KR101151661B1 - 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법 - Google Patents

고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법에 관한 것으로, 고속 카메라를 이용하여 이미지를 분석하는 방법에 있어서, 트리거 펄스신호를 잉크젯 헤드에 인가하는 단계; 조명부에 전원을 인가하는 단계; 상기 잉크젯 헤드에서 토출되는 잉크방울의 토출 신호와 상기 고속 카메라를 동기화시키는 단계; 상기 고속 카메라를 이용하여 상기 잉크젯 헤드에서 토출되는 잉크방울의 이미지를 촬영하는 단계; 상기 고속 카메라가 촬영한 이미지를 저장하는 단계; 및 상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며, 상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서는 상기 잉크방울이 몇 번째 잉크 방울의 이미지 인지 또는 상기 잉크방울이 관찰되는 시간을 나타냄으로서, 초고속으로 거동하는 잉크 방울도 정확하게 거동을 분석할 수 있다.

Description

고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법 {METHOD FOR ANALYZING IMAGE USING HIGH-SPEED CAMERA}
본 발명은 잉크젯 프린팅 장치의 헤드 노즐에서 토출되는 잉크 방울의 거동을 분석하기 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 카메라를 이용하여 빠르게 거동하는 잉크방울의 이미지를 획득하고 그 이미지에 포함된 다양한 정보를 정확하게 분석할 수 있는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법을 제공한다.
잉크젯 공정을 위해서는 정밀한 스테이지 (stage), 잉크젯 헤드, 잉크 및 재료, 기판 (substrate)이 중요한 요소가 되고 있다. 그 중에서 잉크를 직접 토출시키는 헤드의 특성이 생산성과 신뢰성을 위하여 가장 중요한 요소가 된다. 전자 인쇄 공정의 도구로서 잉크젯의 신뢰성 확보를 위하여 토출 상태를 모니터링하고 토출 이상이 생겼을 때는 즉시 대처해야 하는 필요성이 증대되고 있다.
도 1은 종래의 잉크 방울 이미지 분석 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 잉크 토출을 모니터링 하기 위한 시스템(1) 또는 방법으로는 CCD 카메라를 이용한 스트로브 엘이디(strobe-LED)로 토출되는 잉크 액적(ink droplet) 이미지를 직접 관찰 하는 방법이 많이 사용되어 왔다.
종래의 잉크 방울 이미지 분석 시스템(1)은 분석에 사용되는 잉크를 저장하는 잉크 저장부(미도시), 상기 잉크 저장부에 저장된 잉크를 분사 또는 토출시키는 잉크젯 헤드(16), 잉크젯 헤드(16)에서 토출되는 잉크방울을 촬영하는 CCD 카메라(51), CCD 카메라(51)가 잉크방울을 촬영하는 순간 조명을 공급하는 LED(41), 잉크젯 헤드(16) 및 LED(41)의 작동 시점을 컨트롤 하거나 잉크젯 헤드(16)에 걸리는 배압(back pressure)을 조절하는 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 이 때, 잉크젯 헤드(16)는 잉크를 분사시키기 위한 노즐(미도시)을 구비할 수 있다.
또한, 종래의 시스템(1)은 제어신호를 생성하는 컨트롤러(미도시), 상기 컨트롤러의 제어신호에 기초한 제1 트리거 펄스신호(21, first trigger pulse signal) 및 제1 트리거 펄스신호(21)에서부터 일정 시간 지연(time delay)되는 제2 트리거 펄스신호(23, second trigger pulse signal)를 생성하는 펄스 발생기(20, pulse generator), 제1 트리거 펄스신호(21)에 기초하여 잉크를 토출시키기 위한 전압파형(voltage waveform)을 생성하는 파형 발생기(30, waveform generator), 제2 트리거 펄스신호(23)에 의해 작동하는 LED 드라이버(42)를 구비한 조명부(40), 제1 트리거 펄스신호(21) 및 제2 트리거 펄스신호(23) 간의 시간 차이에 해당하는 시간 동안 토출되는 잉크방울을 촬영하여 잉크방울의 거동 이미지를 획득하는 CCD 카메라(51) 및 CCD 카메라(51)에서 획득한 이미지를 나타내는 표시부(60)를 포함한다. 미설명 도면부호 31은 잉크젯 헤드(16)에 압력파를 가하는 피에조 드라이버(31)이다.
그러나, 상기한 종래의 시스템(1)의 CCD 카메라(51)는 낮은 frame per second (fps)로 이미지를 촬영하기 때문에 고속의 토출 현상이 정확히 반복이 되어야 정확한 이미지를 관찰할 수 있고, 짧은 시간에 강한 빛을 정확히 동기화 시키지 않으면 안 되는 단점이 있다. 따라서 잉크젯 토출 문제에서 퍼스트 드롭(first drop, 초기 몇 방울의 경우 토출이 정상적으로 안 되는 문제점) 또는 잉크 방울간의 편차(드롭 바이 드롭 편차, drop by drop 편차)를 측정하지 못하는 문제점이 있다.
그에 반해서 고속 카메라는 가격은 고가이지만 잉크 방울에 따른 토출의 변화를 정확하게 측정하는 것이 가능하다. 또한 스트로브가 아닌 할로겐 램프등의 조명을 사용하기 때문에 조명의 복잡한 전기적인 동기화 (synchronization)등이 불필요하다.
