KR101314592B1 - 검사속도가 개선된 비전검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 검사속도가 개선된 비전검사장치는 검사대상물을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 검사대상물을 안착시키는 스테이지부와, 렌즈와 이미지감지부를 포함하여 구성되되 검사대상물의 영상을 촬영하기 위한 카메라부와, 상기 검사대상물에 조명을 제공하기 위한 조명부와, 상기 카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 카메라부는, 상기 스테이지부의 상부에서 복수의 행과 열로 배치되는 복수의 단위카메라들의 집합으로 구성되며, 상기 카메라부의 전방 또는 후방에는 레이저조사유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 검사대상물에 대한 3차원적 높이 검사와 2차원적 검사를 연속적으로 수행함으로써 검사에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
또한, 검사대상물에 대한 3차원적 높이 검사의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.

Description

검사속도가 개선된 비전검사장치{VISION INSPECTION APPARATUS OF IMPROVED INSPECTION SPEED}

본 발명은 비전검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사대상물에 대한 2차원적 검사와 함께 3차원적 높이 검사를 신속히 수행할 수 있도록 구성되는 검사속도가 개선된 비전검사장치에 관한 발명이다.

일반적으로, 엘이디(LED: Light Emitting Diode)부품, 인쇄회로기판(PCB)을 검사하기 위한 비전검사장치는 부품의 들뜸이나 기울어짐과 같은 실장상태를 검사하며 검사결과에 따라 다음 공정으로 이송시키게 된다.

통상적인 부품의 검사를 위한 3차원비전검사방법은, 컨베이어를 통해 검사대상물이 수평 이송되면 위치조절장치에서 초기 위치를 조절하고, 조절이 완료된 후 격자무늬 구조를 띈 조명을 엘이디 부품 또는 인쇄회로기판에 조사하고 카메라가 조사된 격자무늬 광의 변형된 형태를 촬영한다.

이후 격자무늬 광의 변형된 형태를 통해 촬영 부분의 높이를 연산하고 기준값과 비교함으로써, 높이와 연관되는 검사대상물의 양호/불량을 검사한다.

또한, 카메라를 통한 검사대상물의 2차원적 촬영 및 기준 영상과의 비교를 통해서도 표면실장부품의 실장 유/무 및 실장 불량 여부를 검사하게 된다.

상기와 같은 종래 비전검사장치는 부품의 실장여부 등을 판단하기 위한 2차원적 검사와, 부품의 높이검사를 통한 3차원적 검사를 모두 수행하기 위해 검사대상물을 카메라로 촬영하는 과정뿐만 아니라, 격자무늬 구조의 광을 검사대상물 상에 조사하고 이를 카메라로 촬영하는 과정을 반복해야 한다.

더욱이, 부품의 높이 검사를 통한 3차원적 검사과정에서는 격자무늬의 광을 검사대상물 상에서 천이 시키면서 격자무늬 광의 변형된 정도를 촬영해야 하므로, 검사에 많은 시간이 소요되었다.

이러한 요인은 결국 비전검사 공정의 전체 수율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 검사대상물에 대한 3차원적 높이 검사와 2차원적 검사를 연속적으로 수행함으로써, 검사에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록 구성되는 검사속도가 개선된 비전검사장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 검사대상물에 대한 3차원적 높이 검사의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있도록 구성되는 검사속도가 개선된 비전검사장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전체 장치의 구성 및 구동 제어가 단순해지고, 장비 구동에 따른 진동 및 소음이 감소될 수 있도록 구성되는 검사속도가 개선된 비전검사장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 검사속도가 개선된 비전검사장치는 검사대상물을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 검사대상물을 안착시키는 스테이지부와, 렌즈와 이미지감지부를 포함하여 구성되되 검사대상물의 영상을 촬영하기 위한 카메라부와, 상기 검사대상물에 조명을 제공하기 위한 조명부와, 상기 카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 카메라부는, 상기 스테이지부의 상부에서 복수의 행과 열로 배치되는 복수의 단위카메라들의 집합으로 구성되며, 상기 카메라부의 전방 또는 후방에는 레이저조사유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 레이저조사유닛은 상기 검사대상물에 선 형태의 레이저광을 조사하도록 구성된다.

여기서, 상기 레이저조사유닛은 상기 카메라부의 전방과 후방에 한쌍으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 레이저조사유닛은 상기 검사대상물에 상기 선 형태의 레이저광을 수직 방향에서 미리 지정된 각도 a 만큼 경사지게 조사하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 카메라부의 전방 또는 후방에는 상기 레이저조사유닛으로부터 조사된 레이저광의 영상을 획득하기 위한 레이저영상카메라부가 추가적으로 설치될 수 있다.

여기서, 상기 단위카메라들 사이에는 카메라조명부가 배치될 수 있다.

한편, 상기 레이저영상카메라부는 복수개의 카메라유닛들이 일렬로 배치되어 구성될 수 있다.

