부는, 상기 제2광원으로부터 조사되는 광을 콜리메이팅하는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터를 통과한 광을 좌우 방향으로 확산시키는 디퓨저를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 결점 검사장치는, 검사 대상물에 광을 조사하는 제1광원; 상기 제1광원으로부터 조사된 광이 상기 검사 대상물을 투과하여 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 검사 대상물로 재귀 반사시키는 재귀 반사판; 상기 검사 대상물에 광을 조사하며, 상기 제1광원의 광축과 상기 검사 대상물이 형성하는 각도와 다른 각도로 광을 조사하는 제2광원; 상기 제2광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하여 상기 검사 대상물로 전송하는 광변환부; 및 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광 및 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물을 투과하는 광이 입사되어 상기 검사 대상물의 영상을 촬상하는 카메라;를 포함하고, 상기 제1광원은 상기 카메라에 동축적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 결점 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 카메라로부터 영상 신호를 전송받아, 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상 중 배경 부위의 영상과, 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물을 투과하는 광에 의해 촬상되는 영상 중 결점 부위의 영상을 합산하는 영상 처리부;를 더 포함한다.
본 발명의 결점 검사장치에 따르면, 재귀 반사판에 의해 재귀 반사된 광에 의해 획득된 영상 중 배경 부위와, 콜리메이팅되고 확산된 광에 의해 획득된 영상 중 결점 부위를 합산시킴으로써, 검사 대상물 상의 결점에 대한 선명한 영상을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 결점 검사장치에 따르면, 여러 경로의 광의 간섭을 줄이기 위한 슬릿부를 이용함으로써, 광효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 결점 검사장치에 따르면, 제2광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하고 분산시키는 광변환부를 구비함으로써, 진동에 대하여 조명의 위치 변화를 최소화하여 균일한 광도를 유지할 수 있다.
도 1은 종래의 결점 검사장치의 일례를 도시한 도면이고,
도 2는 종래의 결점 검사장치의 다른 예를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타내는 도면이고,
도 4는 도 3의 결점 검사장치의 광변환부를 도시한 도면이고,
도 5는 도 3의 결점 검사장치에 의해 촬상된 결점의 일례를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 결점 검사장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 결점 검사장치의 광변환부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 결점 검사장치에 의해 촬상된 결점의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 결점 검사장치(100)는, 서로 다른 2가지 광을 검사 대상물에 조사하여 결점에 대한 선명한 영상을 획득할 수 있는 것으로서, 제1광원(110)과, 재귀 반사판(120)과, 제2광원(130)과, 광변환부(140)와, 카메라(150)와, 슬릿부(160)와, 영상 처리부(170)를 포함한다. 본 실시예에서 검사 대상물은 광학 필름(1)인 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 제1광원(110)은, 광학 필름(1)에 광을 조사한다. 본 실시예에서는 제1광원(110)으로 고출력의 LED 조명유닛을 이용하며, 제1광원(110)은 후술할 카메라(150)의 입구부에 동축으로 설치된다.
상기 재귀 반사판(120)은, 입사되는 광을 입사 방향과 동일한 방향으로 재귀 반사시키는 부재이다. 제1광원(110)으로부터 조사된 광은 광학 필름(1)에서 반사되어 재귀 반사판(120)으로 입사되며, 재귀 반사판(120)에 입사된 광은 입사 방향과 동일한 방향으로 검사 대상물(1) 측으로 재귀 반사된다.
상기 제2광원(130) 역시, 광학 필름(1)에 광을 조사하며, 고출력의 LED 조명유닛이 이용된다. 제1광원(110)의 광축과 광학 필름(1)이 형성하는 각도와 제2광원(130)의 광축과 광학 필름(1)이 형성하는 각도는 서로 다르다. 예를 들어, 제1광원(110)으로부터 조사되는 광의 경로(L1)는 광학 필름(1)과 약 45도 내지 50도 정도 경사지도록 형성되고(α), 제2광원(130)으로부터 조사되는 광의 경로(L2)는 광학 필름(1)과 약 10도 내지 20도 정도 경사지도록 형성된다(β).
상기 광변환부(140)는, 제2광원(130)으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하고 분산시키는 것으로서, 콜리메이터(141)와, 디퓨저(142)를 포함한다. 제2광원(130)으로부터 조사된 광은 콜리메이터(collimator)(141)를 통과하면서 콜리메이팅되고, 이후 디퓨저(142)를 통과하면서 광은 좌우 방향으로 확산된다.