그러나, 고속 카메라를 이용하여 잉크젯 토출 현상을 측정하기 위해서는 초고속의 이미지 측정이 가능한 고가의 카메라를 이용해야 하는 문제가 있고, 또한 대부분의 고속 카메라에서는 메모리 한계로 인해 이미지의 사이즈를 줄여야만 고속 이미지 캡쳐링(capturing)이 가능한 문제가 있다. 이미지 사이즈를 줄이면 결국은 측정 정밀도에 문제가 생기게 된다.
본 발명은 잉크젯의 잉크 방울 간의 편차를 측정할 수 있는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법을 제공한다.
본 발명은 카메라의 프레임 레이트(frame rate) 보다 훨씬 더 고속의 거동을 분석할 수 있는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법을 제공한다.
본 발명은 기존 고속 카메라의 단점을 극복하고 보다 정확하게 잉크 방울의 거동을 분석할 수 있는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법을 제공한다.
본 발명은 잉크 방울의 이미지에 포함된 다양한 정보를 해석하여 잉크젯 장치의 신뢰성을 높일 수 있도록 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 및 평가 방법을 제공한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에는, 고속 카메라를 이용하여 이미지를 분석하는 방법에 있어서, 상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 이미지의 대상이 되는 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지를 이용하여, 상기 고속 카메라에 의해 얻어진 상기 잉크방울의 이미지가 몇 번째 잉크방울에 해당하는지 여부 또는 상기 잉크방울의 이미지가 관찰되는 시간을 구하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 방법은, 고속 카메라를 이용하여 이미지를 분석하는 방법에 있어서, 트리거 펄스신호를 잉크젯 헤드에 인가하는 단계; 조명부에 전원을 인가하는 단계; 상기 잉크젯 헤드에서 토출되는 잉크방울의 토출 신호와 상기 고속 카메라를 동기화시키는 단계; 상기 고속 카메라를 이용하여 상기 잉크젯 헤드에서 토출되는 잉크방울의 이미지를 촬영하는 단계; 상기 고속 카메라가 촬영한 이미지를 저장하는 단계; 및 상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며, 상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서는 상기 잉크방울이 몇 번째 잉크 방울의 이미지 인지 또는 상기 잉크방울이 관찰되는 시간을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 고속 카메라의 프레임 레이트를 F, 상기 고속 카메라의 이미지 간격을 Tc, 상기 잉크젯 헤드의 토출 주파수를 f, 잉크 방울의 간격을 Ti라고 하면, 상기 고속 카메라의 프레임 레이트는 상기 잉크젯 헤드의 토출 주파수 보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 고속 카메라가 촬영한 이미지를 저장하는 단계는, 상기 고속 카메라가 촬영한 이미지에 대해 일련번호(n)를 생성하며, 상기 트리거 펄스신호로부터 차례대로 상기 고속 카메라의 이미지 간격 만큼 시간이 증가된 이미지를 가져오는 것을 특징으로 한다.
상기 잉크젯 헤드의 토출 신호 시점으로부터의 시간은 상기 이미지의 일련번호로부터 계산할 수 있고, 상기 고속 카메라가 촬영한 이미지 중 n번째 이미지의 시간은 n*Tc인 것을 특징으로 한다.
상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 고속 카메라의 이미지 일련 번호로부터 상기 잉크방울이 몇 번째 토출되는 잉크방울인지 그리고, 해당 잉크방울의 토출 시점으로부터 얼마만큼의 시간이 경과된 이미지 인지 여부에 대해서 (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지를 이용하여 계산하며, 몫은 몇 번째 잉크 방울의 이미지 인지를 나타내고 나머지는 관찰되는 잉크 방울의 시간을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 Tc와 상기 Ti 사이에 정수배 관계가 성립하면, 정수배 만큼의 시간 간격의 이미지 프레임에서 같은 시간에서의 잉크 방울 거동이 반복되는 것을 특징으로 한다.