본 발명에 의해, 검사대상물에 대한 3차원적 높이 검사와 2차원적 검사를 연속적으로 수행함으로써 검사에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

또한, 검사대상물에 대한 3차원적 높이 검사의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 전체 장치의 구성 및 구동 제어가 단순해지고, 장비 구동에 따른 진동 및 소음이 감소될 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도1 은 본 발명에 따른 검사속도가 개선된 비전검사장치의 개략 구성도이며,
도 2 는 상기 비전검사장치의 카메라부와 레이저조사유닛의 평면도이며,
도 3 은 상기 비전검사장치에 포함되는 카메라부의 다른 실시예의 사시도이다.

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.

도1 은 본 발명에 따른 검사속도가 개선된 비전검사장치의 개략 구성도이며, 도 2 는 상기 비전검사장치의 카메라부와 레이저조사유닛의 평면도이며, 도 3 은 상기 비전검사장치에 포함되는 카메라부의 다른 실시예의 사시도이다.

도 1 과 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 검사속도가 개선된 비전검사장치는 검사대상물(10)을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 검사대상물(10)을 안착시키는 스테이지부(20)와, 렌즈와 이미지감지부를 포함하여 구성되되 검사대상물의 영상을 촬영하기 위한 카메라부(30)와, 상기 검사대상물(10)에 조명을 제공하기 위한 조명부(40)와, 상기 카메라부(30)에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물(10)의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부(50)와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함하며, 상기 카메라부(30)는, 상기 스테이지부(20)의 상부에서 복수의 행과 열로 배치되는 복수의 단위카메라들의 집합으로 구성되며, 상기 카메라부(30)의 전방 또는 후방에는 레이저조사유닛(70, 72)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비전검사장치는 표면실장라인에서 작업을 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 설치되거나, 또는 선, 후행장비와 연계되지 않고 단독 테이블 형태로도 사용될 수 있다.

상기 스테이지부(20)는 비전 검사의 대상이 되는 PCB 기판 등의 검사대상물(10)을 안착시키기 위한 구성으로서, 예를 들어 제어부(60)의 제어를 통한 로봇 암, 이송롤러 또는 모터 및 컨베이어벨트 등의 이송 수단에 의해 이송된 상기 검사대상물(10)이 안착된다.

상기 카메라부(30)는 상기 검사대상물의 2차원적 형상 및 상기 레이저조사유닛(70, 72)으로부터 조사된 레이저 광이 상기 검사대상물(10) 표면에 조사된 형태를 촬영하기 위한 구성이며, 상기 스테이지부(20)의 상부에 설치된다.

여기서, 상기 카메라부(30)는 상기 스테이지부(20)의 상부에 복수의 행과 열로 배치되는 복수의 단위카메라들의 집합으로 구성된다.

상기 카메라부(30)에 의해 촬영되는 영상의 선명도 향상을 위해 상기 카메라부(30) 내의 단위카메라들 사이사이에 카메라조명부(42)가 배치될 수도 있다.

상기 카메라부(30) 에서 이미지감지를 위한 촬상소자는 씨씨디(CCD: Charge Coupled Device) 또는 씨모스(CMOS: Complementary metal-oxide semiconductor)와 같은 소자로 구성된다.

상기 카메라부(30)의 전방 및 후방에는 레이저조사유닛(70, 72)이 설치되어, 상기 레이저조사유닛(70, 70)으로부터 조사된 레이저 광이 상기 검사대상물(10)의 표면에 조사된 형태를 촬영하여 검사대상물(10)에 실장된 부품의 높이를 측정한다.

즉, 상기 레이저조사유닛(70, 72)은 상기 검사대상물에 선 형태의 레이저광을 수직 방향에 대해 각도 a 만큼 비스듬히 조사하고, 검사대상물(10)의 표면에서 선 형태의 레이저광이 변형된 형태를 상기 카메라부(30)로 촬영하여 삼각법에 의해 계산함으로써, 상기 검사대상물(10)에 실장된 부품의 높이를 측정한다.

이때, 상기 카메라부(30) 중 상기 레이저조사유닛(70, 72)에 가까운 첫번째 열의 카메라들과 마지막 열의 카메라들이 상기 레이저광의 변형된 형태를 촬영하도록 구성될 수 있다.

상기 레이저조사유닛(70, 72)은 상기 카메라부(30)의 전방 및 후방에 배치됨으로써, 인접하는 보다 높이가 높은 부품에 의해 작은 부품에 레이저광이 조사되지 못하는 경우가 발생되는 것을 방지하도록 구성된다.

상기 조명부(40)는 상기 검사대상물(10)에 조명을 비추기 위한 구성으로서, 상기 카메라부(30)의 측부에 링 형태 또는 사각 형태 등 여러 형태로 배치되어 상기 검사대상물(10)을 향해 광을 조사하도록 설치된다.

상기 조명부(40)는 엘이디 또는 전구와 같은 발광소자를 포함하여 구성되며, 상기 발광소자로부터 발생되는 열을 방출하기 위한 방열부재를 포함할 수 있다.