제2광원(130)으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하고 분산시키는 광변환부(140) 대신 제2광원(130)으로부터 조사된 광을 집광하여 광학 필름(1) 측으로 전송하는 일반 집광 렌즈를 사용하는 경우, 진동에 따라 조명의 위치 변화가 심하여 균일한 광도를 유지하기 어렵다. 따라서 광학 필름(1) 상의 결점의 크기가 왜곡될 수 있는 문제가 있다.
상기 카메라(150)는, 광학 필름(1)의 영상을 획득하여 광학 필름(1) 상의 결점을 검출한다. 재귀 반사판(120)에서 재귀 반사된 광은 광학 필름(1) 측으로 입사되고 그 광은 다시 광학 필름(1)에 의해 반사되어 카메라(150)에 입사된다. 또한 제2광원(130)으로부터 조사된 광 역시 광학 필름(1) 측으로 입사되고 그 광은 광학 필름(1)에 의해 반사되어 카메라(150)에 입사된다. 재귀 반사판(120)에서 재귀 반사된 광과 제2광원(130)의 광을 이용하여 광학 필름(1)의 영상을 획득할 수 있다.
카메라(150)로는 라인 카메라(line camera) 또는 에어리어 카메라(area camera) 등이 이용되는 것이 일반적이고, 이외 광학 필름 검사장치에 사용되는 다양한 이미지 캡쳐수단이 이용될 수 있다.
상기 슬릿부(160)는 여러 경로의 광의 간섭을 줄이기 위한 것으로서, 광학 필름(1)의 상측에 배치된다. 제1광원(110)으로부터 조사된 광, 재귀 반사판(120)에 의해 재귀 반사된 광 및 제2광원(130)으로부터 조사된 광 모두 슬릿부(160)를 통과하여 광학 필름(1)에 입사되고, 광학 필름(1)에서 반사된 광 역시 슬릿부(160)를 통과하여 재귀 반사판(120) 또는 카메라(150) 등으로 입사된다.
상기 영상 처리부(170)는, 재귀 반사판(120)에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상과 제2광원(130)으로부터 조사되어 광학 필름(1)에서 반사되는 광에 의해 촬상되는 영상을 합산한다. 재귀 반사판(120)에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상과 제2광원(130)으로부터 조사되어 광학 필름(1)에서 반사되는 광에 의해 촬상되는 영상은 제1광원(110) 및 제2광원(130)을 동시에 구동시켜 얻을 수도 있고, 필요에 따라 제1광원(110) 또는 제2광원(130)을 교차로 구동시켜 얻을 수도 있다.
제1광원(110) 및 제2광원(130)을 소스로 하는 영상들은 카메라(150)로부터 영상 처리부(170)에 각각 전송된다. 도 5를 참조하면, 광학 필름(1) 상의 결점을 촬상한 영상들이 나타나 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1광원(110), 광학 필름(1), 재귀 반사판(120), 광학 필름(1) 및 카메라(150)를 경유하는 광에 의해 촬상되는 영상(I10)과, 제2광원(130), 광변환부(140), 광학 필름(1) 및 카메라(150)를 경유하는 광에 의해 촬상되는 영상(I20)이 나타나 있다. 제1광원(110)에 의한 영상(I10)은 결점 부위의 영상(I11)과 배경 부위의 영상(I12)을 포함하는데, 결점 부위의 영상(I11)은 단순히 전체적으로 어둡게 표시되어 결점 부위가 함몰된 형상인지 아니면 오염물질인지 여부를 분간하기 힘들다.
한편, 제2광원(130)에 의한 영상(I20) 역시 결점 부위의 영상(I21)과 배경 부위의 영상(I22)을 포함하는데, 배경 부위의 영상(I22)은 전체적으로 어둡게 표시되고 결점 부위의 영상(I21)은 제2광원(130)으로부터 광이 조사되는 측이 밝게 표시된다. 따라서, 제1광원(110)에 의한 영상(I10) 중 배경 부위의 영상(I12)과 제2광원(130)에 의한 영상(I20) 중 결점 부위의 영상(I21)을 합산하면 결점 부위의 입체감이 선명하게 드러나면서 함몰된 형상인지 여부를 정확하게 분간할 수 있다.