상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 Tc와 상기 Ti 사이에 정수배 관계가 성립하지 않으면, 각 잉크 방울에서 측정되는 시점이 모두 다르며, 정수배 관계의 성립 여부를 이용하여 이미지 획득에 소요되는 시간에 비하여 아주 짧은 시간의 잉크 방울 거동을 분석할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 잉크방울의 이미지를 촬영하는 단계에서 획득한 잉크방울의 그레이 이미지(gray image)를 바이너리 이미지(binary image)로 변환하여 잉크방울의 위치 또는 크기를 구하고, 각 시간에 대한 잉크방울의 위치 또는 크기를 그래프로 표시하여 시간에 따른 잉크방울의 변화를 판단할 수 있도록 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 이미지 분석 방법은 잉크젯 이외에도 적용되어, 반복되는 운동 및 거동 현상을 고속 카메라를 사용하여 거동 주기와 이미지 획득주기의 배수 여부를 이용하여 반복 정밀도를 측정하거나 이미지 획득주기보다 빠른 운동을 분석하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법은 카메라의 프레임 레이트 보다 훨씬 더 고속으로 거동하는 잉크 방울을 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법은 잉크 방울의 퍼스트 드롭(first drop) 또는 드롭 바이 드롭(drop by drop) 편차를 분석해 낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라는 잉크 방울의 거동을 실시간으로 시각적으로 정확하게 보여줄 수 있고 이로 인해 사용자가 잉크 방울의 거동을 쉽게 인지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법은 고속 카메라가 촬영한 잉크 방울의 이미지에 대해서 몇 번째로 토출된 잉크방울인지, 토출 후 얼마나 경과한 시점에서의 이미지에 해당하는지에 대한 정확한 정보를 제공해 줄 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법은 카메라의 프레임 레이트를 크게 하지 않더라도 잉크방울의 이미지를 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법은 분석 시스템에서 이미지 크기를 줄여야 하는 메모리 부족 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 잉크 방울 이미지 분석 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 토출과 이미지 획득의 동기화 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 따른 시스템에 의해 잉크방울의 이미지를 분석하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템에서 촬영된 잉크방울의 이미지를 분석하기 위한 프로그램화된 화면을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템에서 잉크방울의 이미지 및 거동을 분석하기 위한 프로그램된 화면을 나타내는 예시도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 시스템의 구성을 도시한 블록도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 토출과 이미지 획득의 동기화 과정을 나타낸 도면, 도 4는 도 2에 따른 시스템에 의해 잉크방울의 이미지를 분석하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 시스템(100)은 기존의 스트로브 엘이디 대신에 고속 카메라(151)를 사용한 것에 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 시스템(100)은 분석에 사용되는 잉크를 저장하는 잉크 저장부(미도시), 상기 잉크 저장부에 저장된 잉크를 분사 또는 토출시키는 잉크젯 헤드(116), 잉크젯 헤드(116)에서 토출되는 잉크방울을 촬영하는 고속 카메라(151), 고속 카메라(151)가 잉크방울을 촬영하는 순간 조명을 공급하는 조명부(140), 잉크젯 헤드(116) 및 조명부(140)의 작동 시점을 컨트롤 하거나 잉크젯 헤드(116)에 걸리는 배압(back pressure)을 조절하는 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 이 때, 잉크젯 헤드(116)는 잉크를 분사시키기 위한 노즐(미도시)을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 제어신호를 생성하는 컨트롤러(미도시), 상기 컨트롤러의 제어신호에 기초한 트리거 펄스신호(trigger pulse signal)를 생성하는 펄스 발생기(120, pulse generator), 트리거 펄스신호에 기초하여 잉크를 토출시키기 위한 전압파형(voltage waveform)을 생성하는 파형 발생기(130, waveform generator), 펄스 발생기(120)에 연결되며 고속 카메라(151)의 촬영시에 지속적인 조명을 제공하는 조명부(140), 고속 카메라(151)가 촬영한 잉크방울의 이미지를 저장하고 화면으로 표시하며 각종 정보 분석을 수행하는 컴퓨터(160)를 포함할 수 있다. 여기서, 잉크젯 헤드(116)에 구비된 노즐은 헤드(116)에 연결된 피에조 드라이버(131)에 의해 전달 받은 압력파에 의해 잉크방울을 토출시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 시스템(100)은 스트로브 엘이디를 사용하지 않고 지속적이고 일정하게 조명을 제공해 줄 수 있는 할로겐 램프 등의 조명부(140)를 사용하기 때문에, 조명의 복잡한 전기적인 동기화가 필요 없다는 장점이 있다. 즉, 종래의 스트로브 엘이디는 엘이디의 빛을 잉크젯 헤드의 토출 신호와 동기화시켜서 원하는 시점에서 정지된 이미지를 촬영해야 하는 반면 본 발명에 따른 시스템(100)은 조명부(140)와 잉크젯 헤드(116)의 토출신호를 동기화시킬 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)의 펄스 발생기(120)는 토출 신호만을 위한 트리거 펄스만 생성하면 되고 조명부(140)로 인가되는 별도의 펄스 신호를 생성할 필요가 없다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 토출을 위한 잉크젯 헤드(116)의 신호와 고속 카메라(151)를 동기화해 주어야 한다. 이를 위해, 고속 카메라(151)와 펄스 발생기(120)에 동일한 트리거 신호(170)를 인가할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 시스템(100)은 고속 카메라(151)를 사용하면서도 기존의 고속 카메라의 단점을 극복할 수 있다. 즉, 기존의 고속 카메라는 초고속으로 움직이는 대상의 이미지를 촬영하는 경우에는 메모리 부족 문제로 인해 이미지 크기가 줄어드는 반면에 본 발명에 의한 시스템(100)은 이미지 크기를 줄일 필요가 없다. 