도 3 에 도시되는 바와 같이, 상기 카메라부(30)에 포함되는 카메라유닛들을 서로 이격시킨 상태에서 상기 카메라유닛의 사이 사이에 카메라조명부(42)를 배치하여, 상기 검사대상물(10)에 수직한 상부에서 조명을 조사함으로써 상기 카메라부(30)를 통한 촬영 시 보다 밝은 영상을 확보할 수 있도록 구성될 수도 있다.

상기 비전처리부(50)는 상기 카메라부(30)에 의해 촬영된 검사대상물(10)의 영상을 미리 저장된 기준(표준) 영상과 비교함으로써, 검사대상물(10)의 양호 불량을 판단할 수 있다.

상기 제어부(60)는 상기 카메라부(30), 조명부(40) 등의 구동 및 동작을 제어하는 구성요소로써, 본 발명에 따른 검사장치 전체의 구동을 제어하도록 마련될 수 있다.

상기 제어부(60)는 시스템 제어 프로그램에 따라 검사장치의 위치제어와 촬영된 영상의 처리와 광원부 제어 등의 물리적인 제어를 담당함은 물론 데이터 연산 작업을 수행한다.

아울러, 상기 제어부(60)는 검사결과를 모니터에 출력하기 위한 출력장치 제어와 작업자가 제반사항을 설정 및 입력할 수 있는 입력장치 제어 등 검사장치의 총괄적인 제어를 담당한다.

이하, 본 발명에 따른 비전검사장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

컨베이어 등에 의해 상기 스테이지부(20) 상으로 검사대상물(10)이 이송되어 오는 과정에서, 먼저 상기 레이저조사유닛(70, 72)을 통해 선 형태의 레이저광을 검사대상물(10)의 표면에 각도 a 만큼 경사지게 조사하면서 상기 레이저광이 검사대상물(10)의 표면에서 변형된 정도를 상기 카메라부(30)를 통해 촬영한다.

이때, 상기 레이저조사유닛(70, 72)으로부터 조사된 광이 검사대상물(10)의 표면에서 변형된 형상을 촬영하기 위한 별도의 레이저영상카메라부(80, 82)가 상기 카메라부(30)의 전방 및 후방에 설치될 수도 있다.

상기 레이저조사유닛(70, 72)에 의한 레이저 조사 및 촬영은 상기 검사대상물(10)의 이송동안 이루어지며, 상기 검사대상물(10)이 상기 카메라부(30)의 하부에 위치하면 상기 카메라부(30)를 통해 한번에 상기 검사대상물(10)의 전체 영역을 촬영한다.

상기와 같은 카메라부(30)를 통한 검사대상물(10)의 촬영을 통해 검사대상물(10)의 2차원적 검사가 실시되고, 상기 카메라부(30)를 통한 촬영이 종료되면 상기 검사대상물(10)은 이후의 공정으로 배출되기 위해 이송된다.

여기서, 상기 이송과정에서 상기 레이저조사유닛(70, 72)에 의한 레이저 광의 조사와 촬영이 또한 수행된다.

상기와 같은 과정을 통해 상기 검사대상물(10)은 상기 카메라부(30)에 의한 단 한번의 촬영을 위해서만 정지될 수 있으며, 나머지의 레이저 조사 및 촬영 과정은 상기 검사대상물(10)의 이송 과정동안 수행될 수 있다.

따라서, 전체 검사에 소요되는 시간이 매우 단축되며, 검사를 위해 상기 카메라부 및 레이저조사유닛(70, 72)을 이동시킬 필요가 없어지므로, 전체 장치의 구성 및 구동제어가 단순해지고, 장치의 구동에 따른 진동 및 소음이 감소된다.

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.

10: 검사대상물 20: 스테이지부
30: 카메라부 40: 조명부
50: 비전처리부 60: 제어부

Claims (7)

1. 검사대상물을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서,
   검사대상물을 안착시키는 스테이지부와;
   렌즈와 이미지감지부를 포함하여 구성되되 검사대상물의 영상을 촬영하기 위한 카메라부와;
   상기 검사대상물에 조명을 제공하기 위한 조명부와;
   상기 카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와;
   상기 스테이지부와 카메라부와 조명부 및 비전처리부를 제어하기 위한 제어부;를 포함하며,
   상기 카메라부는,
   상기 스테이지부의 상부에서 복수의 행과 열로 배치되는 복수의 단위카메라들의 집합으로 구성되며,
   상기 카메라부의 전방과 후방에는 레이저조사유닛이 설치되되,
   상기 레이저조사유닛은 상기 검사대상물에 선 형태의 레이저광을 조사하도록 구성되며,
   상기 레이저조사유닛은 상기 검사대상물에 상기 선 형태의 레이저광을 수직 방향에서 미리 지정된 각도 a 만큼 경사지게 조사하도록 구성되고,
   상기 카메라부의 전방과 후방에는 상기 레이저조사유닛으로부터 조사된 레이저광의 영상을 획득하기 위한 레이저영상카메라부가 설치되며,
   상기 단위카메라들의 사이에는 카메라조명부가 배치되고,
   상기 레이저영상카메라부는 복수개의 카메라유닛들이 일렬로 배치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 검사속도가 개선된 비전검사장치.
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