도 5에는 제1광원(110)에 의한 영상(I10)과 제2광원(130)에 의한 영상(I20)이 합산된 영상(I30)이 표시되어 있고, 합산된 영상(I30)은 결점 부위의 영상(I31)과 배경 부위의 영상(I32)을 포함한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 결점 검사장치는, 재귀 반사판에 의해 재귀 반사된 광에 의해 획득된 영상 중 배경 부위와, 콜리메이팅되고 확산된 광에 의해 획득된 영상 중 결점 부위를 합산시킴으로써, 검사 대상물 상의 결점에 대한 선명한 영상을 획득할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 결점 검사장치는, 여러 경로의 광의 간섭을 줄이기 위한 슬릿부를 이용함으로써, 광효율을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 결점 검사장치는, 제2광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하고 분산시키는 광변환부를 구비함으로써, 진동에 대하여 조명의 위치 변화를 최소화하여 균일한 광도를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결점 검사장치를 나타내는 도면이다. 도 6에 있어서, 도 3 내지 도 5에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 결점 검사장치(200)는, 제1광원(110)과, 재귀 반사판(220)과, 제2광원(130)과, 광변환부(140)와, 카메라(250)와, 슬릿부(160)와, 영상 처리부(270)를 포함한다.
상기 재귀 반사판(220)은, 입사되는 광을 입사 방향과 동일한 방향으로 재귀 반사시키는 부재이다. 제1광원(110)으로부터 조사된 광은 광학 필름(1)을 투과하여 재귀 반사판(220)으로 입사되며, 재귀 반사판(220)에 입사된 광은 입사 방향과 동일한 방향으로 광학 필름(1) 측으로 재귀 반사된다.
상기 카메라(250)는, 광학 필름(1)의 영상을 획득하여 광학 필름(1) 상의 결점을 검출한다. 재귀 반사판(220)에서 재귀 반사된 광은 광학 필름(1)을 투과하여 카메라(250)에 입사된다. 또한 제2광원(130)으로부터 조사된 광은 광변환부(140)를 거쳐 광학 필름(1) 측으로 입사되고 그 광은 광학 필름(1)을 투과하여 카메라(250)에 입사된다. 재귀 반사판(220)에서 재귀 반사된 광과 제2광원(130)의 광을 이용하여 광학 필름(1)의 영상을 획득할 수 있다.
상기 영상 처리부(270)는, 재귀 반사판(220)에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상 중 배경 부위의 영상과, 제2광원(130)으로부터 조사되어 광학 필름(1)을 투과하는 광에 의해 촬상되는 영상 중 결점 부위의 영상을 합산한다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 결점 검사장치 110: 제1광원
120: 재귀 반사판 130: 제2광원
140: 광변환부 150: 카메라
160: 슬릿부 170: 영상 처리부

Claims (7)

  1. 검사 대상물에 광을 조사하는 제1광원;
    상기 제1광원으로부터 조사된 광이 상기 검사 대상물에서 반사되어 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 검사 대상물로 재귀 반사시키는 재귀 반사판;
    상기 검사 대상물에 광을 조사하며, 상기 제1광원의 광축과 상기 검사 대상물이 형성하는 각도와 다른 각도로 광을 조사하는 제2광원;
    상기 제2광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하여 상기 검사 대상물로 전송하는 광변환부; 및
    상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광 및 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물에서 반사되는 광이 입사되어 상기 검사 대상물의 영상을 촬상하는 카메라;를 포함하고,
    상기 제1광원은 상기 카메라에 동축적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라로부터 영상 신호를 전송받아, 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상 중 배경 부위의 영상과, 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물에서 반사되는 광에 의해 촬상되는 영상 중 결점 부위의 영상을 합산하는 영상 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
  3. 검사 대상물에 광을 조사하는 제1광원;
    상기 제1광원으로부터 조사된 광이 상기 검사 대상물을 투과하여 입사되며, 입사된 광을 입사 방향과 동일하게 상기 검사 대상물로 재귀 반사시키는 재귀 반사판;
    상기 검사 대상물에 광을 조사하며, 상기 제1광원의 광축과 상기 검사 대상물이 형성하는 각도와 다른 각도로 광을 조사하는 제2광원;
    상기 제2광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅하여 상기 검사 대상물로 전송하는 광변환부; 및
    상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광 및 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물을 투과하는 광이 입사되어 상기 검사 대상물의 영상을 촬상하는 카메라;를 포함하고,
    상기 제1광원은 상기 카메라에 동축적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 카메라로부터 영상 신호를 전송받아, 상기 재귀 반사판에서 재귀 반사된 광에 의해 촬상되는 영상 중 배경 부위의 영상과, 상기 제2광원으로부터 조사되어 상기 검사 대상물을 투과하는 광에 의해 촬상되는 영상 중 결점 부위의 영상을 합산하는 영상 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 검사 대상물 상에 배치되며, 상기 제1광원, 상기 재귀 반사판 및 상기 제2광원으로부터의 광이 통과하는 슬릿부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 광변환부는,
    상기 제2광원으로부터 조사되는 광을 콜리메이팅하는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터를 통과한 광을 좌우 방향으로 확산시키는 디퓨저를 포함하는 것을 특징으로 하는 결점 검사장치.
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