또한, 기존의 경우는 초고속 이미지를 획득하기 위해서는 아주 비싼 초고속 카메라를 사용해야 했기 때문에 비용 부담이 있지만, 본 발명에 의한 시스템(100)은 고속 카메라(151)를 사용하면서도 초고속 이미지를 획득하고 분석할 수 있는 방법을 제시하고 있다. 또한, 본 발명에 따른 시스템(100)은 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(frame rate) 보다 훨씬 더 고속인 이미지를 분석할 수 있으며 드롭 바이 드롭(drop by drop) 편차 또는 퍼스트 드롭(first drop) 분석을 정확하게 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 드롭 바이 드롭 편차 또는 퍼스트 드롭에 대한 분석 이미지를 시각적인 화면을 통해 분석자에게 실시간으로 제공해 줄 수 있다. 기존의 방법은 이러한 분석 정보를 시각적으로 제공해 주지는 못하였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 시스템(100)을 사용하여 이미지를 분석하는 방법 또는 알고리즘에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법은 고속 카메라(151)의 프레임 레이트와 잉크젯 헤드(116)의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부에 따라서 다양한 이미지 분석을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용하여 이미지를 분석하는 방법은, 고속 카메라(151)의 프레임 레이트와 이미지의 대상이 되는 대상물(예를 들면, 잉크방울)의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 이용하게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 방법은, 고속 카메라(151)를 이용하여 이미지를 분석하는 방법으로서, 트리거 펄스신호를 잉크젯 헤드(116)에 인가하는 단계(1100), 조명부(140)에 전원을 인가하는 단계(12000), 잉크젯 헤드(116)에서 토출되는 잉크방울의 토출 신호와 고속 카메라(151)를 동기화시키는 단계(1300), 고속 카메라(151)를 이용하여 잉크젯 헤드(116)에서 토출되는 잉크방울의 이미지를 촬영하는 단계(1400), 고속 카메라(151)가 촬영한 이미지를 저장하는 단계(1500) 및 고속 카메라(151)의 프레임 레이트와 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계(1600)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 고속 카메라(151)가 촬영한 잉크방울의 이미지는 컴퓨터(160)로 다운로드(download)되는데, 이 때 각 프레임의 이미지 마다 순차적인 일련번호(serial number)가 부여된다. 이 때, 각 프레임의 이미지는 고속 카메라(151)와 동기화되는 트리거 신호(170)로부터 일련번호의 순서대로 고속 카메라(151)의 이미지 간격에 해당하는 만큼 시간이 증가된 이미지가 된다. 예를 들어, 각 이미지 프레임에 대한 이미지의 일련번호를 frame_n (n=1,2,3,....)이라 하면, 잉크젯 헤드(116)의 토출 신호의 시점으로부터의 시간은 프레임 이미지의 일련번호로부터 계산해 낼 수 있다. 즉, 고속 카메라(151)가 촬영한 이미지를 저장하는 단계(1500)는 고속 카메라(151)가 촬영한 이미지에 대해 일련번호(n)를 생성하며, 트리거 신호로부터 차례대로 고속 카메라(151)의 이미지 간격 만큼 시간이 증가된 이미지를 가져올 수 있다.
본 발명에 따른 이미지 분석 방법의 고속 카메라(151)의 프레임 레이트와 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계(1600)에서, 고속 카메라(151)의 프레임 레이트는 "F", 고속 카메라(151)의 이미지 간격은 "Tc", 잉크젯 헤드(116)의 토출 주파수는 "f", 잉크 방울의 간격은 "Ti"라고 지정한다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)가 7000 fps(frame per second)라고 하면 고속 카메라(151)는 1초에 7000장의 이미지를 찍을 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(116)의 토출 주파수(f)가 1kHz라고 하면 잉크젯 헤드(116)에서는 1초에 1000번의 토출이 일어나게 된다. 또한, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)은 각각의 이미지 프레임 사이의 시간이며, 잉크젯 잉크 방울의 간격(Ti)은 연속적으로 토출되는 잉크 방울 사이의 시간 간격이라고 할 수 있다. 도 3을 참조하면, 토출 트리거, 이미지 트리거, 이미지를 획득하는 시점, 획득된 이미지의 사진 등이 도시되어 있다.
한편, 본 발명에서 잉크 방울의 토출되는 거동을 알기 위해서는 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)가 잉크젯 헤드(116)의 토출 주파수(f) 보다 커야만 한다.
n번째 이미지 프레임(frame_n)의 발생 시간은 이미지 프레임의 일련번호(n)와 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)의 곱으로 구할 수 있다. 즉, 고속 카메라(151)가 촬영한 이미지 프레임 중 n번째 이미지 프레임의 시간은 n*Tc의 식에 의해서 구할 수 있다.
또한, 관찰되는 이미지 프레임이 발생하는 시간은 각각의 잉크 방울 토출 시점에서부터 소정 시간이 경과한 시간이며, 이 시간은 (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지로부터 구할 수 있다. 즉, (n*Tc)/Ti의 몫은 관찰되는 잉크 방울의 이미지가 몇 번째 방울에 해당하는지에 대한 정보이며, 나머지는 관찰되는 잉크 방울의 이미지가 얻어진 시간에 대한 정보라고 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 이미지 분석 방법 중 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)와 잉크방울의 토출 주파수(f) 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계(1600)는, (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지를 이용하며 몫은 몇 번째 잉크 방울의 이미지에 해당하는지를 나타내고, 나머지는 관찰되는 잉크 방울의 이미지의 시간을 나타내는 것이다.
여기서, 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)와 잉크 방울의 토출 주파수(f) 사이에 정수배 관계가 성립하는 경우와 성립하지 않는 경우에 따라서 (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지가 달라지게 된다. 이 때, Tc는 1/F와 같고 Ti는 1/f와 동일하기 때문에 정수배 관계의 성립 여부는 Tc와 Ti 사이에도 동일하게 적용될 수 있다.
만약, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크젯 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배 관계가 성립하면 정수배 만큼의 간격의 이미지 프레임에서 같은 시간에서의 잉크 방울의 거동이 반복된다.
토출되는 잉크젯의 토출 특성은 시간에 대하여 변화하지 않고 일정하게 유지되어야만 고품질의 인쇄 특성을 얻을 수 있다. 그러나 대부분의 잉크젯에서는 토출 초기 부분에 토출 불량이 생긴다. 이는 일정 시간동안 토출이 되지 않을 때 노즐 부분의 용제(solvent) 증발로 인하여 잉크의 상태가 정상 토출 상태와 다르기 때문이다. 이러한 특성으로 인해 토출되지 않고 기다리는 시간에 따라 토출 거동은 달라진다. 또한 이는 잉크의 특성과도 관련이 있다. 이러한 특성을 분석하면 효과적인 프린팅 알고리즘과 잉크 개선 및 개발에 활용이 가능한 중요한 정보를 얻을 수 있다. 현재까지는 이러한 정보는 프린팅 결과로만 알 수 있었기 때문에 실제 토출 되는 현상을 가시화하는 본 발명이 가지는 의의는 크다고 할 수 있다.
만약 정수배의 관계에 있지 않으면 다른 잉크 방울에서 이미지는 토출 시점으로 다른 시점의 이미지가 된다.
이하에서는 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크젯 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배 관계가 성립하는 경우와 성립하지 않는 경우에 대해서 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 설명한다.
우선 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크젯 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배 관계가 성립하는 경우를 살펴 본다.
예를 들어, 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)가 7000 fps이고, 잉크젯 헤드(116)의 잉크 방울 토출 주파수(f)가 1kHz라고 한다. 이 경우에 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)는 1/7000이 되고, 잉크젯 잉크 방울의 시간 간격(Ti)은 1/1000이 되며, 양자 사이에는 정수배 관계가 성립한다.
이러한 경우에 (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지는 다음의 [표 1]과 같이 얻을 수 있다.
[표 1]
Figure 112010065678119-pat00001
[표 1]에서 drop number는 고속 카메라(151)에 의해 촬영된 잉크 방울이 몇 번째의 잉크 방울에 해당하는지를 의미하며 (n*Tc)/Ti의 몫에 해당하고, 실제 관찰되는 시간은 토출 시점으로부터의 시간을 의미하며 (n*Tc)/Ti의 나머지에 해당한다. [표 1]을 참조하면, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하는 경우에, 1번에서부터 7번까지의 이미지 프레임에는 첫 번째로 토출되는 잉크 방울의 이미지가 찍히고 8번에서부터 14번까지는 두 번째로 토출되는 잉크 방울의 이미지가 찍힘을 알 수 있다. 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)가 7000 fps이기 때문에 7개의 이미지 프레임 마다 1개의 토출 신호가 매칭된다.
또한, [표 1]을 보면, 첫 번째 잉크방울에 대한 7개의 이미지 프레임이 찍히는 시간은 두 번째 잉크방울에 대한 7개의 이미지 프레임이 찍히는 시간과 정확히 일치함을 알 수 있다. 즉, 첫 번째 잉크방울의 1번 이미지 프레임 및 두 번째 잉크방울의 8번 이미지 프레임은 토출 신호와 동시에 찍히고, 첫 번째 잉크방울의 2번 이미지 프레임 및 두 번째 잉크방울의 9번 이미지 프레임은 토출 신호 후 0.000142857초 경과 후에 찍힌 것이다. 이와 같이, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하는 경우에는 고속 카메라(151)가 수천장의 이미지를 찍는다고 하더라도 동일한 이미지가 반복되므로 다양한 이미지 분석을 할 수는 없다. 예를 들어, [표 1]과 같은 경우에는 관찰되는 이미지가 결국 7개의 이미지 프레임 밖에 없다고 할 수 있다. 왜냐하면, 7개의 이미지 프레임이 계속 반복되기 때문이다.
상기와 같이, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하는 경우에는 퍼스트 드롭 또는 드롭 바이 드롭 편차를 분석해 낼 수 있다. 관찰되는 시간(즉, (n*Tc)/Ti의 나머지)이 동일한 잉크 방울의 이미지가 서로 동일한 경우에는 퍼스트 드롭 또는 드롭 바이 드롭 편차가 없는 것으로 분석할 수 있으며, 동일하지 않은 경우에는 퍼스트 드롭 또는 드롭 바이 드롭 편차가 존재하는 것으로 분석할 수 있다. 만약, 퍼스트 드롭 또는 드롭 바이 드롭 편차가 존재하는 경우에는 그 원인을 분석하여 문제를 해결함으로써 잉크젯 장비의 신뢰성을 높일 수 있다.
고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하는 경우에는 토출 시점으로부터 동일한 시간에서는 잉크 방울의 이미지가 정확하게 반복되기 때문에 이러한 정보로부터 드롭 바이 드롭 편차를 평가할 수 있다. 잉크젯 장비에서 잉크 방울 토출의 드롭 바이 드롭 편차는 작아야 높은 신뢰성을 가질 수 있다. 만약 드롭 바이 드롭 편차가 작지 않으면 인쇄 품질에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 토출 신호로부터 같은 시점에서의 잉크 방울의 위치 및 크기가 동일해야 드롭 바이 드롭 편차가 작다고 볼 수 있다. 또한, 잉크젯 장비의 품질에 영향을 주는 것으로 퍼스트 드롭도 존재하는데, 연속한 토출의 경우에는 잉크 방울의 토출이 비교적 양호하지만 처음 몇 번째의 잉크 방울은 휴지기간을 통해 잉크가 노즐에서 마르기 때문에 첫 잉크 방울의 품질이 좋지 않을 수 있다. 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하는 경우에는 이와 같은 잉크 방울의 특성을 분석해 낼 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 방법의 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)와 잉크방울의 토출 주파수(f) 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계(1600)에서 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울 간의 간격(Ti) 사이에 정수배 관계가 성립하면, 정수배 만큼의 시간 간격의 이미지 프레임에서 같은 시간에서의 잉크 방울 거동이 반복될 수 있다.
다음으로는 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크젯 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배 관계가 성립하지 않는 경우를 살펴 본다.
예를 들어, 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)가 7000 fps이고, 잉크젯 헤드(116)의 잉크 방울 토출 주파수(f)가 1.3kHz라고 한다. 이 경우에 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)는 1/7000이 되고, 잉크젯 잉크 방울의 시간 간격(Ti)은 1/1300이 되며, 양자 사이에는 정수배 관계가 성립하지 않는다.
이러한 경우에 (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지는 다음의 [표 2]와 같이 얻을 수 있다.
[표 2]
Figure 112010065678119-pat00002
[표 2]에서 drop number는 고속 카메라(151)에 의해 촬영된 잉크 방울이 몇 번째의 잉크 방울에 해당하는지를 의미하며 (n*Tc)/Ti의 몫에 해당하고, 실제 관찰되는 시간은 토출 시점으로부터의 시간을 의미하며 (n*Tc)/Ti의 나머지에 해당한다.
[표 2]를 참조하면, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하지 않는 경우에, 동일한 시간에 동일한 잉크 방울 이미지가 반복되지 않음을 알 수 있다. 즉, [표 1]과 비교하여 [표 2]의 데이터는 아주 많은 시간 정보를 보여 줌을 알 수 있다. 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하지 않는 경우에는 각각의 잉크 방울의 프레임 이미지가 찍히는 시점이 모두 다르며, 이러한 다양한 관찰 시간을 소팅(sorting)하면 잉크방울의 이미지에 대한 많은 데이터를 얻을 수 있고, 이러한 많은 데이터를 이용하면 아주 짧은 시간에 대한 잉크방울의 거동을 비교적 정확하게 분석할 수 있다. 즉, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하지 않는 경우에 얻어지는 많은 시간에 대한 정보를 이용하면 초고속 카메라를 사용하지 않더라도 아주 초고속으로 움직이는 잉크방울의 거동을 분석할 수 있다.
다시 한 번 설명하면, 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크 방울의 간격(Ti) 사이에 정수배가 성립하지 않는 경우에는 [표 2]에 나타난 바와 같이 모든 잉크방울(drop)에서 토출 이후에 측정된 이미지의 시점이 모두 서로 다름을 알 수 있다. 따라서, 모두 다른 시점의 이미지를 가지고 있게 된다.
드롭 바이 드롭(Drop by drop) 편차가 크지 않은 경우에는 다른 시점의 이미지를 순차적으로 소팅(Sorting)을 하면 아주 작은 시점에서의 잉크방울(drop) 거동의 변화를 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 드롭 바이 드롭(drop by drop)편차는 잉크젯 장비에 있어서 초기 토출인 경우 초기 몇 개의 잉크 방울의 토출 상태가 다른 경우가 대부분이기 때문에, 잉크방울의 간격(Ti)과 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc) 사이에 정수배가 성립하는 경우의 데이터와 같은 시점에서의 위치의 변화가 작아지는 부분부터 사용하면 잉크 방울(drop) 거동의 정밀한 변화를 측정하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 방법의 고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)와 잉크방울의 토출 주파수(f) 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계(1600)에서 고속 카메라(151)의 이미지 간격(Tc)과 잉크방울의 간격(Ti) 사이에 정수배 관계가 성립하지 않으면, 각 잉크 방울에서 측정되는 시점이 모두 다르며, 아주 짧은 시간의 잉크 방울 거동을 분석할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 시스템(100) 및 방법에 사용되는 컴퓨터(160)에서 구현되는 프로그램된 화면에 대해서 예시적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템에서 촬영된 잉크방울의 이미지를 분석하기 위한 프로그램화된 화면을 나타내는 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템에서 잉크방울의 이미지 및 거동을 분석하기 위한 프로그램된 화면을 나타내는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 시스템(100)의 컴퓨터(160)에 디스플레이되는 프로그램에 의해서 고속 카메라(151)가 촬영한 각 잉크 방울의 이미지를 볼 수 있으며, 이를 위해 잉크 방울 이미지 창(210)이 마련된다. 잉크 방울 이미지 창(210)에는 고속 카메라(151)가 촬영한 모든 잉크 방울의 이미지를 일련번호 마다 보여 줄 수 있다. 잉크 방울 이미지 창(210)에는 이미지 프레임 및 딜레이 타임에 해당하는 이미지가 보여지게 된다.
고속 카메라(151)의 프레임 레이트(F)를 설정할 수 있는 메뉴(211), 잉크 방울의 토출 주파수(f)를 설정할 수 있는 메뉴(212)가 제공되며, 이미지 프레임이나 딜레이 타임(delay_time)을 이용하여 잉크 방울의 속도를 측정할 수 있는 메뉴(216)도 구비된다. 여기서, 딜레이 타임은 잉크 방울의 토출신호로부터의 경과 시점을 의미한다. 2개의 시점과 그 때의 이미지 프로세싱을 통하여 얻은 거리로부터 잉크 방울의 속도를 구할 수 있다. 이미지 프로세싱은 고속 카메라가 촬영한 잉크 방울의 그레이 이미지(gray image)를 바이너리 이미지(binary image)로 변환하여 각 잉크방울의 위치 또는 크기를 측정한 값을 이용하여 분석하는 방법을 사용할 수 있다. 이 때, 각 시간에 대한 잉크방울의 위치 또는 크기를 그래프로 표시하여 시간에 따른 잉크방울의 변화를 쉽게 판단할 수 있다.
또한, 고속 카메라(151)로 이미지를 찍은 후에 이미지를 저장한 컴퓨터(160)의 디렉토리를 링크시켜 주는 메뉴(214)가 있다. 이 메뉴(214)에 의해 저장된 이미지를 자동으로 연결해 주기 때문에, 이미지의 개수 등을 자동으로 계산하고 전체 시간 등을 계산할 수 있다.
획득한 잉크방울의 이미지 중에서 일관성이 없는 잉크방울을 제거하기 위한 잉크방울 범위설정 메뉴(221a,221b)가 있다. 그 아래에는 이미지 창(210)에 보여지는 잉크방울이 몇 번째 잉크방울인지 알려 주는 메뉴(222)가 있다. 잉크방울 번호는 (n*Tc)/Ti의 몫에 해당하는 값이다.
또한, 고속 카메라(151)의 프레임 순서를 바꿀 수 있는 메뉴(223)가 있다. 프레임의 순서는 (n*Tc)/Ti의 몫에 해당하는 값으로 표시된다. 프레임을 바꾸면 그에 따라 (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지가 계산될 수 있다. 그 하부에는 딜레이 타임(delay_time)을 나타내는 메뉴(224)가 마련된다. 토출신호에서부터 딜레이 근처의 값에 대한 프레임으로 계산되어 이동된다.
잉크 방울의 각 위치에서의 딜레이 타임(delay_time)을 보여 주는 메뉴(213)와 그 때의 잉크방울의 속도를 보여주는 메뉴(215)가 있다.
뿐만 아니라, 화면의 하단부에는 각각의 잉크방울에 대해서 이미지가 획득된 위치를 보여주는 그래프(230), 잉크방울의 토출속도를 보여주는 그래프(240)가 있다. 그래프에 보여지는 잉크방울의 일련번호는 사용자가 임의로 선택할 수 있으며, 토출이 양호한 잉크방울의 이미지를 선택하는 것이 바람직하다.
상기 그래프(230,240)에 의하면, 처음 부분에는 토출이 잘 안 되고, 토출이 생기는 부분에서는 잉크 방울의 토출 속도가 크다가 나중에는 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 도 5의 거리 그래프(230) 및 속도 그래프(240)를 보면 270번 이후의 잉크 방울부터 거리 및 속도를 보여 줌을 통해서 알 수 있는데, 이러한 특성은 잉크에 따라서 다르고 토출을 시키기 전의 휴지 기간에 따라서도 달라질 수 있다. 이러한 초기 토출의 비정상 거동을 없애줄 수 있는 잉크가 개발되어야 하며, 프린팅 할 때에도 이러한 현상을 정확히 알아야만 토출 초기의 문제를 방지할 수 있다.
반면에 잉크방울의 토출 속도가 일정하게 유지되는 270번 이후의 잉크방울의 이미지만을 분석하게 되면 훨씬 더 많은 이미지 정보를 얻을 수 있다. 이 때에는 Ti와 Tc가 정수배가 되지 않도록 이미지를 획득하여 이미지 정보로부터 (n*Tc)/Ti의 나머지에 해당하는 시간을 소팅(sorting)하여 순서대로 이미지를 다시 정렬하고 이미지 프로세싱을 한다면 고속 카메라가 가지는 프레임 레이트 보다 훨씬 더 고속으로 잉크젯 토출 현상의 거동을 분석할 수 있다. 도 6은 이러한 실시 예로서 잉크 액적의 형성 과정, 예를 들면 리거먼트(ligament)의 길이 변화, 토출 속도 변화, 위성액적(satellite) 거동 등의 현상을 측정하여 분석할 수 있다.도 6을 참조하면, 잉크방울의 토출 이미지를 나타내는 화면이 좌측 상단에 있으며, 상단 우측에는 파형의 상승시간(rising time), 하강시간(falling time) 및 유지시간(dwell time)을 조절하기 위한 메뉴, 프레임 레이트를 설정하기 위한 메뉴, 지연 시간(delay time)을 설정하기 위한 메뉴 등이 마련되어 있다. 또한, 하단에는 경과 시간에 따라 잉크의 길이 변화, 리거먼트 변화 등을 보여주는 그래프가 제공될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법은 잉크젯 장비의 잉크 방울 거동 분석 뿐만 아니라 고속 카메라의 프레임 레이트(fps) 보다 더 고속 측정이 가능한 모든 분야, 반복 운동을 하는 대상물의 측정, 유동 측정 등에 응용될 수 있다. 즉, 상기 이미지 분석 방법은 잉크젯 이외에도 적용되어, 반복되는 운동 및 거동 현상을 고속 카메라를 사용하여 거동 주기와 이미지 획득주기의 배수 여부를 이용하여 반복 정밀도를 측정하거나 이미지 획득주기보다 빠른 운동을 분석할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 시스템
116: 잉크젯 헤드 120: 펄스 발생기
130: 파형 발생기 131: 피에조 드라이버
140: 조명부 151: 고속 카메라
160: 컴퓨터 170: 트리거 발생기

Claims (10)

  1. 고속 카메라를 이용하여 이미지를 분석하는 방법에 있어서,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 이미지의 대상이 되는 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지를 이용하여,
    상기 고속 카메라에 의해 얻어진 상기 잉크방울의 이미지가 몇 번째 잉크방울에 해당하는지 여부 또는 상기 잉크방울의 이미지가 관찰되는 시간을 구하는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  2. 고속 카메라를 이용하여 이미지를 분석하는 방법에 있어서,
    트리거 펄스신호를 잉크젯 헤드에 인가하는 단계;
    조명부에 전원을 인가하는 단계;
    상기 잉크젯 헤드에서 토출되는 잉크방울의 토출 신호와 상기 고속 카메라를 동기화시키는 단계;
    상기 고속 카메라를 이용하여 상기 잉크젯 헤드에서 토출되는 잉크방울의 이미지를 촬영하는 단계;
    상기 고속 카메라가 촬영한 이미지를 저장하는 단계; 및
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서는 상기 잉크방울이 몇 번째 잉크 방울의 이미지 인지 또는 상기 잉크방울이 관찰되는 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트를 F, 상기 고속 카메라의 이미지 간격을 Tc, 상기 잉크젯 헤드의 토출 주파수를 f, 잉크 방울의 간격을 Ti라고 하면,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트는 상기 잉크젯 헤드의 토출 주파수 보다 큰 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고속 카메라가 촬영한 이미지를 저장하는 단계는,
    상기 고속 카메라가 촬영한 이미지에 대해 일련번호(n)를 생성하며, 상기 트리거 펄스신호로부터 차례대로 상기 고속 카메라의 이미지 간격 만큼 시간이 증가된 이미지를 가져오는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드의 토출 신호 시점으로부터의 시간은 상기 이미지의 일련번호로부터 계산할 수 있고,
    상기 고속 카메라가 촬영한 이미지 중 n번째 이미지의 시간은 n*Tc인 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 고속 카메라의 이미지 일련 번호로부터 상기 잉크방울이 몇 번째 토출되는 잉크방울인지 그리고, 해당 잉크방울의 토출 시점으로부터 얼마만큼의 시간이 경과된 이미지 인지 여부에 대해서 (n*Tc)/Ti의 몫과 나머지를 이용하여 계산하며, 몫은 몇 번째 잉크 방울의 이미지 인지를 나타내고 나머지는 관찰되는 잉크 방울의 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 Tc와 상기 Ti 사이에 정수배 관계가 성립하면, 정수배 만큼의 시간 간격의 이미지 프레임에서 같은 시간에서의 잉크 방울 거동이 반복되는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 고속 카메라의 프레임 레이트와 상기 잉크방울의 토출 주파수 사이에 정수배 관계가 성립하는지 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 Tc와 상기 Ti 사이에 정수배 관계가 성립하지 않으면, 각 잉크 방울에서 측정되는 시점이 모두 다르며, 정수배 관계의 성립 여부를 이용하여 이미지 획득에 소요되는 시간에 비하여 아주 짧은 시간의 잉크 방울 거동을 분석할 수 있는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 잉크방울의 이미지를 촬영하는 단계에서 획득한 잉크방울의 그레이 이미지(gray image)를 바이너리 이미지(binary image)로 변환하여 잉크방울의 위치 또는 크기를 구하고,
    각 시간에 대한 잉크방울의 위치 또는 크기를 그래프로 표시하여 시간에 따른 잉크방울의 변화를 판단할 수 있도록 표시하는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 분석 방법은 잉크젯 이외에도 적용되어, 반복되는 운동 및 거동 현상을 고속 카메라를 사용하여 거동 주기와 이미지 획득주기의 배수 여부를 이용하여 반복 정밀도를 측정하거나 이미지 획득주기보다 빠른 운동을 분석하는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 이미지 분석 방법.
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KR102369660B1 (ko) * 2021-12-29 2022-03-03 부경대학교 산학협력단 시간차 적분을 이용한 잉크젯 잉크 액적 고속 모니터링 장치 및 방법
CN114663740B (zh) * 2022-02-28 2024-08-02 中国民航大学 一种基于视频分析的燃油喷嘴多特征状态评估方法、设备及介质

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KR101949658B1 (ko) 2018-12-17 2019-02-18 진수태 Cctv 야간차량번호 인식을 위한 동기화 컨트롤러가 탑재된 조명장치

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